Farklı kumaş ve farklı yöntemlerle üretilmiş CTP kompozitlerin balistik davranışlarının incelenmesi

Abstract

Cam Elyaf Takviyeli Plastik (CTP), takviye malzemesi olarak cam elyaf ile matriks malzeme olarak bir reçinenin birlikte kalıplanmasıyla elde edilen kompozit bir malzemedir. CTP kompozitlerin çeşitli üretim yöntemleri mevcuttur. Üretimler el yatırması gibi basit yöntemlerle yapılabildiği gibi reçine transfer yöntemi gibi seri üretim amaçlı kullanılan kalıplama yöntemleriyle de yapılabilmektedir. CTP kompozitler alternatifi oldukları malzemelere göre, hafiflik, montaj, tamir ve bakım kolaylığı gibi avantajları nedeniyle birçok sektörde uzun yıllardır artan bir şekilde kullanım alanları bulmaktadır. Bu araştırmada, takviye malzemesi olarak, 0 ? /90 ? yönlü-iki eksenli-cam elyaf dokuma kumaşlar, 0 ? /90 ? yönlü-iki eksenli-cam elyaf dikişli kumaşlar, 45 ? /90 ? /-45 ? yönlü-üç eksenli-cam elyaf dikişli kumaşlar ve 0 ? /45 ? /-45 ? /90 ? yönlü-dört eksenli-cam elyaf dikişli kumaşlar kullanılmıştır. Matriks malzemesi olarak , Polipol 3401-CTP tipi genel amaçlı polyester kullanılmıştır. Kompozit üretimleri, kapalı kalıpta soğuk pres ve el yatırması yöntemleriyle, 600mm 600mm 6mm boyutlarında ahşap kalıp kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Takviye malzemesi olarak, 0 ? /90 ? yönlü-iki eksenli-cam elyaf dokuma kumaş, 0 ? /90 ? yönlü-iki eksenli-cam elyaf dikişli kumaş, 45 ? /90 ? /-45 ? yönlü-üç eksenli-cam elyaf dikişli kumaş ve 0 ? /45 ? /-45 ? /90 ? yönlü-dört eksenli-cam elyaf dikişli kumaş, matriks malzemesi olarak, Polipol 3401-CTP tipi genel amaçlı polyester kullanılarak, kapalı kalıpta soğuk pres ve el yatırması yöntemleriyle gerçekleştirilen 8 farklı üretimden elde edilen kompozitlerin özelliklerinin belirlenmesi amacıyla, yoğunluk ölçümü için (20 20)mm boyutlarında 40 adet, yakma testi, elyaf ve matriks hacim oranı belirlenmesi için (30 30)mm boyutlarında 40 adet, sertlik ölçümleri ve çekme testleri için (250 25)mm boyutlarında 40 adet, üç nokta eğme testleri için (110 15)mm boyutlarında 40 adet ve darbe testleri için (90 90)mm boyutlarında 96 adet numune hazırlanmış, testler gerçekleştirilerek kompozitlerin dayanım özellikleri ve makroyapıları incelenmiştir. Darbe dayanımı, malzeme tasarlanırken kullanım ömrünün belirlenmesinde önemli ancak zor tespit edilebilen özelliklerdendir. Darbe testi, bir malzemenin yüksek enerji yüklemelerine karşı dayanımını ve darbe yüklemesiyle hasar gördüğünde soğurduğu enerjiyi belirlemekte kullanılmaktadır. Bu çalışmada, dört farklı kumaş (0 ? /90 ? yönlü-iki eksenli-cam elyaf dokuma kumaş, 0 ? /90 ? yönlü-iki eksenli-cam elyaf dikişli kumaş, 45 ? /90 ? /-45 ? yönlü-üç eksenli-cam elyaf dikişli kumaş ve 0 ? /45 ? /-45 ? /90 ? yönlü-dört eksenli-cam elyaf dikişli kumaş) ve iki farklı üretim yöntemi (kapalı kalıpta soğuk pres yöntemi ve el yatırması yöntemi) kullanılarak üretilen polyester matriksli, cam elyaf takviyeli kompozitlere darbe testleri uygulanmıştır. Darbe testleri, yüksek hızlı darbe test cihazı (Instron Dynatup 9250 HV) kullanılarak 12 farklı enerji seviyesinde (25J, 50J, 75J, 100J, 200J, 300J, 400J, 500J, 600J, 700J, 800J ve 900J), 16mm çapında yarıküresel darbe ucuyla ve 25836g düşen ağırlık kullanılarak yapılmıştır. Darbe testlerinden sonra numunelerde oluşan hasarlar, tarama elektron mikroskobu ve ışık mikroskobu fotoğraflarıyla ve yüksek hızlı darbe test cihazı yazılımından (Impulse Data Acquisition) elde edilen, yük-zaman, enerji-zaman, yük-sapma ve hız-enerji-zaman eğrileri yardımıyla incelenmiştir. Mekanik testler ve darbe testleri sonuçlarına göre, kapalı kalıpta soğuk pres yöntemiyle, 0 ? /90 ? yönlü-iki eksenli-cam elyaf dokuma kumaşla ve Polipol 3401-CTP tipi genel amaçlı polyesterle üretilen elde edilen kompozitin en iyi dayanım değerlerine sahip olduğu belirlenerek, aynı üretim parametreleriyle, balistik amaçlı kurşungeçirmez yelek imalatının yapılabileceğine karar verilmiş ve kurşungeçirmez yelek üretimi gerçekleştirilmiştir. Kapalı kalıpta soğuk pres yöntemiyle, 0 ? /90 ? yönlü-iki eksenli-cam elyaf dokuma kumaşla ve Polipol 3401-CTP tipi genel amaçlı polyesterle üretilen kurşungeçirmez yeleğe, 9mm kalibreli Parabellum mermisi ile balistik atışlar gerçekleştirilmiştir. Balistik atışlar sonucunda, kurşungeçirmez yelek malzemesinde herhangi bir delinme olmamış ve atılan bütün mermiler kompozit.