Dokunmamış Kumaş Esaslı Fonksiyonel Kompozit Panel Tasarımı

Tez Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye

Tez Danışmanı: Mustafa Sabri Özen

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: Türkçe

Özet:

Bu çalışmada, farklı hammadde kaynaklarının kullanıldığı dokunmamış kumaş katmanlarının bir araya getirilmesi şeklinde tasarlanan çok fonksiyonlu kompozit panel geliştirilmiştir. Üretilen paneller, ses yutum, mukavemet, elektromanyetik kalkanlama etkinliği (EMSE), güç tutuşurluk, yanmazlık ve kumaş yapılarının ısı yalıtım özellikleri açısından değerlendirilmiştir. Panel katmanlarının üretiminde, tülbent doku oluşturma aşamasında, tarak makinesi ve doku bağlama aşamasında iğneleme makinası kullanılmıştır. Bağlayıcı olarak kullanılan iki bileşenli iç/dış (PET/CO-PET) kesikli Poliester elyafı tüm katmanlarda sabit %25 oranında tutulmuştur. Kompozit katmanlarından biri olan dokunmamış kumaşta en uygun maliyet ve özellikte elektromanyetik kalkanlama özelliğini sağlamak amacıyla çelik elyaf %1, %2,5, %5, %7,5, %10, %12,5, %15, %17,5, %20, %22,5, %25, %27,5 ve %30 oranlarında kullanılarak dokunmamış kumaşlar üretilmiştir. Yapılan testler sonucunda %20 çelik elyaf içeren dokunmamış kumaşlarda hem maliyet hem de istenen özellik bakımından en uygun değerler elde edilmiştir. %20 paslanmaz çelik elyaf kullanılarak üretilen dokunmamış kumaşın, 1800MHz frekansında 15dB ile genel kullanımda en az %90 elektromanyetik kalkanlama değerine sahip olduğu bulunmuştur. Fonksiyonel kompozit panel üretimi için 8 katmanlı dokunmamış kumaşlar bir araya getirilmiştir. 8 katmandan oluşan panelin içersindeki ilk çift katmanında ses yutum özelliği için %75 Poliamid ve pamuk elyafı içeren çorap atıkları ve %25 İki bileşenli kesikli bağlayıcı Poliester elyaf kullanılmıştır. İç katmanın üzerine elektromanyetik kalkanlama özelliği için en uygun değer olarak belirlenen %20 çelik elyafı, %55 geri dönüşüm-PES ve %25 İki bileşenli kesikli bağlayıcı Poliester elyaftan ikinci katman eklenmiştir. Üçüncü katmanda ısı yalıtımı özelliği için %75 kenevir elyafı ve %25 İki bileşenli iç/dış bağlayıcı kesikli Poliester elyaf kullanılmıştır. Dördüncü katman olan en dış katmanda güç tutuşur özelliğe sahip %75 güç tutuşur PES elyaf ve %25 İki bileşenli Poliester elyaf kullanılmıştır. Dokunmamış kumaş esaslı fonksiyonel kompozit paneller sıcak pres makinesi kullanılarak 3mm, 5mm, 10mm ve 15 mm olmak üzere 4 farklı kalınlıkta üretilmiş, P1 (3 mm), P2 (5 mm), P3 (10 mm) ve P4 (15 mm) olarak kodlanmıştır. Üretilen panellere mukavemet, ses yutum, ısı yalıtım, elektro manyetik kalkanlama ve güş tutuşurluk testleri uygulanmıştır. Farklı kalınlıkta üretilen panellerin elastiklik modülü (E), maksimum gerilme kuvveti (𝜎_M), maksimum kuvvetteki %uzama miktarı (ε_Tm), kopma mukavemeti (𝜎_B) ve kopma uzama değeri (ε_B) ölçülerek değerlendirilmiştir. Sonuçlar, kopma mukavemetinin ve kopma uzamasının değişimlerinin fonksiyonel kompozit panellerin kalınlığına bağlı olarak düşüş gösterdiği tespit edilmiştir. Öyle ki, kopma mukavemeti değeri P1 kodlu 3mm kalınlıkta üretilen panelde 5.42MPa iken, P4 kodlu 15mm kalınlıkta üretilen panelde 0.56MPa olarak tespit edilmiştir. Fonksiyonel kompozit panellerin Limit Oksijen değerleri (LOI) 24 ile 28 arasında bulunmuştur. P1 ve P2 kodlu panellerin LOI değeri 28’e ulaşmıştır. En yüksek ses yutum katsayısı, kalınlığı 15mm olan panel ve en düşük ses yutum katsayısı, kalınlığı 3mm olan panelde elde edilmiştir. Panellerin ses yutum performansları 16-315Hz frekans aralığında düşük seviyede kalmaktadır. Panellerin ses yutum performansları 315-6300Hz frekans aralığında yüksek seviyeye erişmiştir. Dört farklı kalınlıkta üretilen panellerde 0.1-3GHz frekans aralığında yapılan EMSE testlerinde, panellerin elektromanyetik dalgaların %99’luk kısmını absorbe ettiği ve geri kalan %1 kısmını ise geri yansıttığı tespit edilmiştir.

Dokunmamış kumaş esaslı katmanlarıni panel formuna dönüştürülmesi ile birlikte müthiş bir performans yükselmesi olduğu görülmüştür. Test sonuçları, geliştirilmiş fonksiyonel kompozit panellerin katmanlarında farklı lifler kullanılarak üretilen dokunmamış kumaşların, pres işlemi ile birleştirildiğinde üstün işlevlere sahip olduğunu göstermektedir.