Kompozit malzemede kullanılacak sistemlerin seçiminde
matrisin statik mekanik özelliklerinin bilinmesi çok önemlidir. Bir kompozitin
tipik bir özelliğinin yükseltilmesi istendiğinde alternatif bir matris
kullanılarak bu geliştirme sağlanabilir.
Örneğin, kompozitteki matris elastik modülü biraz daha yüksek
bir matrisle değiştirildiğinde, fiberin mikro burulma problemi kabul edilebilir
seviyelere düşer. Yüksek shear kuvveti veya shear strain çökmesine sahip bir
matrisle üretilen kompozit de benzer gelişmiş özelliklere sahip olur.
Saf (takviyesiz) matris gerilme testi için ASTM D638
(Plastiklerin Gerilme Özellikleri) metodu uygulanır. Bu standart ilk olarak
geleneksel termoplastikler için hazırlanmış olup zaman içinde revize edilerek
kompozitlerde kullanılan yüksek sıcaklık termoplastiklere ve yüksek performans
termosetlere de uygun hale getirilmiştir. (Bölüm. 5.1 – a3)
Test metodu, takviyesiz veya takviyeli plastiklerin gerilme
özelliklerinin tayinini kapsar; ön-işlemleme, sıcaklık, nem ve test cihazı
standartta belirtilmiştir. Örnek kalınlığı 14 mm’ye kadar çıkabilir; daha kalın
örneklerin inceltilmesi gerekir. (<1 mm kalınlıktaki örneklerde ASTM
standart D882 test metodu tercih edilir.)
Saf polimer matris malzemelerin sıkıştırma testi, gerilme ve
shear testlerine kıyasla daha az popüler bir testtir. Sıkıştırma testi olarak
genellikle ASTM D695 (Sert Plastiklerin Sıkıştırma Özellikleri) test metodu
kullanılır. (Bölüm. 5.2 – c)
Reçine matrislerin shear özellikleri, ya katı dairesel bir silindir çubuğun burulmasıyla (torsion), veya standart bir test fikstüründe standart bir Iosipescu (V-çentik kiriş) örneğin test edilmesiyle tayin edilir. Bunlardan birincisine ASTM E143 (Oda Sıcaklığında Shear Modül), ikincisinde ASTM D5379 (V – Çentikli Kiriş Metoduyla Kompozit Malzemelerin Shear Özellikleri) test metotları uygulanır. (Bölüm. 5.3. – a2)
Bükülgenlik ASTM D790 (Takviyesiz ve Takviyeli Plastikler ve
Elektrik İzolasyon Malzemelerinin Bükülgenlik Özellikleri) test metoduyla tayin
edilir. Test, genellikle saf polimerlere veya polimer matrislere değil
kompozitlere uygulanır;özellikle de kompozit malzemenin servis koşullarına
benzer konfigürasyon ve yük altında olması gerektiğinde yapılması gereken bir
testtir. (Bölüm. 5.4 – a)
e.
Darbe (Impact) Testi
Izod ve Charpy darbe testleri, plastiklere ve metalik
malzemelere uygulanan klasik testlerdir. Bu testler için ASTM D6110 (Plastik Çentikli Örneklerin
Charpy Darbe Direnci) ve ASTM D256 test metotları uygulanır.
Bu test metodu aynı test makinesi (Şekil-2) ve aynı örnek
boyutlarının kullanıldığı A, C, D, E olmak üzere dört benzer test içerir.
(Metot B charpy testidir, ayrı bir test metodunda verilmiştir.)
Test metoduna göre, standardize edilmiş cihaza
yerleştirilmiş sarkaç (pandül)-tip-tokmağa (hammer) plastiklerin direncini
tayin eder; kenarları çentikli standart örneğin bir pandül salınımıyla
kırılması saptanır. (Şekil-1)
Test metotlarından A, C ve D’deki çentikler bir stres
konsantrasyonu üretir; bu durum kırılganlık olasılığını yükseltir. Ayrıca,
Metot C’de örneğin savrulmasıyla açığa çıkan enerji, Metot D’de çentik
hassasiyeti incelenir. Test metodu E’de çentiklenmiş örnek, sıkıştırma
mengenesinde 1800 döndürülerek örneğin darbeye direnci artırılır.
Test metotlarından alınan sonuçlar “absorblanan enerji/örnek genişliği”, veya
“absorblanan enerji/çentik altındaki kesit alanı” olarak verilir.
Test Örnekleri: Test örnekleri genellikle Şekil-3’de
verilen geometri ve boyutlardadır.
Ölçülen Özellikler: b = 0.25 ve 1.0-mm çentik
yarıçapı için darbe direnci değerleri hattının eğimi:
E2 ve E1 = daha büyük çentik ve daha
küçük çentik için ortalama darbe dirençleri (J/m), R2 ve R1
= daha büyük çentik ve daha küçük çentik için yarıçaplardır (mm).
A, C, D ve E metotları için diğer gerekli değerlerin
hesaplanması D256’da verilmiştir.
Şekil-1: (a) Metot A, C, (b)
metot E için çene, örnek ve çarpma kenarının konumları (boyutlar mm)
f.
Sertlik Testi
Plastikler, elastomerikler ve kauçuksu malzemelerin
sertliklerinin ölçülmesinde uygulanabilen çeşitli standart test metotları
vardır: ASTM D785 (Plastiklerin ve Elektrik İzolasyon Malzemelerinin Rockwell
Sertliği), ASTM F1957 (Kompozit Köpüklerin Durometre Sertliği) ve ASTM D2240
(Kauçuk Özellik Testleri, Durometre Sertliği).
ASTM D2240 metoduyla termoplastik elastomerler, vulkanize
kauçuk, elastomerikler, sellular ve jelimsi malzemelerle bazı plastiklerin
sertlikleri ölçülebilir. Test metodu 12 tip (A, B, C, D, DO, E, M, O, OO, OOO,
OOO-S, ve R) durometre sertlik ölçmesi içerir. Metot, belirlenen koşullar
altında, hazırlanan test örneğine uygulanan özel bir tip indentörün
penetrasyonuna dayanır. İndentasyon sertliği malzemenin elastik modülü ve viskoelastik
davranışına bağlıdır.
Test metoduna göre, örneğe uygulanan ilk penetrasyonla oluşan
girinti veya belirli bir zaman sonunda oluşan girinti, veya her ikisi de
ölçülebilir.
Pres ayağı, durometre baskı silindiri toplam alanı ve
konfigürasyon sonuçları etkileyen önemli parametrelerdir ve malzeme tipine göre
farklı değerlerde alırlar. (Şekil-1)
Şekil-1: Durometre; (a) Tip A ve
C indentor, (b) Tip B ve D indentor, (c) Tip O, DO ve OO indentor, (d) Tip M
indentor (boyutlar mm), (e) Tip OOO indentor, (f) Tip OOO-S indentor, (g) Tip E
indentor (boyutlar mm)
