Cam Elyafı

Eski Mısır’da, içine yağ, merhem ve parfüm konulan cam kaplar, sırlanmış kilden bir çekirdek çevresine elle cam elyafı sarılarak yapılırdı. İ.S. I. yüzyılda üfleyerek cam işleme tekniğinin geliştirilmesinden sonra, cam elyafı, yalnızca bu kapları süsleme amacıyla kullanıldı. XIX. yüzyılın başlarında cam üfleyicileri yeteneklerini kanıtlamak için, zamanlarını aşırı gösterişli süs eşyaları yaparak geçiriyorlardı. Pilkington cam eşya müzesindeki böyle bir eşya, yanı başında renkli cam elyafından yapılma uzun kuyruklu kuşların bulunduğu bir cam çeşmeyi canlandırır.

XX. yy. başlarında Almanya’da cam ipeği yapmak için bir üretim yöntemi geliştirildi. Birinci Dünya savaşı sırasında asbest kaynakları ellerinden çıkan Almanlar, yalıtım malzemesi olarak cam kullanmaya yöneldiler. Cam takviyeli malzemelerin sürekli gelişimi, XX. yüzyıl yaşamında plastik kullanımını tamamlayıp hızlandırdı.

Cam elyafı üretimi

Cam elyafı yapımında, temel cam maddesi olan kum ve soda karışımına alüminyum oksit, borik asit ve kalsiyum oksit eklenir. Bu karışım önce, doğrudan alevle ısıtılarak eritildiği sürekli fırına, sonra da kovan denilen bir elyaf çekme fırınına verilir. Kovandan çıkan cam elyafı, kesik kesik ya da sürekli ipler halinde olabilir. Kesik olanlar, cam yünü ve cam dokuma üretiminde kullanılır.

Cam yünü, Crown yöntemi denilen ve nispeten kalın bir cam kütlesinin, yer çekimi etkisiyle, bir kovandan, hızla dönen ve çeperinde yüzlerce ince delik bulunan alaşımlı çelikten bir kaba akıtılması yöntemiyle üretilir. Cam, merkezkaç gücün etkisiyle bu deliklerden fırlar ve iplik haline gelir. Sonra, yüksek hızlı bir sıcak gaz rüzgarına tutularak, ince elyaf haline getirilir. Uygun bir bağlantı maddesi püskürtüldükten sonra elyaf, emme yoluyla yatay hareket eden ve dönen kabın altında duran bir konveyöre çekilir. Konveyör üstünde oluşan elyaf tabakası önce bağlantı maddesini katılaştıran sertleştirmiş fırınına, sonra da elyafa son biçimi veren düzeltme bıçaklarına gider. Son ürün ya esnek bir tabaka ya da sert bir plaka biçimindedir. Crown yöntemiyle üretilen cam yünü çok ince liflerden oluşur. Her lifin ortalama çapı yaklaşık 6.5 mikron, yani insan saçı çapının 1/10’undan azdır.

Cam dokuma üretimi, Crown yönteminden bir noktada farklıdır. Bu yöntemde, erimiş cam iplikleri kovanlardan akıtılırken, deliklere varmaya birkaç santimetre kala kızgın buhara tutulur. Yüksek hızlı buhar akan camdan, ancak yüksek hız fotoğraflarında görülebilen bir çırpınma hareketiyle ince parçalar ayırır. Ayrılan parça, biçim verme kalıbına tek bir cam lifi olarak girer. Lifler, oldukça hızlı ilerleyen toplayıcı konveyöre gelir ve bir bağlantı maddesi eklenir. 0,5 mm kalınlığında bir dokuya benzeyen tabaka, istenirse kesiksiz cam elyafıyla pekiştirilebilir.

Kesiksiz cam elyaf üretiminde, çok sayıda liften yapılı bir halat oluşturulur. Erimiş cam, bir fırın ya da depodan bir ön ısıtma odasına, oradan da bir dizi kovana geçirilir. Bu kovanların her birinde dikkatle boyutlandırılmış, yüzlerce biçim verme deliği vardır.

Kovandan, depodaki erimiş cam miktarının değişmez tutulmasıyla çıkan ipliklerin çapları, gözle görülemeyecek kadar küçük olabilir (5 mikron). Bunlar, toplanma noktasına giderek koruyucu ve yağlayıcı bir maddeyle kaplandıktan sonra, yüksek hızlı bir sancıda tek iplik ya da iplik kümesi haline getirilir. Bundan sonraki işlem, bu ipliklerin ya yün haline sokulmaya uygun sürekli elyaf, ya dokunmuş cam, ya da kompozit malzemeler için takviye maddesi olarak kullanılan kısa kesilmiş iplik ve keçe haline getirilmesidir.

Cam elyafı ürünlerinin kullanım alanları:

Cam yününün başlıca kullanım alanı, çatı yalıtımıdır; ama ev ve endüstriyle ilgili bütün uygulamalarda, boru ve künklerin, kazan ve depoların, taşıt araçlarının, lokomotif, gemi ve uçakların ses ve ısı bakımından yalıtımında da kullanılır. Cam dokuma, yeraltı petrol, gaz ve su borularının bitümlü ve ziftli koruyucu kaplaması olarak da elverişlidir. Kesiksiz cam elyafı, ısıyla sertleşen plastik ve doğal ya da yapay kauçuğu takviye etmede kullanılır. Alçı sıvası, otoklavda kullanılan kalsiyum silikat ve çimento gibi organik olmayan maddeler için de, özel cam takviyeleme biçimleri vardır.

Portland çimentosunun alkali koşullarına dayanıklı olan camın gelişimi, cam takviyeli çimento denen (CTÇ) yepyeni bir yapı malzemesini ortaya çıkarmıştır. Bu malzeme düz tabakalar halinde ya da değişik biçimlerdeki kalıplara dökülebilir. Ayrıca cam ile çimento, daha önce karıştırılarak kürekle dökülebilir, pompalanabilir, püskürtülebilir ya da enjeksiyon yoluyla uygulanabilir. Daha fazla esneklik kazandırıl­mak istenirse düz cam elyafı tabakalarına, henüz ham, yani kullanılmamış haldeyken, katlanıp çeşitli karmaşık biçimler verilebilir. CTÇ’nin hem çelik takviyeli beton kadar çekme mukavemeti vardır, hem de betondan on kez daha hafiftir. Kullanılış alanları aşağı yukarı, sınırsızdır ; günümüzde boru ve kanalizasyon künklerinden, toprak kaymasını önleyici duvar, sokaklardaki banklar, otobüs durakları, kepenk ve duvar panolarına kadar yaşamın her alanında rastlanmaktadır. Ayrıca, düşük maliyetli prefabrik evlerin yapımında, pencere ve kapı doğramalarında da kullanılır.