Doğal elyaf takviyeli koruyucu tekstil yapısı geliştirilmesi
Development of natural fiber reinforced protective textile structure
Yazar: SİNAN KOCAÖZ
Danışman: DOÇ. DR. MUHAMMET UZUN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering
Dizin: Doğal lifler = Natural fiber ; Lifli kompozitler = Fiber composites

Özet:
Koruyucu ürünler yüzyıllar boyunca farklı malzeme ve yapılarda tasarlanarak kullanılmıştır. Kişisel vücut zırhları koruyucu yapıların en önemli gruplarındandır. Değişen tehlike türlerine uyumlu modern koruyucu yapılar geliştirilmektedir. Günümüzde ateşli silahların yaygınlaşması ve buna bağlı olarak kullanımının artmasıyla kurşun geçirmez yelekler yaygınlaşmıştır. Bu yeleklerin en önemli fonksiyonu ateşli silahların etkisini minimum seviyede tutarak koruma sağlamasıdır. Ateşli silahlara ek olarak kesici-delici gibi maddelerin neden olduğu kritik iç yaralanmalarından da koruma sağlanması için hafif zırh teknolojisine de ilgi artmıştır.  Farklı malzemeler ile üretilen kurşun geçirmez yelekler günümüzde ağırlıklı olarak kevlar gibi ileri teknik lifler kullanılarak üretilmektedir. Kevlar yeterli darbe ve sıcaklık emme kapasitesine sahiptir. Koruyucu etkiyi gösterebilmesi için çok katmanlı kullanılması gerekmektedir bu da ergonomi açısından ağır bir yapı oluşturur.  
Sürdürülebilir yapılara ilgi hızlı bir şekilde artmaktadır ve teknik tekstillerin sürdürülebilir yapılarla yeniden tasarlanması önemli ve güncel çalışma alanlarındandır. Gerek konfor gerekse maliyet dezavantajlarından dolayı kevlara gibi liflere alternatif oluşturmayı hedefleyen çalışmalar önemlidir. Bu tez kapsamında sürdürülebilir üretime olanak veren ve önemi her geçen gün artan endüstriyel kenevir takviye malzemesi olarak kullanılmıştır. 
Yerli üretim endüstriyel kenevir ilk kez koruyucu teknik tekstillerde kullanılmıştır. Kenevir; keten ve pamuk gibi endüstriyel amaçlı kullanılan selüloz esaslı yıllık bir lif bitkisidir. Kenevir inşaat, tekstil, ilaç, kimya, otomotiv gibi pek çok sanayi dalında kullanılmaktadır. 20 yy. ortalarında bazı ülkelerde yasaklanan bitki, zamanla öneminin tekrar anlaşılması ve ham malzeme ihtiyacından dolayı kontrollü olarak üretilmeye başlanmıştır. Ülkemizde tamamen yasaklanan üretim devlet teşvikiyle 2016 yılında kontrollü olarak tekrar başlamıştır. 2020 yılında 101 dekar ekili alandan 9 ton kenevir lifi elde edilmiştir. Kenevir bitkisinin iki ana alt türü bulunmaktadır. Cannabis Sativa endüstriyel olarak kullanılmaktadır. Kenevir, doğaya oksijen üretimi açısından da önemlidir, petro-kimya (kevlar, cam, aramid lifleri) ürünlerine ikame edebilecek bir bitkidir, bu nedenle üretiminin desteklenmesi gelişmiş ülkelerde artmaktadır.  Sanayi ham malzeme ile çalışır ve kenevir en önemli selüloz ham malzeme kaynağıdır. Kenevir lifi bu çalışmada epoksi reçine ile kullanılarak kompozit üretimi gerçekleştirilmiştir. Kompozit malzemeler; iki veya daha fazla malzemenin en iyi özelliklerini kullanarak ortaya yeni bir malzeme çıkarmaktır. Bu çalışmanın amacı yerli ve yabancı kenevir lifinin literatüre kazandırılması ve kenevire alternatif katma değerli uygulama alanlarının geliştirilmesidir. Epoksi reçine ile kurşun geçirmez yeleklerin temel malzemesi olan aramid lifi (kevlar) gibi yüksek performanslı liflere alternatif kenevir kullanılmıştır. Kenevir kullanımı ile koruma performans kaybı olmadan sürdürülebilir vücut zırhı tasarlanmıştır. Beklenen performansın sağlanması durumunda üretilen kurşun geçirmez yeleğin daha hafif bir ağırlıkta tasarlanması sağlanacaktır. Kompozit üretiminde kevlar/kenevir katmanlar halinde de kullanılmıştır. Elde edilen yapıların balistik dayanımları değerlendirilmiştir ve balistik laboratuvarında testleri yapılmıştır. Çalışmanın sonunda kenevir takviyeli epoksi reçine esaslı kompozit malzemenin NIJ 0101.06 LEVEL IIA koruma seviyesinde biyo-kompozit kurşun geçirmez kompozit üretilmiştir. Tüm değerlendirmeler dikkate alındığında düşük balistik seviyelerinde kenevirin kullanımı umut vericidir. Elyaf takviyeli kompozitlerin mekanik özellikleri ve yapışma mukavemetleri önemlidir. Elyaf ve epoksi reçinenin tutunma özellikleri de proje kapsamında incelenmiştir

Abstract:
Protective products have been designed and used in different materials and structures for centuries. Personal body armor is one of the most important groups of protective structures. Modern protective structures are being developed to adapt to changing types of hazards and dangers. Today, with the widespread use of firearms and the increase in their use, bulletproof vests have become widespread. The most important function of these vests is to provide protection by keeping the effect of firearms at a minimum level. In addition to firearms, interest in light armor technology has also increased in order to provide protection from critical internal injuries caused by substances such as sharps and pointed objects. Bulletproof vests produced with different materials are mainly produced using advanced technical fibers such as Kevlar. Kevlar has sufficient shock and temperature absorption capacity. In order to show the protective effect, it needs to be used in multiple layers, which creates a heavy structure in terms of ergonomics.
Interest in sustainable structures is increasing rapidly and redesigning technical textiles with sustainable structures is an important and current field of study. Studies aiming to create an alternative to fibers such as Kevlar are important due to both comfort and cost disadvantages. Within the scope of this thesis, industrial hemp, which allows sustainable production and whose importance is increasing day by day, was used as a supplement.
Domestically produced industrial hemp was used for the first time in protective technical textiles. Hemp; It is a cellulose-based annual fiber plant used for industrial purposes such as flax and cotton. Hemp is used in many industries such as construction, textile, medicine, chemistry and automotive. 20th century. The plant, which was banned in some countries in the middle of the year, started to be produced in a controlled manner due to the re-understanding of its importance in time and the need for raw materials. Production, which was completely banned in our country, started again in 2016 with government incentives. In 2020, 9 tons of hemp fiber was obtained from 101 decares of cultivated area. There are two main subspecies of the cannabis plant. Cannabis Sativa is used industrially. Hemp is also important in terms of oxygen production for nature, it is a plant that can substitute for Petro-chemical (Kevlar, glass, aramid fibers) products, so the support of its production is increasing in developed countries. Industry works with raw materials and hemp is the most important raw material source of cellulose. In this study, composite production was carried out by using hemp fiber with epoxy resin. Composite materials; is to create a new material using the best properties of two or more materials. 
The aim of this study is to bring domestic and foreign hemp fiber to the literature and to develop alternative value-added application areas to industrial hemp. Hemp has been used as an alternative to high-performance fibers such as aramid fiber (Kevlar), the basic material of bulletproof vests with epoxy resin. Sustainable body armor is designed without loss of protection performance with the use of hemp. In case the expected performance is achieved, the bulletproof vest will be designed with a lighter weight. Kevlar/hemp has also been used in layers in the production of composites. The ballistic strengths of the obtained structures were evaluated and their tests were carried out in the ballistics laboratory. At the end of the study, bio-composite bulletproof composite of hemp-reinforced epoxy resin-based composite material at NIJ 0101.06 LEVEL IIA protection level was produced. Considering all attentions, the use of cannabis at low ballistic levels is promising. Mechanical properties and adhesion strength of fiber reinforced composites are important. Adhesion properties of fiber and epoxy resin were also investigated within the scope of the project.