FARKLI ÖZELLİKTE KAPLAMALI KUMAŞ İÇEREN SANDVİÇ KOMPOZİT YAPILARIN TERMAL VE AKUSTİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Year 2025, Volume: 3 Issue: 1, 86 - 97, 01.06.2025

Sena Arslan , Öznur İskender

Abstract

Otobüs, kamyon, tır veya binek araç gibi farklı motorlu taşıtların iç kabininde, termal ve akustik izolasyon sağlayarak, sürüş konforunu artırmaya yönelik olarak kompozit malzemeler kullanılmaktadır. Bu çalışmada, alt ve üst katmanda kaplama telası ve fenolik keçe kombinasyonu, ara katmanlarda ise özellikle termal izolasyon özellikleri ile ön plana çıkan alüminyum folyo kaplı cam elyaf kumaş, silikon kaplı cam elyaf kumaş ve vermikülit kaplı silika kumaş gibi kaplamalı kumaşların tekli ve ikili kombinasyonları kullanılarak düz kalıpta 185°C sıcaklık, 170 bar basınç ve 120 saniye süre ile çok katmanlı yapılar oluşturulmuş ve bu yapıların alfa kabin test cihazında ses yutum katsayıları, termal iletkenlik ölçüm cihazında ise termal iletkenlik katsayıları ölçülerek birbiri ile karşılaştırılmıştır. Akustik performans test sonuçları incelendiğinde, motor bölgesinde meydana gelen gürültülerin absopsiyonunu sağlamak üzere, iki kaplama telası arası, fenolik keçe, vermikülit kaplı silika kumaş ve fenolik keçe içeren K3 kompozisyonu olduğu tespit edilmiştir. Termal iletkenlik katsayısı sonuçları değerlendirildiğinde ise elde edilen sandviç plakaların termal izolasyon performansı K1> K2> K3> K6> K4> K5 şeklinde sıralanmaktadır. Elde edilen veriler göz önüne alındığında hem akustik hem de termal izolasyon performansını bir arada sunabilecek sandviç kompozit yapı K3 numunesi ile sağlanmıştır.

Keywords

Akustik Performans , Kompozit Malzeme , Sandviç Yapı , Termal İzolasyon

Thanks

Bu çalışma, Formfleks Otomotiv A.Ş- Ar-Ge Merkezi bünyesinde gerçekleştirilmiştir. Yazarlar değerli katkılarından dolayı Ar-Ge Lideri Sn. İbrahim AYDIN’a teşekkür eder.

INVESTIGATION OF THERMAL AND ACOUSTIC PROPERTIES OF SANDWICH COMPOSITE STRUCTURES CONTAINING COATED FABRIC WITH DIFFERENT PROPERTIES

Abstract

In motor vehicles such as buses, trucks, trailers, and passenger cars, composite materials are utilized to enhance driving comfort by providing thermal and acoustic insulation within the cabin. In this study, multi-layered structures were produced using a combination of coated felt and phenolic felt for the top and bottom layers, and single or double-layered configurations of coated fabrics, such as aluminum foil-coated fiberglass fabric, silicone-coated fiberglass fabric, and vermiculite-coated silica fabric, for the intermediate layers. The structures were fabricated in flat molds under conditions of 185°C temperature, 170 bar pressure, and 120 seconds duration. The sound absorption coefficients of these structures were measured using an alpha cabin test device, and their thermal conductivity coefficients were determined using a thermal conductivity measurement device. The acoustic performance tests revealed that the K3 composite, consisting of phenolic felt, vermiculite-coated silica fabric, and phenolic felt sandwiched between two coated felts, was most effective at absorbing noise from the engine compartment. Evaluation of the thermal conductivity coefficients ranked the thermal insulation performance of the sandwich panels as follows: K1> K2> K3> K6> K4> K5. Based on the obtained data, it was determined that the K3 sample provides an optimal balance of acoustic and thermal insulation performance, making it the most suitable sandwich composite structure for these applications.

Keywords

Acoustic Performance , Composite Material , Sandwich Structure , Thermal Insulation

References

• [1] Szczurek and M. Maciejewska, Categorisation for Air Quality Assessment in Car Cabin, Transportation Research Part D: Transport and Environment. 48, 161-170, 2016.
• [2] S.P. Mavuri, S. Watkins, X. Wang, S.S. Hill and D. Weymouth, An Investigation of Vehicle HVAC Cabin Noise, SAE Technical Paper. 2008-01-0836, 2008.
• [3] D. V. Rosato, Designing with reinforced composites: Hanser Gardner Publications, 1997.
• [4] M. Ağırgan, Otomotiv Endüstrisinde Kompozit Malzeme Kullanımı, Ejovoc (Electronic Journal of Vocational Colleges). 13(2), 51-64, 2023.
• [5] K. S. Suslick, Encyclopedia of physical science and technology. Sonoluminescence and sonochemistry, 3rd edn. Elsevier Science Ltd, Massachusetts, 2001.
• [6] Automotive Composites - Global Strategic Business Report, https://www.globenewswire.com/news-release/2024/02/27/2835828/28124/en/Global-Automotive-Composites-Strategic-Industry-Report-2024-Market-to-Reach-58-5-Billion-by-2030-Focus-on-Automotive-Lightweighting-Drives-Demand.html [accessed 27 February 2024].
• [7] F. Khan, N. Hossain, J.J. Mim, S.M.M. Rahman, M.J. Iqbal, M Billah and M.A. Chowdhury, Advances of Composite Materials in Automobile Applications– A Review. Journal of Engineering Research, 2024.
• [8] A. Ayvaz, Binek bir aracın gövde panellerinin yol gürültüsü performansına olan katkısının incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi, Bursa, 2019.
• [9] S. Mezarcıöz, Değişik Sürüş Şartları Altında Bir Yolcu Otobüsünün Motor Odası Sıcaklık Dağılımının Belirlenmesi, Mühendis ve Makina, 2018.
• [10] İ. Aydın, S. Arslan, M. Çalışkan Akduman, D. Çay ve Ö. İskender, Ağır Hizmet Araçlarının Gürültü Kalkanı Parçasının Akustik ve Mekanik Dayanım Performansının İncelenmesi, Journal of Advanced Research in Natural and Applied Sciences. 10(2), 300-311, 2024.
• [11] R. M. Gabor, P. Blaga, and B. M. Caseriu, Quantitative analysis of predictors of acoustic materials for noise reduction as sustainable strategies for materials in the automotive industry, 2024.
• [12] S. Hu, D. Wang, J. Večerník, D. Křemenáková and J. Militký, Electromagnetic Interference (EMI) Shielding and Thermal Management of Sandwich-Structured Carbon Fiber-Reinforced Composite (CFRC) for Electric Vehicle Battery Casings, Polymers. 16(16), 2291, 2024.
• [13] H. M. Buluklu, Farklı organik malzemelerin ses geçiş kaybı kapasitelerindeki etki ve verimliliğin araştırılması, Doktora Tezi, Tarsus Üniversitesi, Mersin, 2023.
• [14] M.H. Choi, H.Y. Byun and I.J. Chung, The Effect of Chain Length of Flexible Diacid on Morphology and Mechanical Property of Modified Phenolic Resin, Polymer. 43(16), 4437-4444, 2002.
• [15] D. Asi, Cam elyaf takviyeli kompozit malzemelerin aşınma performansının incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Afyonkarahisar, 2008.
• [16] M. Demirel, Cam elyaf takviyeli poliester kompozitlere yanmazlık özelliği kazandırılması, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara, 2007.
• [17] H. Weill, R. Jones, W. Parkes, Silicosis and related diseases. Occupational lung disorders. Butterworth-Heinemann Ltd; London, England, 1994.
• [18] H.G. Anlar, M. Bacanlı ve N. Başaran, Silikanın Kullanım Alanları ve Silika Maruziyetine Bağlı Olası Toksik Etkiler. Hacettepe University Journal of the Faculty of Pharmacy. 39(1), 17-29, 2019.
• [19] F. Ali, L. Reinert, J.M. Lévêque, L. Duclaux, F. Muller, S. Saeed ve S.S Shah, Effect of Sonication Conditions: Solvent, Time, Temperature and Reactor Type on the Preparation of Micron Sized Vermiculite Particles. Ultrasonics Sonochemistry, 21(3), 1002-1009, 2014.
• [20] S. Kumar and B. Prashanth, Design and Fabrication of Hydraulic Press, Int. J. Sci. Develop. Res. 2(7), 227-230, 2017.
• [21] TS EN ISO 354 Akustik-Ses absorpsiyonun çınlama odasında ölçülmesi, 2006.
• [22] M. Gelen, Otomotiv endüstrisinde kullanılan akustik malzemeler ve malzeme özelliklerinin akustik parametrelere etkisinin incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul, 2016.
• [23] TS ISO 8301 Isı yalıtımı- Kararlı halde ısıl direncin ve ilgili özelliklerin tayini- Isı akış tayini için metotlar, 2002.
• [24] M. Koru ve C. Kaya, Isı Akış Ölçer ve Geçici Düzlem Kaynak Tekniği ile Klasik Yalıtım Malzemelerinin Isıl İletkenlik Katsayılarının Belirlenmesi, Uluslararası Teknolojik Bilimler Dergisi. 10(1), 1-18, 2018.
• [25] R. Kalkan, Kompozit yapı malzemelerinde ısıl özellik ölçümü, Yüksek Lisans Tezi, Harran Üniversitesi, Şanlıurfa, 2008.
• [26] F. A Everest, K. C. Pohlmann, Master Handbook of Acoustics, 2022.