OTOMOTİV İÇ TRİM UYGULAMALARI İÇİN DOĞAL VE CAM ELYAF TAKVİYELİ KOMPOZİTLERİN MEKANİK VE TERMAL YAŞLANDIRMA PERFORMANSLARININ İNCELENMESİ

Öz

Otomotiv endüstrisinde ağırlık azaltmaya yönelik alternatif malzeme arayışları kapsamında, mekanik dayanım, düşük yoğunluk ve üretim sürecine uygunluk gibi özellikleri nedeniyle cam elyaf takviyeli polimer kompozitler ön plana çıkmaktadır. Son zamanlarda üretim maliyetlerinin yüksek olması ve sürdürülebilirlik odaklı yaklaşımların artmasıyla birlikte çevre dostu doğal elyaf takviyeli kompozitlere yönelim artmıştır. Bu çalışmada, farklı yoğunluklara sahip geleneksel cam elyaf takviyeli polipropilen (GF-PP) keçe ile doğal lifli jüt elyaf takviyeli polipropilen (J-PP) keçe, kenaf elyaf takviyeli polipropilen (K-PP) ve kenevir elyaf takviyeli polipropilen (H-PP) keçeler kullanılarak üretilen kompozit plakaların mekanik ve termal yaşlandırma performansları incelenmiştir. Yapılan üç nokta eğilme, çekme ve termal yaşlandırma testleri sonucunda, doğal lif takviyeli kompozitlerin mekanik performans açısından GF-PP’ye kıyasla daha esnek ve dayanıklı olduğu gözlemlenmiştir. Özellikle K-PP ve H-PP kompozitleri yüksek mekanik dayanımlarıyla öne çıkarken, H-PP termal yaşlanmaya karşı üstün direnç göstermiştir. Doğal elyaflı kompozitlerin özellikle darbe ve titreşime maruz kalacak bölgelerde, kırılma eğiliminde olan uygulamalarda deformasyon yeteneği sağlandığı açıkça görülmektedir. Doğal liflerin yenilenebilir kaynaklardan elde edilebilmesi, biyolojik olarak parçalanabilir olmaları ve düşük karbon ayak izi gibi çevresel avantajları, bu malzemeleri sürdürülebilir üretim hedefleri doğrultusunda cazip kılmaktadır. Özellikle otomotiv iç trim parçaları gibi çok yönlü performans gerektiren uygulamalarda, doğal lif takviyeli kompozitler cam elyafa güçlü bir alternatif sunmaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Cam Elyaf
• Doğal Elyaf
• Kompozit Malzeme
• Mekanik Dayanım
• Sandviç Yapı

A STUDY ON THE MECHANICAL AND THERMAL AGING PERFORMANCE OF NATURAL AND GLASS FIBER REINFORCED COMPOSITES FROM THE POINT OF VIEW OF AUTOMOTIVE INTERIOR TRIM APPLICATIONS

Öz

The automotive industry continues to explore alternative materials to reduce vehicle weight. Glass fiber-reinforced polymer composites stand out due to their high mechanical strength, low density, and compatibility with production processes. However, rising production costs and the growing focus on sustainability have increased interest in natural fiber-reinforced composites.This study examines the mechanical and thermal ageing performance of composite plates made from glass fiber-reinforced polypropylene (GF-PP) and natural fiber-reinforced polypropylene (PP) fiberfelts using jute (J-PP), kenaf (K-PP), and hemp (H-PP) fibers with different densities. Three-point bending, tensile, and thermal ageing tests were performed. The results show that natural fiber composites are more flexible and durable than GF-PP. K-PP and H-PP demonstrated higher mechanical strength, while H-PP showed better resistance to thermal ageing. Natural fiber composites also exhibited better deformation capability in regions exposed to impact and vibration, which helps prevent fracture. Their renewable sources, biodegradability, and low carbon footprint make them attractive for sustainable manufacturing. Overall, natural fiber-reinforced composites offer a promising alternative to fiberglass, especially in automotive interior trim applications.

Anahtar Kelimeler

• Composite Material
• Glass Fiber
• Mechanical Strength
• Natural Fiber
• Sandwich Structure

Kaynakça

1. [1] A. K Kaw, Mechanics of Composite Materials, CRC press. 2005.
2. [2] M. A. Sadiq and G. Kovács, Optimization of Composite Sandwich Structures: A Review, Machines. 13(7), 536, 2025.
3. [3] A. Charkaoui, N. M. Hassan and Z. Bahroun, Enhancing Mechanical Properties of Cellular Core Sandwich Panels: A Review of Topological Parameters and Design Improvements, Materials Research Express. 10(10), 102001, 2023.
4. [4] R.A.S Moreira and J. D. Rodrigues, Static and Dynamic Analysis of Soft Core Sandwich Panels with Through-Thickness Deformation, Composite Structures. 92(2), 201-215, 2010.
5. [5] Wang P, Lei Y and Yue Z, Experimental and Numerical Evaluation of the Flexural Properties of Stitched Foam Core Sandwich Structure, Composite Structures. 100, 243-248, 2013.
6. [6] S. Ünlü, Polimer Matrisli Elyaf Takviyeli Kompozit Otomobil Şasesi Vakum İnfüzyon Yöntemi ile İmalatı ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi, Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 12(1), 23-33, 2022.
7. [7] S. Örs, Farklı karbon tekstilleriyle ve reçinelerle oluşturulan karbon kompozitlerin karakterizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, 2014.
8. [8] P.K. Mallick, Fiber Reinforced Composites Materials: Manufacturing and Design, CRC press. 2007.

9. [9] A. Avcı, Otomotiv sektöründe kullanılmak üzere çevre dostu yeni nesil doğal elyaf takviyeli kompozit malzemelerin geliştirilmesi, Doktora Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, 2022.
10. [10] Y. Bulut ve Ü. H Erdoğan, Selüloz Esaslı Doğal Elyafların Kompozit Üretiminde Takviye Materyali Olarak Kullanımı, Tekstil ve Mühendis. 18(82), 26-35, 2011.
11. [11] A. Gopinath, M. Senthil Kumar and A. Elayaperumal, Experimental Investigations on Mechanical Properties of Jute Fiber Reinforced Composites with Polyester and Epoxy Resin Matrices, Procedia Engineering. 97, 2052-2063, 2014.
12. [12] E. Özen, A. Kızıltaş, E.E Kızıltaş and D.J. Gardner, Natural Fiber Blends Filled Engineering Thermoplastic Composites For Automobile Industry, 2th Annual Automotive Composites Conference and Exhibition. 11-13, 2012.
13. [13] J. Shen, X. Li and X. Yan, Mechanical and Acoustic Properties of Jute Fiber-Reinforced Polypropylene Composites, ACS Omega. 6(46), 31154-31160, 2021.
14. [14] S. Kaliappan and L. Natrayan, Polypropylene Composite Materials with Natural Fiber Reinforcement: An Acoustic and Mechanical Analysis for Automotive Implementations, SAE Technical Paper. 2023-01-5130, 2024.
15. [15] M.Y. Salim, M.A.M. Rizal, A.H. Nordin, M.N.N Harjar, K.Z. Hafila, Q. Ma and T.A Sebaey, Natural Fiber-Reinforced Thermoplastic Composites: A Bibliometric Analysis and Review of Eco-Friendly Solutions in Exterior Automotive Components, Journal of Materials Research and Technology. 2025.
16. [16] M. Saha, H. Singh, M.K. Singh, S.M. Rangappa and S Siengchin, Advancements in Natural Fiber Composites: Market Insights, Surface Modifications, Advanced Fabrication Techniques and Applications, Sustainable Chemistry for Climate Action. 6, 100081, 2025.
17. [17] M. Yazıcı ve N. Uysal, Sürdürülebilir Otomotiv Endüstrisi için Çevre Dostu İç Trim Parçası Üretimi, 7. Uluslararası Hasankeyf Bilimsel Araştırmalar ve İnovasyon Kongresi. 2024.
18. [18] H. Kellie, Advances in Technical Nonwovens, Woodhead Publishing. 2016.
19. [19] S. Abdullah and R.M. Tajuddin, Thermal Gravimetric Analysis (Tga) of Kenaf Core and Its Cellulose for Membrane Fabrication, In InCIEC 2015: Proceedings of the International Civil and Infrastructure Engineering Conference. Springer Singapore, 2016.
20. [20] ASTM C393/C393M Standard test method for flexural properties of sandwich constructions, 2020.
21. [21] TS EN ISO 527-5 Plastikler- çekme özelliklerinin tayini- Bölüm 5: Tek yönlü elyaf takviyeli plâstik kompozitler için deney şartları, 2022.
22. [22] K. Satyanarayana, G. Arizaga and F. Wypych, Biodegadable Composites Based on Lignocellulosic Fibers- An Overview, Progess in Polymer Science. 34 (9), 982-1021, 2009.
23. [23] M. H. P. S. Jawaid and H.A. Khalil, Cellulosic/Synthetic Fiber Reinforced Polymer Hybrid Composites: A Review, Carbohydrate Polymers. 86 (1), 1-18, 2011.
24. [24] F.C. Campbell, Structural Composite Material, ASM international. 2010.
25. [25] M. Asim, M.T. Paridah, M. Chandrasekar, R.M. Shahroze, M. Jawaid, M. Nasir and R. Siakeng, Thermal Stability of Natural Fibers and Their Polymer Composites, Iranian Polymer Journal. 29(7), 625-648, 2020.
26. [26] J. L. Thomason, The Influence of Fiber Length and Concentration on The Properties of Glass Fiber Reinforced Polypropylene 6 The Properties of Injection Moulded Long Fiber PP at High Fiber Content, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 36(7), 995-1003, 2005.
27. [27] J. George, M.S. Sreekala and S. Thomas, A Review on Interface Modification and Characterization of Natural Fiber Reinforced Plastic Composites, Polymer Engineering & Science. 41(9), 1471-1485, 2001.
28. [28] M. M. Kabir, H. Wang, K.T. Lau and F. Cardona, Chemical Treatments on Plant-Based Natural Fiber Reinforced Polymer Composites: An Overview, Composites Part B: Engineering. 43(7), 2883-2892, 2012.
29. [29] A. K. Bledzki and J. Gassan, Composites Reinforced with Cellulose Based Fibers, Progress in Polymer Science. 24(2), 221-274, 1999.
30. [30] K. L. Pickering, M. A., Efendy and T. M. Le, A Review of Recent Developments in Natural Fiber Composites and Their Mechanical Performance, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 83, 98-112, 2016.
31. [31] L. Yan, N. Chouw and K. Jayaraman, Flax Fiber and Its Composites–A Review, Composites Part B: Engineering. 56, 296-317, 2014.
32. [32] T. Nishino, K. Hirao, M. Kotera, K. Nakamae and H. Inagaki, Kenaf Reinforced Biodegradable Composite, Composites Science and Technology. 63(9), 1281-1286, 2003.