TEKSTİL MATERYALLERİNİN YANMA MEKANİZMASI VE LİMİT OKSİJEN İNDEKS DEĞERLERİ

Transkript

1 T.C. MARMARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TEKSTİL EĞİTİMİ ANABİLİM DALI TEKSTİL MATERYALLERİNİN YANMA MEKANİZMASI VE LİMİT OKSİJEN İNDEKS DEĞERLERİ HAZIRLAYAN DERSİN ADI :SELCAN KAYAN : ENSTRÜMANTAL ANALİZ İstanbul 2004

2 TEKSTİL MATERYALLERİNİN YANMA MEKANİZMASI VE LİMİT OKSİJEN İNDEKS DEĞERLERİ Tüm polimerik materyaller, kolayca yanabilir yapıdadır ve ısıya maruz bırakıldıkları zaman, her zamankinden daha farklı davranış gösterirler. Bir tekstil materyali üzerine uygulanan ısı, kimyasal olduğu kadar fiziksel değişime de neden olmaktadır. Termoplastikler, doğal olarak ilk önce erir, ardından bozunur ve son olarak da bozunma sonucu oluşan gazlar, yanmaya başlar.termoplastik liflerde, fiziksel değişiklikler, cam geçiş sıcaklığı (T g ) ve erime sıcaklığında (T e ) ortaya çıkarken, kimyasal değişiklikler, ısıl bozunmanın meydana geldiği piroliz sıcaklığında ortaya çıkar. Termosetler ise, erimeden bozunurlar. Liflerin Yanması: Lif O 2 CO 2 + H 2 O + Yanıcı olmayan Gazlar Piroliz O 2 Oksidasyon Kül + Kolay yanabilir Uçucu Sıvılar ve Gazlar + Yanıcı olmayan Gazlar Tekstil Liflerinin Yanma Karakteristikleri: Pamuk: Doğal, selülozik esaslı bir liftir. Kolay tutuşur ve yanar. Erimez. Alev kaynağı çekildiğinde yanmaya devam eder. Yumuşak gri renkli kül bırakır. Yanan kağıt gibi kokar. Keten: Diğer bir selülozik esaslı, doğal liftir. Pamuk ile aynı yanma karakteristiği gösterir. İpek: Doğal, hayvansal esaslı bir lif çeşididir. Alevden kıvrılarak uzaklaşır. Tutuşması güçtür. Alev çekildiğinde çok az yanar. Genelde kendi kendine söner. Dağılan siyah kül bırakır ve yanan saç kokusu bırakır. Yün: Doğal, hayvansal bir liftir. Alevden kıvrılarak uzaklaşır. Tutuşturmak zordur. Alev kaynağı çekildiğinde çok az yanar ve genellikle kendiliğinden söner. Dağılabilen siyah kül bırakır. Ekşi yanan saç kokusu verir. Modakrilik: Sentetik modifiye akriliktir. Eriyerek alevden uzaklaşır. Yavaşça eriyerek yanar. Alev kaynağı çekildiğinde, normalde kendiliğinden söner. Yanarken beyaz duman verir. Kırılgan, sert topaklar halinde kül bırakır. Rayon: sentetik selülozik liftir. Pamuk ile aynı karakteristiktedir.

3 Poliester: Sentetik, uzun zincir yapısında polimerlerdir. Alev karşısında eriyerek yanar. Siyah duman bırakır. Alev çekildiğinde kendiliğinden söner. Sert, siyah topaklar halinde kül bırakır. Tatlı bir koku yayar. Nylon: Sentetik poliamiddir. Alev karşısında erir ve çeker. Yanma esnasında yavaş erir. Alev kaynağı çekildiğinde, kendiliğinden söner. Sert gri ya da siyah topaklar halinde kül bırakır. Yanarken yanmış boru kokusuna benzer bir koku yayar. Olefin: Sentetik, uzun zincirli polimerdir. Alev karşısında erir ve çeker. Eriyerek yanar. Alev kaynağı çekildiğinde kendiliğinden söner. Sert koyu yada kirli beyaz topaklar halinde kül bırakır. Mavi ya da sarı alevli yanar. Spandex: Sentetik, uzun zincir yapısında polimerdir. Alev karşısında erir, fakat çekmez. Eriyerek yanar. Alev kaynağı çekildiğinde yanmaya devam eder. Yumuşak siyah kül bırakır. Nomex: Aromatik poliamid yapıdadır. Aleve maruz bırakıldığında erimez. Doğrudan doğruya alev ile temasa bırakıldığında güçlükle yanar. 400 C civarında kömürleşmeye başladığı halde, erime görülmez. LOI (Limit Oksijen İndeksi): Limit Oksijen İndeksi (LOI), tutuştuktan sonra yanmaya devam eden malzemenin yanıcılığının ölçülmesinde kullanılmaktadır. Polimerlerin LOI değerleri, kimyasal yapıları ile ilgilidir ve bu değerler, yapıdaki oksitlenebilir atom ya da molekül gruplarının sayısı ile saptanır. Molekülde H-C oranı ne kadar yüksekse, yapı o kadar yanıcı olmaktadır. Uzun zincir yapısındaki doymuş hidrokarbonlar, aromatik yapılardan daha yanıcıdır. Lif Yapısı Elyaf LOI (%) C, H ve O içeren tüm lifler Pamuk, viskoz, selülozasetat ve triasetat, polipropilen C, H, N ve O, S içeren tüm lifler Yün, poliamid, ipek, akrilikler Aromatik yapının etkisi 1- C, H, O + aromatik Poliester C, H, O, N + aromatik Nomex, kevlar, kermel C, H, N + aromatik Polibenzimidazol (PBI) 41 F ve Cl un etkisi Modakrilikler 29 PVC 37 PVDC 60 PTFE 95 Çizelge 1. Lifin Kimyasal Yapısının LOI Üzerindeki Etkisi

4 LOI (%) Şekil 1. Limit Oksijen İndeksi ile doğal bileşim arasındaki Korelasyon Bileşim Parametresi PTFE = Poli(tetrafloroetilen) PAN = Poli(akrilonitril) PC = Polikarbonat PVDC = Poliviniliden Klorit PP = Polipropilen PBT = Poli(bütilen tereftalat) PE = Polietilen PVDF = Poliviniliden Florit PVC = Poli(vinil klorit) PET = Poli(etilen tereftalat) PPO = Poli(fenil oksit) Tekstilde kullanılan başlıca liflerin LOI değerleri aşağıdaki gösterilmiştir: Elyaf T g ( C) T e ( C) T p ( C) T c ( C) LOI (%) Yumuşar Erir Piroliz Yanma Yün Pamuk Viskoz Nylon Nylon 6, Poliester Akrilik 100 > > Polipropilen Modakrilik <80 > PVC <80 >180 > PTFE 126 > Nomex Kevlar > Tg Te Tp Tc : Camsı Ggeçiş Sıcaklığı ya da Yumuşama Sıcaklığı : Erime Sıcaklığı (sadece termoplastikler için) : Piroliz Sıcaklığı (polimerlerin termal olarak bozunması) : Yanma Sıcaklığı (kendiliğinden alev alma gerçekleşir)

5 Polimerler Poliolefin Poliamid Poliester Tipi HDPE PP /6.6 PBT PET Yoğunluk (Kg/m 3 ) Erime 13 Noktası 5 ( C) Limit Oksijen Indeksi LOI (%) HDPE: Yüksek yoğunluklu Polietilen PBT: Poliester KAYNAKLAR 1. Horrocks, A.R., Anand, S.C.: Handbook of Technical Textiles, CRC Press, Hearle, J.W.S.: High- performance Fibres, CRC Press, Saçak, M.: Polimer Kimyası, Gazi Kitabevi, Tekstil & Teknik Dergisi, Aralık Başer, İ.: Tekstil Teknolojisi,