TEKSTİL YÜZEYLERİNİN YANMAYA KARŞI DİRENÇLERİNİN ARTTIRILMASI

T.C. KAHRAMANMARAŞ SÜTÇÜ İMAM ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TEKSTİL MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI TEKSTİL YÜZEYLERİNİN YANMAYA KARŞI DİRENÇLERİNİN ARTTIRILMASI MEHMET BARAN KALIN YÜKSEK LİSANS TEZİ KAHRAMANMARAŞ ŞUBAT 2008

T.C. KAHRAMANMARAŞ SÜTÇÜ İMAM ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TEKSTİL MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI TEKSTİL YÜZEYLERİNİN YANMAYA KARŞI DİRENÇLERİNİN ARTTIRILMASI MEHMET BARAN KALIN YÜKSEK LİSANS TEZİ Kod No: Bu tez 01/02/2008 Tarihinde Aşağõdaki Jüri Üyeleri Tarafõndan Oy Birliğiyle Kabul Edilmiştir. Yrd. Doç Dr. Remzi GEMCİ Doç. Dr. Ahmet TUTUŞ Yrd. Doç. Dr. Muharrem İMAL DANIŞMAN ÜYE ÜYE Yukarõdaki imzalarõn adõ geçen öğretim üyelerine ait olduğunu onaylarõm. Prof. Dr. Süleyman TOLUN Enstitü Müdürü Bu çalõşma K.S.Ü Bilimsel Araştõrma Projeleri Daire Başkanlõğõ tarafõndan desteklenmiştir. Proje No: 2007 / 1-11 Not : Bu tezde kullanõlan özgün ve başka kaynaktan yapõlan bildirişlerin, şekil ve fotoğraflarõn kaynak gösterilmesinden kullanõmõ, 5846 sayõlõ Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki Hükümlere tabiidir.

İÇİNDEKİLER İÇİNDEKİLER SAYFA İÇİNDEKİLER...I ÖZET...III ABSTRACT...IV ÖNSÖZ... V ÇİZELGELER DİZİNİ...VI ŞEKİLLER DİZİNİ... VII EK ÇİZELGELER DİZİNİ...VIII EK ŞEKİLLER DİZİNİ...IX SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ... X 1. GİRİŞ... 1 1.1. Teknik Tekstil Kavramõ ve Koruyucu Tekstiller... 2 1.1.1. Koruyucu Tekstiller... 3 1.2.1.1. Yüksek Isõ ve Alevden Koruyucu Tekstiller... 5 1.2. Olayõ ve Yangõn... 6 1.2.1. Yangõn ve Birleşenleri... 7 1.2.1.1. Yanõcõ Madde... 7 1.2.1.1.1. Katõ Yanõcõ Maddeler... 8 1.2.1.1.2. Sõvõ Yanõcõ Maddeler... 8 1.2.1.1.3. Gaz Yanõcõ Maddeler... 8 1.2.1.2. Oksijen... 8 1.2.1.3. Isõ Kaynağõ... 8 1.2.2. Yangõn Ürünleri... 9 1.2.2.1. Isõ... 9 1.2.2.2. Işõk (Alev)... 10 1.2.2.3. Duman... 10 1.2.2.4. Yangõn Gazlarõ... 10 1.2.3. Yangõn Safhalarõ... 11 1.2.3.1. Başlangõç Safhasõ... 11 1.2.3.2. Alevli (Denge - Yayõlma) Safhasõ (Steady State)... 11 1.2.3.3. Sõcak Tütme (Korlaşma) Safhasõ (Hot Smolding)... 11 1.3. Tekstil Materyallerinin sõ... 12 1.3.1. Liflerin Termal Özellikleri... 13 1.3.2. Tekstillerin Mekanizmasõ... 14 1.4. Güç Tutuşurluk... 18 1.4.1. Tekstil Materyallerine Güç Tutuşurluk Özelliği Kazandõrõlmasõ... 18 1.4.1.1. Harcanan Enerjiyi Arttõrmak... 19 1.4.1.2. Açõğa Çõkan Enerji Miktarõnõn Azaltõlmasõ... 20 1.4.1.2.1. Piroliz Mekanizmasõnõn Değiştirilmesi... 20 1.4.1.2.2. yõ Frenleyici Ürünlerin Kullanõlmasõ... 20 1.4.2. Güç Tutuşur Kumaşlarõn Eldesi... 21 1.4.2.1. Yapõsõ İtibariyle Güç Tutuşur Liflerin Kullanõmõ... 21 1.4.2.1.1. Cam Elyafõ...22 1.4.2.1.2. Asbest... 22 1.4.2.1.3. Karbon Lifleri... 22 1.4.2.1.4. Semi karbon Lifleri... 22 1.4.2.1.5. Polibenzimidazol (PBI) Lifleri... 23 1.4.2.1.6. Teflon Politetrafloretilen (PTFE) Lifleri... 23 1.4.2.1.7. Polivinilklorid (PVC) Lifleri... 23 1.4.2.1.8. Aramid Lifleri... 24 1.4.2.1.9. Poliamid-imid Lifleri... 24 1.4.2.1.10. Fenolik Lifler... 24 1.4.2.1.11. Kyrol Lifler... 24 1.4.2.1.12. Polifenilensülfit (PPS) Lifleri... 25 1.4.2.1.13. Poliakrilat Lifleri... 25 I

İÇİNDEKİLER 1.4.2.2. Liflerin Kopolimerazasyon ve Kimyasal Modifikasyon İle Yapõlarõnõn Değiştirilmesi... 25 1.4.2.2.1. Akrilik / Modakrilik Lifleri... 25 1.4.2.2.2. FR Viskoz Lifleri... 26 1.4.2.2.3. FR PES Lifleri... 26 1.4.2.2.4. FR Nylon Lifleri... 26 1.4.2.2.5. FR Yün Lifleri... 26 1.4.2.2.6. Güç Tutuşur Selülozik Lifler... 27 1.4.2.2.7. Durvil... 27 1.4.2.2.8. Karvin... 27 1.4.2.3. Sentetik Polimere Lif Çekimi Esnasõnda Güç Tutuşurluk Sağlayan Kimyasallarõn İlave Edilmesi... 27 1.4.2.3.1. Poliamid Lifleri... 28 1.4.2.3.2. Akrilik Lifleri... 28 1.4.2.3.3. Polyester Lifleri... 29 1.4.2.3.4. FR Pamuk Lifleri... 29 1.4.2.4. Kumaşõn Güç Tutuşurluk Sağlayan Kimyasallarla Muamele Edilmesi... 30 1.4.3. Tekstillere Güç Tutuşurluk Kazandõrma Tekniklerinin Dezavantajlarõ... 32 1.5. Bor... 33 1.5.1. Bor Üretimi ve Kullanõm Alanlarõ... 35 1.5.1.1. Bor Mineralleri ve Borlu Bileşiklerin Yangõn Geciktirici Olarak Kullanõlmasõ... 37 1.5.1.1.1. Borik Asit... 37 1.5.1.1.2. Boraks (Tinkal)... 37 1.5.1.1.3. Çinko Borat... 38 1.5.2. Türkiye de Bor Rezervlerinin Durumu... 38 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR... 40 3. MATERYAL VE METOT... 48 3.1. Materyal... 48 3.2. Metot... 48 3.2.1. Numunelerin Hazõrlanmasõ... 48 3.2.2. Kumaşlara Uygulanan Yakma Testi... 49 3.2.3. Yakma Testi Sonuçlarõnõn Değerlendirilmesi... 52 4. BULGULAR VE TARTIŞMA... 55 4.1 Testi Bulgularõ... 55 4.1.1. Ham Kumaşa Ait Testi Bulgularõ... 55 4.1.2. Borik Asit ve Alfa-x ile Muamele Edilmiş Kumaşlara Ait Testi Bulgularõ... 55 4.1.3. Boraks ve Alfa-x ile Muamele Edilmiş Kumaşlara Ait Testi Bulgularõ... 57 4.1.4. Çinko Borat ve Alfa-x ile Muamele Edilmiş Kumaşlara Ait Testi Bulgularõ... 59 4.1.5. Alfa-x ile Muamele Edilmiş Kumaşlara Ait Testi Bulgularõ... 61 4.1.6. Tüm Çalõşmalara Ait Testi Bulgularõ... 63 5. SONUÇ VE ÖNERİLER... 68 KAYNAKLAR... 70 ÖZGEÇMİŞ... 86 II

ÖZET T.C. KAHRAMANMARAŞ SÜTÇÜ İMAM ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TEKSTİL MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI YÜKSEK LİSANS TEZİ ÖZET TEKSTİL YÜZEYLERİNİN YANMAYA KARŞI DİRENÇLERİNİN ARTTIRILMASI MEHMET BARAN KALIN DANIŞMAN: Yrd. Doç. Dr. Remzi GEMCİ Yõl:2008, Sayfa: 86 Jüri : Yrd. Doç. Dr. Remzi GEMCİ : Doç. Dr. Ahmet TUTUŞ : Yrd. Doç. Dr. Muharrem İMAL Bu çalõşmada, tekstil materyallerine güç tutuşurluk özelliği kazandõrõlmasõ incelenmiştir. Alfa-x adlõ yanmayõ geciktirici bir kimyasala borlu bileşikler ilave edilerek kumaşlarõn güç tutuşurluğun özelliklerinin artõrõlmasõ amaçlanmõştõr. Borlu bileşiklerden borik asit, boraks ve çinko borat; alfa-x adlõ kimyasala alfa-x oranõ sabit (% 50) olarak üç farklõ oranda (% 5, % 7.5 ve % 10) ilave edilerek çözeltiler hazõrlanmõştõr. Ayrõca % 100 lük alfa-x ve % 50 lik alfa-x karõşõmlarõ da hazõrlanarak onbir farklõ çalõşma hazõrlanmõştõr. Kimyasallarõn kumaşa apresi numune pad makinesinde yapõlmõştõr. Numunelerin güç tutuşurluğu yakma testlerinden yüzey tutuşturma yöntemiyle incelenmiştir. Sonuçlar göstermektedir ki; borlu bileşikler kumaşlarõn güç tutuşurluk özelliğini arttõrmaktadõr. En etkili sonuç ise en az yanma ile % 7.5 boraks % 50 alfa-x çözeltisinde gözlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Güç Tutuşurluk, Bor, Borik Asit, Boraks, Çinko Borat, Kumaş III

ABSTRACT UNIVERSITY OF KAHRAMANMARAŞ SÜTÇÜ İMAM INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES DEPARTMENT OF TEXTILE ENGINEERING MSc THESIS ABSTRACT IMPROVING FIRE RETARDANCY SPECIFY OF TEXTILE SURFACES MEHMET BARAN KALIN SUPERVISOR: Assist. Prof. Dr. Remzi GEMCİ Year:2008, Pages: 86 Jury : Assist. Prof. Dr. Remzi GEMCİ : Assoc. Dr. Ahmet TUTUŞ : Assist. Prof. Dr. Muharrem İNAL In this study, improving fire retardancy of textile materials was examined. The aim of this study was to improve fire retardancy properties of textile fabrics with adding boron compounds to a chemical named alfa-x. Boric acid borax and zinc borate from boron compounds with three different ratios ( 5%, 7.5% and 10%) were added to chemical alfa-x in ratio (50%). Besides another two compounds were prepared from alfa-x in ratios (50% and 100%). At total we prepared eleven different solvents. Application of solvents to the fabrics made by lab pad machine. Fire retardancy of fabrics of manufactured specimens were tested using flammabiltiy test. Results showed that boron compounds improve fire retardancy property of textile fabrics. The most effective result was undertaken from 7.5 % borax 50 % alfa-x solvent. Key Words: Flame Retardancy, Fire Retardant, Boron, Boric Acid, Borax, Zinc Borate, Fabric IV

ÖNSÖZ ÖNSÖZ Tekstil ürünleri hayatõmõzõn her yerine girmiş olduğundan, yangõn gibi istenmeyen felaketlerde de yangõnõn büyümesinde rol oynamaktadõrlar. Tekstil ürünlerini hayatõmõzdan atamayacağõmõz için bu ürünlerin güç tutuşur özellikte olmasõnõ sağlayarak bize verdiği zararlarõ azaltabiliriz. Günümüzde güç tutuşurluk büyük bir önem kazanmakta olup, modern ülkelerde bilhassa kalabalõk insan topluluğunun bulunduğu ortamda ki perde, yer döşemesi vs. tekstil ürünlerinin güç tutuşur özellikte olmasõ zorunluluğu getirilmektedir. Tekstil ürünlerine güç tutuşurluk özelliği kazandõrõlmasõ için çeşitli yöntemler mevcuttur. Sõk kullanõlan yöntemlerin başlõcalarõ; özel liflerden kumaşlar imal etmek veya kumaşa güç tutuşurluk apresi uygulamaktõr. Özel amaçlõ lifler kullanmak genellikle fonksiyonel elyafõn pahalõ olmasõndan yüksek õsõya maruz kalan kişiler ve alanlar için kullanõlmaktadõr. Güç tutuşurluk apresi biraz daha ucuz bir yöntem olmakla beraber genellikle yõkamaya karşõ fazla bir direnç gösterilememektedir. Ülkemiz bor madeni cevherleri açõsõndan çok zengin olmakla beraber maalesef bu zenginliği yeterince kullanamamaktadõr. Çalõşmada borlu bileşiklerden borik asit, boraks ve çinko borat, alfa-x adlõ yanmayõ geciktirici bir sõvõyla beraber kullanõlarak kumaşlara apre yapõlmõş, yanma testi sonucunda borlu bileşiklerin ilavesinin güç tutuşurluk özelliğine etkisi incelenmiştir. Bu çalõşmalar boyunca bana yol gösteren, yakõn ilgisini esirgemeyen ve her türlü konuda yardõmcõ olan danõşman hocam Yrd. Doç. Dr. Remzi GEMCİ ye en içten teşekkürlerimi sunarõm. Yakõn ilgilerini esirgemeyen KSÜ Orman Fakültesi, Orman Endüstri Mühendisliği Bölümü öğretim üyesi saygõdeğer hocam Doç. Dr. Ahmet TUTUŞ a teşekkür ederim. Çalõşmamõzda kullandõğõmõz kumaşlarõn temininde yardõmcõ olan HAS DOKUMA yetkililerine teşekkürü bir borç bilirim. Kimyasallarõ kumaşa fiske etmemizde yardõmcõ olan KİPAŞ MENSUCAT yetkililerine ve yanma testlerinin yapõlmasõnda laboratuarlarõnõ bize açan KOSGEB ADANA TEKSTİL LABORATUARI yetkililerine teşekkürü bir borç bilirim. Her zaman manevi destekleri ile yanõmda olan anneme ve babama, sonsuz saygõ ve sevgilerimi sunuyorum. Şubat 2008, KAHRAMANMARAŞ V

ÇİZELGELER DİZİNİ ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA Çizelge 1.1. 2000 2006 Yõllarõ arasõnda meydana gelen yangõnlarõn çõkõş sebepleri.... 1 Çizelge 1.2. 2000 2006 Yõllarõ arasõnda meydana gelen yangõnlar ve oluşturduğu zararlar.... 2 Çizelge 1.3. Son kullanõm alanlarõna göre teknik tekstillerin sõnõflandõrõlmasõ... 2 Çizelge 1.4. Dünyadaki teknik tekstil tüketim miktarlarõ... 3 Çizelge 1.5. 1996 da Batõ Avrupa da üretilen koruyucu giysi kumaşlarõ miktarõ... 4 Çizelge 1.6. Alev ve õsõ karşõsõnda korunma gerektiren tehlikeli iş alanlarõ... 5 Çizelge 1.7. Bazõ liflerin termal özellikleri.... 14 Çizelge 1.8. Bazõ liflerin yanma özellikleri... 14 Çizelge 1.9. Tekstil liflerinin yanma karakteristikleri özet tablo... 17 Çizelge 1.10. Bir tekstil ürünün yanmasõ esnasõndaki enerji dağõlõmõ... 18 Çizelge 1.11. Güç tutuşurluk terbiyesi görmüş ve görmemiş pamuk liflerinin piroliz ürünlerinin miktarlarõ... 20 Çizelge 1.12. Kumaş kütlesinin, lif ve karõşõm oranõnõn LOI ye etkisi.... 24 Çizelge 1.13. Farklõ lif ve lif karõşõmlarõnõn termal kontektiv test sonuçlarõ.... 27 Çizelge 1.14. Çeşitli alev geciktiricilerle muamele görmüş akrilik liflerinin LOI değeri ve kül üretimi 29 Çizelge 1.15. Bor elementinin özellikleri.... 33 Çizelge 1.16.1997 yõlõ son kullanõm alanlarõna göre bor tüketimi... 36 Çizelge 1.17. Dünya bor rezervleri... 38 Çizelge 1.18. Eti Holding A.Ş. bor rezervleri.... 39 Çizelge 2.1. Hazõrlanan deney numuneleri... 40 Çizelge 2.2. Test sonuçlarõ.... 41 Çizelge 2.3. Yangõna maruz kalan 3087 kişiden alõnan verilere göre, ilk tutuşan madde olarak tanõmlanan, yanma oranõ en yüksek ilk 25 kumaş örneği... 41 Çizelge 2.4. Bazõ güç tutuşurluk maddeleri ve kullanõldõklarõ lifler... 45 Çizelge 2.5. B1 sõnõfõ yanma testlerinde, emprenye maddesi türü ve uygulama yönteminin yonga levhanõn tutuşma süresi üzerine etkisi... 46 Çizelge 3.1. Hazõrlanan çözeltilerin kimyasal içeriği ve karõşõm oranlarõ... 48 Çizelge 4.1. Ham çalõşmaya (referans) ait numunelerin yanma testi sonuçlarõ... 55 Çizelge 4.2. % 5 lik borik asit çalõşmasõna ait numunelerin yanma testi sonuçlarõ... 55 Çizelge 4.3. % 7.5 luk borik asit çalõşmasõna ait numunelerin yanma testi sonuçlarõ... 55 Çizelge 4.4. % 10 luk borik asit çalõşmasõna ait numunelerin yanma testi sonuçlarõ... 56 Çizelge 4.5. Çözelti içindeki borik asit oranõnõn yanma oranõ üzerindeki etkisini gösteren varyans analizi ve Duncan testi sonuçlarõ... 56 Çizelge 4.6. % 5 lik boraks çalõşmasõna ait numunelerin yanma testi sonuçlarõ... 57 Çizelge 4.7. % 7.5 luk boraks çalõşmasõna ait numunelerin yanma testi sonuçlarõ... 57 Çizelge 4.8. % 10 luk boraks çalõşmasõna ait numunelerin yanma testi sonuçlarõ... 58 Çizelge 4.9. Çözelti içindeki boraks oranõnõn yanma oranõ üzerindeki etkisini gösteren varyans analizi ve Duncan testi sonuçlarõ... 58 Çizelge 4.10. % 5 lik çinko borat çalõşmasõna ait numunelerin yanma testi sonuçlarõ... 59 Çizelge 4.11. % 7.5 luk çinko borat çalõşmasõna ait numunelerin yanma testi sonuçlarõ... 59 Çizelge 4.12. % 10 luk çinko borat çalõşmasõna ait numunelerin yanma testi sonuçlarõ... 60 Çizelge 4.13. Çözelti içindeki çinko borat oranõnõn yanma oranõ üzerindeki etkisini gösteren varyans analizi ve Duncan testi sonuçlarõ... 60 Çizelge 4.14. % 50 lik alfa-x çalõşmasõna ait numunelerin yanma testi sonuçlarõ... 61 Çizelge 4.15. % 100 lük alfa-x çalõşmasõna ait numunelerin yanma testi sonuçlarõ... 61 Çizelge 4.16. Çözelti içindeki alfa-x oranõnõn yanma oranõ üzerindeki etkisini gösteren varyans analizi sonuçlarõ... 62 Çizelge 4.17. Tüm çalõşmalarõn yanma test sonuçlarõnõn ortalamalarõ... 63 Çizelge 4.18. Kimyasal bazõnda yanma test sonuçlarõnõn ortalamalarõ... 64 VI

ŞEKİLLER DİZİNİ ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA Şekil 1.1. Koruyucu tekstillerin yõllara göre tüketim miktarlarõnõn değişimi... 3 Şekil 1.2. üçgeni... 6 Şekil 1.3. Yangõn tedrahedronu (dörtyüzlüsü)... 7 Şekil 1.4. Standart sõcaklõk zaman eğrisi... 12 Şekil 1.5. Piroliz sonucu açõğa çõkan ürünler... 15 Şekil 1.6. Selüloz esaslõ liflerin geri besleme sistemi ile yanma mekanizmasõ... 16 Şekil 1.7. Güçtutuşurluk sağlayan maddelerin yanma olayõnõn enerji bilançosunu etkileme imkanlarõ19 Şekil 1.8. Akrilik polimerlerin çeşitli alev geciktiricilerle LOI yanma koşullarõ altõnda LOI kül miktarõ ilişkisi... 28 Şekil 1.9. Kumaşlar için sõk kullanõlan güç tutuşurluk işlemleri.... 32 Şekil 1.10. Bazõ önemli bor mineralleri... 34 Şekil 1.11. Borun kristal yapõsõ... 35 Şekil 1.12. Boraks minerali... 37 Şekil 2.1. Yangõnõn büyüme hõzõ deneyi... 42 Şekil 2.2. Yonga levhalarõn B1 sõnõfõ yanma testlerinde, emprenye maddesi türü ve bu emprenye maddelerinin levha yüzeylerine uygulanmasõnda kullanõlan yöntemlere bağlõ olarak ortaya çõkan tutuşma süreleri... 46 Şekil 3.1. Numune pad makinesi... 49 Şekil 3.2. Thermozol numune kurutma makinesi... 49 Şekil 3.3. test cihazõ... 50 Şekil 3.4. Kumaşlarõn işaretlenmesinde ve cihaza yerleştirilmesinde kullanõlan düzenek... 51 Şekil 3.5. Kumaşõn alevle ve cihazla olan konumu... 51 Şekil 3.6. Test cihazõna yerleştirilmiş deney numunesi... 52 Şekil 4.1. Borik asit oranõ yanma oranõ ilişkisi... 57 Şekil 4.2. Boraks oranõ yanma oranõ ilişkisi... 59 Şekil 4.3. Çinko borat oranõ yanma oranõ ilişkisi... 61 Şekil 4.4. Alfa-x oranõ yanma oranõ ilişkisi... 62 Şekil 4.5. Çözelti oranlarõ yanma oranõ ilişkisi... 63 Şekil 4.6. Çözeltiler yanma oranõ ilişkisi... 64 Şekil 4.7. Kullanõlan kimyasallarõn grup içinde yanma oranõna etkisini gösteren grafik... 65 Şekil 4.8. Borlu bileşiklerin grup içinde yanma oranõna etkisini gösteren grafik... 65 Şekil 4.9. Hazõrlanan çözeltilerin sağladõğõ güç tutuşurluk etkisini gösteren grafik... 66 Şekil 4.10. Sağlanan güç tutuşurluk etki derecesinin sõrasõnõ gösteren grafik... 66 VII

EK ÇİZELGELER DİZİNİ EK ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA Ek Çizelge 1. Yapõlan çalõşmalara ait yakma testi sonuçlarõ... 73 Ek Çizelge 2. Yõkanmõş numunelere ait yakma testi sonuçlarõ... 74 VIII

EK ŞEKİLLER DİZİNİ EK ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA Ek Şekil 1. % 5 lik borik asit ile çözeltisi ile muamele edilmiş kumaşlarõn, yanma deneyi sonrasõ yanmanõn olduğu bölgeye ait görüntüleri... 75 Ek Şekil 2. % 7.5 luk borik asit ile çözeltisi ile muamele edilmiş kumaşlarõn, yanma deneyi sonrasõ yanmanõn olduğu bölgeye ait görüntüleri... 76 Ek Şekil 3. % 10 luk borik asit ile çözeltisi ile muamele edilmiş kumaşlarõn, yanma deneyi sonrasõ yanmanõn olduğu bölgeye ait görüntüleri... 77 Ek Şekil 4. % 5 lik boraks çözeltisi ile muamele edilmiş kumaşlarõn, yanma deneyi sonrasõ yanmanõn olduğu bölgeye ait görüntüleri... 78 Ek Şekil 5. % 7.5 luk boraks çözeltisi ile muamele edilmiş kumaşlarõn, yanma deneyi sonrasõ yanmanõn olduğu bölgeye ait görüntüleri... 79 Ek Şekil 6. % 10 luk boraks çözeltisi ile muamele edilmiş kumaşlarõn, yanma deneyi sonrasõ yanmanõn olduğu bölgeye ait görüntüleri... 80 Ek Şekil 7. % 5 lik çinko borat çözeltisi ile muamele edilmiş kumaşlarõn, yanma deneyi sonrasõ yanmanõn olduğu bölgeye ait görüntüleri... 81 Ek Şekil 8. % 7.5 luk çinko borat çözeltisi ile muamele edilmiş kumaşlarõn, yanma deneyi sonrasõ yanmanõn olduğu bölgeye ait görüntüleri... 82 Ek Şekil 9. % 10 luk çinko borat çözeltisi ile muamele edilmiş kumaşlarõn, yanma deneyi sonrasõ yanmanõn olduğu bölgeye ait görüntüleri... 83 Ek Şekil 10. % 50 lik alfa-x çözeltisi ile muamele edilmiş kumaşlarõn, yanma deneyi sonrasõ yanmanõn olduğu bölgeye ait görüntüleri... 84 Ek Şekil 11. % 100 lük alfa-x çözeltisi ile muamele edilmiş kumaşlarõn, yanma deneyi sonrasõ yanmanõn olduğu bölgeye ait görüntüleri... 85 IX

SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ AX : Alfa-x çözeltisi BA : Borik asit çözeltisi BX : Boraks çözeltisi CB : Çinko borat çözeltisi LOI : Sõnõrlayõcõ oksijen indeksi FR : Aleve dirençli, güç tutuşur PBI : Polibenzimadol PES : Poliester PTFE : Politetrafloretilen PVC : Polivinilklorid THPC : Tetra hidroksimetil fosfonyum klorür Tc : sõcaklõğõ Tg : Camlaşma sõcaklõğõ Tm : Erime sõcaklõğõ Tp : Piroliz sõcaklõğõ Tpc : Kritik piroliz sõcaklõğõ Tsi : Kendiliğinden tutuşma sõcaklõğõ H : Entalpi Y : oranõ a : eni b : yüksekliği A : alanõ ppm : Milyondaki parça (parts per million) X

GİRİŞ 1. GİRİŞ İnsanoğlu var olduğundan beri sürekli olarak kendini kötü şartlardan muhafaza etmek, olasõ tehlikelerden korunmak, daha iyi bir hayat standardõ yakalamak için emek, çaba ve para harcamõştõr. İlk zamanlarda kendini soğuktan ve dõş etkenlerden muhafaza etmek için vücudunu saracak elbiseler giymiş; vahşi hayvanlara karşõ kendini korumak ve beslenmede av aracõ olarak kullanmak üzere kesici silahlar geliştirmiş; dõş etkilerden korunmak için mekânlar yapmõş; õsõnmak ve yemeğini pişirmek amacõyla ateşi keşfetmiş. Fakat bu keşfettiği ateşten maalesef kontrollü bir şekilde istifade edemediği zaman, kendisine hizmetkâr olan ateş, bir düşman konumunu almõş ve hayatõna kastetmiştir. Gerek ülkemizde gerekse dünyada her yõl binlerce insan ev yangõnlarõ yüzünden hayatõnõ kaybetmektedir. Evde veya kapalõ mekânlarda kullanõlan yer döşemeleri, perde, nevresim, yatak, yorgan ve benzeri birçok tekstil ürünü ihtiva eden malzemeler ev yangõnlarõnda, yangõnõn büyümesinde önemli rol oynamaktadõr. Çizelge 1.1. incelendiğinde ev yangõnlarõnõn büyük bir kõsmõnõn sigaradan kaynaklandõğõ görülmektedir. Bundaki en büyük sebep tam sönmeyen sigaranõn kumaş üzerinde unutulmasõyla izmaritin zamanla kumaşõ tutuşturarak yangõna sebep olmasõdõr. Bu alanlarda kullanõlan kumaşlara güç tutuşurluk özelliği kazandõrõlarak yangõnlarda tutuşmanõn başlamasõ geciktirilerek oluşacak zararlar azaltõlabilinir. Çizelge 1.2. de ise son yedi yõlda çõkan yangõnlarõn maddi boyutu görülmektedir. Çalõşmamõzda alfa-x adlõ yanmayõ geciktirici bir kimyasala borlu bileşiklerden borik asit, boraks ve çinko borat ilave edilerek pamuklu kumaşa apre yapõlõp güç tutuşurluğun arttõrõlmasõ ve borlu bileşiklerinin yanmayõ geciktirici özelliğinin incelenmesi amaçlanmõştõr. Çalõşmamõzõn giriş bölümünde öncelikle teknik tekstiller hakkõnda kõsa bir bilgi verilecek ardõndan yanma olayõ, tekstil materyallerinin yanmasõ ve güç tutuşurluk hakkõnda bilgi verilecek. Son olarak ta bor hakkõnda bilgi verilecektir. Çizelge 1.1. 2000 2006 Yõllarõ arasõnda meydana gelen yangõnlarõn (orman yangõnlarõ hariç) çõkõş sebepleri (Anonim, 2008a; Anonim 2008b). Yõllar Genel 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Sebepler Top. Elektrik kontağõ 9823 10062 9829 11167 11362 11641 14192 78076 Tüpgaz 2718 2024 1984 1899 1908 1838 1876 14247 Ocak Soba 2303 2267 3210 2568 2658 2968 5241 21215 Baca Tutuşmasõ 3516 3569 3337 4374 4436 4241 4937 28410 Sigara ve Kibrit 13123 16436 10682 16233 15592 13054 24098 109218 Akaryakõt pat. madde 665 504 611 732 908 669 827 4.916 Sabotaj 1018 1393 1180 2406 3535 1578 2494 13604 Yõldõrõm Düşmesi 44 122 155 152 136 211 543 1363 Diğer neden 13223 12363 11397 16951 20266 21093 26941 274800 Toplam 46433 49109 42367 56482 60801 57293 81149 393634 1

GİRİŞ Çizelge 1.2. 2000 2006 Yõllarõ arasõnda meydana gelen yangõnlar (orman yangõnlarõ hariç) ve oluşturduğu zararlar (Anonim, 2008a; Anonim 2008b). Yõl Çõkan Yangõn Maddi Zarar (YTL) Can Kaybõ Sayõsõ İnsan Hayvan 2000 46433 45142683.65 298 1284 2001 49109 54060921.00 264 36323 2002 42367 78766979.00 224 2522 2003 56482 564995882.71 505 18819 2004 60801 99334810.72 330 12191 2005 57293 115798733.33 290 672 2006 81149 168054385.09 349 1885 Toplam 393634 958100010.41 2.260 73696 1.1. Teknik Tekstil Kavramõ ve Koruyucu Tekstiller Teknik tekstil terimi 1980 li yõllarda görünüş ve estetik karakteristiklerindense teknik özellikleri ve performanslarõ için geliştirilen ve çeşitliliği her geçen gün artan ürünler ve üretim tekniklerini tarif etmek üzere ortaya konmuş bir terimdir. Zira bu hõzla büyüyen sahanõn zenginliğini, kompleksliğini ifade etmekte endüstriyel tekstil terimi yetersiz kalõnca, onun yerine teknik tekstil terimi geçmiştir. Ancak ABD de halen endüstriyel tekstil terimi geniş ölçüde kullanõlmaktadõr (Anonim, 2005). Teknik tekstil deyince estetik ve dekoratif özelliklerinden ziyade, öncelikle teknik performanslarõ ve fonksiyonel özellikleri için üretilen tekstil malzemeleri ve ürünleri anlaşõlmaktadõr. Özel olarak tasarlanan, herhangi bir üründe veya proses dahilinde veya yalnõz başõna belirli bir özelliği yerine getirmek amacõyla kullanõlan malzemelere teknik tekstil denmektedir (Anonim, 2005). Çizelge 1.3. Son kullanõm alanlarõna göre teknik tekstillerin sõnõflandõrõlmasõ (Emek, 2004). Tanõm Açõklama Pazar ve kullanõm alanõ Agrotech Tarõm teknik tekstilleri Tarõm, su ürünleri, bahçecilik ve ormancõlõk Buildtech Bina ve inşaat sektörü teknik tekstilleri Yapõ ve inşaat sektörleri Clottech Giyim teknik tekstilleri Ayakkabõ ve hazõr giyimde kullanõlan teknik parçalar (tela, ayakkabõ bağõ gibi) Geotech Jeotekstiller İnşaat mühendisliği ve çevre düzenlemesinde kullanõlan jeotekstiller Hometech Ev teknik tekstilleri Mobilya, ev tekstili ve yer kaplamalarõnõn teknik parçalarõ Indutech Endüstriyel tekstiller Filitrasyon, taşõma bandõ, temizlik ve diğer endüstriyel kullanõmlar Medtech Hijyen ve tõbbî tekstiller Hijyen ve tõp Mobiltech Taşõmacõlõk tekstilleri Otomobiller, deniz taşõtlarõ, raylõ taşõtlar ve uzay araçlarõ Packtech Ambalaj tekstilleri Paketleme Protech Koruyucu tekstiller Personel ve malzeme korumasõ Sportech Spor ve boş zaman tekstilleri Spor ve boş zaman Oekotech Ekolojik ve çevre teknik tekstilleri Çevre 2

GİRİŞ Teknik tekstil sözcüğü, günlük yaşamda pek bilinmemesine ve bir çağrõşõm yapmamasõna rağmen, teknik tekstil ürünleri evden otomobile, giyimden tarõma, karayolundan hastanelere kadar günlük hayatõmõzõn çeşitli alanlarda yoğun olarak kullanõlmaya başlanmõştõr (Emek, 2004). Çizelge 1.3. te son kullanõm alanlarõna göre teknik tekstillerin sõnõflandõrõlmasõ ve Çizelge 1.4. te de dünya çapõndaki teknik tekstil tüketim miktarlarõ görülmektedir. Çizelge 1.4. Dünyadaki teknik tekstil tüketim miktarlarõ (1000 ton) (Ilgaz ve ark, 2006). Uygulama alanlarõ 1995 2000 2005 * 2010 * % Büyüme 1995-2000 % Büyüme 2000-2005 % Büyüme * 2005-2010 Jeotekstiller 196 255 319 413 5.4 4.6 5.3 Bina ve inşaat tekstilleri 1261 1648 2033 2591 5.5 4.3 5 Tõp ve hijyen tekstilleri 1228 1543 1928 2380 4.7 4.6 4.3 Endüstriyel tekstiller 1846 2205 2624 3257 3.6 3.5 4.4. Koruyucu tekstiller 184 238 279 340 5.3 3.3 4 Tarõm tekstilleri 1173 1381 1615 1958 3.3. 3.2 3.9 Paketleme tekstilleri 2189 2552 2990 3606 3.1 3.2 3.8 Spor tekstilleri 841 989 1153 1382 3.3. 3.1 3.7 Taşõt tekstilleri 2117 2479 2828 3338 3.2 2.7 3.4 Giyim teknik tekstilleri 1072 1238 1413 1656 2.9 2.7 3.2 Ev teknik tekstilleri 1864 2186 2499 2853 3.2 2.7 2.7 Toplam 13971 16714 19683 23774 3.7 3.3 3.8 * Tahmini değerler 1.1.1. Koruyucu Tekstiller Koruyucu tekstiller genel olarak insanlarõ yaralanmalara hatta ölüme sebep olabilecek zararlõ çevresel etkilere karşõ korumak için kullanõlan giysi, örtü ve teçhizatlardõr (Ilgaz ve ark., 2006). Koruyucu giysiler, kişinin zararlõ maddelere, kötü çevre koşullarõna maruz kalma riskini önlemek ve bu riskten korunmasõnõ sağlamak ve/veya bu riski azaltmak için giyilen giysilerdir (Cireli ve ark., 2000). Şekil 1.1. Koruyucu tekstillerin yõllara göre tüketim miktarlarõnõn değişimi (* tahmini) (Ilgaz ve ark., 2006). 3

GİRİŞ Koruyucu giysi endüstrisi teknoloji ve üretim yöntemlerindeki değişimlerin doğal bir sonucu olarak kayda değer bir gelişme kaydetmiştir. Teknolojideki yeni materyallerin üretimi ve yeni üretim yöntemleri gibi gelişmeler koruyucu giysiler pazarõnõ uluslar arasõ bir boyuta çekmiştir (Ganesan ve ark., 2007). Şekil 1.1. de koruyucu tekstillerin yõllara göre tüketim miktarlarõ görülmektedir. Yeni üretim yöntemleri, polimer teknolojisindeki gelişmeler sonucu bulunan yeni lifler ve iplikler de kullanõm alanõnõ genişletmektedir. 1996 da Batõ Avrupa da yüksek performanslõ koruyucu giysiler için 200 milyon m 2 kumaş üretilmiştir ve tüketim eğilimi giderek artmaktadõr (Cireli ve ark., 2000). Çizelge 1.5. 1996 da Batõ Avrupa da üretilen koruyucu giysi kumaşlarõ miktarõ (milyon m 2 ) (Cireli ve ark, 2000; Öktem, 2001). Ürünün fonksiyonu Kullanõm yeri Resmi işletmeler Güç tutuşur, yüksek sõcaklõğa dayanõklõ Toz ve partikül koruyucu Gaz ve kimyasal madde koruyucu Radyoaktif, biyolojik ve kimyasal koruyucu Aşõrõ soğuktan koruyucu Yüksek görünürlük sağlayan Toplam Dokuma/Örme Dokusuz Toplam Dokuma/Örme Dokusuz Toplam Dokuma/Örme Dokusuz Toplam Dokuma/Örme Dokusuz Toplam Dokuma/Örme Dokusuz Toplam Dokuma/Örme Dokusuz Toplam Dokuma/Örme Dokusuz Toplam 5-5 - - - 1 3 4 - - - - - - 11-11 17 3 20 Askeriye Medikal Sanayi, inşaat, tarõm 2-2 - - - 1-1 2 2 4 1-1 1-1 7 2 9 - - - 12 62 74 - - - - - - - - - - - - 12 62 74 15-15 22 10 32 4 47 51 - - - 2-2 3-3 46 57 103 Toplam 22-22 34 72 106 6 50 56 2 2 4 3-3 15-15 82 14 206 Koruyucu tekstillerin kullanõm amacõna göre sõnõflandõrõlmasõ şu şekilde yapõlabilir: 1. Balistik amaçlõ koruyucu tekstiller 2. Mekanik etkilerden koruyucu tekstiller 3. Temiz oda giysileri 4. Nükleer, biyolojik, kimyasal ve radyoaktif zararlõlardan koruyucu tekstiller 5. Statik elektriklenmeden koruyucu tekstiller 6. Elektromanyetik alandan koruyucu tekstiller 7. Kamuflaj amaçlõ tekstiller 8. Çevre etkilerinden koruyucu tekstiller 9. Uzay giysileri 10. Yüksek görünürlükte uyarõcõ tekstiller 11. Yüksek õsõ ve alevden koruyucu tekstiller (Ilgaz ve ark., 2006). 4

GİRİŞ Konumuz güç tutuşurluk olduğu için yalnõzca yüksek õsõ ve aleve dayanõklõ koruyucu tekstiller hakkõnda kõsaca bilgi vereceğiz 1.2.1.1. Yüksek Isõ ve Alevden Koruyucu Tekstiller Yüksek sõcaklõktan koruma tekstilleri, 200 C sõcaklõğa sürekli maruz kaldõğõ halde fiziksel özelliklerini koruyarak herhangi bir bozunma göstermeyen tekstiller olarak tanõmlanabilirler. Yüksek sõcaklõklara karşõ dayanõm: Kontakt, radyasyon ve konveksiyon õsõtmaya maruz kaldõğõnda liflerin özelliklerinin değişmemesidir (Ilgaz ve ark., 2006). Yüksek õsõ ve alevden koruyucu tekstillerin çeşitli üretim teknikleri ve kullanõm alanlarõ mevcuttur. Örneğin; Yangõnla mücadele eden itfaiyeciler, eritme potalarõnda çalõşan ağõr sanayi işçileri neredeyse 1200 C sõcaklõğa maruz kalmaktadõr. Alüminize kumaşlardan yapõlmõş kumaşlar bu kişilere yüksek sõcaklõğa karşõ durmasõnda yardõmcõ olmaktadõr. Alüminize kumaşlar çok aşõrõ sõcağa, metal eriyiğine, buhar basõncõna karşõ dayanõklõdõr (Ganesan ve ark., 2007). Yangõn battaniyeleri ise bu tür tekstillerin pratik bir uygulamasõ olup özellikle evlerde mutfakta çõkan yangõnõ - ki ev yangõnlarõnõn % 28 inin başlangõç yeri mutfaktõr - söndürmek için acil bir çözüm olarak kullanõlabilmektedir. Ayrõca ilk yardõm ekipleri ve itfaiye ekipleri de yangõn battaniyelerinden faydalanmaktadõr (Fynn, 2007). Alev ve õsõ karşõsõnda korunma gerektiren tehlikeli iş alanlarõ ve maruz kaldõklarõ tehlike boyutu Çizelge 1.6 da belirtilmiştir. Çizelge 1.6. Alev ve õsõ karşõsõnda korunma gerektiren tehlikeli iş alanlarõ (Kutlu ve ark, 2005). İş kolu Maruz kalõnan õsõl tehlike Alev Sõcak temas Radyan õsõ Dökümhane (çelik ve cam üretimi, metal dökümü, demir dövme * ** ** Mühendislik (kaynak, kesim işleri) * ** * Yağ, gaz ve kimyasallar * Havacõlõk ve uzay * Askeriye ** * * İtfaiyeciler ** * * ** Ciddi zarar, * İkincil zarar. az zarar ya da zarar yok Termal koruma giysilerinin sahip olmasõ gereken başlõca temel özellikler ise şunlardõr (Cireli, 2000; Öktem, 2001): 1. Aleve karşõ dayanõklõlõk : Sürekli yanmamalõ ve tehlike oluşturmamalõdõr. 2. Bütünlük : Giysi deforme olmamalõdõr. Yani çekmemeli, eriyip, büzüşmemeli veya gevrek kömür oluşturmamalõdõr. 3. İzolasyon : Giysi, kişinin kaçarak kurtulmasõ için õsõ transferini geciktirecek zaman sağlamalõdõr; yanma süresince katran veya iletken çözeltileri üzerinde tutmamalõdõr. 4. Sõvõ iticilik : Yağlarõn, çözücülerin, su ve diğer sõvõlarõn nüfuzunu engellemelidir 5

GİRİŞ ya dayanõklõ tekstillerin bu özellikleri kazanmasõ ise yine özel liflerin kullanõmõna ve özel üretim tekniklerine bağlõdõr. Bu lifler ve üretim teknikleri hakkõnda gerekli bilgi güç tutuşurluk bölümünde verilecektir. 1.2. Olayõ ve Yangõn işlemi, bir alev kaynağõ ile temas halindeyken tutuşmaya hazõr olan bir madde ile yani yanõcõ madde ile oksijeninin reaksiyonu olarak tarif edilebilir (Özcan, 2002). ; yanõcõ maddenin tutuşma sõcaklõğõna õsõtõldõğõnda oksijenle verdiği ekzotermik zincirleme reaksiyondur. õsõ ve õşõk üreten hõzlõ oksidasyondur. İdeal yanmanõn genel formülü; C X H Y + (X+Y/4)O 2 + ISI X CO 2 + Y/2 H 2 O + ISI şeklindedir (Özcan ve ark., 2000). Herhangi bir organik malzemede yanma olayõ 3 basamakta meydana gelmektedir. Bu basamaklar tekstil ürünleri için de geçerlidir; 1. Ürünün õsõnmasõ, 2. Makro moleküllerin termik olarak parçalanmasõ (piroliz), 3. Tutuşma ve yanmanõn başlamasõdõr. Belirli bir enerji verilmesi durumunda, ürünün õsõnmasõ yani yüzey sõcaklõğõnõn artmasõ o ürünün bazõ termik özelliklerine (özgül õsõ, õsõ iletkenliği, erime ve buharlaşma õsõsõ) bağlõ olarak değişir. Yüzey sõcaklõğõ belirli bir noktaya ulaştõğõnda piroliz başlamaktadõr. Pirolizin yavaş olmasõ durumunda yanõcõ gaz karõşõmõ meydana gelmezken, artan sõcaklõğõn etkisiyle piroliz hõzõ da arttõğõndan yanõcõ gaz karõşõmõ meydana gelmekte ve bir kõvõlcõmla kendiliğinden tutuşabilmektedir. Piroliz reaksiyonu ürünleri sõralanacak olursa; 1. Yanõcõ gazlar; tutuşmaya neden olur. 2. yan gazlar; ateşin soğumasõna ve özellikle ağõr yanma gazlarõ yanan yüzeyin etrafõnõ sararak hava oksijeni ile temasõn azalmasõna yardõmcõ olur. 3. yan sõvõ parçalanma ürünleri; bu ürünlerin buharlaşma õsõsõ sõcaklõğõn düşmesine yardõmcõ olur. 4. Katõ kömürleşme artõklarõ; yanõcõ gazlarõn dõşarõya difüzyonunu azaltõr ve õsõ izolasyonu sağlayarak termik parçalanmayõ yavaşlatõr (Yõldõrõm ve Güçer, 2004). Şekil 1.2. üçgeni (Anonim, 2004). 6

GİRİŞ reaksiyonunun gerçekleşmesi için gereken 3 bileşen (yanõcõ-oksijen-õsõl enerji) yanma üçgeni olarak adlandõrõlõr (Şekil 1.2). 1.2.1. Yangõn ve Birleşenleri Yangõn; katõ, sõvõ veya gaz halindeki yanõcõ maddelerin, kontrolümüz ve isteğimiz dõşõnda meydana gelen yanma reaksiyonlarõdõr (Anonim, 2004; Özcan ve ark., 2000;). Yangõnõn dört unsuru vardõr (Özcan ve ark., 2000); 1. Yanõcõ madde 2. Oksijen 3. Yanõcõ maddeyi tutuşma sõcaklõğõna kadar õsõtacak õsõ kaynağõ 4. Baştaki üç unsur bir araya gelip oksidasyon başladõktan sonra devreye giren zincirleme reaksiyon Bu dört unsurunun bütününe yangõn tedrahedronu (dörtyüzlüsü) denir (Şekil 1.3.). Şekil 1.3. Yangõn tedrahedronu (dörtyüzlüsü) (Özcan ve ark., 2000). 1.2.1.1. Yanõcõ Madde Yanõcõ maddeler (nükleer yanmalar ve metal yangõnlarõ hariç) organik bileşiklerdir. Organik bileşikler de güneş enerjisinin özümlenmesinden oluşmuş bitki, hayvan ve insan şeklindeki canlõlar ve onlarõn fosilleridir. Sonuçta güneş enerjisinden dönüşerek oluşan yanõcõ madde tekrar õsõ enerjisine dönüşmektedir (Özcan ve ark., 2000). Yanõcõ madde, oksijen ve yanõcõ maddelerin tutuşma sõcaklõğõna ulaşmalarõnõ sağlayan õsõl enerji yanma reaksiyonuna katõlan elemanlardõr. nõn oluşabilmesi için yanõcõ maddenin mutlaka gaz fazõnda bulunmasõ gerekir. Katõ ve sõvõ fazlarda yanma meydana gelmez. Faz değişimi için gerekli olan õsõl enerjiye maruz kalan bir maddenin 7

GİRİŞ tutuşma sõcaklõğõna gelerek yanmasõ için yakõt ve havanõn uygun oranlarda bir arada olmasõ gerekir. Örneğin doğalgazõn hava içerisindeki karõşõm oranõ % 5 ten az, % 15 ten fazla olursa yanma gerçekleşmez. nõn gerçekleşeceği karõşõm oranlarõnõn alt ve üst limitleri arasõndaki bölge genişledikçe maddelerin yanõcõlõklarõ artar (Anonim, 2004). Yanõcõ maddelerin çoğunun birleşiminde karbon, hidrojen, kükürt, fosfor vardõr. Yanõcõ maddeler doğada üç halde bulunur; (Özcan ve ark., 2000). 1.2.1.1.1. Katõ Yanõcõ Maddeler Bu maddeler genel olarak õsõnõn etkisi ile yanõcõ buhar ve gaz çõkartmakta ve oksijenle birleştiklerinde yanma olayõ gerçekleşmektedir. Bu grupta bazõ yanõcõ maddeler önce eriyerek sõvõ hale gelir ve daha sonra buhar haline gelerek yanarlar. (Parafin, mum, katõ yağlar.) Bazõlarõ ise doğrudan buhar haline geçerek yanarlar. (Naftalin gibi) (Özcan ve ark., 2000). 1.2.1.1.2. Sõvõ Yanõcõ Maddeler Bu tip yanõcõ maddeler genelde buharlaştõktan sonra yanarlar. Bunlarõn çoğu normal hava õsõsõnda buharlaşõrlar. Benzin, tiner gibi sõvõ yanõcõ maddelerin çõkarmõş olduklarõ buharlarõn çoğu havadan ağõrdõr (Özcan ve ark., 2000). 1.2.1.1.3. Gaz Yanõcõ Maddeler Diğer yanõcõ maddelere nazaran daha kolay ve daha hõzlõ yanarlar. Oksijenle temasa getirilmeleri belirli oranlarda olmalõdõr. Alt patlama sõnõrõna kadar biriktiklerinde en küçük bir õsõ kaynağõ, mesela kõvõlcõm ile patlama meydana gelir (Özcan ve ark., 2000). 1.2.1.2. Oksijen Oksijen, kendisi yanmayan fakat yanmayõ gerçekleştiren renksiz, kokusuz, bir gazdõr. Gaz halinde oksijen normal şartlar altõnda 1.4289 g ağõrlõğõndadõr. Oksijen 51 bar basõnçta ve -119 C' de sõvõlaşõr. Normal basõnçta kaynama noktasõ 183 C' dir. 1 litre sõvõ oksijen 1.118 kg' dõr. Normal havada % 21 oksijen, % 78 azot, % 1 diğer gazlar mevcuttur. Havadaki oksijen oranõ yanõcõ maddelerin oksijen ile reaksiyona girmesi için yeterlidir. Ancak bu oran % 16' nõn altõna düştüğünde yanma durur. Bazõ yanõcõlarõn bünyelerinde yanmayõ sürdürecek kadar oksijen bulunur (Özcan ve ark., 2000). 1.2.1.3. Isõ Kaynağõ Isõ; maddeleri oluşturan atom veya moleküllerin kinetik hareketlerinin seviyesinde görünen enerji türü olarak tanõmlanabilir. Bütün maddeler belli bir õsõya sahiptirler, burada õsõnõn seviyesinin bir ehemmiyeti yoktur. Isõ yükseldikçe maddenin moleküllerinin hareket hõzlarõ da o nispette artar. Bu ise madenin moleküllerinin oksijen ile birleşimlerine imkân verir. Bu olayõn adõ da yanmadõr. 8

GİRİŞ Bir maddenin yanmaya başlamasõ için çoğunlukla õsõya ihtiyaç vardõr. İhtiyaç duyulan bu õsõ enerjisi bir çok kaynaktan meydana gelmektedir. Isõ kaynaklarõnõ genel olarak aşağõdaki gibi sõralayabiliriz; 1. Açõk alevler : Oksijen kaynağõ, mum alevi, kibrit alevi, yanõcõ sõvõ ve gaz borularõndan meydana gelen kaçaklarõn tutuşmasõ sonucu ortaya çõkan alevler vs... yani alevini gördüğümüz õsõ kaynaklarõdõr. 2. Elektrik : Elektrik tesisatlarõ, jeneratörler, elektrikli õsõtõcõlar ve elektrikli cihazlar yangõnõ başlatmaya yeterli õsõ açõğa çõkarabilirler. 3. Aşõrõ õsõ : Sõcak işlemlerin yapõldõğõ yerlerde õsõ kontrol sensörlerin görev yapmamalarõ sonucu õsõnõn gereğinden fazla artmasõ olayõndan meydana gelir. 4. Kõzgõn yüzeyler : Eritme potalarõnõn, buhar borularõnõn, kurutucularõn, fõrõnlarõn, bacalarõn, vs... dõş yüzeyleri, kõzgõn yüzeyler olarak adlandõrõlõr. 5. Kendi kendine tutuşma : Maddelerin kendi üzerlerinde depolanan õsõ enerjisi dolayõsõyla her hangi bir dõş etki olmaksõzõn yanmaya başlamasõ. 6. Kõvõlcõm : Mekanik aletlerden, duman bacalarõndan, eksoz borularõndan, elektrik kaynağõndan, metal kesme işlemlerinden vs... oluşan kõvõlcõmlar. 7. Statik elektrik : Maddelerin yüzeyleri üzerinde sürtünme sonucu üretilen elektriksel yükten dolayõ oluşur. Aşõrõ yüklenen maddelerin üzerindeki elektriksel yükün herhangi bir sebeple deşarjõ esnasõnda oluşan kõvõlcõm, yanmayõ başlatabilir. 8. Sürtünme : İki maddenin birbirine sürtünmesiyle açõğa çõkan õsõ enerjisi yanma hadisesini başlatõr. 9. Doğal õsõ kaynaklarõ : Yõldõrõm ve güneşi bunlar içinde sayabiliriz (Özcan ve ark., 2000). 1.2.2. Yangõn Ürünleri işlemi sõrasõnda, kimyasal reaksiyondan önce varolan maddelere yanma reaksiyonuna girenler ve yanma reaksiyonundan sonra oluşan maddelere yanma işleminden çõkanlar veya yanma ürünleri denir (Anonim, 2004). Bir yangõnda ki temel yangõn ürünleri; õsõ, õşõk (alev), duman ve diğer gazlardõr. 1.2.2.1. Isõ Yangõn başlangõcõndan itibaren yangõn mahallinde sõcaklõk çok süratli bir şekilde yükselir. Bunun için yangõnlarda ilk dakikalar hatta saniyeler çok önemlidir. Zira yangõnlarda ilk 5 dakikada sõcaklõk hemen 500 C' nin üzerine çõkmaktadõr. Sõcaklõğõn insan yaşamõ üzerinde büyük etkisi olduğu ise inkârõ mümkün olmayan bir hakikattir. Yüksek sõcaklõk insan vücudunda onarõlmaz yaralar açar. Derinin yanmasõ ile derinin hemen altõnda bulunan ter bezleri tahrip olur. Vücutta bulunan toksin maddeler ter bezleri yoluyla dõşarõ atõlmazsa kan zehirlenmesi yapar ve hayat sona erer. Yüksek sõcaklõk dolayõsõyla; 1. Proteinler põhtõlaşmaya başlar. 2. Kan basõncõnõn artmasõ ile hayati organlarda iç kanamalar oluşabilir. 9

GİRİŞ 3. Kalbin ritmik temposu bozulur, aşõrõ su kaybõ, solunum sõkõşmasõ ve zorluğu meydana gelir. Bunlarõn sonucu yine ölümdür. İnsan vücudu ve solunum sistemleri;! 65 C sõcaklõğa sõnõrlõ bir süre! 120 C sõcaklõğa 15 dakika! 143 C sõcaklõğa 5 dakika! 177 C sõcaklõğa 1 dakika dayanabilir Yukarõdaki değerlendirmeler õşõğõnda yangõnlarda meydana gelen ölümlerin çoğu duman içerisinde bulunan zehirli gazlardan ve yangõn esnasõnda oluşan yüksek hararetten (õsõ enerjisinin sonucu olarak) meydana gelmektedir. Ani parlama ve patlamalar haricinde direkt olarak yanarak hayatõnõ kaybeden cesetlerle nadiren karşõlaşõlmaktadõr. Isõ enerjisi yüksek sõcaklõk oluşturarak, susuzluk, solunum alanlarõnda yanma, kalp atõşlarõnda artõş meydana getirir. Koruyucu elbise giyinmelidir (Özcan ve ark., 2000). 1.2.2.2. Işõk (Alev) Serbestçe yanan maddelerde alev normal olarak vardõr. İnsan vücudunda 1. 2. ve 3. derecede yanõklara neden olur. İnsanlar sõcaklõğa karşõ (õsõ õşõnõmõna) çok duyarlõdõrlar, õsõnõn õşõnõmõ olan alevin etkisiyle yanabilirler. İnsanlarõn õsõdan etkilenmesi õsõya olan uzaklõğõna bağlõdõr. Yanõğõn derecesi, yeri ve büyüklüğü önemlidir. Gözler arasõndaki bir yanõk, bacaklardaki aynõ büyüklükteki bir yanõktan daha tehlikeli ve kötüdür.! 1. Derece Yanõk: Derinin güneş yanõğõ gibi yanmasõ, deride kõzarõklõk biçiminde görülen yanõktõr, önemli kabul edilmez.! 2. Derece Yanõk: Su toplanarak derinin kabarcõklanmasõ biçiminde meydana gelen yanõktõr. Acõ verir. Tedavi gerektirir.! 3. Derece Yanõk: Derinin kömürleşecek derecede kavrulmasõ biçiminde meydana gelen yanõktõr. Isõnõn devam etme süresi, deride ki yanõklarõn ve yanõcõ maddelerde de yangõnlarõn meydana gelmesinde ki önemli etkenlerden biridir. Diğer önemli iki etken de õsõnõn ölçümü ve õsõnõn etkilediği alanõn yüzölçümüdür (Özcan ve ark., 2000). 1.2.2.3. Duman Tamamlanmamõş bir yanma olayõnda açõğa çõkan karbon ve katran taneciklerinin havada oluşturduğu bulut kütlesidir. Karbon monoksit, karbondioksit, kükürt ve azot oksitler ile su buharõndan oluşur (Özcan ve ark., 2000). 1.2.2.4. Yangõn Gazlarõ Yangõnla beraber ortaya çõkan gazlar ve özellikleri şu şekildedir; 10

GİRİŞ! Karbonmonoksit (CO): Karbonmonoksit renksiz, kokusuz ve toksik bir gazdõr. Kimyasal boğucu bir etkisi vardõr. Ağõz içi ve solunum yollarõ gibi yumuşak dokulardan doğrudan doğruya kana geçebilir. Atmosferde kalma süresi 2 4 aydõr.! Kükürtdioksit (SO 2 ): z, zehirli ve tahriş edici bir gazdõr. Yoğunluğu 2.364' tür. Kuvvetli sülfür kokusu vardõr. Solunmamalõdõr. Bronşitlerden başlayõp akciğerlere yayõlan iltihaplanmaya ve çabuk ölüme neden olabilir.! Kükürtlü Hidrojen (H 2 S): Karbonmonoksitten daha zehirli bir gazdõr. Havadan daha ağõrdõr. Karakteristik tanõnmasõ çürük yumurta kokusu iledir.! Amonyak (NH 3 ): Yanar, renksiz, çok keskin kokulu, zehirli, havadan hafif, yoğunluğu 0.9597 olan gazdõr. % 15 26 oranõnda havada yanar. 0.25 0.65 konsantrasyonlarõnda yarõm saatte öldürücü olabilir. Suya eğilimi fazla olduğundan amonyak buharlarõ su spreyi ile atmosferden emilir.! Hidrojen Siyanür (HCN): Çok zehirli yanabilen gazdõr. Badem kokulu ve havadan hafiftir. Yoğunluğu 0.697' dir. Yanabilme oranõ havada %5 ile % 40 dõr. % 0.3 konsantrasyonu öldürücüdür.! Akralin (Akrilik Aldehit) (C 3 H 4 O): Petrol ürünlerinin yanmasõ sõrasõnda çõkan zehirli gazdõr. Havadan ağõrdõr. Yoğunluğu 1.9 dur. Yanabilme sõnõrõ havada % 2.8-31 dir. Bir milyonda on konsantrasyonda öldürücü olabilir. 1.2.3. Yangõn Safhalarõ Herhangi bir yerde başlayan bir yangõn temel olarak 3 karakteristik aşamayõ izleyerek gerçekleşir (Anonim, 2004). 1.2.3.1. Başlangõç Safhasõ Yangõnõn başlangõcõnda ortamda yeterli oksijen vardõr. Yangõnõn en kolay söndürülebileceği evre olan başlangõç evresinde yanma reaksiyonu sebebiyle tavanda duman birikmeye başlar ve herhangi bir bölme yoksa tavanõ tamamen kaplar. Yangõnõn başlangõcõnda yangõnõ söndürmek daha kolaydõr. Yangõnõn ilk beş dakikasõnda sõcaklõk 500 C ye çõkabilir (Anonim, 2004). 1.2.3.2. Alevli (Denge - Yayõlma) Safhasõ (Steady State), alevlerle beraber yayõlarak ortam sõcaklõğõnõn 700 800 C mertebelerine ulaşmasõna neden olur. Sõcaklõğõn hõzla artmasõ neticesinde öyle bir an gelir ki ortamdaki cisimlerin hepsi kendi tutuşma sõcaklõklarõna gelerek aniden tutuşur. Bu ani reaksiyon genel kavuşum (flashover) olarak tanõmlanõr. Bu evrede yangõnõn yayõlmasõ neticesinde yanma reaksiyonuna katõlan ortamdaki oksijen süratle azalmaktadõr. Denge safhasõnda yanmanõn unsurlarõ yeterli olup ideale yakõn yanma gözlenir (Anonim, 2004; Özcan ve ark., 2000). 1.2.3.3. Sõcak Tütme (Korlaşma) Safhasõ (Hot Smolding) Kapalõ hacimde yangõnõn oksijeni tüketmesi ile oluşur. Yangõnõn son safhasõ olan sõcak tütme safhasõnda oksijen unsurunun yetersizliğinden dolayõ yoğun duman vardõr. Ortamdaki oksijen % 15 in altõna düşmüştür. Mahaldeki her yüzey yanmamõş halde bulunan CO ve C partikülleri ile kaplõdõr. Ortam sõcaklõğõ tekrar 700 800 C seviyelerine 11

GİRİŞ düşmüştür. Oksijen azaldõğõndan yangõn sönmüş gibi görünüp hafif hafif tütme söz konusudur. Sõcak duman gazlarõnõn yükselerek tavan altõnda birikmesi ve ortamdaki oksijenin azalmasõ; mahalin alt bölümlerinde vakum oluşmasõna neden olur. Bu gibi durumlarda alçak seviyedeki çerçeve, camlar veya kapõlar kõrõlmamalõdõr. Alttan açõlan delikler; vakum etkisi ile ortama oksijen girmesine ve yeterli O 2 kaynağõna ulaşan yanmamõş gazlarõn tekrar alevlenmesine sebep olur. Bu durum alev kapanõ (back draft) olarak adlandõrõlõr. Üstten bir delik açõlmasõ ile duman gazlarõnõn özgül ağõrlõk farkõndan atmosfere atõlmasõ ve aynõ anda O 2 nin ortama girmesi önlenebilir. Bu aşamanõn sonunda tüm yanõcõlarõn tükenip kül olmasõyla yangõn söner (Anonim,2004; Özcan ve ark., 2000). Yangõnõn safhalarõyla ilgili grafik Şekil 1.4. te ki standart zaman - sõcaklõk eğrisi nde olduğu gibidir. Şekil 1.4. Standart sõcaklõk zaman eğrisi (Anonim, 2004). 1.3. Tekstil Materyallerinin sõ Tekstillerin hammaddesi lif olduğundan öncelikle liflerin yanma mekanizmasõnõ bilmek gerekir. Liflerin yanma mekanizmasõndan bahsetmeden önce onlarõn termal özelliklerinden kõsaca bahsetmek gerektir (Özcan, 2002). Tekstil liflerinin yanma olayõndan önce õsõ enerjisine karşõ gösterdiği tepki iki şekildedir. Farklõ fiziksel tepki gösteren lifler bu özellikleri bakõmõndan termoplastik ve non-termoplastik olarak ikiye ayrõlõr. Termoplastik lifler sõcaklõğõn belli miktarda yükselmesi ile şekil değiştirirler. Bunlarda önce yumuşama, daha yüksek sõcaklõklarda erime ve belli bir sõcaklõğa erişildiğinde ise bozunma ve yanma gözlenir. Non-termoplastik liflerde ise sõcaklõk yükselmesi sõrasõnda yanma noktasõna kadar herhangi bir biçim değişikliği görülmez; yumuşama ve erime yoktur. Tüm doğal liflerle rejenere lifler nontermoplastik yapõdadõrlar (Başer, 1992). Tekstil lifleri polimerik yapõdadõr. Polimer malzemelerin yanmasõ her ne kadar, diğer katõ maddelerin yanmasõna benzerse de çoğu polimerler erir, ve polimer alevlenen eriyik ve akõntõlar üretmeye meyilli olduğundan polimerin, alevi yangõn kaynağõndan uzaklara yayma tehlikesi vardõr (Levchik, 2007). 12

GİRİŞ 1.3.1. Liflerin Termal Özellikleri Tekstil liflerin termal özellikleri ve konu ile ilgili bazõ tanõmlar şu şekildedir. Camsõ geçiş sõcaklõğõ (Tg) : Termoplastik liflerin ilk yumuşama gösterdiği sõcaklõk derecesidir. Malzeme õsõtõlmaya başlandõğõnda, molekül zincirini oluşturan ünitelerin enerjisi büyür ve bu enerji, molekül zincirini oluşturan ünitelerin hareketini etkiler. Sõcaklõğõn artmasõ ile bu hareket hõzlanõr, molekül zincirleri arasõndaki bağ kuvvetleri zayõflar ve zincirler birbirlerine göre daha bağõmsõz hale gelir. Sõcaklõğõn azalmasõ ile ünitelerin dönme hareketi yavaşlar ve belli bir sõcaklõkta durur. Bu esnada atomlarõn sadece kendi konumlarõ etrafõndaki titreşim hareketi kalõr. Bu sõcaklõğa camsõ duruma geçiş (camlaşma) sõcaklõğõ denir. Malzeme rijit yapõdadõr, fakat özgül hacmi artmõştõr (Başer, 1992; Özcan, 2002). Erime sõcaklõğõ (Tm) : Malzeme õsõtõlmaya devam edilirse ünitelerin hõzõ artar ve molekül zincirleri yavaş yavaş tamamen bağõmsõz hale gelir. Yani erimeye ve sõvõ gibi davranmaya başlar.erimenin meydana geldiği sõcaklõk derecesidir (Başer, 1992; Özcan, 2002). Piroliz sõcaklõğõ (Tp) : Malzemeyi oluşturan makromoleküler yapõnõn termal olarak parçalanmaya başladõğõ sõcaklõktõr (Özcan, 2002). sõcaklõğõ (Tc) : Piroliz sonucu oluşan yanõcõ gazlarõn oksitlendiği ve yanmanõn gerçekleştiği sõcaklõktõr (Özcan, 2002). Kritik piroliz sõcaklõğõ (Tpc) : Bu sõcaklõkta, artan piroliz hõzõ ile birlikte açõğa çõkan yanõcõ gaz karõşõmõ konsantrasyonu da artacağõ için, malzeme dõşardan uygulanan bir kõvõlcõm ile hemen tutuşacaktõr (Özcan, 2002). Kendiliğinden tutuşma sõcaklõğõ (Tsi) : Malzeme õsõtõlmaya devam edilirse piroliz sonucu ortaya çõkan yanõcõ gaz karõşõmõnõn konsantrasyonu ortamdaki oksijen ile reaksiyona girecek ve bir alev kaynağõna gerek olmadan malzeme kendiliğinden tutuşacaktõr (Özcan, 2002). entalpisi ( H) : işlemi esnasõnda malzeme ve reaktanlar aynõ sõcaklõk ve basõnçta iken malzemenin entalpisi ile reaktanlarõn entalpisi arasõndaki farktõr. Yani yanma esnasõnda açõğa çõkan õsõdõr (Özcan, 2002). Entalpi (hf) : 25 C ve 1 atmosfer (ya da 1 bar) basõnç altõnda bileşiği oluşturan elementlerin açõğa çõkardõğõ ya da emdiği õsõyõ gösterir (Özcan, 2002). Sõnõrlayõcõ oksijen indeksi (LOI) : LOI değeri bir materyalin yanmaya devam etmesi için gereksinim duyduğu % oksijen miktarõ anlamõna gelmektedir. LOI değeri 25 ten büyük olan materyaller havada genellikle kendiliğinden sönmekte; 25 ten küçük olanlar ise çok kolay yanmaktadõrlar (Kutlu, 2002) Bazõ liflere ait bahsedilen bu özelliklere termal özellikler ve yanma özellikleri Çizelge 1.7. ve Çizelge 1.8. de verilmiştir. 13

GİRİŞ Çizelge 1.7. Bazõ liflerin termal özellikleri (Bajaj, 1998; Bayramoğlu, 2003; Kutlu, 2002). Elyaf Termo plastiklik Camlaşma sõcaklõğõ Tg ( C) Erime sõcaklõğõ Tm ( C) Piroliz sõcaklõğõ Tp ( C) sõcaklõğõ Tc ( C) entalpisi H (kj/g) Sõnõr. oks. indeksi LOI (%) Yün Hayõr 245 600 27 25 Pamuk Hayõr 350 400 19 18.4 Viskoz Hayõr 350 420 19 18.9 Triasetat Evet 172 290 305 540 18.4 Nylon 6 Evet 50 215 431 450 39 20 21.5 Nylon 6.6 Evet 50 265 403 530 32 20 21.5 Poliester Evet 80 90 255 420 477 480 24 20 21.5 Akrilik Evet 100 >220 290 >250 32 18.2 Polipropilen Evet -20 165 469 550 44 18.6 Modakrilik Evet <80 >240 273 690 29 30 PVC Evet <80 >180 >180 450 21 37 39 PVDC Evet -17 180 210 >220 532 11 60 PFTE Evet 126 >327 400 560 4 95 Nomeks Evet 275 375 310 500 30 28.5 30 Kevlar Evet 340 560 590 >550 29 PBI Evet >400 >500 >500 40 42 Çizelge 1.8. Bazõ liflerin yanma özellikleri (Çimşit, 1999). Lif Tutuşma kolaylõğõ hõzõ Kendi kendini Erime Duman yoğunluğu sõrasõnda ortaya çõkan zehirli ürünler söndürme CO HCN Diğer Pamuk Kolay Hõzlõ Hayõr Hayõr Hafif X Yün Geç Yavaş Genellikle Hayõr Orta X X Rayon Kolay Hõzlõ Hayõr Hayõr Hafif X Naylon Kolay Yavaş Hayõr Evet Hafif X X NO2 Polyester Kolay Yavaş Hayõr Evet Orta X Polipropilen Kolay Hõzlõ Evet Evet Hafif Akrilik Kolay Orta Hayõr Yumuşama Ağõr X X Aramid Zor Çok yavaş Evet Yumuşama Hafif X Polyamid Zor Çok yavaş Evet Evet Hafif PBI Zor Çok yavaş Evet Hayõr Hafif 1.3.2. Tekstillerin Mekanizmasõ Tekstil mamullerinin yanmasõ; õsõnma, moleküllerin ayrõşmasõ (piroliz), tutuşma ve alevin yayõlmasõnõ kapsayan karmaşõk bir olaydõr (Jeddi ve ark., 2005). Hiladoya göre bir tekstil mamulünün yanmasõ olayõ 4 adõmda incelenir (Bayramoğlu, 2003; Tanlak, 1998): 1. Mamülün õsõnmasõ 2. Makromoleküllerin termik parçalanmasõ (piroliz) 3. Tutuşma 4. ve yanmanõn ilerlemesi. 14

GİRİŞ Bir tekstil ürününe belirli bir miktarda õsõ verildiğinde, ürünün yüzey sõcaklõğõ birtakõm termik değerlere bağlõ olarak hõzlõ bir şekilde artmaya başlar. Sözü geçen termik değerler aşağõda yer almaktadõr (Çimşit, 1999).! Erime õsõsõ! Isõ iletkenliği! Özgül õsõ! Buharlaşma õsõsõ Ürün parçalanma sõcaklõğõna kadar õsõnõnca piroliz başlar. Tekstil liflerinin õsõtõlmasõyla önce lifleri oluşturan makromoleküller kopmaya başlar, diğer bir deyişle polimerazasyon derecesi düşer. Fakat bu esnada ağõrlõk kaybõ meydana gelmez. Belirli bir sõcaklõktan sonra, piroliz yavaş bir seyir izlemektedir. Piroliz hõzõnõn düşük olmasõndan dolayõ yanõcõ gaz meydana gelmemektedir. Bu sebepten dolayõ, etrafta bir kõvõlcõm ya da alev olsa dahi bir tutuşma olmamaktadõr. Ancak, belli bir sõcaklõktan sonra piroliz hõzõnõn artmaya başlamasõ ile, yanõcõ gaz karõşõmõ meydana gelmektedir. Bu yüzden herhangi bir alev ya da kõvõlcõm temasõ ürünün tutuşmasõna sebep olmaktadõr. Sõcaklõk daha da arttõrõldõğõnda, medyana gelen yanõcõ gaz karõşõmõ kendiliğinden tutuşmaktadõr (Çimşit, 1999). Piroliz sonucu meydana gelen parçalanma ürünleri Şekil 1.5. te görülmektedir. Şekil 1.5. Piroliz sonucu açõğa çõkan ürünler (Lyon, 2005). Şekil 1.5. te kimyasal ürünler arasõnda yer alan yanõcõ gazlarõn miktarõ ne kadar fazla olursa tutuşma o derece kolay gerçekleşir. Yanõcõ gazlar dõşõndaki diğer ürünlerin fazla olmasõ tutuşmayõ ve yanmayõ zorlaştõrmaktadõr. Çünkü;! yan sõvõ parçalanma ürünlerinin buharlaşma õsõsõ sõcaklõğõn düşmesine yardõmcõ olmaktadõr.! yan ağõr gazlar, yanan yüzeyin etrafõnõ sararak oksijenle olan temasõnõ azaltõrlar.! yan gazlar enerji tükettikleri için, ateşin soğumasõna yardõmcõ olmaktadõr (Çimşit, 1999). 15

GİRİŞ Pirolizik bozunma, lifin ve kumaşõn özelliklerine, bilhassa oksijen içeriği olmak üzere liflerin ve kumaşõn çevresel, kimyasal ve fiziksel modifikasyonlarõna bağlõdõr. Kimyasal bileşim ve polimerizasyon derecesi de pirolizik bozunmayõ önemli derecede etkilemektedir. Kumaş özellikleri örneğin gramaj, konstrüksiyon ve kumaş yüzeyinin yapõsõ yanõcõlõk üzerinde daha düşük bir etkiye sahiptir (Kutlu, 2002). Radyasyon Isõ õşõnõmõ CO, CO 2, H 2 O Oksidasyon Oksijen Yanõcõ gazlar Sõvõ kondensanlar,atõklar Yanõcõ olmayan gazlar Kül Piroliz Elyaf Isõ Şekil 1.6. Selüloz esaslõ liflerin geri besleme sistemi ile yanma mekanizmasõ (Bajaj, 1998; Bayramoğlu, 2003; Özcan, 2002). Lif õsõtõldõğõ zaman Tp sõcaklõğõnda pirolize uğrar ve üretilen yanõcõ katõ, sõvõ ve gaz atõklar, yanma işleminin başlamasõ için gerekli olan yakõtõ temin eder. Pirolizden sonra 16

GİRİŞ sõcaklõk yanma sõcaklõğõna camlaşma noktasõna- (Tc) eşit ya da ondan yüksekse ve ortamda oksijen varsa, yanõcõ piroliz ürünleri, tamamen karbondioksit, su ve yanõcõ olmayan gazlara dönüşünceye kadar yanacaklardõr. Bu olay bir döngü olduğundan, eğer engellenmezse tekstil materyali tamamen yanõp, kömür ya da kül oluncaya kadar bu döngü (geri besleme) devam edecektir (Kutlu, 2002; Özcan, 2002). Şekil 1.6. da selüloz esaslõ liflerin geri besleme sistemi ile yanma mekanizmasõ görülmektedir. Çizelge 1.9. da ise tekstil liflerinin yanma karakteristikleri özetlenmiştir. Çizelge 1.9. Tekstil liflerinin yanma karakteristikleri özet tablo (Anonim, 2003a). Güvenlilik Durumu Lif karakteristiği Pamuk / keten Sõcak, kuvvetli bir alev ve hafif renkli bir dumanla yanar, ve alevlenmeden sonra kõzgõn köz bõrakõr. Erimez ve alevden uzaklaşmaz. Az güvenli Rayon / lyocell Pamuk ve keteninkine benzer şekilde yanar, fakat çekebilir ve daha sõkõ bir hale gelir. Asetat Ani bir alevle yanar ve yanma esnasõnda erir. Tutuşma olmadan eriyebilir ve alev kaynağõndan uzaklaşabilir. Eriyen bölge kumaştan alev taşõyarak damlayabilir. Alev söndükten sonra kalõntõ sõcak, eriyik şeklindedir ve herhangibir yüzeyden uzaklaştõrõlmasõ zordur. Akrilik Asetata benzer şekilde yanar fakat ağõr, yoğun, siyah bir dumanla yanar. Aşõrõ şekilde damlar. Nylon, lastol, olefin, polyester ve spandex Yavaşça yanar ve yanma esnasõnda erir. Tutuşma olmadan eriyebilir ve ufak alevlerle uzaklaşabilir. Kalõntõ eriyik halde, sõcak ve uzaklaştõrõlmasõ zordur. Kendi kendine Daha güvenli Yün ve ipek Modakrilik ve saran Aramid, novoloid ve vinyon sönebilir. Yavaşça yanar ve tutuşmasõ zordur (özellikle kõşlõk kumaşlarda). Kendi kendine sönebilir. Eriyerek çok yavaşça yanar. Tutuşma olmadan eriyebilir ve ufak alevlerle uzaklaşabilir. Kendi kendine söner. Kömürleşir, yanmaz Kumaşlarõn yanõcõlõğõ hem lif hem de kumaş özelliklerinden etkilenir. Lifin kimyasal yapõsõ, önceden de bahsedildiği gibi yanõcõlõğõ etkileyen önemli bir lif karakteristiğidir. Bununla birlikte, kumaşõn dokusu (dokuma, örme, nonwoven gibi), gramajõ, yüzey düzgünlüğü, geçirdiği kimyasal terbiye işlemleri de kumaşõn yanõcõlõğõnõ etkileyen faktörlerdir. Karõşõmlar için ise, karõşõmõ oluşturan lif cinslerine ve oranlarõna göre kumaşõn yanõcõlõğõ etkilenecektir. Özellikle pamuk sentetik lif karõşõmlarõnda, sentetik lifin eriyip damlama özelliği, kumaşõn yanmasõ esnasõnda iskelet etkisi gösterecek ve yanmanõn devamlõlõğõnõ ve hõzõnõ arttõracaktõr (Özcan, 2002). Kumaşõn yanõcõlõğõnõ etkileyen faktörleri maddeler halinde sõralarsak; 1. Lif tipi: Farklõ lifler kimyasal yapõlarõndaki farklõlõklar sebebiyle õsõ yada açõk aleve maruz kaldõklarõnda farklõ davranacaklardõr. Buna göre lifler a. ya hazõr lifler (pamuk, sap lifler, rejenere selüloz lifleri ve PAN) b. Düşük yanõcõlõkta lifler (yün, ipek, polyester ve poliamid) c. Yanõcõ olmayan lifler (cam, mineral ve asbest gibi) olmak üzere üç gruba ayrõlõrlar. 17

GİRİŞ 2. Kumaş konstrüksiyonu: Kumaş içinde gerçekleşecek õsõ transferinin büyüklüğü, õsõ kaynağõndan olan õsõ akõmõnõn sõcaklõğõna ve kumaşõn kalõnlõğõ ve gramajõ ile dengelenen kumaşõn õsõ iletkenliğine ve radyasyon transferine bağlõdõr. Termal direnç kumaş kalõnlõğõ ile yaklaşõk olarak direk orantõlõdõr. 3. Oksijen konsantrasyonu: Oksijen konsantrasyonu kumaşõn yanma tehlikesini önemli ölçüde arttõrmaktadõr fakat, malzemelerin oksijene karşõ hassasiyeti tahmin edilememektedir. Çoğu durumda oksijen konsantrasyonundaki artõş alev yayõlma hõzõnda da benzer artõşa sebep olmaktadõr. Buradan hareketle bir çok araştõrmacõ kumaş yanõcõlõğõnõ sadece sõnõrlayõcõ oksijen indeksi (LOI) metodunu esas alarak incelemişlerdir (Özcan ve ark., 2002). 1.4. Güç Tutuşurluk Güç tutuşurluk İngilizce de Flame Retardancy yani alev geciktirici olarak tanõmlanmakta ve kõsaca FR olarak sembolize edilmektedir. Güç tutuşurluk, alev çarpmasõna karşõ koyabilme veya alevden koruma sağlama kabiliyetidir (Lyon, 2005). Güç tutuşur tekstiller, aleve veya yüksek sõcaklõklara maruz kaldõğõnda tutuşmayan, tutuşsa bile kendi kendine sönebilen tekstillerdir şeklinde tanõmlanabilmektedir. 1.4.1. Tekstil Materyallerine Güç Tutuşurluk Özelliği Kazandõrõlmasõ Tutuşma bir sistemin reaksiyona girmeyen metastabil durumdan, ilerleyen yanma durumuna geçişi olarak tanõmlanmaktadõr. Yanõcõ gazlar havadaki oksijen ile birleşerek, belli bir sõcaklõkta yanmayõ başlatmaktadõrlar. nõn devam etmesi, yüzeyin õsõnmasõ için gerekli olan mevcut enerji miktarõna bağlõdõr. Varolan enerji ilk tutuşan piroliz ürünlerinin çevresindeki lifleri parçalamaya ve bu parçalamalar sonucu meydana gelecek olan yanma ürünlerini tutuşturmaya devam ettiği takdirde yanma devam edecektir (Bayramoğlu, 2003; Çimşit, 1999) Çizelge 1.10. Bir tekstil ürünün yanmasõ esnasõndaki enerji dağõlõmõ (Çimşit, 1999; Ilgaz ve ark., 2006). Basamak Olay Yaklaşõk değer (Cal/g) 1 Erime noktasõna kadar õsõtma 70 2 Erime õsõsõ 30 3 Parçalanma sõcaklõğõna kadar õsõtma 50 4 Parçalanma reaksiyonu 600 5 Piroliz ürünlerinin buharlaşmasõ 150 6 Buharlarõn tutuşma sõcaklõğõna kadar õsõtõlmasõ 20 7 Çevreye yayõlan õsõ kaybõ 1000 3000 8 sõrasõnda açõğa çõkan 2000 4000 Eğer 8 1-7 olursa yanma meydana gelmektedir. Eğer 8 1-7 olursa yanma meydana gelmemektedir. (Ilgaz ve ark., 2006) 18

GİRİŞ Bir tekstil ürünün yanmasõ sõrasõndaki enerji dağõlõmõ Çizelge 1.10. da ki gibidir. Bu çizelgeye göre bir tekstil ürününü güç tutuşur hale getirmek için, ya yanma esnasõnda açõğa çõkan õsõ miktarõnõ düşürmek ya da harcanan enerjiyi, yani 1 den 7 ye kadar olan hususlarõn toplamõnõ yükseltmek gerekmektedir (Çimşit, 1999; Ilgaz ve ark., 2006). Bu yöntemler aşağõda açõklanmõştõr. Şekil 1.7. de ise güç tutuşurluk sağlayan maddelerin, yanma olayõnõn enerji bilançosunu etkileme imkanlarõ gözükmektedir. Şekil 1.7. Güç tutuşurluk sağlayan maddelerin, yanma olayõnõn enerji bilançosunu etkileme imkanlarõ (Ilgaz ve ark., 2006). 1.4.1.1. Harcanan Enerjiyi Arttõrmak Tutuşma için gerekli enerjinin artõrõlmasõ, mamule yüksek buharlaşma ve parçalanma enerjisine ihtiyaç gösteren maddelerin katõlmasõyla sağlanabilmektedir. Örneğin aluminyumoksid-hidrat ilave edilmiş polyester bir mamulün õsõtõlmasõ sõrasõnda, Al 2 O 3.3H 2 O 350 C de aluminyumoksid ve suya parçalanmakta ve su hemen buharlaşmaktadõr. Bu endotermik parçalanma ve buharlaşma olayõ için gerekli enerji, tutuşturma (õsõtma) kaynağõndan alõndõğõ için de, mamulün tutuşmasõ için gerekli toplam enerji artmõş ve dolayõsõyla mamulün tutuşmasõ, yanmasõ zorlaşmõş olmaktadõr. Bu şekilde etki gösteren aluminyumoksid-hidrat, magnezyumsilikat gibi ürünlerin polyester mamullerin güç tutuşurluk bitim işlemlerinde kullanõlmalarõ, ancak kaplama yapõlan 19

GİRİŞ mamullerde belirli bir önem kazanabilmiştir. Bu taktirde kaplama pastasõ hazõrlanõrken içerisine yeterli miktarda aluminyumoksid-hidrat veya magnezyumsilikat da katõlmaktadõr (Ilgaz ve ark., 2006) 1.4.1.2. Açõğa Çõkan Enerji Miktarõnõn Azaltõlmasõ Açõğa çõkan enerji miktarõnõn azaltõlmasõ: 1. Yanõcõ piroliz ürünlerinin açõğa çõkmasõnõ azaltarak 2. Halojen bileşikleri gibi yanmayõ frenleyici ürünler yardõmõyla yanmayõ engelleyerek 3. Yanõcõ olmayan gazlarõn mamulün etrafõnõ sarmasõnõ, dolayõsõyla oksijenle temasõ azaltarak sağlanabilmektedir Bu olanaklar içerisinde en etkili olan yöntemler ilk ikisidir (Ilgaz ve ark., 2006) 1.4.1.2.1. Piroliz Mekanizmasõnõn Değiştirilmesi Özellikle selüloz liflerinin tutuşmazlõk bitim işlemlerinde kullanõlan bileşiklerin etkisi, liflerin piroliz mekanizmasõnõn değişmesine dayanmaktadõr. Şöyle ki, normal bir pamuğun pirolizi sonucu meydana gelen ürünlerin sadece % 20 si yanõcõ olmayan maddeler iken, tutuşmazlõk bitim işlemi görmüş pamuk liflerinde bu oran % 60-75 e kadar çõkmaktadõr (Bayramoğlu, 2003; Ilgaz ve ark., 2006). Çizelge 1.11. Güç tutuşurluk terbiyesi görmüş ve görmemiş pamuk liflerinin piroliz ürünlerinin miktarlarõ (piroliz sõcaklõğõ 450 C, He-atmosferinde) (Ilgaz ve ark., 2006). Bitim işleminin yan ürünler (%) Toplam cinsi Kalõntõ H 2 O CO 2 yan ürünler (%) Yanõcõ ürünler (%) Normal pamuk 10.50 7.50 2.60 20.10 79.90 Akaustan A 37.90 15.30 5.00 58.30 41.70 Pyrovateks CP 45.80 16.00 2.80 64.60 35.40 AlCl 3 50.10 18.70 3.91 72.71 27.29 İdeal dehidratasyon 44.40 55.60 0 100.00 0 Selüloz liflerinin pirolizi (C 6 H 10 O 5 ) n 6nC + 5nH 2 O formülünde belirtildiği gibi tam bir dehidratasyon şeklinde meydana gelirse yalnõzca su buharõ oluşacağõndan ve geriye karbon kalacağõndan, yanma imkansõzlaşacaktõr. Tutuşmazlõk bitim işlemi sonucu, selülozun tam dehidratasyonu sağlanamamakta ise de, pirolizin bu yöne doğru kaydõrõlmasõ sağlanabilmektedir. Bu ürünlerin dehidratize edici etkileri, õsõnmalarõ sonucu meydana gelen asitler tarafõndan sağlanmaktadõr (Bayramoğlu, 2003; Ilgaz ve ark., 2006). 1.4.1.2.2. yõ Frenleyici Ürünlerin Kullanõlmasõ Özellikle sentetiklerin tutuşmazlõk bitim işlemlerinde kullanõlan halojen (Özellikle brom) bileşikleri bu yönde etki göstermektedirler. Normal olarak liflerin pirolizleri sõrasõnda gaz fazõnda.c ve.oh radikalleri meydana gelmekte ve bunlarõn reaksiyona 20

GİRİŞ girme isteği çok yüksek olduğundan hõzlõ bir şekilde oksitlenmektedirler, yani yanmaktadõrlar. Halojen radikalleri, bu.c ve özellikle.oh radikallerini yakalayarak, bunlarõn hõzlõ oksitlenmelerini, dolayõsõyla birim zamanda açõğa çõkacak enerji miktarõnõ azaltmaktadõrlar (Bayramoğlu, 2003; Ilgaz ve ark., 2006). Buna ilaveten polyester gibi termoplastik liflerden yapõlmõş mamullerde, lif eriyiğinin viskozitesini düşürerek, yüksek sõcaklõğõn etkisi ile eriyen liflerin damlayarak yanma ortamõndan uzaklaşmasõnõ kolaylaştõrmak ve hõzlandõrmak da güç tutuşma etkisini artõrmaktadõr (Ilgaz ve ark., 2006). Dikkat edilmesi gereken bir durum da, polyester/selüloz karõşõmlarõnõn hem polyestere hem de selüloza nazaran daha kolay yanmalarõdõr. Burada iskelet etkisi söz konusudur ve selüloz lifleri, karõşõmdaki polyester kõsmõnõn eriyip büzülmesini ve damlayarak uzaklaşmasõnõ önlemektedir (Ilgaz ve ark., 2006) 1.4.2. Güç Tutuşur Kumaşlarõn Eldesi Güç tutuşur kumaşlar elde etmek için dört farklõ yöntem bilinmektedir. Bunlar: 1. Yapõsõ itibariyle güç tutuşan liflerin (karbon, asbest, cam, PBI, PTFE, Nomex, Kevlar gibi) kullanõlmasõ 2. Liflerin kopolimerazasyon ve kimyasal modifikasyon ile yapõlarõnõn değiştirilmesi 3. Sentetik polimere lif çekimi esnasõnda güç tutuşma sağlayõcõ kimyasallarõn ilave edilmesi 4. Kumaşõn güç tutuşma sağlayan kimyasallar ile muamele edilmesi yöntemleridir. Bu dört yöntem de tekstil teknolojisinde geniş çaplõ olarak kullanõlmaktadõr. Bununla birlikte, kumaşõn kullanõm alanõna bağlõ olarak bu yöntemler tek tek, ya da birlikte kullanõlarak en iyi güç tutuşma ve yanma davranõşõnõ sergileyecek değişik kumaş yapõlarõ elde edilebilmektedir (Özcan ve ark., 2004). 1.4.2.1. Yapõsõ İtibariyle Güç Tutuşur Liflerin Kullanõmõ Polimerler, kimyasal bileşimlerine göre organik ve inorganik olmak üzere iki gruba ayrõlmaktadõrlar. Organik polimerlerde başta karbon olmak üzere hidrojen, oksijen azot ve halojen atomlarõ bulunur. Bir atomun polimer ana zincirinde bulunabilmesi için en az iki değerlikli olmasõ gerekir. Bu nedenle hidrojen ve halojenler ana zincir üzerinde bulunamazlar. İkinci şart ise ana zincir üzerinde bulunan atomlar arasõndaki bağ enerjisinin yeterli olmasõdõr (Özcan, 2002). İnorganik polimerlerde ana zincirde bulunan elementlerin bağ enerjisi organik polimerlerde bulunan elementlerin enerjilerinden daha yüksektir. Örneğin B O bağ enerjisi 119.3 kcal/mol, Si O bağ enerjisi 89.3 kcal/mol dür. Buradan yüksek bağ enerjisine sahip polimerlerin parçalanabilmesi için yüksek õsõ enerjisine ihtiyaç duyulduğu anlaşõlmaktadõr. Yüksek bağ enerjisine sahip polimerler, yüksek õsõl ve mekanik özelliklere sahiptirler. Polimerlerin çok yüksek sõcaklõklara dayanmalarõ, zincirlerinin kopma olasõlõklarõnõn azalmasõndan ileri gelir. Bir polimer zincirinde aromatik halkalarõn bulunmasõ, rezonans ile 21

GİRİŞ kararlõ sistemlerin varlõğõ sayesinde yan gruplarõn korunmasõ sağlanarak sõcaklõğa dayanõklõ polimerler üretilebilir. Yapõsõ itibariyle güç tutuşan karbon, asbest, cam, mineral ve benzeri lifler yüksek bağ enerjisine sahip olan liflerdir (Özcan ve ark., 2004). 1.4.2.1.1. Cam Elyafõ Esasen SiO 2 olan cam elyaf polimeri, yüksek çapraz bağlõ bir yapõya sahip olduğu için amorf yapõdadõr. Genellikle % 55.2 SiO 2,% 14.8 Al 2 0 3 ve % 7.3 B 2 O 3 den oluşan E camõ endüstride yaygõn olarak kullanõlõr. LOI değeri 100 dür (Özcan, 2002). Cam liflerinin özellikleri değişik malzemelerin eklenmesi ile değişik performans seviyelerine ayarlanabilir. Düşük maliyeti, yüksek gerilim mukavemeti, yüksek kimyasal direnci ve mükemmel yalõtma özellikleri cam liflerinin avantajlarõ arasõndadõr. Düşük gerilim modülü, yüksek yoğunluğu, kullanõm esnasõnda aşõnmaya karşõ olan duyarlõlõğõ, düşük yorulma direnci ve yüksek sertliği de dezavantajlarõdõr (Ersoy, 2005). 1.4.2.1.2. Asbest Neredeyse 2000 yõldõr ateş tarafõndan yok edilemeyen tek mineral lif olarak asbest vardõ (Bajaj, 1998). Asbest; kalsiyum, magnezyum ve demir silikatlarõdõr. Yüksek õsõlara dayanõklõdõr ve genellikle yüksek õsõdan koruyucu alet ve giysi yapõmõnda kullanõlõr (Özcan ve ark, 2004). 1.4.2.1.3. Karbon Lifleri Çoğu karbon elyafõ poliakrilonitril ve naylon gibi organik polimer elyafõn inert ortamda karbonizasyonu ile elde edilmektedir. Karbonizasyon işlemi 1000 C de yapõlmaktadõr ve daha sonra elyaf 1500 ile 2500 C arasõnda õsõl işleme tabi tutulmaktadõr. İyi sürtünme, aşõnma ve termal özelliklere sahiptir. LOI değeri 50-55 arasõndadõr ve çok pahalõ olduğu için genellikle uzay, askeri araçlar, raket, tenis kortu gibi özel alanlarda kullanõlmaktadõr (Özcan, 2002). Karbon liflerinde mukavemet/ağõrlõk ve modül/ağõrlõk oranlarõ çok yüksektir. Isõya karşõ boyutsal stabilite, yüksek yorulma mukavemeti, yüksek erime noktasõ ve yüksek katõlõklarõ onlarõn avantajlarõdõr. Düşük ani darbe direnci, yüksek elektrik iletkenliği karbon liflerinin dezavantajlarõdõr (Ersoy, 2005). 1.4.2.1.4. Semi karbon Lifleri Poliakrilonitril (PAN) liflerinin kõsmî karbonizasyonu ile üretilmiştir. Bunlardan Celiox ve Panox mükemmel õsõ direncine ve õsõ stabilitesine sahiptir. z ve erimez ayrõca erimiş metal sõçramalarõna dayanõklõdõr. Panox lifinden yapõlmõş Panotex kumaşlar aleve karşõ koruyan koruyucu giysiler için idealdir. Panotex kumaşlar 1000 C alev sõcaklõğõna dayanabilir. Asitlere ve kuvvetli alkalilere karşõ dirençlidir. Ayrõca kumaşõn hava geçirgenliği iyi olduğu için giyim açõsõndan konforu çok iyidir. Universal karbon lifleri, özellikle polis ve güvenlik kuvvetlerinin elbiselerinde kullanõlõr. Çünkü bu elbiselerin aleve, asitlere karşõ dayanõklõ olmasõ, bununla beraber vücut hareketlerinin de serbest olmasõ gerekir. Radyan õsõ transferini engellemek için, Panotex kumaşlar genellikle 22

GİRİŞ metalle kaplanõr. Alüminize edilmiş Panotex kumaşlar ile aleve yakõn çalõşõlõr, fakat alevin içerisine girilmez (Cireli, 2000). 1.4.2.1.5. Polibenzimidazol (PBI) Lifleri PBI lifi, õsõya ve kimyasallarla karşõ dayanõmlarõ ile tekstil özelliklerini bir arada bulunduran yüksek performanslõ bir liftir. Bu lif õsõ ya da direk aleve maruz kaldõğõnda eriyip damlamaz, büzülmez hatta gevrekleşmez. Çok yüksek sõcaklõklara maruz kaldõğõnda çok az duman ve zehirli gaz çõkarõr. İlk sõcaklõğõna bağlõ olarak 300 C ye kadar yapõsõnõ ve mukavemetini korur. Kimyasallara karşõ çok dirençlidir. 450 C ye kadar orijinal ağõrlõğõnõn % 80 ini muhafaza eder (Özcan, 2002). PBI lifleri, Hoechst Celanase tarafõndan üretilmiştir. 815 C de test edildiği zaman PBI liflerinden yapõlmõş eldivenlerin asbest esaslõ eldivenlerden daha dayanõklõ olduğu gözlenmiştir. Pahalõ olmalarõna rağmen, kimyasal ve termal kombinasyonunun dayanõklõ ve konforunun iyi olmasõ nedeniyle koruma giysileri için idealdir (Cireli, 2000). 1.4.2.1.6. Teflon Politetrafloretilen (PTFE) Lifleri Bu lifler daha çok gözenekli membranlarla kaplanarak, güç tutuşur ve kimyasal dayanõmõ yüksek olacak kumaşlarõn üretiminde kullanõlmaktadõrlar (Ilgaz ve ark., 2006). Teflon elyafõ, flor esaslõ polimerik bir bileşiktir. Yüksek mukavemet ve gerilme dayanõmõ gösteren uzun zincir yapõsõndadõr. Teflon (politetrafloretilen) 260 C ye kadar olan sõcaklõklarda yapõsõnõ korur ve kõsa sürelerde 290 C ye kadar dayanõklõdõr. Bu sõcaklõğõn üzerinde saatte % 0.0002 lik kütle kaybõ ile süblimleşmeye başlar ve 327 C de jel halini alõr. Bilinen tüm kimyasallara karşõ mükemmel bir dirence sahiptir. Kendisi toksik değildir fakat yüksek sõcaklõklarda toksik gazlar açõğa çõkarabilir. LOI değeri 100 dür (Özcan, 2002). 1.4.2.1.7. Polivinilklorid (PVC) Lifleri Kendi güç tutuşurluk yapõsõ ve düşük üretim maliyetleri dolayõsõyla PVC lifleri elektrik ve haberleşme endüstrilerinde geniş çaplõ olarak kullanõlmaktadõr. PVC homopolimeri normal kullanõm sõcaklõk aralõklarõnda kõrõlgan ve camsõ bir polimerdir. Bu sebeple yapõsõnda, eriyik halde eşlenebilirliğini artõrabilmek için yumuşatõcõ ve stabilizatörler ilave etmek gerekir. Vinil asetat ile vinil kloridin kopolimerizasyonu sonucu; vinilkloridin daha yumuşak bir yapõya sahip olduğu bir polimer yapõsõ (vinyon lifi) elde edilir. PVC lifinin LOI değeri 32.5 tur ve yanarken duman çõkaran malzemeler arasõnda yer alõr (Özcan, 2002). Bu lifler yanmaz ve alevlenmez. Alevden çõktõğõnda sõcak olmadõğõ için dokunulabilinir ve deri yanõğõ riski yoktur. Polivinilidenkloritin yanma davranõşõ PVC liflerine benzer. Rhovyl, Fransa da termal giyim için kullanõlmaktadõr. Döşemelik kumaşlarda sõk yer almaktadõr. Kloro lifleri suda ne şişer ne de çekerler. Tutuşmayan perdelerin yapõmõnda kullanõlõrlar. Bu liflerin termal konforu iyi olduğu için de atletik giyimde kullanõlmaktadõr (Cireli, 2000). 23

GİRİŞ 1.4.2.1.8. Aramid Lifleri İlk defa 1961 yõlõnda Du Pont firmasõ tarafõndan piyasaya sürülen aramid lifler, Nomex ve Kevlar olarak bilinir. Mükemmel termal stabiliteye sahip olan bu lifler 371 C sõcaklõkta erimeden bozunmaya başlarlar. Petro-kimya sanayinde ve itfaiyeci üniformalarõnda kullanõmlarõ tavsiye edilir. Nomex e göre daha yüksek mukavemete sahip olan Kevlar aynõ zamanda mükemmel termal özellikler de sunmaktadõr. Nomex in % 5 Kevlar ile karõşõmõndan elde edilen Nomex III lifi yüksek õsõda ya da yanma esnasõnda bozunmayõ engellemektedir. LOI değerleri 32.5 tur (Özcan, 2002). Nomex, Conex gibi metaaramid lifleri sõkça kullanõlmakta olup özellikle itfaiyecilik ile ilgili alanlarda, yün gibi geçerli ürünlerin yerini tutmaktadõr (Scott, 2000; Shishoo, 2000). 1.4.2.1.9. Poliamid-imid Lifleri Rhone-Poulenc firmasõ tarafõndan piyasaya sunulan ve Kermel olarak bilinen poliamidimid lifi, sadece diğer lifler ile karõşõm halinde kullanõlmasõ tavsiye edilen yüksek performanslõ bir liftir. % 50 Kermel / % 50 güç tutuşur viskoz rayonu karõşõmõ, petrokimya endüstrisinde ve itfaiyeci üniformalarõnda koruyucu lif olarak kullanõlõr. Kermel liflerin hafifliği, yumuşak tutumu ve teri vücuttan dõşarõ atabilme kabiliyeti önemli özellikleri arasõndadõr. Kimyasallara karşõ direnci iyidir. LOI değeri 32 dir (Özcan, 2002). Nomex liflerine benzeyen, Kermel liflerinin diğer liflerle ile karõşõmlarõ da yüksek LOI değerleri vermektedir. Bu durum Çizelge 1.12. de de gözükmektedir. Çizelge 1.12. Kumaş kütlesinin, lif ve karõşõm oranõnõn LOI ye etkisi (Cireli, 2000). Karõşõm Kumaş kütlesi (g/m 2 ) LOI % 100 Güç tutuşur viskoz 250 29.4 % 100 Kermel 250 32.8 190 31.3 % 50 Kermel - % 50 güç tutuşur viskoz 145 28.7 255 32.1 205 29.9 1.4.2.1.10. Fenolik Lifler Bu lifler yüksek güç tutuşurluk özelliğine sahip, LOI değeri 30 35 olan liflerdir. Tutuşma sõcaklõğõ 2500 C nin üzerindedir. Kumaşlar açõk aleve maruz kaldõklarõnda çekme ve bozulma olmaksõzõn, kõsa bir süre dayanabilir. Endüstri, ordu ve spor alanõndaki koruma giysilerinde kullanõlõr (Cireli, 2000). 1.4.2.1.11. Kyrol Lifler Fenol formaldehit reçine ön kondenzatõ ile elde edilmiştir. Lif, yumuşak ve altõn renklidir. Nem içeriği % 6 dõr. Kuvvetli õsõtõldõğõnda veya açõk aleve maruz bõrakõldõğõnda, yavaşça karbonize olur. Kyrol diğer lifler ile karõşõmõ yapõldõğõnda (Nomex, FR-viskos ve modakralik lifler) fiziksel özellikleri gelişir. Kyrol, alimünyum ile kaplanabilir. Fransa da 24

GİRİŞ üretilmiş olan bu lif kõvrõmlõ ve uzundur. Aleve dayanõklõdõr. 140 C de 24 saat kaldõğõnda mukavemet özelliklerinde herhangi bir değişiklik gözlenmez (Cireli, 2000). 1.4.2.1.12. Polifenilensülfit (PPS) Lifleri LOI değeri 34 35 tir. Normal atmosferik koşullarda tutuşma olmaz. Koruma giysisi için uygun bir lif grubudur (Cireli, 2000). 1.4.2.1.13. Poliakrilat Lifleri LOI değeri 43 tür. Bu oldukça yüksek bir değerdir. Aleve maruz kaldõğõnda ne yanar ne de erir. Toksik gaz ve duman oluşturmaz. Koruyucu giysi için oldukça uygun bir liftir. Güç tutuşur özelliklerine ek olarak kuvvetli asit, alkali ve kimyasallara karşõ da koruyucu olduğu için, sõcak gaz ve sõvõlarõn filtrasyonunda kullanõlõr (Cireli, 2000). 1.4.2.2. Liflerin Kopolimerazasyon ve Kimyasal Modifikasyon İle Yapõlarõnõn Değiştirilmesi Kimyasal modifikasyon, polimerin bazõ kimyasallarla reaksiyona girerek güç tutuşan ürüne dönüşmesi olarak tarif edilebilir. Kopolimerizasyon işleminde, klor gibi güç tutuşma sağlayõcõ elementlerden birini içeren bir monomer, ikinci bir monomer ile polimerleşerek kopolimer oluşturur. Böylece, güç tutuşma sağlayan element, polimerin zincir yapõsõnda yer alõr ve polimer yapõsõ itibariyle güç tutuşur hale gelir (Özcan ve ark., 2004). Genellikle giyim amaçlõ kullanõlan liflerin güç tutuşurluk özellikleri çeşitli adõmlarda kimyasal olarak modifiye edilerek geliştirilir (Cireli, 2000). 1.4.2.2.1. Akrilik / Modakrilik Lifleri Akrilonitrilin vinilklorid yada vinilidenklorid ile polimerizasyonu sonucu güç tutuşan lifler elde edilebilir. Bu lifler % 85 ile % 35 arasõnda akrilonitril içerirler ve modakrilik lifler olarak adlandõrõlõrlar. Vinil komonomerleri liflerin õsõya karşõ dirençlerini düşürdüğü için lifteki içeriği sõnõrlõdõr. Akrilonitrilin vinilidenklorid ile kopolimerleri, yüksek sõcaklõklarda daha iyi bozulma dayanõmõ göstermesini sağlayan arttõrõlmõş camsõ geçiş sõcaklõğõnõ temin ederler. Komonomer olarak α-klorometil ya da α-bromometil akrilonitrilleri de güç tutuşma sağlamak için iyi bir yaklaşõmdõr. Brom, klora göre polimere daha fazla güç tutuşurluk etkisi sağlayacak yönde davranõr. Bu sebeple akrilik lifler için komonomer olarak vinilbromür daha çok tercih edilmektedir. Ayrõca vinilbromid içeren lifler, akrilonitril ve vinilidenklorid kopolimeri içerenlerden yüksek sõcaklõklarda daha az büzülme gösterirler (Özcan, 2002). Akrilonitrilin fosfonik asit yada fosforik asidin dialkil ya da bis-(haloalkil)-vinyl fosfonat, monoalildialkil fosfit gibi alil yada vinil-esterler ile kopolimerizasyonu da güç tutuşan liflerin eldesi için iyi bir yaklaşõmdõr (Özcan, 2002). Akrolein ile akrilonitrilin kopolimerizasyonu sayesinde aldehit gruplarõ makromolekül içine yerleştirilir ve hidrolitik olarak dengeli fosfonat yapõsõnõ elde etmek 25

GİRİŞ üzere aldehit gruplarõnõn dialkilfosfit ve dialkilamin ile reaksiyona girmesi güç tutuşma sağlar. % 3.5 P içeren liflerin güç tutuşacağõ ileri sürülmektedir (Özcan, 2002). Akrilik lifler, hidrazin hidrat/hidroksil amin/su karõşõmõnõn 5 g/lt ile 95-100 C de işleme alõndõğõnda LOI değeri 33 olarak elde edilmektedir. Bu gruptaki lifler Acrilan SEF, Orlon FRL ve SEF PLUS dõr. Bu lifler 190 C ye kadar termal stabilite gösterdikleri için koruyucu giysi olarak kullanõlabilir. SEF PLUS hava geçirgenliği iyi olduğundan yüksek kaliteli bot örtüleri, yüksek õşõk haslõğõ gerektiren FR perdeleri, çadõr kumaşlarõ ve ordu kumaşlarõ için kullanõlmaktadõr (Cireli, 2000). Modakrilik lifleri, işlenebilirlik, boyanabilme, tutum ve döküm normal tekstil özelliklerini etkilemeksizin yüksek oranda güç tutuşma özelliğine sahip liflerdir. Aynõ zamanda diğer sentetik ve tabii liflerle karõşõm halde kullanõlma imkanõ da sağlamaktadõr. Esasen iki farklõ tipte üretilirler. Standart versiyonun LOI değeri 27 diğerinin 31 dir. Kullanõm alanlarõ döşemelik kumaşlar, koruyucu giysiler, filtrasyon ve yer kaplamacõğõdõr (Özcan, 2002). 1.4.2.2.2. FR Viskoz Lifleri FR Viskos çekim öncesinde eriyik içine güç tutuşurluk sağlayan aditifler ve dolgularõn ilavesi ile elde edilir (Bajaj, 1998). Halojen, azot ve fosfor bileşikleri içeren birçok aditifler ile viskos lifleri güç tutuşur yapõlabilir. Örneğin; Sadoflam 5060 hem fosfor hem de sülfür içerir (Cireli, 2000). 1.4.2.2.3. FR PES Lifleri Fosfor ve brom içeren güç tutuşur maddeler ile işlem sonucunda güç tutuşur özellikleri gelişir. Bu grup içinde Trevira, Dacron, Heim, GH lifi, Teteron-Exter gibi lifler bulunmaktadõr. Polyester liflerine vinilfosfonik asidin etkisi üzerine çalõşõlmõş ve metilenbis (akrilamid) ile düşük molekül aralõklõ vinil fosfonik asit etilen glikol ester lif yüzeyine polimerize edilmiştir. Bu şekilde elde edilen etkinin 60 C de 10 yõkamaya dayanõklõ olup, LOI değerinin 28.4 ten yalnõzca 27.4 e düştüğü görülmüştür (Cireli, 2000). 1.4.2.2.4. FR Nylon Lifleri Güç tutuşurluk işlemleri ticari olarak bir başarõ göstermemiştir. Ancak bu lifler ile çeşitli çalõşmalar yapõlmaktadõr. Son çalõşmalardan LOI değeri 31 in üzerinde olan ve erimeyen lifler elde edilmiştir (Cireli, 2000). 1.4.2.2.5. FR Yün Lifleri Yün lifleri herhangibir işlem olmadan da oldukça iyi güç tutuşurluk özelliği göstermektedir. Yün liflerinin tutuşma sõcaklõğõ pamuğa göre yüksektir ve 600 C dir. Buna göre LOI değeri de pamuğa nazaran daha yüksektir. LOI değeri 25.2 dir. Yünün güç tutuşurluk eldesinde titanyum, zirkonyum ve hexaflorit-kompleks demir bileşikleri kullanõlõr (Cireli, 2000; Kutlu, 2002). 26

GİRİŞ 1.4.2.2.6. Güç Tutuşur Selülozik Lifler Güç tutuşur selülozik liflerin güç tutuşurluğunda en başarõlõ şekilde uygulanan madde Pyrovatex CP (Ciba-geigy) (N-metiloldimetil-fosfonopropionanit) dir. Bu maddelerin dõşõnda THPC (Tetrahidroksimetil fosfonyumklorür), THPC-üre-NH3 (yani P- N sinerjizmi) ile güç tutuşurluk etkisi sağlanõr (Cireli, 2000). 1.4.2.2.7. Durvil Durvil lifi, fosfor içeren bir rayondur. Durvil rayonunun termal koruma performans özellikleri güç tutuşur pamuktan % 70 daha iyi fakat Nomex, PBI veya yün gibi liflerden daha kötüdür. Dolayõsõyla Nomex ve PBI lifleri ile karõşõm yapõldõğõnda termal özellikleri ve õsõya karşõ direnme özelliklerinin arttõğõ görünür. % 80/20 Durvil/PBI lif karõşõmõndan yapõlmõş kumaşlar sert ve kõrõlgandõr. Durvil rayonunun mekaniksel ve giyim özelliklerini artõrmak için çeşitli karõşõm oranlarõ seçilir. % 100 güç tutuşur viskostan yapõlmõş giysiler askeri takõm elbiselikleri için, % 40/60 viskon/yün karõşõmlarõ ise itfaiye üniformalarõ için uygundur (Cireli, 2000). Çizelge 1.13. te lif karõşõmlarõnõn termal kontektiv test sonuçlarõ görünmektedir. Çizelge 1.13. Farklõ lif ve lif karõşõmlarõnõn termal kontektiv test sonuçlarõ (Cireli, 2000). Lif ya da lif karõşõmõ 2. derece yanõk için Geçen süre (sn) Gerekli enerji (J/cm 2 ) Durvil 6.5 54.2 Nomex 8.9 73.4 % 80 Durvil / % 20 Nomex 4.8 40.3 PBI 7.6 63.4 % 80 Durvil / % 20 PBI 6.3 52.9 Yün 10.5 87.8 % 65 Durvil / % 35 Yün 6.4 53.4 FR-Pamuk 3.8 31.5 1.4.2.2.8. Karvin Karvin lifi % 5 Kevlar, %30 Nomex ve % 65 FR-Viskos karõşõmdan elde edilmiştir. Aleve dayanõklõ koruyucu giysilerde kullanõlmaktadõr. Karvinden yapõlmõş kumaşlar optimum giyim konforu, dayanõklõlõk ve koruma sağlayan kumaşlardõr (Cireli, 2000). 1.4.2.3. Sentetik Polimere Lif Çekimi Esnasõnda Güç Tutuşurluk Sağlayan Kimyasallarõn İlave Edilmesi Sentetik polimerlere güç tutuşur özellik kazandõrmak için lif çekiminden önce güç tutuşurluk sağlayan kimyasallar ilave edilir. Bu kimyasallar, organik fosfor bileşiklerini ve antimon oksit ile birlikte organik halojen bileşiklerini içermektedirler. İnorganik güç tutuşurluk sağlayõcõlar ise, hidratlõ alimünyum, magnezyum hidroksit ve borik asittir. Her güç tutuşurluk sağlayõcõ kimyasal malzeme her tipte polimer için uygun olmayabilir. Dolgu malzemeleri, stabilizatörler ve işlem yardõmcõ kimyasallarõ gibi bileşenler arasõnda oluşabilecek etkileşimler değerlendirilmelidir. Etkin bir güç tutuşurluk temin edebilmek 27

GİRİŞ için kullanõlan güç tutuşurluk sağlayõcõ kimyasal malzemenin, polimerin bozulma sõcaklõğõna yakõn bir bozunma sõcaklõğõna sahip olmasõ gerekir (Özcan ve ark., 2004). 1.4.2.3.1. Poliamid Lifleri Ticari olarak iki çeşit poliamid lifi vardõr. Bunlar yakõn camsõ geçiş sõcaklõğõna (Tg: 75-80 C) ve erime noktasõna (Tm: 220-265 C) sahip naylon 6 ve naylon 66 dõr. Bu lifler 300 C de eriyikten çekilerek lif haline getirilir. Eriyikten lif çekim yöntemi, güç tutuşurluk sağlayõcõ kimyasalõn ya da komonomerin seçiminde sõnõrlamalar getirmektedir. Çünkü seçilen kimyasallarõn lifin erime sõcaklõğõnda dengede olmasõ ve ancak tutuşma sõcaklõğõnda bozunmaya başlayacak olmasõ gerekmektedir. Hegza kloro siklopentadien, klorludifenil ya da klorludifenil ve Sb 4 O 6 türevleri naylon 66 için uygun güç tutuşurluk sağlayõcõlardõr ve bu katkõ maddeleri eriyikten lif çekim işlemi sõcaklõklarõna dayanõklõdõr (Özcan ve ark., 2004). 1.4.2.3.2. Akrilik Lifleri Akrilik lifler akrilik elyafõ dimetil aset amit ve sulu ZnCl 2 ya da soydum tiyosiyanat çözeltisinden yaş çekim metodu ile çekilir. Akrilik lifler için eğirme çözeltisi içine güç tutuşurluk sağlayõcõ kimyasalõn ilave edilmesi uygun bir metottur. Alkilli yan zincirinde genellikle halojen içeren fosforik ya da forfonik asit esterleri akrilik lifler için uygun katkõ maddeleridir. Bununla birlikte tris-(2,3-dibromo-propil) fosfat, trialkil fosfat ve Sb 4 O 6 ve halojen karõşõmlarõ etkin güç tutuşurluk sağlayõcõ katkõ maddeleridir (Özcan ve ark., 2004). Şekil 1.8. de akrilik polimerlerin çeşitli alev geciktiricilerle LOI yanma koşullarõ altõnda LOI kül miktarõ ilişkisi ve Çizelge 1.14. te ise LOI değeri ve kül miktarõ görülmektedir. Şekil 1.8. Akrilik polimerlerin çeşitli alev geciktiricilerle LOI yanma koşullarõ altõnda LOI kül miktarõ ilişkisi (Bajaj, 1998). 28

GİRİŞ Çizelge 1.14. Çeşitli alev geciktiricilerle muamele görmüş akrilik liflerinin LOI değeri ve kül üretimi (Bajaj, 1998). Polimer Alev Geciktirici LOI (%) LOI de ki kül kalõntõsõ % 31 O 2 de kül kalõntõsõ PAN 19.0 17.3 11.8 19.7 Amonyum dihidrojenfosfat 27.0 34.4 32.0 P(AN-VA), 20.4 14.9 13.2 22.0 %10 Vinil Amonyum dihidrojenfosfat 31.0 39.8 39.8 52.0 asetat Amonyum polifosfat 31.0 38.1 38.1 62.1 Diamonyum hidrojenfosfat 30.0 47.5 P(AN-MA) %10 MA (metilakrilat) 500 C de kül kalõntõsõ a Sandoflam 5060 27.0 42.5 20.4 20.8 15.9 27.7 Amonyum polifosfat 29.0 39.1 37.7 65.2 Amonyum dihidrojenfosfat 28.0 36.7 35.0 58.9 Diamonyum hidrojenfosfat 27.0 41.7 40.0 60.4 Antiblaze CUS 27.0 34.3 33.0 Kõrmõzõ fosfor 26.5 22.0 20.6 40.1 Sandoflam-5060 26.0 35.8 33.3 40.3 Flacavon-TOC 26.0 29.6 27.3 42.5 Proban CC 24.0 28.9 27.8 43.6 Üre 23.0 17.0 16.1 36.6 Sodyum dihidrojen fosfat 23.0 21.9 20.4 29.2 Tio üre 23.0 26.0 25.0 42.5 Çinko fosfat 22.7 23.0 22.0 Çinko borat 22.6 24.5 23.5 Hexa b + atimonoksit 27.5 27.8 41.5 Hexa 26.5 26.4 33.0 Deca c 25.0 26.2 33.5 Deca + antimonoksit 25.2 27.6 40.0 a Kül miktarõ 500 C de izotermal pirolizle elde edildi ve 200 s de hesaplandõ b Hexabromocyclododecane c Dekabromodifenil oksit. 1.4.2.3.3. Polyester Lifleri Polyester lifleri, tereftalik asit ve etilen glikolün yaklaşõk 300 C de trans esterifikasyon reaksiyonu sonucu elde edilir ve eriyikten lif çekim metodu ile çekilir. Bu sebeple PET in güç tutuşurluk işleminde kullanõlacak katkõ maddesinin bozunmaksõzõn bu sõcaklõğa dayanmasõ gerekir. Bu işlem şartlarõnõ sağlayan dimetilfosfit, PET lifine % 1.7 P katarak onu güç tutuşur hale getirmektedir. Aynõ zamanda tris-(2,3-dibromo-propil)fosfat da PET için uygun bir katkõ maddesidir (Özcan ve ark., 2004). 1.4.2.3.4. FR Pamuk Lifleri Pamuk için kullanõlan güç tutuşurluk maddeleri, katõ fazlõ etki göstermektedir. Selülozik liflerin yõkamaya dayanõklõ güç tutuşurluk işlemleri, fosfonyum bileşikleri kullanõlarak yapõlmaktadõr. Bu işlemde iki çeşit fosfor içeren madde kullanõlmaktadõr: Yüksek oranda çapraz bağlõ polimerik reçineler Selülozla kovalent bağ oluşturan reaktif kimyasallar (Kutlu, 2002). 29

GİRİŞ 1.4.2.4. Kumaşõn Güç Tutuşurluk Sağlayan Kimyasallarla Muamele Edilmesi Tekstil terbiyesinde kullanõlan güç tutuşurluk sağlayacak kimyasal malzemeler, genel olarak reaktif olan ve reaktif olmayanlar olmak üzere iki sõnõfta toplanabilir. Benzer bir sõnõflandõrma da güç tutuşturucunun kumaş ile (kumaş polimerleri ile) reaksiyona girip girmemesine göre yapõlabilir. Reaktif olmayan sõnõf, çoğu tuzlardan oluşan organik ve inorganik bileşiklerdir. Bunlar ucuzdurlar ve yõkama banyosunda çözünüp çözünmediğine bağlõ olarak yõkanmaya dayanõksõz ya da yarõ dayanõklõdõr. Reaktif tipte bir güç tutuşturucu ile kumaş muamele edildiğinde standart ev tipi yõkamaya dayanõklõ güç tutuşma etkisi elde edilir (Özcan ve ark., 2004). Güç tutuşurluk sağlayõcõ maddelerin etki prensipleri: Kaplama Teorisi: 1821 de Gay-Lussac, çok etkili güç tutuşurluk sağlayõcõ tuzlarõn ya düşük erime noktalõ ve õsõtõldõğõnda eriyerek kumaş yüzeyini kaplayõp Oksijen girişini önleyen yani alevi boğan ya da õsõtõldõğõnda yanõcõ olmayan gaz ürünlere bozunarak gaz fazõ bastõran yapõya sahip olduklarõnõ belirtmiştir. Örneğin; Kumaş yüzeyinde oluşan erimiş borax filmi oksijenin kumaş içine nüfuziyetini engelleyecek ve yanma reaksiyonun ilerlemesini durduracaktõr. Karbonatlar, boratlar ve amonyum tuzlarõ iyi birer kaplama malzemeleridir. Bu malzemeler yanma esnasõndaki yakõt tüketimini azaltõrlar. Çünkü, polimerin gaz halindeki hidrokarbonlara bozunmasõ için gerekli olan õsõyõ engellerler (Özcan ve ark., 2004). Kimyasal Teori: Bazõ güç tutuşma sağlayõcõ kimyasal malzemeler kumaşõn piroliz rotasõnõ değiştirerek, depolimerizasyonu en aza indirip, yanõcõ atõklarõn oluşumunu (örneğin selüloz için levo-glukozan) azaltõp, dehidrasyonu teşvik ederek su ve katõ kül oluşumunu artõrõrlar (Özcan ve ark., 2004). Termal Teori: Lifin yanmasõ için verilen enerji ile hem lif hem de güç tutuşma sağlayacak olan madde parçalanmaktadõr. sõrasõnda bu kimyasal maddelerin parçalanmasõ yanma enerjisini büyük bir kõsmõnõn bu amaçla harcanmasõna neden olmaktadõr. Endotermik olarak parçalanan güç tutuşurluk sağlayõcõ kimyasallar bu teori için çok uygundur. Örneğin; Antimon oksiklorit, 245 C ile 565 C arasõnda üç endotermik adõmla antimon triklorit oluşturur (Özcan ve ark., 2004). Serbest Radikal Teorisi: için verilen õsõ enerjisi ile güç tutuşma sağlayacak madde gaz ürünler açõğa çõkarõr. Bu gazlar polimerin yanmasõ esnasõnda oluşan radikallerle reaksiyona girerek yanma õsõsõnõn polimer yüzeyine geri dönmesini engeller. Bir polimeri güç tutuşur hale getirmek için gerekli olan halojen miktarõ, sisteme ilave edilen serbest radikal başlatõcõlarõn miktarõ ile büyük ölçüde azalmaktadõr. Mekanizma, polimere hücum eden başlatõcõ ile olan daha sonra polimer radikalleri ile halojen bileşikler arasõndaki reaksiyona bağlõ olarak gerçekleşmektedir. Halojenli güç tutuşurlar bu mekanizma için en uygun ve en çok kullanõlan güç tutuşma sağlayõcõlardõr (Özcan ve ark., 2004). Simültane reaksiyonlar: mekanizmalarõnõn çoğu birbirine bağlõdõr. Birkaç güç tutuşma mekanizmasõnõn birlikte gerçekleşmesi en iyi tutuşma etkisini sağlayacaktõr. Pratikte metal oksitler halojenli güç tutuşurlar ile birlikte kullanõlõr. Antimon oksitin klorlu parafinlerle birlikte kullanõlmasõ gaz ve kimyasal teorinin aynõ anda gerçekleşmesine iyi 30

GİRİŞ bir örnek teşkil etmektedir. Klorlu ürün, yanma esnasõnda termik bozunmaya uğrayarak hidrojen klorit açõğa çõkarõrlar. Oluşan HCI antimon oksit ile reaksiyona girerek antimon klorit ve oksikloritler verirler. Böylece alevin yayõlmasõ bastõrõlmõş ve yanma reaksiyonun kimyasal modifikasyonu sağlanmõş olur. Fakat elyafa bu kimyasallarõn aktarõlmasõ oldukça zordur. Güç tutuşma sağlayan kimyasallar genellikle altõ elementin kullanõm esasõna dayanmaktadõr. Bunlar fosfor, antimon, klor, brom, bor ve azottur. Bu element bileşiklerinin bir çoğu malzemelere güç tutuşma özelliği kazandõrmak için sentezlenmiştir (Özcan ve ark., 2004). Güç tutuşur kumaş elde etmek için ya yapõsõ itibariyle güç tutuşan lifler kullanmak ya kimyasal işlemlerle kumaşõ güç tutuşur hale getirmek ya da her iki yöntemi birden kullanmak gerekir. Yapõsõ itibariyle güç tutuşan lifler poliaramid veya diğer aromatik yapõlarda olduğu gibi termal olarak stabil olan bir kimyasal yapõya sahiptirler ya da sentetik lif imali esnasõnda lif çekiminden önce polimere güç tutuşma sağlayõcõ kimyasallarõn katõlmasõyla ya da FR polyesterdeki gibi liflerin kopolimerizasyon ve kimyasal modifikasyon ile yapõlarõnõn değiştirilmesi ile elde edilirler. Güç tutuşurluk terbiye işlemleri ise; kumaş yüzeyine ya da tamamõna uygulanan terbiye işlemi sonrasõnda son lif yapõsõnõn bir parçasõna dönüşen fonksiyonel terbiye işlemlerini içerir (Özcan ve ark., 2004). Polimere güç tutuşurluk sağlayõcõ katkõ maddeleri ilavesi problem oluştursa da yapõsõ itibariyle güç tutuşan liflerden elde edilen kumaşlar yõkama ve kullanõm ömrü açõsõndan en dayanõklõ kumaşlardõr. Kimyasal terbiye işlemleri ise dayanõklõ güç tutuşma sağlayan kimyasal malzemenin lif yüzeyine yapõşma ya da moleküler olarak life bağlanma kuvvetine bağlõdõr. Bazõ terbiye işlemleri oldukça yüksek kullanõm dayanõmõ sağlamasõna rağmen bazõ kimyasal malzemelerin belli bir miktarõn üzerinde kullanõlmasõ kumaşõn kullanõm özelliklerini bozmaktadõr. Başarõlõ bir güç tutuşurluk terbiyesi için, kabul edilebilir güç tutuşma seviyelerini uygun maliyet ve klasik tekstil terbiye ve kaplama cihazlarõ ile gerçekleştirebilmek gereklidir. Şekil 1.9. da kumaşlara güç tutuşurluk terbiyesinin uygulama metotlarõ görülmektedir (Özcan ve ark., 2004). Emdirme Kurutma Kumaş açõk en 2 3 Emdirme Emdirme Isõyla sabitleme Kimyasal sabitleme Yõkama Fiske etme ve yõkama Kurutma Kurutma 4 Arka yüzey kaplama Kurutma sabitleme 31

GİRİŞ Şekil 1.9. Kumaşlar için sõk kullanõlan güç tutuşurluk işlemleri (Özcan ve ark, 2004). 1. Metot, çoğu dayanõksõz ve amonyum fosfat gibi suda çözünebilen güç tutuşurluk sağlayõcõ kimyasallar ile terbiye işlemi için basit emdirme tekniği göstermektedir (Özcan ve ark., 2004). 2. Metottaki işlem akõşõ kõrõşmaya karşõ direnç ya da diğer õsõyla iyileştirme yapõlan tekstil terbiye işlemleri ile aynõ sõrayõ takip eder. Güç tutuşma terbiyesinde ise Pyrovatex, Afflamit ve şimdilerde çok kullanõlan Antiblaze TFR1 (Albright ve Wilson un 1998 de piyasaya tanõttõğõ bir ürün) gibi fosfonamit sistemlerinin uygulanmasõ için çok uygun bir metottur. İşlem, fosforik asit gibi katalizörlere ihtiyaç duyduğu için yõkama aşamasõnda mutlaka alkali bir nötralizasyon işlemi yapõlmalõdõr. Aynõ işlem sõrasõ, yarõ kalõcõ terbiye işlemleri için yõkama aşamasõ çõkarõlarak takip edilebilir. Burada õsõl sabitleme aşamasõ terbiye maddesi ile selüloz arasõnda bir etkileşim olmasõna müsaade eder ve elde edilen güç tutuşur kumaş suda çalkalama ve hafif yõkama işlemlerine kõsmen dayanõklõ hal alõr. Bunun için en iyi örnek amonyum fosfat ile yapõlan terbiye işlemidir. Burada apre, kumaşa 160 C de sabitlenir ve selülozun fosforilasyonu bir parça artar (Özcan ve ark., 2004). 3. Metot, THPC esaslõ Proban işlemi için en uygun işlem akõşõdõr. Bu işlem terbiye maddesinin lifle polimerizasyonun sağlanmasõ için amonyak gazõ ile iyileştirme işleminin yapõlmasõnõ gerektirir. Bu yolla, tetrakis hidroksi metil fosfonyum kloridin (THPC) kondensatõ olan Proban CC ve üre kumaşa emdirilip kurutulduktan sonra kondensat ile çapraz bağõ yapan bir amonyak reaktöründen geçirilir. Bu sayede kumaşa çözünmeyen polimerik terbiye maddesi aktarõlmõş olur. Terbiye işleminin dayanõklõlõğõ için son yõkama ve kurutma işlemlerinden önce oksitleyici fiske işlemi uygulanmalõdõr (Özcan ve ark., 2004). 4. Metotta arka yüzey kaplanma işleminde güç tutuşma sağlayan kimyasal malzeme bir bağlanma patõ ile kumaşõn arka yüzeyine aktarõlõr. Bu yolla kumaşõn ön yüzünün estetik görünümü korunmuş olur. Bununla birlikte güç tutuşturucun sağlayacağõ etkiyi kumaşõn arka yüzeyinden tüm kumaşa nakledebilecek özelliğe sahip olmasõ istenir. Bu yüzden kaplama işlemi için kullanõlan güç tutuşturucular gaz faza aktif amonyum-brom ya da diğer halojenli yapõlarõ içeren malzemeler arasõndan seçilir. Bu metod genellikle döşemelik kumaşlarõn terbiye işlemi için tercih edilir (Özcan ve ark., 2004). 1.4.3. Tekstillere Güç Tutuşurluk Kazandõrma Tekniklerinin Dezavantajlarõ Bu metodlar, geniş bir çeşitlilikle liften kumaşa kadar geniş uygulama alanlarõ bularak gelişmiştir. Fakat yinede dezavantajlarõ vardõr (Özcan ve ark., 2004). Güç tutuşurluk temin eden aprelerin dezavantajlarõ şunlardõr:! Bazõlarõ kanserojen etkiye sahiptir. Örneğin; tris-(2,3-dibromo-propil)fosfat, 1977 yõlõnda CPSC tarafõndan yasaklanmõştõr. Kullanõmda olan bir çoğunun ise ekotoksolojik riskleri tam olarak bilinmemektedir.! Bileşiklerin bazõlarõ kumaşõn tutumunu etkilemekte ve sertlik vermektedir. Bazõ apreler yõkama ve kuru temizleme sonrasõ etkinliklerini kaybetmektedir. Fosfatlõ deterjanlarla kumaşõn yõkanmasõ sonucu özellik yeniden kazanõlsa da bu defa fosfatõn suyu kirletmesi söz konusudur (Özcan ve ark., 2004). 32

GİRİŞ Lif çekimi esnasõnda polimere güç tutuşurluk sağlayacak kimyasallarõn ilave edilmesinde şu dezavantajlar vardõr: 1.5. Bor! Aynõ gruptaki standart liften daha pahalõdõrlar.! İplik haline getirmek ve dokuyabilmek daha zordur! Daha sert bir tutum verirler! Özel terbiye ve boya tekniğine gerek duyarlar.! Işõk ve renk haslõklarõ problem oluşturabilir.! Kullanõlacak dikiş ipliği de ürünün yapõsõna göre seçilmelidir (Özcan ve ark, 2004). Özel üretilmiş güç tutuşan liflerin de şu dezavantajlarõ vardõr:(özcan ve ark., 2004)! Bu lifler genel olarak modifiye liflerden daha pahalõdõr.! Estetik kaliteyi sõnõrlarlar, terbiye ve boyanma teknikleri sõnõrlõdõr (Özcan ve ark, 2004). Kökeni Buraq/Baurach (Arapça) ve Burah (Farsça) kelimelerinden gelen ağõrlõklõ olarak metalimsi davranõş gösteren Bor (B), elementi, kütle numaralarõ 10 ve 11 olan iki kararlõ izotopundan oluşur. Periyodik tabloda 3A olarak bilinen grubun en üstünde bulunmaktadõr. Asla doğada tek başõna bulunmaz ve her zaman oksijen ile birleşik haldedir. İlk olarak Fransõz Kimyacõ Gay-Lussac ve İngiliz kimyacõ Humphry DAVY tarafõndan 1808 de keşfedilmiştir. Daha sonra Henri MOISSAN boroksitin magnezyum ile indirgenmesi ile % 86 saflõkta bor üretmiştir. 1909 da WEINTRAUB, BCl 3 ün elektrik arkõnda bozunmasõ ile % 99 saflõkta bor elde etti. Borun birkaç farklõ allotropu vardõr. En iyi bilinenleri amorf bor, alfa rombohedral bor, beta rombohedreal bor. Bunun dõşõnda 4 tetragonal şekli daha vardõr fakat bunlar küçük miktarlarda azot ve karbonla stabilize edilebilir (Anonim, 1995; Anonim, 2003b; Kiraz ve ark., 2005) Çizelge 1.15. Bor elementinin özellikleri (Anonim, 1995; Anonim, 2003b). Özellik Değeri Atom numarasõ 5 Elektron yapõsõ 1s22s2p1 Atom ağõrlõğõ (g) 10.811+0.003 Ergime noktasõ ( C) 2076 2300 Buharlaşma sõcaklõğõ ( C) 3927 (2550 sübl.) Isõl genleşme katsayõsõ (25 1050 C arasõ, 1 C için) 5X106 7X106 Mikro sertliği (HV) 49000 Knoop sertliği (HK) 2100 2580 Mohs sertliği (elmas 15) 11 Vickers sertliği (HV) 5000 Yoğunluğu (g/cm 3 ) Amorf Tetragonal á-romboheral sõvõ fazda katõ fazda 33 2.3 2.31 2.35 2.99 2.13

GİRİŞ Kimyasal olarak ametal bir element olan kristal bor, normal sõcaklõklarda su, hava ve hidroklorik/hidroflorik asitler ile soy davranõş göstermekte olup sadece yüksek konsantrasyonlu nitrik asit ile sõcak ortamda borik asite dönüşebilmektedir. Öte yandan yüksek sõcaklõklarda saf oksijen ile reaksiyona girerek bor oksit (B 2 O 3 ), aynõ koşullarda nitrojen ile bor nitrit (BN), ayrõca bazõ metaller ile magnezyum borit (Mg 3 B 2 ) ve titanyum diborit (TiB 2 ) gibi endüstride kullanõlan bileşikler oluşabilmektedir. Bor tabiatta serbest olarak bulunmaz. Yer kabuğunda toprak, kayalar ve suda yaygõn olarak bulunan kristal ya da amorf yapõdaki bor miktarõ ortalama 10 ppm mertebesindedir. Doğada, kütle numaralarõ 10 (%19,8) ve 11 (%80,2) olan iki kararlõ izotopun karõşõmõ şeklinde bulunmaktadõr. Bor elementi, doğada değişik oranlarda bor oksit (B 2 O 3 ) ile 150' den fazla mineralin yapõsõ içinde yeralmasõna rağmen; ekonomik anlamda bor mineralleri kalsiyum, sodyum ve magnezyum elementleri ile hidrat bileşikleri halinde teşekkül etmiş olarak bulunurlar ve bu elementlerine göre sõnõflandõrõlõrlar. Bor minerallerinden ticari değere sahip olanlarõ; Tinkal, Kolemanit, Üleksit, Probertit, Borasit, Pandermit, Szaybelit, Hidroborasit ve Kernit tir. Bor madenleri topraktan çõkarõldõktan sonra yõkanõp ve kõrõlõp kullanõma hazõr duruma gelebilmektedir (Anonim, 2003b). Şekil 1.10 da bazõ önemli bor mineralleri ve Şekil 1.11 de ise borun kristal yapõsõ gözükmektedir. a) b) c) d) Şekil 1.10. Bazõ önemli bor mineralleri a): Kernit (Rasorit), b): Üleksit, c): Kolemanit, d): Pandermit (Priseit) (Anonim, 2007a). 34

GİRİŞ Şekil 1.11. Borun kristal yapõsõ (Anonim, 2007a). 1.5.1. Bor Üretimi ve Kullanõm Alanlarõ Bor cevherlerinin yapõlarõndaki kil bileşiklerinin arõndõrõlmasõ için uygulanan zenginleştirme işlemi ile elde edilen konsantre ürün ham bor olarak tanõmlanmaktadõr. Bor mineralleri ham bor ve/veya öğütülmüş ham bor halinde piyasaya sanayi girdisi olarak çok sõnõrlõ alan ve miktarlarda (% 10 u kadar) sunulabilmekte, geriye kalanõ ise genel olarak ara ürün olarak nihai ürün üretiminde girdi olan rafine bor bileşiklerine dönüştürüldükten sonra da kullanõlabilmektedirler. Ham ve rafine ürünler dõşõnda genellikle yüksek teknoloji gerektiren metotlar ile rafine bor ürünleri kullanõlarak dünyada ticari olarak üretilen ve değişik kullanõm alanlarõ olan, bor sektöründe nihai ürün olarak ta sõnõflandõrõlan 175 civarõnda özel bor bileşikleri mevcuttur. Bu özel bor bileşiklerin her biri farklõ sektörlerde belirli amaçlar için kullanõlmaktadõr. Bor, bor alaşõmlarõ, bor tuzlarõ ve organometalik bor kompleksleri ya kendi başlarõna ileri teknoloji malzemesidirler ya da başka maddelere katõlarak onlara ileri teknoloji malzemesi özelliği kazandõrõrlar. Bu ürünlerden en yaygõn kullanõm alanlarõna sahip olanlarõnõ; Susuz borik asit (bor oksit), sodyum bor hidrür, potasyum bor hidrür, boranlar, metal borürler, disodyum oktaborat tetrahidrat, bor triklorür, çinko borat, metalik (elementel) bor, ferrobor, bor karbür, bor nitrür ve bor fiberleri olarak sõralayabiliriz (Anonim, 2003b). Bor;! Askeri ve zõrhlõ araçlarda malzemeye zarar vermeden sertlik ve dayanõklõlõk sağladõğõ için zõrh plaklarõn, seramik plaklarõn yapõmõnda, silah namlularõnda! Cam sanayiinde; camõn õsõyla genleşmesini önemli ölçüde indirgediği ve titreşim, yüksek õsõ ve õsõ şokuna karşõ dayanõklõlõk sağladõğõ için cam üretiminde! Elektronik ve bilgisayar alanõnda; bahsettiğimiz dirençsizlik sağlamasõ ve õsõ problemini ortadan kaldõrmasõ nedeniyle mikroçip, LCD ekran, CD-sürücü, akõm levhalarõ, fiber optik kablo, yarõ iletken, dielektrik malzeme, kondansatör, batarya üretiminde! Enerji sektöründe; güneş enerjisi depolanmasõ ve güneş pilleri koruyucusu olarak! Fotoğrafçõlõk ve görüş sistemleri alanõnda; yine sağlamlõk artõrõcõ olmasõ nedeniyle kamera, mercek ve dürbün imalatõnda 35

GİRİŞ! İlaç ve kozmetik alanõnda; mikrop öldürücü özelliğinden ötürü dezenfekte edici, diş macunu, lens solüsyonu, kolonya, parfüm, şampuan yapõmõnda! İletişim alanõnda; iletkenlik ve koruyucu özelliğinden dolayõ cep telefonlarõ, modemler, televizyonlarõ üretiminde! İnşaat sektöründe; mukavemet artõrõcõ ve izolasyon amaçlõ! Kağõt sanayiinde beyazlatõcõ olarak! Kimya sektöründe; kimyasal indirgeme işleminde, elektrolit işlemler, flatasyon ilaçlarõ, banyo çözeltileri, katalistler, atõk temizleme amaçlõ, petrol boyalarõ, yanmayan ve erimeyen boya, tekstil boyalarõ yapõmõnda, yapõştõrõcõ, soğutucu kimyasal yapõmõnda, korozyon önleyici, mürekkep, pasta ve cilalarõ, kibrit, kireç önleyici, dezenfektan sõvõlar, sabun, toz deterjan! Ahşap malzeme koruyucusu, boya ve vernik kurutucusu! Makine sanayiinde; manyetik cihazlar, zõmpara ve aşõndõrõcõlar kompozit malzemeleri! Metalürji alanõnda; kaplama sanayiinde, elektrolit olarak, paslanmaz ve alaşõmlõ çelik, sürtünmeye ve aşõnmaya dayanõklõ malzeme, kaynak eloktrotlarõ, metalürjik flaks, refrakterler, briket malzemeleri, lehim, döküm malzemelerinde katkõ maddesi olarak, kesiciler kompozit malzemeler, zõmpara ve aşõndõrõcõlar! Nükleer sanayiinde; reaktör aksamlarõ, nötron emiciler, reaktör kontrol çubuklarõ, nükleer kazalarda güvenlik amaçlõ ve atõk depolayõcõ! Otomobil sanayiinde; hava yastõklarõnda, hidroliklerde, plastik aksamlarda, yağlarda ve metal aksamlarda, õsõ ve ses yalõtõmõ sağlamak amacõyla! Spor malzemelerde; kayak aksamlarõnda, tenis raketlerinde, oltalarda, darbe koruyucularda! Tarõm sektöründe; biyolojik gelişim ve kontrol kimyasallarõ, gübre, böcek öldürücülerde! Tõp alanõnda; osteoporoz tedavisinde, alerjik hastalõklarda, psikiyatride, menopoz tedavisinde, BNTC terapi yöntemiyle beyin kanseri tedavisinde, manyetik rezonans görüntüleme cihazlarõnda! Uzay ve Havacõlõk sanayiinde; sürtünmeye-aşõnmaya dayanõklõ malzemeler, roket yakõtõ, uydular, uçaklar, helikopterler, balonlarõn yapõmõnda kullanõlmaktadõr (Serpek, 2003). Çizelge 1.16. da son kullanõm alanlarõna göre bor tüketim miktarõ görülmektedir. Konumuz güç tutuşurluk olduğu için borlu bileşiklerin yangõn geciktirici olarak kullanõlmasõ hakkõnda bilgi vereceğiz. Çizelge 1.16.1997 yõlõ son kullanõm alanlarõna göre bor tüketimi (10 3 ton)(anonim,2003b). Kullanõm alanõ Kuzey Güney Batõ Doğu Asya Afrika ve Toplam Amerika Amerika Avrupa Avrupa Pasifik Ortadoğu Yalõtõm cam elyafõ 168 16 97 8 13 * 302 Tekstil cam elyafõ 67 39 7 16 31 1 161 Borosilikat cam 51 32 55 16 25 * 179 Seramik 13 37 69 12 30 1 162 Tarõm 17 14 14 2 11 * 58 Deterjan 21 5 242 8 4 * 280 Diğer 84 37 208 18 30 * 377 Toplam 421 177 692 78 141 2 1511 * Yarõm birimin altõnda 36

GİRİŞ 1.5.1.1. Bor Mineralleri ve Borlu Bileşiklerin Yangõn Geciktirici Olarak Kullanõlmasõ Bor kendisinin oksit olmasõ, ergime õsõsõnõn 2300 o C olmasõ nedeniyle yanmaya karşõ oldukça dayanõklõdõr. Bu özelliğinden dolayõ yanmayõ önleyici madde olarak kullanõlõr veya bu özellikteki maddelerin içerisine değişik oranlarda katõlõr. Özellikle, çinko borat, boraks, amonyum florborat ürünleri olan yangõn önleyiciler antimuan trioksit ile birlikte kullanõlmakta olup dumanõn emilme hõzõnõ uzattõğõ, kor halindeki ateşi çabuk bastõrdõğõ için daha üstün bir mamuldür. Ancak maliyetleri, alümina trihidrat, magnezyum hidroksit bileşimli olan yangõn önleyicilere nazaran daha yüksektir (Anonim, 2007b). Borik asit ve boratlar selülozik maddelere, ateşe karşõ dayanõklõlõk sağlarlar. Tutuşma sõcaklõğõna gelmeden selülozdaki su moleküllerini uzaklaştõrõrlar ve oluşan kömürün yüzeyini kaplayarak daha ileri bir yanmayõ engellerler. Ateşe dayanõklõ madde olarak selülozik yalõtõm maddelerinin kullanõmõ borik asit talebinin artmasõna yol açmõştõr. Bor bileşikleri plastiklerde yanmayõ önleyici olarak giderek artan oranlarda kullanõlmaktadõr. Bu amaç için kullanõlan bor bileşiklerinin başõnda çinko borat, baryum metaborat, borfosfatlar ve amonyum floroborat gelir (Anonim, 2007a). Çalõşmamõzda borlu bileşiklerden; borik asit, boraks ve çinko borat kullanõlacaktõr. 1.5.1.1.1. Borik Asit Bor bileşikleri içinde bor yüzdesi en fazla olan bileşik bor oksit tir. Borir asitin iki aşamada dehidrasyonu yöntemiyle, önce borik asit suyunu kaybederek metaborik asite dönüşmesi, daha sonra metaborik asit dehidrasyona uğrayarak bor oksidi oluşturmasõyla, üretilmektedir. Susuz borik asit olarak ta bilinen bor oksit, en derişik bor kaynağõ olarak, bir çok özel bor kimyasallarõnõn üretiminde ağõrlõk olarak % 56.28 B 2 O 3 içeren borik asit (H 3 BO 3 ) yerine proses sõrasõnda ürünün kalitesini etkileyen su buharõ çõkmamasõ nedeniyle kullanõlmaktadõr (Anonim, 2003b). 1.5.1.1.2. Boraks (Tinkal) Boraks, evaporitik ortamlarda oluşan bir mineraldir. Tuzlu göl sularõnõn evaporasyonu ile oluşur. Karbonatlar, sülfatlar ve halit gibi diğer evaporasyon mineralleri ile birlikte bulunur (Anonim, 2007c). Şekil 1.12. Boraks minerali (Anonim, 2007c). 37

GİRİŞ Renksiz ve saydam olmasõna rağmen, bileşimindeki çeşitli safsõzlõklar nedeniyle pembe, sarõmsõ, gri renklerde bulunabilir. Sertliği 2 2.5, özgül ağõrlõğõ 1.7' dir. B 2 O 3 içeriği % 36.5' dir. Tinkal, çabuk bozunarak suyunu kaybederek tinkalkonite dönüşebilir. Kille ara katkõlõ tinkalkonit ve üleksit ile birlikte bulunur. Kimyasal bileşimi, Na 2 B 4 O 7.10H 2 O şeklindedir (Anonim 2007b, Anonim, 2007c). Susuz boraks gübre, cam, cam elyafõ, metalürjik cüruf yapõcõ, emaye, sõr, yangõn geciktirici alanlarõnda kullanõlõr (Anonim, 2003b). 1.5.1.1.3. Çinko Borat Çinko borat; PVC, halojenli polyester ve naylonlarda alev geciktirici, duman bastõrõcõ ve korozyon geciktirici olarak, yüksek sõcaklõklara dayanõklõ plastik malzemelerin imalatõnda, elektrik/elektrotronik parçalarda, kablolarda, yanmaya dayanõklõ boyalarda, kumaşlarda, yanmaya dayanõklõ halõ kaplamalarda, otomobil/uçak iç aksamlarõnda, tekstil ve kağõt endüstrisinde, mantar ve böcek öldürücü olarak ahşap aksamlarõn korunmasõnda, bor silikat cam hammaddesi ve seramik sanayinde ergime noktasõnõ düşürücü (Flux) olarak kullanõlõr (Anonim, 2003b). Çinko boratlar, çinko oksit veya çinko tuzlarõnõn belli oranlarda sodyum boratlar veya borik asitle reaksiyonu neticesinde elde edilmektedirler. Bu ürünler ince beyaz toz ve kristal yapõdadõrlar (Bilici, 2003). 1.5.2. Türkiye de Bor Rezervlerinin Durumu Bor önemli bir endüstriyel hammaddedir. Türkiye bor ihracatõ, değişik ürünler bazõnda olup madencilik sektöründe ana gelir kaynaklarõndan birisidir. Bu potansiyelin değerlendirilmesi, hem ülke, hem de dünya teknolojisi ve ekonomisi açõsõndan önemlidir. Ülkemizde bu cevherin kullanõm alanlarõnõn genişletilmesi için çalõşan kişi ve kuruluşlarõ destekleyen BOREN-Bor Enstitüsü kurulmuştur. Türkiye bor yataklarõ, Etibor tarafõndan işletilir. Balõkesir, Bursa, Eskişehir, Kütahya illerine dağõşmõş olan bor yataklarõnõn rezervi, dünyanõn şu ana kadar bilinen en büyük rezervidir. Türkiye bor rezervi, dünyanõn ilgisini Tanzimat tan bu yana çekmektedir. Türkiye, bor cevherini stratejik maden olarak ilan etmiştir (Anonim, 2007b). Çizelge 1.17. Dünya bor rezervleri (10 3 ton) (Anonim, 2003b). Ülke Top. rezerv* Oranõ (%) Rezerv ömrü (yõl) Top. rezerv** Türkiye 803.000 63 514 150.000 ABD 209.000 16,4 134 80.000 Rusya 136.000 10,7 87 100.000 Şili 41.000 3,2 26 41.000 Çin 36.000 2,8 23 36.000 Peru 22.000 1.7 14 22.000 Bolivya 19.000 1,5 12 19.000 Arjantin 9.000 0,7 6 9.000 TOPLAM 1.275.000 100 470.000 Kaynak: * Eti Holding, ** U.S. GS Mineral Commodity Summaries, 2002 38

GİRİŞ Dünya bor rezervlerinin dağõlõmõ Çizelge 1.17 de, ülkemizdeki görünür bor rezerv miktarõ ve bu rezervin cevher guruplarõna göre dağõlõmõ ise Çizelge 1.18 de verilmiştir. Çizelge 1.18. Eti Holding A.Ş. bor rezervleri (Anonim, 2003b). Üretim yeri Cevher Rezerv (bin ton) Tenör (% B2O3) Kõrka bor işletmesi Tinkal 605.5 25.8 Bigadiç bor işletmesi Üleksit 49.2 29.1 Kolemanit 576.4 29.4 Emet bor işletmesi Kolemanit 835.6 27.5 28.5 Kestelek bor işletmesi Kolemanit 7.7 25 33 Toplam 22.000 2074.4 Çizelge 1.18. ülkemiz rezervlerinin ağõrlõklõ olarak kolemanitten oluştuğunu göstermektedir. Ülkemizdeki 1,4 milyar ton dolaylarõnda kolemanite karşõlõk diğer ülkelerdeki toplam kolemanit rezervi 100 milyon ton civarõndadõr. Bu değerler, üretimde kolemanit kullanõmõnõn daha ekonomik ve/veya zorunlu olacağõ alanlarda ileride sağlanacak büyük avantajõmõzõ da ortaya koymaktadõr. Ülkemiz dünya bor rezervlerinin sadece çoğuna değil, nitelik olarak kullanõldõğõ alanlarda ürünlerin karakterini olumsuz olarak etkilediği için istenmeyen safsõzlõklarõn çok düşük olmasõnõn sağladõğõ yüksek talep ve açõk işletmeciliğin getirdiği maliyet avantajlarõna da sahiptir. Bu nedenle, dünya ham bor ticaretinin tamamõna yakõnõ ülkemizin elinde bulunmaktadõr (Anonim, 2003b). 39

ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Madacsi ve Knoeffler (1979), tarafõndan yapõlan çalõşmada döşemelik kumaşlara buhar fazõnda borik asit aktarõlmõştõr. Buhar fazõndaki borik asit, metanoldeki % 98 lik metil borattan sağlanmõş ve özel bir düzenek kullanõlmõştõr. Çalõşmada borik asit ilavesi arttõkça kumaşõn hava geçirgenliğinin azaldõğõ dolayõsõyla LOI değerinin arttõğõ gözlenmiştir. Ağõr döşemelik kumaşlarda % 5 borik asit ilavesi ile kumaş D sõnõfõndan B sõnõfõna yükselmiştir. Borik asit ilavesi % 6.4 e çõktõğõ zaman döşemelik kumaş A sõnõfõna yükselmiştir. Orta ağõrlõktaki döşemelik kumaşlar içinse borik asit ilavesi % 10.9 olduğunda, kumaş A sõnõfõna yükselmiştir. Ancak hafif kumaşlarda borik asit ilavesi ne kadar yükselse de döşemelik kumaş D sõnõfõndan sadece B sõnõfõna yükselebilmiştir. Buhar fazõndaki borik asit ile işlem görmüş döşemelik kumaşlarda sürtünme direncinin arttõğõ, yõrtõlma mukavemetinde çok az bir düşüş olduğu ve renk haslõğõna herhangi bir etkisi olmadõğõ gözlenmiştir. Başer (1983). Güç tutuşma apresinin verilmesi kumaşõ sõcakta yanmayan gazlarla kaplayõp yanmanõn devamõnõ durdurmak veya yanõcõ gaz ürünlerinin çõkmasõnõ azaltmak şeklinde olabilir. Yõkanma ile etkisi kaybolan sekonder amonyum fosfat, boraks/borik asit (7/3 oranõnda), amonyum sülfat, amonyum bromür, amonyum amidosülfonat, alkil fosfat aidi esteri amonyum tuzlarõ bu amaçla kullanõlmakta bu maddeler yanma sõrasõnda genellikle havadan ağõr olan amonyak gazõ verdiğinden ve kumaşõn hava ile temasõnõ kestiğinden yanmayõ güçleştirici rol oynar. Hassan ve Sadek (1992), digliseril borat trikloroasetat ya da digliserilboratõ polivinilklorid ile yangõn geciktirici bir polimer olarak modifiye ederek yangõna dirençli bileşikler elde etmeye çalõştõlar. Dioktilfatalat ve triizo propilfenilosfat sonradan diğer aditiflerle beraber plastik etkisi sağlamada kullanõldõ. Hazõrlanan numunelerin karõşõmlarõ şu şekildedir: Çizelge 2.1. Hazõrlanan deney numuneleri (Hassan ve ark, 1992). F F 1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6 F 7 F 8 Poli vinil klorid 5 5 5 5 5 5 5 5 5 Dioktilfatalat 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 Triizopropilfenilfosfat 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Digliserilborat 0.5 1 1.5 2 Digliserilborat trikloasetat 0.5 1 1.5 2 Dibütiltindilorat 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 Titanyum dioksit 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 Antimon trioksit 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Yangõn geciktirici içeriği (%) * 0 14.28 25 33.33 40 14.28 25 33.33 40 * Yangõn geciktirici içeriği = (Yangõn geciktirici modifiye elamanõ (g) X 100) / Plastikleştirici toplamõ (g) Çizelge 2.2 de test sonuçlarõ verilmiştir. Görüldüğü gibi borlu bileşiklerin güç tutuşurluğa katkõsõ olmaktadõr. 40

ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Çizelge 2.2. Test sonuçlarõ (Hassan ve ark., 1992). F F 1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6 F 7 F 8 Ağõrlõk kaybõ (%) 3.82 1.83 1.58 0.89 0.83 1.18 1.03 0.85 0.02 Alev alma durumu B NB NB NB C, NB NB NB NB NB B: var, NB: yok, C: Kömürleşme Başer (1992), tekstil liflerinin tipik özelliklerini açõklarken tekstil liflerinin yanma olayõndan önce õsõ enerjisine karşõ gösterdiği tepkinin iki şekilde olduğunu, farklõ fiziksel tepki gösteren liflerin bu özellikleri bakõmõndan termoplastik ve non-termoplastik olarak ikiye ayrõldõğõnõ belirtmiştir. Termoplastik lifler sõcaklõğõn belli miktarda yükselmesi ile şekil değiştirirler. Bunlarda önce yumuşama, daha yüksek sõcaklõklarda erime ve belli bir sõcaklõğa erişildiğinde ise bozunma ve yanma gözlenir. Non-termoplastik liflerde ise sõcaklõk yükselmesi sõrasõnda yanma noktasõna kadar herhangi bir biçim değişikliği görülmez; yumuşama ve erime yoktur. Tüm doğal liflerle rejenere lifler non-termoplastik yapõdadõrlar. Cireli (1996). 1976 da Tavey ve Vicker, 1974 yõlõ içinde Amerika da insanlarõn yangõna maruz kaldõğõ 3087 olayõ incelemiş ve özel tekstil kumaşlarõ ile yaptõklarõ analizde ilk tutuşan kumaş çeşitlerini tanõmlamõşlardõr. Çizelge 2.3. te yanabilen kumaşlarõn ilk 25 i verilmektedir. Bu çalõşmada gömlek, bluz, pantolon ve iç giyim olarak kullanõlan giysilerin yaralanmaya sebep olma olasõlõklarõnõn, yatak çarşafõ ve döşenmiş mobilyalardan daha fazla olduğu görülmektedir. Gözlenen diğer bir nokta da, hem mobilya döşemelikleri hem de uzun ev elbiseleri beraber olduğunda, ölümcül olaylarõn meydana gelme sayõsõnõn da arttõğõdõr. Çizelge 2.3. Yangõna maruz kalan 3087 kişiden alõnan verilere göre, ilk tutuşan madde olarak tanõmlanan, yanma oranõ en yüksek ilk 25 kumaş örneği (Cireli, 1996). Kumaş tipi Adet Kumaş tipi Adet Tutuşma-shirt, bluz 854 Halõlar 87 Pantolon 738 Perdeler 160 Fanila 477 Yatak örtüleri 152 Külot 349 Ceketler 132 Minder 347 Slip 105 Döşenmemiş mobilya 334 Süeter 97 Pijamalar 306 Sütyenler 93 Gecelik 302 Ayakkabõlar 65 Elbiseler 243 Yastõklar 64 Uzun elbise 229 Sweetshirtler 62 Çarşaf 224 İş tulumlarõ 62 Battaniye 208 Vücuda oturan esnek giysiler 59 Çorap 190 Demir ve ark. (1997), alev almazlõğõ etkileyen faktörleri sayarken yanma hõzõndan başka lif seçimi ve lif karõşõmlarõ, lif ağõrlõğõ, kumaşõn sõklõğõ, yüzeydeki hav ve ilmek miktarõ, kumaş yüzeyine uygulanan terbiye, kõyafet tasarõmõ, kõyafetin kullanõmdan sonra yõkanmasõ, kompozit yapõda kullanõlan materyal tipleri gibi faktörleri de sõralamõşlardõr. 41

ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Çimşit (1999), makine halõlarõnõn alev alma özelliklerini incelemiş; hammaddesi farklõ olan hav ipliklerinden dokunmuş, hav yüksekliği, taban yapõsõ, gramajõ, hav yoğunluğu bakõmõndan farklõ teknik özelliklere sahip değişik konstrüksiyonlarõn metanamin tablet yanma deneyleri sonucunda, hav ipliğinin hammaddesinin yanmayõ etkileyen en başlõca faktör olduğunu tespit etmiştir. Yapõlan testlerde aynõ konstrüksiyona sahip yün ve akrilik numuneler, yanma süresi ve yanan bölgenin büyüklüğüne göre kõyaslandõğõnda hav ipliği % 100 akrilik olan numunelerin sönmeden yanmaya devam ettiği gözlenmiş ve dõşarõdan bir temasla söndürülerek yanmaya son verilmiştir. Fakat hav ipliği yün olan numunelerde ise alev kaynağõ sönünce yanma da sönmektedir. Bu durum yünün yanmaya karşõ mukavim olmasõndan kaynaklanmaktadõr. Aynõ şekilde hav ipliği propilen olan yün numunelerle hav ipliği yün olan numuneler kõyaslandõğõnda, benzer sonuç elde edilmiştir. Hav ipliği karõşõm olan numunelerde ise yünün yanmaya karşõ mukavim olmasõ tampon tesiri yapmõş ve dõşarõdan müdahaleye gerek kalmadan yanma bitmiştir. Özcan ve ark. (2000). Yangõn geometrik olarak büyür. Başlangõcõnda bir bardak su ile söndürülebilecek bir yangõn, ikinci dakikada bir kova su ile, üçüncü dakikada bir fõçõ su ile ancak söndürülebilir. Yangõn yerinde sõcaklõk çok hõzlõ bir şekilde yükselir. Sõcaklõk 5 dakika sonra 555 C, 10 dakika sonra 660 C, 15 dakika sonra 720 C, yarõm saat sonra 820 C olmakta, bir saat sonra 927 C ye yükselmektedir. Görüldüğü gibi en büyük sõcaklõk artõşõ ilk beş dakikada olmaktadõr. Bunun için yangõnlarda ilk dakikalar hatta saniyeler çok önemlidir Şekil 2.1. de bu durum açõkça görülmektedir. Şekil 2.1. Yangõnõn büyüme hõzõ deneyi (Özcan ve ark, 2000). 42

ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Cireli (2000), termal koruma giysilerinden beklenen özellikleri; aleve dirençli olmak, deforme olmamak, izolasyon, su çözgen veya yağ gibi sõvõlara dirençli olmak şeklinde sõralamõştõr. Cireli (2000), güç tutuşan lifleri;! Doğal yapõlarõ itibariyle güç tutuşur lifler [Nomex, Poliamid-imid lifleri, Poliimid lifleri, Polibenzimidazol (PBI) lifleri, Fenolik lifler, Kyrol lifleri, Kloro lifleri (PVC), Semi-karbon lifleri, Basofil melamin lifleri]! Kimyasal modifikasyonlarla elde edilen güç tutuşur lifler [viskoz, durvil (fosfor içeren rayon), karvin (%5 kevlar, %30 Nomex ve %65 FR-viskoz), PES (LOI değeri 28.4), Nylon 6 (LOI değeri 31 in üzerinde), akrilik/modakrilik lifler (LOI değeri 18 den 33 e çõkarõlmõş) güç tutuşur selüloz lifleri, güç tutuşur yün ] olarak iki ana grupta sõnõflandõrõlmõştõr. Özcan (2002), örme kumaş yapõsõnõn güç tutuşma özelliklerine etkisini araştõrmak amacõyla, ham kumaş parametreleri için 273, terbiye işlemleri için 381 adet olmak üzere toplam 654 adet numuneyi test etmiştir. Numuneler may çizgisine paralel (boyuna) ve dik (enine) yönde kesilerek hazõrlanmõş ve yanma davranõşlarõ BS 5438 dikey yanma test metoduna göre değerlendirilmiştir. Örme kumaş yanõcõlõğõnõ etkileyen ve yönlendiren en önemli ham kumaş parametreleri; elyaf cinsi, karõşõm oranõ, kumaş dizaynõ ve gramajõ olarak tespit edilmiştir. Elyaf karõşõm halinde kullanõldõğõnda, her zaman bileşenlerinden daha hõzlõ tutuşmuş ve yanmõştõr. Bu durum, termoplastik malzemelerin düşük oranlarda (%35) kullanõldõğõ kumaşlarda en yüksek değerlere ulaşmõştõr. Lycranõn süprem örme kumaşta kullanõm oranõ, sanayide az lycralõ (%2.5, % 5) ve full lycralõ (% 6.4) olarak geçmektedir. Bu oranlarda kullanõlan lycra, pamuklu kumaş yanõcõlõğõnõ önemli ölçüde etkilememiştir Open-end ipliğinden imal edilen kumaşlarda ring ipliğinden imal edilen kumaşlara oranla daha hõzlõ tutuşma süreleri ve yanma hõzlarõ elde edilmiştir. Örgü şekli, iki iplikten süprem kumaşa doğru değiştiğinde yanma hõzlarõ artmõş, tutuşma süreleri ise önemli ölçüde kõsalmõştõr. Bu durum, örgü şeklinin artan gramajlõ yapõya doğru değişmesiyle yanma davranõşlarõnõn iyileştiğini göstermektedir. Özcan (2002). Özel konut ve bina yangõnlarõnda genellikle ilk tutuşan malzemeler, tekstil, tahta ve kağõt ürünleridir. 1975 yõlõnda Amerika da Ulusal Yangõndan Korunma Birliği nin yaptõğõ araştõrmalar, genellikle yerleşim bölgelerindeki yangõnlarõn % 63 ünün ve ölümle sonuçlanan yangõn olaylarõnõn % 70 inin bu malzemelerin alev almasõ sonucu çõkan yangõnlar olduğunu ortaya koymuştur. Özcan ve ark. (2002), yumuşatõcõlarõn örme kumaşõn güç tutuşurluk özelliklerine etkisi üzerine yaptõklarõ çalõşmada, ağartma ve boyama sonrasõ kumaşlarõn tutumunu, dikiş kolaylõğõnõ ve esnekliğini arttõrmak üzere kullanõlan yumuşatõcõlarõn örme kumaşõn yanma davranõşõnõ nasõl etkilediğini incelemek amacõyla amfoterik, katyonik ve nanyonik karakterli silikon ve yumuşatõcõlarõn her biri beş değişik konsantrasyonda pamuklu süprem 43

ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR kumaşlara uygulamõş ve yanma davranõşlarõnõ BS 5438 dikey yanma testine göre değerlendirmişlerdir. Yapõlan polinomiyal regresyon analizi çalõşmasõ ile değişen yumuşatõcõ konsantrasyonu ve kumaşlarõn yanma yayõlma hõzlarõ arasõndaki ilişki belirlenmeye çalõşõlmõş, genel olarak yumuşatõcõ kullanõmõ kumaş yanõcõlõğõnõ önemli ölçüde arttõrdõğõnõ saptamõşlar. Bayramoğlu (2003), Lyocell liflerinin tek başõna veya pamukla karõşõm olarak kullanõlmalarõ durumunda güç tutuşurluk özelliklerinin nasõl etkileneceğini incelemiş, % 100 Lyocell lifi kullanõlarak % 100 pamuklu kumaşa oranla daha yüksek güç tutuşurluk elde edildiğini gözlemiştir. Ayrõca güç tutuşur giysilerin % 100 Lyocell liflerinden üretilmesi yerine, bu lifin % 50 oranõnda pamuk lifleri ile karõştõrõlmasõ durumunda aynõ güç tutuşurluk özelliğinin, kumaşõn performans özelliklerinde kötüleşmeye yol açmadan daha az maliyetle elde edilebileceğini ifade etmiştir. Bilici (2003). Bazõ rafine bor ürünleri ile bor içeren bileşiklerin ahşap malzemelerin dõş etkenlere ve yanmaya karşõ direncinin artõrõlmasõ amacõyla emprenye işlemlerinde kullanõldõğõ bilinmektedir. Özcan ve ark. (2004). Giysi ve ev tekstil ürünlerinde kullanõlan çoğu elyafõn yanõcõ olmasõnõn, özellikle çocuklar ve yaşlõlar için ciddi bir tehlike olduğu giderek kabul edilmektedir. Giysilik kumaşlarda ve ev tekstil ürünlerinde kullanõlan malzemelerin diğer tüm fiziksel ve kimyasal özelliklerinin yanõ sõra tutuşma ve yanma davranõşlarõnõn bilinmesi, koruyuculuğun önemli olduğu noktalarda (çocuk oyun ve yatak kõyafetleri, döşemelikler, halõ ve perdeler gibi) sağlõk ve çevre şartlarõna uygun güç tutuşma tekniklerinden birinin kullanõlmasõ, yanma ve yangõnlardan görülecek zararlarõ en aza indirecek ve ürünün tercih edilme olasõlõğõnõ arttõracaktõr. Balcõ (2006). Güç tutuşurluk maddelerinin, tekstillere güç tutuşurluk özelliği kazandõrmasõ çeşitli mekanizmalar (teoriler) üzerinden açõklanmaktadõr: Kimyasal teori (katõ faz mekanizmasõ); belli lifler için belli kimyasallarõn, o liflerin bozunma davranõşõnõ değiştirmesi şeklindedir. Yani yanma sonucunda daha az katran ve yanõcõ gazõn oluşmasõ ve yanmayan kararlõ karbonlu bileşik oranõnõn artmasõnõ sağlamaktadõr. Termal mekanizmada güç tutuşurluk etkisi; termal bozunma ile oluşan õsõnõn, güç tutuşurluk maddelerinin endotermik değişim reaksiyonu için absorbe edilmesiyle sağlanmaktadõr. Gaz teorisine göre; güç tutuşurluk işlemi görmüş kumaşta, alevin gelişimini önleyen reaksiyon vermeyen (inert) gazlar açõğa çõkmaktadõr. Kaplama teorisine göre ise; lifler, liflere güç tutuşurluk özelliği veren geçirgen olmayan (geçirimsiz) kaplama malzemeleriyle kaplanmaktadõr. Bu kaplama, oksijenin difüzyonunu ve kumaş içine õsõnõn transferini engellemektedir. Teknikler ve kimyasal yöntemler, lif tipine ve güç tutu urlu un etki süresine göre de i mektedir. Yıkamaya dayanıksız güç tutu urluk maddeleri, boraks, amonyum klorür veya alüminyum oksit trihidrat gibi inorganik tuzlar ve hidratlardır. Do al, rejenere, sentetik lifler ve bunların karı ımları için kullanılan dayanıklı güç tutu urluk maddeleri, genellikle fosfor-azot ve antimon-halojen sinerjisi gösterenlerdir. Fosfor içeren güç tutu urluk maddeleri; fosfatlar, fosfonatlar, amidofosfatlar ve fosfonyum tuzları gibi fonksiyonel gruplara sahiptirler. Halojen içeren güç tutu urluk maddeleri ise, polihaloaril 44

ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR eterler gibi, poli-klorlu ya da bromlu aromatik ve alisiklik yapılara sahiptirler. Çizelge 2.4 te bazı dayanıklı güç tutu urluk maddeleri ve kullanıldı ı lifler görülmektedir. Çizelge 2.4. Bazõ güç tutuşurluk maddeleri ve kullanõldõklarõ lifler (Balcõ, 2006). Güç tutuşurluk maddesi Tetrakis (hidroksimetil) fosfonyum hidroksit Tris hidroksimetil fosfor Tris hidroksimetil fosfor oksir Tetrakis (hidroksimetil) fosfonyum amonyum hidroksit Amonyum sülfamat Organik borat fosfaz Fosfonyum tuzu Organik fosfat Antimon brom bileşikleri Antimon pentaoksit (O 5 Sb 3 ) İnorganik tuzlar Organik halojen Organik fosfor bileşikleri Antimon Klorlanmõş bileşikler Organik halojen Organik fosfat Fosfonat Kullanõldõğõ elyaf Pamuk Keten Viskoz PES / Pamuk Polyester Uygulandõğõ materyalin elyaf yapõsõna, türüne, ağõrlõklarõna, dokuma yapõlarõna, elyaf kombinasyonlarõna, yõkamaya veya kuru temizlemelere dayanõklõlõklarõna göre çeşitlilik gösteren güç tutuşur malzemeler fular, sprey, kaplama veya köpük yöntemi ile uygulanabilir. Uygulama metotlarõ kullanõlacak tekstil materyaline veya kullanõm alanlarõna göre değişiklik göstermekte. Güç tutuşur malzemelerin kaplama yerine fular olarak kullanõlmasõ verimliliklerini arttõrõr çünkü kimyasal kumaşõn içine nüfuz ettiği zaman en iyi performansõ gösterir. Kaplama olarak kullanõlan güç tutuşur malzemelerdeki suda çözülmeyen malzemeler güç tutuşur kimyasallarõn kumaşõn içine nüfuz etmesini engeller bu durumda kalõn kumaşlarda verim düşmesi gözlenir. Uzel (2006), çalõşmasõnda amonyum klorür, borik asit, çinko klorit ve diamonyum fosfat gibi maddelerin fõrça ile sürme ve daldõrma yöntemleri ile yüzeylere uygulanmasõ sonucunda yonga levhalarõn ve karşõlaştõrma amacõyla da orta yoğunlukta lif levha (MDF) larõn bazõ yanma özelliklerine yaptõğõ etkiyi araştõrmõştõr. Çalõşmada TS EN 152-1 ve TS 4315 standartlarõna uygun olarak 24 ü kontrol numunesi olmak üzere toplam 216 adet numune hazõrlanmõştõr. Bu numunelere DIN 4102 ye uygun olarak B1 sõnõfõ yanma testleri uygulanarak numuneler tarafõndan emilen madde miktarõ, tutuşma süresi, alevli yanma süresi, kor halde yanma süreleri tespit edilmiş ve kimyasal madde türü ve uygulama yönteminin bu özellikler üzerinde etkili olup olmadõğõ araştõrõlmõştõr. Yapõlan istatistiksel analizlere göre, kullanõlan kimyasal madde türü ve bu maddelerin yüzeylere uygulanõş yöntemleri levhalarõn bahsedilen yanma özellikleri üzerinde etkili bulunmuştur. Fõrça ile sürme yöntemine kõyasla daldõrma yönteminde levhalar tarafõndan emilen madde miktarõ artmõştõr. Borik asidin yonga levhalara fõrça ile sürülmesi ya da diamonyum fosfatõn yonga levhalara daldõrma yöntemiyle nüfuz ettirilmesi alevli yanma süresini kõsaltmõştõr. Kor halde yanma süresini kõsaltan en etkili uygulama, diamonyum fosfatõn daldõrma yöntemiyle yonga levhalara nüfuz ettirilmesidir. Daldõrma yöntemiyle borik asit nüfuz 45

ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR ettirilen yonga levhalarda yanma alanõnõn azaldõğõ belirlenmiştir. MDF lerde, bahsedilen tüm yanma özellikleri yonga levhalarõnkine kõyasla daha iyi sonuçlar elde edilmiştir. Yonga levhanõn yanma dayanõmõnõn arttõrõlmasõ için kullanõlan emprenye maddesi türü ve bu emprenye maddelerinin levha yüzeylerine uygulanmasõnda kullanõlan yöntemlere bağlõ olarak ortaya çõkan tutuşma süreleri Çizelge 2.5 te ve karşõlaştõrmalõ görünümleri ise Şekil 2.2 de verilmiştir. a) b) Şekil 2.2. Yonga levhalarõn B1 sõnõfõ yanma testlerinde, emprenye maddesi türü ve bu emprenye maddelerinin levha yüzeylerine uygulanmasõnda kullanõlan yöntemlere bağlõ olarak ortaya çõkan tutuşma süreleri a) Fõrça ile sürme b) Daldõrma yöntemi Çizelge 2.5. B1 sõnõfõ yanma testlerinde, emprenye maddesi türü ve uygulama yönteminin yonga levhanõn tutuşma süresi üzerine etkisi (Uzel, 2006) Kimyasal Fõrça ile sürmede tutuşma süreleri (sn) Daldõrma yönteminde tutuşma süreleri (sn) maddeler Min. Max. Ort. Std. Sp. Min. Max. Ort. Std. Sp. Amonyum klorür 65.00 70.00 66.67 2.38 84.00 100.00 93.33 6.86 Borik asit 75.00 75.00 75.00 0.00 81.00 112.00 99.33 13.39 Çinko klorit 70.00 77.00 74.00 2.97 82.00 95.00 86.33 6.18 Diamonyum fosfat 75.00 75.00 75.00 0.00 97.00 119.00 105.33 9.82 Numune Min. Max. Ort. Std. Sp. Kontrol 65.00 70.00 67.50 2.53 Çizelge 2.5 te görüleceği üzere fõrça ile sürme yönteminde en geç tutuşma süresi borik asitli (75 sn) ve diamonyum fosfatlõ yonga levhalarda (75 sn) görülmektedir. Bunlarõ sõrasõyla takip eden yonga levhalar; çinko kloritli (74 sn) ve amonyum klorürlü (66,67 sn) olanlardõr. Uygulanan borik asitli, diamonyum fosfat ve çinko klorit yonga levhalarõn tutuşma sürelerini, kontrol numunesine (67,50 sn) göre geciktirdiği için tutuşma süresine olumlu etki etmiştir. Ancak amonyum klorürlü yonga levhalar, kontrol numunesine göre daha erken tutuştuğu için amonyum klorür tutuşma süresini olumlu etkilememiştir. 46

ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Daldõrma yönteminde en geç tutuşma süresi ise diamonyum fosfatlõ yonga levhalarda (105,33 sn) görülmektedir. Bunu sõrasõyla takip eden yonga levhalar; borik asitli (99,33 sn), amonyum klorürlü (93,33 sn) ve çinko kloritli (86,33 sn) yonga levhalardõr. Uygulanan bütün emprenye maddelerinde tutuşma süreleri kontrol numunesinden daha yüksek olduğundan daldõrma yöntemi uygulanarak nüfuz ettirilen emprenye maddeleri yonga levhanõn tutuşma süresine olumlu etki etmiştir. 47

MATERYAL VE METOT 3. MATERYAL VE METOT 3.1. Materyal Çalõşmada kullanõlan kumaş, haşõlõ sökülmüş halde Has Dokuma A.Ş. den temin edilmiştir. Kumaşõn teknik özellikleri şu şekildedir:! İplik Çözgü: 7/1 OE, pamuk, boyalõ Atkõ: 7/1 OE, pamuk! Tel sõklõğõ Çözgü: 26 tel/cm Atkõ: 17,5 tel/cm! Örgü: 3/1 Z (dimi)! Kumaş gramajõ: 417 g/m 2 Kumaşlarõn apresinde kullanõlan Alfa-x yanmazlõk sõvõsõ adlõ ticari kimyasal Koçak Kimya A.Ş. den; borik asit, boraks ve çinko borat, BM Bor Teknolojileri nden temin edilmiştir. 3.2. Metot 3.2.1. Numunelerin Hazõrlanmasõ Bu çalõşmada Alfa-x adlõ yanmayõ geciktirici kimyasalla borlu bileşiklerden borik asit (%5, % 7.5 ve % 10), boraks (%5, % 7.5 ve % 10) ve çinko borat (%5, % 7.5 ve % 10) ile Çizelge 3.1. de belirtilen oranlarda çözelti hazõrlanarak, hazõrlanan çözelti % 100 pamuklu kumaşa pad batch yöntemiyle emdirilerek kumaşa apre uygulanmõştõr. Çizelge 3.1. Hazõrlanan çözeltilerin kimyasal içeriği ve karõşõm oranlarõ Çalõşma no Alfa-x (%) Borik asit (%) Boraks (%) Çinkoborat (%) ph Referans 1 50 5 4.88 2 50 7.5 4.76 3 50 10 4.79 4 50 5 6.14 5 50 7.5 6.34 6 50 10 6.57 7 50 5 5.04 8 50 7.5 5.08 9 50 10 5.52 10 50 5.16 11 100 4.81 Kumaş numuneleri TS EN ISO 6941:2007 de belirtilen standartlara göre kumaş ebadõ 560 x 170 mm olacak şekilde kesilmiştir. Numuneler hazõrlanõrken kullanõlan çözeltiler KSU Orman Fakültesi Laboratuarlarõnda hazõrlanmõştõr. Hazõrlanan numuneler Kipaş Mensucat Boya-Terbiye İşletmesine ait Kimya Laboratuarõnda Mathis marka 48

MATERYAL VE METOT numune pad makinesinden (Şekil 3.1.) geçirilmiş ardõndan Mathis marka thermozol makinesinde (Şekil 3.2.) kurutulmuştur. Numunelerin apresinde uygulanõlan koşullar; 250 cc, 4 bar basõnç altõnda pad batch, 150 C de 2 dak. Thermozol kurutma Şekil 3.1. Numune pad makinesi Şekil 3.2. Thermozol numune kurutma makinesi 3.2.2. Kumaşlara Uygulanan Yakma Testi Hazõrlanan numunelerin yakma testi Kosgeb Adana Tekstil Laboratuarõ nda, SDL Atlas M223B Test Cihazõ kullanõlarak yapõlmõştõr. Uygulanan yöntem; TS EN ISO 6941:2007 Tekstil Kumaşlar Özellikleri Düşey Konumdaki Numunelerin Alev Yayõlma Özelliklerinin Ölçülmesi standardõna ait Yüzey Tutuşturma test yöntemidir. Şekil 3.3. de test cihazõ görülmektedir. 49

MATERYAL VE METOT Şekil 3.3. test cihazõ Deneyde numune boyutlarõ; genişlik 170 mm, yükseklik: 560 mm olarak hazõrlanmõştõr. Kumaşlar Şekil 3.4. a) da görülen şablonla delikli yerlerden işaretlenip, Şekil 3.4. b) de görülen dikdörtgen metal çerçeveye yerleştirilir. Deney numunesi tutucusundaki şablonda işaretlenmiş noktalardan geçen iğnelere, deney numunesinin arkasõ, deney numunesi tutucusunun dikdörtgen metal çerçevesinden en az 20 mm mesafede olacak şekilde geçirilerek, yerleştirilir. 50

MATERYAL VE METOT a) b) Şekil 3.4. Kumaşlarõn işaretlenmesinde ve cihaza yerleştirilmesinde kullanõlan düzenek Numune tutucusu, numune Şekil 3.5. a) da görüldüğü gibi düşey konumda olacak şekilde çerçeveye tutturulur. Bek ekseni deney numunesine dik olarak, deney numunesi yüzeyinin dik merkez doğrultusu üzerinde ve alt iğnelere birleştiren çizgiden en az 20 mm yukarõda olacak şekilde yerleştirilir. Bek düşey konumda desteklenerek, yerleştirilir. Bek yakõlõr ve en az 2 dak süreyle ön õsõtma yapõlõr. Bek yatay bekleme konumuna getirilir ve alevin yataydaki mesafesi, karanlõk arka plândan bakõldõğõnda Şekil 3.5 b) de görüldüğü gibi bek stabilizatörünün ucundan alevin sarõ renkli bölümünün en ileri noktasõna kadar ölçülen mesafe olarak 25 mm ± 2 mm ye ayarlanõr. 1. Kumaş numunesi 2. alev tutuşma noktasõ 3. İğne 4. Montaj çerçevesi 5. Alev 6. Bek a) b) Şekil 3.5. Kumaşõn alevle ve cihazla olan konumu 51