ALEV VE SICAĞA DAYANIKLI TEKNİK TEKSTİLLER

Bu yazının amaçlarına uygun olarak bir alev ve / veya sıcağa dayanıklı teknik tekstiller müşterinin alev ve /veya sıcağa dayanıklılık bakımından belli bir işi görmesini istediği ve akredite (kabul gören) standart test yöntemleri ile sayısal olarak alev ve /veya sıcağa dayanıklılığı belirlenebilen bir tekstil diye tanımlanabilir.

Bu nedenle, hem alev almayı geciktiren doğal ve hem de sentetik elyaflar bu özelliklere sahip daha pahalı ve daha özel yüksek performansa sahip sentetik elyaflarla birlikte bu tanıma girerler.

Alev Almayı Geciktiren Elyaflar ve Tekstiller

Alev Almayı Geciktiren Pamuklar

Bunlar hem iş kıyafetleri ve hem de döşemelik pazarlarında uygulama alanı bulmaktadır ve tüm alev almayı geciktiren pamuklar, kimyasal karakteristik ve maliyete bağlı olarak, kumaşların bir terbiye (apre) işlemi olarak daha sonra kimyasal işleme tabi tutulmasından sonra müteaddit yıkama işlemlerine değişen derecelerde dayanıklı alev almayı geciktiren özelliklere sahip olurlar. Son derece güçlü bir dayanıklılık için dayanıklı bir alev geciktirme özelliği kazandırmak için kimyasal olarak reaktif, genellikle işlevsel terbiyeler gereklidir.

Ancak, genel olarak terbiye malzemesi fosfor içeriği, kumaş ağırlığı (koruyucu son kullanıcılar için tipik olarak 200-350 gram m2) ve istenen korunma seviyesine bağlı olarak % 5 ile %20 arası (w/w) terbiye ilaveleri kullanılmasına olanak veren % ı.5 den % 4 e kadar fosfor seviyeleri kumaş üzerinde kullanılır. Horrocks’ın daha önceki (1986) incelemesi ve daha sonraki güncellemesi ilgili kimyasalları ve teknikleri tümüyle anlatmaktadır. Yukarıda anlatılan örnekler hem teknik performans isteklerini ve yerine getirilmesi gereken alev alma mevzuat şartlarını karşılayabilme ve hem de kabul edilebilir maliyete sahip olma, sağlık, güvenlik ve çevre talepleri yönünden zamanın testinden geçtiği düşünülebilir.

Alev Almayı Geciktiren Viskon

Bunlar, dayanıklılık sağlamak ve kimyasal alev geciktiren terbiye işlemini ortadan kaldırmak suretiyle çevresel tehlike seviyelerini azaltmak için üretim sırasında büküm boyasının içine alev almayı geciktiren katkı maddeleri katılır. Bu elyafların termal performansları yukarıdaki alev almayı geciktiren pamuk elyafı örneklerine çok benzer. Polysilicic asit içeren Visil (Sateri, Finlandiya) alev almayı geciktiren viskon elyaf hiç fosfor içermediği gibi ısıtıldığında 1000°C gibi yüksek sıcaklık seviyelerine kadar yüksek koruma sağlayan hem karbonumsu ve hem de silikonumsu bir kömür oluşturması bakımından ilginçtir.

Alev Almayı Geciktiren Selülozik Harmanlar

Prensip olarak alev almayı geciktiren selülozik elyaflar, ister doğal olsun ister sentetik diğer herhangi bir elyaf ile harman edilebilirler. Pratikte, büküm sırasındaki elyafların uyumları, kumaş biçimi ve kimyasal terbiye de dahil olmak üzere bir takım teknik faktörler buna sınırlama getirir. Cari “göz kararı” kuralına göre harmanların basit olarak alev almayı geciktiren terbiyesi için alev geciktirciyi sadece mevcut çogunluk elyafına uygulamak ve bu katkının azınlık elyafına da alev geciktirme davranışı sağlamasını temin etmektir.

Her yerde varolan poliester-pamuk harmanları, her iki elyafın da gayet iyi bilinen yanmayı artırıcı karşılıklı etkileşimleri dikkate alınınca (buna [Horrocks, Price ve Tunç, 1987, Horrocks 1986 da incelenmiştir] yapı malzemesi etkisi denir) diger herhangi bir harmandan daha fazla dikkati üzerinde toplamıştır. Ancak, sadece halojen içeren kaplama tabakası ve arka yüz kaplaması tüm harman kompozisyon çeşitlerine yayılan bir ticari uygulama bulmaktadır. Koruyucu teknik selülozik tekstiller için en dayanıklı terbiyeler, kömür oluşturan çoğunluk elyafının delik oluşmasını ve ortaya çıkan kumaşın dağılmasını önleyen selüloz bakımından zengin poliesterli harmanlarda elde edilir. Bu nedenle, en az %55 pamuk içeren harmanlar üzerindeki Proban CC (Rhodia) gibi THP esaslı sistemlerde fosfor içeren selüloz alev geciktiren maddeler, poliester bakımından zengin harmanların aksine, alev geciktirme ve makul bir elleçleme ve rahatlık bileşeni sağlamaktadır.

Eğer bir harman elyafının gaz aşamasına dönüşme faaliyeti varsa, bu selülozik elyafa da geçebilir. Bu pamuk ve PVC harmanları, ve daha sonraları ortaya çıkan elyaflar için kesinlikle geçerlidir. Protex M serisi kumaşlar, neredeyse %55 modakrilik, %45 pamuk kompozisyonu oranlarına eşit Kanecaron Protex elyaflı (Bakınız Tablo-ı) pamuk harmanlarından oluşmaktadır. Bu kumaşlar döşemelik olarak ve kaynakçılık dahil benzeri tehlikelere karşı koruyucu kıyafet için uygundur.

Alev Almayı Geciktiren Yün ve Harmanları; Geleneksel olarak anılan tüm elyatların yanmazlığı arasında yün kendi yapısıyla en yüksek yanmazlığa sahiptir ve daha ağır kumaşların kullanılabileceği ve yünün estetik özelliğinin pazarlanabileceği üniformalar, iş tulumları, araç koltukları, ev ve kontrat döşemeleri gibi koruyucu tekstil son kullanıcıları için özellikle caziptir.

En yaygın olarak kullanılan dayanıklı alev almayı geciktiriciler büyük olasılıkla çok tanınmış Zirpro (IWS) sistemidir. Bu işlem boya banyosunda uygulanmaktadır ve bu işlemden dolayı belirgin bir renk solması veya yün estetiğinde olumsuz bir etki yoktur. Yüksek sıcaklık değişikliklerinde alev ve sıcağa karşı bunun koruyucu kumaşlarda etkinliği meydana gelen şişmiş elyafımsı kömür yapıları ile bağlantılıdır. Yünlerdeki Zirpro işleminin etkinliği büyük ölçüde mevcut olan harman elyatlarına ve harman kompozisyonuna bağlıdır. Örneğin, herhangi bir arka yüz kaplama işleminin olmadığı durumlarda Zirpro işlemi görmüş harmanlarda kabul edilebilir alev geciktirebilirliği 85115 yün/polyester veya polyamid kombinasyonlarında elde edilebilir. Bu tür kumaşlar uçak ve diğer nakliye araçlarının koltukları için olduğu kadar daha ağır yangından koruyucu kıyafet ve üniformalar için de idealdir. Daha az yün içeren harmanlar için ve başka bir alev geciktiriçi işlem kullanma olanağının olmadığı durumlarda alev geciktirme özelliği sadece Zirpro işlemi görmüş yünün bir kısmının yerine kendi yapısında alev geciktirme özelliği olan belirli elyatların konulması ile sağlanabilir. Ancak bu ters etkileri olduğu belirtilen Trevira es Polyesteri için geçerli değildir. Klor içeren PVC gibi elyaflar ve modakrilikler bu bakımdan özellikle etkilidirler.

Alev almayı geciktiren ve kendi yapısında alevalmayı geciktirici özelliğe sahip sentetik elyaflar

Her ne kadar termoplastiklik çoğunlukla ve yüksek ısıda erime gibi kendi has özelliklerine rağmen bazı kömür oluşturan elyaflı harmanlarda özellikle selülozik ve yün elyaflarla birlikte azınlık elyafı olarak kullanılabilir. Bu yukarıda açıklanmıştır. Çok nadir hallerde bu sentetik elyaflar azınlık elyafı olarak kullanıldıkları yerlerde işleme tabi tutulabilirler. (Horrocks, 2003) Herhangi bir yanma eğilimini azaltmak için çoğunluk elyafının alev almayı geciktirme özeliğine güvenirler. İlave edilmelerinin sebebi yırtılma gücünü ve aşınma direncini arttırmanın yanında kolay bakım özelliklerinden kaynaklanır ama onların genel olarak kömür oluşturmayan yapıları eğer kalın bir arka yüz kaplaması yapılmamışsa bir problem olarak devam eder.

Ancak ekstrüzyondan önce veya kopolimerik değişiklik ile bir polimer eriğine veya solüsyonuna bir alev almayı geciktirici katkının ilave edilmesiyle üretim sırasında değiştirilen bazı sentetik elyafların yapısında alev almayı geciktirici özellik oluşturulabilir. Ancak termoplastiklik özelliği hala bir problem olarak devam eder. Belki de bu gruptaki mevcut en eski elyaflar (bakınız Tablo 1) her ne kadar Japonya’da Kaneka Corporation ve İtalya’da Montefibre gibi pek az üreticinin sunduğu modakrilikler. Aynı şekilde PVC ve PVDC (bakınız Tablo 1) gibi klor elyafları yüksek kömür oluşturma özelliğine sahiplerdir ama bu her iki elyaf grubunun da zayıf terrnal fiziki özelliklere sahip olmaları ve yanma sırasında hidrojen klorür gazı çıkarmaları nedeniyle uçakların ve diğer nakliye sistemlerinin çıkışları gibi kapalı ortamlarda uygulama alanı bulamazlar.

Diğer taraftan başarılı olmaya devam eden diğer bir grup phosphinic acid comonomer içeren oturmuş Trevira CS (Horrocks, 1996) ile tipik olarak tanımlanabilecek FR polyesterdir (bakınız Tablo 1). Toyobo’nun Heim FR polyesterinin en son versiyonu da fosfor içeren phosphinate diester (Weil and Levchik, 2004) temellidir. Diğer fosfor içeren katkı maddelerine dayalı olduğu inanılan alev geciktirici sistemler örneğin Fidion FR (Montefibre) gibileri ticari olarak mevcuttur. Ancak bu FR polyester çeşitleri kömürleşmeyi yapamaz ancak değiştirmemiş polyesterle ilgili olarak eriyen damlaların alev alma hassasiyetini azaltarak işlev görür. Dolayısıyla koruyucu uygulamalarda nadiren kullanılırlar ve sadece alev ve/veya sıcağa dirençli kömür oluşturan elyafların çoğunluk elyafını oluşturduğu uyumlu harmanlarda kullanılabilir.

Kaplama ve arka yüz kaplaması

Kaplama kumaşın her iki yüzüne de uygulanabilir veya tüm yapı bu koruyucu madde ile doyurulabilir. Onların genel geçirmezlikleri eğer su geçirmezlik nitelikleri arzu edilmiyorsa kullanımlarını sınırlar. Mikro gözenekli kopolimer akrilikler ve poliüretanlar (Woodruff, 2003) ile tanımlanan nem geçiren kaplamaların kullanımı açıkçası onların estetik ve kullanım olanaklarını  arttıracaktır.

Koruyucu teknik uygulamalar, alttaki dolgu maddesinin yanma kaynağını engellemek için kontrat döşemeli işleri ve ulaşım aracı döşemelik kumaşlarını içerir.

Bu kaplamaların içerisindeki alev almayı geciktirici elemanlar tipik olarak alev almayı geciktirici kopolimerlerin, vinil veya viniliden klorür içeren ve/veya arka yüz kaplama formüllerinde ortak olan katkı maddelerinin kullanımından meydana gelir.

Genellikle kullanılan başlıca alev almayı geciktiriciler antimon III oksitli (Dombrowski, 1996) sinerjistik bileşenler içerisindeki brominleştirilmiş organik türlerdir. Tipik Sb-Br alevalmayı geciktirici maddenin buharlaşma aşaması faaliyetinin varlığı eğer kaplama gerçekten kumaşın arka yüzünde ise terbiyenin etkinliğini sağlamakla birlikte tek ve çok elyaf içeren kumaşlarda alan yoğunluğu veya konstrüksiyondan bağımsız olarak gayet iyi çalışır. En tipik brominleştirilmiş türevler decabromodiphenyl oxide (DBDPO) ve hexabromocydododecane (HBCD) olup birincisi Avrupa risk değerlendirmesini geçmiştir ve güvenli olduğunu göstermiştir. (Buszard, 2004) Ancak HBCD’nin hala değerlernesi sürmektedir.

Yüksek performansı sıcak ve ateşe dayanıklı elyaflar ve tekstiller

Sıcağa dayanıklı tekstiller sıcak gaz veya duman filtrasyonunun olduğu ve alevalma özelliğinin ikinci derece olduğu uygulamalarda yüksek çalışma ısılarına dayanabilen elyafları içerir. Tablo 2’de azami hizmette maruz kalma derecelerini gösteren bu elyaflardan en yaygın olanları (Horrock, Eichhorn, Schwaenke, Saville ve Thomas, 2001) vermektedir. Bu elyafların sınırlayıcı oksijen endeksleri (LOI) de verilmektedir ve hepsinin değişik LOI değerleriyle 55 ve 68’in de mümkün olduğu yüksek ısılarda değişen derecelerde alev almayı geciktirici özelliğe sahip oldukları görülmektedir. Ancak eğer aşırı bir termal koruma arzu ediliyorsa, örneğin 500°C ve uç durumlarda ıoOO°C’ye kadar varan çalışma ve parlama dereceleri olan ocak astarlaması ve otomobil egzoz katalizöründe parça izolasyonu veya jet motorlarında yanma odası izolasyonunda, diğer elyaf grubunun cam, silikon ve alüminyum gibi inorganik elyaf olması gerekmektedir. Her ne kadar ateşe dayanıklılık bu inorganik elyafların ve tekstillerin kendilerine özgü özellikleri ise de yetersiz estetikleri onların bu uç teknik uygulamalardaki kullanımlarını sınırlamaktadır. Ancak cam çekirdekli, organik elyaf sarılmış iplikler daha klasik tekstil rollerinde kullanılabilir.Bu tür ipliklerin engelleme kumaşı olarak döşemelik uygulamalarında kullanıldığı örnekler mevcuttur.

Bu elyatların ana gruplaması termosetler, aramidler ve arimidler polybenzazonlar ve yarı karbonlar olarak gruplara ayrılabilir. Bunların sadece jenerik kimyaları kendi grupları içerisinde benzer olmakla kalmayıp özellikleri ve potansiyel uygulamaya yatkınhkları da birbirlerine benzemektedir.