FLAMMABILITY AND THERMAL DEGRADATION BEHAVIOUR OF WOOL/POLYAMIDE 6.6 BLENDS

Wool (WO) is often blended with polyamide 6.6(PA) at certain ratios in order to obtain fabrics with superior comfort andmechanical features. This type of wool rich upholstery fabrics are commonly preferred in aircraft seats. Flammability is an importantcharacteristic of aircraft materials in terms of safety and regulatory purposes and it is highly dependent on the composition of blends. SinceWO/PA blended fabrics cannot meet the flammability requirements, they are used in aircraft after flame retardant finishing. Needs forinnovative new flame retardant chemicals for wool and wool blended fabrics are continuing. This study aims to present a comprehensiveinvestigation and understanding of the fire and thermal degradation behaviour of 100% WO and wool rich blends (88.6% WO/11.4% PAand 78.5% WO/21.5% PA). The data obtained in this work can be used to identify the effect of polyamide 6.6 on the flammability of thewool and to develop new flame retardant chemicals for WO/PA blended fabrics. According to the results, the peak of heat release rate of100% WO increased about 25% when blended with 21.5% PA as measured by the cone calorimeter and decreased about 12% as measuredby the micro-scale combustion calorimeter. This is because the decomposition steps of the two materials are different. Regardless of theequipment used for measurements, the total heat release during combustion increased with the increasing PA ratios in blends. The thermalanalyses were performed to study various stages occurred during thermo-oxidative decomposition of wool and its blends. The thermaldegradation of PA could be observed as a separate stage during decomposition. On the other hand, the kinetics of thermal decomposition,even during the early stages of decomposition was modified for the blended fabrics. The results will contribute to the understanding of theeffect of polyamide ratio on the flammability of the wool.

YÜN/POLİAMİD 6.6 KARIŞIMLARININ YANMA VE ISIL BOZUNMA DAVRANIŞLARI Ö

Yün (WO), konfor ve mekanik özelliklerin iyileştirilmesi için, genellikle poliamid 6.6(PA) ile belirli oranlarda karıştırılarak kullanılmaktadır. Bu tip yünlü döşemelik kumaşlar sağladıkları yüksek konfor nedeniyle özellikle uçak koltuklarında tercih edilmektedir. Ancak yanma dayanımı uçak malzemelerinde mutlaka olması gereken bir özelliktir ve yasal kurallarla düzenlenmiştir. Malzemenin yanma davranışı bileşime önemli oranda bağlıdır. Yün/poliamid karışımlı kumaşlar bu gereksinimleri karşılayamadıklarından güç tutuşur apre işlemlerinden sonra uçaklarda kullanılırlar. Günümüzde yün ve yün karışımlı kumaşlara etkin güç tutuşur özellik kazandıran yenilikçi aprelere ihtiyaç bulunmaktadır. Bu çalışmada %100 WO ve WO/PA karışımlı kumaşların (%88,6 WO/ %11,4 PA ve %78,5 WO/%21,5 PA) yanma ve termal bozunma davranışlarının farklı teknikler kullanılarak incelenmesi ve açıklanması amaçlanmıştır. Buradan elde edilen veriler uygun WO ve WO/PA karışımlarının belirlenmesi ve bu kumaşlar için yeni güç tutuşur kimyasallar geliştirilmesi için kullanılabilecektir. Elde edilen sonuçlara göre %100 yün için konik kalorimetreyle ölçülen maksimum ısı salım hızı, %21,5 PA içeren kumaşa göre, %25 daha düşük çıkarken mikro ölçekli yakma kalorimetresinde %12 oranında daha fazlaçıkmıştır. Bu durum iki malzemenin bozunma adımlarının farklı olmasından kaynaklanmaktadır. Test ekipmanından bağımsız olarak yanma sırasında açığa çıkan toplam ısının, karışımda artan PA oranına bağlı olarak arttığı tespit edilmiştir. Yün ve yünlü kumaşların termo-oksidatif bozunması sırasında meydana gelen çeşitli proseslerin belirlenmesi için termal analizler gerçekleştirilmiştir. Karışımların termal analizinde PA’nın bozunması ayrı bir adım olarak gözlenebilmiştir. Diğer taraftan, karışımların termal bozunma kinetiğinde, bozunmanın ilk aşamalarından itibaren yüne kıyasla meydana gelen farklılıklar, kinetik analizlerle ortaya konmuştur. Bu sonuçlar poliamidin yün ile karıştırılmasının yanma mekanizmasına etkisinin açıklanmasına katkı sağlayacak niteliktedir.

___

1. Horrocks, A. R., Anand, S. C. (Eds.). (2000). Handbook of Technical Textiles: Technical Textile Applications (Vol. 2). UK: Woodhead Publishing.

2. Cardamone, J. M. (2013). Flame resistant wool and wool blends. In F. S. Kilinc (Ed.), Handbook of fire resistant textiles. UK: Woodhead Publishing Ltd.

3. Horrocks, A. R., Alongi, J. (2013). Fundamental Aspects of Flame Retardancy. In J. Alongi, A. R. Horrocks, F. Carosio ,G. Malucelli (Eds.), Update on Flame Retardant Textiles: State of the Art, Environmental Issues and Innovative Solutions (pp. 19-52). Shropshire: Smithers Rapra Technology Ltd.

4. Benisek, L. (1984). Zirpro Wool Textiles. Fire and Materials, 8(4), 183-195.

5. Horrocks, A. R., Davies, P. J. (2000). Char Formation in FlameRetarded Wool Fibres. Part 1. Effect of Intumescent on Thermogravimetric Behaviour. Fire and Materials, 24, 151-157.

6. Cheng, X.-W., Guan, J.-P., Chen, G., Yang, X.-H., Tang, R.-C. (2016). Adsorption and Flame Retardant Properties of Bio-Based Phytic Acid on Wool Fabric. Polymers, 8(4), 122.

7. Deopura, B. L., Padaki, N. V. (2014). Synthetic Textile Fibres: Polyamide, Polyester and Aramid Fibres. In R. Sinclair (Ed.), Textiles and Fashion Materials, Design and Technology (pp. 98-114). UK: Woodhead Publishing.

8. Fukatsu, K. (1990). Kinetic and Thermogravimetric Analysis of Thermal Degradation of Polychlal Fiber/Cotton Blend. Journal of Fire Sciences, 8, 194-206.

9. Pereira, C. M. C., Martins, M. S. S. (2014). Chapter 17 - Flame Retardancy of Fiber-Reinforced Polymer Composites Based on Nanoclays and Carbon Nanotubes. In C. D. Papaspyrides ,P. Kiliaris (Eds.), Polymer Green Flame Retardants (pp. 551-595). Amsterdam: Elsevier.

10. Janssens, M., Parker, W. J. (2013). Oxygen Consumption Calorimetry. In V. Babrauskas ,S. J. Grayson (Eds.), Heat Release in Fires (pp. 31-60). London: Interscience Communications Ltd.

11. Babrauskas, V. (2016). Heat Release Rates. In M. J. Hurley (Ed.), SFPE Handbook of Fire Protection Engineering (5 ed., pp. 799-904). New York, NY: Springer-Verlag.

12. Babrauskas, V. (2016). The Cone Calorimeter. In M. J. Hurley (Ed.), SFPE Handbook of Fire Protection Engineering (5 ed., pp. 952-980). New York, NY: Springer-Verlag.

13. Yang, C. Q., He, Q., Lyon, R. E., Hu, Y. (2010). Investigation of the flammability of different textile fabrics using micro-scale combustion calorimetry. Polymer Degradation and Stability, 95(2), 108-115.

14. Yang, C. Q., He, Q. (2012). Textile heat release properties measured by microscale combustion calorimetry: experimental repeatability. Fire and Materials, 36(2), 127-137.

15. Price, D., Liu, Y., Hull, T. R., Milnes, G. J., Kandola, B. K., Horrocks, A. R. (2000). Burning behaviour of fabric/polyurethane foam combinations in the cone calorimeter. Polymer International, 49, 1153-1157.

16. Galaska, M., Sqrow, L., Wolf, J., Morgan, A. (2019). Flammability Characteristics of Animal Fibers: Single Breed Wools, Alpaca/Wool, and Llama/Wool Blends. Fibers, 7(1), 3

17. ,Apaydin, K., Laachachi, A., Ball, V., Jimenez, M., Bourbigot, S., Toniazzo, V., Ruch, D. (2014). Intumescent coating of (polyallylaminepolyphosphates) deposited on polyamide fabrics via layer-by-layer technique. Polymer Degradation and Stability, 106, 158-164.

18. Popescu, C., Vasile, M., Oprea, C., Segal, E. (1992). A thermogravimetric study of flame-proofed wool. Thermochimica Acta, 205, 205-211.

19. Vyazovkin, S. (2000). Computational aspects ofkinetic analysis. Part C. The ICTAC Kinetics Project- the light at the end of the tunnel? Thermochimica Acta, 355, 155-163.

20. Budrugeac, P. (2001). The evaluation of the non-isothermal kinetic parameters of the thermal and thermo-oxidative degradation of polymers and polymeric materials: its use and abuse. Polymer Degradation and Stability, 71, 185-187.

21. Vlaev, L., Nedelchev, N., Gyurova, K., Zagorcheva, M. (2008). A comparative study of non-isothermal kinetics of decomposition of calcium oxalate monohydrate. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 81(2), 253-262.

22. Khawam, A., Flanagan, D. R. (2006). Solid-State Kinetic Models: Basics and Mathematical Fundamentals. J. Phys. Chem. B, 110, 17315-17328.

23. Vyazovkin, S., Burnham, A. K., Criado, J. M., Pérez-Maqueda, L. A., Popescu, C., Sbirrazzuoli, N. (2011). ICTAC Kinetics Committee recommendations for performing kinetic computations on thermal analysis data. Thermochimica Acta, 520(1-2), 1-19.

24. Órfão, J. J. M. (2007). Review and evaluation of the approximations to the temperature integral. AIChE Journal, 53(11), 2905-2915.

25. Balart, R., Garcia-Sanoguera, D., Quiles-Carrillo, L., Montanes, N., Torres-Giner, S. (2019). Kinetic Analysis ofthe Thermal Degradation of Recycled Acrylonitrile-Butadiene-Styrene by non-Isothermal Thermogravimetry. Polymers, 11(2), 281.

26. Schartel, B., Hull, T. R. (2007). Development of fire-retarded materials—Interpretation of cone calorimeter data. Fire and Materials, 31(5), 327-354.

27. Hirschler, M. M. (1992). Smoke and Heat Release and Ignitability as Measures of Fire Hazard from Burning of Carpet Tiles. Fire Safety Journal, 18, 305-324.

28. Hirschler, M. M. (1991). The Measurement of Smoke in Rate of Heat Release Equipment in a Manner Related to Fire Hazard. Fire Safety Journal, 17, 239-258.

29. Bhattacharyya, D., Subasinghe, A., Kim, N. K. (2015). Natural fibers: Their composites and flammability characterizations. In K. Friedrich ,U. Breuer (Eds.), Multifunctionality of Polymer Composites Challenges and New Solutions (pp. 102-143). Oxford, UK: Elsevier.

30. Zhuge, J., Chen, X., Ks, A., Manica, D. P. (2016). Microscale combustion calorimeter-application and limitation. Fire and Materials, 40(8), 987-998.

31. Popescu, C., Segal, E., Iditoiu, C. (1995). A kinetic model for the thermal decomposition of wool. Termochimica Acta, 256, 419-427.

32. Lian, D., Ren, J., Han, W., Ge, C., Lu, J. (2019). Kinetics and evolved gas analysis of the thermo-oxidative decomposition for neat PPS fiber and nano Ti–SiO2 modified PPS fiber. Journal of Molecular Structure, 1196, 734-746.

33. Albano, C., Trujillo, J., Caballero, A., Brito, O. (2001). Application of different kinetic models for determining thermal stability of PA 66/HDPE blends. Polymer Bulletin, 45, 531–538.
Tekstil ve Mühendis-Cover
  • ISSN: 1300-7599
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1987
  • Yayıncı: TMMOB Tekstil Mühendisleri Odası
Sayıdaki Diğer Makaleler

COMPARISON OF EFFECTS OF SEVERAL OXYGEN CONTAINING LOW FREQUENCY PLASMAS ON THE REMOVAL OF SILK SERICIN LAYER OF RAW SILK FABRICS

Bengi KUTLU

YÜN/POLİAMİD 6.6 KARIŞIMLARININ YANMA VE ISIL BOZUNMA DAVRANIŞLARI Ö

Elif KAYNAK, Mustafa Erdem ÜREYEN, Ali Savaş KOPARAL

ARMÜRLÜ KUMAŞLAR İÇİN FİZİKSEL TASARIM ÇÖZÜMLEMELERİ SUNAN BİR DOKUMA KUMAŞ TASARIM PROGRAMI

Server Tuba KESKİN, R. Befru BÜYÜKBAYRAKTAR

TEKSTİL MATERYALLERİNDE AROMA HİJYEN TEKNOLOJİSİ KULLANILARAK TER KOKUSUNU ÖNLEMEK AMACIYLA HAZIRLANAN KONSANTRE YUMUŞATICI PERFORMANSININ DEĞERLENDİRİLMESİ

Ceyda HEMEN, Özgür POLAT, Cansu YILDIZ, Orkan AKKOYUN

Yün/Poliamid 6.6 Karışımlarının Yanma ve Isıl Bozunma Davranışları

Elif KAYNAK, Mustafa Erdem ÜREYEN, Ali Savaş KOPARAL

OKSİJEN İÇEREN FARKLI DÜŞÜK FREKANS PLAZMALARININ HAM İPEK LİFLERİNDEN SERİSİN GİDERİLMESİNE ETKİSİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Bengi KUTLU

Denizli Ev Tekstili Sektörünün Mevcut Durumunun Analiz

Senem PAK, Turan ATILGAN, Seher KANAT

Armürlü Kumaşlar için Fiziksel Tasarım Çözümlemeleri Sunan Bir Dokuma Kumaş Tasarım Programı

Server Tuba KESKİN, R. Befru BÜYÜKBAYRAKTAR

DENİZLİ EV TEKSTİLİ SEKTÖRÜNÜN MEVCUT DURUMUNUN ANALİZİ

Senem PAK, TURAN ATILGAN, SEHER KANAT

VORTEKS İPLİK EĞİRME İŞLEMİNDE ÜRETİM HIZI VE DÜZE BASINCININ VİSKON İPLİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Volkan YALI, Resul AKDOĞANÖZÜ, Yunus Emre KALAYCI, Fatma GÖKTEPE