Kablo endüstrisi için aleve ve yağa karşı dirençli kauçuk hamuru geliştirilmesi
Formulating oil and flame resistant rubber compounds for cable industry
Yazar: UMAY TUANA SARIBATUR
Danışman: DOÇ. DR. BAĞDAGÜL KARAAĞAÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Kablo kılıflarında yanmazlığı geliştirmek üzere kullanılabilecek birçok alev geciktirici olmasına karşın özel uygulamalarda (askeriye, açık deniz uygulamaları gibi) yanma sırasında çevreye zehirli gaz salınımı olmayan ve düşük duman yoğunluğuna sahip olan polimer ve alev geciktiricilerin seçimi önemlidir. Offshore uygulamalarında kablo kılıf malzemesi olarak halojen içermeyen EVA (Etilen Vinil Asetat) ve EPDM (Etilen Propilen Dien Monomeri) gibi elastomerlerin kullanıldığı karışımlar uygundur. Bu matrisin yanmazlık özelliklerinin yetersiz olması nedeni ile matrisin halojen içermeyen alev geciktirici dolgu maddeleri ve katkılar ile desteklenmesi gerekmektedir.
Bu çalışmada, offshore uygulamaları için halojensiz kauçuk kablo kılıfı üretiminde kullanılabilecek kauçuk hamur formülasyonu geliştirilmeye çalışılmış, bu amaçla bir dizi sistematik hamur tasarımı yapılmıştır. Sabit VA (Vinil Asetat) oranlarınında seçilen EVA matris ile peroksit esaslı pişirici sistem, hamur mekanik özellikleri esas alınarak optimize edilmiştir. Seçilen bileşime EPDM ilavesi ile baz bileşimler oluşturulmuş, bileşimlere halojen içermeyen alev geciktirici dolgu maddelerinin yüklenmesi ile hedef yanmazlık özellikleri elde edilmiştir.
Tüm hamurlar dahili karıştırıcı (banbury) ve açık mil birlikte kullanılarak aynı prosedürde hazırlanmıştır. Hamurların reolojik, fiziksel ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Bununla birlikte tüm hamurlar için dolgu dağılımı, polimer-dolgu etkileşimi, kalıp ağzında şişme ve çaprazbağ yoğunluğu ölçümleri RPA (Kauçuk Proses Analizörü) kullanılarak dinamik koşullarda gerçekleştirilmiştir. Alev geciktirici özelliğin takibinde Limit Oksijen İndisi (LOI) cihazı testi esas alınmıştır.

Abstract:
There are numerous flame-retardant polymers and additives for providing target flammability properties in cable sheaths. However, it is required to select non-toxic emissions a sheath matrix for special areas e.g. military and offshore applications. In these applications, halogen-free polymeric matrices such as EVA (Ethylene Vinyl Acetate) and EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer) are preferred. Due to insufficient inflammability performance of these polymers, sheath compounds should be prepared by incorporating flame retardant fillers and additives.
In this study, rubber compound formulations have been investigated for halogen-free flame retardant offshore cable sheaths. Firstly, VA (Vinyl Acetate) ratio and vulcanization system were optimized with regard to basic mechanical properties of the compounds. Then, EPDM was blended with different EVA types, keeping the vulcanization system. Selected EVA/EPDM blend was compounded with halogen-free flame retardants to achieve required inflammability performance.
All compounds were prepared by using an internal mixer (Banbury) and open two-roll mill, subsequently. Compounding procedure was kept exactly the same for all the compounds. Rheological, physical and mechanical properties were investigated. Besides, dynamic tests such as filler dispersion, Payne effect, die swell, and crosslink density measurements were performed by using RPA (Rubber Process Analyzer). LOI (Limiting Oxygen Index) values were monitored for evaluating flame resistance of the vulcanizates.