Ahşap koruyucu boya ve vernik uygulamaları için yangına dayanıklı polyester bağlayıcı sistemlerinin geliştirilmesi
The development of fire-resistant polyester resin system for wood coating paint and varnish application
Yazar: DİNÇER EKER
Danışman: DOÇ. DR. MEMET VEZİR KAHRAMAN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Organik Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Ahşap Koruyucu Boya ve Vernik Uygulamaları İçin Yangına Dayanıklı Polyester Bağlayıcı Sistemlerinin Geliştirilmesi 

Ülkemizde hızlı nüfus artışı, çarpık kentleşme, hızlı sanayileşme, iş güvenliği unsurlarının dikkate alınmaması, kimyasalların yanlış depolanması vb. gibi nedenlerle her yıl yangından dolayı can ve mal kayıplarının sayısı artmakta ve önüne geçilememektedir. Her otuz saniyede bir yangın iki katına çıkarken, ilk dört dakikada da %1100 yayılmaktadır. Aynı zamanda ısı da saniyede yaklaşık 27 metre yükselebilmektedir. Yangın nedeni ile ölümlerin %90'ı evde ve çoğunluğu uyku esnasında olmaktadır. Ev yangınları, tüm yangınların %80'i kadardır.
Yangın üç temel aşamadan oluşmaktadır;
1-) Başlangıç Safhası
2-) Denge (Yayılma) Safhası
3-) Sıcak Tütme (Korlaşma) Safhası
Günümüzde bu üç safhanın oluşumunu tam olarak engelleyebilecek bir teknoloji henüz geliştirilmemiştir. Fakat başlangıç safhasını henüz tamamlamış bir yangın olayının yayılma safhasında alev ilerlemesinin saniyelerle de olsa geciktirilebilmesi, hayati bir süreci lehimize çevirmeye yardımcı olur ve zamandan kazanılan yangına müdahalede olumlu sonuçlar elde edilmesini mümkün kılar. 
Yangınlardan dolayı ortaya çıkan can ve mal kaybını en aza indirmek için alınacak tedbirlerden biri de hemen hemen yaşamımızın her yerinde yer alan bazen mukavemeti, koruyuculuğu bazen de sevdası veya dekoratif olması açısından kullanılan ahşabın, yüzeyini korumak için kullanılan boya ve verniklerin bünyesine yanmayan veya yanmayı geciktirici maddelerin katılmasıdır. Karışımda alev geciktirici rol oynayan veya duman bastırıcı özelliği bulunan inorganik mineraller/bileşikler aynı zamanda bileşime mukavemet, rijitlik, esneklik ve kullanım şartlarına göre dirençlik de kazandırır.
Ahşap koruma sistemlerinde özellikle sert yüzey olması beklenen garaj kapısı, yüksek parlaklıktaki mutfak masaları veya araç konsollarındaki ahşap döşemeleri vb. yüzeylerde polyester dolgu ve polyester son kat vernik ya da polyester astar ve polyester son kat boya uygulamaları tercih edilmektedir. Piyasada özellikle akrilik son kat parlak boya uygulanacak sehpa, masa, MDF kapı gibi Lake uygulamalarının zemininde ilk ve tek kat olarak uygulanan polyester astar, zemine macun kullanmaya gerek kalmadan yüksek dolduruculuk özelliği ile pürüzsüz bir yüzey sağlar. Son kat boyanın veya verniğin uygulaması öncesinde yapılan zımpara işlemi de oldukça kolay ve rahattır. Polyester bazlı astarların veya dolgu verniklerin katkıları genelde %2,5 oranında Kobalt (%6'lık kobalt çözeltisi) ve %2,5 oranında MEK-P katılıp karıştırılarak uygulamaları yapılmaktadır. Kobalt katkısının katılmasındaki rolü çapraz bağ yapımını hızlandırması, MEK-P katkısının rolü ise kürlenmenin başlatıcısı olmasıdır.
Ahşap koruma sistemlerinde özel bir uygulama olan polyester astar, boya veya vernik üretim formüllerinde doymamış polyester reçine miktarı kütlece ortalama %50 bulunmaktadır. Dolgu verniklerinde bu oran viskoziteye bağlı kalınarak %70 - %80 değerlerini bulabilir. Belirtilen oranlar üretimi yapılan polyester boya veya verniğin özellikle çizilme direnci, darbe dayanımı ve mukavemeti ile birlikte sararma direncini de belirleyen yeterli bir etmendir. Tez çalışmasında hedeflenen amaç; modifiye edilerek performansı arttırılan polyester reçinenin oluşturduğu astar boyayı yangına dayanıklı hale getirebilmektir. Yangına dayanımı arttıran kimyasal katkılar özelliklerine ve maliyetlerine göre halojenli ve halojensiz olarak sınıflandırılıp test edilmiştir. Ayrıca uygulamadaki ve dispersiyondaki uyum performansları da irdelenerek çalışılmıştır. Yapılan literatür çalışmaları sonucunda elde edilen verilerde farklı türdeki yangın geciktirici hammaddelerinin birlikte aynı formülde kullanıldıklarında Limit Oksijen İndeksi Test'inden daha iyi sonuçlar alındığı gözlemlenmiştir. Bu nedenle formül çalışmalarının tamamında yangın geciktiricilerin farklı türde ve özellikte olanlarının karışımları formüllerde kullanılmıştır.
Özetle, öncelikle doymamış polyester reçine sentezi elde edilerek astar üretimi yapılmıştır. Ardından polyester astar, yangına dayanıklı katkılar ile belirli oranlarda dispers edilerek Limit Oksijen İndeksi Testi'nden ve TGA cihazı verilerinden istenilen aralık değerleri elde edilmiştir. Son olarak da yangına dayanıklı polyester astarın, piyasada özellikle boya tabancaları ile uygulanabilmelerini sağlayacak viskozite değerlerine getirilmesi sağlanmıştır. Uygulamalar iki kat olacak şekilde orta yoğunluklu lifli panellere ara kat zımparası yapılarak 100-120 gr/m² miktarda boya tabancası ile yapılmıştır. Uygulamadan bir hafta sonra erichsen çizilme testi, cross-cut bıçağı ile yapışma testi ve glossmetre cihazı ile parlaklık takibi yapılmıştır.


Nisan, 2016								Dinçer EKER

Abstract:
The Development Of Fire-Resistant Polyester Resin System For Wood Coating Paint and Varnish Application    

In our country, it is so hard to avoid the fire which occurs because of the conurbation, over-industrialization, ignoring the occupational safety terms, incorrect storage of Chemical Raw Materials etc. so that there is so much loss of life and propertyand  it is increasing irrepressibly. In every thirty seconds fire grows its twice strong and it spreads 1100% in the first four minutes. In meanwhile the heat can rise 27 meters easily. People which is suffered from the fire occurs 90% at home and mostly while sleeping. In the whole fire events, home fires involve 80%.
Fire consist of three stage.
1-) Front-end stage
2-) Flowing stage
3-) Glowing stage
There is no enough technology to exclude these stages exactly but almost at the begining of fire flowing stage, if we achieve to blocking the spread of fire by the time even if seconds, it can cause to get sure conclusions against to fire fighting.
People generally use wood materials in every where because of their strong structure and their decorative looks or as a wood love so that one of the way to decrease the loss of life and property against to fire fighting, is using the fire retardant additives in wood coating paint and varnish fomulas. In the formula fire retardant additives which are inorganic compounds act as preventing spread of fire and provide to composit strength, flexibility, rigidity and resistance against to usage area, too.
At  wood coating systems, polyester primer paint and polyester sanding sealer with polyester varnish are preferred for high glossy kitchen table, garage door, car tiles surfaces etc. Generally on these kinds of surfaces need to be hard structure.In the furniture marketting, polyester primer is usually preffered for basecoat of high gloss acrylic based topcoat paint because of its high filling power and never needs any kind of putty application. And polyester primer provides a smooth surface for topcoat application. Also polyester primer has easy-sanding facility if we need to compare with polyurethane, acrylic or cellulosic primer types. Polyester primer has two component before application, mixture rate has to be 2,5% MEK-P and 2,5% Cobalt, these are initiator and accelarator. Cobalt provides an accelarator for cross linking, the other side MEK-P initiates the cross linking reaction.
Polyester coating products that essential needs of Furniture Marketing has approximate 50% unsaturated polyester resin in polyester primer, paint or varnish formulas. In some cases varnish components need more than 70% ratios of unsaturated polyester resin in formulas related to viscosity range. And this important formula rate provides scratch-resistance, impact-strength, durability and yellowing-resistance. At this post graduate thesis, tried to improve of modificated polyester resin for adapting fire-retardant mechanism. There are two kinds of fire-retardant additives we met in our studies, one of halogen and the other one is halogen-free compounds. Otherwise in these studies were being tried to look for a well dispersion performance of fire retarder additives while checking their Limit Oxygen Index and their Thermal Gravimetric Measures. In addition it was being realizied that the mixture of fire retarder additives two-three combinations were giving better performance than using them purely although big ratios in formulas. So that all the studies were made by using mixtures of inorganic fire retarders.
Finally, unsaturated polyester resin was synthesized and then right fire retarder raw materials were researched and they were mixed by spesific ratios with each other  anddispersed these mixture into the polyester resin to achieve the acceptable ranges for Limit Oxygen Index Test Values and Thermal Gravimetric Measures Value. At the final phase, polyester primer's viscosity range was fixed for the application of spray gun. When the right viscosity values range were arrangedfor its thixotropic property, polyester primer was applied with 2 coats 100-120 gr/m² to Medium Density Fiberboard pannel for checking performance of Erichsen Scratching Test, Cross-cut Test for adhesion property and measuring of bright range by glossmetera week after the application.



Nisan, 2016								Dinçer EKER