Çevre Dostu Bir Kaplama ile Ahşap Yapı Malzemelerinin Yangına Dayanıklı Hale Getirilmesi
Fotoğraf: Kaplanmış ahşap (solda), normal ahşabın (sağda) aksine, alevlere karşı koyarak yangın hasarını sınırlayabilir. /Ethan Iverson
Yıkıcı konut ve orman yangınları, ölüm ve yaralanmaların yanı sıra mülk kaybı açısından da korkunç bir bedel almaktadır. Araştırmacılar, inşaatta kullanılan ahşabın yanıcılığını sınırlandırabilecek, potansiyel olarak yangınlardan kaçmak için daha fazla zaman sağlayacak ve yayılmalarını engelleyebilecek yeni bir kaplama türü hakkında rapor verdiler. Çevre dostu olan bu alev geciktirici, tekstil, poliüretan köpük ve 3 boyutlu basılı parçalar gibi diğer yanıcı malzemeler için de kullanılabilir.
Ulusal Yangından Korunma Birliği’ne (NFPA) göre, ev yangınları yangın ölümlerinin büyük bir kısmını oluşturuyor ve her yıl milyarlarca dolarlık maddi hasara yol açıyor. Yangın fıskiyeleri ve duman dedektörleri eklemek bu duruma yardımcı olmakta, ancak başka bir yaklaşım inşaat malzemelerini daha az yanıcı hale getirmektir. Bu malzemeler için yeni bir kaplama geliştiren Ph.D. Thomas Kolibaba’nın da amacı budur. “Daldırma, püskürtme veya basınç uygulaması yoluyla uygulanan bu tür bir tedavi, evleri daha güvenli hale getirebilir” diyor. “Kaplama, alev yayılımını ve duman üretimini azaltabilir, bu da hasarı sınırlayabilir ve insanlara tahliye için daha fazla zaman verebilir”. Projenin baş araştırmacısı Ph.D. Jaime Grunlan, “Mevcut yangın geciktiricilerin çoğundan farklı olarak, içeriği çevresel olarak zararsızdır ve aynı zamanda daha ucuza mal olabilir” diyor.
Kolibaba, araştırmayı Grunlan’ın Texas A&M Üniversitesi’ndeki laboratuvarında, 2009 yılında grup tarafından icat edilen ve daha sonra diğer araştırmacılar tarafından genişletilen polielektrolit kaplama teknolojisi üzerine inşa ederek gerçekleştirdi. Bu kaplamaların çoğu kumaşın veya diğer ögelerin, üzerinde çok sayıda pozitif yük bulunan bir polimer içeren bir çözeltiye; ardından çok sayıda negatif yük içeren bir polimer içeren başka bir çözeltiye daldırılması ve ardından istenen kalınlığa ulaşmak için bu adımların tekrarlanmasıyla oluşur. Karşıt yükler, alternatif katmanlardaki polielektrolit moleküllerini, maddenin yüzeyindeki kompleksler halinde bir araya getirerek, bir alevi söndürebilecek bir kaplama oluşturur.
Kolibaba, bu işlemi ahşabı da kapsayacak şekilde genişletmek istedi, ancak ahşabın bu kimyasalları emmesi çok uzun sürdüğü için çok aşamalı süreç üreticiler için uygun değildi. Daha fazla araştırma yaparak başka bir Grunlan tekniğini uyarladı, böylece adım sayısını ikiye indirdi: ahşabı kaplamak için bir daldırma, ardından pH’ı değiştirerek kaplamayı sertleştirmek için farklı bir çözeltiye daldırma. Ancak bu ikinci çözelti yapışkan bir karmaşaya dönüşmeye devam etti, bu nedenle modernize edilmiş süreç, endüstriyel veya tüketici uygulamaları için hala uygun değildi.
ACS Bahar 2022’de sunulacak olan en son değişiklikte Kolibaba, endüstri veya tüketiciler için kolay olacağını söylediği bir prosedürle bu sorunun üstesinden geldi. Kontrplakları pozitif yüklü polimer polietilenimin (PEI), monomer hidroksietil metakrilat fosfat (HMP) ve TPO olarak bilinen bir foto başlatıcı içeren sulu bir çözeltiye daldırdı. Ahşabı kürlemek için ikinci bir çözeltiye batırmak yerine, birkaç dakika ultraviyole (UV) ışığa maruz bıraktı. Bu, TPO’nun HMP’yi, daha sonra PEI ile bir polielektrolit kompleksi oluşturan negatif yüklü bir polimere dönüştürmesine neden oldu. Elde edilen kaplama şeffaftı ve sadece birkaç mikrometre kalınlığındaydı, bu nedenle ahşabın görünümünü değiştirmedi ve ağırlığına sadece biraz ekledi.
Laboratuvar alev testlerinde, işlenmiş ahşap yanma sırasında açığa çıkan ısı miktarını azalttı ve hızlı bir şekilde alttaki ahşabı koruyan bir yüzey tabakası oluşturdu; bu özellikler yangın hasarını ve yayılmasını sınırlayabilecek özelliklerdir. Kolibaba, “Aynı zamanda duman üretimini alışılmadık derecede, %56 oranında azalttı” diyor. Takımın iyonik bağlarla bir arada tutulan önceki kaplamalarının aksine, bu kaplama kovalent olarak bağlanmıştır. Bu yüzden Grunlan, suya dayanıklı ve muhtemelen su itici ve mantar önleyici olmasını bekliyor.
Endüstriyel kullanıcılar, ahşap saplamalar ve diğer çerçeveleme gibi inşaat malzemelerini veya yönlendirilmiş yonga levhayı (Suntaya benzer bir ahşap türü) kaplayabilirler. Kolibaba, ev sahiplerinin orman yangınlarını yaydığı gösterilen çitler veya ahırlar gibi mevcut yapıları korumak için bir sırt çantası püskürtücüsü kullanabileceğini söylüyor. Grunlan, diğer potansiyel uygulamaların giyim, ev mobilyası, otomotiv ve havacılık sektörleri için tekstil ve poliüretan köpüğü içerdiğini söylüyor. Kolibaba, UV ile iyileştirilebilen polielektrolitlerin, geleneksel reçinelerle yapıldığında yanıcı olan 3 boyutlu baskılı parçalar yapmak için bir reçine olarak da kullanılabileceğini ve bunun, Uluslararası Uzay İstasyonu gibi havacılık ortamlarında özellikle faydalı olabileceğini belirtiyor.
Kaynak: phys.org
