Yerli Kaynaklardan Çinko Borat Üretimi Ve Yanmaz Kablo İmalinde Kullanımı

Abstract

Çinko Borat 20. yüzyılın başında beri alev geciktirici ve söndürücü olarak özellikle ağır yangınların kontrolü ve bertaraf edilmesinde; kağıt, kablo ve tahta ve lastik gibi malzemelere katılarak onların alev alma sıcaklıklarının yükseltilmesinde kullanılan önemli bir üründür. Çinko Borat, Borik asit ve Amerikan veya Fransız yöntemiyle üretilmiş Çinko oksitin yüksek sıcaklıkta çözelti içinde muamelesi ve yüksek sıcaklık kristalizasyonu ile oluşturulan bir bileşiktir. Bu bileşik oluşturulurken, bileşiğin içerdiği kristal suyunun mol sayısının ayarlanması ve bileşiğe ilave edilen bazı metal oksitler yardımıyla çinko boratın alev geciktirme ve alev söndürebilme yeteneği arttırılabilmektedir. Uygun bileşimde çinko borat sunta, kağıt ve plastik ürünleri hazırlanırken hamur yapma aşamasında bu ürünlere ilave edildiğinde yangına ve sıcaklığa daha dayanıklı malzemeler üretilebilmektedir. Bu çalışmada Eti Holding’e bağlı Eti Bor tesislerinden elde edilen Borik Asit ile piyasada üretilen saf Çinko Oksit kullanılarak Çinko Borat sentezlenmiştir. Bu sentezleme işleminde kuluçkalama ve oluşturma kademelerinde sıcaklığın, sürenin ve pH’ın etkisi araştırılmıştır. Bulunan optimal şartlar 60º C’de 2 saatlik kuluçka ve 90 º C’de 2 saatlik boratlama süresidir. Çinko Borat’ın kuluçkalamadan sonra litreye 1,25 g aşı miktarıyla da düşük kuluçka sıcaklıklarında bile üretilebileceği gösterilmiştir. Çinko borat oluşum kinetiğinin kimyasal kontrollü olduğu proses şartlarının zorlanmasıyla, yani otoklavlamayla ispat edilmiştir.120 º C sıcaklık ve 2 bar basınç altında 4 saatte çinko oksit ve borik asitten doğrudan ZB oluşumu sağlanabilmektedir. Elde edilen tüm çinko borat numuneleri 2ZnO.3B2O3.3,5H2O halindedir ve bu kompozisyon ticari çinko boratla aynıdır. SEM incelemeleri, deneyler çerçevesinde üretilen çinko bratın ticari çinko boratla aynı kristalin yapıya sahip olduğunu göstermiştir. Çalışmalarda 0,25 ila 1,5 μm arasındaki tane boyutlarında çinko borat üretilebilmektedir. Elektrik kablolarının PVC izolasyonlarına % 2 ila % 3 ZB katkısıyla alev alma sıcaklıkları 144 º C’den 235 º C’ye kadar yükseltilebilmiştir. Kablo izolasyonuna % 3 ZB katkısıyla yanmadan sonra bakır teli tamamen örten ve alevin yürümesini önleyen viskoz ve camsı bir yanmış faz oluşmaktadır.

Zinc Borate has been used since the beginning of the 20th century as a fire-retardant. Zinc Borate is a crystallized material made of Boric Acid, and ZnO made with French or American Method under high temperature. With some additives to Zinc Borate like metaloxides and with the increase of mol of crystallized water, the ability of being a fire-retardant can be advanced. Using fire retardants as additives to materials is very important for the time needed to escape during a fire. In this study, zinc borate has been produced with boric acid supplied from Eti Holding’s Eti Bor and zinc oxide supplied from the local market. Effects of temperature, time and pH on incubation period and production period of this method were examined. An incubation time of 2 hours with 60 º C and a production time of 2 hours with 90 º C has been found as optimal values. It has been found that production is also available at low temperatures when 1,25 g / l inoculation has been done. The chemical reaction control mechanism of zinc borate has been testing by pushing the production conditions, meaning with autoclave. At 120 º C, it is possible to produce zinc borate in 4 hours directly. All zinc borates are in 2ZnO.3B2O3.3,5H2O form and this composition is the same with commercially available zinc borate. SEM analysis showed that produced zinc borate have the same crystal structure with commercially available zinc borate. Zinc borate with particle size between 0,25 – 1,5 μm has been produced. With the produced zinc borate added to PVC at a rate of 2 – 3 %, flashpoint of electrical cables has been raised from 144 º to 235 º C. With an addition of 3 %, a glassy residue with high viscosity, that covers the cable during fire has been produced.