Effect of fire retardants on thermal conductivity and limited oxygen index of high density fiberboard

Abstract

In this study, Fire Retardant (FR) chemicals with different proportions were added into fibers and high density fiberboards (HDF) were produced using fibers from Scots pine and beech (50:50). HDF panels containing 3%, 6%, and 9% borax, boric acid, ammonium polyphosphate and alpha-x chemicals powders were manufactured. Limiting oxygen index (LOI) and thermal conductivity properties of HDF panels were determined. FR chemicals improved the LOI and thermal conductivity. However, this improvement was affected by the type and the concentration of the FR chemicals used. The best thermal conductivity result was obtained with 9% boric acid concentrations (0.2815 W/moK) while the best LOI results were obtained from 6% and 9% ammonium polyphosphate concentrations (45%). Keywords: HDF, Borax, Boric acid, Thermal conductivity, LOI

Keywords

• HDF, Borax, Boric acid, Thermal conductivity, LOI

Yüksek yoğunluklu lif levhanın ısı iletkenliği ve limit oksijen indeksi üzerine yanmayı geciktiricilerin etkisi

Abstract

Bu çalışmada, yanmayı geciktirici bazı kimyasal maddeler değişik oranlarda lif ile muamele edilmiş ve yüksek yoğunluklu liflevha (HDF) üretilmiştir. Hammadde olarak %50 kayın ve %50 sarıçam lifleri kullanılmıştır. Liflerin içine tam kuru lif miktarına oranla %3, %6, %9 oranlarında toz halinde boraks, borik asit, amonyum polifosfat ve alfa-x kimyasalları ilave edilerek HDF levhalar elde edilmiştir. Elde edilen yüksek yoğunluklu lif levhanın ısı iletkenliği ve limit oksijen indeksi (LOI) değerleri belirlenmiştir. Yanmayı geciktirici kimyasal maddelerin ısı iletkenliği ve limit oksijen miktarını artırdığı ancak kimyasal madde türü ve konsantrasyon oranına göre farklı etki yaptıkları tespit edilmiştir. Isı iletkenliği için en iyi sonuç %9' luk borik asit (0.2815 W/moK) ile sağlanırken LOI testi için en iyi sonuçlar %6 ve %9' luk amonyum polifosfat (%45) için elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: HDF, Boraks, Borik asit, Isı iletkenliği, LOI

Keywords

• HDF, Boraks, Borik asit, Isı iletkenliği, LOI

References

1. ASTM C 1113-09, 2004. Standard test method for thermal conductivity of refractories by hot wire (Platinum resistance thermometer technique), Annual Book of ASTM Standards; Vol. 15.01, American Society for Testing International. Conshohocken: ASTM
2. ASTM D 2863, 2006. Standart test method for measuring the minimum oxygen concentration to support candle- like combustion of plastics, ASTM Internatıonal, United State.
3. Baysal, E., 1994. Çeşitli borlu ve WR bileşiklerinin kızılçam odununun bazı fiziksel özelliklerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi, KTU, Fen Bilimleri Enstitüsü, , Trabzon.
4. Baysal, E., 2002 Determination of oxygen index levels and thermal analysis of scots pine impregnated melamine formaldehyde-boron combinations. Journal of Fire Sciences, 20(5): 373–389.
5. Chen, S., Zheng, Q., Ye, G., Zheng, G., 2006. Fire retardant properties of alkoxycyclotriphosphazene. Journal of Applied Polymer viscose Science, 102:698-702. rayon containing
6. Çavdar, A.D., Tomak, E.D., Kalaycıoğlu, H., 2008. Borik asit ile emprenye edilen yongalevhaların oksijen indeks testi ile yanma özelliklerinin belirlenmesi. II. Ulusal Bor Çalıştayı Bildiriler Kitabı 17-18 Nisan, Ankara.
7. Gu, M., 2001. Structure based, two-dimensional anisotropic, transient heat conduction model for wood. PhD Thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, VA.
8. Gu H.M., Zink-Sharp, A., 2005. Geometric model for softwood transverse thermal conductivity. Part 1. Wood and Fiber Science, 37(4), 699-711.

9. Hakkarainen, T., Mikkola, E., Östman, B., Tsantaridis, L., Brumer, H., Piispanen, P., 2005. “İnnoFireWood, State of the art report,” VTT Technical research center of Finland, 11–14.
10. Kamke, A.F., Zylkowoski, S.C., 1989. Effects of wood- based panel characterisitics on thermal conductivity. Forest Products Journal, Volum, 39 no:5 p; 39-24. Tekstil Kayan, S., 2004.
11. Materyallerinin Yanma
12. Mekanizması ve Limit Oksijen indeks Değerleri.
13. Marmara Üniversitesi FBE Tekstil Eğitimi Anabilim
14. Dalı. Enstrümantal Analiz Dersi, İstanbul.
15. Kol, H., Altun, S., 2009. Effect of some chemicals on thermal conductivity of impregnated laminated veneer lumbers bonded with poly(vinyl acetate) and melamine- formaldehyde adhesives. Drying Technology, 27, 1010– 1016.
16. Kol, H.Ş., Uysal, B., Kurt, Ş., Ozcan, C., 2010. Thermal conducivity of oak ımpregnated wıth some chemicals and finished. BioResource, 5(2), 545-555.
17. Kollmann, F.F.P., Cote, W.A., 1968. Principles of wood science and technology. I: Solid Wood. Springer-Verlag, Berlin.
18. Kurt, Ş., Uysal, B., Özcan, C., 2009. Thermal conductivity of oriental beech impregnated with fire retardant. J. Coat. Technol. Res., 6 (4) 523–530.
19. Lewis, W.C., 1967. Thermal conductivitiy of wood-base fiber and particle panel materials’ research puper FBL 77, USDA. Forest Service Forest Products Lab., Madison, Wis.
20. Örs, Y., Şenel, A., 1999. Bazı ahşap ve ahşap kökenli malzemelerin ısı iletkenlik katsayıları. Tübitak. J. of Agriculture and Forestry 23,Ek Sayı 1, 239-245.
21. Sain, M., Park, S.H., Suhara, F., Law, S., 2004. Flame retardant and mechanical properties of natural fibre–PP composites containing magnesium hydroxide. Polymer Degradation and Stability, 83(2): 363–367.
22. Sanyal, S.N., Jain, V.K., Dubey, Y.M., Verma, P.C., 1991. A preliminary note on relationship between dielectric properties and thermal conductivity of wood. Journal of Indian Academy of Wood Science 22(2), 45-49.
23. Şenel, A., 1994. Ağaç malzemenin ısı iletkenliği tespiti. Doktora Tezi, G.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
24. Tutuş, A., Kurt, R., Alma, M.H., Meriç, H., 2010. Sarıçam odununun kimyasal analizi ve termal özellikleri. III. Ulusal Karadeniz Ormancılık Kongresi 20-22 Mayıs Cilt: V Sayfa: 1845-1851.
25. Uysal, B., Kurt, Ş., Özcan, C., Özbay, G., Likos, E., 2010. Üst yüzey işlemleri uygulanmış ağaç malzemenin boyutsal stabilitesi ve ısı iletkenliği üzerine etkileri. III. Ulusal Karadeniz Ormancılık Kongresi 20-22 Mayıs, Cilt: V Sayfa: 1799-1809.
26. Uysal, B., Kurt, Ş., Özcan, C., Yapıcı, F., Esen, R., 2010. Bazı yangın geciktiriciler ile emprenye edilen göknar odununun ısı iletkenliği. III. Ulusal Karadeniz Ormancılık Kongresi 20-22 Mayıs, Cilt: V Sayfa: 1788- 1798.
27. Uysal, B., Kurt, Ş., Özcan, C., Yıldırım, M.N., 2010. Membran pres ile kaplanmış lif levhada (MDF) su buharının bazı teknolojik özellikleri üzerine etkisi. III. Ulusal Karadeniz Ormancılık Kongresi 20-22 Mayıs, Cilt: V Sayfa: 1732-1742.
28. Yalınkılıç, M.K., 2000. İmprovement of Boron İmmobility in the borate-treated wood and composite materials. PhD thesis, Kyoto University.