Investigation of Flame Retardancy of Borax in Upholstery Leather Modified with Atmospheric Pressure Plasma

Abstract

Borax is in the class of inorganic chemicals and is used as flame retardancy in different industries. It has high ignition temperature, does not cause toxic gases during combustion and does not emit emissions that will pollute the environment. In this study, retanning process of leathers was made according to upholstery leather recipe and then the leathers were modified with argon gas containing atmospheric pressure plasma to increase the fixation of borax chemicals by surface modification effect of plasma. Then, 0, 30 g/L, 40 g/L, 50 g/L of borax solutions were applied to the modified leathers by padding technique and the leathers were finished by standard finishing recipe. Flame retardant property of leathers was determined by limit oxygen index (LOI) (ASTM D 2863-77) fire resistance test and TGA analysis. In addition, the treated leathers were characterized by FTIR, SEM and Hydrophilicity analyses. According to the obtained results, 30 g/L, 40 g/L, 50 g/L borax applied leather groups had 29.2%, 30.5% and 31.2% LOI values respectively, while control sample had 19.0%.

Keywords

• Plasma
• Leather
• Borax
• Flame Reterdancy
• Upholstery

Atmosferik Basınç Plazma ile Modifiye Edilmiş Döşemelik Derilerde Boraks Kimyasalının Alev Geciktiricilik Özelliğinin Araştırılması Öz

Öz

Boraks inorganik kimyasallar sınıfındadır ve alev geciktirici olarak farklı sektörlerde kullanılmaktadır. Boraks; yüksek tutuşma sıcaklığına sahiptir, yanma sırasında toksik gazlara neden olmaz ve çevreyi kirletecek emisyonlar yaymaz. Bu çalışmada, ilk olarak wet blue derilerin retenaj işlentisi yapılmış ve ardından finisajı yapılmamış deriler ilk olarak, boraks kimyasallarının fiksasyonunu arttırmak için atmosferik basınç plazması içeren argon gazı ile modifiye edilmiştir. Daha sonra 0, 30 g/L, 40 g/L, 50 g/L boraks çözeltisi padding tekniği ile modifiye edilmiş derilere uygulanmış ve deriler standart bir finisaj reçetesi ile mamul hale getirilmiştir. Derilerin alev geciktirici özelliği limit oksijen endeksi (LOI) (ASTM D 2863-77) alev dayanımı testi ve TGA analizi ile belirlenmiştir. Ek olarak, modifiye edilmiş deriler FTIR, SEM ve Hidrofilite analizleri ile değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlarına göre, 30 g/L, 40 g/L, 50 g/L boraks uygulanmış deri gruplarının LOI değerleri sırasıyla %29.2, %30.5 ve %31.2 olarak tespit edilmişken kontrol numunesi için bu değer %19.0 olarak belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Plazma
• Deri
• Boraks
• Alev Geciktirici
• Döşemelik

Kaynakça

1. Açikel S.M., Aslan A., Oksuz L., Aktan T. 2013. Effects of Atmospheric Pressure Plasma Treatments on Various Properties of Leathers, Journal of the Amerıcan Leather Chemısts Assocıatıon, 108(7):266-276.
2. Açikel S.M., Çelik C., Gültek A.S., Aslan A. 2017. The Flame Retardant Effect of Tributyl Phosphate on The Leathers, International Journal of Scientific and Technology Research, 6:44-48.
3. Açıkel S.M. 2018a. Researching of Properties of Gained Flame Retardancy on the Upholstery Leathers by Tributyl Phosphate Chemical, Sakarya University Journal of Science, 22 (5):1-7.
4. Açikel S.M., 2018b. Development of Commercial Flame Retardant in Upholstery Leathers by Boron Derivatives, Tekstil ve Konfeksiyon, 28:319-323.
5. Açikel S.M., Çelik C., Gürbüz D., Çinarli A. 2018. Flame Retardant Effect of Trı Butyl Phosphate (TBP) İn Vegetable Tanned Leathers, Tekstıl ve Konfeksıyon, 28:135-140.
6. Akarslan F. 2015, Investigation on Fire Retardancy Properties of Boric Acid Doped Textile Material”, Acta Physica Polonica Series a, 128:403-405.
7. Aslan A., Oztarhan A., Acikel S.M., Oks E., Nikolaev A.G. 2015. Properties of Metal and Metal-Gas Hybrid Ion Implanted Chrome-tanned Leather Surfaces, Journal of The Socıety of Leather Technologısts and Chemısts, 99(5):209-215.
8. Aydın D.Y., Gürü M., Ayar B., Çakanyıldırım Ç. 2016, Bor Bileşiklerinin Alev Geciktirici ve Yüksek Sıcaklığa Dayanıklı Pigment Olarak Uygulanabilirliği, Boron Dergisi, 1 (1):33 – 39.

9. Bozacı E. 2018, Borlu bileşiklerin çevre dostu yöntemlerle poliakrilnitril kumaşlara uygulanması, Boron Dergisi, 3 (1):17-23.
10. Çakal G.Ö., Göğebakan Z., Coşkun S. 2012, Investigation of Synergistic Effect of Boron on Fire Retardancy of Cotton Fabrics, Textile and Apparel, 18 (4):547−553.
11. Gelgeç E., Yıldırım F.F., Yumru Ş., Çörekoğlu M. 2018. Bor Bileşikleri Pamuklu Kumaşların Güç Tutuşurluk Özelliklerinin Geliştirilmesi, Soma Meslek Yüksekokulu Teknik Bilimler Dergisi, 2 (26): 27-44.
12. IULTCS, 1998, Water Droplet Test, IUP/420 EN ISO 15700.
13. IULTCS, 2002, Sampling, UP/2 EN ISO 2418.
14. IULTCS, 2012a, General Remarks, IUP/1 EN ISO 2419.
15. IULTCS, 2012b, Conditioning in Standard Atmosphere, IUP/3 EN ISO 2419.
16. Kaya M., 1998, Alev Geciktirici Ve Duman Bastırıcı Katkı Maddeleri, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi, 11(2):77-88.
17. Kaygusuz M., Meyer M., Junghans F., Aslan A. 2018. Modification of Leather Surface with Atmospheric Pressure Plasma and Nanofinishing, Polymer-Plastıcs Technology and Engıneerıng, 57(4):260-268.
18. Koizhaiganova M., Meyer M., Junghans F., Aslan A. 2017. Surface Activation and Coating on Leather by Dielectric Barrier Discharge (DBD) Plasma at Atmospheric Pressure, 101(2):86-93.
19. Lyu B., Wang Y.F., Gao D.G., Ma J.Z., Li Y., 2019, Intercalation of modified zanthoxylum bungeanum maxin seed oil/ stearate in layered double hydroxide: Toward flame retardant nanocomposites, Journal of Environmental Management, 238:235-242.
20. Yılmaz M.S and Pişkin S., 2017, Comparative Study on Two Different Methods for the Synthesis of Hydrated Sodium Metaborates Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, 7(2):563-567.