Halojen İçermeyen Kablo Bileşenleri Geleneksel ve Yenilikçi Yaklaşımlar
Özet
Güvenlik ve çevresel faktörlerin ön plana çıktığı günümüzde, elektrik iletim kabloları için malzeme seçimi oldukça önem arz etmektedir. Halojensiz kablo malzemeleri, gelişmiş güvenlik önlemleri ve sürdürülebilirlik açısından modern elektrik tesisatlarında önemli bir bileşen olarak ortaya çıkmaktadır (Matteucci vd., 2024). Kablo sektöründe özellikle poliolefin ve kopolimer karışımlarından oluşan ince duvarlı halojen içermeyen kablo yalıtımı ve ince duvarlı halojensiz düşük yanma dirençli bileşikler poliolefin elastomerler (POE) ve etilen vinil asetat (EVA) karışımları gelişmektedir.
Bu makalede, halojensiz kablo malzemesinin tanımı, neden önemli olduğu, avantajları, tarihsel gelişimi, teknolojik ilerlemeleri, kullanım alanları, üretimi ve geleneksel malzemelere kıyasla avantajları, yenilikçi yaklaşımlarla HFFR üretiminde nanoteknolojik uygulamalar, biyobozunur malzemeler, gelişmiş formülasyon teknikleri gibi konular ele alınmaktadır. Ayrıca HFFR kablo teknolojisindeki son zamanlarda kullanılan uluslararası kullanılan standartlar ve regülasyonlarda kısaca ele alınmıştır.
Anahtar kelimeler: HFFR, Ekstrüzyon, Nanokil, ATH, MDH, HFFR standartları
1.HFFR Nedir?
HFFR (Halogen Free Flame Retardant), halojen içermeyen (halojensiz) ve yangına dayanıklı (alev geciktirici) olup çevre ve insan sağlığı açısından güvenli bir malzeme türüdür (Naskar vd., 2007). HFFR malzemeli kablolar sektörde çoğunlukla yanmaz kablo olarak bilinirler ve tehlikeli ametalleri içermezler.
2.Halojen İçermeyen Malzemelerin Tarihsel Gelişimi
İlk Yıllar ve Geleneksel Malzemeler
Polimer endüstrisinin gelişimiyle birlikte polimerik malzemeler tıp, inşaat, otomotiv, elektronik gibi geniş bir uygulama alanı bulmuştur. Bununla birlikte çoğu polimerik malzemelerin yanıcı olma dezavantajı vardır. Polivinil klorür (PVC), iyi mekanik özellikleri ve düşük maliyeti nedeniyle gelişiminin ilk yıllarında tercih ediliyordu. Ancak yangın durumunda klor gazı salınımı gibi toksik yan etkiler içeriyordu. Yangın olayı, ısı, alev, duman ve gaz oluşumuna neden olan radikal bir ekzotermik oksidasyon reaksiyonudur. Herhangi bir malzemenin yanması için 3 bileşen gerekmektedir. Isı, oksijen ve yanan malzeme veya yakıt (Bar vd., 2015). Ekstrüzyon ve ko-ekstrüzyon teknolojilerindeki gelişmeler, HFFR üretiminde önemli rol oynamıştır. Bu teknolojiler, polimerlerin kablo damarlarının üzerine düzgün bir şekilde uygulanmasını sağlar ve kalitesini artırır (Xiong vd., 2016). Günümüzde, HFFR malzemelerinin performansını doğrulamak için kullanılan test yöntemleri ve sertifikasyon süreçleri de gelişmiştir. Yangın testi, duman yoğunluğu testi ve toksik gaz emisyonu testleri, malzemelerin güvenlik standartlarına uygunluğunu doğrular. Gelecekte, daha sürdürülebilir ve performanslı HFFR malzemeleri geliştirmek için araştırmalar devam edecektir. Nanoteknoloji ve biyobozunur malzemeler gibi yeni yaklaşımlar, HFFR teknolojisinin gelişiminde rol oynayabilecektir. HFFR malzemelerinin çevresel etkilerinin daha iyi anlaşılması ve geri dönüşüm süreçlerinin iyileştirilmesi, gelecekteki araştırma alanları arasında yer alacaktır. Ayrıca, maliyetlerin optimize edilmesi ve ekonomik sürdürülebilirlik de önemli konular olacaktır. HFFR polimer malzemeleri, kablo sektöründe güvenlik ve çevresel sürdürülebilirliği artırma yolunda önemli bir adım olmuştur. Tarihsel gelişim, teknolojik ilerlemeler ve uygulama alanlarındaki genişleme, HFFR malzemelerinin önemini ve etkisini ortaya koymaktadır. Gelecekte, malzeme bilimi ve üretim teknolojilerindeki yenilikler, HFFR malzemenin performansını daha da artıracaktır.
3.HFFR Neden Tercih Edilmelidir?
HFFR malzemeler, klor, flor, brom ve iyot gibi halojenler içeren geleneksel malzemelerin yerini alacak şekilde tasarlanmıştır. Bu elementler yangın geciktirici olarak etkili olsa da, yandığında toksik ve aşındırıcı gazlar açığa çıkarır. Halojensiz malzemeler ise halojen içermeyen bileşiklerden üretilir ve bu sayede yangın durumunda toksik gaz salınımını en aza indirir ve aynı zamanda alev geciktirici özellikleri sayesinde yangının yayılmasını önlemeye yardımcı olur. Halojensiz malzemenin birincil avantajı acil durumlarda güvenliğin artmasıdır. Daha az zehirli olan halojensiz malzemeler, yangın durumunda daha güvenli tahliyeye ve daha az sağlık riskine katkıda bulunur (Porfyris vd., 2024). Ayrıca, halojensiz kablolar çevresel sürdürülebilirlik hedefleriyle uyumludur. Halojen içeren malzemelerin yakılmasının yan ürünleri çevreye zararlı olup hava ve toprak kirliliğine yol açabilir. Halojensiz malzemelerin daha güvenli bir şekilde bozulmaları ve daha düşük çevresel etkiye sahip olmaları, halojensiz malzemeleri çevre bilincine sahip projeler için tercih edilen bir seçenek yapar.
Halojen içeren dumanlar son derece aşındırıcı olabilir ve yangının yakınındaki metal bileşenlere ve elektronik sistemlere zarar verebilir. Halojensiz malzemeler daha az aşındırıcı madde üreterek bu riski azaltmaya yardımcı olur, böylece kritik altyapıyı korur ve ekipmanın ömrünü uzatır. Yangınla mücadele ekipmanlarını tetikleyen çevresel koşulların değerlendirilmesi bu tür cihazları besleyen elektrik sistemlerinin mühendisliğini yaparken dikkate alınması gereken temel tasarım görevlerinden biridir (Perka vd., 2021). HFFR kablolar, tüm bu sebepler dolayısıyla hastane, okul, otel, alışveriş merkezi gibi insanların yoğun olarak bulunduğu yapılar, endüstriyel tesisler, ulaşım sektörü, veri ve telekomünikasyon alanları, enerji dağıtım sistemleri, savunma ve güvenlik gibi birçok kullanım alanında tercih sebebidir.
4. HFFR Malzemelerinin Üretim Süreci
4.1. Hammadde Seçimi
HFFR üretiminde kullanılan hammaddeler genellikle poliolefinler (örneğin, düşük yoğunluklu polietilen - LDPE), termoplastik elastomerler (TPE) ve özel katkı maddeleridir. Bu hammaddeler, hem mekanik hem de kimyasal özelliklerin optimize edilmesini sağlar (Roman-Lorza vd., 2010).
4.2. Formülasyon ve Karışım
Hammadde seçiminden sonra, malzemenin özel özelliklerini elde etmek için formülasyon aşamasına geçilir. Bu aşamada, alev geciktiriciler, düşük duman üreten bileşenler ve diğer katkı maddeleri karıştırılır. Formülasyonun amacı, hem alev geciktirici hem de düşük toksik gaz emisyonunu sağlamak üzere malzemenin kimyasal yapısını optimize etmektir.
4.3. Ekstrüzyon
Hazırlanan karışım, ekstrüzyon makinesinde işlenir. Ekstrüzyon, malzemenin ısı ve basınç altında şekillendirilmesini sağlayan bir işlemdir. Bu aşamada, karışım belirli bir sıcaklıkta eritilir ve kablo damarlarının etrafına kılıf olarak uygulanacak şekilde şekillendirilir. Ekstrüzyon süreci, malzemenin homojen ve dayanıklı olmasını sağlar.
4.4. Soğutma ve Sertleştirme
Ekstrüzyon işleminden sonra, polimer malzeme soğutma ünitesine alınır. Soğutma, malzemenin şekil ve özelliklerinin korunması için kritik bir aşamadır. Bu aşamada, malzeme sertleşir ve istenilen fiziksel özelliklere ulaşır.
4.5. Test ve Kalite Kontrol
HFFR malzemeleri, üretim sürecinden sonra çeşitli testlerden geçer. Bu testler, alev geciktirici performansı, duman yoğunluğu, toksik gaz salınımı ve mekanik dayanıklılık gibi özelliklerin standartlara uygunluğunu doğrular. Kalite kontrol süreçleri, son ürünün güvenlik ve performans gereksinimlerini karşıladığından emin olmak için hayati öneme sahiptir.
5. HFFR Formülasyon İçerikleri ve Gelişmeler
HFFR polimer malzemeleri, gelişmiş alev geciktirici özellikler ve çevresel güvenlik sağlamak amacıyla özel formülasyonlar içermektedir. Bu formülasyonlarda kullanılan inorganik hidroksit dolgu maddeleri, alev geciktirici özellikleri geliştirmek ve toksik gaz emisyonlarını azaltmak amacıyla kullanılır. Bu dolgu maddeleri, hem malzemenin güvenlik performansını artırır hem de çevresel etkilerini minimize eder. Antimon trioksit, huntit, hidromanyezit, nanokil, zirkonyum fosfat, çinko borat, alüminyum hidroksit (ATH) ve magnezyum hidroksit (MDH) gibi bileşenler, bu formülasyonlarda yaygın olarak kullanılan dolgu maddeleridir. Bu maddelerin özellikleri ve HFFR formülasyonlarındaki rollerini detaylandırarak, bu bileşenlerin nasıl kombinlendiğini ve hangi avantajları sağladığını inceleyelim.
HFFR malzemenin temel bileşenleri:
Poliolefinler: Polietilen (PE) ve Polipropilen (PP) gibi poliolefinler, HFFR üretiminde yaygın olarak kullanılır. Bu polimerler, iyi mekanik özellikler ve düşük maliyet sağlar. Özellikle düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) ve yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) çeşitleri, alev geciktirici katkı maddeleri ile formüle edilerek HFFR üretiminde kullanılır.
Poliolefin Elastomer (POE): Poliolefin elastomerler (POE'ler), etilen ile büten veya oktenin kopolimeri olup, film, inşaat borusu, tel ve kablo endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır (Meucci vd., 2022). POE'ler, maliyet avantajı, mekanik özellikleri, kolay temin edilebilirliği ve işlenebilirliği sayesinde polipropilen (PP) ve polietilen (PE) ile yapılan karışımlarda darbelere karşı dayanım sağlamaktadır (Mohite vd., 2022; Khosravi vd., 2022).
Etilen vinil asetat (EVA): Etilen vinil asetat (EVA), genellikle farklı asetat içeriklerine sahip etilen ve vinil asetat segmentlerinin serbest radikal polimerizasyonu ile oluşturulan kopolimerdir. İstenilen fizikokimyasal özellikler ve katkı maddelerinin kolayca ilave edilebilmesi nedeniyle, elektrik yalıtımı, kablo kılıfı ve onarımı, korozyon koruması, bileşen kapsülleme ve su geçirmezlik, kirlenme koruması, ürün paketlenmesi ve ayakkabı endüstrisi gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu geniş kullanım alanı, endüstriyel olarak önemini doğrudan vurgulamaktadır (Bidsorkhi vd., 2014).
Termoplastik Elastomerler (TPE): TPE, esneklik ve dayanıklılık sağlayan bir polimerdir. HFFR formülasyonlarında, hem esnekliği artırmak hem de performansı iyileştirmek amacıyla kullanılabilir (Wang vd., 2020).
Alev geciktirici maddeler, HFFR malzemenin yangına karşı dirençli olmasını sağlayan en kritik bileşenlerdir. Bu maddeler genellikle halojen içermeyen bileşenlerdir ve çeşitli türlerde olabilir.
Alüminyum Hidroksit (ATH):
Kimyasal Özellikleri: Alüminyum hidroksit (Al(OH)₃), genellikle beyaz bir toz şeklindedir. Yüksek saflıkta bulunur ve alev geciktirici özellikleri nedeniyle tercih edilir.
Alev Geciktirici Etki: Alüminyum hidroksit, 200-300°C sıcaklıkta dehidrasyon reaksiyonu gerçekleştirir, bu da su buharı salınımına yol açar. Su buharı, yanma sırasında alevin yayılmasını yavaşlatır ve alev geciktirici bir kaplama sağlar.
2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O (1)
Denklem 1’e göre, ayrışma sırasında 1050 kJ/kg enerji tamamen ATH, polimeri soğutur ve sıcaklığın düşmesine katkıda bulunurken, oluşan su buharı yanıcı gazları seyreltir. Ayrıca alüminyum oksit (Al2O3) koruyucu bir ısı yalıtımı katmanı oluşturarak ısı salınımını ve duman oluşumunu azaltır (Yilmaz vd., 2013).
Uygulama Alanları: Kablo kılıflarında, inşaat malzemelerinde ve diğer alev geciktirici ürünlerde geniş uygulama alanlarında yaygın olarak kullanılır. Özellikle düşük maliyetli ve etkili bir çözüm sağlar.
Magnezyum Hidroksit (MDH):
Kimyasal Özellikler: Magnezyum hidroksit (Mg(OH)₂), alev geciktirici özellikleri ile bilinir. İnorganik bir bileşendir ve genellikle beyaz toz halindedir. MDH, alev geciktirici özelliklerin yanı sıra, dumanı azaltma ve toksik gaz salınımını engelleme kapasitesine sahiptir. Ayrıca, kablonun mekanik dayanıklılığını da artırır.
Alev Geciktirici Etki: Magnezyum hidroksit, 330-350°C sıcaklıklarda termal ayrışma geçirir ve su buharı salar. Su buharı, alevin yayılmasını yavaşlatır ve yanma sürecini kontrol altında tutar. Bu, magnezyum hidroksitin etkili bir alev geciktirici olmasını sağlar. Alev geciktiriciler malzemenin yanıcılığını ve polimerlerin alev yayılımını sınırlamak için kullanılır (Hu vd., 2014).
Mg(OH)2(k) + ısı → MgO (k) + H2O (g) (2)
Reaksiyon denklemi 2’ye göre termal ayrışma sırasında MDH, magnezyum oksit (MgO) ve su buharlarını serbest bırakır. İlk olarak yanan polimer yüzeyinde koruyucu katmanlar oluşturarak ısı ve oksijenin polimere ulaşmasını engeller (Hornsby vd., 2001).
Su buharı salınımı sayesinde, yanma sırasında düşük duman emisyonu ve toksik gaz salınımı sağlar. Bu durum, daha temiz ve güvenli bir yanma sağlar.
Uygulama Alanları: HFFR kablolarda, özellikle yüksek sıcaklık dayanımı ve düşük toksik emisyon gerektiren uygulamalarda kullanılır. Elektrik kabloları, inşaat malzemeleri ve diğer alev geciktirici uygulamalarda kullanılır.
Kalsiyum Hidroksit:
Kimyasal Özellikler: Kalsiyum hidroksit (Ca(OH)₂), beyaz bir toz olarak bulunur. Genellikle inorganik katkı maddesi olarak kullanılır.
Alev Geciktirici Etki: Kalsiyum hidroksit, 580-650°C sıcaklıklarda su buharı salar ve alev geciktirici özellikler sağlar. Su buharı, yanma sürecini yavaşlatır ve alevi bastırır. Ca(OH)₂, düşük duman emisyonu sağlar ve toksik gaz salınımını azaltır.
Uygulama Alanları: Elektrik kabloları ve diğer alev geciktirici malzemelerde kullanılır. Hem alev geciktirici hem de çevresel sürdürülebilirlik sağlamak için kullanılır.
Antimon Trioksit:
Kimyasal Özellikler: Antimon trioksit (Sb2O3), beyaz bir tozdur ve genellikle halojenli alev geciktiricilerle birlikte kullanılır. Ancak, halojen içermeyen sistemlerde de kullanılabilir.
Alev Geciktirici Etki: Antimon trioksit, halojen içermeyen alev geciktiricilerle kombine edildiğinde alev geciktirici etkilerini artırır. Ancak, halojen içermeyen formülasyonlarda kullanımında dikkat edilmesi gereken toksik etkiler olabilir.
Uygulama Alanları: Genellikle halojenli alev geciktiricilerle birlikte, ancak bazı HFFR formülasyonlarında da bulunabilir.
Huntit:
Kimyasal Özellikler: Huntit, doğal bir mineraldir ve kimyasal formülü Mg3(CO3)4(OH)2×3H2O'dır. Magnezyum karbonat ve magnezyum hidroksit bileşenlerini içerir.
Alev Geciktirici Etki: Huntit, termal ayrışma sırasında su buharı ve karbon dioksit salar. Bu, alevin yayılmasını yavaşlatır ve alev geciktirici performansı artırır. Düşük duman emisyonu sağlar ve çevresel sürdürülebilirliği destekler.
Uygulama Alanları: Elektrik kabloları ve diğer alev geciktirici malzemelerde kullanılır.
Hidromanyezit:
Kimyasal Özellikler: Hidromanyezit, Mg5(CO3)4(OH)2×4H2O formülüne sahip bir mineraldir ve magnezyum karbonat ve hidroksit içerir.
Alev Geciktirici Etki: Termal ayrışma sırasında su buharı salarak alevin yayılmasını kontrol eder. Yanma sırasında düşük duman ve toksik gaz emisyonu sağlar.
Uygulama Alanları: Kablo kılıfları ve diğer alev geciktirici uygulamalarda kullanılır.
Nanokil:
Kimyasal Özellikler: Nanokil, nano boyutlarda kil partikülleridir ve yüksek yüzey alanına sahiptir.
Alev Geciktirici Etki: Nanokil, polimer matrisine eklenerek alev geciktirici özellikleri artırabilir. Ayrıca, nanokil katkısı, termal stabiliteyi ve mekanik özellikleri iyileştirebilir. Nanokil, yanma sırasında düşük duman emisyonu ve toksik gaz salınımını destekler.
Uygulama Alanları: HFFR formülasyonlarında, özellikle yüksek performanslı ve sürdürülebilir çözümler için kullanılır.
Zirkonyum Fosfat:
Kimyasal Özellikler: Zirkonyum fosfat (ZrP), zirkonyum ve fosfor bileşenlerini içerir ve genellikle beyaz bir toz formundadır.
Alev Geciktirici Etki: Zirkonyum fosfat, termal ayrışma sırasında fosfor oksit salınımı yaparak alevin yayılmasını kontrol eder. Ayrıca, alev geciktirici kaplama oluşturarak performansı artırır. Düşük duman emisyonu sağlar ve toksik gaz salınımını azaltır.
Uygulama Alanları: Elektrik kabloları ve diğer alev geciktirici ürünlerde kullanılır.
Çinko Borat:
Kimyasal Özellikler: Çinko borat (2ZnO×3B2O3×3,5H2O), çinko ve bor bileşenlerini içerir ve genellikle beyaz bir toz formundadır.
Alev Geciktirici Etki: Çinko borat, yanma sırasında bor oksit ve çinko oksit salınımı yaparak alev geciktirici etkisini gösterir. Düşük duman emisyonu sağlar. Ayrıca, kabloların yaşlanma ve kimyasal etkilere karşı dayanıklılığını artırır.
Uygulama Alanları: Kablo kılıfları, inşaat malzemeleri ve diğer alev geciktirici ürünlerde kullanılır.
Melamin Bileşenleri:
Melamin bileşenleri, yüksek sıcaklıklara dayanıklı bir alev geciktirici kaplama oluşturur ve genellikle diğer alev geciktirici maddelerle kombinasyon halinde kullanılır.
Beyaz Talk:
Beyaz talk, duman emisyonunu azaltmaya yardımcı olan bir katkı maddesidir. Ayrıca, polimerlerin fiziksel özelliklerini iyileştirir.
Yapay Kükürt:
Duman ve toksik gaz emisyonunu kontrol eden bir başka katkı maddesidir. Polimer matris içinde dağılmış halde bulunur.
6. İnorganik Hidroksit Dolgu Maddelerinin Formülasyonlardaki Rolü
6.1. Alev Geciktirme Mekanizmaları
Inorganik hidroksit dolgu maddeleri, alev geciktirici özelliklerin sağlanmasında çeşitli mekanizmalar kullanır. Bu maddeler, yanma sırasında su buharı veya karbondioksit salınımı sağlayarak alevi bastırır ve yanma sürecini kontrol altında tutar. Aynı zamanda, malzemenin yanma sürecinde alevin yayılmasını yavaşlatan koruyucu bir tabaka oluştururlar.
6.2. Toksik Gaz Emisyonlarını Azaltma
Inorganik hidroksit dolgu maddeleri, yanma sırasında toksik gaz emisyonlarını azaltma kapasitesine sahiptir. Bu maddeler, düşük duman emisyonu ve az miktarda toksik gaz salınımı sağlayarak, daha güvenli bir ortam oluşturur. Bu özellik, özellikle kamu binaları, ulaşım sistemleri ve endüstriyel uygulamalarda büyük önem taşır.
6.3. Mekanik Özellikler ve Dayanıklılık
Bu dolgu maddeleri, kablo kılıflarının mekanik dayanıklılığını artırır ve kimyasal etkilere karşı direnç sağlar. Ayrıca, malzemenin yaşlanma sürecinde performansını korur, böylece uzun ömürlü ve güvenilir bir çözüm sunar.
7. Gelişen Teknolojilerde yenilikçi yaklaşımlar
Son yıllarda, HFFR malzeme formülasyonları üzerinde birçok yenilikçi geliştirme yapılmıştır.
Nanoteknoloji Uygulamaları: Nanomalzemeler, HFFR’lerde alev geciktirici ve mekanik özellikleri artırmak için kullanılmaktadır. Örneğin, nanoyapılı alüminyum oksit ve silika, daha etkili alev geciktirici özellikler ve düşük duman emisyonları sağlar. Alev geciktiricilik ve mekanik özellikler için eş zamanlı iyileştirmeler esas olarak yüzey işleme teknolojisine, nanoteknolojiye ve çoklu alev geciktiricilerin poliolefin polimerleri ile uyumluluğunu arttırmak için aynı zamanda alev geciktiricilerin verimliliğini de arttırmak gerekir ( iv d., 2022).
Biyobozunur Malzemeler: Çevresel sürdürülebilirliği artırmak amacıyla, biyobozunur ve yenilenebilir kaynaklardan elde edilen polimerler ve katkı maddeleri araştırılmaktadır. Bu malzemeler, HFFR’nin çevresel etkilerini azaltabilir.
Gelişmiş Formülasyon Teknikleri: Yüksek performanslı HFFR malzemeleri elde etmek için yeni karıştırma ve işleme teknikleri geliştirilmiştir. Bu teknikler, katkı maddelerinin homojen dağılmasını ve polimer matrisinin optimal özelliklerini sağlar.
8. Standartlar ve Regülasyonlar: HFFR malzemelerin, yangın dayanımı, toksik gaz salınımı, halojen içeriği ve mekanik dayanıklılık gibi özelliklerini değerlendirmek için uluslararası standartlar kullanılır. Bu standartlar, formülasyonun doğruluğunu, güvenliğini ve çevre kriterlerini karşılamasını sağlamak için kritik öneme sahiptir.
HFFR malzemelerin test edildiği başlıca standartlar aşağıdaki gibidir.
8.1. Yanma Performansı Test Standartları
IEC 60332-1-2: Tek bir kablonun dikey yanma testini ölçer. Kablonun yangın yayılma eğilimini değerlendirir.
IEC 60332-3-22 / 23 / 24 (Kategori A, B, C): Birden fazla kablonun demet hâlinde yangın dayanımını test eder.
UL 94: Plastik malzemelerin yanıcılığını sınıflandırır (örneğin, V-0, V-1, HB).
8.2. Duman Yoğunluğu Testleri
IEC 61034-1 ve IEC 61034-2: Yanma sırasında üretilen duman yoğunluğunu ölçer.
IEC 61034-1: Test cihazı ve prosedürleri tanımlar.
IEC 61034-2: Duman yoğunluğunun ölçüm yöntemini içerir.
EN 50268: Kabloların duman emisyonu performansını değerlendiren bir başka standarttır.
8.3. Halojen Gaz Emisyonu Testleri
IEC 60754-1: Yanma sırasında açığa çıkan halojen asidik gazların miktarını ölçer. HFFR malzemeler halojen içermediği için bu testte minimum değer elde edilmelidir.
IEC 60754-2: Yanma gazlarının asitlik (pH) ve iletkenlik seviyelerini ölçerek malzemenin korozyon etkisini değerlendirir.
8.4. Zehirli Gaz Emisyonu Testleri
NES 713 (İngiltere): Yanma sırasında açığa çıkan gazların toksisite seviyesini ölçer.
ISO 19700: Gazların yanma sırasında toksikolojik etkilerini değerlendiren bir başka standarttır.
8.5. Isı ve Mekanik Dayanıklılık Testleri
IEC 60811 serisi: Malzemenin mekanik özelliklerini, yaşlanma dayanıklılığını, düşük ve yüksek sıcaklık dayanımını test eder.
EN 50267: Malzemenin korozyona neden olmayan gaz salınımı özelliklerini test eder.
8.6. Yangın Performansına Özel Avrupa Standartları
CPR– EN 50575: Kabloların yangın reaksiyon sınıflarını (örneğin, B2ca, Cca, Dca) belirler. HFFR malzemeler genellikle yüksek sınıflandırmalara ulaşır.
EN 50399: Kabloların alev yayılımı, ısı salınımı ve duman yoğunluğu özelliklerini ölçer.
8.7. Dielektrik ve Elektriksel Özellik Testleri
IEC 60228: İletkenlerin elektriksel özelliklerini değerlendirir.
IEC 60331: Yangın sırasında devrenin bütünlüğünü koruyan kablolar için testleri kapsar.
9. Sonuç ve Değerlendirme
HFFR polimer malzemeleri, hem güvenlik hem de çevresel sürdürülebilirlik açısından önemli avantajlar sunmaktadır. Teknolojik ilerlemeler ve formülasyon yenilikleri, bu malzemelerin performansını artırmış ve çeşitli endüstriyel uygulamalar için uygun hale getirmiştir. Gelecekte, daha sürdürülebilir ve performanslı formülasyonlar geliştirmek için devam eden araştırmalar, HFFR malzemelerinin evrimini şekillendirecektir.
Kaynaklar
•Bar M, Alagirusamy R, Das A (2015). Flame retardant polymer composites: Fibers Polym., 16, 705-717.
•Hu Y, Qian X, Song L, Lu H (2014). Polymer / layered compound nanocomposites: A way to improve fire safety of polymeric materials, Fire Saf. Sci., 11, 66-82.
•Hornsby PR (2001). Fire retardant fillers for polymers, Int. Mater. Rev., 46, 199-210.
•Li Y, Qi LJ, Liu YE, Qiao JJ, Wang MT (2022). Recent advances in halogen-free flame retardants for polyolefin cable sheath materials, Polymers, 14(14), Article number: 2876.
•Matteucci V, Meucci M, Haveiku S, Cardelli C, Ducci A (2024). Crstallinity of halogen-free flame-retardant polyolefin compounds loaded with natural magnesium hydroxide. Eng., 5, 2050-2066.
•Meucci M, Haveriku S, Badalassi M, Cardelli C, Renggeri G, Pucci A (2022). Effect of polyolefin elastomers’ characteristics and natural magnesium hydroxide content on the properties of halogen-free flame-retardant polyolefin composites, Micro-Switzerland, 2(1), 164-182.
•Mohite, A. S., Rajpurkar, Y. D., & More, A. P. (2022). Bridging the gap between rubbers and plastics: a review on thermoplastic polyolefin elastomers. Polymer Bulletin, 79(2), 1309-1343.
•Khosravi, A., Fereidoon, A., Khorasani, M. M., & Saeb, M. R. (2022). Experimental and theoretical mechanical behavior of compatibilized polylactic acid/polyolefin elastomer blends for potential packaging applications. Iranian Polymer Journal, 31(5), 651-663.
•Bidsorkhi, H. C., Soheilmoghaddam, M., Pour, R. H., Adelnia, H., & Mohamad, Z. (2014). Mechanical, thermal and flammability properties of ethylene-vinyl acetate (EVA)/sepiolite nanocomposites. Polymer Testing, 37, 117-122.
•Naskar K, Mohanty S, Nando GB (2007). Development of thin walled halogen-free cable insulation and halogen-free fire resistant low-smoke cable-sheating compounds based on polyolefin elastomer and ethylene vinyl acetate blends, J. Appl. Polym. Sci., 104(5), 2829-2848.
•Porfris AD, Vafeiadis A, Gkountela CI, Politidis C, Messaritakis G, Orfanoudakis E, Pavlidou S, Korres DM, Kyritsis A, Vouyouka SN (2024). Flame-retarded and heat-resistant PP compounds for halogen-free low-smoke cable protection pipes (HFLS consuits), Polymers, 16, 1298-1322.
•Perka B, Piwowarski K (2021). A method for determining the important of ambient temperature on an electrical cable during a fire, Energies, 14(21), Article number: 7260.
•Roman-Lorza S, Rodriquez-Perez MA, Zurro J (2010). Cellular structure of EVA/ATH halogen-free flame-retardant foams, Journal of Cellular Plastics, 46(3), 259-279.
•Wang LC, Sun Q, Zhang CC (2020). The charring effect and flame retardant properties of thermoplastic elastomers composites applied for cable, Fibers and Polymers, 21(11), 2509-2606.
•Xiong LZ, Yang WM, Li CJ, Zhou X, Jiao ZW (2016). Plasticizer migration from micro-layered flexible poly(vinyl chloride) films prepared by multi-layer co-extrusion technology, Journal of Plastic Films & Sheeting, 32(4), 402-418.
•Yilmaz MC, Ezdeşir A, Ulutan S, Tüzüm-Demir AP (2013). Production of a polymeric composite material filled with halogen-free flame retardant, Polymers & Polymer Composites, 21(3), 133-138.
Tuğba YILMAZ 1,2,* Mürvet ÇUKURU 1 Murat ATEŞ 3
1 Vatan Kablo A.Ş, Tekirdağ
2 Kocaeli Üniversitesi, Kocaeli
3 Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi, Tekirdağ
* Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Polimer Bilimi ve Teknolojisi
Plastik & Ambalaj Teknolojisi Dergisi - 2025 Şubat-Sayı 313
