ABSTRACT THE BEHAVIOUR OF LYOCELL AND LYOCELL/COTTON BLENDS ON THE EFFECT OF FLAME In this thesis, the changes in flame retardency and performance characteristics of Lyocell fibre, which is presented as the last generation cellulosic fibre with its superior characteristics, are examined when it's made flame retardant. The only study has been made to date concerning Lyocell' s flame retardency has been done on the fibre form. The main subject in this research is how the flame retardency characteristics (LOI value) would be affected when the Lyocell fibres are used alone or with cotton blends. Many factors, such as diameter of the filament, weight of the fabric and weaving design, have effects on the flame retardency characteristics. In the first chapter, the importance of cellulosic fibres, history of the production, the place of Lyocell fibres in regenerated cellulosic fibre production, and the purpose of this study is explained. In the second chapter, the production and history of Lyocell, which is one of the regenerated cellulosic fibres, and the physical and chemical characteristics of the fibre are briefly discussed. Concepts concerning the flame retardency of textile products in general are outlined and especially the studies are extended concerning the flame retardency of Lyocell fibres. Outline of the study in this thesis are explained in the third chapter. In this chapter, the method of research, equipment and standards used are introduced. Obtaining of the materials, determination of their main characteristics, given flame retardant characteristics to the materials, measurements of flame retardency and performance characteristics, are all given in this chapter. In this chapter, LOI measurements, which are the methods used in analysing fabrics, thermal analysis measurements, quantity measurements of nitrogen and phosphorus, data concerning breaking-elongation, abrasion, pilling, tearing and crease recovery measurements of the fabrics and the photographs of electron microscope examinations are presented. IllIn the forth chapter, the results derived from the measurement data are listed and in the fifth chapter the comments made from those results presented and discussed. According to these, from the LOI measurements it is understood that 100% Lyocell LOI value is higher than 100% Cotton fabric and with the increase of the Lyocell amount in the blend increases the LOI value. It is understood that the flame retardency of the samples tested increase with the effect of Lyocell fibre content increase. This appears in connection with the fibrillation characteristics of these fibres and the proof of this situation is put forward. However, the performance properties of the fabrics have also been considered and it İs found that the most suitable mixture is 50/50% Lyocell / Cotton, without making any unacceptable level changes in performance of Lyocell / Cotton mixture fabrics while making the flame retardant finishing application possible. In the fifth chapter, the conclusions of the thesis are presented. Apart from the other studies made over the flame retardency of Lyocell, in this study, the flame retardency of cotton, which is also 100% cellulosic, is compared with different blend ratios of this fibre with Lyocell fibres. So, it is aimed at developing the usage possibilities of Lyocell. The LOI values derived from the study are supported with thermal analysis results. As the final conclusions are made, the most suitable mixture ratio is suggested after examining' the flame retardency and performance characteristics in the case of these two fibres being used together. February, 2003 Evren Çağlım BAYRAMOGLU IV

ÖZET LYOCELL VE LYOCELL/PAMUK KARIŞIMLARININ ALEV ETKENİ KARŞISINDAKİ DAVRANIŞLARI Bu tez çalışmasında, son nesil selülozik lif olarak üstün özellikleri ile tanıtılan Lyocell lifinin güç tutuşur hale getirilmesi durumunda göstereceği güç tutuşurluk ve performans özelliklerindeki değişimler izlenmiştir. Lyocell' in güç tutuşurluğu ile ilgili yapılmış tek araştırma lifler üzerinedir. Bu araştırmada ele alman temel konu, Lyocell liflerinin tek başına veya pamuklu karışım kumaş olarak kullanılmaları durumunda güç tutuşurluk özelliklerinin (LOI değerinin) nasıl etkileneceğinin incelenmesidir. Güç tutuşurluk özelliğine, iplik inceliği ve kumaş ağırlığından, dokumanın örgüsüne kadar pek çok faktör etki etmektedir. Birinci bölümde selülozik liflerin önemi, yapay selülozik lif üretiminin geçmişi ve Lyocell liflerinin yapay selülozik lif üretimindeki yeri, ve bu tez çalışmasının amacı anlatılmaktadır. İkinci bölümde, yapay selülozik liflerden olan Lyocell'in üretimi, tarihçesi, lifin fiziksel ve kimyasal özellikleri kısaca tanıtılmakta, tekstil ürünlerinin güç tutuşurluğu ile ilgili kavramlar anlatılmakta; kaynak bilgilerin irdelenmesi başlığı altında, tez çalışması ve özellikle Lyocell liflerinin güç tutuşurluğu ile ilgili olarak yapılmış olan çalışmalar özetlenmektedir. Tez çalışmaları üçüncü bölümde anlatılmaktadır. Bu bölümde araştırmanın yöntemi, kullanılan araçlar ile standartlar tanıtılmıştır. Malzemelerin elde edilmesi, temel özelliklerinin belirlenmesi, malzemelere güç tutuşur özellikler kazandırılması, güç tutuşurluğun ve performans özelliklerinin ölçümleri bu bölümde verilmektedir. Bu bölümde kumaşların incelenmesinde kullanılan yöntemler olan LOI ölçümleri, termal analiz ölçümleri, azot ve fosfor miktarı ölçümleri, kumaşların kopma uzama, aşınma, boncuklanma, yırtılma ve kat düzelme ölçümlerine ait veriler ile elektron mikroskobu incelemelerine ait fotoğraflar sunulmaktadır.Dördüncü bölümde, elde edilen ölçüm verilerinden ulaşılan sonuçlar listelenmiş ve beşinci bölümde bu sonuçlardan çıkartılan yorumlar sunularak tartışılmıştır. Bunlara göre LOI ölçümlerinden, %100 Lyocell liflerinin LOI değerinin % 100 pamuklu kumaşa oranla daha fazla olduğu ve karışımdaki Lyocell miktarının artışıyla LOI değerinin artmakta olduğu ortaya konmuştur. Lyocell liflerinin varlığının güç tutuşurluğu artırıcı etkisinin, bu liflerin fibrilasyon özellikleri ile bağlantılı olarak ortaya çıktığı sonucuna ulaşılmış ve bu durumu ortaya koyan kanıtlar tartışılmıştır. Bununla birlikte kumaşların performans özellikleri de göz önünde bulundurularak Lyocell/Pamuk karışımı kumaşların performans özelliklerinde kabul edilenin üzerinde değişikliğe yol açmadan güç tutuşurluğu da sağlayacak apre uygulaması için en uygun karışımın % 50/50 Lyocell/Pamuk olduğu bulunmuştur. Beşinci bölümde, tez çalışmasının bulguları ortaya konmaktadır. Bu çalışmada, Lyocell' in güç tutuşurluğu ile ilgili olarak yapılmış diğer çalışmalardan farklı olarak, yine %100 selülozik olan pamuk ile bu lifin Lyocell lifleri ile çeşitli oranlardaki karışımlarının güç tutuşurluğu ile karşılaştınlmıştır. Böylece Lyocell' in kullanım olanaklarının anlaşılması ve geliştirilmesi amaçlanmıştır. Çalışmada elde edilen LOI sonuçlan diğer çalışmadan farklı olarak termal analiz sonuçlan ile desteklenmiştir. Bununla beraber bu iki lifin birlikte kullanılmalan durumunda ortaya çıkan güç tutuşurluk özellikleri, performans özellikleri ile birlikte değerlendirilerek en uygun kanşım oranı önerilmiştir. Şubat, 2003 Evren Çağlım BAYRAMOĞLU II

98