T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Transkript

1 T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ORMAN VE TARIMSAL ATIKLARDAN ÜRETİLEN KOMPOZİT LEVHALARDA YÜZEY KİMYASAL ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI Mustafa Burak ARSLAN Danışman: Yrd. Doç. Dr. Halil Turgut ŞAHİN YÜKSEK LİSANS TEZİ ORMAN ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ISPARTA 2008

2 İÇİNDEKİLER Sayfa İÇİNDEKİLER... I ÖZET... III ABSTRACT... IV TEŞEKKÜR... V ŞEKİLLER DİZİNİ... VI ÇİZELGELER DİZİNİ... VIII 1.GİRİŞ KAYNAK ÖZETLERİ Yonga Levha: Tanım ve Sınıflandırma Yonga Levha Üretimine Uygun Hammaddeler ve Özellikleri Odun Hammaddesi Odun Dışı Bitkisel Materyal ve Tarımsal Atıklar Yonga Levha Üretiminde Kullanılan Yapıştırıcı Malzemeler Odun Dışı Alternatif Kaynaklardan Panel Levhaların Üretilmesi Üzerine Yapılan Bazı Çalışmalar Ağaç Kabuklarından Kompozit Panel Üretilmesi Üzerine Yapılan Çalışmalar Atmosferik Koşulların Lignoselülozik Malzemelere Olan Etkisi (Weathering MATERYAL VE YÖNTEM Materyal Yöntem Levhaların Bazı Fiziksel ve Mekanik Özelliklerin Tayini Levhaların Yoğunluk Tayini Levhaların Kalınlık Artımı Levhaların Eğilme Direnci Levhaların Eğilmede Elastikiyet Modülleri Levhaların Yüzeye Dik Çekme Direnci Levhaların Yüzeye Sağlamlık Testi Lignoselülozik Hammaddelerin Kimyasal Bileşenlerinin Tayini Ekstraktif Maddelerin Tayini Holoselüloz ve Lignin Tayini Panel Levhaların Yüzeylerinde Meydana Gelen Kimyasal ve Fiziksel Değişikliklerin Belirlenmesi I

3 Levha Yüzeylerindeki Kimyasal Grupların Belirlenmesi Yüzey Renk Değişmesinin Belirlenmesi Yüzey Enerjisi/Temas Açısının Belirlenmesi ARAŞTIRMA BULGULARI Tarımsal ve Orman Esaslı Lignoselülozik Malzemelerin Kimyasal Özellikler Tarımsal ve Orman Atık Malzemelerin Fiziksel ve Morfolojik Özellikleri Orman Atık Malzemelerden Üretilen Yonga Levhaların Mekanik Direnç Özellikleri Kızıl Çam Kabuk Esaslı Tek Tabakalı Levhaların Mekanik Özellikleri Kızıl Çam Kozalak Esaslı Levhaların Mekanik Özellikleri Kızıl Çam Kozalak - Kızıl Çam Odun Karışımından Üretilen Levhaların Fiziksel ve Mekanik Özellikleri Tarımsal Atık Malzemelerden Üretilen Yonga Levhaların Fiziksel ve Mekanik Özellikleri Haşhaş Sapı Esaslı Tek Tabakalı Levhaların Fiziksel ve Mekanik Özellikleri Haşhaş Sapı-Kozalak Karışımından Üretilen Levhaların Fiziksel ve Mekanik Özellikleri Kiraz ve Elma Dal Odunu Esaslı Levhaların Fiziksel ve Mekanik Özellikleri Orman ve Tarımsal Atık Malzemelerden Üretilen Üç Tabakalı Yonga Levhaların Mekanik Direnç Özellikleri Tarımsal ve Orman Atık Malzemelerden Üretilen ve Açık Hava Şartlarında Bekletilen Yonga Levhaların Üst Yüzey Özellikleri Yonga Levhaların Üst Yüzey Kimyasal Özellikleri Yonga Levhaların Üst Yüzey Enerji Özellikleri Açık Hava Şartlarında Bekletilen Yonga Levhaların Yüzey Fiziksel Özellikleri Yonga Levhaların Yüzey Pürüzlülük Özellikleri Açık Hava Şartlarında Bekletilen Yonga Levhaların Yüzey Renk Değişim Özellikleri SONUÇ VE TARTIŞMA KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ II

4 ÖZET Yüksek Lisans Tezi ORMAN VE TARIMSAL ATIKLARDAN ÜRETİLEN KOMPOZİT LEVHALARDA YÜZEY KİMYASAL ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI Mustafa Burak ARSLAN Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Orman Endüstri Mühendisliği Anabilim Dalı Jüri: Prof. Dr. Mustafa CENGİZ Yrd. Doç. Dr. H. Turgut ŞAHİN (Danışman) Yrd. Doç. Dr. Samim YAŞAR Bu tez çalışmasında laboratuar ortamında farklı üretim şartlarında bazı orman ve tarımsal atıklardan tek ve üç tabakalı kompozit levhalar üretilmiştir. Üretimde kullanılan hammaddelerin fiziksel ve kimyasal özellikleri belirlenerek, odun hammaddesi ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen orman ve tarımsal atık esaslı levhaların teknolojik özellikleri, odun esaslı levhalar ve TS EN standartları ile karşılaştırılarak tespit edilmiştir. Bu araştırmada bulunan sonuçlara göre; kiraz ve elma budama atıkları ile haşhaş sapından üretilen levhaların TS EN standartlarını karşıladığı tespit edilmiştir. %1 NaOH ile muamele edilmiş kozalak yongaları ile kızılçam odun yongalarının karıştırılması ile üretilen levhaların teknolojik özelliklerinin TS EN standartlarına yakın olduğu görülmüştür. %25 kozalak - %75 kızılçam esaslı levhalar standartların üzerinde özellik göstermişlerdir. Üç tabakalı kabuk, kozalak ve haşhaş esaslı levhalar 6 ay atmosferik koşullarda bekletilerek, levha yüzeylerinde meydana gelen fiziksel ve kimyasal değişimler incelenmiştir. Bu tez araştırmasında elde edilen sonuçlara göre; Isparta ili ve çevresinde bol miktarda bulunan elma ve kiraz budama atıkları ile haşhaş sapı esaslı yongaların fiziksel ve kimyasal özelliklerinin yanı sıra, üretilen levhaların teknolojik özellikleri ile yılın belirli dönemlerinde odun yongaları ile kombine edilerek kullanılabilecekleri tespit edilmiştir Anahtar Kelimeler: Orman atıkları, tarımsal atıklar, kompozit levha, teknolojik özellikler, yüzey özellikleri, atmosferik koşullar. 2008, 91 sayfa III

5 ABSTRACT M. Sc. Thesis SURFACE CHEMİCAL PROPERTİES OF FOREST AND AGRICULTURE RESİDUE BASED COMPOSİTES INVESTIGATED Mustafa Burak ARSLAN Süleyman Demirel University Graduate School of Applied and Naturel Sciences Forest Industry Engineering Department Thesis Committee: Prof. Dr. Mustafa CENGİZ Asst. Prof. H. Turgut ŞAHİN (Supervisor) Asst. Prof. Samim YAŞAR In this thesis study, single and three layer composites through forest and agriculture waste have been produced under the laboratory conditions. Physical and chemical properties of residue raw materials are investigated and compared to wood based board accarding to TS-EN standarts. The results have been summarized in Tables and detailed comparison have provided by Figures. The obtained results have been annotated as for the utilization guidelines in TS-EN standarts. The experimental results suggest that chery and apple branchs based panels has been provided TS-EN standarts. Also that Cone chips which is treated %1 NaOH with mixed wood chip have enough mechanical properties compare to boards that have produced only from wood. The mixture of red pine cone and wood chips (1:3 by weight) based particle boards have have exhibited higher physical and mechanical characteristics compare to standards. In addition, three layer produced panels from pine cones, pine barks and popy based particles have been standed athmosferic conditions and surface modificcations in both physically and chemically have been examined. In this post grauation work the result show that the forest residues and agricultural wastes sucha as cherry, apple tree residues with poopy stalks that can be easily availabe high quantity around Isparta region. It was realized that these biomass could be useful alone or mixture of wood based materials for producing particleboards with high mechanical and physical properties. Keywords: Forest waste, agricultere residues composites, technologic properties, surface chemistry, weathering. 2007, 91 Pages IV

6 TEŞEKKÜR Bu çalışmanın her aşamasında, tecrübesi ve bilimsel önerileri ile sürekli olarak beni destekleyen ve yönlendiren, Değerli Danışman Hocam Yrd. Doç. Dr. Halil Turgut ŞAHİN e teşekkürlerimi sunarım. Hammadde temininde bana yardımcı olan Değerli Hocam Yrd. Doç. Dr. İsmail DUTKUNER ve arkadaşım Orman Yüksek Mühendisi Can Polat KAYA ya, kimyasal analizlerde bilimsel önerilerinden yararlandığım Değerli Hocam Yrd. Doç. Dr Samim YAŞAR a, çalışmam sırasında bana yardımcı olan arkadaşım Orman Endüstri Yüksek Mühendisi Beyhan KARAKUŞ a, istatistiksel analizlerde bana yol gösteren Değerli Hocam Doç. Dr. Serdar CARUS a ve araştırmanın yapılabilmesi için gereken kimyasal deneylerde yardımlarını gördüğüm Değerli Hocam Doç. Dr. Fatma KARİPÇİN e ve Değerli Hocam Dr. Gülcan ÖZKAN a teşekkür ederim Bu araştırmanın başarılı bir şekilde sürdürülebilmesi için her türlü yardımı ve imkanı sağlayan ORMA A.Ş. ve çalışanlarına teşekkür ederim YL-07 No lu proje ile tezimi maddi olarak destekleyen Süleyman Demirel Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Yönetim Birimi Başkanlığı na teşekkür ederim. Tezimin ve hayatımın her aşamasında beni maddi ve manevi destekleriyle yalnız bırakmayan aileme sonsuz sevgi ve saygılarımı sunarım Mustafa Burak ARSLAN ISPARTA, 2008 V

7 ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 2.1. Odunun esas kimyasal bileşenleri Şekil 2.2. Üre ile formaldehit arasındaki reaksiyon ve UF tutkalının oluşumu.13 Şekil 2.3. Odunun foto-degradasyonunun mekanizması...25 Şekil 3.1. Çalışmada izlenen iş akış şeması Şekil 4.1. Tek tabakalı kızılçam kabuk yonga levhalarda sıcaklık ve tutkal miktarının eğilme direncine etkisi...44 Şekil 4.2. Tek tabakalı kızılçam kabuk yonga levhalarda sıcaklık ve tutkal miktarının yüzeye dik çekme direncine etkisi Şekil 4.3. Tek tabakalı kızılçam kabuk yonga levhalarda tutkal miktarı ve sıcaklığınsu içinde kalınlık artışı üzerine etkisi Şekil 4.4. Tek tabakalı kızıl çam kozalak esaslı yonga levhalarda sıcaklık ve tutkal miktarının eğilme direncine etki...46 Şekil 4.5. Tek tabakalı kızıl çam kozalak esaslı yonga levhalarda sıcaklık ve tutkal miktarının yüzeye dik çekme direncine etkisi Şekil 4.6. Tek tabakalı kızıl çam kozalak esaslı yonga levhalarda sıcaklık ve tutkal miktarının kalınlığına şişmeye etkisi Şekil 4.7. Kızıl çam odun-kozalak karışım oranının levhaların eğilme direncine etkisi Şekil 4.8. Kızıl çam odun-kozalak karışım oranının levhaların elastikiyet modülüne etkisi Şekil 4.9. Kızıl çam odun-kozalak karışım oranının levhaların yüzeye dik çekme direncine etkisi Şekil Kızıl çam odun-kozalak karışım oranının levhaların yüzey sağlamlığına etkisi Şekil Kızıl çam odun-kozalak karışım oranının levhaların kalınlığına şişme miktarlarına etkisi...49 Şekil Haşhaş saplarından üretilen levhaların eğilme dirençleri...50 Şekil Haşhaş saplarından üretilen levhaların elastikiyet modülleri Şekil Haşhaş saplarından üretilen levhaların yüzeye dik çekme dirençler...50 Şekil Haşhaş saplarından üretilen levhaların yüzey sağlamlıkları VI

8 Şekil Haşhaş saplarından üretilen levhaların kalınlığına şişme miktarlar Şekil Haşhaş sapı-kızıl çam kozalak karışımından üretilen levhaların eğilme direnç özellikleri Şekil Haşhaş sapı-kızıl çam kozalak karışımından üretilen levhaların yüzeye dik çekme direnç özellikleri Şekil Haşhaş sapı-kızıl çam kozalak karışımından üretilen levhaların kalınlığına şişme miktarları Şekil Kiraz dalı, elma dalı / kızıl çam yonga karışımından üretilen levhaların eğilme direnç değerleri Şekil Kiraz dalı, elma dalı / kızıl çam yonga karışımından üretilen levhaların elastikiyet modülleri...55 Şekil Kiraz dalı, elma dalı / kızıl çam yonga karışımından üretilen levhaların yüzeye dik çekme direnç değerleri Şekil Kiraz dalı, elma dalı / kızıl çam yonga karışımından üretilen levhaların yüzey sağlamlık değerleri Şekil Kabuk, kozalak, haşhaş sapı esaslı üç tabakalı levhaların eğilme direnç değerlerinin karşılaştırılması Şekil Kabuk, kozalak, haşhaş sapı esaslı üç tabakalı levhaların yüzeye dik çekme direnç değerlerinin karşılaştırılması Şekil Kabuk, kozalak, haşhaş sapı esaslı üç tabakalı levhaların kalınlığına şişme miktarlarının karşılaştırılması Şekil Kızıl çam odunundan üretilen levhaların FTIR spektrumu Şekil Kızılçam kabuğundan üretilen levhaların FTIR spektrumu Şekil Kızılçam kozalağından üretilen levhaların FTIR spektrumu Şekil Haşhaş sapından üretilen levhaların FTIR spektrumu Şekil Açık havada bırakılmış levhaların yüzeylerinde oluşan temas açıları...65 Şekil Yonga levhaların yüzey pürüzlülük (Ra) özellikleri Şekil Levhaların parlaklıklarında (DL) meydan gelen değişmeler...69 Şekil Levhaların toplam renginde meydana gelen (DE) değişmeler...70 VII

9 ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 2.1. Bazı bitkisel lifler ile ağaç liflerinin kimyasal ve fiziksel özellikleri...12 Çizelge 2.2. Bazı Kimyasal Gruplar ve Bağlanma Enerjileri...24 Çizelge 3.1. Yongaların yapıştırılmasında kullanılan UF tutkalının özellikleri 27 Çizelge 3.2. Orman ve tarımsal atıklardan levhaların üretim şartları Çizelge 3.3. Orman ve tarımsal atık esaslı yongaların birbirleri ve odun yongaları ile çeşitli kombinasyonları.. 30 Çizelge 4.1. Tarımsal ve orman atık lignoselülozik malzemelerin kimyasal bileşimleri Çizelge 4.2. Tarımsal ve orman atık lignoselülozik malzemelerin hücre boyutları..42 Çizelge 4.3. Kızıl çam kabuk tek tabakalı levhaların fiziksel ve mekanik özellikleri Çizelge 4.4. Kızıl çam kozalak esaslı tek tabakalı levhaların fiziksel ve mekanik özellikleri Çizelge 4.5. Kızıl çam odun / %1 NaOH muameleli kozalak esaslı levhaların teknolojik özellikleri Çizelge 4.6. Haşhaş sapı esaslı tek tabakalı levhaların performans özellikleri Çizelge 4.7. Haşhaş sapı/kızılçam kozalak yongası esaslı levhaların fiziksel ve mekanik özellikleri Çizelge 4.8. Kiraz, elma dal odunu/kızıl çam odun yongası esaslı levhaların teknolojik özellikleri Çizelge 4.9. Kabuk, kozalak ve haşhaş sapı esaslı üç tabakalı levhaların fiziksel ve mekanik özellikleri Çizelge Yonga levha örneklerinin yüzey pürüzlülük değerleri.66 Çizelge Yonga levhaların yüzey renk özellikleri VIII

10 1.GİRİŞ İnsanoğlunun yeryüzündeki tarihinin başlangıcından itibaren en fazla yararlandığı kaynakların başında orman ve kullandığı malzemelerin başında odun esaslı ürünler gelmektedir. İnsanlar öncelikle barınma, ısınma olmak üzere sayılamayacak kadar çok amaç için odun esaslı ürünlerden faydalanmışlardır. Günümüzde bu kullanım alanları çeşitlendirilerek, arttırılmıştır. Ağaç malzemelerin bu kadar yaygın kullanılmasındaki temel nedenler, teminindeki kolaylık, doğal olarak yetişebilmesi, düşük enerji ve maliyetle işlenmesi, kullanım yerlerinde yeterli direnç özelliklerini sağlayabilmesi olarak kısaca özetlenebilir. 20. yüzyılın başları itibari ile teknolojik alandaki gelişmelere bağlı olarak zamanla ahşap malzemeden daha fazla faydalanılması üzerine çalışmalar yapılmış, yeni kullanım şekilleri geliştirilmiştir. Ahşap esaslı, mühendislik ürünü kompozit panel levhalar geliştirilen yeni yaklaşımlardan sadece bir kısmını oluşturmaktadır. Masif ahşap malzemelerin kullanıldığı alanlarda, alternatif olabilmesi amacı ile üretilen kompozit malzemelerin özellikleri, son yıllık süreçte önemli oranda geliştirilmiştir. Bilimsel ve teknolojik gelişmelerin ortak sonucu olarak, bir zamanlar sadece iç mekanlarda dekoratif amaçlar için kullanılan yonga levha, lif levha, kontrplak gibi panel levha ürünlerinden günümüzde ağır mekanik direnç gerektiren bina ve inşaat işlerinde, otomobil ve uçakların bazı kısımlarında faydalanılmaya başlanmıştır. Özel yapıştırıcılar kullanılarak üretilen ahşap esaslı kompozit panel levhalar, ısı, rutubet ve dış atmosferik şartlara dayanıklı özellikler gösterebilmekte, deniz araçları, deniz ve göl konstrüksiyon işlerinde kullanılabilmektedir. Ahşap yerine, benzer kullanım amaçları için üretilen kompozit panel levhaların teknolojik özelliklerinin geliştirilmesi üzerine çalışmalar halen yoğun olarak devam etmektedir. Son yıllarda bu ürünlere olan talebin giderek artış göstermesi, daha hızlı çalışan (contiune), yüksek kapasiteli tesislerin kurulmasına neden olmuştur. 1

11 Üretim hızındaki olağan üstü artışa bağlı olarak hammadde oduna ihtiyaç artmış ve buna bağlı olarak ve orman kaynaklarında hızlı bir azalma meydana gelmiştir. Ahşap malzemeye olan talebin özellikle son yıllarda çok fazla artış göstermesi, başlangıçta bol ve tükenmez gibi görünen doğal ormanların zamanla bilinçsiz kesilmesine neden olmuştur. Hatta dünyanın bazı bölgelerinde doğal ormanlar yok olma tehlikesi ile karşı karşıyadır. Bu durum önemli çevre sorunlarını beraberinde getirmiş, ekosistem ve iklimlerin değişimine neden olmuştur. Ormanlara olan talebin bu oranda devam etmesi durumunda yakın gelecekte büyük çevre ve iklim felaketlerinin olacağı, bazı bölgelerde çölleşmenin artacağı, ayrıca zaten ihtiyaç duyulan miktarın, doğal ormanlardan karşılanamayacağı öngörülmektedir (Rowell, 1997; Şahin, 2006). Orman ürünleri sanayi için, ormanlar üzerindeki odun hammaddesi sağlama baskısının azaltılması için yoğun araştırmalar yapılmış, bir zamanlar kullanılması düşünülmeyen yıllık bitkiler, tarımsal atık ve artık maddelerden değişik amaçlar için odun yerine kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu alternatif hammaddelerin bol ve kolay elde edildiği bölgelerde, kimyasal özellikleri odunlara benzer olanlardan kompozit panel levha ürünler (yonga levha, lif levha) ile kağıt malzemelerin üretilebileceği belirtilmektedir (Atchison, 1993; Rowell, 1996; Young, 1997; Youngquist, 1999). Kompozit malzeme üretiminde hammadde olarak odun (lif, yonga) esaslı kaynaklara alternatif olabilecek kaynaklardan birisi orman atıklarıdır. Bazı orman atıklarının değişik alanlarda kullanılabilme potansiyeli bulunmaktadır. Özellikle ağaç kabukları ile ibreli ağaç kozalaklarının değerlendirilerek katma değeri yüksek ürünlere dönüştürülmesi mümkün olabilir. Ağaç türüne ve gövde büyüklüğüne bağlı olmakla birlikte genel olarak bir ağaç gövdesinin yaklaşık %9 24 ü kabuktan oluşmaktadır. Dünyada genelinde yıllık ortalama 3,2 milyar m³ kereste elde edildiği ve bu miktarın yaklaşık %10 una karşılık gelen 0,32 milyar m³ kabuğun atık olarak oluştuğu düşünüldüğünde, bu 2

12 lignoselülozik hammaddeden, potansiyel olarak orman ürünleri endüstrisinin hammadde ihtiyacının bir kısmının karşılaması mümkün olabilir. Yapılan çalışmalardan, bazı ağaç kabuklarının tek başına yada diğer odunsu ve otsu hammaddelerle karıştırılarak yonga levha, sert lif levha ve MDF gibi panel malzemelerin üretiminde kullanılabileceği belirtilmiştir (Blanchet vd., 2000; Xing vd., 2006; Xing vd., 2007a). Esas yetiştirme amacı olan birincil işlemden sonra (gıda ürünü eldesi, endüstriyel materyal yetiştirme) arta kalan bazı bitkisel esaslı kaynakların sapları, budama atıkları ve gövdeleri kimyasal içerik ve hücrelerinin özellikleri itibari ile oduna benzerlik göstermektedir. Bu doğal kaynaklar bambu, jüt, kenaf gibi bitkisel lifler ve saman, pamuk sapı, şeker kamışı artığı gibi tarımsal atıklar olmak üzere temelde ikiye ayrılmaktadır. Bu odun dışı lignoselülozik materyaller bazı ülkelerin orman ürünleri sanayisinde ticari lif kaynağı olarak değerlendirilmektedir (English vd., 1997; Ndazi vd., 2006). Benzer şekilde yıllık bakım/budama işleri sırasında elma, kiraz, kayısı gibi meyve ağaçlarından oluşan binlerce ton atık dal, kök ve gövdeler, orman ağaçlarına benzerlik gösterdikleri için orman ürünleri endüstrisinde kullanılabilmeleri mümkündür. Passialis ve Grigoriou (1999), elma, kiraz, armut, kaysı ve şeftali gibi meyve ağaçlarının budama atıklarından elde ettikleri liflerin teknik (fiziksel, anatomik, kimyasal) özellikleri inceleyerek orman ürünleri endüstrisinde kullanılabilirliği araştırmışlardır. Bu atık haldeki materyaller çoğunlukla, bahçelerde toplanmadan rasgele bırakılmakta, çok azı ise düşük değerlendirme yöntemi olarak evlerin ısı ihtiyacının bir kısmının karşılanması için yakılmaktadır. Çevresel sorun oluşturma durumunda olan bu atıklar, yan ürün olarak oluştuğu için, ekonomik olarak temin edilebilmeleri mümkündür. Odunsu ve otsu lignoselülozik malzemeler için kullanım yerlerinde bazı riskler söz konusudur. Bu risk faktörleri biyotik (böcek vb.,) ve abiyotik (cansız faktörler) olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Abiyotik faktörlerin başında atmosfer etkisi veya diğer bir ifade ile weathering gelmektedir. Weathering; ışık (UV, IR), rutubet 3

13 (yağmur, kar, nem, çiğ), mekanik güçler (rüzgar, kum, kir) ve sıcaklık etkisi ile yüzeyde meydana gelen renk değişimi, yüzey pürüzlüğü ve çatlamalar olarak tanımlanır. Bu etkiler neticesinde malzemelerin renginde, kimyasal ve fiziksel yapısında bazı değişmeler meydana gelmektedir. Kullanım esnasında yüzeylerde doğal rengin değişmesi, pürüzlülük ve çatlaklar çoğunlukla lignoselülozik materyalin kimyasal özelliğinden ileri gelmektedir. Özellikle belli dalga boyundaki güneş ışınları, rutubet ile birlikte bitkisel materyalin yapısındaki selüloz, hemiselüloz, lignin ve ekstraktif maddelerin kimyasal grupları ile etkileşebilmekte, enerji seviyesinin yeterli olduğu durumlarda ise bazı bağlar kopabilmektedir. Yüzeylerde oluşan reaksiyonlar oldukça karmaşık bir dizi fotokimyasal reaksiyon dizinini içermektedir. Bu çalışmada; yonga levha üretiminde yoğun olarak kullanılan kızıl çam (Pinus brutia) odununa alternatif olarak, Isparta bölgesinde bazı mevsimlerde bol olarak sağlanabilecek elma ve kiraz bahçelerinden sağlanan budama atıklarından, haşhaş bitkisi saplarından, ormanda artık olarak toplanmadan bırakılan kızıl çam kabuklarından ve orman işletme depolarında tohumu çıkarılmış kızıl çam kozalaklarından, üre-formaldehit (UF) tutkalı kullanılarak değişik hammadde kombinasyonuna sahip yonga levhalar üretilmiştir. Üretilen levhaların performans (fiziksel, mekanik, kimyasal) ve üst yüzey özellikleri, kızıl çam odunundan üretilen levhalarla karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Ayrıca araştırmada hammadde olarak kullanılan bu materyallerin fiziksel ve kimyasal özellikleri analiz edilmiştir. Isparta Tarım İl Müdürlüğün den alınan bilgiler doğrultusunda bölgede, yaklaşık olarak ton civarında elma ve kiraz budama atığı oluşmaktadır. Bunun yanı sıra ilde dekar haşhaş arazisi bulunmaktadır. Hem haşhaş sapı hem de meyve budama atıklarının az bir kısmı ısı amaçlı kullanılsa da büyük çoğunluğu bahçe ve tarla kenarlarında yakılmakta ya da çürümeye bırakılmaktadır. Orman Bölge Müdürlüğünden elde edilen bilgiler ışığında, bölge yılda m³ kızıl çam ağacı kesilmektedir. Ağaç türüne ve gövde çapına göre 4

14 değişmekle birlikte ağacın %9-24 ünü kabuk teşkil etmektedir (Xing vd., 2006). Bu oran %10 olarak kabul edilirse bölgede yaklaşık olarak m³ kızıl çam kabuk atığı oluşmaktadır. Ayrıca, bölgede yılda yaklaşık olarak 400 ton kadar tohumu çıkarılmış iğne yapraklı ağaç kozalakları Orman İşletme Depoların da atıl durumda beklemektedir. Ormanlarda doğal olarak kendiliğinden dökülen kozalaklarda eklenirse bu miktar daha da artacaktır. Kabuk ve kozalak atıklarının bir kısmı ısı amaçlı olarak kullanılmakla birlikte geri kalan büyük çoğunluğu ormanlarda atık olarak kalmaktadır. Çıkan orman yangılarının hızlı bir şekilde yayılmasında çam ibreleri ile birlikte kabuk ve kozalaklar başrol oynamaktadır. Alternatif hammaddelerden üretilen levhaların mekanik direnç özelliklerinin kızıl çam odunundan üretilen panel levhalara benzer veya kabul edilebilir sınırlar içinde düşük olması, bu atık haldeki kaynakların kullanılabilirliğine dikkat çekmektedir. Fakat alternatif hammaddelerden üretilen bu panel levhaların mekanik direnç özelliklerinin yanı sıra yüzey kimyasal özelliklerinin tespiti ve dış atmosferik şartlara dayanımının belirlenmesi ile bu levhaların değişik alanlarda da kullanılabilme olanakları araştırılmıştır. Zira çeşitli kullanım amaçları için her ne kadar levhaların üzeri kaplansa da levhanın göstereceği dayanım ve değişimler önemsenmesi gereken hususlardır. 5

15 2. KAYNAK ÖZETLERİ 2.1.Yonga Levha: Tanım ve Sınıflandırma Orman ürünleri sanayinin önemli sektörlerinden birisini lif levha, yonga levha, kontrplak, OSB gibi kompozit panel levha üretimi oluşturmaktadır. Kompozit materyal iki veya daha fazla, farklı özellikteki maddenin (örneğin tutkal ve odun yongası), bir araya gelerek matris yapıda oluşturduğu yeni bir malzeme olarak tanımlanabilir. Kompozit malzemeler çoğunlukla kendisini oluşturan maddelerin özelliklerinden farklı özellikler taşımaktadırlar. Biyolojik esaslı hammaddelerden oluşan kompozit malzemelere ise biyo-kompozit (biyolojik esaslı kompozit) adı verilmektedir (Fowler vd., 2006). Önemli bir bitkisel kompozit materyal olan yonga levhaların TS EN 309 (1999) a göre tanımı şöyledir: Yonga levhalar; odun parçalarından (yonga, testere talaşı, rende talaşı vb.) ve/veya lignoselülozik malzemelerden (keten, kenevir, kendir, suyu çıkarılmış şeker kamışı posası, odunsu bitkiler) elde edilen yongaların tutkallandıktan sonra, sıcak preslenmesiyle elde edilen levhalardır. Yonga levhalar bazı esaslara göre sınıflandırılmaktadır. Ancak endüstriyel anlamda en önemli sınıflandırma özgül ağırlığın esas alındığı sınıflandırmadır. Bozkurt ve Göker e (1990), göre yonga levhalar özgül ağırlıkları esas alınarak aşağıdaki gibi üç farklı grupta sınıflandırılabilir. - Düşük özgül ağırlıktaki yonga levhalar : < 0,59 gr/cm³ - Orta özgül ağırlıktaki yonga levhalar: 0,59 0,80 gr/cm³ - Yüksek özgül ağırlıktaki yonga levhalar > 0,80 gr/cm³ Tanımından da anlaşılacağı üzere yonga levha üretiminde hammadde olarak odun yongaları ve parçaları ile diğer bitkisel materyaller kullanılmaktadır. Genel olarak, odun ve diğer bitkisel esaslı yongalar çeşitli oranlarda formaldehit esaslı (üre, fenol ve melamin) reçineler ile muamele edilerek, tutkalın sertleşme sıcaklığına uygun sıcak presleme işlemi ile panel ürünler elde edilmektedir. 6

16 Dünya genelinde, çoğunlukla üç tabakalı yonga levhalar üretilmekte, yüzey tabakalarında ince, orta tabakada ise daha kaba yongalar kullanılmaktadır (Youngquist, 1999). Yüzeylerde ince yongaların kullanılması, levhaların daha yüksek performans özelliklerine sahip olmasını sağlamaktadır. 2.2.Yonga Levha Üretimine Uygun Hammaddeler ve Özellikleri Yonga levha üretimi için en uygun hammadde kaynağı yapraklı ve iğne yapraklı ağaç odunlarından yongalama işlemi sonucunda elde edilen yongalarıdır. Ancak orman kaynaklarının azalması, yonga levhalara talebin artması ve orman ürünleri sanayinde teknolojik ilerlemelerin sonuçlarından biri olan sürekli (contiune) pres sisteminin uygulanmaya başlanması ile oduna alternatif hammaddelerin araştırılmasına ilişkin çalışmalar yoğunlaşmıştır. Buğday, şeker kamışı, ay çiçeği, soya fasulyesi, patlıcan, domates, biber, pamuk sapları gibi tarımsal sapların, kenaf, jüt, keten, kenevir, bambu gibi doğal bitkilerin, asma ve kivi budama atıkları gibi bahçe atıklarının yonga levha üretimine uygunluğu açısından laboratuar ortamında bazı çalışmalar yapılmıştır (Youngquist, vd, 1994; Ntalos ve Grigoriou, 2002; Nemli vd., 2003; Karakuş, 2007). Odunsu ve otsu lignoselülozik kaynaklara ilave olarak orman ve sanayi artıkları (testere talaşı, kereste ve mobilya atıkları), ağaç dal ve kök odunu, yanmış ormanlardan ve aralama kesimlerinden oluşan odun atıklarından, çam ibrelerinden yonga levha üretimine ilişkin önemli araştırmalar yapılmıştır (Lehmann ve Geimer, 1974; Maloney, 1996; Blanchet vd., 2000; Nemli ve Çolakoğlu, 2005; Nemli ve Aydın, 2007). Yapılan yoğun araştırma ve bildirilen sonuçlara göre; genel olarak ziraatsal atık ve yıllık bitkilerin toplanması, taşınması ve prosesi esnasında bazı zorluklar bulunmaktadır. Fakat kimyasal ve fiziksel bakımdan oduna benzer özellikteki materyalin bol bulunduğu bölgelerde orman ürünleri sanayi için hammadde olarak kullanımının ekonomik olarak avantaj teşkil edebileceği üzerine yoğun görüşler 7

17 bulunmaktadır (Atchison, 1988; Atchison, 1989; White ve Cook, 1996; Young, 1997) Odun Hammaddesi Ağaçlar temelde iğne yapraklı ve yapraklı olmak üzere iki ana grup altında incelenmektedir. Bu esas gruplar ise binlerce tür ve çeşit ağacı kapsamaktadır. İşlenmesinin kolay ve ucuz temin edilebilmesinden dolayı, dünya genelinde kompozit levha ve kağıt endüstrisinde kullanılan hammaddenin yaklaşık %90 dan fazlasını ormanlardan elde edilen odunlardan karşılanmaktadır. Ayrıca, odunların morfolojik ve kimyasal özelliklerinin iyi bilinmesi, tercih edilmesini artırmaktadır (Şahin, 2006). İğne yapraklı ve yapraklı ağaç odunlarının kimyasal içerikleri benzer bileşiklerden oluşmaktadır. Esas kimyasal bileşik olarak selüloz, hemiselüloz, lignin, ekstraktif maddeler bulunmaktadır. Bu bileşiklerin oranı ağaç türüne hatta aynı tür içinde dahi yetişme yerine göre belli oranlarda farklılıklar göstermektedir. Genel olarak odunların %50 selüloz, %25-35 hemiselüloz, %20-30 lignin ve %1-5 ekstraktif maddelerden oluştuğu söylenebilir (Fengel ve Wegener, 1984; Sjostrom 1993). Selüloz, D-glikoz şekerlerinin beta 1-4 glikozidik bağ yapmasıyla oluşan bir homopolisakkarittir. Selülozun kimyasal formülü tüm odunsu ve otsu lignoselülozik materyal için aynıdır ve (C 6 H 10 O 5 ) n şeklinde ifade edilmektedir. Fakat farklı kaynaklardaki selülozun fiziksel özellikleri örneğin polimerleşme derecesi, kristalin/amorf bölge oranları değişebilir (Fengel ve Wegener, 1984). Odunların diğer esas bileşenlerin olan lignin, üç boyutlu, oldukça karmaşık fenolik doğal polimeridir. Yapıştırıcı etkisinden dolayı, hücre çeperinde selüloz liflerini bir arada tutarak, sert ve dayanıklı olmasını sağlar. Lignin, doğal maddeler içerisinde en 8

18 karmaşık yapıya sahip polimerlerdendir. Ligninin polimerik yapısının büyük kısmını 3 farklı alkol; sinapil, p-kumaril ve koniferil alkoller oluşturmaktadır. Bu yapıtaşlarındaki reaktif gruplar, alifatik veya aromatik hidroksil grupları ile reaksiyon vererek ligninin polimerik yapısını oluştururlar. Her ne kadar, ligninin polimerik yapısını oluşturan yapıtaşları, fonksiyonel grupları ve bağlanma şekilleri büyük ölçüde açıklanabilmiş olsa de, tüm odunsu ve otsu bitkilerdeki lignini kapsayacak kimyasal formül henüz tam olarak yazılamamaktadır (Fengel ve Wegener, 1984; Sjostrom, 1993). İğne yapraklı ağaçlarda guayasil ünitesi, yapraklı ağaçlar ve otsu bitkiler de ise siringil ünitesi baskın olarak bulunmaktadır (Sakakibara, 1991). Beş ve altı karbonlu şekerlerin birbirleriyle değişik tip ve şekillerde bağ yapmasıyla oluşan, selüloza göre daha kısa, dallanış zincir yapısındaki hemiselülozlar, heterojen doğal polimerlerdir. Genel olarak iğne yapraklı ağaçların esas hemiselüloz bileşeni galaktaglukomannan, ile az oranda arabinoglukoksilan ve arabinogalaktan oluştrurmaktadır. Yapraklı ağaçlarda ise esas hemiselüloz ksilandır ve az oranda glukomannan bulunmaktadır. Hemiselülozların bir kısmı suda dahi çözünebilmektedir (Fengel ve Wegener, 1984; Sjostrom, 1993). Odunun yapısını oluşturan temel kimyasal bileşenler gösterilmiştir Şekil 2.1. de gösterilmiştir. Yapraklı ağaçlar %50, iğne yapraklı ağaçlar ise %90 oranında lif hücresi içermektedir. Bitkisel lif kaynakları odun lifine göre biraz farklı fiziksel ve kimyasal özellikler göstermektedir. Şeker kamışı, mısır sapı vb., tek çenekli bitkilerin lifleri yapraklı ağaç liflerine benzemekle birlikte, daha homojen kalın hücre çeperine sahiptir. Odunların diğer lignoselülozik bitkisel materyalle karşılaştırmalı kimyasal içerikleri ve morfolojik özellikleri aşağıda değinilecektir. 9

19 A B C Şekil 2.1. Odunun esas kimyasal bileşenleri (A: selüloz, B: lignin, C: Hemiselüloz ve bazı yapıtaşları) Odun Dışı Bitkisel Materyal ve Tarımsal Atıklar Odunsu ve otsu bitkisel kaynaklardan, oduna alternatif olarak benzer performans özelliklere sahip malzeme üretilebilmesi, temel olarak kimyasal yapılarının, 10

20 hücrelerin morfolojik ve fiziksel özelliklerinin odunlara benzer olması ile mümkündür. Doğal olarak yetişen birçok lignoselülozik materyalin kimyasal içeriği odunda olduğu gibi, selüloz, hemiselüloz, lignin ve ekstraktif maddelerden oluşmaktadır. Ayrıca odunlarda olmayan bazı kimyasal organik ve inorganik bileşiklerde bu kaynaklarda bulunabilmektedir. Odunlara göre kimyasal içerik bakımından daha heterojen özellik gösteren bitkisel materyalin kimyasal kompozisyonunu etkileyen önemli bir faktör bitkinin yetişme koşullarıdır (Han, 1998). Genel olarak bir lignoselülozik bitki hücresi %65 70 karbonhidratlardan oluşmaktadır. Bazı istisnai durumlar bulunmakla birlikte bitki hücrelerinin yaklaşık %50 sinin selülozdan oluştuğu söylenebilir. Fakat pamukta bu oran %90 nın üstüne çıkabilmekte, bazı tarımsal sap liflerinde ise %30 un altına düşebilmektedir (Rowell vd., 2000). Yıllık bitkilerdeki ligninin kimyasal özelliği odunlarla benzemekle birlikte daha karmaşık yapı gösterirler. Bütün bitkisel esaslı liflerde temel olarak guyasil, siringil ve kumaril lignin birimleri bulunmaktadır (Rowell vd., 2000). Bitkisel materyalin, kompozit panel ürünleri üretilebilmesi için diğer önemli kriter ise hücre boyutlarıdır. Hücre boyutları, hücre çeper kalınlığı, uzunluğu, lümen açıklığı gibi özellikler, nihai ürünün (kompozit) performans özelliklerini direk olarak etkilemektedir (Arslan vd., 2007). Kenaf, keten, kenevir, jüt gibi çift çenekli bitkilerin lifleri biraz daha farklı özellik gösterip, odunsu iç kısım ve dış gövde lifleri olmak üzere iki farklı kısımdan oluşmaktadır. Bu materyallerde lif yapısı; iç kısımdaki kısa liflerin, uzun lif demetlerinin meydana getirdiği yumuşak tabakayla çevrelenmesi sureti ile oluşmaktadır (Hurter ve Eng, 2001). Yapılan çalışmalar ve literatür bilgileri ışığında; iğne yapraklı ağaçlarda lif boyu ortalama 3,3 mm (1-9 mm) lif genişliği ortalama 0,033mm (0,015-0,060 mm) ve yapraklı ağaçlarda ise lif boyu ortalama 1 mm (0,3-11

21 2,5) mm, lif genişliği 0,020 mm (0,010-0,045 mm) civarında olduğu belirtilmiştir (Olesen ve Placket, 1999). Çizelge 2.1 de bazı bitkisel lifler ile ağaç liflerinin kimyasal bileşimleri ve liflerin boyutsal özellikleri karşılaştırmalı olarak gösterilmektedir (Rowell vd., 2000). Çizelge 2.1. Bazı bitkisel lifler ile ağaç liflerinin kimyasal ve fiziksel özellikleri Selüloz (%) Lignin (%) Pentozan (%) Kül (%) Lif Uzunluğu (mm) Lif Genişliği (micron) Pirinç Buğday Çavdar Şeker kamışı Bambu Kenaf Jüt Kenevir Keten İğne yap < ağaç Yapraklı ağaç < 1 0,3-2, Yonga Levha Üretiminde Kullanılan Yapıştırıcı Malzemeler Odun ve diğer lignoselülozik materyallerden elde edilen yongalar çeşitli tutkallarla (üre-formaldehit, fenol-formaldehit, melamin-formaldehit, rezorsin-formaldehit), belirli oranlarda muamele edilerek levha taslağı oluşturulmaktadır. Presleme esnasında sıcaklığın etkisi ile tutkal çapraz bağlanarak yongalar bir arada tutulmakta ve nihai ürün olan panel levha elde edilmektedir. Dünya genelinde, panel levha üretiminde en fazla kullanılan yapıştırıcı türü termoset özellikteki üre-formaldehit tutkalıdır. UF nin çok fazla tercih edilmesindeki en 12

22 önemli neden, diğer sentetik tutkallara göre (fenol, melamin) maliyetinin ucuz olması ve genel kullanım amaçları için yeterli yapışma direnci sağlamasıdır (Şahin 2005). Genel olarak diamin veya triamin in formaldehit ile reaksiyonu sonucu oluşturulan UF tutkalı, ticari olarak ilk 1930 yılında üretilmiştir. Çoğunlukla nötral ortamda üre ile formaldehit in ekleme reaksiyonu veya asidik ortamda, kondenzasyon reaksiyonu ile oluşturulur. Suda çözünebilir tipte bir UF tutkalında 1 mol üre için 1,5-2,5 mol formaldehit kullanılmaktadır. Şekil 2.2. deki reaksiyonda üre-formaldehit tutkalının oluşumu gösterilmektedir. Monometilol üre Üre Formaldehid Dimetilol üre Konden -z asyon Üre-Formaldehid tutkalı Şekil 2.2. Üre ile formaldehit arasındaki reaksiyon ve UF tutkalının oluşumu Üre-formaldehit hem sıvı hem de katı formda olabilir. Sıvı haldeki tutkal 3-6 ay, katı halde ise bir yıl bozunmadan dayanabilir. Tutkal reçetesinin hazırlanması veya kullanımdan hemen önce sertleştirici olarak çoğunlukla amonyum sülfat veya amonyum klorür ilave edilmektedir (Dinwoodie, 1983). Üre formaldehit tutkalının sulu çözeltisinin katı madde oranı %45 civarındadır. Daha yüksek yoğunluk için, C de vakumda nötrleştirme yapılarak % lik UF elde edilebilir. Üre reçineleri bazı durumlarda daha sonra suda çözülerek kullanılmak üzere toz haline getirilebilir. UF tutkalı kullanılarak üretilen panel ürünler, dış hava koşullarına, neme, rutubete, sıcaklığa, bitkisel ve hayvansal zararlılara karşı diğer sentetik tutkallar kadar (PF, MUF vb.,) kadar dirençli değildir (Gillespie vd., 1978; Dinwoodie, 1983; Bozkurt ve Göker, 1986; Bozkurt ve Göker, 1990; Tank, 1993). 13

23 Yonga levha ve diğer kompozit malzemelerin üretiminde kullanılan bir diğer önemli tutkal fenol-formaldehit tir (PF). Fenol ile formaldehitin kondenzasyonu ile elde edilen PF tutkalı sertleştirici ilavesi ile veya serleştirici ilave edilmeksizin sıcaklığın etkisi ile sertleşme sağlanarak kullanılmaktadır. Fenol formaldehit tutkalı 2 farklı metotla üretilmektedir. Bunlardan ilki resol reçineleri olarak bilinir ve tutkalın üretiminde alkali katalizör kullanılmaktadır. Diğerinin üretiminde ise asidik katalizör kullanılmaktadır ve bu tutkal novalac reçineleri olarak bilinmektedir. Novalac reçineleri yonga levha endüstrisinde toz halinde kullanılmaktadır. Fakat resol reçineleri sıvı halde uygulanmaktadır. Fenol esaslı tutkallar yongalar arasında suya karşı dirençli yapışma sağlamaktadır. Ayrıca iyi bir boyutsal stabilize oluşmasına yol açmaktadır. PF, yapışma performansı açısından diğer UF ve MF ye göre daha yüksek direnç ve dayanım özellikleri sağlamaktadır. Bu tutkalın en büyük dezavantajı, maliyetinin UF ye oldukça yüksek olmasıdır (Dinwoodie, 1983; Bozkurt ve Göker, 1986; Bozkurt ve Göker, 1990). Odun ve diğer lignoselülozik esaslı kompozit levhaların üretiminde diğer önemli yapıştırıcı melamin-formaldehit (MF) ve melamin-üre-formaldehit (MUF) tutkalıdır. Melamin ve formaldehit in kondenzasyonu ile MF, bu reçineye üre ilavesi ile de MUF elde edilmektedir. Bu tutkallar katı veya sıvı halde kullanılabilir. Sıvı halde dayanma süresi üç hafta gibi kısa süre iken, katı formda depolama süresi uzayabilir. Fiziksel özelliklerinin iyi olması, suya karşı yüksek direnç göstermesi, yeterli sertleşme özelliğine sahip olması, MF tutkalını, üre-formaldehit tutkalına karşı avantajlı kılmaktadır. PF tutkalında olduğu gibi MF tutkalı, UF tutkalından oldukça pahalıdır (Dinwoodie, 1983; Bozkurt ve Göker, 1990; Eroğlu ve Usta, 2000). Orman ürünleri sanayinde kullanılabilecek tutkallardan birisi de resorsin formaldehit tutkalıdır (RF). Fakat fiyatının oldukça pahalı olması kullanımını sınırlandırmaktadır. Resorsin, fenolik bir madde olmasına rağmen, fenolden daha yüksek reaktiviteye sahiptir. Sıvı halde bulunan bu reçineye, katı formda para-formaldehit sertleştirici olarak ilave edilmektedir. RF tutkalı kaynar suya ve diğer olumsuz dış faktörlere karşı oldukça iyi direnç göstermektedir (Dinwoodie, 1983; Bozkurt ve Göker, 1986). 14

24 2.4. Odun Dışı Alternatif Kaynaklardan Panel Levhaların Üretilmesi Üzerine Yapılan Bazı Çalışmalar Odun dışı lignoselülozik materyallerden bambu, kenaf, jüt gibi doğal lif kaynakları ile buğday, ay çiçeği sapı vb., tarımsal atık esaslı yonga levha üretimine ilişkin ülkemizde ve dünya genelinde bir çok araştırma yapılmıştır (Arslan vd., 2008). Bu bölümde ülkemizde ve dünyada yapılmış bazı önemli çalışmalardan kısaca söz edilecektir. Grigoriou (2002), değişik oranlarda (%0-100) saman/odun yonga karışımından, %10 UF, %8 polimerik di fenil metan di izosiyanat (PMDI) ve bu ikisinin karışımından oluşan (UF/PMDI) tutkalı (%10) ile kg/m³ yoğunluktaki levhalar üretmiştir. Levhaların eğilme dirençleri 11,58-32,66 MPa, iç yapışma dirençleri (yüzeye dik çekme direnci) 0,07-1,28 MPa ve kalınlığına şişme oranları ise % 8,7-31,3 olarak ölçülmüştür. Sadece PMDI veya uygun oranlardaki UF/PMDI tutkal kombinasyonu kullanılarak, UF tutkalı ile üretilen saman/odun panel levhalarından daha yüksek dirence sahip levhaların üretilebileceği belirtilmiştir. Mo vd. (2003), buğday saplarından %8 UF, %4 di fenil metan di izosiyanat (MDI), %10 soya fasulyesi proteini (SPI) ve %15 soya fasulye unu (SF) gibi değişik kombinasyondaki yapıştırıcılar kullanarak 700 kg/m³ yoğunlukta yonga levhalar üretmiştir. Saman levhaların eğilme dirençleri 5,08 18,1 MPa, elastikiyet modülleri MPa, iç yapışma dirençleri 0,10 0,64 MPa,, suda kalınlık artımları %27,3 122,2 olarak tespit edilmiştir. Özet olarak, buğday yongalarının MDI tutkalı ile uyumunun yüksek olduğu, soya fasulyesi esaslı tutkallar ile üretilen levhaların ise UF tutkalı ile elde edilen levhalara yakın özelikler gösterdiği belirtilmektedir. Leiva vd. (2007), pirinç kabuklarından (çeltik), %10 PF, %15 UF, %10 soya fasulyesi (USPC) ve %10 alkali ile muamele edilmiş soya fasulye protein karışımı (ASPC) kullanarak 800 kg/m³ yoğunlukta levhalar üretmiştir. Oldukça farklı tutkal formülasyonu ile üretilen levhaların eğilme dirençleri 8 13 MPa, elastikiyet modülleri MPa, iç yapışma dirençleri 0,25 0,75 MPa, su emme 15

25 miktarları %30 90 ve kalınlık artımları %12 44 olarak ölçülmüştür. Özellikle PF tutkalı ile üretilen panellerin, diğer yapıştırıcılarla üretilenlere göre daha yüksek performans özelliklerine sahip olduğu, ASPC yapıştırıcıların UF tutkalına alternatif olabileceği belirtilmiştir. Wu (2001), şeker kamışı saplarından PMDI tutkalı ile ürettiği levhaların mekanik direnç değerlerinin oldukça yüksek (eğilme direnci: 19,11 27,88 MPa, elastikiyet modülü: MPa, çekme direnci: 1,63 2,70 MPa) ve standartları karşıladığı anlaşılmıştır. Güler ve Özen (2006), pamuk saplarından, her tabakada değişik oranlarda olmak üzere UF ve PF tutkalları kullanarak, kg/m³ yoğunluk, 20 mm kalınlıkta üç tabakalı yonga levhalar üretmiştir. PF ile üretilen yonga levhaların mekanik direnç değerlerinin, UF ile üretilenlerden belirgin şekilde yüksek olduğu anlaşılmıştır. Örneğin PF ile üretilen levhaların en yüksek eğilme direnci 17,95 MPa, iç yapışma direnci 0,591 MPa olarak tespit edilmiştir. Benzer şartlarda UF ile üretilen levhaların eğilme dirençleri ise 3,31 16,79 MPa ve iç yapışma dirençleri 0,110 0,563 MPa olarak hesaplanmıştır. Bektaş vd., (2005), ay çiçeği saplarını belli oranlarda kavak yongası ile karıştırıp, UF tutkalı ile tutkallamak sureti ile levhalar üretmiştir. Ayçiçeği sapı-kavak yonga karışımından oluşan panellerin eğilme dirençleri 19,53 22,96 MPa, elastikiyet modülleri 2440,2 2681,2 MPa, iç yapışma dirençleri 0,47 0,53 MPa, 24 saat suda beklettikten sonraki su emme miktarları %72,58 75,11 ve kalınlığına şişme miktarları %21,36 21,96 olarak görülmüştür. Bu çalışmadan UF ile, sadece ayçiçeği sapları veya kavak-ayçiçeği sapları karışımının kullanılarak, kavak odunundan üretilen levhaların mekanik değerlerine yakın panellerin üretilebileceğini gösterilmiştir. Güler vd., (2006), ay çiçeği sapları ile kızıl çam yongalarını karıştırarak 700 kg/m³ yoğunlukta üç tabakalı levhalar üretmiştir. Levhaların mekanik direnç değerlerinin 16

26 standartları karşıladığı ve ayçiçeği sapı-kızıl çam odununun yonga levha üretiminde birlikte kullanılmasının mümkün olduğu belirtilmiştir. Papadopoulos vd. (2002), hindistan cevizi ağacı yongalarından çeşitli oranlarda (%2,4,6,8) izosiyanat (EMDI) tutkalı kullanarak 200 ºC pres sıcaklığında, kg/m³ yoğunluğa sahip ve mekanik direnç özellikleri standartlara uygun paneller üretmiştir. Sellers vd. (1995), kenaf tan üç farklı tutkal (UF, PF, PMDI) kullanarak düşük yoğunluklarda ( kg/m³) ve 25 mm kalınlıkta yonga levhalar üretmiştir. Bu çalışmadan; UF tutkal miktarının artırılmasının levhaların dirençleri üzerine pozitif etkisi olduğu anlaşılmıştır. Nugroho ve Ando (2000), değişik çaptaki bambulardan (1,5-9,5 mm) %8 MDI (metilen di izosiyanat) tutkalı ile dört farklı yoğunlukta ( kg/m³) levhalar üretmiştir. Levhaların eğilme dirençleri 26, MPa, elastikiyet modül değerleri MPa, iç yapışma dirençleri ise 0, MPa arasında olduğu ve standartları karşıladığı anlaşılmıştır. Grigoriou ve Ntalos (2001), Hintyağı (castor) bitkisinin saplarından elde edilen yongalar ile odun yongaları karıştırıp, %8 UF ile tutkallayıp, orta yoğunlukta ( kg/m³) standart mekanik değerlere yakın levhalar üretmiştir. Karakuş (2007), patlıcan, biber ve domates gibi tarımsal bitki saplarından, değişik oranlarda UF, MUF tutkalları kullanarak üç tabakalı orta yoğunlukta ( kg/m³) yonga levhalar üretmiştir. Patlıcan sapı esaslı levhaların eğilme dirençleri 4,49-14,52 MPa, elastikiyet modülleri 1156, ,5 MPa, iç yapışma dirençleri (yüzeye dik çekme direnci) 0,301-0,939 MPa ve 24 saat suda beklettikten sonra kalınlığına şişme miktarları %90,8-119,16 olarak ölçülmüştür. Biber sapı esaslı levhaların direnç özellikleri diğer patlıcan ve domates esaslı levhalardan daha yüksek bulunmuştur. Domates esaslı levhaların iç yapışma direnç değerleri patlıcan esaslı levhalardan düşük, fakat diğer direnç ve mekanik özellikleri daha yüksek olduğu 17

27 anlaşılmıştır. Bu durum muhtemelen domates liflerinin kimyasal içeriğinden ve yapışma esnasındaki kimyasal etkileşimden kaynaklanmaktadır. Ntalos ve Grigoriou (2002), asma dalı/odun karışımından tek ve üç tabakalı panel levhalar üretmişlerdir. Asma dalı/odun karışımından üretilen levhaların mekanik direnç değerleri sadece asma dalı kullanılarak üretilen tek tabakalı panellerden daha yüksek olduğu anlaşılmıştır. Ayrıca farklı yonga büyüklüklerinin, üç tabakalı levhaların direnç değerlerinde fazla bir değişim sağlamadığı anlaşılmıştır. Nemli vd. (2003), kivi/odun karışımından üç tabakalı levhalar üretmiştir. Genel olarak karışımdaki kivi yongası oranının artması, direnç özelliklerini olumsuz yönde etkilemiştir. Orta tabakası kivi yongalarından ve %9-11 UF kullanılarak üretilen levhaların standartlara yakın eğilme ve iç yapışma direnci sağladığı anlaşılmıştır. Odun dışı lignoselülozik materyallerden yonga levhanın yanı sıra lif levha, lignoselülozik-plastik levha ve çimentolu lignoselülozik levhaların üretilmesi üzerinde de yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Odun dışı bitkisel lignoselülozik materyallerin yonga ve lif levha üretiminde, çimentolu levha üretiminde güçlendirici olarak, lignoselülozik-plastik kompozitlerde dolgu maddesi olarak oduna alternatif hammadde kaynağı olabilirliği üzerine görüşler ortaya çıkmıştır. Halvarasson vd., (2005), buğday sapı liflerinden, Lee vd. (2005), bambu ve şeker kamışı liflerinden, Ye vd., (2007), buğday ve soya fasulyesi sapı liflerinden, orta yoğunlukta lif levhalar üreterek, mekanik özelliklerinin odunlara yakın olduğunu belirtmişlerdir. Savastano vd. (2000), sisal ve atık okaliptus kağıt hamuru ile güçlendirilmiş, çimentolu levhalar üretilebileceğini belirtmiştir. Chen vd. (1997), bambu liflerinin polipropilene dolgu maddesi olarak, Panthapulakkal vd., (2005), pirinç saplarının yüksek yoğunluktaki polietilene dolgu maddesi olarak, Panthapulakkal ve Sain (2006), buğday ve mısır saplarınnı 18

28 polipropilene dolgu maddesi olarak, kullanılabileceğini ve lignoselülozik plastik kompozit malzemelerin üretilebileceğini açıklamışlardır Ağaç Kabuklarından Kompozit Panel Üretilmesi Üzerine Yapılan Çalışmalar Genel olarak ağaç kabuklarından yonga levhaların üretilmesinde iki temel yaklaşım geliştirilmiştir. İlk yaklaşımda, 1960 da Burrows, 1971 ve 1975 de Chow ve Pickles, 1973 de Wellons ve Krahmer, tarafından, kabukların yüksek lignin ve ekstraktif madde içeriğinden faydalanılarak, herhangi başka bir ilave yapıştırıcı kullanılmadan, yüksek pres sıcaklığında direk üretimin yapılabileceği üzerine çalışmalar yapılmıştır. Bu temel düşünceden hareketle değişik kabuklar üzerine elde edilen sonuçlardan; kabuk parçaları arasındaki yapışmanın, yüksek sıcaklık etkisi ile ligninin plastikleşmesi ve ekstraktiflerin polimerizasyonu sonucu oluştuğu açıklanmıştır de Chow douglas göknar kabuklarından levha üretimi için uygun pres ve sıcaklık şartlarını belirlemiştir. Troughton yaptığı çalışmalarda 300 ºC deki presleme sıcaklığının douglas göknarı kabuklarının yapıştırıcı ilavesine gerek kalmadan kendi kendine birleşerek yüksek yoğunlukta kompozit levhaların üretilebileceğini açıklamıştır (Blanchet vd., 2000). Diğer ikinci yaklaşımda ise, kabuk parçalarının UF, PF, MF gibi ilave bazı sentetik yapıştırıcılarla birlikte kullanılarak panel levha üretilmesi amaçlanmıştır. Bu çalışmalar 1965 yılında Alvang ve Johanson tarafından başlatılmış, daha sonra 1971 de Dost, 1972 de Deppe ve Hoffmann, 1977 de Blankenhorn ve ark., 1977 de Place ve Maloney sentetik yapıştırıcı ilavesi ile değişik türdeki ağaç kabuklarından yonga levha üretmişlerdir de Dost kızıl ağaç kabukları ve odun yongalarını değişik oranlarda karıştırarak ürettiği panellerin performans özelliklerinin, kabuk miktarının artışına bağlı olarak olumsuz yönde değiştiğini açıklamıştır (Blanchet vd., 2000). 19

29 Lehmann ve Geimer (1974), douglas göknarının, kabuk, kurumuş dal ve gövde kısımlarından ayrı ayrı ve odun ile belli oranlarda karıştırarak standartlara uygun yonga levhaların üretilebileceğini fakat, %25 ve daha fazla kabuk içeren douglas göknarı (odun+kabuk) esaslı yonga levhaların mekanik özelliklerinin %20-30 oranında azaldığını belirlemiştir. Kabuk miktarının artmasının neden olduğu performans düşürücü etkinin azaltılması üzerine bazı çalışmalar yapılmıştır. Muszynski ve McNatt sarıçam odun yongaları ile Norveç ladini kabuklarını değişik oranlarda kombine ederek, %12 UF tutkalı kullanarak ürettiği yaklaşık %30 kabuk içeren tek tabakalı levhaların performans özelliklerinin standartlara uygun olduğunu açıklamıştır. Place ve Maloney tarafından çam odunu ve douglas göknarı kabuk yongalarından, yüzeylerde %5 orta tabakalarda ise daha yüksek fenol tutkalı (%6-10) kullanılarak, fiziksel özellikleri standartlara yakın yonga levhaların üretilebileceğini, yoğunluk ve presleme sürelerinin panellerin mekanik ve performans özelliklerine etkisi olduğunu açıklamışlardır (Blanchet vd., 2000, Xing vd., 2006). Blanchet vd. (2000), tarafından yapılan bir çalışmada siyah ladin kabuklarından, yüzey ve orta tabakada kullanılan yongalar yarı yarıya olacak şekilde üç tabakalı yonga levhalar üretilmiştir. Yüzey tabakalarında % oranında odun yongaları kullanılmıştır. Çeşitli şartlarda üretilen levhaların eğilme dirençleri 8,3 16,8 MPa, elastikiyet modülleri MPa, iç yapışma dirençleri 0,372 0,599 MPa ve kalınlık artımları 5,9 14,1 olarak görülmüştür. Bu çalışmadan, siyah ladin kabuklarının yonga levha üretiminde kullanılabilecek bir hammadde kaynağı olduğu görülmüştür. Yüzey tabakadaki odun yonga miktarı %50 ve tutkal miktarı %14 olan levhaların en iyi performans özellikleri gösterdiği görülmüştür. Nemli ve Çolakoğlu (2005), yüzeyde yalancı akasya odun yongaları ve orta tabakada çeşitli oranlarda (6, ) mimosa kabuğu yongaları kullanmak sureti ile odun-kabuk esaslı yonga levhalar üretmiş ve mimosa kabuk yongalarının odun yongaları ile kombine edilerek standart özelliklere yakın levhaların üretilebileceğini açıklamışlardır. 20

30 Kabuklardan lif levha üretimine yönelik çalışmalarda yapılmıştır. Xing vd. (2006), kavak, çam ve ladin kabuklarından orta yoğunlukta lif levhalar, Xing vd. (2007a), ladin kabuklarında termo-mekanik liflendirme sureti ile orta yoğunlukta lif levhalar, Xing vd. (2007b), ladin kabuklarından üç tabakalı MDF paneller, Geng vd. (2006), ladin kabuklarına alkalin muamele uygulayarak (%1 NaOH) yapıştırıcı malzeme kullanılmaksızın lif levhalar üretilmiştir Atmosferik Koşulların Lignoselülozik Malzemelere Olan Etkisi (Weathering) Uygun koşullarda kullanıldığında lignoselülozik doğal malzemeler yüzyıllar boyunca bozulmadan özelliklerini muhafaza edebilirler. Fakat, yapısının hassas kimyasal içeriğinden dolayı, herhangi bir koruyucu ile muamele edilmeden kullanılan biyolojik kompozit malzemeler rüzgar, yağmur gibi açık hava koşullarından, güneş ışınlarının fotooksidativ etkisinden ve asit yağmurlarından etkilenmektedir. Atmosferik koşullarda ahşap malzemenin maruz kaldığı bozulma atmosferik bozulma ya da weathering olarak adlandırılmaktadır (Zabel ve Morrell, 1992). Başlangıçta sadece yüzeylerde renk değişimi olarak başlayan bozunmanın mekanik ve kimyasal özellikler üzerine olan etkisi hemen fark edilememektedir. Fakat zamanla, renk değişimi ile birlikte yüzeylerdeki hücrelerin yapılarının gevşemesi, makroskopik-mikroskopik gerilmeler sonucunda ince kılcal çatlak ve yarıkların oluşması devamında yüzeylerdeki düzgünlüğün bozulması malzemelerin kullanılamaz hale gelmesine neden olmaktadır (Kılıç ve Hafızoğlu, 2007). Atmosferik şartların ahşap kompozit levhaların üzerinde meydana getirdiği etkinin en önemli nedenlerinden birisi, güneşten belli bir dalga boyunda ( nm) ve enerji ile yüzeylere çarpan görünebilir ve mor ötesi ışınlardır. Işınların enerjilerini yüzeylerdeki hassas kimyasal gruplara aktarması ile birlikte polimerik yapıdaki bağların etkilenmesi kaçınılmazdır. Eğer ışınlar malzeme yüzeylerindeki kimyasal 21

31 grupların bağlarını parçalamak için yeterli enerji seviyesine sahip ise, bazı atomların bağları koparılmakta ve oldukça reaktif serbest radikaller oluşmaktadır. Bu karmaşık bir dizi foto-kimyasal reaksiyonlar soncunda malzemelerin fiziksel ve mekanik özellikleri de olumsuz etkilenmekte, zamanla kullanılamaz hale gelmektedir (Williams, 2005). Weathering etkisinin ahşap malzemenin kimyasal, fiziksel ve mekanik özellikleri üzerine etkisinin tespit edilebilmesi ve bu olumsuz etkilerin engellenebilmesi için weathering mekanizmasının anlaşılması önemlidir (Zabel ve Morrell, 1992). Odunların, yüzeylerindeki rengin koyulaşması ve kahverengine dönüşmesindeki başlıca neden lignin ve ekstraktiflerin foto-kimyasal bozulmaya uğrayarak serbest radikal grupların oluşmasıdır (Feist, 1983). Lignin karbonil, karboksil, eter, alkol, aromatik ve alifatik yapılar gibi birçok karmaşık grubu içermektedir. Selüloz, hemiselüloz, lignin ve ekstraktif maddeler görünebilir ve mor ötesi (UV) ışınları belli derecede absorplama özelliği gösterir. Bu durum, kimyasal grupların fotobozunma/fotokimyasal reaksiyonlarının başlamasına neden olur. Karmaşık bir dizi fotokimyasal reaksiyonlar sonucunda yüzeylerde kimyasal ve fiziksel özellikler de değişmeler ve kimyasal bağlarda kopmalar oluşur (Kılıç ve Hafızoğlu, 2007). Absorbe edilen ışık yani enerji, moleküller arasına yerleşerek depolimerizasyon, dehidrojenasyon ve dehidrometilasyon gibi ayrılma reaksiyonlarına neden olur (Fengel ve Wegener, 1984). Bununla birlikte, karboniller, karboksiller, peroksitler, hidroperoksitler ve konjuge çift bağlar gibi kromoforik gruplar da oluşur (Hon ve Shiraishi, 2001). Kromofor gruplar, hidrokarbon gruplarına bağlanan renk verme özelliğindeki gruplardır. Dünyaya ulaşan UV ve görünür güneş ışığı nm arasındadır. Selüloz, ışığı nm, lignin, hemiselülozlar ve ekstraktifler de nm aralığında absorplamaktadır. Lignin, selüloz ve hemiselülozlardan daha yüksek ışık absorplama özelliğine sahiptir (Fengel ve Wegener, 1984). Mor ötesi ışık etkisinde bırakılan 22

32 odun yüzeylerinde lignin miktarında azalma, kromoforik özellikteki grupların oranınında ise artışlar oluşmaktadır (Williams, 2005). Bilindiği gibi ışık, elektromagnetik enerjisi olan çok yoğun, küçük partikül demetlerinden olusur. Bu partiküllere foton denir ve bunların belli bir dalga boyu (λ) vardır. Planck denkleminden ışığın veya fotonların sahip olduğu enerji seviyesi (E) hesaplanabilir E= Nhc/λ (2.1) Burada; h: planck sabitini (6.625 x J.s), c: ışığın hızını ( ms -1 ), N: fotonların yoğunluğunu belirtmektedir. Yukarıdaki denklemden anlaşılacağı üzere, dalga boyu ile ışınların enerji seviyeleri ters orantılıdır. Ayrıca fotonların yoğunluğu ve hızları yükseldikçe elektronların birbirlerini itme oranı dolayısı ile sahip oldukları enerjileri yükselmektedir. Görünmez ışık bölgesinde ( nm) ışınların sahip olduğu enerji yaklaşık olarak kj/mol arasında, çıplak gözle fark edilen görünür ışınların ( nm) sahip olduğu enerji seviyeleri ise kj/mol civarında değişmektedir. Odunun yapısını oluşturan selüloz, lignin ve hemiselülozdaki karbon-karbon, karbon-oksijen ve karbon-hidrojen arasındaki bağlanma enerjilerinin kj/mol olduğu göz önünde tutulursa, 400 nm den daha az dalga boyuna sahip fotonların odunun yapısını oluşturan bir çok kimyasal bağı koparmaya/modifiye etmeye yetecek enerjiye sahip olduğu anlaşılabilir. Çizelge 2.2. de odunun kimyasal yapısında bulunan bazı kimyasal bağlar ile sahip oldukları bağlanma enerjileri ve ışınların çeşitli dalga boylarındaki kuantum enerjileri verilmiştir (Şahin, 2002). 23

33 Çizelge 2.2. Bazı Kimyasal Gruplar ve Bağlanma Enerjileri Basit bağ türü Bağlanma enerjisi (kj/mol -1 ) Eşdeğer enerjili ışığın dalga boyu (nm) O-H C-H C-O C-C O-O Yapılan bir araştırmaya göre, 280 nm den daha uzun dalga boyundaki ışınlarının, selülozun polimer zincirlerinin kopmasına ve karbon 1 (C 1 ) ile karbon 5 (C 5 ) ten hidrojenin uzaklaşmasına sebep olabileceği, 254 nm ve daha uzun dalga boyundaki ışınlarının ise karbon 5 (C 5 ) ve karbon 6 (C 6 ) dan ve selüloz yan zincirlerden metil gruplarının uzaklaşmasına ve serbest radikal oluşumuna sebep olabileceği ESR (electron spin resonance) denemeleri sonucunda açıklanmıştır (Şahin 2002). Dış atmosferik ortamlarda, güneş ışınlarının herhangi bir koruyucu yüzey işlemi görmemiş kompozit malzeme yüzeylerini etkilemesi sonucunda meydana gelmesi muhtemel foto-kimyasal reaksiyonlara bir örnek olarak, atmosferde bulunabilen ve hava kirliliğine sebep olan kükürt dioksit (SO 2 ) gazı ile reaksiyonları verilebilir. Hon (1991) tarafından kükürt dioksit gazının, odunun yapısında meydana getirdiği fotokimyasal reaksiyon örnek olarak aşağıda verilmiştir. I. Odun + hυ (ışın) Odun serbest radikalleri Odun serbest radikalleri + SO 2 + O 2 Oksidasyona uğramış ürünler II. hυ + SO 2 + 1/2 O 2 SO 3 SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 H 2 SO 4 + Odun Bozunmaya uğramış yapı III. SO 2 + O 2 + katalizatör SO 2 + H 2 O SO 2 + H 2 O H 2 SO 4 H 2 SO 4 + Odun Bozunmaya uğramış yapı 24

34 Feist ve Hon a göre odunun foto-degradasyonu Şekil 2.3. de gösterilmektedir (Williams, 2005). Şekil 2.3. Odunun foto-degradasyonunun mekanizması Atmosferik koşullarda kalan ağaç malzemede probleme neden olan bir diğer weathering etkisi de rutubettir. Yağmur ve çiğ gibi hava koşullarında herhangi bir koruyucu işleme tabi tutulmamış ağaç malzeme suyu yüzeyden başlamak sureti ile hücre çeperine süratli bir şekilde çekmektedir. Odun esaslı malzemelerin bünyesine giren su malzemenin rutubetinin artmasına ve şişmesine neden olmaktadır (Feist, 1983). Sıcaklık, donma ve erime, rüzgar, kum ve çamur ağaç malzemeye olumsuz etki yapan diğer hava koşullarıdır. Bu koşullar ahşap esaslı malzemelere UV ışını ve rutubet kadar zarar vermemekle birlikte dikkat edilmesi gereken hususlardır. Sıcaklık, buzlanma ve erime ağaç malzemenin çatlamasına katkı yapmakta ve rüzgar, kum ve çamur gibi faktörler ise ahşap ürünlerin yüzey degradasyonunu kolaylaştırmaktadır (Feist, 1983). 25

35 3. MATERYAL VE YÖNTEM 3.1. Materyal Çalışmada hammadde kaynağı olarak kullanılan orman ve tarımsal atık esaslı lignoselülozik maddelerden; Kızıl çam kabukları Isparta ili Aşağı Gökdere Orman Deposundan, Kızıl çam kozalakları Çandır Orman Deposundan, Haşhaş sapları, Aliköy civarındaki tarımsal alandan, Elma ve Kiraz budama atıkları Süleyman Demirel Üniversitesi Çiftçi Eğitim Merkezi nden temin edilmiştir. Yukarıda kısaca belirtilen tarımsal ve orman atık esaslı lignoselülozik malzemeler, Süleyman Demirel Üniversitesi Orman Fakültesi, Orman Endüstri Mühendisliği Ahşap Kompozit Laboratuarında, kusurlu ve homojen malzeme özelliğini bozan kısımları ayrılarak (çürük, kir, böcek yeniği vb.,) küçük boyutlara getirilmiş ve daha sonra, çekiçli değirmen makinesinde yongalama işlemine tabi tutulmuşlardır. Uygun boyutlarda elde edilen yongalar, fırında 105 ± 3 o C %2-3 rutubet derecesine kadar kurutularak tutkallama işlemine hazır hale getirilmiştir. Yongaların yapıştırılmasında, ORMA (Orman Mahsülleri Sanayi ve Ticaret İntegre) AŞ den temin edilen %65 lik üre-formaldehit tutkalı kullanılmıştır. Tutkalın sertleştirilmesi için, yine aynı işletmeden tutkalla birlikte sağlanan %20 lik amonyum klorür çözeltisi kullanılmıştır. Tutkal çözeltisinin kimyasal formülasyonu değiştirilmemiş ve temin edildiği şekli ile kullanılmıştır. Çizelge 3.1. de çalışmamızda faydalandığımız üre-formaldehit tutkalının özellikleri verilmiştir. 26

36 Çizelge 3.1. Yongaların yapıştırılmasında kullanılan UF tutkalının özellikleri Özellikler Değerler Çözelti (%) 65 ± 1 Yoğunluk (g/cm 3 ) ph (25 ºC) Viskozite, Dın/cPs 25º Jelleşme süresi (s, 100 ºC) Kullanma süresi (gün) 60 Akışkanlık süresi (s, 25 ºC) Serbest CH 2 O (max.) % Yöntem Çekiçli değirmende küçük boyutlara getirilen (yonga) kızıl çam kabuk, kızıl çam kozalak, elma dalı odunu, kiraz dalı odunu ve haşhaş sapları, merdaneli tutkal makinesinde UF ile belirlenen oranlarda karıştırılmıştır. Tutkallanmış haldeki yongalar daha sonra çelik kalıplara serilerek taslak levhalar oluşturulmuştur. En uygun presleme sıcaklığı, süresi ve basıncın belirlenmesinde bazı ön denemeler yapılmıştır. Levha taslakları, sıcak preste, ºC sıcaklık derecelerinde, 2,5 3 N/mm² basınçta 4 dakika süre ile sıcak presleme işlemine tabi tutulmuş ve levhaların üretilmesi sağlanmıştır. Yongalardan tek ve üç tabakalı levhalar ayrı ayrı üretilmiştir. Tek tabakalı levhalarda 2-3 mm boyutundaki yongalardan, üç tabakalı levhalarda ise 1,5-2 mm boyutundaki yongalar üst, 3-3,5 mm boyutundaki yongalar ise orta tabakada kullanılmıştır. Üç tabakalı levhalarda alt ve üst yüzey tabakalarında %25 küçük boyutlu yongalar, ortada ise %50 oranında daha büyük yongalar olacak şekilde ayarlanmıştır. İlk olarak tek tabakalı olacak şekilde kabuk ve kozalak esaslı levhalar 125 ºC ve 150 ºC sıcaklık derecelerinde üretilmiştir. Haşhaş sapı, elma ve kiraz dal odunlarından üretilen tek tabakalı levhalar ise sadece 150 ºC pres sıcaklığında üretilmiştir. Ayrıca 27

37 tek tabakalı olarak haşhaş sapı ve kızıl çam kozalak yongaları belirli oranlarda karıştırılarak haşhaş-kozalak esaslı levhalar da aynı pres sıcaklık derecesinde üretilmiştir. Kızıl çam kozalaklarından elde edilen yongaların, diğerlerine göre belirgin şekilde sert ve tutkalı daha az absorbe ettiği anlaşılmıştır. Yongaların yumuşaması ve tutkalı daha iyi emebilmesi amacıyla, tam kuru ağırlığa denk gelecek şekilde 6 kg kızıl çam kozalak yongası 50 lt %1 lik NaOH çözeltisinde 1 gün süre ile bekletilmiş, tam kuru ağırlığa gelinceye kadar kurutulmuş ve daha sonra kozalak yongaları kızıl çam yongaları ile belirli oranlarda karıştırılarak paneller üretilmiştir. Laboratuar ortamında üretilen levhaların üretim şartları Çizelge 3.2. de gösterilmektedir Çizelge 3.2. Orman ve tarımsal atıklardan elde edilen levhaların üretim şartları Levha No Tabaka Pres Sıcaklığı (ºC) Yoğunluk (kg/m³) Kalınlık (± 1 mm) Tutkal Miktarı (%) Kızıl çam kabuk K1 Tek K2 Tek K3 Tek K4 Tek K5 Tek K6 Tek K7 Üç K8 Üç K9 Üç Kızıl çam kozalak C1 Tek C2 Tek C3 Tek C4 Tek

38 Çizelge 3.2. (devam) C5 Tek C6 Tek C7 Üç C8 Üç C9 Üç C10 Tek Haşhaş sapı H1 Tek H2 Tek H3 Tek H4 Tek H5 Tek H6 Üç H7 Üç H8 Üç Elma Dalı E1 Tek Kiraz Dalı Ki1 Tek Not: Koyu fontla yazılan şartta kozalak örnekleri levha üretiminden önce %1 NaOH ile muamele edilmiştir. 29

39 Çizelge 3.3. Orman ve tarımsal atık esaslı yongaların birbirleri ve odun yongaları ile çeşitli kombinasyonları Levha No Karışım oranı Pres Sıcaklığı (ºC) Yoğunluk (kg/m³) Kalınlık (± 1 mm) Tutkal Miktarı (%) Elma dalı/kızıl çam odun karışım levhaları E1 1/ E2 3 / E3 1/ E4 1/ Kiraz dalı/kızıl çam odun karışım levhaları Ki1 1/ Ki2 3 / Ki3 1/ Ki4 1/ Kızıl çam kozalak/haşhaş karışım levhaları HC1 1/ HC2 0/ HC3 3 / HC4 1/ HC5 1/ %1 NaOH ile muamele edilmiş Kızıl çam kozalak/kızıl çam odun esaslı karışım levhaları C10 1/ C11 0/ C12 3 / C13 1/ C14 1/

40 3.3. Levhaların Bazı Fiziksel ve Mekanik Özelliklerin Tayini Bu çalışmada, fiziksel özellik olarak levhaların yoğunluk değerleri ve kalınlık artış değerleri, mekanik olarak ise eğilme direnci, elastikiyet modülü, yüzeye dik çekme direnci hesaplanmıştır. Mekanik özelliklerin tayininde ORMA A.Ş. tesisinin Mekanik test laboratuarlarından faydalanılmıştır. Kızıl çam kabuk ve kozalak esaslı tek ve üç tabakalı levhaların, haşhaş sapı esaslı üç tabakalı levhaların ve haşhaş sapıkozalak esaslı levhaların mekanik direnç değerleri, standartlara uygun olarak çalışan ZWİCK isimli Mekanik Test Cihazı kullanılarak elde edilmiştir. Elma ve kiraz dalı esaslı levhaların, tek tabakalı haşhaş sapı esaslı levhaların ve %1 NaOH muameli kozalak esaslı levhaların mekanik direnç değerleri, standartlara uygun olarak çalışan tam otomatik, bilgisayar kontrollü KARTINI isimli Mekanik Test Cihazı kullanılarak elde edilmiştir. Yoğunluk ve kalınlık artım değerleri ise Süleyman Demirel Üniversitesi Orman Fakültesi Orman Endüstri Mühendisliği Araştırma ve Uygulama Laboratuarı nda yapılmıştır Levhaların Yoğunluk Tayini Levhalardan TS EN (1999) e uygun olacak şekilde 50x50 mm boyutlarında numuneler hazırlanarak, 105 ±2 C sıcaklıkta, etüvde değişmez ağırlığa gelinceye kadar bekletilmiştir. Daha sonra örnekler hassas terazide (± 0,0001 duyarlılıkla) tartılmıştır. Örnek boyutlarının belirlenmesinde Mitotuyo 500 dijital kumpastan (± 0,01 duyarlılıkla) faydalanılmıştır. Levhaların yoğunlukları TS EN 323 (1999) e göre aşağıdaki formüle göre hesaplanmıştır. Mo δ = (3.1) V Burada: δ : Yoğunluk ( gr/cm³ ) Mo : Deney örneğinin tam kuru ağırlığı (gr) V : Deney örneğinin tam kuru hacmi (cm³ 31

41 Levhaların Kalınlık Artımı TS EN (1999) e uygun olacak şekilde levhalardan 50x50 mm boyutlarında kesilen küçük örneklerin suda bekletilmesi ve kalınlık artık değerleri TS EN 317 (1999) standardına uygun olarak hesaplanmıştır. Örneklerin kalınlıkları TS EN 325 (1999) de belirtildiği şekilde köşelerinin kesişme noktasından ölçülmüş ve 20 ºC (±1) sıcaklık, ph: 7 (±1) su bulunan tankının içine, örnek üst kısımları su yüzeyinden yaklaşık 25 mm (±5) aşağıda olacak şekilde, birbirilerine ve su tankının tabanına temas etmeyecek şekilde yerleştirilmiştir. Deney düzeneği bu şekli ile hazırlanmış ve 2 saat ve 24 saat süre sonunda ölçümler yapılmıştır. Ölçümler esnasında, su tankından çıkarılan örnekler, üzerindeki fazla sulardan arındırıldıkta sonra örneklerin su banyosunda bekletilmeden önce kalınlık ölçümlerinin yapıldığı yerlerden yeniden ölçümler yapılmıştır. Numunelerin kalınlığına artım miktarları aşağıdaki formüle göre hesaplanmıştır. Ts To Ka = x 100 (3.2) To Burada; Ka : Deney örneklerinin kalınlık artım miktarı ( % ) Ts : Deney örneğinin su almış haldeki kalınlığı (gr) To : Deney örneğinin tam kuru haldeki kalınlığı (gr) Levhaların Eğilme Direnci Eğilme direnç değerlerinin tespit edilmesinde, TS EN (1999) e göre 250X 50 mm boyutunda küçük numuneler hazırlanmıştır. Test cihazındaki silindirik destekler arasındaki uzaklık, TS EN 310 (1999) standardına uygun ve anma kalınlığının yaklaşık 20 katı olacak şekilde 200 mm olarak ayarlanmış, örnekler boyuna ekseni, desteklerin düşey eksenine dik olacak şekilde düz olarak yerleştirilmiştir. Uygulanan 32

42 kuvvet, örnekler kırılıncaya kadar sabit hızda ve yükleme başlığının hızı, en yüksek kuvvet değerine ulaşacak şekilde ayarlanmıştır. Numunelerinin eğilme direnç değerleri dayanımları aşağıdaki formüle göre hesaplanmıştır. 3 Pmax * L F = (3.3) 2b * h² Burada ; F : Örneğin eğilme direnç değeri (N/mm²) Pmax : Kırılma anındaki maksimum yük (N) L : Dayanak açıklığı (mm) b : Örnek genişliği (mm) h : Örnek kalınlığı (mm) Levhaların Eğilmede Elastikiyet Modülleri Eğilmede Elastikiyet modülü TS EN 310 (1999) a göre belirlenmiştir. Levhaların eğilmede elastikiyet modül değerleri, eğilme direnci tayininde kullanılan örnekler üzerinden hesaplanmıştır. Levhaların elastikiyet modülleri aşağıdaki formüle göre hesaplanmıştır. P * L³ E = (3.4) 4b * h³ * f Burada : E : Eğilmedeki elastikiyet modülü (N/mm²) P : Elastikiyet sınırı altında tatbik edilen yük (N) L : Dayanak noktaları arasındaki açıklık (mm) b : Örnek genişliği (mm) h : Örnek kalınlığı (mm) 33

43 f : P yüküne karşı örnekte meydana gelen deformasyon (mm) Levhaların Yüzeye Dik Çekme Direnci TS EN (1999) e göre 50x50 mm olarak hazırlanan küçük numunelere, TS EN 319 (1999) standardına uygun olarak yüzey dik çekme dirençleri hesaplanmıştır. Uygun boyutlarda hazırlanan numuneler, alüminyumdan hazırlanmış metal aparatlara Cyabond tutkalı ile yapıştırılmıştır. Yapışmanın tamamen gerçekleşebilmesi için 5 10 dakika beklenmiştir. Daha sonra, aparatlar test cihazının çenelerine yerleştirilerek deney başlatılmış ve numunelerinin yüzeylerine dik yönde kırılma meydana gelinceye kadar devam edilmiştir. Deney örneklerinin yüzeye dik çekme direnç değerleri aşağıdaki formüle göre belirlenmiştir. P max Ydc = (3.5) A Burada; Ydc : Yüzeye dik çekme direnci (N/mm²) Pmax : Kırılma anındaki maksimum kuvvet ( N) A : Örneğin enine kesit alanı (mm²) Levhaların Yüzeye Sağlamlık Testi TS EN (1999) e göre 50x50 mm olarak hazırlanan küçük numunelere, TS EN 311 (2005) standardına uygun olarak yüzey sağlamlık değerleri hesaplanmıştır. Uygun boyutlarda hazırlanan numunelerin yüzeylerine, alüminyumdan hazırlanmış temas yüzeyi geniş ve düz olan metal vida şeklindeki aparatlara Cyabond tutkalı ile yapıştırılmıştır. Yapışmanın tam olarak sağlanabilmesi için 5-10 dakika beklenmiştir. Levhanın yüzeyine yapıştırılan vida şeklindeki aparat test cihazının çenelerine yerleştirilerek deney başlatılmıştır. Apart levha yüzeyinden ayrılana kadar 34

44 çekme işlemine devam edilmiştir. Deney örneklerinin yüzey dik sağlamlık değerleri aşağıdaki formüle göre belirlenmiştir. F max Ys = (3.6) A Burada; Ys : Yüzey sağlamlık değeri(n/mm²) Fmax : Kopma anındaki maksimum kuvvet ( N) A : Örneğin enine kesit alanı (mm²) 3.4. Lignoselülozik Hammaddelerin Kimyasal Bileşenlerinin Tayini Bu çalışmada hammadde olarak kullanılan kızıl çam kabuk, kızıl çam kozalak, elma dalı odunu, kiraz dalı odunu ve haşhaş saplarının temel kimyasal bileşenleri belirlenmiştir. Kullanılan kimyasallar, eğer aksi belirtilmemişse 95-99% saflıkta Carlo Erba Co. (Spain) firmasından temin edilmiştir. Örneklerdeki etanol-benzen, sıcak ve soğuk suda çözünen ekstraksif madde miktarları ile klason lignin, holoselüloz ve alfa-selüloz tayini yapılmıştır Ekstraktif Maddelerin Tayini Değişik kimyasal formülasyonlar kullanılarak, örneğin ethanol, metanol, benzen, toluen, aseton vb., lignoselülozik maddelerdeki ekstraktifler belirlenebilir. Her bir yaklaşım, farklı ekstraktifler üzerine etkili olmaktadır. Fakat daha önceki yapılan çalışmalardan ve literatür bilgilerinden 80% etanol - 95% benzen (1:2 hacim oranı) ekstraksiyon sisteminin ekstraktiflerin büyük çoğunluğunu uzaklaştırdığı belirtilmektedir (Sahin 2008). 35

45 Literatür bilgileri ve daha önceki çalışmalardaki olumlu sonuçlardan dolayı, Bu çalışmada kullanılan tarımsal ve orman atık materyalin ekstraktif madde miktarları 80% etanol - 95% benzen karışım çözeltisi kullanılarak, 6 saat süre ile sokslette işleme tabi tutularak belirlenmiştir. İşlemden sonra ekstrakte edilen örnekler fırınlarda tam kuru ağırlığa denk gelecek hale gelinceye kadar kurutulmuştur. İlk ağırlık ve son ağırlık arasındaki fark etanol-benzen ekstraktif miktarını vermektedir. Sıcak ve soğuk suda çözünebilen ekstraktifler ise, Tappi Test Methodu T-207-om-93 uygulanarak bulunmuştur. Ekstraktif madde miktarı aşağıdaki formüle göre hesaplanmıştır. Ds Do EMM = x 100 (3.7) Ds Burada; EMM : Ekstraktif madde miktarı (%) Ds : Ekstraksiyondan önceki örnek ağırlığı (gr) Do : Ekstraksiyondan sonraki örnek ağırlığı (gr) Holoselüloz ve Lignin Tayini Yukarıda açıklandığı şekilde etanol-benzen çözeltisi ile sokslette 6 saat ekstrakte edilen örnekler, kurutma fırınlarında fırın kurusu hale gelinceye kadar kurutulmuşlardır. Örneklerdeki lignin ve holoselüloz miktarı, etanol-benzen ekstraksiyonu işlemi görmüş örneklerden Tapi Test Metodunun T-222-om-06 (klason lignin) modifiye edilmesi ile oluşturulan yönteme göre tespit edilmiştir. 36

46 Ekstraktiften arındırılmış 1 gr fırın kurusu örnek behere yerleştirilmiştir ve üzerine 50 ml %72 lik sülfirik asit ilave edilerek bu şekilde 20 C de 2 saat süre ile hidroliz edilmiştir. Ardından behere 200 ml saf su ilave edilerek 100 C de 5 dakika süre ile işlem görmesi sağlanmıştır. Soğutma ve süzme işleminden sonra örnekler saf su ile yıkanmış, bu durumdaki kalıntı örnek tam kuru ağırlığa gelinceye kadar etüvde kurutulmuştur (Çopuroğlu, 2004). Tam kuru hale denk gelen kalıntı kısım klason lignin miktarı olarak, asit hidrolizat kısmı ise holoselüloz miktarı (selüloz +hemiselüloz) olarak hesaplanmıştır Panel Levhaların Yüzeylerinde Meydana Gelen Kimyasal ve Fiziksel Değişikliklerin Belirlenmesi Bazı panel levha örnekleri, yüzeylerdeki kimyasal grupların ve hammaddenin kimyasal içeriğinin dış atmosferik şartlara olan dayanımının belirlenmesi amacıyla SDÜ araştırma ve uygulama alanında, tamamen doğal hava koşullarında güney bakıda, 6 ay süre ile açık atmosferik şartlarda bırakılmış ve daha sonra levhaların bazı kimyasal ve fiziksel özellikleri incelenmiştir Levha Yüzeylerindeki Kimyasal Grupların Belirlenmesi Bu amaç için Shimadzu IR Prestige-21 IR spektrofotometre cihazından faydalanılmıştır. Yüzeylerdeki çok ince tabakadan hassas olarak toplanan parçalar (talaş) potasyum bromür ile standart peletlerin hazırlanmasında kullanılmıştır. Cihaz ise, cm -1 aralığından örneklerin spektrumları alınmıştır. Elde edilen spektrumlar kendi aralarında birbirleri ile karşılaştırmalı olarak incelenmiş, varsa oluşan farklılıklar belirlenmiştir.. 37

47 Yüzey Renk Değişmesinin Belirlenmesi CIE Lab 1976 (Commission Internationale d Eclairage) standardından yararlanılarak levhaların doğal renklerinde meydana gelen parlaklık/koyuluk değerlerinden sapmaları metrik olarak hesaplanmıştır ( L). Bu amaç için DATACOLOR 110 cihazı ve kalite kontrol yazılımı kullanılmıştır. Ayrıca, diğer bazı renk kombinasyon özellikleri (sarılık indeksi, beyazlık indeksi) belirlenmiş ve birbirleri ile karşılaştırılmıştır Yüzey Enerjisi/Temas Açısının Belirlenmesi Açık havada bekletilmiş örneklerin üzerine hassas şırınga ile (sessile droplet method) 5 µml su eklenerek, temas açışı (contact angle) makroskopik olarak irdelenmiştir. Elde dilen sonuçlar birbirleri ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Levha yüzeyinde 5 saniye ve daha uzun süre, bozulmadan duran su damlacığının resmi hassas PENTAX dijital kamera sistemi yardımı ile görüntülenmiş, gerekli görülenlerin fotoğrafları çekilmiştir. Çizelge 3.4. de şematik olarak bu çalışmada takip edilen iş akış planını ve çalışma basamaklarını özet olarak gösterilmektedir. 38

48 Lignoselülozik Hammadde - Kızlçam kabuk - Kızıçam kozalak - Elma dalı - Kiraz dalı - Haşhaş sapı Çekiçli değirmende yongalama Kimyasal analiz - Ekstraktif madde tayini - Klason lignin tayini - Holoselüloz tayini Ayıklama/eleme Yonga Kurutma Tutkallama Üç tabakalı Levha taslaklarının oluşturulması Tek tabakalı Sıcak presleme işlemi Atmosferik şartlarda bekletme Panel levha Yüzey kimyasal ve fiziksel özelliklerin tayini - FTIR analizi - Renk ölçümü - Yüzey temas açısı belirleme Mekanik testler - Eğilme direnci tayini - Elastikiyet modülü tayini - Suda şişme - Yüzey sağlamlığı - İç yapışma direnci tayini Şekil 3.1. Çalışmada izlenen iş akış şeması 39

49 4. ARAŞTIRMA BULGULARI 4.1. Tarımsal ve Orman Esaslı Lignoselülozik Malzemelerin Kimyasal Özellikleri Oduna alternatif bir hammadde kaynağının, odun yerine orman ürünleri endüstrisinde kullanılabilmesi için öncelikle kimyasal içeriğinin benzer olması gerekir. Bu durumda elde edilen ürünlerin son kullanım yerindeki performans ve direnç özelliklerinin karşılaştırılması yapılabilir. Odun dışı lignoselülozik maddelerin kimyasal bileşiklerinin belirlenmesi üzerine birçok araştırma yapılmıştır. Fakat çalışmalarda çoğunlukla odunlara göre daha farklı bazı metot ve yaklaşımların kullanılmasından dolayı, esas kimyasal bileşikler benzer oranlarda tespit edilmesine rağmen, bazı kimyasal bileşiklerin oranlarında önemli farklı sonuçlarla karşılaşılabilmektedir. Çalışmamızda, elde ettiğimiz verilerle literatür sonuçları karşılaştırmalı olarak irdelenmiştir. Çizelge 4.1. de görüldüğü üzere, bu çalışmada, odununa alternatif olarak yonga levha panel üretiminde kullanılan materyalin kimyasal içeriği, esas bileşikler bakımından kızıl çam odunu ile aynıdır. Fakat bu bileşiklerin bulunuş oranlarında büyük farklılıklar bulunmaktadır. Kiraz dal odunu, diğerlerine göre en yüksek holoselüloz %79,9, en az lignin (%20,1) içeriğine sahiptir. Kızıl çam kozalağı ise, en az holoselüloz oranına (%65.5), en yüksek lignin (%34,5) miktarına sahiptir. Kiraz dal odunu dışındaki diğer materyalin lignin içeriğinin kızıl çam odunundan daha yüksek olduğu anlaşılmıştır. Kiraz dal odununun holoselüloz miktarı, kızıl çam odunundan daha yüksek bulunmuştur. En yüksek alkol-benzen ekstraktif madde miktarı kızıl çam kabuğunda %7,5 ile, en düşük ise %3.23 ile elma dal odununda hesaplanmıştır. 40

50 Çizelge 4.1. Tarımsal ve orman atık lignoselülozik malzemelerin kimyasal bileşimleri (%) Hammadde türü Holoselüloz Lignin Alkolbenzen (1:2) çöz. Soğuk su çöz. Sıcak su çöz. %1 NaOH çöz. Kızıl çam 76,2 23,8 6,43 * 2,78 * 3,11 * 13,12 * diri odunu Kızıl çam 74,5 25,5 7,5 6,15 10,76 42,03 kabuk Kızıl çam 65,5 34,5 4,1 2,35 5,5 29,37 kozalak Haşhaş ,39 2,59 6,98 25,24 sapı Elma dal ,23 7,88 8,6 33,61 odunu Kiraz dal odunu 79,9 20,1 6,25 8,51 14,48 39,73 *Hafızoğlu ve Özalp, 2007 Çizelge 4.1. de gösterilen kimyasal analiz sonuçlarından, çalışmada kullanılan kızıl çam kozalak, kızıl çam kabuk, haşhaş sapı, elma ve kiraz dal odununun, genel kimyasal özellikleri itibari ile kızıl çam odununa benzerlik gösterdiği söylenebilir Tarımsal ve Orman Atık Malzemelerin Fiziksel ve Morfolojik Özellikleri Lignoselülozik materyalin hücre boyutları, hücre kanlığı,lümen açıklığı vb., özelliklerinin benzer olması, bu malzemelerin odundan üretilen malzemelerin yerine aynı şartlarda kullanılabilmesi için bir fikir verebilir. Çizelge 4.2. de, çalışmada kullanılan orman ve tarımsal atık esaslı lignoselülozik malzemelerin hücre boyutları verilmiştir. Genel olarak, kızıl çam kabuk ve kozalak liflerinin, kızıl çam odununa göre oldukça kısa (0,15-0,25 mm) ve daha kalın (0,05-0,06 mm) olduğu anlaşılmıştır. Haşhaş sapı liflerinin boyutsal özellikleri ise yapraklı ağaçlara benzediği ve yaklaşık 0, mm uzunluk ve 0,05-0,010 mm kalınlığında olduğu anlaşılmıştır. Elma ve kiraz dal odunundan elde edilen liflerin ise, kızıl çam 41

51 odununa göre daha kısa (0,75-1,5 mm) ve kalın ( mm) arasında olduğu, fakat genel olarak yapraklı odun liflerine benzediği anlaşılmıştır. İğne yapraklı ağaçlar, yapraklı ağaçlara göre daha uzun ve daha ince liflere sahiptirler. Yukarıda kısaca özetlendiği şekilde kızıl çam kozalak ve kabuklarından elde edilen lifler, hem yapraklı hem iğne yapraklı odun liflerinden daha kısa ve kalındır. Haşhaş, elma ve kiraz dal odun lifsel özelliklerinin ise genel olarak yapraklı ağaç odun liflerine benzediği anlaşılmıştır. Çizelge 4.2. Tarımsal ve orman atık lignoselülozik malzemelerin hücre boyutları Hammadde türü Lif uzunluğu Lif genişliği (mm) (mm) Kızıl çam odun 2-4 0,001-0,002 Kızıl çam kabuk 0,15-0,25 0,05-0,06 Kızıl çam kozalak 0,03-0,09 0,006 Haşhaş sapı 0, ,05-0,01 Elma dal odunu 0,75-1, Kiraz dal odunu 0,75-1, Orman Atık Malzemelerden Üretilen Yonga Levhaların Mekanik Direnç Özellikleri Orman ve tarımsal atıklardan üretilen levhaların fiziksel ve mekanik özellik değerlerine çeşitli üretim şartlarının aritmetik ortalamalar bakımından etkisini tespit etmek amacı ile SPSS programında 0,05 önem düzeyinde çoğul varyans analiz yöntemi uygulanmıştır. Yöntem sonucunda aritmetik ortalamalar arasında fark belirlendiğinde hangi levha gruplarının homojen farklılık oluşturdukları DUNCAN testi ile belirlenmiştir. 42

52 Kızıl Çam Kabuk Esaslı Tek Tabakalı Levhaların Mekanik Özellikleri Kızılçam kabuk esaslı levhalar iki farklı sıcaklık ve üç farklı tutkal oranında üretilmiştir Üretilen panellerin performans özelliklerinin aritmetik ortalama bakımından değerleri ve DUNCAN testine göre ayrıldıkları gruplar Çizelge 4.3. de gösterilmektedir. Çizelge 4.3. Kızıl çam kabuk tek tabakalı levhaların fiziksel ve mekanik özellikleri (Yoğunluk: 450 kg/m³, Pres Sıcaklığı: ºC, Tutkal: %6, %8, %10) Levha Kodu Eğilme Direnci (MPa) Yüzeye Dik Çekme Direnci (MPa) Kalınlığına Şişme (%) K1 2,18 (0,015) B 0,12 (0,002) A 11,3 (0,87) B K2 2,44 (0,009) D 0,15 (0,009) B 10,3 (0,19) A K3 2,30 (0,014) C 0,18 (0,002) C 9,6 (0,28) AB K4 2,32 (0,012) C 0,13 (0,002) D 13,8 (1,85) C K5 2,52 (0,023) E 0,21 (0,003) E 9,3 (1,13) A K6 2,15 (0,018) A 0,23 (0,018) F 11,3 (0,76) B TS EN 13 0,40 14 Aritmetik ortalama açısından levha gruplarının eğilme ve iç yapışma dirençlerinde farklılıklar görülürken, 24 saat suda bekletildikten sonra kalınlık artımlarında direnç değerleri kadar farklılıklar görülmemiştir. DUNCAN testi sonuçlarına göre, en yüksek eğilme direnci K5 (2,52 MPa), en düşük eğilme direnci (2,15 MPa) K6 grubu levhalarda (Şekil 4.1.), en yüksek yüzeye dik çekme direnci (0,23 MPa) K6, en düşük yüzeye dik çekme direnci (0,12 MPa) K1 grubu levhalarda (Şekil 4.2.), 24 saat suda bekletildikten sonra en az kalınlık artımı (%9,3) K5, en fazla kalınlık artımı (13,8) K4 grubu levhalarda (Şekil 4.3.) görülmüştür. Sıcaklık ve tutkal miktarının artması ile levhaların yüzeye dik çekme dirençleri artış göstermiştir. Eğilme direnç değerleri tutkal miktarının artışı ile önce artış daha sonra azalış göstermiştir. 125 C pres sıcaklığında üretilen levhaların kalınlık artımları tutkal miktarının artması ile azalmıştır. 150 C pres sıcaklığında üretilen levhalarda ise, tutkal miktarının artması ile levhaların kalınlık artımları önce azalma daha sonra azalma göstermiştir. TS EN standartları ile karşılaştırıldıklarında kabuk esaslı levhaların eğilme ve iç yapışma direnç değerleri standartların altında kalırken, kalınlık artımları standartlardan daha 43

53 iyi değerler göstermiştir. Kabuk esaslı levhaların 24 saat suda bekletildikten sonra kalınlık artımlarının az olmasının temel nedeni yapısında bulunan ve su ile etkileşime girmeyen maddeler olduğu düşünülmektedir. Eğilme direnci (MPa) Şekil 4.1. Tek tabakalı kızıl çam kabuk yonga levhalarda sıcaklık ve tutkal miktarının eğilme direncine etkisi Yüzeye d.ç direnci (Mpa) Şekil 4.2. Tek tabakalı kızıl çam kabuk yonga levhalarda sıcaklık ve tutkal miktarının iç yapışma direncine etkisi Kalınlığına şişme (%) 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2 1,9 0,25 0,15 0, ,2 0, K1 K2 K3 K4 K5 K6 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K1 K2 K3 K4 K5 K6 Şekil 4.3. Tek tabakalı kızıl çam kabuk yonga levhalarda tutkal miktarı ve sıcaklığın su içinde kalınlık artışı üzerine etkisi Kızıl Çam Kozalak Esaslı Levhaların Mekanik Özellikleri Kızılçam kabuk esaslı levhalar 125 C ve 150 C pres sıcaklığında ve % tutkal oranında üretilmiştir Üretilen panellerin fiziksel ve mekanik özelliklerinin aritmetik ortalama bakımından değerleri ve DUNCAN testine göre ayrıldıkları gruplar Çizelge 4.4. de gösterilmektedir. 44

54 Çizelge 4.4. Kızıl çam kozalak esaslı tek tabakalı levhaların fiziksel ve mekanik özellikleri (Yoğunluk: 550 kg/m³, Pres Sıcaklığı: ºC, Tutkal: %6, %8, %10) Levha Eğilme Direnci Yüzeye Dik Çekme Kalınlığına Şişme Kodu (MPa) Direnci (MPa) (%) C1 3,86 (0,022) B 0,48 (0,005) A 44,35 (0,305) D C2 4,42 (0,17) E 0,66 (0,003) B 46,08 (0,776) E C3 3,39 (0,063) A 0,96 (0,11) C 40,75 (0,654) C C4 4,13 (0,08) C 0,98 (0,12) C 36,65 (0,267) B C5 4,66 (0,08) E 1,15 (0,07) D 36,61 (0,681) B C6 4,07 (0,03) C 1,54 (0,12) E 32,16 (0,617) A TS EN 13 0,40 14 Kızılçam kozalak esaslı levhalar iki farklı sıcaklık ve üç farklı tutkal oranında üretilmiştir. Levha gruplarının eğilme ve iç yapışma dirençleri ile 24 saat suda bekletildikten sonra kalınlık artımları sıcaklık ve tutkal miktarının değişmesi ile aritmetik ortalama bakımından farklılıklar göstermektedir. Sıcaklığın artması ile levhaların direnç değerlerinin yükseldiği ve kalınlık artımlarının azaldığı görülmüştür. Tutkal miktarının artması levhaların eğilme dirençlerinin önce artmasına, sonra azalmasına neden olurken, yüzeye dik çekme direncinin artmasına ve kalınlık artımının azalmasına neden olmaktadır. DUNCAN testi sonuçlarına göre, en yüksek eğilme direnci (4,66 MPa) C5, en düşük eğilme direnci C3 (3,39 MPa) (Şekil 4.4.), en yüksek yüzeye dik çekme direnci (1,54 MPa) C6, en düşük çekme direnci (0,48 MPa) C1 (Şekil 4.5.), 24 saat suda bekletildikten sonra en az kalınlık artımı (%32,16) C6 ve en yüksek kalınlık artımı (%46,08) C2 gurubu levhalarda (Şekil 4.6.), görülmüştür. Kozalak esaslı bütün levha gruplarının yüzeye dik çekme dirençleri TS EN standartlarının üzerinde, eğilme dirençleri ve kalınlık artımları standartların uzağında değerler göstermiştir. 45

55 Şekil 4.4. Tek tabakalı kızıl çam kozalak esaslı yonga levhalarda sıcaklık ve tutkal miktarının eğilme direncine etkisi Yüzeye d.ç. direnci (Mpa) Eğilme direnci (MPa) 6 4,5 3 1,5 0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 2 1,5 1 0,5 0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 Şekil 4.5. Tek tabakalı kızıl çam kozalak esaslı yonga levhalarda sıcaklık ve tutkal miktarının yüzeye dik çekme direncine etkisi Kalınlığına şişme (%) C1 C2 C3 C4 C5 C6 Şekil 4.6. Tek tabakalı kızıl çam kozalak esaslı yonga levhalarda sıcaklık ve tutkal miktarının kalınlığa şişmeye etkisi Kızıl Çam Kozalak - Kızıl Çam Odun Karışımından Üretilen Levhaların Fiziksel ve Mekanik Özellikleri Yapılan bir önceki çalışmada kızıl çam kozalağının yapısından dolayı yongaların sert olduğu görülmüştür. Bu durumun yongaların tutkalı iyi emmesini ve birbirleri ile iyi bir yapışma sağlamasını engellediği düşünülmüştür. Bu nedenle yongaların yumuşatılması yoluna gidilmiştir. Bu amaçla, yongalar %1 NaOH çözeltisinde 1 gün süre ile bekletilmiştir. Yumuşatılan yongalar çeşitli oranlarda kızıl çam yongaları ile karıştırılarak paneller üretilmiştir. Üretilen panellerin teknolojik özelliklerinin 46

56 aritmetik ortalama bakımından değerleri ve DUNCAN testine göre ayrıldıkları gruplar Çizelge 4.5. de gösterilmektedir. Çizelge 4.5. Kızıl çam odun / %1 NaOH muameleli kozalak esaslı levhaların teknolojik özellikleri (Yoğunluk: 650 kg/m³, Pres Sıcaklığı: 150 ºC, Tutkal: %10) Levha Eğilme Elastikiyet Yüzeye Dik Yüzey Kalınlık Kodu Direnci Modülü Çekme Sağlamlığı Artımı (MPa) (MPa) Direnci (MPa) (24 saat) (MPa) C10 8, ,54 1,71 27,4 (0,35) A (267,5) A (0,17) C (0,02) C (1,06) A C11 15,5 9047,8 1,45 1,57 30,3 (1,18) D (1139,5) D (0,22) BC (0,22) BC (1,01) B C12 14,0 5558,8 1,21 1,47 27,8 (0,59) C (315,5) C (0,06) AB (0,18) C (1,54) A C13 11,6 3931,3 1,17 1,08 30,1 (0,5) B (407,1) B (0,09) A (0,037) A (0,92) B C14 10, ,69 1,44 28,1 (0,53) B (76,3) A (0,19) C (0,05) C (1,06) A TS EN ,40 0,80 14 DUNCAN testi sonuçlarına göre, en yüksek eğilme direnci (15,5 MPa) C11, en düşük eğilme direnci (10,9 MPa) C10 (Şekil 4.7.), en yüksek elastikiyet modülü (9047,8 MPa) C11, en düşük elastikiyet modülü (2211 MPa) C10 (Şekil 4.8.), en yüksek yüzeye dik çekme direnci (1,69 MPa) C14, en düşük çekme direnci (1,17 MPa) C13 (Şekil 4.9.), en yüksek yüzey sağlamlığı (1,71 MPa) C10, en düşük yüzey sağlamlığı (1,08 MPa) C13 (Şekil 4.10.), en az kalınlığına şişme (%27,4) C10 ve en fazla kalınlığına şişme (%30,3) C11 gurubu levhalarda (Şekil 4.11.) görülmüştür. Panellerin teknolojik özellikleri TS EN standartları ile karşılaştırıldığında, %100 kızıl çam odun ve %75 kızıl çam odun - %25 kozalak (0,01 NaOH muamele edilmiş) yonga karışımından oluşan panellerin kalınlık artımı dışında bütün özelliklerinin standartlardan daha iyi olduğu ortaya konmuştur. Ayrıca, karışımdaki odun oranının artması ile eğilme direnci ve elastikiyet modülünde artma görülmüştür. Fakat yüzeye dik çekme, yüzey sağlamlığı ve kalınlık artımı değerlerinde ise en iyi 47

57 değerler %100 kozalak esaslı ve çam/kozalak yonga karışımın %75 ni kozaların teşkil ettiği panellerde görülmesi dikkat çekici bir noktadır. Eğilme direnci (MPa) C11 C10 C12 C13 C14 Şekil 4.7. Kızıl çam odun-kozalak karışım oranının levhaların eğilme direncine etkisi Elastikiyet modülü (MPa) Şekil 4.8. Kızıl çam odun-kozalak karışım oranının levhaların elastikiyet modülüne etkisi Yüzeye d.ç. direnci (Mpa) Şekil 4.9. Kızıl çam odun-kozalak karışım oranının levhaların yüzeye dik çekme direncine etkisi Yüzey sağlamlığı (MPa) Şekil Kızıl çam odun-kozalak karışım oranının levhaların yüzey sağlamlığına etkisi C11 C10 C12 C13 C14 2 1,5 1 0,5 0 C11 C10 C12 C13 C14 2 1,5 1 0,5 0 C11 C10 C12 C13 C14 48

58 Kalınlığına şişme (%) Şekil Kızıl çam odun-kozalak karışım oranının levhaların kalınlığına şişme miktarlarına etkisi C11 C10 C12 C13 C Tarımsal Atık Malzemelerden Üretilen Yonga Levhaların Fiziksel ve Mekanik Özellikleri Haşhaş Sapı Esaslı Tek Tabakalı Levhaların Fiziksel ve Mekanik Özellikleri Haşhaş sapı esaslı düşük ve orta yoğunlukta ve %8 ve %10 tutkal oranlarında levhalar üretilmiştir. Üretilen levhaların performans özelliklerinin aritmetik ortalama bakımından değerleri ve DUNCAN testine göre ayrıldıkları gruplar ile TS EN standartlarına göre aranan değerler Çizelge 4.6. da gösterilmektedir. Çizelge 4.6. Haşhaş sapı esaslı tek tabakalı levhaların performans özellikleri (Yoğunluk: kg/m³, Pres Sıcaklığı: 150 ºC, Tutkal: %8, %10) Levha Kodu Eğilme Direnci (MPa) Elastikiyet Modülü (Mpa) Yüzeye Dik Çekme Direnci (Mpa) Yüzey Sağlamlığı (MPa) Kalınlığına Şişme % H1 6,83 (0,75) A 1246,2 (54,29) A 0,32 (0,026) A 0,67 (0,038) A 36,2 (0,99) A H2 8,68 (0,69) B 1892 (47,09) B 0,36 (0,014) B 0,68 (0,02) A 39,2 (0,95) B H3 11,1 (0,29) C 2286,3 (169,7) B 0,42 (0,005) C 0,85 (0,097) B 43,7 (1,7) C H4 13,3 (0,84) D 3591 (414,5) D 0,46 (0,006) D 0,87 (0,11) B 38,3 (0,65) B H5 15,8 (1,34) E 6942,8 (380,9) E 0,55 (0,036) E 0,89 (0,07) B 65,1 (1,82) D TS EN ,40 0,

59 Levha gruplarının yüzey sağlamlığı dışında diğer özellikleri aritmetik ortalama bakımından farklılıklar göstermektedir. DUNCAN testi sonuçlarına göre, en yüksek eğilme direnci (15,8 MPa) H5, en düşük eğilme direnci (6,83 MPa) H1 (Şekil 4.12.), en yüksek elastikiyet modülü (69,48 MPa) H5, en düşük elastikiyet modülü (1246,½ MPa) H1 (Şekil 4.13.), en yüksek yüzeye dik çekme direnci (0,55 MPa) H5, en düşük çekme direnci (0,32 MPa) H1 (Şekil 4.14.), en yüksek yüzey sağlamlığı (0,89 MPa) H5 en düşük yüzey sağlamlığı (0,67 MPa) H1 (Şekil 4.15.), en az kalınlığına şişme (%36,2) H1 ve en fazla kalınlığına şişme (%65,1) H5 gurubu levhalarda (Şekil 4.16.) tespit edilmiştir. Yoğunluk ve tutkal miktarının artması ile levhaların eğilme ve yüzeye dik çekme dirençleri ile elastikiyet modüllerinin arttığı kaydedilmiştir. H4 (550 kg/m³ yoğunluk - %10 UF) ve H5 (650 kg/m³ yoğunluk - %8 UF) grubu levhalar, kalınlık artımı dışında bütün özelliklerde standartlara yakın ve daha yüksek değerler göstermişlerdir. Eğilme direnci (MPa) H1 H2 H3 H4 H5 Şekil Haşhaş saplarından üretilen levhaların eğilme dirençleri Elastikiyet modülü (MPa) H1 H2 H3 H4 H5 Şekil Haşhaş saplarından üretilen levhaların elastikiyet modülleri Yüzeye d.ç.direnci (MPa) 0,6 0,45 0,3 0,15 0 H1 H2 H3 H4 H5 Şekil Haşhaş saplarından üretilen levhaların yüzeye dik çekme dirençleri 50

60 Yüzeye sağlamlığı (MPa) 1,2 0,8 0,4 0 H1 H2 H3 H4 H5 Şekil Haşhaş saplarından üretilen levhaların yüzey sağlamlıkları Kalınılığına şişme (%) H1 H2 H3 H4 H5 Şekil Haşhaş saplarından üretilen levhaların kalınlığına şişme miktarları Haşhaş Sapı-Kozalak Karışımından Üretilen Levhaların Fiziksel ve Mekanik Özellikleri Kızıl çam kozalaklarından tek başlarına veya odun ile karışım halinde, iyi fiziksel ve mekanik özellikler sergilediği ve aynı şekilde, uygun üretim şartlarında (tutkal miktarı ve yoğunluk), haşhaş saplarından da standart direnç özelliklerini karşılayan levhaların üretilebileceği yukarıdaki bölümlerde ortaya konmuştur Elde edilen verilerden, orman atık (kozalak) ve tarımsal atık (haşhaş sapı) esaslı yongaların birbirleri ile kombinasyonu sonucu oluşacak lignoselülozik karışımdan standartlara uygun levhaların üretilebileceği düşünülmüştür. Çizelge 4.7. de, haşhaş sapı/kızıl çam kozalak karışımı yongalarından üretilen levhaların performans özelliklerinin aritmetik ortalama bakımından değerleri ve DUNCAN testine göre ayrıldıkları gruplar gösterilmektedir. 51

61 Çizelge 4.7. Haşhaş sapı/kızıl çam kozalak yongası esaslı levhaların fiziksel ve mekanik özellikleri (Yoğunluk: 450 kg/m³, Pres Sıcaklığı: 150 ºC, Tutkal: %8) Levha Eğilme İç Yapışma Kalınlığına Şişme Kodu Direnci (MPa) Direnci (MPa) (24 saat) HC1 6,52 (0,11) E 0,14 (0,001) A 75,2 (1,8) E HC2 2,4 (0,12) A 0,22 (0,002) C 30,4 (1,8) A HC3 3,1 (0,09) D 0,17 (0,002) A 64,7 (2,47) D HC4 2,8 (0,09) C 0,14 (0,002) A 55,8 (2,4) C HC5 2,6 (0,07) B 0,21 (0,009) B 36,1 (1,9) B TS EN 13 0,40 14 Haşhaş sapı/kozalak yonga karışımından üretilen levhalar teknolojik özellikleri beklenenin altında tespit edilmiştir. DUNCAN testi sonuçlarına göre, en yüksek eğilme direnci (6,52 MPa) HC1, en düşük eğilme direnci (2,4 MPa) HC2 (Şekil 4.16.), en yüksek yüzeye dik çekme direnci (0,22 MPa) HC2, en düşük çekme direnci (0,14 MPa) HC1 ve HC4 (Şekil 4.17.), 24 saat suda bekletildikten sonra en az kalınlık artımı (%30,4) HC2 ve en yüksek kalınlık artımı (%75,2) HC1 gurubu levhalarda (Şekil 4.18.), tespit edilmiştir. Levha gruplarının performans özelliklerinin TS EN standartlarını karşılayamadığı görülmüştür. Karışımdaki haşhaş miktarının artması eğilme direncinin artmasına, yüzeye dik çekme direncinin azalmasına neden olmuştur. Önceki bölümlerdeki sonuçlara paralel olarak, bu bölümde de haşhaş sapı esaslı levhalarda 24 saat suda bekletildikten sonra fazla kalınlık artımı, kozalak esaslı levhalar daha az kalınlık artımı kaydedilmiştir. Sonuç olarak, bu hammaddelerin birbirleri ile kombinasyonlarının pek uygun olmadığı görülmüştür. 52

62 Eğilme direnci (MPa) Şekil Haşhaş sapı-kızıl çam kozalak karışımından üretilen levhaların eğilme direnç özellikleri HC1 HC2 HC3 HC4 HC5 Yüzeye d.ç. direnci (MPa) 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 HC1 HC2 HC3 HC4 HC5 Şekil Haşhaş sapı-kızıl çam kozalak karışımından üretilen levhaların yüzeye dik çekme direnç özellikleri Kalınlığına şişme (%) HC1 HC2 HC3 HC4 HC5 Şekil Haşhaş sapı-kızıl çam kozalak karışımından üretilen levhaların kalınlığına şişme miktarları Kiraz ve Elma Dal Odunu Esaslı Levhaların Fiziksel ve Mekanik Özellikleri Isparta ili ve çevresinde büyük bir potansiyeli olan elma ve kiraz bahçelerinde atık halde bulunan budama atıklarından elde edilen yongalar kızıl çam odun yongası ile belirli oranlarda karıştırılarak yonga levha üretiminde uygunluğu irdelenmiştir. Kiraz dalı/kızıl çam odun ve elma dalı/kızıl çam odun esaslı levhaların teknolojik özelliklerinin aritmetik ortalama bakımından değerleri ve DUNCAN testine göre ayrıldıkları gruplar Çizelge 4.9. da sunulmuştur. 53

63 Çizelge 4.8. Kiraz, elma dal odunu/kızıl çam odun yongası esaslı levhaların teknolojik özellikleri (Yoğunluk: 700 kg/m³, Pres Sıcaklığı: 150 ºC, Tutkal: %10) Levha Eğilme Elastikiyet İç Yapışma Yüzey Kalınlığına Kodu Direnci Modülü Direnci Sağlamlığı Şişme (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (%) Ki1 18,48 (0,55) 3140,2 (204,6) 1,08 (0,036) 1,55 22,3 E A C (0,12) C (1,14) B Ki2 17,53 (1,15) 3933 (165,3) 0,98 (0,024) 1,29 (0,10) 28,5 DE B B AB (1,1) C Ki3 15,3 (1,5) 4569 (126,5) 0,81 (0,08) 1,58 19,6 C C A (0,09) C (0,53) A Ki4 14,7 (0,7) 5837,8 (988,8) 1,16 (0,07) 1,18 24,0 BC D CD (0,08) A (0,63) B E1 12,4 (0,33) 5552,5 (284,5) 1,61 (0,08) 1,2 34,22 A D F (0,08)A (2,2) D E2 13,5 (0,73) 5531,3 (255,3) 1,34 (0,01) 1,27 29,1 AB D E (0,06) AB (1,93) C E3 14,1 (0,59) 3220,5 (119,4) 1,41 (0,06) 1,21 30,4 BC A E (0,1)A (0,78) C E4 16,8 (0,93) 3629,3 (187,2) 1,21 (0,09) 1,36 (0,11) 34,1 D AB D B (1,36) D TS EN ,40 0,80 14 DUNCAN testi sonuçlarına göre, en yüksek eğilme direnci (18,48 MPa) Ki1, en düşük eğilme direnci (12,4 MPa) E1 (Şekil 4.19.), en yüksek elastikiyet modülü (5838,7 MPa) Ki4, en düşük elastikiyet modülü (3140,2 MPa) Ki1 (Şekil 4.20.), en yüksek yüzeye dik çekme direnci (1,61 MPa) E1, en düşük çekme direnci (0,81 MPa) Ki3 (Şekil 4.21.), en yüksek yüzey sağlamlığı (1,58 MPa) Ki3, en düşük yüzey sağlamlığı (1,2 MPa) E1 (Şekil 4.22.), en az kalınlığına şişme (%19,6Ki3) ve en fazla kalınlığına şişme (%34,22) E1 gurubu levhalarda (Şekil 4.23.) tespit edilmiştir. Kiraz ve elma dalı esaslı bütün levha gruplarının performans özellikleri kalınlığına şişme değerleri dışında TS EN standartlarına yakın ve daha yüksek olduğu ortaya konmuştur. Hammadde olarak kiraz ve elma dalı karşılaştırıldığında, kiraz dalı esaslı levhaların daha iyi teknolojik özellikler gösterdiği tespit edilmiştir. Kiraz dalı/kızıl çam odun yonga karışımında kiraz dalı miktarı arttıkça eğilme direnci artarken, 54

64 elastikiyet modülü azalmıştır. Elma dalı/kızıl çam odun yonga karışımında ise tersine bir durum tespit edilmiştir. Karışımdaki elma dalı yonga miktarı arttıkça eğilme direnci azalırken, elastikiyet modülü artmıştır. Bu durumun, elma dalı yongalarının, kiraz dalı yongalarından daha sert olmasından ileri geldiği düşünülmektedir. Her iki hammadde için söz konusu olan diğer bir durum ise, yüzeye dik çekme, yüzey sağlamlığı ve kalınlık artımı değerlerinde, yonga karışımına bağlı olarak çok fazla değişimin olmadığı ortaya konmuştur. Ayrıca kiraz dalı esaslı levhaların kalınlık artımlarının, elma dalı esaslı levhalardan daha az olduğu kaydedilmiştir. Eğilme direnci (MPa) Ki1 Ki2 Ki3 Ki4 E1 E2 E3 E4 Şekil Kiraz dalı, elma dalı / kızıl çam odun yonga karışımından üretilen levhaların eğilme direnç değerleri Elastikiyet modülü (MPa) Ki1 Ki2 Ki3 Ki4 E1 E2 E3 E4 Şekil Kiraz dalı, elma dalı / kızıl çam odun yonga karışımından üretilen levhaların elastikiyet modülleri Yüzeye d.ç. direnci (MPa) 2 1,5 1 0,5 0 Ki1 Ki2 Ki3 Ki4 E1 E2 E3 E4 Şekil Kiraz dalı, elma dalı / kızıl çam odun yonga karışımından üretilen levhaların yüzeye dik çekme direnç değerleri 55

65 Yüzey sağlamlığı (MPa) 2 1,5 1 0,5 0 Ki1 Ki2 Ki3 Ki4 E1 E2 E3 E4 Şekil Kiraz dalı, elma dalı / kızıl çam odun yonga karışımından üretilen levhaların yüzey sağlamlık değerleri Kalınlığına şişme (%) Ki1 Ki2 Ki3 Ki4 E1 E2 E3 E4 Şekil Kiraz dalı, elma dalı / kızıl çam odun yonga karışımından üretilen levhaların kalınlığına şişme miktarları 4.5. Orman ve Tarımsal Atık Malzemelerden Üretilen Üç Tabakalı Yonga Levhaların Mekanik Direnç Özellikleri Kızıl çam kabuk, kızıl çam kozalak ve haşhaş sapı esaslı düşük yoğunlukta (450 kg/m³) üç tabakalı levhalar üretilmiştir. Üretilen panellerin fiziksel ve mekanik özelliklerinin aritmetik ortalama bakımından değerleri ve DUNCAN testine göre ayrıldıkları gruplar Çizelge 4.9. da gösterilmiştir 56

66 Çizelge 4.9 Kabuk, kozalak ve haşhaş sapı esaslı üç tabakalı levhaların fiziksel ve mekanik özellikleri(yoğunluk: 450kg/m³, Pres Sıcaklığı: 150 ºC, Tutkal: %6-8, %6-10, %8-10) Kızıl çam kabuk üç tabakalı levhalar Levha Kodu Eğilme Direnci (MPa) İç Yapışma Direnci (MPa) Kalınlığına Şişme (24 saat) K7 1,1 (0,017) A 0,11 (0,011) A 12,1 (0,94)B K8 1,46 (0,2) B 0,15 (0,02) A 9,9 (0,63) A K9 2,02 (0,005) C 0,23 (0,03) B 8,8 (0,48) AB Kızıl çam kozalak üç tabakalı levhalar C7 2,29 (0,09) D 0,22 (0,002) B 27,3 (0,43) D C8 2,50 (0,06) E 0,29 (0,005) C 25,9 (1,14) CD C9 2,65 (0,05) E 0,33 (0,03) D 23,4 (0,97) C Haşhaş sapı üç tabakalı levhalar H6 4,21 (0,075) F 0,1035 (0,0005) A 92,36 (3,35) E H7 4,24 (0,098) F 0,1178 (0,003) A 81,45 (2,83) F H8 5,13 (0,142) G 0,2195 (0,019) B 58,9 (1,87) G Elde edilen sonuçlar doğrultusunda, hammadde türü ve tutkal miktarının levhaların performans özelliklerini etkilediği görülmüştür. DUNCAN testi sonuçlarına göre, en yüksek eğilme direnci (5,13 MPa) H8, en düşük eğilme direnci (1,1 MPa) K7 (Şekil 4.23.), en yüksek yüzeye dik çekme direnci (0,33 MPa) C9, en düşük yüzeye dik çekme direnci (0,1035) H6 grubu levhalarda (Şekil 4.24.), 24 saat suda bekletildikten sonra en az kalınlık artımı (%8,8) K9, en fazla kalınlık artımı (%92,36) H6 grubu levhalarda (Şekil 4.25.) görülmüştür. Orman ve tarımsal atık esaslı düşük yoğunlukta üretilen üç tabakalı levhaların teknolojik özellikleri TS EN standartları ile karşılaştırıldığında; kozalak ve haşhaş esaslı levhaların özelliklerinin standartların uzağında olduğu, kabuk esaslı levhaların sadece kalınlık artım miktarlarının standartlardan daha iyi olduğu görülmüştür. Üç farklı hammaddeden üretilen levhalar birbirleri ile karşılaştırıldıklarında ise, en yüksek eğilme direnç değerlerinin haşhaş sapı esaslı levhaların, en iyi yüzeye dik çekme direncini kozalak esaslı levhaların, en az kalınlık artımının kabuk esaslı levhaların gösterdiği tespit edilmiştir. Ayrıca tutkal miktarının artması ile levhaların fiziksel ve mekanik özellikleri olumlu yönde etkilenmiştir. 57

67 6 Eğilme direnci (MPa) K7 K8 K9 C7 C8 C9 H6 H7 H8 Şekil Kabuk, kozalak, haşhaş sapı esaslı üç tabakalı levhaların eğilme direnç değerlerinin karşılaştırılması Yüzeye d.ç. direnci (MPa) 0,4 0,3 0,2 0,1 0 K7 K8 K9 C7 C8 C9 H6 H7 H8 Şekil Kabuk, kozalak, haşhaş sapı esaslı üç tabakalı levhaların yüzeye dik çekme direnç değerlerinin karşılaştırılması Kalınlığına şişme (%) K7 K8 K9 C7 C8 C9 H6 H7 H8 Şekil Kabuk, kozalak, haşhaş sapı esaslı üç tabakalı levhaların kalınlığına şişme miktarlarının karşılaştırılması 58

68 4.6. Tarımsal ve Orman Atık Malzemelerden Üretilen ve Açık Hava Şartlarında Bekletilen Yonga Levhaların Üst Yüzey Özellikleri Önceki bölümlerde, odun dışı değişik hammadde kaynaklarından tek başlarına veya odun ve birbirleri ile karışım olarak üretilen levhaların mekanik özellikleri ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Bu kısımda ise, oduna alternatif olarak değişik kaynaklardan üretilen bu levhaların, dış atmosferik şartlar altında yüzeylerinde meydana gelen, kalite düşürücü bazı değişiklikler incelenecektir. Malzemelerin üst yüzey özellikleri en genel şekli ile fiziksel ve kimyasal olarak iki şekilde incelenebilir. Kimyasal olarak yüzeylerdeki kimyasal gruplarda meydana gelen değişiklikler (kimyasal grupların özellikleri, başka gruplarla reaksiyonu, yüzey enerjisi değişimi vb.) araştırılmıştır. Fiziksel olarak ise yüzeylerde meydan gelen makroskobik ve mikroskobik pürüzlülük farklılığı, doğal renkteki değişiklikler incelenmiştir Yonga Levhaların Üst Yüzey Kimyasal Özellikleri Çalışmada oduna alternatif olarak kullanılan, tarımsal ve orman atık lignoselülozik hammaddelerin esas bileşenleri yukarıda ayrıntılı olarak belirtilmişti (çizelge 4.1.). Kısaca özetlersek, tüm kaynaklarda aynı esas kimyasal bileşenler (holoselüloz, lignin, ekstraktif maddeler) bulunmaktadır. Ancak bu bileşenlerin oranları türler arasında farklılık göstermektedir. Genel olarak tüm bu hammaddelerden üretilen levhaları, kimyasal içerik bakımından aynı kabul ederek, odun ve odun esaslı levhaların analizinde kullanılan yöntemleri uygulayabiliriz. Şekil da, kızıl çam odun, kızıl çam kozalak, kızıl çam kabuk ve haşhaş sap esaslı panel levhaların açık atmosferik şartlarda bekletilmeden önce ve sonrasında, yüzey tabakalarından elde edilen küçük parçacıkların FTIR spektrumları gösterilmiştir. 59

69 Kızıl çam odun yongalarından üretilen levhaların FTIR spektrumları incelendiğinde, her iki levhadan alınan örneklerin spektrumlarında (Şekil A ve B) temel olarak çok belirgin farklılıklar gözlemlenmemiştir. Her iki numunede de cm -1 arasında O-H gerilim titreşimleri gözlenmiş olup, bu bantın alkolleri temsil ettiği söylenebilir cm -1 aralığında gözlenen alifatik C-H gruplarının asimetrik ve simetrik C-H gerilim titreşim bantları molekülün büyüklüğünden bağımsızdır cm -1 aralığında belirgin bir bantın gözlemlenmesi, karbonil gruplarının olmadığına işaret etmektedir. Bu titreşim aynı zamanda yapının alifatik ve aromatik yapıda olduğunun da bir göstergesidir. Bu yapıya uyan en genel bileşik lignindir. Şekil B de, cm -1 aralığındaki daha zayıf bandlar daha düşük -O- CH3 (metoksil) gruplarının göstergesi olabilir. Bu kimyasal bileşiklerde deoksidasyon sonucu oluşmuş bir yapı olabilir. Zira atmosferik şartların lignoselülozik malzemelerin yüzeylerinde sadece oksidatif değil aynı zamanda deoksidasyona neden olduğu bilinmektedir (Şahin 2002). Kızıl çam kabuk esaslı levhalardan elde dilen kontrol ve dış şartlarda bekletilmiş levhaların (Şekil A ve B) FTIR spektrumlarında önemli bir farklılık gözlemlenmemiştir. Bunun başlıca nedeni olarak, kabuk yapısında özellikle lignin ve ekstraktif madde miktarının oduna göre daha yüksek olması ve bunların özellikle ekstraktif maddelerin foto-kimyasal reaksiyonlara karşı farklı tepki vermesi gösterilebilir. Her iki spektrumda tipik lignoselülozik maddelere özgü bantları vermiştir cm -1 deki geniş bant selüloz molekülündeki çok miktardaki OH gruplarının varlığını göstermektedir. Yine 2900 cm -1 deki bant tersiyer C-H asimetrik ve simetrik gerilme titreşim bandıdır cm -1 de görülen bandın, hidroksil grubuna komşu O- gerilme titreşim bandı olduğu söylenebilir cm -1 arasındaki bağlar, lignin, hemiselüloz ve selülozun yapısındaki C-O-H, CH, C- O ve C-O-C gerilme titreşimin bantlarını göstermektedir cm -1 arasındaki geniş bandın açıklanması oldukça karışıktır. Zira titreşim modları arsasındaki etkileşimler bu bölgede karakteristik bantlar verirler. Kızıl çam kozalak esaslı levhalardan elde dilen kontrol ve dış şartlarda bekletilmiş levhaların FTIR spektrumları Şekil de gösterilmiştir. Atmosferik şartlarda 60

70 bekletilmiş (Şekil B) ve kontrol levhalardan alınan FTIR spektrumları arasında çok keskin bir farklılık gözlemlenmemiştir. Her iki spektrumda kimyasal bileşiklerine uygun, dalga boylarında, belirgin bantlar vermiştir. Selüloz, lignin ve hemiselülozun karakteristik yapısını gösteren grupların çoğu cm -1 dalga boyu arasında tipik bantlar vermektedir cm 1 arasındaki geniş ve birçok absorpsiyondan oluşan bantlar C-H ve C-O gerilimlerinden kaynaklanmaktadır. Düzlem dışındaki C-H titreşimi 770 cm -1 de kaydedilmiştir. 960 cm -1 deki bant ise C- C bağlarını, 2932 cm -1 deki geniş band ise aromatik olmayan C-H titreşimi ile ilişkilidir cm 1 civarından belirgin bir bandın görülmesi karbonil gruplarının bulunduğuna dair bir ipucu vermektedir (ligninde). Fakat atmosferde bekletilmiş levhadan alına örneklerin (Şekil B) FTIR spektrumunda özellikle cm -1 arasında, kontrol örneklerinden (Şekil 4.29 A) bazı küçük farklı bantların oluştuğu anlaşılmıştır. Bu bölgedeki bantlar çoğunlukla oksijen içeren gruplarla ilişkilidir. Son olarak, haşhaş sapından üretilen levhalardan alınan numunelerin FTIR spektrumları Şekil da gösterilmiştir. Diğer kızıl çam odun, kozalak ve kabuk levhaların FTIR spektrumlarında karşılaşılan durum burada da görülmüş ve her iki spektrum arasında çok belirgin farklılıkların olmadığı anlaşılmıştır. Fakat her iki spektrum ayrıntılı olarak incelendiğinde, özellikle cm 1 arasında bazı küçük bantların, dış atmosferik şartlarda bekletilen levhalarda daha düşük yoğunlukta oluştuğu anlaşılmıştır. Her iki spektrumdaki 1740 cm 1 'deki band ester yapısındaki karbonil grubuna belirtmektedir cm 1 'deki şiddetli C-O-C gerilme titreşim bandı bunu doğrulamaktadır. Şekil 30 B de, cm 1 arasında geniş C-OH gerilme titreşimi bandı bulunması, selülozun yapısının bozulmadığını işaret etmektedir. Ancak, cm 1 civarında şiddetli bir bant bulunmaması, substitue metoksil grubu bulunmadığını göstermektedir. FTIR sonuçları kısa olarak özetlenecek olursa, lignoselülozik malzemelerin kimyasal içeriğini oluşturan doğal bileşiklerin kimyasal yapısında bazı sınırlı modifikasyonların oluştuğu anlaşılmıştır. Fakat bu değişiklikler onun kimyasal yapısının tamamen değiştirecek özellikte olmadığı anlaşılmıştır. 61

71 70 60 Transmittance (%) B A Wavenumber (cm-1) Şekil Kızıl çam odunundan üretilen levhaların FTIR spektrumu (A: kontrol, B: atmosfer şartlarında bekletilmiş) Transmittance (%) B 10 A Wavenumber (cm-1) Şekil Kızıl çam kabuğundan üretilen levhaların FTIR spektrumu (A: kontrol, B: atmosfer şartlarında bekletilmiş) 62

72 transmittance (%) A B Wavenumber (cm-1) Şekil Kızıl çam kozalağından üretilen levhaların FTIR spektrumu (A: kontrol, B: atmosfer şartlarında bekletilmiş) Transmittance (%) A B Wavenumber (cm-1) Şekil Haşhaş sapından üretilen levhaların FTIR spektrumu (A: kontrol, B: atmosfer şartlarında bekletilmiş) Yonga Levhaların Üst Yüzey Enerji Özellikleri Katı malzemeler örneğin lignoselülozik kompozitler, bir sıvı ile temas ettiğinde (su) sıvı-katı madde arasında oluşan ara yüzey ilişkisi malzemenin yüzey enerjisi ve ıslanabilirliği üzerine fikir verebilmektedir. Katı malzemelerin yüzey enerjilerinin 63

73 hesaplanmasında kullanılan genel yaklaşımlardan birisi, yüzey gerilimi (yüzey enerjisi) bilinen bir sıvı kullanılarak katı malzeme yüzeylerine belli bir miktar eklenmesiyle ( µl) yüzeyde oluşan temas açısının (θ), sıvı damlasının şeklinin incelenmesidir. Düşük temas açısının oluşması, sıvının yüzeyle olan temas noktalarının fazla olması (enerjinin yüksek olduğunu), yüksek temas açısının oluşması ise (enerjinin düşük olduğunu), ıslatmanın daha sınırlı olması anlamına gelmektedir. Çalışmada kullanılan kızıl çam odun (Şekil A ve B), kızıl çam kabuk (Şekil C ve D), kızıl çam kozalak (Şekil E ve F) ve haşhaş saplarından (Şekil G ve H) üretilen kontrol ve dış atmosfer şartlarında bekletilmiş örneklerin yüzeylerine 0.5µl su damlası eklenmesi ile oluşan temas açıları görülmektedir. Genel olarak tüm kontrol levhaların yüzeylerinde 90 0 den küçük bir değme açının oluşması, yüzeylerin hidrofil karakterde olduğunu göstermektedir. Dış atmosferik şartlarda bırakılan aynı hammaddelerden üretilen levhaların yüzeylerinde oluşan temas açısında belirgin şekilde azalma gözlemlenmiştir. Bu durumun, dış atmosferik şartların, lignoselülozik materyallerin yapısında meydana getirdiği modifikasyondan ileri geldiği açıktır. Özellikle kızıl çam odun ve haşhaş esaslı panellerin yüzeylerindeki açı (< 30 o C), diğerlerine göre çok daha az olduğu anlaşılmıştır. Diğer panellerin temas açılarında ise yaklaşık derecelik azalmalar kaydedilmiştir. Fakat yüzeylerde oluşan bu farklı temas açılarının açıklanması karmaşık ve zordur. Zira aşağıda açıklanacağı üzere, levhaların yüzey topografik özellikleri incelendiğinde mikroskobik ölçüde çok kaba ve pürüzlü yapıda oldukları görülmüştür. Bu durumdaki malzemelerde hatalı temas açıların belirlenmesi beklenebilir. Fakat yüzeyde oluşan damlanın şekli, yüzey kimyasal yapısı ve enerji hakkında fikir vermesi açısından önemlidir ve yüzey pürüzlülüğü bu durumun tek başına oluşması hakkında fikir veremez. 64

74 A B C D E F G H Şekil Açık havada bırakılmış levhaların yüzeylerinde oluşan temas aşıları (A: kızıl çam kontrol, B: kızlçam atmosferde bekletilmiş, C: Kabuk kontrol, D: Kabuk açık havada bekletilmiş, E: haşhaş kontrol, F: Açık ahavada bekletilmiş, G: kozalak kontrol, H: açık havda bekletilmiş) 65

75 4.7. Açık Hava Şartlarında Bekletilen Yonga Levhaların Yüzey Fiziksel Özellikleri Yonga Levhaların Yüzey Pürüzlülük Özellikleri Katı malzeme yüzeylerinin yüzey kabalık/pürüzlülük değerlerinin belirlenmesinde birkaç parametre kullanılmaktadır. En çok kullanılan parametreler; Ortalama yüzey kabalığı (Average surface roughness, Ra), Yüzey ortalama en yüksek ve derin değeri (Mean peak-to-valley values, R z ) ve Ortalama yüzey kabalığının karekökü (Root mean square (RMS) roughness, R q ). Burada kısaca belirtilen üç değerden herhangi birisi tek başına yüzeydeki topografik yapının sayısal olarak ifade edilmesinde kullanılabilir. Çizelge da, farklı hammaddelerden üretilmiş yonga levha örneklerinin dış atmosferik şartlarda 6 ay bırakılması sonucunda yüzey pürüzlülük değerleri (Ra, Rz ve Rq), kontrol örnekleri ile karşılaştırmalı olarak gösterilmiştir. Çizelge Yonga levha örneklerinin yüzey pürüzlülük değerleri Levha Türü Ra (µm) Rz (µm) Rq (µm) Kızıl çam odun (KÇ) (kontrol) 4,97 48,64 6,42 Kızıl çam odun (KÇW) 13,34 163,7 22,35 (Kabuk ) K 7(kontrol) 11,54 66,43 14,71 (Kabuk K 7 (W) 17,49 147,6 23,42 (Kabuk K8 (kontrol) 7,06 69,97 10,3 (Kabuk K8 (W) 16, ,45 (Kabuk K9 (kontrol) 9,9 98,38 14,13 (Kabuk K9 (W) 14, ,87 (Haşhaş) H6 (kontrol) 7,9 39,27 9,51 (Haşhaş) H6 (W) > 350 > 350 > 350 (Haşhaş) H7 (kontrol) 6,55 71,27 10,29 (Haşhaş) H7 (W) > 350 > 350 > 350 (Haşhaş) H8 (kontrol) 4,6 27,81 5,92 (Haşhaş) H8 (W) > 350 > 350 > 350 (Kozalak) C7-8-9 (kontrol) Nd Nd Nd (Kozalak) C7-8-9 (W) Nd Nd Nd KÇ: Kızıl çam odun, K7-8-9: Kabuk, H6-7-8: Haşhaş, C7-8-9: Kozalak W: Açık hava etkisi 66

76 Yüzey pürüzlülük parametrelerin üçü de birbiri ile orantılı ve aynı değişken özellik gösterdiklerinden sadece Ra değerinin kullanılmasının daha uygun olduğu düşünülmüştür. Şekil de, kızıl çam odun (K), kızıl çam kabuk (KK), haşhaş sapı (H) ndan yüzeylerde değişik UF tutkal oranı kullanılarak üretilmiş panel levhaların 6 ay dış atmosferik şartlarda üretilmiş levha yüzeylerinin ortalama pürüzlülük değerleri, kontrol örnekleri ile karşılaştırmalı olarak gösterilmiştir. Kozalak yongalarından üretilen levhaların yüzey pürüzlülük değerleri ise, cihazın ölçme aralığından çok daha yüksek olduğu anlaşılmasından dolayı grafiğe dahil edilememiştir. Şekil den açık olarak gözleneceği üzere, dış şartlarda bekletilen tüm örneklerin yüzeylerindeki pürüzlülük miktarı artış göstermiştir. Özellikle haşhaş sapından üretilen levhaların yüzeylerinde oluşan pürüzlülük, diğer levhalarınkinden çok daha yüksek ve cihazın ölçme sınırının (< 350 µm) üstünde bulunmuştur. Daha sonra en yüksek pürüzlülük artışı kızıl çam odunu esaslı levhada ve %168,4 olarak hesap edilmiştir. Yüzeylerde iki farklı UF oranı kullanılarak kızıl çam kabuk yongalarından üretilen levhaların (KK1 için %8 UF, KK2 için %8 UF, KK3 için %10 UF) yüzey pürüzlülük değişim oranları, diğer kızıl çam odun ve haşhaş sapı levhalarına göre daha düşük olduğu hesaplanmıştır. Yüzeyde %10 UF tutkalı kullanılarak kızıl çam kabuklarından üretilen levhaların (KK3, W) yüzey pürüzlülük (Ra: 9,9 µm) artışı %46,5, olarak bulunmuştur. KK2 (W) grubu levhaların yüzeylerinde yaklaşık %120,3 oranında pürüzlülük artışı gözlemlenmiştir. Genel olarak yüzeylerde kullanılan tutkal miktarı ile yüzey pürüzlülük değişimi arasında bir bağlantı kurulamamıştır. 67

77 80 70 Yüzey pürüzlülüğü (Ra: micro m) KÇ KÇ (W) K7 K7 (W) K8 K8 W) K9 K9 (W) H6 H6 (W) H7 H7 W) H8 H8 (W) Şekil Yonga levhaların yüzey pürüzlülük (Ra) özellikleri Açık Hava Şartlarında Bekletilen Yonga Levhaların Yüzey Renk Değişim Özellikleri Değişik üretim şartlarında üretilen, kızıl çam odun (KÇ), kızıl çam kabuk (K7-8-9) kızıl çam kozalak (C7-8-9) ve haşhaş saplarından (H6-7-8) üretilen levhaların 6 ay süre dış atmosferik şartlarda bırakılması soncunda, kontrol örneklerine göre yüzeylerinde meydana gelen renk değişim parametreleri Çizelge de özet olarak verilmiştir. Çizelge Yonga levhaların yüzey renk özellikleri Levha türü* L E KÇ (W) -10,57 (0,72) 12,58 (0,62) K7 (W) -13,29 (0,57) 18,13 (0,59) K8 (W) -10,28 (0,95) 13,74 (1,26) K9 (W) -12,2 (0,32) 13,86 (0,59) C7 (W) -15,58 (0,87) 16,72 (0,64) C8 (W) -13,24 (0,36) 13,48 (0,28) C9 (W) -12,17 (0,52) 13,17 (0,49) H6 (W) -2,16 (1,68) 5,54 (0,59) H7 (W) -2,12 (0,97) 3,02 (0,73) H8 (W) -2,66 (0,85) 4,43 (0,21) 68

78 Şekil de levhaların parlaklık değerlerindeki ( L) değişim, Şekil 43 de ise levhaların toplam renk değişimleri ( E) gösterilmiştir. Genel olarak haşhaş esaslı levhaların yüzey parlaklık değerlerinde (-2,12 ile -2,66 arası) sınırlı ve diğer levhalara göre oldukça az olarak ifade edilebilecek parlaklık azalması gözlemlenmiştir. Kızıl çam odunundan üretilen levhanın parlaklık azalması -10,57 olarak hesaplanmıştır. Aynı odunun kozalak ve kabuklarından üretilen levhalarda ise, oduna göre daha yüksek parlaklık kaybı olduğu anlaşılmıştır. En yüksek parlaklık kaybı kozalak esaslı C7 (%6-8 UF) levha grubunda -15,58 olarak ölçülmüştür. Kozalak esaslı levhaların yüzeylerinde daha yüksek UF kullanılması, parlaklık değerinin belli miktarda azalmasına neden olmuştur. Kabuklardan üretilen levhalarda ise, kullanılan tutkal miktarının artması ile parlaklık değerlerinde önce azalma daha sonra yeniden artış kaydedilmiştir. Parlaklık değişimi ( L) KÇ K7 K8 K9 C7 C8 C9 H6 H7 H8 Şekil Levhaların parlaklıklarında ( L) meydan gelen değişmeler Şekil 4.34 de, aynı levhaların toplam renginde meydana gelen farklıklar ( E) grafiksel olarak gösterilmiştir. Buradan açık olarak görülmektedir ki, dış atmosferik şartlarda bırakılan tüm levhaların yüzey renklerinde bir değişiklik (koyulaşma) oluşmuştur. Bu değişimin şiddeti en az haşhaş sapından üretilen levhalarda yaklaşık 3-5 arasında olarak hesaplanmıştır. Kızıl çam odunundan üretilen levhadaki renk değişimi 12,58 olarak belirlenmiştir. Kızıl çam kabuk ve kozalaktan üretilen levhalardaki renk değişimi, tutkal miktarının artışına bağlı olarak az da olsa azalma göstermiştir. Kabuk ve kozalak esaslı levhalarda en yüksek renk değişimi K7 (%6-8 UF) ve K7 (%6-8 UF) levhalarında sırası ile 18,16 ve 16,47 olarak ölçülmüştür. 69

79 Renk değişimi ( E) KÇ K7 K8 K9 C7 C8 C9 H6 H7 H8 Levhalar Şekil Levhaların toplam renginde meydana gelen ( E) değişmeler 70

80 5. SONUÇ VE TARTIŞMA Çalışmada kullanılan kızıl çam kozalak, kızıl çam kabuk, haşhaş sapı, elma ve kiraz dal odunu, genel kimyasal özellikleri itibari ile kızıl çam odununa benzerlik gösterdiği söylenebilir. Diğer çalışmalarda karaçam kozalaklarının %65,7 polisakkarit, %26,7 klason lignin ve %10 civarında ekstraktif madde içerdiğini belirtilmiştir (Eberhardt ve Young, 1996). Haşhaş saplarının ise %70,23 holoselüloz ve %23,19 lignin bulunduğu açıklanmıştır (Cengiz vd, 1993). Ayrıca, Elma ve kiraz, meyve ağaçlarının budama atıklarındaki diklorametan ekstraksiyonu soncunda elma dallarında %2,58, kiraz dallarında %3,71 oranında ekstraktif madde bulunduğunu tespit edilmiştir (Passialis ve Grigoriou, 1999). Yukarıda kısaca belirtilen değerler, çalışmamızda bizim bulduğumuz sonuçlara yakın ve destekler nitelikte olduğu anlaşılmıştır. Kabuk esaslı yongalardan üretilen tek tabakalı levhaların eğilme dirençlerinde tutkal miktarının artması ile bir orana kadar artış olduğu anlaşılmış (%8 UF) fakat daha fazla tutkal kullanılması ile direnç özelliklerinin azaldığı tespit edilmiştir. Bu duruma, diğer odun ve kabuk esaslı yonga levhalarda da rastlanılmaktadır (Blanchet vd., 2000). Ayrıca, kızıl çam kabukları, morfolojik özelliklerinden dolayı, kızıl çam odun ve kozalaklardan belirgin şekilde poröz ve daha yumuşak bir yapıya sahiptir. Bu durum, benzer üretim şartlarında özellikle tutkallama sırasında orantısız oranda tutkalın emilmesine neden olabilir. Kabuk yongalarının tutkalı bünyelerine daha kolay alabilmesi, kabuk yonga-tutkal matrisi içinde eğilme direnci üzerine belli noktadan sonra olumsuz etki yapabilirken, daha iyi iç yapışma direncinin oluşmasına neden olabilir. Kızıl çam kabuk yongalarından üç tabakalı olarak üretilen panellerin, aynı şartlarda tek tabakalı olarak üretilenlere göre daha düşük mekanik özelliklere sahip olması, muhtemelen, kabukların yorgalanması esnasında oluşan çok küçük boyutlu (toz) parçacıkların levha taslaklarında, yüzeylerden orta tabakalara doğru ilerlemesi sonucunda yonga-tutkal matris yapısında direnç özelliği düşük yapışma sağlaması 71

81 sonucunda mekanik özelliklerini düşürmesine neden olmasından olduğu düşünülmüştür. Aynı şartlarda tek ve üç tabakalı olarak kızılçam kabuklarından üretilen levhaların su içinde kalınlık artım değerlerinin, üç tabakalı olanlarda daha düşük bulunması, tek tabakalı levhalardaki yüzeylerdeki gözenekli ve geçirgen yapının, daha küçük boyutlu ince yongaların üç tabakalı levhalarda kullanılması ile daha sıkı ve boşluklu yapıyı doldurucu özellikte levha yapısı oluşturmasından kaynaklanabilir. Böylece suyun iç tabakalara geçmesine karşı yüzeylerden başlayarak iç tabakalara doğru bir direnç sağlanabilir. Sonuç olarak hem tek hem de üç tabakalı levhaların 24 saat suda bekletildikten sonra kalınlık artımları TS EN standartlarından daha iyi olduğu görülmüştür. Bu durumun temel nedeni kabuğun yapısında bulunan ve su ile reaksiyona girmeyen bazı maddelerden ileri gelebilir. Bu çalışmada kabuk yongalarının birleştirilmesinde kullanılan tutkal miktarının yeterli olmadığı görülmüştür. Tutkal miktarını arttırmak maliyeti arttıracağından daha yüksek tutkal oranları denenmemiştir. Ancak, ağaç türüne ve gövde çapına göre değişmekle birlikte ağacın %9-24 ünü kabuğun teşkil ettiği (Xing vd., 2006) düşünülürse, kabuğun ne kadar önemli bir materyal olduğu ortaya çıkmaktadır. Isparta ili ve çevresinde kızıl ve kara çam ormanlarından yıllık yaklaşık olarak m³ kabuk atığı ortaya çıktığı tahmin edilmektedir. Hafif ve yumuşak bir yapıda olmasından dolayı, yumuşak ağaç yongaları ile kombine edilerek ya da UF tan farklı tutkallar kullanılarak daha iyi performans özellik gösteren kabuk esaslı levhaların üretilmesi mümkün olabilir. Kozalak yongaları odun ve diğer lignoselülozik materyale göre normal şartlarda daha sert ve yüksek lignin oranına sahiptir. Sıcak preslemede, sıcaklığın yükselmesi ile kızıl çam kozalak yongalarındaki yüksek ligninin yumuşama etkisi, kozalak yongaları-tutkal arasında daha iyi bağlanma oluşturmaya yardımcı olabilir. Lignin, diğer esas bileşiklerden (selüloz, hemiselüloz) daha düşük sıcaklıklarda (> 75 0 C), yumuşama özelliği göstermektedir (Şahin 2007). Ayrıca lignin, diğer bileşiklerden farklı olarak sıcaklıkla yapışma etkisi yaratabilir. Burada kısaca açıklanan ve ligninin yumuşama/yapıştırıcı özelliğine dayanan nedenlerden dolayı sıcaklığın artması ile 72

82 kozalak esaslı levhaların iç yapışma direnç değerlerinde belli bir miktar artış kaydedilmiştir (Çizelge 4.4). Kabuk esaslı levhalarda karşılaşılan sonuçlar, benzer olarak kozalak esaslı levhalarda da gözlemlenmiştir. Üç tabakalı olarak üretilen kozalak esaslı levhaların mekanik direnç özellikleri, benzer şartlarda tek tabakalı olarak üretilen levhalara göre belirgin şekilde düşük bulunmuştur. Bu durum muhtemelen, kozalak liflerinin çok küçük ve yongalama esnasında çok fazla toz/küçük partiküllerin oluşmasından ileri gelmektedir. Üç tabakalı levhaların serilmesi esnasında, yüzeylerdeki ince partiküller iç tabakalara doğru, boşluklardan kayarak orta tabakalarda yoğunlaşabililerler. Böylece esas direncin sağlandığı orta tabakadaki yapışmayı, küçük boyutlu parçacıklar oluşturmaktadır. Bu durum levhaların direnç özelliklerinin düşmesine sebep olmaktadır. Üç tabakalı kozalak esaslı levhaların suda kalınlık artım değerlerinin, tek tabakalı levhalara göre daha düşük bulunması yukarıdaki açıklama ile örtüşmektedir. Zira küçük boyutlu yongalar, levha yapısı içindeki boşluklu yapıyı belli oranda düzenleyerek poröz yapının azalmasına ve suyun geçişine karşı bir direnç oluşturması sonucu oluşması muhtemeldir. Mekanik dirençlerde elde edilen değerler ve azalma bu hipotezi güçlendirmektedir. Kozalaklar, bu çalışmada kullanılan diğer hammaddelerden belirgin şekilde yüzeyleri daha sert ve porozitesi düşük materyal özelliği göstermektedir. Kozalak yongasının sert ağaç odun yongası olan kızıl çam yongasından daha da sert olduğu görülmüştür. Bu durumdaki yongaların tutkallar ile muamele edilmesinde yüzeylerden iç kısımlara nüfuz etmesi, odun ve diğer maddelere göre daha zordur. Böylece benzer üretim şartlarında odun yongalarından üretilen levhaların eğilme dirençlerinin, kozalaklara göre daha yüksek olması doğaldır. Çalışmada kullanılan diğer materyallere göre daha sert olan kozalak yongası yumuşatılabilmek için %1 NaOH çözeltisi ile muamele edilmiştir. Kızıl çam kozalak yongasının, kızıl çam odun yongası ile uyumlu olacak kadar yumuşadığı levhaların 73

83 performans özelliklerinden anlaşılmıştır. Kozalak yongalarının %1 NaOH muamelesi ile yumuşaması, kozalağın yapısında bulunan bazı hemiselülozların uzaklaşması ile lignin ve selülozun kısmen yumuşamasıyla açıklanabilir. Genel olarak kızıl çam odunu-kozalak karışımdaki kozalak yonga oranının artması ile iç yapışma direnci arasında pozitif ilişki olduğu gözlemlenmiştir. Bu durum kozalakların yüksek lignin içeriğinden ve sıcaklık etkisi ile yumuşayarak yapışmaya olan katkısından kaynaklanmış olabilir. Ayrıca, levhaların 24 saat suda bekletildikten sonra %100 kozalak esaslı levhaların en az kalınlık artımına sahip olması ve bu oranın çalışmadaki diğer kozalak esaslı levhalara yakın olması, her ne kadar kozalak yongaları biraz yumuşamış olsa da ligninin hidrofil karakterini yitirmediğini tespit edilmiştir. Sonuç olarak, laboratuar ortamında, kozalak yongalarının %25 gibi azımsanmayacak oranla üretime girebileceği ortaya konmuştur. Isparta ili ve çevresinde yıllık yaklaşık olarak 400 m³ tohumu çıkarılmış iğne yapraklı ağaç kozalağı orman işletme depolarda tamamen atıl durumda bulunmaktadır. Ormanlarda doğal olarak dökülen ve toplanmayan kozalaklar da ilave edildiğinde bu miktar artmaktadır. Bu miktar bir işletme için az gibi görünse de atıl durumda bulunan ve orman yangınlarının süratle yayılmasına neden olan bir materyal olan kozalakların, yılın birkaç ayında %5-10 gibi bir oranla ağaç yongaları ile karıştırılarak üretime girebilme ihtimalini ortaya çıkarmaktadır. Kimyasal içerik ve liflerin fiziksel özellikleri açısından kızıl çam odununa yakın özellik gösteren haşhaş sapları, odun yongalarına göre belirgin şekilde daha yumuşak ve esnektir. Bu haldeki hammaddeden üretilen levhaların, oduna benzer eğilme direnç özelliği göstermesi doğaldır. Bektaş vd. (2005) tarafından, UF tutkalı ile üretilen ay çiçeği sap esaslı levhaların eğilme dirençleri MPa, elastikiyet modülleri ise yaklaşık 2500 MPa olduğu belirtilmiştir. Güler ve Özen (2006) ise, pamuk saplarından, UF ve PF tutkalları kullanarak ürettikleri levhaların eğilme dirençlerini 3,31 16,79 MPa olarak belirtmiştir. Buradan açık olarak görülmektedir ki, UF ile üretilmiş, haşhaş sap esaslı 74

84 levhaların eğilme direnç ve elastikiyet modülü özellikleri, diğer lignoselülozik liflerden üretilenlerle benzer hatta daha yüksektir. Haşhaş saplarından 650 kg/m³ yoğunlukta üretilen levhaların iç yapışma dirençleri, kızıl çam odunundan üretilenden daha düşüktür. Fakat haşhaş sap esaslı levhaların iç yapışma özellikleri diğer tarımsal esaslı levhaların iç yapışma özelliklerine yakın direnç göstermektedir. Güler ve Özen (2006), pamuk saplarından UF ile kg/m3 yoğunlukta üretilen levhaların iç yapışma dirençlerini 0,110 0,563 MPa olarak hesaplamışlardır. Leiva vd., (2007) ise, pirinç kabuklarından (çeltik), yüksek yoğunlukta (800 kg/m³) ürettikleri levhaların iç yapışma dirençlerini 0,25 0,75 MPa olarak belirtmiştir. Yüksek yoğunlukta üretilen haşhaş sap esaslı levhaların suda kalınlık artım değerinin yüksek bulunması, hacimli, hafif, esnek ve geçirgen özellikteki haşhaş yongalarının UF tutkalı ile istenilen düzeyde kimyasal bağlanmayı sağlayamaması veya su moleküllerinin bu yapıyı daha kolay etkilemesi ile oluştuğu söylenebilir. Karakuş (2007), patlıcan sap esaslı levhaların 24 saat suda beklettikten sonra kalınlığına şişme miktarlarını %90,8-119,16 olarak belirtmiştir. Mo vd., (2003), buğday saplarından ürettiği levhaların suda kalınlık artım değerlerinin %122,2 ya kadar çıktığını açıklamıştır. Buradan açık olarak anlaşılmaktadır ki haşhaş saplarından üretilen levhaların suda kalınlık artım özellikleri, diğer tarımsal atık esaslı birçok levhaların değerlerinden daha düşüktür. Ancak yine de, TS EN standartlarının uzağındadır. Bu durum, tutkal çözeltisine parafin, waks gibi su itici özellikte maddelerin ilave edilmesi ile kolaylıkla çözülebilir. Sonuç olarak laboratuar ortamında yapılan bu çaılşmada, %10 UF kullanılarak 550 kg/m³ yoğunluğa sahip levhalar ile %8 UF tutkal kullanılarak 650 kg/m³ yoğunluktaki levhaların teknolojik özelliklerinin TS EN standartlarını rahatlıkla karşıladığı görülmüştür. Isparta ilinde dekar haşhaş tarlası bulunmaktadır. Afyon ili ve çevresinde üretimi yapılan haşhaş üretimi de hesaba katılacak olursa bu oran çok daha artacaktır. 75

85 Ağustos-eylül aylarında kozalakları toplanarak devlete teslim edilen haşhaş bitkisinin sapları tarlalarda tarla kenarlarında çürümeye bırakılarak ya da yakılarak çevre kirliliğine neden olmaktadır. Yapı olarak yumuşak ağaçlara benzeyen haşhaş saplarının endüstriyel ortamda ağaç odun yongaları ile karıştırılarak üretime girebilmesi için sert ve yumuşak ağaç odun yongaları uyumu araştırılabilir. Kiraz, elma /kızıl çam odun esaslı levhalar literatürde yer alan asma/odun (Ntalos ve Grigoriou, 2002) ve kivi/odun (Nemli vd., 2003) esaslı levhalar ile karşılaştırıldıklarında, yakın ve daha iyi mekanik özelikler göstermesine karşın 24 saat suda bekletildikten sonra daha fazla kalınlık artım değerleri elde edilmiştir. Kiraz, elma dal/kızıl çam odun yongalarından üretilen levhaların hepsinin 24 saat suda bekletildikten sonra kalınlık artımları dışında, bütün teknolojik özelliklerinin TS EN standartlarına yakın ve daha yüksek olması, bu meyve ağaçlarının budama atıklarının kızıl çam ağaç yongaları ile uyumlu olduğunu göstermektedir. Sonuç olarak, her iki meyve ağacının budama atıklarından üretilen levhalar standartları karşılamaktadır. Ayrıca Isparta ilinde, sadece bu iki meyve bahçesinden yıllık m³ ün üzerinde atık oluşmaktadır. Bu iki durum göz önünde bulundurulduğunda, elma ve kiraz dallarının kompozit levha endüstrisinde ikame bir hammadde olabilme ümidi ortaya çıkmaktadır. Temel olarak atmosferde 6 ay sure ile bekletilmiş örneklerin FTIR spektrumlarında çok belirgin farklılıklar gözlemlenmemiştir. Bazı bantların örneğin düzlem içi OH titreşim cm -1 ve O-C-O ve C-OH bantları 1400 cm -1 civarında, yüzeylerde bazı modifikasyonların olduğunu göstermektedir. Bu durum muhtemelen atmosferik şartların etkisi ile yüzeylerdeki karmaşık foto-kimyasal reaksiyonların oluşumunu, bazı kimyasal grupların oksijen ile fotooksidativ etkinin oluştuğunu göstermektedir Atmosferik şartlarda bekletilen levha örnekleri ile kontrol örnekleri arasında önemli sayılabilecek derecede yüzey renk ve pürüzlülük değerlerinin değiştiği anlaşılmıştır. Özellikle haşhaş sapından üretilen levha yüzeylerindeki pürüzlülük oranının, diğer levhalardan daha fazla artış göstermesi, onun kimyasal yapısındaki farklılıklardan 76

86 olabilir. Zira, haşhaş yongaları, diğer kozalak, odun ve kabuk yongalarına göre daha yumuşak, yüksek hacimli ve düşük yoğunluktadır. Bu yongaların, dış şartlara fazla dayanıklı olamayan UF ile bir arada tutulması, diğer daha yoğun ve düşük hacimli hammaddelere göre daha zordur. Isı, ışık ve rutubet ekisi ile tutkal etkisinin belli derecede azalması sonucunda, yongalar daha kolay serbest hale gelebilirler. Korkut (2005), odun kökenli levhaların dış atmosfer şartlarında bekletilmeye bağlı olarak yüzey pürüzlülük değerlerinde önemli artışların oluştuğunu belirtmiştir. Ayrıca, levhaların rutubet miktarlarının artması yonga levhalarda yüzey pürüzlülüğü artmasını sağlayan etmenlerden olduğu açıklanmıştır. Haşhaş ve diğer kaynaklardan üretilmiş ve dış şartlarda bekletilmiş levhaların yüzey pürüzlülük değerlerinde kaydedilen artışlar yukarıdaki bilgi ile örtüşmektedir. Yüzey pürüzlülük değerlerinin artışına zıt olarak, haşhaş sapından üretilen levhaların yüzeylerinde, diğer levhalara göre çok daha az renk değişikliği (parlaklık ve toplam renk kaybı) gözlemlenmiştir. En yüksek renk kaybı ise kızılçam kabuk ve kozalaklardan üretilen levhalarda kaydedilmiştir. Bu durum, hammaddelerin kimyasal içerikleri ve oranları dikkate alındığından beklenen bir durumdur. Zira en yüksek lignin oranı (%34,5) kızılçam kozalaklarında bulunmuştur. Eberhardt (1996), kozalakta, odun ve diğer bileşiklerde olmayan bazı ekstarktifler bulunmaktadır. Genel olarak, odun ve lignoselülozik materyalin dış atmosferik şartların etkisi ile yüzeylerde oluşan renk değişikliğinin başlıca nedeninin lignin olduğu üzerine yaygın görüş bulunmaktadır (Hon 1991; Şahin 2002; Kılıç ve Hızıroğlu 2007). Zira Lignin çok miktarda aromatik, fenolik, karbonil ve karboksilik grupları yapısında bulundurmaktadır. Bu özelliğinden dolayı görünebilir ve görünemez ışınları emme özelliği, karbonhidratlara göre (hemiselüloz, selüloza) çok daha yüksektir. Özellikle dalga boyu 350 nm den daha düşük ışınlar ligninin yapısında fenol radikalleri oluşmasına neden olabilirler (Hon 1991; Hon ve Feist 1993). Açık hava koşullarına maruz bırakılan odunda ilk bozulan maddenin lignin olduğunu ve ışınlar ile degrade olan ligninin yağmur suları ile yıkanarak ağaç malzemeden uzaklaştığı ifade edilmektedir (Kılıç ve Hafızoğlu, 2007). 77

87 Rowell (1998), biyolojik kompozit malzemelerin dış şartlarda ışınların etkisi ile bozunma derecesinin Lignin > Hemiselüloz > erişilebilir selüloz > kristalin olmayan selüloz > kristalin selüloz şeklinde olduğunu ifade etmiştir. Kozalaktan sonra kabuğun en yüksek renk kaybı göstermesi yukarıdaki hipotezi güçlendirmektedir. Zira kızılçam kabuğu orta seviyede lignine ve karbonhidratlara sahiptir. Fakat kabuğun yapısındaki selülozun polimerlerşme derecesi ile kristalin bölge oranının, odun selülozuna göre daha az olduğu belirtilmektedir (Fengel ve Wegener 1984). Bu yönü ile incelendiğinde, kabuk selülozu, diğer odun selülozuna göre daha gevşek ve kolay erişilebilir yapıda olduğu söylenebilir. Bu durum dış atmosferik şartlarda yüzey forokimyasal reaksiyonların daha kolay oluşmasını sağlar. Elde edilen sonuçlar bu bilgileri doğrulamaktadır. 78

88 6. KAYNAKLAR Arslan, M.B., Karakuş, B., Güntekin, E Tarımsal atıklardan lif ve yonga levha üretimi. ZKÜ Bartın Orman Fakültesi Dergisi 12, Atchison, J.E., World wide capacities for non-wood plant fibre pulping increasing faster than wood pulping capacities. Proce., Nonwood plant fibers, Progress report no: 19, Tappi press Atalanta. Atchison, J.E., New developments in nonwood plant fiber pulping-a global perspective. Proce., Nonwood plant fibers, Progress report no: 19, Tappi press Atalanta. Atchison, J.E., Data on non-wood plant fibers, In: Properties of fibrous raw materials and their preparation for pulping, (Kocurek, M.J., -eds.), Joint textbook com. of the paper industry, Vol.3, Tappi Press, Atlanta. Bektaş, İ., Guler, C., Kalaycıoğlu, H., Mengeloğlu, F., Nacar, M., The manufacture of particleboards using sunflower stalks and poplar wood. Journal of Composite Materials, 39, Blanchet, P., Cloutier, A., Riedl, B., Particleboard made from hammer milled black spruce bark residues. Wood Science and Technology 34, Bozkurt, A.Y., Göker, Y., Tabakalı ağaç malzeme teknolojisi. İ.Ü.Yayın No:3401, Orman Fak.Yayın No:378, s. İstanbul. Bozkurt, A., Y., Göker, Y., Yongalevha endüstrisi ders kitabı. İ.Ü.Yayın No:3614, Orman Fak.Yayın No:413, s. İstanbul. 79

89 Cengiz, M., As, N., Atay, R., A study on possibilities of opium poppy stalk in pulp and paper industry. Doğa-Tr. Journal Of Agriculture and Forestry, 17, Chen, X., Guo, Q., Mı., Y., Bamboo fiber-reinforced polypropylene composites: A study of the mechanical properties. Journal of Applied Polymer Science 69, Çopuroğlu, M., Haşhaş sapı ve pamuk sapındaki polisakkarit bileşimlerinin analizinin yapılması. S.D.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 36s, Isparta. Dinwoodie, J.M., Properties and performance of wood adhesive. In: Wood adhesives: Chemistry and techonology. (Pizzi, A. eds.) Marcel Dekker, pp New York Eberhardt, T.L., Young, R.A., Characteriation of conifer seed cone polysaccharides and lignin. Holzforschung 50, English, B., Chow, P. and Bajwa, D. S Processing into Composites, In: paper and composites from agro-based resources. (Rowell, R.M., Young, R.A. and Rowell, J.K. -eds.) CRC Press, Inc., pp New York Eroğlu, H., Usta, M., Lif levha üretim teknolojisi. K.T.Ü. Orman Fakültesi Yayın No: 200/30, s. Trabzon Feist, W.C., Weathering and protection of wood. Proceedings of the 79th Annual Meeting of the American Wood Preserver s Association, 79, Fengel, D., Wegener G Wood, chemistry, ultrastructure, reactions. Walter de Gruyter Public, pp Berlin. 80

90 Fowler, P.A., Hughes, J.M. and Elias, R.M., Review Biocomposites: technology, environmental credentials and market forces. J Sci Food Agric 86, Geng, X., Zhang, S.Y., Deng, J., Alkaline treatment of black spruce bark for the manufacture of binderless fiberboard. Journal of wood chemistry and technology 26, , Gillespie, R.H., Countryman, D., Blomquist, R Adhesives in building construction. USDA Agriculture Handbook No p. Washington Grigoriou, A.H., Straw-wood composites bonded with various adhesive systems. Wood Science and Technology 34, Grigoriou, A., H., Ntalos, G., A., The potential use of Ricinus communis L. (Castor) stalks as a lignocellulosic resource for particleboards. Industrial crops and products 13, Güler, C., Ozen, R Some properties of particleboards made from cotton stalks (Gossypium hirsitum L.). Holz als Roh- und Werkstoff 62, Güler C., Bektas, İ., Kalaycıoglu, H., The experimental particleboard manufacture from sunflower stalks (Helianthus annuus L.) and Calabrian pine (Pinus brutia Ten.). Forest Prod. J. 56, Hafızoğlu, H., Özalp, M., Su soğutma kulelerinde kullanılan emprenyesiz bazı çam türlerinin çözünürlük değerlerinde meydana gelen değişimin incelenmesi. ZKÜ Bartın Orman Fakültesi Dergisi 12, Halvarasson, S., Norgren, M., Edlund, H., Processing of wheat straw materials for the production of medium density fiberboard (MDF). 13th ISWFPC, Vol. 2, pp , Auckland, New Zealand 81

91 Han, J.S., Properties of nonwood fibers, In: Proceedings of The Korean Society of Wood Science and Technology Annual Meeting, pp Korea Hon, N-S. D., Photochemistry of wood, Wood and Cellul. Chem., D. Hon and N. Shiraishi (Eds), Markel Dekker. Inc., pp New York Hon, D., Shiraishi, N., Wood and Cellulosic Chemistry, Markel Dekker Inc.,USA. Hon, N-S. D., Feıst, C. W., Wood & Fiber Sci. Vol. 25, No. 2. Hurter, R.W., Eng, P., Nonwood plant fiber characteristics, Hurter Consult Inc. Karakuş, B., Çeşitli bitkisel sera atıklarının yonga levha üretiminde değerlendirilmesi. S.D.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 85s, Isparta. Kılıç, A., Hafızoğlu, H., Açık hava koşullarının ağaç malzemenin kimyasal yapısında meydana getirdiği değişimler ve alınacak önlemler. Süleyman Demirel Üniversitesi, Orman Fakültesi, Seri-A, Sayı:2, Korkut, S., Yüzey Pürüzlülüğü Çalışmaları, Ahşap Teknik, Ahşap-Araştırma- Teknoloji-Endüstriyel Tasarım ve Mobilya Dergisi, Sayı:10, (Fuar Özel Sayısı) Sayfa: Lee, S., T. F. Shupe, and C. Y. Hse Mechanical and physical properties of agro-based fiberboard. Holz als Roh- und Werkstoff 64, Lehmann, W.F., Geimer, R.L., Properties of structural particleboards from Douglas-fir forest residues. Forest Prod. J. 24,

92 Leiva, P., Ciannamea E, Ruseckaite RA, Stefani, P.M., Medium-density particleboards from rice husks and soybean protein concentrate. Journal of Applied Polymer Science 106, Maloney, T.M The family of wood composite materials. Forest Prod. J. 46, Micales, J.A., Han, J.S., Davis, J.L., Joung, R.A Chemical composition and fungitoxic activities of pine cone extractives. Biodeterioration Research 4, Mo, X., Cheng, E., Wang, D., Sun, X.S Physical properties of mediumdensity wheat straw particleboard using different adhesive, Ind. Crops Prod. 18, Ndazi, B., Tesha, J. V., Bisanda E. T. N., Some opportunities and challenges of producing bio-composites from non-wood residues. J Mater Sci 41, Nemli, G., Kirci, H., Serdar, B., Ay, N., Suitability of kiwi (Actinidia sinensis planch.) prunings for particleboard manufacturing. Industrial Crops and Products 17, Nemli, G., Çolakoğlu, G., Effects of mimosa bark usage on some properties of particleboard. Turk J Agric For 29, Nemli, G., Aydın, A., Evaluation of the physical and mechanical properties of particleboard made from the needle litter of Pinus pinaster Ait. Industrial Crops and Products 26,

93 Ntalos, G., A., Grigoriou, A., H., Characterization and utilisation of vine prunings as a wood substitute for particleboard production. Industrial Crops and Products, 16, Nugroho, N., Ando, N., Development of structural composite products made from bamboo I: fundamental properties of bamboo zephyr board 46, Olesen, P.O., Plackett, D.V., Perspectives on the performance of natural plant fibres. Proceedings of the Natural Fibres Performance Forum. May 27-28, Copenhagen, Denmark, pp. 1 7 Panthapulakkal, S., Sain, M., Law, S., Effect of coupling agents on rice-huskfilled HDPE extruded profiles. Polym Int. 54, Panthapulakkal, S., Sain, M., Injection molded wheat straw and corn stem filled polypropylene composites. J Polym Environ. 14, Papadopoulos, A., Traboulay, J. and Hill, C.A.S., One layer experimental particleboard from coconut chips (Cocos nucifera L.) Holz als Roh- und Werkstoff 60, Passialis, C., N., Grigoriou, A., H., Tecnical properties of branch-wood of apple, peach, pear, apricot and cherry fruit trees. Holz als Roh-und Werkstoff, 57, Rowell, R.M., Opportunities for composites from agro-based resurces, In paper and composites from agro-based resources. (Rowell, R.M., Young, R.A. and Rowell, J.K. -eds.) CRC Press, Inc. pp New York Rowell, R. M Property Enhanced Natural Fıber Composıte Materıals Based On Chemical Modification, In: Science and technology of polymers and advanced materials: emerging technologies and business opportunities, 84

94 (Prasad, P.N., Mark, J.E., Kandil, S.H. and Kafafi, Z.H. -eds.) Plenum pres pp , New York.. Rowell, R.W., Han, J.S., Rowell JS., Characterization and factors effecting fiber properties. In: Natural polymers and agrofibers composites. (Frollini E, Leão A.L, Mattoso, L.H.C., Eds) IQSC/USP, UNESP and Embrapa Instrumentação Agropecuária. pp Sãn Carlos - Brazil Sakakibara, A., Chemistry of lignin. In: Hon, D., N., S., Shiraishi, N., (Ed), Wood and cellulosic chemistry. Marcel Dekker, pp New York. Savastano, H., Jr., Warden, P.G., Coutts, R.S.P., Brazilian waste fibres as reinforcement for cement-based composites. Cement & Concrete Composites 22, Şahin, HT., Odun ve selülozda meydana gelen renk değişmeleri üzerine araştırmalar. SDU Orman Fakültesi Dergisi,, Seri A, Sayı 2, Şahin, H.T., Ahşap malzemelerin birleştirilmesinde tutkal kullanımı. Laminart 37, Şahin, H. T Kağıt ve kompozit ürünleri için lignoselülozik hammadde kaynakları, Orman Mühendisliği 43, 4-6. Şahin H.T., The use of arrhenious kinetic model to predict activation energies in hardwood-water systems, Surface Revıew and Letters, 14, Şahin, H.,T., Wood-water ınteractions as affected by chemical constituents of woods. Asıan Journal of Chemıstry, 20, Sellers, T., Miller, G.D., Fuller, M.J., Broder, J.G., Loper, R.R., Lignocellulosic- based composites made of core from kenaf, An 85

95 Annual Agricultural Crop, Paper IUFRO XX World congress Aug Tampere, Finland Sjostrom, E., Wood chemistry. Fundamentals and aplications. 2. ed,: Academic press, pp New York. Tank, T Tutkallar ve yapıştırma tekniği, İ.Ü Orman Fakültesi Yüksek Lisans Ders Notları (Basılmamıştır). İstanbul. TAPPI, 2006: Test Method T 222 om-06 Acid-insoluble lignin in wood and pulp. TAPPI. TAPPI, 1994: Test Method T 222 om-93 Water. solubility of wood and pulp. TAPPI. TS-EN 309, Ahşap yonga levhalar tarif ve sınıflandırma, TSE, Ankara. TS-EN 310, Ahşap esaslı levhalar eğilme direnci ve eğilme elastikiyet modülünün tayini. TSE, Ankara. TS-EN 311, Ahşap esaslı levhalarda yüzey sağlamlığı deney metodu. TSE, Ankara. TS-EN 317, Yonga levhalar ve Lif levhalar su içerisine daldırma işleminden sonra kalınlığına şişme tayini. TSE, Ankara. TS-EN 319, Yonga levhalar ve lif levhalar levha yüzeyine dik çekme direncinin tayin edilmesi. TSE, Ankara. TS-EN 323, Ahşap esaslı levhalar, deney parçalarının boyutlarının tayini. TSE, Ankara. 86

96 TS-EN 325, Ahşap esaslı levhalar deney parçalarının boyutlarının tayini. TSE, Ankara. TS-EN 326-1, Ahşap esaslı levhalar numune alma kesme ve muayene bölüm 1: Deney numunelerinin seçimi kesimi ve deney sonuçlarının gösterilmesi. TSE, Ankara. Tonoli, G., H., D., Joaquım, A., P., Arsene, M.A ; Bilba, K., Savastano, H., Jr., Performance and durability of cement based composites. Materials and Manufacturing Processes 22, Ye, X.P., Julson, J., Kuo, M., Womac, A., Myers, D., Properties of medium density fiberboards made from renewable biomass. Bioresource Technology 98, Young, R.A Processing of agro-based resources into pulp and paper, In paper and composites from agro-based resources. (Rowell, R.M., Young, R.A. and Rowell, J.K. -eds.) CRC Press, Inc. pp New York. Youngquist, J.A., English, B.E., Scharmer, R.C., Chow, P., Shook, S.R., Literature review on use of nonwood plant fibers for building materials and panels, United States Youngquist, J.A Wood-based composites and panel products, In: Wood handbook, wood as an engineering material. FPL-GTR 113, Madison WI Zabel, R.A., Morrell J.J., Wood microbiology: Decay and ıts prevention. Academic Press, Inc. pp , Kaliforniya. White, G.A., Cook, C.G., Inventory of agro mass, In paper and composites from agro-based resources. (Rowell, R.M., Young, R.A. and Rowell, J.K. - eds.) Inc. pp New York. 87

97 Williams, R.S., Weathering of wood handbook of wood chemistry and wood composites. CRC Press, pp , Boca Raton. Wu, Q., Comparative properties of bagasse particleboard. In: Mei, C., Zhou, X., Sun, D., Zheng, Y., Xu X. (Eds), Proc. of the Symposium on Utilization of Agricultural and Forestry Residues, Oct. 31-Nov. 3. pp Nanjing Forestry Univ., Nanjing, China. Xing, C., Deng, J., Zhang, S.Y., Riedl, B., Cloutier, A Impact of bark content on the properties of medium density fiberboard (MDF) in four species grown in eastern Canada. Forest Prod. J. 56, Xing C., Deng J., Zhang S.Y. 2007a. Effect of thermo-mechanical refining on the property of MDF made from black spruce bark. Wood Sci Technol 41, Xing, C., Zhang, S., Deng, J., Wang, S., 2007b. Investigation of the effects of bark fiber as core material and its resin content on three-layer MDF performance by response surface methodology. Wood Sci Technol 41,

98 ÖZGEÇMİŞ Adı Soyadı: Mustafa Burak ARSLAN Doğum Yeri ve Yılı: Hatay İskenderun Medeni Hali: Bekar Yabancı Dili: İngilizce Eğitim Durumu Lise: Ordu Lisesi ( Ordu) Lisans: Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Bartın Orman Fakültesi Orman Endüstri Mühendisliği ( Bartın) Yüksek Lisans: Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Orman Endüstri Mühendisliği Anabilim Dalı (2006 Devam ediyor) Çalıştığı Kurumlar ve Yıl: Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı ( Devam Ediyor) Yayınlar: SCI, SSCI VE AHCI Tarafından Taranan Dergilerde Yayımlanan Teknik Not, Editöre Mektup, Tartışma, Vaka Takdimi ve Özet Türünden Yayınlar Dışındaki Makale 1. Sahin, HT, Arslan, MB, A Study on Physical and Chemical Properties of Cellulose Paper Immersed in Various Solvent Mixtures, International Journal of Molecular Sciences, 9: