MEYVE ÇEKİRDEK KABUKLARININ POLİMER AHŞAP KOMPOZİT MALZEME OLARAK DEĞERLENDİRİLMESİ

Transkript

1 TÜBİTAK-BİDEB Kimya Lisans Öğrencileri (Kimyagerlik, Kimya Öğretmenliği, Kimya Mühendisliği) Araştırma Projesi Eğitimi Çalıştayı KİMYA-1 ÇALIŞTAY 2010 MEYVE ÇEKİRDEK KABUKLARININ POLİMER AHŞAP KOMPOZİT MALZEME OLARAK DEĞERLENDİRİLMESİ Fahriye BÜYÜKARICI Funda YILDIRIM Bahar DURAN Proje Danışmanları; Prof. Dr. Mehmet AY Prof. Dr. Metin GÜRÜ Prof. Dr. Ahmet GÜRSES KEPEZ/ÇANAKKALE TEMMUZ-2010

2 İÇİNDEKİLER *PROJENİN AMACI *PROJE HEDEFLERİ *DENEYDE KULLANILAN KİMYASALLAR *FENOL-FORMALDEHİT REÇİNESİ *FENOL-FORMALDEHİT REÇİNESİ NİN HAZIRLANIŞI *ÜRE-FORMALDEHİT REÇİNESİ *ÜRE-FORMALDEHİT REÇİNESİNİN HAZIRLANIŞI *ÇEKİRDEKLERİN HAZIRLANIŞI *POLİMER AHŞAP KOMPOZİT MALZEMENİN HAZIRLANIŞI *UYGULANAN DENEYSEL ÇALIŞMALAR *BULGULAR VE TARTIŞMA *SONUÇLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ VE ÖNERİLER *KAYNAKLAR 2

3 PROJENİN AMACI Şeftali ve kayısı kabuklarının sentetik üre-formaldehit ve fenol-formaldehit reçineleri ile yüksek mukavemetli, aleve ve suya dayanıklı sunta elde edilebilirliğinin araştırılması amaçlanmaktadır. 3

4 PROJE HEDEFLERİ Ahşaba dayalı mobilya ve dekorasyon malzemeleri olarak kullanılan masif malzemelerin azaltılması ve ormanların korunması. Ahşap malzemelerin özelliklerinden kaynaklanan dezavantajların bu kompozit malzeme ile giderilmesi. Ahşap malzemelere alternatif olarak yeni bir kompozit malzeme yapılması. Meyve çekirdek kabuklarının polimer ahşap kompozit malzeme olarak ekonomiye kazandırılması. 4

5 DENEYDE KULLANILAN KİMYASALLAR ÜRE FENOL FORMALDEHİT *Üre 132 C' de eriyen rombik prizmalar veya iğne şeklinde renksiz kristaller verir. *Su ve alkolde iyi çözünür. *Maliyeti düşüktür. *Aromatik halkaya hidroksil grubunun bağlandığı bileşiklerdir. *Saf halde, renksiz veya beyazdan hafifçe pembeye çalan renkte kristal katı şeklindedir. *Polimer ürünler elde edilebildiği gibi, fenol ve kazein ile de sentetik reçine ve plastikler imal edilmektedir. *Zehirli bir kimyasaldır. 5

6 Fenol-formaldehit Reçinesi; Fenolün temel bileşenleri toluen ve benzendir Bağlayıcı özelliği ve suya karşı dayanıklı olması özelliklerinden faydalanılarak kompozit malzemelerde kullanılır. 6

7 FENOL FORMALDEHİT REÇİNESİNİN HAZIRLANIŞI *%37 lik formaldehit iki boyunlu cam balona konulur. *Toplam reçinenin % 0.05 i kadar H 2 SO 4 eklenerek geri soğutucu düzeneğine yerleştirilir. *Reaksiyonun homojen olarak gerçekleşmesi için cam balon termometre kontrolünde su banyosuna konulur. *Bu karışıma fenol ilavesi yapılır ve manyetik karıştırıcı yardımıyla hazırlanan karışımın 45 dakika boyunca homojen olarak karışması sağlanır. *Sıcaklığın 60 0 C yi geçmemesine dikkat edilir. *Başlangıçta şeffaf görünen karışım; polimerleşmenin başlamasıyla bulanık görünüm alır. *Sistem manyetik karıştırıcıdan alınarak; cam balondaki karışım geri soğutucu altında ve oda sıcaklığında prizlenmeye bırakılır. 7

8 Üre-formaldehit reçinesi; Maliyeti oldukça düşüktür Selüloz lifi, pigmentler ve başka maddelerle karıştırılıp kalıpta sıkıştırıldığında sertleşebilen tozların üretiminde de kullanılır. 8

9 ÜRE FORMALDEHİT REÇİNESİNİN HAZIRLANIŞI 9 *%37 lik formaldehit iki boyunlu cam balona konulur. *Toplam reçinenin % 0.05 i kadar H 2 SO 4 eklenerek geri soğutucu düzeneğine yerleştirilir. Reaksiyonun homojen olarak gerçekleşmesi için cam balon termometre kontrolünde su banyosuna konulur. *Karışıma üre ilavesi yapılır ve manyetik karıştırıcı yardımıyla hazırlanan karışımın 45 dakika boyunca homojen olarak karışması sağlanır. *Sıcaklığın 60 0 C yi geçmemesine dikkat edilir. *Başlangıçta içinde partiküller bulunan beyaz karışım; polimerleşmenin başlamasıyla

10 ÇEKİRDEKLERİN HAZIRLANIŞI 10

11 POLİMER AHŞAP KOMPOZİT MALZEMENİN HAZIRLANIŞI 11

12 POLİMER AHŞAP KOMPOZİT MALZEMENİN HAZIRLANIŞI 12

13 15 saat boyunca kurumaya bırakılan örnekler; prizlenme tamamlandıktan sonra petri kabından çıkartılır ve serbest kalan formaldehitin zehirli etkisinin ortadan kaldırılabilmesi için 70 0 C de etüvde kurutulur. 13

14 SUYA DAYANIKLILIK Bir parça sunta ilk olarak hassas terazide tartılır ve bir beher içerisindeki suya tamamen daldırılarak 4 saat bekletilir. Bu süre sonunda sunta çıkartılarak 1 saat süreyle C etüvde kurutulur ve hassas terazide tartılır. Suntanın kütlesinde %1.17 lik artış tespit edildi. 14

15 YANMAYA KARŞI DAYANIKLILIK TESTİ *Aynı takviye malzemesine sahip iki örnek; eşit iki parçaya ayrılır. *Eşit büyüklükteki kağıt parçalarının içine bu örnekler yerleştirilir. 15

16 VİDA DİŞİ TUTMA TESTİ Sunta üzerine çivi çakılarak dayanıklılık ve çivi tutma özelliği belirlenir. 16

17 MUKAVEMET TESTİ Katkı maddesi içeren ve içermeyen iki örneğin dayanıklılık testi için 3 noktadan eğmede bükme deneyi yapıldı. Alçı taşı içermeyen örnek (Kesit 17 alanı; 5.36 cm2) Alçı taşı içeren örnek (Kesit alanı; 4.95 cm2)

18 BULGULAR VE TARTIŞMA *Reçine hazırlanırken eklenen katalizör miktarı polimerleşme süresini etkiledi. *Kompozit malzemede bağlayıcı madde olarak kullanılan fenol-formaldehitin; malzemeye suya karşı dayanıklılık özelliği kazandırdığı gözlendi. *Aleve karşı direncin sağlanması için alçı taşı ve külün kullanıldığı kontrollü deneyler yapılarak eklenen katkı maddelerinin alevi geciktirici özelliği tespit edildi. *Alev geciktirici katkı maddeleri eklendiğinde mukavemetin düştüğü gözlendi. *Sunta üzerine çivi çakılarak dayanıklılık ve çivi tutma özelliği belirlendi. 18

19 SONUÇLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ VE ÖNERİLER: *Masif malzemeye alternatif olarak kullanılmasıyla ormanların yok olmasının önüne geçilebilir. *Özellikle meyve suyu üretimi sonucunda açığa çıkan çekirdeklerin kabukları, polimer ahşap kompozit malzeme olarak ekonomiye kazandırılabilir. *Malzemenin ayrıca toprağa karşı dayanımının görülmesi sebebiyle telefon direkleri yapımında kullanılabilir. *Fenol-formaldehit reçinesinin zehirli etkisinin giderilmesiyle iç ve dış yapı malzemesi olarak kullanılabilir. *Üre-formaldehit reçinesi %90 oranında kullanılarak ekonomik kazanç sağlanabilir. * Suya, yanıcılığa dayanımı sebebiyle çatı malzemesi olarak kullanımının uygun olabilir. * Entegre tesislerdeki üretiminde, malzemenin içinde serbest radikaller halinde kalan formaldehitin yoğunlaştırılarak tekrar geri kazanımı 19 sağlanabilir.

20 KAYNAKLAR 1)Gürü, M., "Uçucu Kül ve Pirinadan Plastik Kompozit Malzeme Üretimi", Politeknik, 4 (1), 35-38, ) Gürü, M., "Uçucu Kül ve Pirinadan Plastik Kompozit Malzeme Üretimi", Politeknik, 4 (1), 35-38, )Gürü, M., S. Tekeli, Production of Urea-Formaldehyde Based Composite Particle Board From Apricot Shell with Fly Ash Addition as a Flame Retardant, ICCE-12 Twelfth annual international conference on composites/nano engineering, University of New Orleans, 1-6 August 2005, Tenerife, Canary Islands, Spain. 4)Yıldırım, R., Ceviz Kabuğundan Polimer Kompozit Levha Üretimi ve Bazı Teknolojik Özelliklerinin Belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bil Ens. İleri Teknolojiler ABD, Haziran (ortak danışman). 5)Gürü M., S. Tekeli, İ. Bilici, Manufacturing of urea - formaldehyde based composite particleboard from almond shell, Material & Design, 27, , İbrahim Bilici, Metin Gürü, "Ayçiçeği saplarından üre-formaldehit esaslı kompozit malzeme üretimi, UMES 07 Kongre kitabı , Kocaeli Üniversitesi, Haziran 2007, KOCAELİ 6)Murathan, A., A.S. Murathan, M. Gürü, M. Balbaşı, Manufacturing low density boards from waste cardboards containing aluminium, Material and Design, 28(7), , )Gürü, M., M. Atar, R. Yıldırım, Production of polymer matrix composite particleboard from walnut shell and improvement of its requirements, Material and Design, 29, , )Metin Gürü, Meltem Şahin, Süleyman Tekeli, Hanifi Tokgöz, Production of Polymer Matrix Composite Particleboard from Pistachio Shells and Improvement of Its Fire Resistance by Fly Ash, High Temperature Materials and Processes, 28 (3), , )Gürü, M., Y. Aruntaş, İ. Bilici, N.Tüzün, Processing of urea-formaldehyde based particleboard from hazelnut shell and improvement of its fire and water resistance" J of Fire and Materials, 33: ,

21 KAYNAKLAR 11) 12) 13) 14) 15) 16) 17) 18) 18) 19) 20) 21

22 22

23 Projemizde kullandığımız atık meyve çekirdekleri konusunda bize yardımcı olan herkese çok teşekkür ederiz 23

24 G R U P TEŞEKKÜR EDERİZ R E Ç İ N E 24

25 25 SORULAR