NOVA Orman Ürünleri Sanayi Ticaret A.Ş

Transkript

1 NOVA Orman Ürünleri Sanayi Ticaret A.Ş ThermoWood El Kitabı

2 ÖNSÖZ Bu el kitabı Nova Orman Ürünleri San. Tic. A.Ş. tarafından THERMOWOOD (ısıl işlem) hakkında sizleri bilgilendirmek için hazırlanmıştır. Firmamız, Finlandiya THERMOWOOD teknolojisini ülkemize kazandırmakla sektörde bir ilk i gerçekleştirmiştir. Yeni teknolojilerin ve yeni ürünlerin piyasaya sunumunda, ara sektörlerin ve nihai tüketicilerin olabildiğince etkili bir şekilde bilgilendirilmesi gerekir. Sektördeki; teknoloji, ürün ve kullanım metotları hakkındaki bilgi eksikliği ile yanlış bilgilendirmelerin ara ya da son tüketiciye yüklediği külfet oldukça ağır olmaktadır. Bu yazılım teori olarak; ThermoWood u, hammadde işleme süreçlerini, ağaç üzerindeki etkileşimleri, ahşaba kazandırmış olduğu yüksek kalite özelliklerini, uygulayıcıların göz önüne alacakları hususları ve nihai mamullerin tanıtımını kapsamaktadır. Bu kitapta ThermoWood un incelemelerini ve yıllar süren deneyimlerini de derleyerek bilgilerinize sunduk. ThermoWood tescil edilmiş bir isimdir ve sadece ThermoWood birliği üyeleri tarafından kullanılabilir. 2

3 ĐÇERĐK Önsöz.. 2 Đçerik 3 TAKDĐM 1.1 Giriş Neden Ağaç Neden ThermoWood metodu Thermowood ve özellikleri 10 Ahşabın Yapısındaki Değişmeler ve Kimyasal Reaksiyonlar Standart ThermoWood Uygulaması Standart Listesinin Sınıflandırılması HAMMADDE 2.1 Sıcak Uygulanmış Ahşabın Kalitesini Etkileyen Sebepler Genel Ağaç Türleri Kesilmiş Kereste Niteliği Nordie Standartlarında ( Đskandinavya da ) Kerestesinin Nitelendirilmesi Düğüm Hammadde Đçin Minimum Đhtiyaçlar Ağaç Nemi 15 THERMOWOOD METODU 3.1 Ekipman Safhalar Enerji Çevresel Konular.. 16 THERMOWOOD DONANIM ÖZELLĐKLERĐ 4.1 Kimyasal Değişiklikler Genel Karbonhidratlar Lignin (Selülozla Birleştirilmiş Karmaşık Bileşim Bitkinin Ağaçsal Hücre Duvarını Birleştirmek Đçin Sıvı) Doğal Madde Đşlemeleri Zehirli Olma Niteliği Fiziksel Değişmeler Yoğunluk Mukavemet Gücü Sertlik Nem Dengesi Şişme ve Çekme Payı Nüfuz Edilebilirlik, Geçirgenlik Isı Đletkenliği Yangın Emniyeti Biyolojik Uzun Ömürlülük Haşerelere Karşı Dayanıklılık Hava Durumuna Karşı Dayanıklılık Renk Emisyonlar ( Dışarı Verme) 32 3

4 ENDÜSTRĐYEL ATÖLYELERDE THERMOWOOD ĐLE ÇALIŞMAK 5.1 Genel Kesme Pürüzsüzleştirme Frezeleme ( Makineden Geçirmek ) Kumlama Endüstriyel Zamklama ve Ekleme Endüstriyel Dış Yüzey Muamelesi Yangından Koruma Katılımcı Bir Firmanın Pratiksel Deneyimleri Sağlık ve Güven THERMOWOOD UN KULLANIŞI 6.1 Çalışma Birleşme Tutkallama Dış Yüzey Muamelesi Sauna Oturaklarında ThermoWood Ürün Bakımı 41 ĐŞLEME TARZI VE DEPOLAMA 7.1 Genel Artakalan ve Iskartaya Çıkarılan Ürünleri Đşleme Sıkça Sorulan Sorular ve Cevapları

5 GİRİ Yüzyıllar öncesinden beri insanlık ahşabı günümüze kadar çeşitli ihtiyaçlarında kullanmak üzere birçok işleme tabi tutmuşlardır. Bunlar; iklim koşullarının uygunluğu, doğal kurutma, teknik kurutma, ısıtma, yakma, yağlama gibi metotlarla ahşabın iyileştirmesi günümüze kadar gelmiştir. Bilinmektedir ki uygun ateşte ahşabın dış yüzeyini yakmak, ahşabın dış mekân kullanımda daha uzun ömürlü olmasını sağlar. Vikingler ve hatta Anadolu nun çeşitli yerlerinde çit kazıklarının yakılarak kullanıldığı bilinmektedir.. Ahşabın termal modifikasyonu 1930 larda ABD de White tarafından bilimsel olarak çalışılmıştır lerde Alman Bavendam, Runkel ve Buro konuyu araştırmaya devam etmişler, Kollman ve Schinder 1960 larda Rusche ve Burnester 1970 lerde bulgularını yayınlamışlardır lara gelindiğinde Fransa, Finlandiya ve Hollanda da araştırmalar pratiğe dökülmüş en yoğun ve geniş kapsamlı araştırma ise Finlandiya da VTT tarafından yürütülmüştür. Thermowood konusunda en önemli araştırmalar YTI tarafından yapılmış olup ( Tabi Teknoloji Enstitüsü ) VTT tarafından geliştirilen bu metotla ağaç C ye kadar ısıtılırken buharla yanmaktan korunmuştur. Ayrıca Thermowood üretim sürecinde kullanılan buhar ve ısı ağaçta bir kısım kimyasal değişmelere yol açmaktadır. Bu süreç sonucunda doğayla dost ThermoWood ortaya çıkmıştır. Thermowood işlemi sonucunda ahşabın rengi değişmekte, değişen rutubet koşullarında normal bir ahşaba göre daha stabil hale gelmekte ve ısı yalıtım özellikleri artmaktadır. 5

6 NEDEN AĞAÇ? 1- Sıhhidir: Doğal bir hammaddedir. Ağaç nefes alır. İnsan doğasına en uygun yaşamsal malzemelerden birisidir. İnsan psikolojisi; kendi doğasına zararlı ve yabancı olmadığı için ahşabı çeker. Ağaç rutubet barındırmaz. Oda havası içerisindeki rutubet dengesini iklim şartlarına göre ayarlar. Ağaç evlerde yaşayanların önemli bir bölümü diğer yapılardaki insanlara göre daha huzurlu ve daha rahat hissettiklerini söylemektedirler. Ağaç kendi çevresiyle fiziksel, kimyasal ve ruhsal dengededir. Sağlıklı bir hayat sürmenize katkıda bulunur. 2- Depreme dayanıklıdır: Esnek yapıdadır. Darbe yalıtımı yapar. okları esnek yapısıyla absorbe eder. Binaların kırılmasını ve doğal afetlerdeki can kaybını önler. Aynı şiddetteki depreme karşı beton ve çeliğe oranla çok farklı dayanıklılık sergiler. Beton ahşaba göre 30 misli ağırdır. iddetli deprem sonrasında hasar gören betonarme bir yapının yıkılmak zorunda olduğunu, hasar gören bir ağaç yapının ise kısa sürede onarılıp tekrar içinde yaşanabileceğini, hasar gören ağaç yapının tümüyle yıkılmadan taşıyıcı elemanlarının dahi onarılıp değiştirilebileceğini biliyoruz. İnsanların ölümüne, depremden ziyade sarsıntı esnasında betonun olumsuz etkileri ve ağırlığı sebep olmaktadır. Depremde başlıca ölüm nedeninin yalnızca beton ağırlığı olduğunu biliyoruz. Deprem fay hattı üzerindeki Kaliforniya da risk sıfıra yakındır. Çünkü konutların % 99 u ağaçtır. Japonlar da depreme en dayanıklı yapının Osmanlı karkas sistemi olduğunu açıklamıştır. 3- Yangına dayanıklıdır: Betonarme binalardaki demir ve çelik sıcaklıkla çok çabuk ısınıp mukavemetini kaybetmektedir. Demirin ısı iletkenliğinden dolayı, binaların yangın olmayan bölümleri çok çabuk etkilenmekte, binalardaki çökmeleri kaçınılmaz kılmaktadır. Çelik binaların ise yangına direnci çok düşüktür. Gelişmiş ülkelerde insan yoğunluğunun yüksek olduğu spor salonu v.b. yapılar yangın tehlikesine karşı ağaç karkasla inşa edilmektedir. Çelik ve demir güç kaybederken ağaç yavaş yavaş yanar. Ahşabın ısı geçirmeme özelliği, yangına dakika dayanması ve bölgesel zayiat vermesi, müdahale halinde kısmi zayiatın olması ve onarılabilir olması ahşabı ön plana çıkarmaktadır. Yangına dayanıklı olduğu için dünyanın önde gelen mimarlarının ahşabı çeliğe tercih ettiklerini tüm saygın yayınlarda görmekteyiz. 4- Sağlam ve Hafiftir: Ağaç binalar sağlam ve hafif olduğu için dayanıklılık / ağırlık oranı çok yüksektir. Betonarmeden sadece ağırlık farkından dolayı en az 10 kat daha fazla dayanıklıdır. Sadece ağırlığıyla değil korozyona ve iklim koşullarına dayanıklı olması da önemlidir. 13. ve 14. yüzyıllarda ağaç kolon ve çatıları olan camiler yapılmıştır. Kastamonu Mahmut Bey Cami, Beyşehir Eşrefoğlu Cami, Afyon Ulu Camilerin yıldır ayakta durduğu bilinmektedir. Dünyanın en büyük tarihi üç ağaç yapısından bir tanesi olan Balıklı Rum yetimhanesinin 100 metre boyu ile 8 katlı bir binaya eşdeğer yükseklikte olup 100 yıldır ayakta durmaktadır. Ağaç evin ömrü en az 100 yıldır. Betonarme binaların ise 60 yıldır. 6

7 5- Çevrecidir: Ağaç ekolojik ve doğal bir hammaddedir. Atık madde sorunu yoktur. Kaynağından yenilenebilen tek yapı malzemesidir. Ağaç kullanımını teşvik; orman alanlarının korunmasını, büyümesini ve bakımını teşvik eder. 6- Yalıtkandır: Ses, ısı, elektrik yalıtımlarında mükemmel özelliklere sahiptir. Yalıtkanlık özelliğinden dolayı ısı kaybı yoktur. Isıtma ve soğutma giderlerinize önemli bir katkıda bulunur. Ses izolasyonuna maksimum katkı sağlar. 7- Teknik Avantaj: Ahşabın teknolojik avantajları yüksektir. Teknolojinin getirdiği iyileştirme ve koruma ile üstün özellikler kazandırılmaktadır. Uygulaması ve işlenmesi kolay, imalat süresi çok kısadır. Hafiftir ve mukavimdir. İnşaat ve imalat kusurunu taşıma riski sıfıra yakındır. Onarım ve plan değişikliği çok kolaydır. Yapı sökülse dahi çok az zayiat ile yeniden kurulabilir. Bireysel müdahale imkânı yüksektir. Ülkemiz mimarisinde nedense küçümsenen ağaç, gelişmiş ülkelerde çağdaş bir dünya için çağdaş bir malzeme olarak tanımlanır. Gelişmiş ülkeler ahşabı sadece özel bir sempatiden değil, mantıklı ve bilimsel nedenlerden ötürü baş tacı etmektedirler. Ülkemiz çok köklü bir ağaç mirasına sahip olmasına rağmen son 50 yıl içerisinde müthiş bir gerileme yaşamıştır. u günlerde İngiltere de 6 katlı ağaç konutlar inşa edilmektedir. 8- Estetik ve Cazibe: Ağaç kullanıldığı alana estetik ve cazibe kazandırır. Mimarlar ve uygulayıcılar; dekorasyonlarda kullandıkları ahşabın bulundukları ortama sıcaklık ve estetik kattığını, hayat standardı yüksek müşterilerinden özellikle ağaç talebinin geldiğini, kendilerinin de çok değişik ve zevkli uygulamalar yapma fırsatlarının olduğunu bildiriyorlar. 9- Ekonomik ve biyolojiktir: Alternatif malzemelere göre ağaç ürünlerinin yan malzeme kullanmadan uzun süreli dayanımı, daha ekonomik bakım giderlerinin olması, doğaya zarar vermeden insan tabiatına hizmet vermesi ahşabı daha farklı konumlarda tutmaktadır. 10- Tarih ve Çevre Süreci: Tarihten günümüze ulaşan en güzel sarayların, konakların ve diğer görkemli yapıların hiçbirinde beton kullanılmadığı ve binlerce yıldır ayakta kaldığını nasıl izah edebiliriz. Ağaç fiziksel özelliklerini tarih sürecinde kanıtlamış çevreci bir yapı malzemesidir. Neden ThermoWood? Ahşabın tarihsel modifikasyonu sürecinde gelinen en son teknoloji ThermoWood teknolojisidir. ThermoWood işlemi ağaçta görülen olumsuzlukların birçoğunu minimize etmiş, bir kısmını da ortadan kaldırmıştır li yıllardan beri yapı teknolojisindeki gelişmelere ağaç sektörünün aynı paralellikte uyum sağlayamadığı görülmüştür. Fakat son zamanlardaki ağaçtaki gelişmelerle birlikte ağaç ürünlerine ilgi artmaktadır. Bu yönelimin en büyük faktörü de ThermoWood ( Isıl İşlem ) teknolojisidir. Thermowood (ısıl işlem) ahşabın 320 C fırın sıcaklığında, ağaç iç ısısının 185 C C de, ahşabın kalınlığına ve başlangıç rutubetine göre saat aralıklarında ısı, su buharı ve hava hava dolaşım hızı ile yapılan modifikasyondur. Uygulanan yüksek ısı neticesinde selüloz zincirleri parçalanır, reçine atılır ve kalan miktarı kristalize edilir, asitler çözünür, mikroorganizmalar ve haşereler yok edilir. Ahşaba arız olan ( ahşabı çürüten ) mantarların beslendiği besi ortamı ortadan kaldırılır. Thermowood işlemi ile nem oranı önce sıfıra indirilir, kondüsyonlama safhasında ahşaba % 4 6 nem verilir. İç ve dış nem oranlarındaki denge ileride oluşabilecek eğilme, bükülme, çekme ve uzama ( çalışma ) gibi olumsuzlukları ortadan kaldırır. 7

8 Madde atılımları ile hafiflemiştir. Ömrü uzatılmıştır. Isı yalıtım özellikleri maksimuma çıkartılmıştır. Renk homojenliği sağlanmıştır. Ekonomiktir. İşlem kaybı minimize edilmiştir. İnsan sağlığına uyumludur. Dayanıklılığı arttırılmıştır. Kolay işlenebilir hale getirilmiştir. Ahşaba estetik ve cazibe kazandırılmıştır 8

9 ThermoWood un Özellikleri 1.2. ThermoWood : VTT Finlandiya ve Finlandiya Ağaç Yapı Sanayi ağaç için endüstriyel ölçekli ısıl işlem metodu geliştirmiştir. ThermoWood metodu Finlandiya ThermoWood Kurumu tarafından lisanslıdır. ThermoWood metodu üç ana safhaya ayrılabilir. 1-)Yüksek Isıda Kurutma: Isı ve su buharı kullanılarak fırın sıcaklığı hızlı bir şekilde C ye çıkarılır. Sonra, ısı durmadan C ye yükseltilir, bu süre içerisinde ağaç kurutulur ve nem sıfıra indirilir. 2-) Thermowood Safhası: Ahşabın içindeki sıcaklık C (Thermo S) ve C (Thermo D) ye çıkarılır. Hedef sıcaklığa ulaşıldığında, bu süre 2 3 saat uygulanır. 3-) Soğutma ve Nemlendirme: Son bölümde, su spreyi sistemi kullanılarak ahşabın ısısı 50 0 C-60 0 C ye düşürülür ve ahşabın nebi % 4 6 ya ulaşıncaya kadar devam edilir. 9

10 Isı arttırıldığında veya azaltıldığında, dış ve iç yüzey çatlamalarını önlemek ve kontrol etmek için özel bir uyum yolu kullanılır. Uyum değerleri ağaç türleri ve ebatlarına ( genişlik, kalınlık ) göre düzenlenir. Hammadde taze kesilmiş ( yaş ) veya fırın kurusu ağaç olabilir. Eğer uygulama taze kesilmiş ağaçla başlarsa ağaç çok yüksek ısıda kurutma yöntemiyle kurutulabilir. Bu işlem her ağaç türüne en iyi şekilde uygulanmalıdır. ThermoWood metodunda daha hususi detaylar için Ünite 3 e bakınız Ahşabın yapısındaki değişmeler ve kimyasal reaksiyonlar: Isıl Đşlem uygulaması sonucunda ahşabın yapısı tekrar şekillenir. Aşağıdaki resimler normal ( uygulanmamış ) çam ve ısıl işlem uygulanmış çam arasındaki farklılığı gösterir. Isıl Đşlem; ahşabın kimyasal ve fiziksel özellikleri sürekli değiştirir. Özellikle değişme ahşabın yapı selülozlarında meydana gelir. Đstenilen değişimler yaklaşık C de ortaya çıkmaya başlar ve sıcaklık artıkça süreye bağlı olarak değişimde artar. Sonuç olarak; ahşabın çalışması minimize edilir. (şişme, çekme, dönme, çarpılma vs) Ahşabın ömrü uzar, rengi koyulaşır, renk homojenleşir, ahşabın içindeki bazı kimyasal maddeler ( şeker, sitrik asit, karınca asidi vs) ağaçtan çıkartılır, ahşabın nemi % 4-6 lere indirilir, PH 10

11 seviyesi azalır ve yalıtım özellikleri gelişir. Bununla beraber ahşabın sertlik ve dayanım özellikleri de değişir. 1.4 Standart ThermoWood uygulaması: Yumuşak ve sert ağaç türlerinin ThermoWood programları farklıdır. Çünkü ağaçların anatomik yapıları farklıdır. ThermoWood uygulamasında ısının artmasına paralel olarak ağaç özellikleri yavaş yavaş değişliğe uğramaktadır. Bu uygulamalarda genel de yumuşak ağaçlarda C C, sert ağaçlarda C C ısıl işlem uygulanmaktadır. Standart ThermoWood uygulamalarında düşük sıcaklık uygulamasında renk açık yüksek sıcaklık uygulamalarında ise renk koyu olur. Sıcaklık miktarı çekme şişme, renk değişimi ve her türlü hava şartlarına karşı dayanıklılığı anahtar özelliktir. Standart ThermoWood da iki sınıf uygulama vardır. Bunlar Thermo-S ve Thermo-D dir. Thermo-S Thermo-S deki S stabil ve sağlamlık anlamına gelir. Dış görünüşle birlikte, stabilite bu uygulama sınıfında anahtar özelliğidir. Thermo-S sınıfı uygulanan ahşabın neme bağlı yüzeysel çekme ve şişme ortalaması %6-8 dir. Thermo-S EN 113 standardına göre yapılmaktadır. Thermo-S ısıl işlem uygulaması yapılan ağaç malzemeden yapılabilecek ürünler; Thermo-S Yumuşak Ağaç Yapı malzemeleri Đç Mekân Mobilyaları Đç Cephe Kaplamaları Mutfak ve Elbise Dolapları Bahçe Mobilyası Sauna ve Sauna Elamanları Kapı ve Pencere malzemeleri Dış Cephe Kaplamaları Thermo-S Sert Ağaç Đç Cephe Kaplamaları Đç Mekân Mobilyaları Bahçe Mobilyası Yer Kaplamaları ( Parke ) Sauna ve Sauna Elamanları Bahçe Mobilyaları 11

12 Thermo-D Thermo-D deki D dayanıklılık anlamına gelir. Dış görünüşle birlikte, stabilite bu uygulama sınıfında anahtar özelliğidir. Thermo-D sınıfı uygulanan ahşabın neme bağlı yüzeysel çekme ve şişme ortalaması % 5-6 dır. Thermo-D EN 113 standardına göre yapılmaktadır. Thermo-D ısıl işlem uygulaması yapılan ağaç malzemeden yapılabilecek ürünler; Thermo-D Yumuşak Ağaç Dış Cephe Kaplaması Đç ve Dış Kapı Pencere ve Pencere panjurları Park ve Bahçe Mobilyaları Sauna ve Sauna Elamanları Yer Kaplamaları ( Parke ) Bahçe Elemanları ( Bahçe Çitleri ) Havuz ve Bahçe Deckleri Thermo-D Sert Ağaç Đç Cephe Kaplamaları Đç Mekân Mobilyaları Bahçe Mobilyası Yer Kaplamaları ( Parke ) Sauna ve Sauna Elamanları Bahçe Mobilyaları ThermoWood ( Isılı Đşlem ) metodunun ağaç üzerindeki etkileri; 12

13 2. Hammadde 2.1. Isıl Đşlemin ağaç kalitesi üzerindeki etkileri, Genel Isıl Đşlem uygulanmış ağaç ürünün kalitesinde hammaddenin önemli bir etkisi vardır. Prensipte her ağaç türüne ısıl işlem uygulaması yapılabilir. Bununla beraber parametreler için kullanılan yöntemler her ağaç türü için ayrı ayrı en etkili şekilde yapılmalıdır Ağaç Türleri Dünya da ısıl işlem uygulaması için kullanılan ağaç türleri; Çam, ladin, huş, aspen, diş budak, karaçam, kızılağaç, kayın, meşe dir. Bunlara ilaveten Bolu Gerede Fabrikamızda yerli türlerden kestane, kavak, ceviz, dut, akasya ithal ağaçlardan ireco, ipe, tali, sapelli vb ağaçlara Isıl işlem uygulanmaktadır. Ağaç türlerinin yıllık büyümelerinde farklılıklar vardır. Ağaç türlerinde yapısal farklılıklar mevcut dur. Bu yapısal farklılıklar; hücrelerin gözenekleri, kimyasal bileşenleri, içindeki kimyasal maddeler vb. Ağaç türleri farklı lif uzunluklarına sahiptir, sert ağaç türlerinde ortalama lif uzunlukları daha kısa ve küttür, Yumuşak ağaç türlerinde ortalama lif uzunlukları daha ince ve daha uzundur. 2.2 Biçilmiş Kerestenin Nitelikleri TSE (EN) Standartlarına Göre Kerestenin Nitelikleri Tomruk dan biçilmiş ağacın kalitesi TSE (EN) standardına göre sınıflandırılır. Sınıflandırma da dikkate alınan hususlar; budak, renk, çatlak, lif kıvrıklığı, yıllık halka genişliklerine göre 3 gruba ayrılır. Bunlar 1,2,3 sınıflarıdır Budak Alttaki resimler çeşitli budak tiplerini göstermektedir. Hammaddeyi seçerken budaklar dikkate alınır, Isıl Đşlem için budaksız veya sağlam budaklı ağaçlar ( ses düğümü ) tercih edilir. Çürük budaklı ağaçlar ( Kuru Düğüm, Halka Düğüm, Sessiz Düğüm ) tercih edilmez çünkü Isıl Đşlem sonucunda bu budaklar düşer. 13

14 Hammadde için minimum ihtiyaçlar Finlandiya ThermoWood Kurumu (çam, ladin ve sert ağaç) ThermoWood için hammadde olarak kullanılan ağaç için kalite seviye eşikleri tanımladı. Bu min. nitelik gerekleri 1 den 3 e kadar aşağıdaki tabloda gösterilmiştir Ağacın nemi Isıl Đşlem uygulanmasında ağacın başlangıç rutubetinin önemi yoktur. Isıl Đşlem taze kesilmiş ( yaş ) ya da kuru ağaçlara uygulanabilir. Isıl Đşlem uygulama yönteminde kurutma en uzun safhadır. Taze kesilmiş ( yaş ) kereste de serbest ve bağımlı su olarak iki türlü su mevcuttur. Hücre boşluklarındaki serbest suyun birazı, açık hava şartlarına maruz kaldığında ağaçtan uzaklaşmaktadır. Eğer hücre boşlukları arasındaki geçitler açıksa serbest su ağacın her tarafında metrelerce gezebilir. Eğer geçitler kapalı ise su dolaşımı ağacın sadece birkaç hücresine uzanır, serbest suyun büyük çoğunluğu havan sıcaklığına ve hava rutubetine bağlı olarak hücre duvarları yoluyla hücreler arasında geçitlerden geçerek içten dışa doğru ağaçtan uzaklaşır bu neden ile ağaçta ki rutubet kaybı ağacın dış kısmında daha fazla olmaktadır. Ağaç içerisindeki bağlı suyun uzaklaştırılması ancak teknik kurutma ile mümkün olmaktadır. 3. ThermoWood Metodu 3.1 Ekipman Isıl Đşlem uygulama metodunda yüksek ısı ve su buharı kullanılır. Yöntem koşulları aşındırıcıdır, çünkü yüksek ısı ve su buharı ağacın içindeki kimyasal bileşenlerin çözülmesine neden olur bu bileşenler ağaçtan buharlaşarak uzaklaşır. Bunun için Isıl Đşlem fırınında kullanılan makine ve ekipman paslanmaz çelikten yapılmalı, havalandırma ve ısıtıcılar güvenli malzemeden yapılmalıdır Isıl Đşlem Safhaları Isıl Đşlem üç aşamada yapılmaktadır. Bunlar; 1- Kurutma Safhası; Isıl Đşlem uygulama yönteminde en uzun süreli safhadır. Bu safhaya yüksek ısı ile kurutmada denir. Bu safha boyunca ağacın nemi başlangıca göre neredeyse % 0 olur. Kurutma safhasındaki bu süre ağacın başlangıç nemine, ağaç türüne ve kerestenin kalınlığına bağlıdır. Hammadde taze kesilmiş ( yaş ) veya kurutulmuş olabilir. Başarılı kurutma fırın içerisindeki ısı, nem ve hava sirkülâsyonunu hızının kontrolü ile mümkündür. Ağaç yüksek sıcaklıklarda elastik bir hal aldığı için ağacın mukavemetinin deformasyonu geleneksel fırın kurutmalarından daha azdır. 2- Isıl Đşlem Safhası; Kerestenin kapalı bir ortamda iç ısısının C C ye çıkarılması ile yapılır. Isıl Đşlem safhası kurutma safhasından sonra başlar. Buhar bu işlem 14

15 süresince ağacın yanmaması için kullanılır. Koruyucu gaz ahşabın yanmasını önler ve hem de ağaçla meydana gelen kimyasal değişiklikleri etkiler. Isıl Đşlem uygulama safhası 2 3 saat sürer. 3- Kondisyonluma ( Uygun duruma getirme ) Isıl Đşlem uygulamasından sonra yapılır. Isıl Đşlem uygulamasından sonra ağaç kontrollü bir şekilde soğutulur. Bu bölümde dikkatli olmak gerekir çünkü ağaç sıcaklığı ile dışarıdaki hava sıcaklığı arasındaki yüksek ısı farkı çatlamaya (yarılmaya) neden olabilir. Buna ek olarak ağaç son kullanımına uygun hale getirmek için tekrar nemlendirme yapılır. Ağacın nemi ağaçla çalışılmasında önemlidir, çok kuru ağaçla çalışmak zordur. Uygun duruma getirme işleminden sonra ağacın nemi % 5 % 7 getirilmelidir. Bu safha ağaç türüne ve sıcaklığa bağlı olarak 5 15 dir. 3.3 Enerji Enerji başta ahşabı kurutmak için gereklidir, toplam enerji gereksinimi sıradan kereste kurutma süreci % 25 ten daha fazladır. Elektrik ihtiyacıda sıradan kereste kurutmayla aynıdır. 3.4 Çevresel Konular Hiçbir kimyasal maddeye ihtiyaç olmadığı ve sadece su ve yüksek ısı kullanıldığı için, ThermoWood metodu doğayla dosttur. Bu metot ağaçtaki kimyasal maddeleri ağaçtan uzaklaştırdığı için çevre dostudur. 4 ThermoWood Özellikleri Bu bölümde yer alan sonuçlar yıllarca yürütülün araştırmaların sonucudur. Ağaç türleri arasındaki doğal farklılıklar olduğundan farklı sonuçlar elde edilmektedir. Yapılan çalışmaların çoğu yumuşak ağaç (çam, ladin) üzerinde yapılmıştır. Ancak son zamanlarda sert ağaçlar (kayın, meşe, dişbudak, huş ağacı vs ) üzerinde de çalışmalar yapılmaktadır. Çam, ladin ve göknar ağaçları arasındaki yapısal farklılık çok fazla olmamakla birlikte yoğunluk ve budak şekilleri gibi doğal farklılıklar mevcuttur. 4.1 Kimyasal Değişiklikler Genel VTT Helsinki Teknoloji Üniversitesi ve Helsinki Üni yıllarında ısıl işlem uygulanmış ağaçlardaki kimyasal değişiklikler hakkında ortak bir araştırma yapmışlardır. Buna ek olarak Jyvasklaya Üniversitesinden Risto Kotilainen C ısıtma boyunca ağaçtaki kimyasal değişiklikleri araştırmıştır. Isıl işlem metodu boyunca ağaçta meydana gelen kimyasal ve fiziksel yapıdaki değişiklikleri anlamak için ahşabın kimyasal oluşumunu, anatomik yapısını ve fiziksel özeliklerini iyi bilmek gerekmektedir. Ahşabın yapısını oluşturan seliloz, hemi selülozlar ve Lignin Isı altında farklı yollarla çözülür ve bu bileşenler ağaçtan ısı uygulaması süresince buharlaşır Karbonhidratlar Selüloz ve hemi selülozlar ahşabın yapısal bileşenleridir ve karbon hidrattır. Ahşabın % sini selüloz ve % ini hemi selülozlar oluşturur. Selüloz, glikoz ünitelerinden oluşmuş uzun bir zincir, hemi selülozlar çeşitli monosakkaritlerden oluşan daha kısa bir zincirdir. Hemi selülozların bileşenleri ve bileşikleri her ağaç türü için farklılık gösterir. Isıl işlem uygulaması boyunca her iki grup değişimlere uğrar ama değişimlerin çoğu yüksek oksijen içerdiğinden hemi selülozlarda meydana gelir. Selüloz bileşenleri B-D-Glikopiranlar. 1 4 Glicosia bağlar tarafından bağlanır. Selüloz zincirleri hydroxil grupları arasındaki bağlarla bağlanır C nin altındaki sıcaklıklar 15

16 selülozdaki ayrışmayı azaltan sıcaklıkdır. Su yok edilir, serbest kökler, corbanly, corbaxyl ve hydroperoxide grupları karbondioksit, karbon monoksit ve tepkisel kereste kömürü meydana getirir Hemi selülozların parçaları D-Glikoz, D-Mannose, D-Galaktoz, D-Xylose, L-Arabionese, küçük miktarda L-Mamonese, 4-0 Metyl-D-Glucuronic asid ve D-Galakturonic asit içerir. Bunlar ( 1-4 ) veya ( 1-6 ) kökler tarafından birleştirilir. Ağaç ısıtıldığı için hydrolysis tarafından aretylatlanmış hemi selülozlardan asetik asit oluşturulur. Isıl işlem uygulamasından sonra ağaç daha az hemi selüloz içerir. Bunun sonucunda hassas mantar maddesi önemli derecede azalır, ısıl işlem uygulaması ahşabın mantarsal çürümede mukavemeti, normal fırında kurutulmuş yumuşak ağaca göre daha artırır. Hemi selülozun azaltılmasıyla normal fırın da kurutulmuş yumuşak ağaça kıyasla hydroxil grupların su emişinin yoğunlaştırmasıyla boyutsal kararlılık geliştirilir. Hemi selülozların zayıflayan ısısı yaklaşık C ve selüloz için uygun ısı yaklaşık C hemi selüloz miktarı sert ağaçta yumuşağa oranla daha fazla olduğu için bunu kırmak sert ağaçta daha kolaydır. Dahası, hemi selüloz zincirlerini kırmak selüloz zincirlerindeki kadar kolay değildir. Karşılık olarak hemi selüloz zincirini kırmak, ahşabın sıkışabilirliğini arttırır iç mukavemeti ve dinginliğini azaltır Lignin Lignin ağaç hücrelerini bir arada tutar. Ağaç hücrelerinin orta katmanındaki kara madde çoğunlukla lignindir. Lignin hem 1. hem de 2. hücre duvarında bulunur. Lignin yumuşak ağaçların % unu sert ağaçların % ini teşkil eder. Lignin özellikle eter ve karbon zincirleri tarafından birleştirilmiş bu phenylpropane ünitelerinden oluşur. Yumuşak ağaç genel olarak phenlypropen zincirlerini kapsar, sert ağaç çoğunlukla eşit miktarda guarcly ve syringyl ünitelerini kapsar. Her ikisi de küçük miktarda phydroaly kapsar. Isıl işlem uygulaması boyunca phenylpropane üniteleri arasındaki bağlar kısmen kırılır. Syringyl üniteleri arasındaki aryl eter bağları guaiacyl üniteleri arasındaki bağlardan daha kolay kırılır. Thermo kimyasal tepkime allylie zincirlerinde aryl-alkyl eter bağlarına nazaran daha yaygındır. Oto hidroliz ne kadar uzarsa o kadar çok yoğunlaştırma reaksiyonu meydana gelir. Yoğunlaşma reaksiyonu ürünleri b-ketona grupları ve çiftleştirilmiş karboksil asit gruplarını kapsar. Ahşabın bütün bileşenleri arasında Lignin sıcağa dayanma gücü en iyi olandır. Ligninin kütlesi sadece C yi geçince küçülmeye başlar. (Bunun için karkas olarak kullanılacak malzeme yumuşak ağaçlarda C, sert ağaçlarda C olması öngörülmekte) Yüksek ısılarda Ligninin metoxy özü azalır ve Lignin değişmemiş diphenylmethae tipi ünitelere dönüşür. Bu yüzden diphenylmethae tipi yoğunlaştırması C ısıda en yaygın tip tepkimedir. Bu tepkime ısıl işlem uygulamasında ligninin özelliklerini önemli derecede etkiler. (rengi, reaksiyona girme ve ayrılma gibi.) Doğal Madde Đşlemeleri Ağaç az miktarda küçük molekül parçacıkları içerir. Doğal maddeler ahşabın % 5 inden azını teşkil eder. Bu grup örneğin terpenler, yağlar ve fenoller içerir. Extaktifler çeşitli ağaç türlerinde heterojenik yapılardır ve bileşen sayıları çok fazladır. Extaktifler ağaçta yapısal parçalar değildir ve ısı uygulaması sırasında çoğu bileşen kolayca buharlaşır Zehirli Olma Niteliği Eko zehirlilik ladin üzerinde test edilmiştir. CTBA ( AVRUPA BĐRLĐĞĐ PROJESĐ uzun ömürlü olmayan ağaç türlerini ısıl işlem uygulamasıyla yükseltme ) 1998 EN 84 testinden sonra ortaya çıkan sonuç: ısıl işlem ağaç hücrelerindeki katılaşmayı tespit etmek için uygulandı. Küçük numuneler su ile ıslah edildi. Sonuçlar gösterdi ki yapılan işlem daphnia magne ve zararlı bitkilere için zehirli madde içermez. Testleri gösterdi Isıl işlem uygulanmış huş ağacı kemikle benzer özelliklere sahip olduğu, ısıl işlem yapılmış ahşabın steril ve hiç bir zehirli madde içermediği görülmüştür. 16

17 4.2 Fiziksel Değişmeler Yoğunluk Yoğunluk ağırlık ve boyutların hesaplanması sonucu bulunur. Isıl Đşlem yapılmış ağaç ısıl işlem yapılmamış ağaca göre daha az yoğunluğa sahiptir. Isıl işlem sonucunda ahşap büyük ölçüde ağırlığını kaybeder. Isıl işlemi süresince ahşapta sürekli değişiklikler meydana gelir. Aşağıdaki grafikte görüldüğü gibi sıcaklık artıkça yoğunluk düşer. Her ağacın yoğunluğuna göre bu değer farklılık gösterir. Uygulanan ısının yoğunluk üzerindeki etkisi: Grafik 2.4; C C 3 saat uygulanmış çamdaki ısı uygulamasının yoğunluk üzerindeki etkisi ısı dağılımındaki ortalama yoğunluk T<160 0 C 560 kg/m 3 tür. RH % 65 iken yapılmıştır (VTT) Mukavemet Genelde ahşabın mukavemetiyle yoğunluk arasında büyük bir ilişki vardır. Isıl işlemden sonra yoğunluk düşer. Bu yüzden bazı durumlarda ısıl işlem görmüş ahşap daha az mukavemet değerlerine sahiptir. Bu nedenden dolayı ağaç malzemenin anatomik yapısı önemlidir. Taşıyıcı amaçlı ahşap malzeme kullanıldığı takdirde yoğunluğu daha yüksek ve yıllık halkaları daha sık ahşap malzemeler tercih edilmelidir. ( Karaçam vb.) Eğilme Mukavemeti Eğilme mukavemetinin ölçülmesinde 2 yol kullanılır. Bunlardan birincisi kısa sürede serbest materyaller kullanmak diğeri de küçük parçacıkların uzun süre doğal ortamda bırakılarak sonuçlandırılması (Grafik 3-4) gösteriyor ki C den sonra çam dayanıklılık mukavemeti kaybetmeye başlar. 17

18 Sonuçlar gösteriyor ki ısı uygulaması ahşabın elastik modüllerini önemli bir şekilde değiştirmiyor. 18

19 (230 0 C, 5 saat) Isı uygulanmış ladinin mukavemeti üzerine EN408 e göre daha geniş test parçacıkları ile çalışıldı. Önceki testte test parçaları % 45 ve % 65 bağıl nem oluşturuldu. Sonuç olarak ısıl işlem uygulanmış kereste ile ısıl işlem uygulanmamış kerestenin mukavemet değerleri daha düşük olduğu görülmüştür. Bir diğer faktör ise ağaç malzeme içindeki reçinenin dışarıya cıkmaya başlamasıdır. % 12 nem içeriği ladin için; eğilme mukavemeti 40-50N/mm 2 elastiki modülleri N/mm C de 4 saat uygulanmış, eğilme mukavemeti normal uygulanmamış ağaçla %40 azaltıldı. Daha az (150 0 C 4 saat) ısılarda eğilme mukavemeti farkı çok daha azdır. Yonganın Birbirine Sıkıştırma Mukavemeti: VTT test sonuçlarına göre C de 3 saat ısıl işlem uygulanmış ahşap yongası, ısı uygulanmış ahşabın yonga sıkıştırma mukavemeti % 30 civarındaydı. Bu da normal muamele edilmiş keresteden daha fazla test parçacığı bu çalışmada test edilmeden önce ıslatıldı. Sıkıştırma mukavemeti özellikle ahşabın gerçek yoğunluğuna dayanır. Testler ısıl işlem uygulamasının sıkıştırma mukavemeti değeri üzerinde negatif bir etki yapmadığını gösteriyor. Gerçekten, sonuçlar gösteriyor ki ısıl işlem uygulaması yapılan ağaç yongası, ısıl işlem uygulanmamış ağaç yongasından daha iyi sıkıştırma mukavemeti gösterdi. Testler gösterdi ki ısıl işlem görmüş yonga maximum sıkıştırma seviyesine ulaşıldığında parçalar daha küçük bölümlere kırılır ama normal fırında kurutulmuş ağaç gibi eğilmeler olmaz. Bu açıkça anlatıyor ki ısıl işlem uygulanmış ahşap, normal fırında kurutulmuş ahşap kadar elastik değildir. Darbe Mukavemeti CTBA test sonuçlarına göre ThermoWood un darbe mukavemeti değeri, normal fırında kurutulmuş ağaçtan daha azdır. Ladin ağacı kullanılarak yapılan testlerinde, ısıl işlem 3 saat C de uygulanmış ve darbe mukavemetinin yaklaşık % 25 gerilediği görülmüştür. 19

20 Biçme Mukavemeti VTT tarafından yapılan testlerde hem teğet hem radyal doğrultuda ölçümler yapılmıştır. Daha yüksek ısıl işlem uygulamalarında (230 0 C 4 saat ) mukavemet özellikleri radyal testlerde %1 den % 25 e ve teğetsel testlerde de % 1 den % 40 a azaldığı anlaşılmıştır. Fakat daha düşük ısıl işlem uygulamalarında (190 0 C ) çamda üzerinde çok düşük bir etkiye sahipken, ladin de teğetsel ve radyal testlerde % 1-20 aralığında azalmalar görülmüştür.. Çatlama direnci Çevre Teknoloji Enstitüsü tarafından değişik sıcaklıklarda ısıl işlem huş, çam ve ladinde yapılmıştır. Kerestelere değişik şiddet uygulaması yapılmış ve test sonuçlarından çatlama direncinin % kadar düştüğü sonucuna varılmıştır. Daha yüksek sıcaklıklarda ısıl işlem uygulamasında çatlama direncinin azaldığı görülmüştür Sertlik Brinell ( maddenin sertliğini ölçen alet )sertliği EN1534 e göre test edilmiştir. Sonuçlar ısıl işlem sıcaklığı arttıkça sertliğinde arttığını göstermiştir. ( Grafik 6 4 ) Ayrıca göreceli değişim pratikte hiçbir etkiye sahip olmadığı için çok küçüktür. Bütün ağaç türleri için Brinell sertliği büyük ölçüde yoğunluğa bağlıdır. 20