A. Dönmez, H. Kalaycıoğlu Karadeniz Teknik Üniversitesi, Orman Fakültesi, Orman Endüstri Mühendisliği Bölümü, Trabzon

Transkript

1 //. Ululararaı Bor Sempozyumu, Eylül 200 Ekişehir Türkiye Borik Ait ve Borak ile Muamele Edilen Kavak Yongalarından Üretilmiş Yonga Levhaların Fizikel ve Mekanik Özellikleri Mechanical and Phyical Propertie of Particleboard Produced from Apen Strand Treated with Boric Acid and Borax A. Dönmez, H. Kalaycıoğlu Karadeniz Teknik Üniveritei, Orman Fakültei, Orman Endütri Mühendiliği Bölümü, Trabzon ÖZET: Genel amaçlı üretilen yonga levhaların başlıca kullanım alanını iç mekanlar oluşturmaktadır. Özellikle toplu yaşamanın gerçekleştiği (yurt, huzur evi v.b) kullanımlarda levhalar biyolojik zararlılar ile en önemlii yangına maruz kalabilirler. Bu etkilerin var olduğu durumlarda kullanılan levhaların yangına karşı dirençli olmaları gerekmektedir. Bu direnci ağlamanın yolu ie levha üretilirken zararları önleyecek veya azaltacak kimyaallar kullanmaktır. Bu amaçla; genellikle bor tuzlarından olan borak içerikli kimyaallar en fazla da, uda kolayca çözünebilen ve diğer maddeler ile karışabilen borik ait kullanılamaktadır. Funguit, inektiit ve yanmayı önleyici (fire-retardant) etkiye ahip olan borak (odyum tetraborat), diğer maddelere katılarak kullanılabilme ve u ile yıkanarak uzaklaştınlabilme özelliğine de ahiptir.çalışma, tutkallama makineinde, tutkallama öncei borik ait ve borak pükürtülen kavak yongalarından üretilmiş yongalevhalann fizikel ve mekanik özelliklerinin belirlenmeini kapamaktadır. Araştırmada; tam kuru yonga ağırlığına oranla % 0.5 ve % 1 oranlarında borik ait ve borak kullanılmıştır. 5 grup levha üretilerek fizikel özellikleri (yoğunluk, u alma) ve mekanik özellikleri (eğilme direnci, eğilmede elatikiyet modülü, levha yüzeyine dik çekme direnci) belirlenmiş, onuçlar ilgili tandartlar ile karşılaştınlmıştır. Sonuçlara göre borik ait ve borak kimyaalların düşük oranlarda kullanılmaı, levhaların fizikek ve mekanik özellikleri üzerine önemli bir etki oluşturmamıştır. ABSTRACT: The particleboard produced for general purpoe are principally ued in interior part of gathered living building. They can be ubjected to fire and biological vermin' thee living building (dormitory, ret home etc.). Thee board ued in thee building are neceary to be reitance to fire. That can be achieved by addition of fire retardant during the board are manufactured. For thi purpoe, boron compound, uch a boric acid and borax, have been ued, generally. Boric acid i water-oluble and eaily ued with other chemical. Borax (odium terra borate), which i inecticide, fungicide and fire retardant, can be ued with other chemical and removed by wahing.thi tudy include the determination of phyical, mechanical and propertie of particleboard manufactured from apen trand treated with boric acid and borax. In invetigation, borax and boric acid were ued a 0.5,1% (according to weight of oven dry trand) for each layer. Finally, the reult of tudy were compared with related tandard. According to the reult, when boric acid and borax were ued the rate of low, that didn't have importantly effect on phyical and mechanical propertie of board. 1. GİRİŞ Sınırlı olan orman kaynaklan ve bilinçiz kullanım odun hammaddeini en verimli ve akılcı düzeyde değerlendirilmei gereken doğal bir kaynak haline getirmektedir. Hammadde ıkıntıı yaşayan odun ealı endütriler maif odun yerine alternatif ürünlerden yongalevha, liflevha, kontrplak, OSB (yönlendirilmiş yonga levha) ve ahşap kaplamalardan üretilen yapı malzemelerini kullanmaktadır. Bunlar araında ie üretim teknolojii ve kullanım alanı bakımından en yaygın olanı yongalevha anayidir(var, A. A., 2000). 351

2 A. Dönmez, H. Kalaycıoğlu Doğal halde kullanılan ağaç malzemelerin fiziki ve ekonomik ömrü ınırlıdır. Normal hava koşullarında ağaç malzeme; yangın, mantar, böcek, oyucu deniz kurtlan ve dış etkenler ile kolayca tahrip edilmekte yada kullanım değeri azalmaktadır. Bunun onucu olarak da maddi kayıplar öz konuu olmaktadır. Yaşadığımız bu dönemde odun kökenli ürün taanmlannda önem kazanan başlıca öğeler; takviye edilmiş direnç özellikleri, etetik görünüm, bakım ve onanm giderlerinin azaltılmaının yanı ıra, boyut tabilizayonu, biyolojik zararlılara dayanımın ve yangına karşı direncin arttınlmaı ile ilgilidir. Ağaç malzemenin daha uzun kullanım ömrüne ahip olmaı ve zararlılara karşı korunmaı için ie çeşitli kimyaallarla muamele edilmei gerekmektedir (Bozkurt ve ark., 1993 / Anonim, 1995). Özellikle, % 90 gibi büyük oranda odun yongaı içeren yonga levhanın mevcut fizikel, mekanik özellikleri ile biyolojik zararlılara karşı dayanımını daha iyi düzeye ulaştıran teknolojik uygulamalann önemi ürekli artmaktadır. Borlu emprenye maddelerinin koruyucu olarak uygulanmalannda; böcek ve mantarlara karşı belirgin bir etkiye ahip olmalan, memelilere karşı zehirlilik ve uçuculuklannın düşük olmalan, renkiz ve kokuuz özellik götermeleri ve ülkemizde geniş bor rezervlerinin mevcudiyeti gibi avantajlan yanında higrokopik yapıda olmalan nedeniyle boyut tabiliteini etkileyebildikleri, ancak uygun u itici polimerlerin ve hidrofobik maddelerin ilaveiyle bu etkinin azaltılabileceği bilinmektedir (Hafızoğlu ve ark., 199). Literatürde; yapışünlarak kullanılacak odun malzemelerinin çeşitli maddelerle emprenye edilmei durumunda, kullanılan emprenye maddei ve uygulama şekli ile tutkal ve ağaç türüne göre yapışma direncinde farklı onuçlar elde edilmektedir (Wang, ve ark, 1999). Çalışmanın amacı; fenol formaldehit tutkalı kullanılarak, üzerine tutkallama makineinde borak ve borik ait çözeltii pükürtülen kavak yongalanndan üretilen yongalevhanın mekanik ve fizikel özelliklerinde meydana gelen değişmelerin belirlenmeidir. 2. MATERYAL VE METOT 2.1. Materyal Ağaç Malzeme: KTÜ kampüündeki bakım keimlerinden elde edilen melez kavak (populu x euroamericana I 21) odunlanndan Orman Fakültei, Yongalevha Pilot Teiinde üretilen yongalar kullanılmıştır. Tutkal: Polian A.Ş. tarafından üretilmiş POLİFEN 7 kodlu % 7'lik fenol formaldehit kullanılmıştır. Kimyaallar: Borik ait (Na 2 B O7İ0H2O) %5'lik kullanılmıştır Metot (H3BO3) ve borax çözeltiler halinde Yongalevhalar, 3 tabakalı, 560 x 560 x levha kalınlığı mm boyutlarda ve 0.65 g/cm 3 yoğunlukta üretilmişlerdir. Tam kuru yonga ağırhğına oranla %0.5 ve %1 oranlannda borik ait ve borax %5'lik çözeltii kullanılan ve kontrol örnekleri olmak üzere toplam 5 grup levha ikişer tekrarlı olarak üretilmiştir. Deneme levhalan pre şartlan; ıcaklık 150 C, üre 5 dk (pre kapandıktan onra), baınç 2-27 kp/cm 2 olarak, dış tabakalar levha kalınlığının % 35'ini, orta tabaka ie %65'ini oluşturacak şekilde üretilmişlerdir. Tam kuru yonga ağırlığına oranla dış tabakalar için %9, orta tabaka için ie %7 oranında fenol formaldehit tutkalı kullanılmıştır. %1 rutubet'e kadar kurutulmuş yongalar üzerine; tek enjektörlü, 6 kg/ cm 2 baınca dayanıklı ve beş adet kanştırma koluna ahip tutkallama makineinde önce kimyaallar, ardından fenol formaldehit tutkalı pükürtülmüştür. Yongalar kimyaal maddeler ile işlem gördükten onraı rutubetleri ölçülmüş ve %1'lik borik ait ve borak kullanılan yongalann rutubetleri % 12'den fazla olduğu için bir miktar kurutmaya tabi tutulmuşlardır. Üretilen levhalar tandartlara uygun olarak tet edilmiş ve borik ait ve borak kullanımının; özgül ağırlık, kalınlık artımı, u alma, eğilme direnci, elatikiyet modülü, yüzeye dik çekme direnci ve vida tutma direnci üzerine etkileri belirlenmiştir. 352

3 3. LEVHALARIN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ 3.1. Fizikel Özellikler Yoğunluk Yoğunluk yonga levhanın fizikel mekanik ve teknolojik özelliklerini etkileyen en önemli faktör olup, TS EN 323/1 (1999)' de belirtilen ealara uygun olarak belirlenmektedir. //. Ululararaı Bor Sempozyumu, Eylül 200 Ekişehir Türkiye Yüzeye Dik Çekme Direnci Yüzeye dik yöndeki çekme direnci tutkal ve tutkallama kaliteini belirleyen en önemli özelliktir. Denemeler ASTM D1037 ve EN 3319' da belirlenen, ealara göre yapılmıştır. 50mm * 50mm * levha kalınlığı mm boyutlarında hazırlanan örneklerin boyutları 0.01 mm duyarlılıkla belirlendikten onra örneklerin her iki yüzüne 50mm * 50mm boyutlarında hazırlanan kayın takozları yapıştınlrmştır. Yoğunluğun belirlemeinde; eğilme direnci denemelerinden onra kınlan parçalardan 50mm * 50mm * levha kalınlığı mm boyutlarında hazırlanan örnekler kullanılmıştır Su Alma Oranı Su alma oram ASIM D1037 tandardına uygun olarak belirlenmiştir. 50mm * 50mm * levha kalınlığı mm boyutlarında hazırlanmış örnekler, 2 ve 2 aat üre ile 20± 2 C'lik uda bekletilmişlerdir. Bu üreler onunda udan çıkarılan örnekler bir bezle ilinmişler ve ağırlıkları ± 0,01 gr duyarlıklı terazide tartılmıştır. Denemelere ait onuçlan itatitik anlamda Varyan Analizleri ile değerlendirilmiş olup, levha guruplan araındaki farklılıklan belirlemek için Duncan tetinden yararlanılmıştır.. BULGULAR ve DEĞERLENDİRMELER.1. Fizikel özellikler Deneme levhalarının fizikel özelliklerine ait; ortalama, tandart apma ve varyayon değerleri ile varyan analizi onucu yapılan Duncan Teti onuçlan Çizelge l'de verilmiştir. Çizelge 1. Fizikel Özelliklere İlişkin Değerler ve Duncan Teti Sonuçlan Mekanik Özellikler Fizikel Özellikler Eğilme Direnci Eğilme direnci ASTM-D 1037 tandartlarına uygun olarak belirlenmektedir. Örneklerin boyutları 00mm * 00mm * levha kalınlığı mm olarak alınmıştır. Deneyler Zwick Univeral levha deneme makineinde gerçekleştirilmiştir. <j e Eğilme direnci (N/mm 2 ) Pmax Kırılma anındaki makimum kuvvet (N) L Dayanak noktalan araındaki uzaklık (mm) a Örnek genişliği (mm) e Örnek kalınlığı (mm) %05 BA *1BA %05B %1B K LG v v v V V n 20 Adet alınmıştır LG: Levha ı Yoğunluk (g/cm 3 ) 0,63ffl 0,01 0, (a) 0,03 0, (b) 0,02 0,00 0.6(a) 0,02 0, (a) 0,0 0,010 Kalınlık Artımı (%) 2aat 18.59(a) 1,0 35,62(d) 2,2 18.(b) 1, (C) 3, (a) 1,1 2aal 23.51(b) 2, (e) 2, (c),7 3.81(d),_ 1, (a) 1,20 353

4 A. Dönmez, H. Kalaycıoğlu.1.1. Yoğunluk Levhalannın üretim öncei planlanan yoğunluk değerlerine uygunluğunun belirlenmei için yapılan varyan analizi onuçlan Çizelge 2' de verilmiştir. Çizelge. Mekanik Özelliklere İlişkin Değerler ve Duncan Teti Sonuçlan. Çizelge 2. Yoğunluğa Ait Bait Varyan Analizi Sonuçlan. Araı tçı,013, K 0,003,001,27, VK Varyan Kaynağı, KT Kareler ı, Serbetlik Derecei KO Kareler Ortalamaı, Fh F Heap, : Önem Düzeyi,003 Deneme levhalannın üretiminde yoğunluğun 0.65 g/cm 3 olmaı planlanmıştır. Varyan analizi onuçlanna göre adece, % 0.5 borak kullanılarak üretilmiş levhalarda farklılık gözlenmiştir..2. Kalınlık Artımı Çizelge 3. Kalınlık Artımı Değerlerine Ait Bait Varyan Analizi Sonuçlan. VK Levha tıpı (A) Suda bekletme urei (B) interakıyon (A*B) Hata KT 17256J1 3210/96 880, , , KO 31, ,96 220, eap 721, ,951 36,816 En iyi kalınlık artımı onuçlan kontrol ve % 0.5 borik ait kullanılarak üretilen levhalarda elde edilmiştir. Bunu %0.5'lik borak kullanılarak üretilen levhalar izlemiştir, %1'lik borik ait kullanılarak üretilen levhalar ie en kötü onucu vermiştir. Çizelge 3'den anlaşılacağı üzere emprenye maddei kullanım oram arttıkça levhanın kalınlık artımı değerlerinde bir artış gerçekleşmektedir..2 Mekanik Özellikler Deneme levhalannın mekanik özelliklerine ait; ortalama, tandart apma ve Duncan Teti değerleri Çizelge 'de verilmiştir..000 n 20 Adet alınmıştır, ED: Eğilme Direnci EM Eğilmede Elatikiyet Modulu YDÇD Yüzeye Dik Çekme Direnci.2.1. Eğilme Direnci Emprenye maddei kullanımının levhalarının eğilme direnci üzerine etkiinin belirlenmei için yapılan varyan analizi onuçlan Çizelge 5'te verilmiştir. Çizelge 5. Eğilme Direncine Ait Varyan Analizi Sonuçlan. Araı içi 3678,89 306,17 398, K O 919,62 3, , ÖO Borik ait kullanılarak üretilmiş levhaların eğilme direnci değerlerinde baan ağlanamamıştır. Borak kullanılarak üretilen levhalarda borak oranı arttıkça eğilme direncinde artış gözlenmiştir. Duncan tetine göre; kontrol ve %0.5 borak kullanılarak üretilen levhalar aynı homojen grup içeriinde yer almıştır Elatikiyet Modülü Emprenye maddei kullanımının levhalannın eğilme elatikiyet modülü üzerine etkiinin belirlenmei için yapılan varyan analizi onuçlan Çizelge 6' da verilmiştir. 35

5 Çizelge 6. Elatikiyet Modülüne Ait Varyan Analizi Sonuçlan. Araı İÇİ , , , K , 16338,88 52,06 Borak kullanılarak üretilmiş levhalar en iyi eğilmede elatikiyet modülü değerlerini vermişlerdir. Borik ait ile üretilen levhalarda denemeler başarıız olmuşlardır Yüzeye Dik Çekme Direnci Emprenye maddei kullanımının levhalarının yüzeye dik çekme direnci üzerine etkiinin belirlenmei için yapılan varyan analizi onuçlan Çizelge 7'de verilmiştir. Çizelge 7. Yüzeye Dik Çekme Direncine Ait Varyan Analizi Sonuçlan. Araı İÇİ 1,128,522 1, K 0,56,009 61,60 9 En iyi yüzeye dik çekme direnci değerlerini kontrol örnekleri vermiştir. Borak kullanım oranı arttıkça yüzeye dik çekme direncinde azalma gözlenmiştir. Borik ait ile üretilen levhalarda ie deney başanız onuçlanmıştır. 5. TARTIŞMA VE SONUÇ Mekanik ve fizikel deneyler onucunda elde edilen değerlere göre; Borak kullanılarak üretilen levhaiann; eğilme direnci değerleri bonk ait ile üretilen levhalara oranla daha yükek bulunmuştur. Borik ait ile üretilen levhalar eğilme direnci belirlenmei ıraında imetri ekeninden aynldıklan için bu levhalara ait eğilmede elatikiyet modülü ve yüzeye dik çekme direnci belirlemeleri gerçekleştirilememiştir. Üretiminde emprenye maddei kullanılmaı - durumunda levhaiann kalınlık artımı değerlerinde II. Ululararaı Bor Sempozyumu, Eylül 200 Ekişehir Türkiye 355 kötüleşme meydana gelmektedir. Ancak %0.5 borik ait kullanılarak üretilen levhalar kontrol örneklerine yakın kalınlık artımı değerleri götermektedir. Literatür araştırmalanna göre, Fenol Formaldehit tutkalı kullanımının, borik ait kullanılarak üretilen levhaiann bazı mekanik tetlerdeki başanızhğımn nedeni olarak.göterilebileceği kanıına vanldığı ve kullanılan fenol formaldehitin alkali özellikte olmaı tutkalın ertleşme üreinin daha uzun olmaını gerektirdiğinden orta tabakada itenilen bağlanmanın gerçekleşememiş olabileceğinden bahedilmektedir. (Çolakoğlu ve ark., 2003). Ör ve Kalaycıoğlu tarafından gerçekleştirilen çalışmada % 100 FF kullanılarak üretilen levhalarda kalınlık artımı 2 aat için, %20.1; 2aat için ie %22.3 olarak elde edilirken, Eğilme direnci 18.8 N/mm 2 ve 0.62 N/mm 2 YDÇD değerlerinin elde edildiği belirtilmiştir. Kontrol levhalannda ie, kalınlık artımı değerleri 2 aat için % 11.98, 2 aat için ie % 13.62, eğilme direnci 1.21 N/mm 2 ve YDÇD ie 0,59 N/mm 2 olarak elde edilmiştir. Kontrol levhaiann fizikel özellikler bakımından daha kaliteli, mekanik özellikler açıından ie yakın değerler götermiştir (Ör, Kalaycıoğlu, 1987). TS EN 312-2'de eğilme direnci 11,5 N/mm 2 olarak verilmiştir. Kontrol ve borak kullanılarak üretilen levhaiann eğilme direnci değerleri tandart'tan ütün onuçlar vermiştir. Bu durumda borak kullanılarak üretilen levhalar "Kuru Şartlarda Kullanılan Genel Amaçlı Levhaiann" kullanım yerleri için uygundurlar (Anonim, 1999). TS EN 312-2'de yüzeye dik çekme direnci 0.2 N/mm 2 olarak verilmiştir. Kontrol ve %0.5 borak kullanılarak uretilen levhaiann yüzeye dik çekme direnci değerleri tandart'tan ütün onuçlar vermiştir. Fakat, %1 borak kullanılarak üretilen levhaiann yüzeye dik çekme direnci değeri 0.21 N/mm 2 olduğundan bu şartı ağlayamamıştır (Anonim,1999). KAYNAKLAR: Anonim, 1995, DPT VII. Beş Yıllık Kalkınma Planı Özel ihtia Komiyonu Raporu, Orman Ürünleri Sanayii, Yayın No: DPT: 2376-ÖİK- 5, Ankara.

6 A. Donniez, H. Kalayaoğlu Anonim, TS EN 312-2/Nian 1999, Yonga Levhalar-Özellikler-Bölüm 2: Kura Şartlarda Kullanılan Genel Amaçlı Levhalar İçin Şartlar TSE, Ankara. Bozkurt, Y., Göker, Y., Erdin, N., 1993, Emprenye Tekniği, İÜ Orman Fakültei Yayınlan No: 3779/25, İtanbul. Çolakoğlu, G., Çolak, S., Aydin, İ., 2003, Borak Ve Borik Aitle Emprenye Edilmiş Kayın Kaplama Levhalardan Üretilen Lamine Tabakalı Malzemelerin Mekanik Özellikleri, I. Ü.. Orman Fakültei Dergii, Seri: A, Cilt: 53, Sayı 2, itanbul. Hafizoglu, H., Yalınkılıç, K.M., Yıldız, C, Bayal, E., Peker, H., Demirci, Z., 199, Türkiye'de Bor Kaynaklarının Odun Koruma Endütriinde Değerlendirilme İmkanları, TO AG Projei, Proje No: 875, Trabzon. Ör.Y., Kalayaoğlu, H.,1987, Yongalevha Tutkalı Olarak Sülfit Lignini, DOĞA-Tr. J. of Agriculture and Foretry, 11, Wang, S. Y., Rao, Y.C., 1999, Structure of Performance of Fire-Retardant Treated Plywood; Effect of Elevated Temperature, Holzforhung, 53, Var, A.A., 2000, Emprenye Edilmiş Yongalardan Üretilen Yonga Levhaların Bazı Teknolojik Özellikleri, Doktora Tezi, KTÜ Fen Bilimleri Entitüü. Trabzon. 356