Kahramanmaras Sutcu Imam University Journal of EngineeringSciences

Transkript

1 KSU Mühendilik Bilimleri Dergii, 20(3), KSU. Journal of EngineeringScience, 20(3), 2017 Kahramanmara Sutcu Imam Univerity Journal of EngineeringScience Termal Olarak Sıkıştırılmış Ceviz Kaplama Levhaların Yüzey Kaliteindeki Değişimlerin Araştırılmaı Invetigation of Change in Surface Quality of Thermally Compreed Walnut Veneer Sheet Ferhat ÖZDEMİR* 1 Ertuğrul ALTUNTAŞ 1, Ayşegül ÇOT 1, Ahmet TUTUŞ 1 1 KahramanmaraSütcü İmam Üniveritei, Orman Fakültei, Orman Endütri Mühendiliği Bölümü, Kahramanmara *Sorumlu Yazar / Correponding Author: Ferhat ÖZDEMİR,ferhatozd@hotmail.com ÖZET Bu çalışmanın amacı ceviz kaplama levhalar üzerine uygulanan ıcaklık ve baınç miktarının yüzey kalitei üzerine etkiini belirlemek olacaktır. Ceviz kaplama levhalara 3 dakika üre ile 190 o C ve 210 o C ıcaklıklarda 5000, ve pound baınç uygulanmış ve yüzey kaliteindeki değişimler belirlenmiştir. Levhaların yüzey pürüzlülüğü tetleri ISO 4287 ye göre ölçülmüştür. Tet örneklerinin ortalama pürüzlülük (Ra), on nokta pürüzlülük ortalama değeri (Rz) ve en büyük pürüzlülük değeri (Rma) Marurf M300 cihazı ile iğne taramalı yöntem ile ölçülmüştür. Uygulanan baıncın ve ıcaklığın artmaı ile ceviz kaplama levhalarının yüzey pürüzlülüğünün geliştiği bulunmuştur. Yüzey kaliteinin en iyi elde edildiği onuçlar 210 o C ve pound baınç uygulanan tet numunelerinde belirlenmiştir. Kaplama levhaların yüzeylerinin ıkıştırılmaı yüzey kaliteini olumlu etkilemiştir. Anahtar Kelimeler: Baınç, Yüzey kalitei, Ceviz kaplama, Sıcaklık. ABSTRACT The purpoe of tudy i to determine the effect of the amount of temperature and preure applied on the walnut veneer heet on urface quality. The walnut veneer were ubjected to 5000, and pound of preure at 190 o C, and 210 o C for 3 minute, repectively, and change in urface quality were determined. The urface roughne tet of the plate were meaured according to ISO The average roughne (Ra), ten point roughne average value (Rz) and maimum roughne value (Rma) of the tet pecimen were meaured by the needle canning method with a Marurf M300 intrument. It ha been found that the urface roughne of the walnut veneer plate wa improved by the applied preure and increaing of the temperature. The bet urface quality reult were determined on tet pecimen at 210 o C and pound of preure. The walnut veneer heet have a poitive effect on the urface quality of the applied temperature and preure. Keyword: Compreion, Surface quality, Walnut veneer, Temperature. 1. GİRİŞ Odun malzemenin fizikel ve mekanik özelliklerinin geliştirilmei için odun yüzeyinin yoğunlaştırılmaına yönelik birçok metot bulunmaktadır. Bu metotlarda kullanılan ıkıştırma yöntemi ile odun içeriindeki boşluk hacmi azaltılarak yoğunluk artırılmaktadır. Maif ahşap ve kaplama levhalarının yoğunlaştırılmaı, farklı uygulamalarda uzun yıllar kullanılmıştır (Bekhta ve ark. 2009;Norimoto, 1993; Ünal ve candan 2008). Bait bir pre işlemi kullanarak odunun yoğunlaştırılmaı işlemi odunun adece yüzeyini düzgünleştirmez, aynı zamanda termal iletkenliğini de geliştirir. Çeşitli yoğunlaştırma yöntemleri ıı ve buharın kombine edilmei ile yapılır (Boontra, 2007). Yoğunlaştırılmış ahşabın yüzey kaliteini değerlendirmek için birçok deneyel çalışma gerçekleştirilmiştir. Yıldız (2002), ahşabın ıı yolu ile muamele edilmei ile boyutal tabilite, biyolojik zararlılara karşı direncinin, permeabilite, yüzey kalite özelliklerinin geliştiğini bildirmiştir. Yoğunlaştırma uygulamaları, odunun boşluk hacmini azaltan hücre duvarının azaltılmaı ile vuku bulmaktadır (Kutnat et al., 2009). Bununla birlikte, muamele edilen ahşabın uygun özelliklerini ağlamak için, bu işlemin odunun lignin ve hemielülozlar gibi amorf polimerlerin camı halden latik haline geçtiği ideal bir ıcaklıkta gerçekleşmei önemlidir (Wolcott et al. 1990; Akerholm et al. 2004). Ahşap kaplamaların yoğunlaştırılmaı, ahşap kaplamanın yüzey özelliklerinin iyileştirilmei için bir yöntem olarak uygulanmaktadır. Yüzey kalitei, amaçlanan bağlama kaliteini ve mukavemetini doğrudan etkiler ve tutkal tüketimini azaltır. Ayrıca, yoğunlaştırılmış kaplama üzerindeki ıı iletiminin daha hızlı olmaı, ıcak preleme üreinin azaltılmaına yardımcı olabileceği düşünülmektedir. Ahşap malzemeye ıı muamelei, malzemenin boyutal tabilizayonunu ağlamakta ancak mekanik özelliklerini azaltmaktadır. Termal ıkıştırma yönteminde ie bu akınca bulunmamakta olup hatta mekanik özellikleri artırıcı etki yapmaktadır. Yüzey pürüzlülüğü değerleri tutkal kullanımı için önemli bir parametredir. Kaplamaların yüzey pürüzlülüğü derecei kaplamaların tutkal miktarını derinliğine emme özelliği açıından önem arz etmektedir. Ayrıca tutkalın kaplama yüzeyinde homojen dağılmaı ve kaplamalar araında yapışma özelliğini artmaı açıından da önemli olmaktadır. Bu da özellikle kaplama levhalar ve kontrplaklar için mukavemet değerlerini etkilemektedir. Düzgün olmayan yüzeylerde mukavemet değerlerinin geliştirilebilmei için zımparalama işlemi yapılmaı gerekmektedir. Aki takdirde kaba yüzeyli kaplamalarda kaplamalar

2 KSU Mühendilik Bilimleri Dergii, 20(3), KSU. Journal of EngineeringScience, 20(3), 2017 araındaki tema yüzeyi azalır ve tutkallama zayıf olur ve mukavemet özellikleri azalır (Kantay ve ark., 2003). Kaba yüzeyler tutkal kullanımını artırmakta ve tutkal kanamalarına ebep olabilmektedir. Zımparalama işlemi ayrıca ek bir maliyete neden olmaktadır (Lebow et al., 1998; Taylor et al.,1999). Kaplama levha yüzeyinin kabalığı arttıkça tutkal miktarı artacak ve üretim maliyetini olumuz etkileyecektir. Bu çalışmanın amacı ceviz kaplama levhalar üzerine uygulanan ıcaklık ve baınç miktarının yüzey kalitei üzerine etkiini belirlemek olacaktır. 2. MATERYAL ve METOT 2.1. Materyal Bu çalışmada yüzey ıkıştırmaı yapılmaı için mm boyutlarındaki 0,47 g/cm 3 yoğunluğunda ki ceviz kaplamalar ElazığAltungök büro mobilyaları San. Tic. Ltd. şirketinden elde edilmiştir Metot Kaplama Levhalara Sıcaklık ve Baınç Uygulamaı Ceviz kaplama levhalara Tablo 1 de verilen parametrelere uygun olarak ıcaklık ve baınç işlemi uygulanmıştır. Tablo 1. Deney parametreleri Grup Süre (dk) Pre Baıncı (pound) Pre ıcaklığı ( o C) A (Kontrol) B C D E F G Yüzey Pürüzlülük Ölçümü Tet örnekleri mm boyutlarında keilmiş, 2 hafta üre ile 65±5% bağıl nem ve 20±2 0C ıcaklıkta %12 rutubet dereceine kadar klimatize edilmiştir. Yüzey pürüzlülüğü, cihazın tarama iğneinin 5 μm çaplı elma ucunu örnek yüzeyinde aşağı yukarı hareket ettirirken yüzeyde bulunan girinti ve çıkıntıların profili çıkartılmak uretiyle ölçülmektedir. Tetler, şekil 1 de verilen KSU Orman Fakülteinde Marurf M300 iğne taramalı portatif yüzey ölçüm cihazı ile yapılmıştır. Tet örneklerinin yüzey pürüzlülüğü özelliklerini belirlemek için ISO 4287 tandardına (ISO 4287, 1997) uygun şekilde ölçümler yapılmıştır. Profil girintileri ile çıkıntıları araında bulunan merkez çizgii ortalama pürüzlülük değerleri (Ra), on nokta pürüzlülüğü ortalama değeri (Rz) ve en büyük pürüzlülük değeri (Rma) değerleri ölçülmüştür. Ölçümler oda ıcaklığında, ölçme hızı 0,5 mm/n, tarama uzunluğu 12.5 mm. ve ınır dalga boyu, λc = 2.5 mm olacak şekilde yapılmıştır. Her bir parametredeki kaplama levha için 4 ölçüm yapılmış ve 8 tekrarlı olmak üzere toplam 32 ölçüm yapılmıştır. Her 100 ölçümden onra ölçüm cihaz tekrar kalibre edilmiştir. Şekil 1.Marurf M300 yüzey pürüzlülük cihazı ve MDF tet örnekleri

3 KSU Mühendilik Bilimleri Dergii, 20(3), KSU. Journal of EngineeringScience, 20(3), BULGULAR VE TARTIŞMA Ceviz kaplamaya uygulanan ıcaklık ve baınçlara bağlı olarak elde edilen yüzey pürüzlülüğüne ait parametre değerleri Tablo 2 de verilmiştir. Sıcaklık ve baınç uygulanan örneklerin hepinde kontrol örneğine göre yüzey düzgünlüğünün iyileşme göterdiği görülmektedir. Kontrol örneklerinde Ra 4.45 μmrz μmrma μm bulunmuştur Sıcaklık ve baınç arttıkça yüzey düzgünlüğünün arttığı belirlenmiştir. En iyi yüzey düzgünlüğü verileri G grubu örneklerde tepit edilmiştir. Ra, Rz ve Rma parametreleri kontrol örneklerine göre en fazla G grubu örneklerde bulunmuş ve ıraıyla kontrol örneğine kıyala %72.81, %67.46 ve %68.78 iyileşme elde edilmiştir. Aynı ıcaklık uygulanmaına rağmen baıcın artırılmaı ile ie yüzey düzgünlüğünün arttığı tepit edilmiştir. B ve D grubu örneklerde baınç farkına göre ie ıraıyla Ra, Rz ve Rma değerlerindeki iyileşme ie %32.84, %35.35 ve %41.87 olarak bulunmuştur. 170 o C ve 190 o C ıcaklıklarda baıncın artırılmaı ile yüzey kalite özelliklerinin iyileştiği belirlenmiştir. Tablo 2. Farklı ıcaklık ve baınç altında ıkıştırılan ceviz kaplama levhaların yüzey pürüzlülüğü ölçüm değerleri Yüzey parametreleri (µm) Grup Ra Rz Rma A (0.34) (3,72) (5.92) B (0.16) (1.07) (4.35) C (0.22) (1.89) (2.37) , D (0.23) (1.13) (3.58) ,80 15,84 E (0.22) (1.42) (1.45) F (0.05) (0.56) (1.34) G (0.10) (1.09) (2.91) * : Aritmetik ortalama, : tandart apma Elde edilen onuçlar Bekhta ve ark. (2012), yaptığı huş ve kızılağaç kaplama levhalara ıkıştırma işlemi uygulayıp elde ettikleri yüzey düzgünlüğü onuçları ile uyumludur. Bekhta ve ark. ıkıştırma dereceinin artmaına bağlı olarak yüzey düzgünlüğünün arttığını bildirmişlerdir. Literatür özeti ve çalışmalara bağlı olarak ıcaklığın ve baınç ie 5000 pounddan pounda artmaı ile yüzey düzgünlüğü olumlu etkilenmiştir. Aydın ve Çolakoğlu da(2002) benzer onuçlar bulmuşlardır. Kontrol örneklerinde bazı tet ölçümlerinde, Marurf M300 iğnei kaplama üzerindeki boşluklara ve çatlaklara girdiği için ölçüm değerleri ınırın üzerinde olduğu için ölçümler tekrarlanmıştır. Kontrol ve pound baınç ile 210 o C ıcaklık uygulanmış tet örnekleri yüzey pürüzlülük profilleri Şekil 2 de verilmiştir. Şekil 2. Kontrol ve pound baınç ile 210 o C ıcaklık uygulanmış tet örnekleri yüzey pürüzlülük profilleri Şekil 3 te ıcaklık ve baınca bağlı olarak yüzey pürüzlülüğünde meydana gelen değişimler göterilmektedir. Yüzey pürüzlülüğü üzerine birçok faktör etkili olmaktadır. Bunlar araında yıllık halka yapıı, genç odun, olgun odun, yoğunluk, hücre yapıı vb. gibi birçok faktör ayılabilir (Dündar ve ark., 2008). Yüzey pürüzlülüğü ahşap ve ahşap ealı levhalarda zımparalama

4 KSU Mühendilik Bilimleri Dergii, 20(3), KSU. Journal of EngineeringScience, 20(3), 2017 ve planya makineindeki kayıp oranını azaltmanın yanı ıra iyi bir yapışma yüzeyi elde etmek için de önem arz etmektedir. Uygulanan ıcaklık 160 o C nin üzerinde iken odunun yüzeyinde lignin platikleşmeye başlar ve yüzey pürüzlülüğünün gelişmeine neden olur (Follrich et al. 2006; Ayrılmış andwinandy, 2009). Aki takdirde odun ve levhanın yüzey pürüzlülüğünü geliştirebilmek için zımparalamak gerekli olacaktır. Bu işlem malzemenin kalınlığının azalmaına ve hammadde kaybına neden olacaktır. Iıl işlem yüzey pürüzlülüğünün önemli olduğu ahşap için özellikle de dış mekân mobilyalarında, u ile temaı kaçınılmaz olan auna, oyun parkları, pencere pervazı vb. gibi kullanım yerlerinde, ahşap ealı levhalar için de özellikle iç mekân mobilyalarında önemli olmakta ve bu nedenle de bu işlemi uygulamak gereklilik götermektedir. Şekil 3. Ceviz kaplama levhaların ıcaklık ve baınca bağlı olarak yüzey pürüzlülük parametre değerleri 4. SONUÇ VE ÖNERİLER Ceviz kaplamalara farklı ıcaklık ve baınç uygulayarak yüzey pürüzlülüğü üzerine etkilerinin araştırıldığı bu çalışmada elde edilen onuçlar: 1. Sıcaklığın yüzey düzgünlüğü üzerine etkili olduğu ve ıcaklık arışına bağlı olarak da bu etkinin olumlu olduğu bulunmuştur. En düzgün yüzeyler en yükek ıcaklık olan 210 o C Ra, 1.21, Rz, 8.22 ve Rma, (µm) değerleri ile tepit edilmiştir. 2. Uygulanan baıncın yüzey düzgünlüğünü kontrol örneğine kıyala olumlu yönde etkilediğini ve baıncın artma dereceine göre bu etkinin de arttığı belirlenmiştir. Hem 170 o C de hem de 190 o C de uygulanan baınç artışı yüzey kaliteini artırmıştır. 3. Farklı ıcaklık ve baınç uygulayarak yüzey düzgünlüğünün artırılmaı ile ahşap ealı levhaların yüzeylerinin kaplanmaında, LVL ve kontrplak üretiminde kullanılan tutkal miktarı azalacak buna bağlı olarak da üretim maliyetlerininazalacağı düşünülmektedir. 5. KAYNAKLAR Akerholm, M., andsalme n, L. (2004). Softening of Wood Polymer Induced by Moiture Studied by Dynamic FTIR Spectrocopy, J. Appl. Polym. Sci. 94: Aydın, I, Colakoglu G. (2002). The Effect of Veneer Drying Temperature on Wettability, Surface Roughne and Some Propertie of Plywood. In: Proceeding of the Sith Panel Product Sympoium, 9 11 October, Llandudno, Wale, UK. p Ayrilmi, N., Winandy J.E. (2009). Effect of Pot Heat-treatment on Surface Characteritic and Adheive Bonding Performance of Medium Denity Fiber Board. Mater Manuf Proce, 24, Bekhta, P., Hiziroglu, S., Shepelyuk O. (2009). Propertie of Plywood Manufactured from Compreed Veneer a Building Material. Mater De; 30(4): Bekhta, P., Niemz, P., Sedliacik, J. (2012). Effect of Pre-preing of Veneer on the Glueability and Propertie of Veneer-baed Product. Eur. J. Wood Prod. 70: Boontra, M.J., Blomberg, J. (2007). Semi-iotatic Denification of Heat Treated Radiatapine. Wood SciTechnol 41(7): Seborg,

5 KSU Mühendilik Bilimleri Dergii, 20(3), KSU. Journal of EngineeringScience, 20(3), 2017 Candan, Z., Hiziroglu, S., McDonald, A. G. (2010). Surface Quality of Thermally Compreed Dougla Firveneer. Material& Deign, 31(7), Dündar, T., A, N., Korkut, S., Unal, Ö., (2008). The Effect of Boiling Time on the Surface Roughne of Rotary-Cut Veneer From Oriental Walnut (Faguorientali L.). J. Mater. Proce. Tech., 199, Faut, T.D., Rice, J.T. (1986). Effect of Veneer Surface Roughne on Glue-Bond Quality in Southern Pineply Wood. Foret Prod J; 36(4): Follrich, J.,Muller, U., Gindl, W. (2006). Effect of Thermal Modification on the Adheion Between Spruce. Wood (Piceaabie Kart.) and a Thermoplatic Polymer, HolzRoh-Werkt, 64, International Standard ISO 4287, (1997). Geometrical Product Specification (GPS) Surface Teture: Profile Method Term, Definition, and Surface Teture Parameter. International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland. Kutnar, A., Kamke, F. A., andsernek, M. (2009). Denity Profile and Morphology of Vicoelatic Thermal Compreed Wood. Wood Sci. Technol. 43: Kantay, R.,Unal, O., Korkut, S. (2003). Invetigation of Surface Roughne of Sliced Walnut and Beech Veneer Produced in Turkey. Rev Foret Faculty, Univ. Itanbul Ser A; 51(1): Lebow, P.K., Winandy, J.E. (1998). The Role of Grade and Thickne in the Degradation of Fire Retardant-Treated Plywood. Foret Prod J; 48(6): Norimoto, M. (1993). Large Compreive Deformation in wood. Mokuzai Gakkaihi 39(8): Taylor, J.B., Carrano, A.L., Lemater, R.L. (1999). Quantification of Proce Parameter in a Wood and Ingoperation. Foret Prod J; 49(5):41 6. Unal, O., Candan, Z. (2008). Moiture content, vertical denity profile and janka hardne of Thermally Compreed Pinewood Panel a a Function of Pre Preure and Temperature. Dry Technol. 26(9): Wolcott, M. P., Kamke, F. A., anddillard, D. A. (1990). Fundamental of Flake Board Manufacture: Vicoelatic Behavior of the Wood Component. Wood Fiber Sci. 22: Yıldız, S. (2002). Phyical, Mechanical, Technological, and Chemical Propertie of Fagu Orientali and Picea Orientali Wood Treated by Heating. PhD Thei, Blackea Technical Univerity, Trabzon, Turkey, p 245.