Emprenye Edilen Deney Örneklerinin Yanma Performansı

Yanma deneylerinde ASTM-E 160-50 de belirtilen esaslara bağlı kalınarak her bir ağaç türü için laboratuvar ortamında yakma işlemi gerçekleştirilmiştir. Yakma işlemi sırasında Alev Kaynaklı Yanma (AKY), Kendi Kendine Yanma (KKY), Kor Halinde Yanma (KHY), Alev Kaynaklı Yanma Işık Yoğunluğu, Kendi Kendine Yanma Işık Yoğunluğu, Kor Halinde Yanma Işık Yoğunluğu, Ağırlık Kayıpları, Yanma Süreleri ve 24 parçadan oluşan dikdörtgen prizmanın yıkılma süreleri periyodik olarak kaydedilmiştir.

Yanma işlemi maddenin oksijen ve ısı kaynağı ile reaksiyona girerek sahip olduğu enerjiyi ısı ve ışık olarak ortaya çıkarması olarak özetlenebilir. Yanma işleminden geriye kül olarak adlandırılan atıklar kalmaktadır. Kül’ün herhangi bir madde ve enerji değeri bulunmamaktadır. Malzemenin yanma perfromansı kullanım alanına göre sınıflandırılmaktadır. Özellikle ağaç malzemenin odun olarak kullanımında yanmanın iyi olması yanma süresinin uzunluğu ve buna bağlı olarak kalan kül miktarının azlığı, yaydığı

ısı ve ışık miktarının yüksekliği gibi göstergelerle belirlenirken endüstriyel malzemede tersi bir durum sözkonusudur. Endüstriyel alanda kullanılacak ağaç malzemenin yanma direncinin iyi olmasından kasıt yanmaya karşı direnci, yanma süresinin uzun olması ve buna bağlı olarak yanma işleminin ardından kalan kül miktarının yüksekliği, ve düşük ısı ve ışık yayımıdır. Çalışmada deney numunelerinin kontrol numunelerine göre daha uzun sürede yanması ve yıkılması, yanma işleminin ardından daha az madde kaybına uğraması, daha düşük ışık yoğunluğu oluşturması, AKY, KKY ve KHY sıcaklıklarının daha düşük olması daha iyi yanma performansını işaret etmektedir. Başka bir ifade ile daha uzun sürede yanan ve yıkılan, daha yüksek miktarda kül oluşumu sağlayan, daha az ışık yayan numunelerin yanma direnci daha iyidir. Bu bölümde yanma deneyinde kullanılan her bir ağaç türü için veriler ayrı ayrı değerlendirilecektir.

4.4.1.Sarıçam

Sarıçam odunundan hazırlanan deney örnekleri ASTM-E 160-50 standartlarına uygun olarak yanmaya maruz bırakılmış ve yanma işlemi sırasında ve sonrasında elde edilen ortalama değerler Çizelge 4.19. da verilmiştir.

Çizelge 4.19. Sarıçam Odunu Ortalama Yanma Değerleri

Emp. AKY: Alev Kaynaklı Yanma KKY: Kendi Kendine Yanma KHY: Kor Halinde Yanma

Elde edilen veriler incelendiğinde Sarıçam deney numunelerinde en düşük AKY sıcaklığı ortalaması E6 numaralı emprenye maddesinden elde edilmiştir. Kontrol numuneleri ile karşılaştırıldığında en düşük KKY sıcaklığı E8 numaralı emprenye maddesinde, en düşük KHY sıcaklığı ortalaması ise E10 numaralı emprenye maddesi olan %3 Kolofansız Boraks konsantrasyonlu emprenye sıvısında elde edilmiştir.

Emprenye edilen Sarıçam deney örneklerinin AKY, KKY ve KHY sıcaklıkları Şekil 4.11.

de gösterilmiştir.

AKY: Alev Kaynaklı Yanma KKY: Kendi Kendine Yanma KHY: Kor Halinde Yanma

Şekil 4.11. Sarıçam Odunu Ortalama Yanma Sıcaklığı Değerleri

Yanma deneylerine maruz bırakılan Sarıçam deney numunelerinin AKY Işık Yoğunluğu KKY Işık Yoğunluğu, KHY Işık Yoğunluğu değerleri Şekil 4.12. de verilmektedir.

Grafiğe göre en yüksek AKY Işık Yoğunluğu E8 numaralı emprenye maddesinden elde edilirken, en düşük değer ise E1 numaralı emprenye maddesinden elde edilmiştir. Genel olarak bakıldığında çeşitli konsantrasyonlardaki emprenye maddelerinden E1 ve E2 numaralı emprenye maddeleri dışında kalanların kontrol numunelerine göre daha yüksek seviyede ışık yoğunluğu ürettikleri görülmektedir. Bu durum emprenye maddeleri içeriisnde bulunan kolofanın yanma sırasında daha fazla ve/veya parlak alev çıkarması ile açıklanabilir.

0 100 200 300 400 500 600 700

AKY Sıcaklığı… KKY Sıcaklığı… KHY Sıcaklığı…

Emprenye Maddeleri C⁰

AKY: Alev Kaynaklı Yanma KKY: Kendi Kendine Yanma KHY: Kor Halinde Yanma

Şekil 4.12. Sarıçam Odunu Ortalama Yanma Işık Yoğunluğu Değerleri

Laboratuvar ortamında geliştirilen emprenye maddesinin tüm konsantrasyonları ile sadece borlu bileşikler kullanılarak emprenye edilen sarıçam odunu deney numunelerinin tümünde kontrol numunelerine göre daha az miktarda ağırlık kaybı elde edilmiştir. Bu durum geliştirilen emprenye maddesinin Sarıçam odunun yanma performansını iyileştirdiği ve kütle kaybını azalttığı şeklinde yorumlanabilir.

Emprenye maddelerinin Sarıçam odunu deney numuneleri ile yanma performansı Şekil 4.13. de gösterilmektedir. Şekle göre en düşük kütle kaybı 10 numaralı %3’lük boraks konsantrasyonuna sahip emprenye sıvısınde gözlemlenirken, en yüksek kütle kaybı ise emprenyesiz kontrol numunelerinde gözlemlenmiştir.

270 275 280 285 290 295 300 305 310

AKY Işık Yoğ. (Lüx) KKY Işık Yoğ. (Lüx) KHY Işık Yoğ (Lüx)

Emprenye Maddeleri Lux

Şekil 4.13. Sarıçam Ortalama Ağırlık kaybı oranı (%)

Emprenye maddesi konsantrasyonları ile emprenye edilen Sarıçam odunu deney örneklerinin yanma testlerinde sadece borlu bileşik içeren emprenye sıvıları da (E10, E11, E12) dahil olmak üzere tüm emprenye maddelerinde kontrol numunelerine göre yanma süresinin uzadığı gözlemlenmiştir. Sarıçam odununun yanma ve yıkılma süreleri Şekil 4.14. de gösterilmektedir. Yanma sürelerinde elde edilen olumlu gelişmenin yanında yıkılma sürelerinde ise tersi bir durum sözkonusu olmuştur.

E2 ve E10 numaralı emprenye maddeleri haricindeki tüm emprenye maddeleri yıkılma sürelerini kontrol numunelerine göre kısaltmıştır. %3’lük boraks konsantrasyonuna sahip E10 numaralı emprenye maddesi için bu beklenilen bir durumdur.

82 84 86 88 90 92 94 96

Ağırlık kaybı oranı (%)

Emprenye Maddeleri

(%)

Şekil 4.14. Sarıçam Odunu Ortalama Yanma ve Yıkılma Süreleri

4.4.2. Sapsız Meşe

Emprenye maddesi ve borlu bileşikler ile emprenye edilen Sapsız Meşe odunu deney numunelerinin yanma performansına ait değerler Çizelge 4.20’de verilmiştir.

Çizelge 4.20. Sapsız Meşe Odunu Ortalama Yanma Değerleri

Emp.

Yanma Süresi (dk) Yıkılma Süresi (dk)

Emprenye Maddeleri Dk

Elde edilen sonuçlara göre emprenye edilen tüm Sapsız Meşe deney numunelerinin AKY sıcaklığı kontrol numunelerine göre daha düşüktür. Bunun yanında en düşük AKY sıcaklığı ve KKY sıcaklığı %3’lük kolofansız boraks konsantrasyonuna sahip 10 numaralı emprenye maddesinden elde edilmiştir. En düşük KKY yanma sıcaklığı ise 1 numaralı emprenye maddesi ile emprenye edilen numunelerden elde edilmiştir. Tüm numunelerin AKY, KHY ve KKY sıcaklıkları Şekil 4.15 de verilmiştir.

AKY: Alev Kaynaklı Yanma KKY: Kendi Kendine Yanma KHY: Kor Halinde Yanma

Şekil 4.15. Sapsız Meşe Odunu Ortalama Yanma Sıcaklığı Değerleri

Sapsız Meşe numunelerinin yanma deneylerine göre tüm emprenyeli deney numunelerinin yanma işlemi sırasındaki AKY, KKY, KHY ışık yoğunlukları kontrol numunelerine göre daha düşük seviyededir. Bununla birlikte en düşük AKY ve KKY ışık yoğunluğu değerleri E10 numaralı emprenye maddesinden elde edilirken en düşük KHY ışık yoğunluğu değeri ise E9 numaralı emprenye maddesi ile sağlanmıştır. Sapsız Meşe deney numunelerinin AKY, KKY ve KHY Işık yoğunluğu değerleri Şekil 4.16 da gösterilmektedir.

0 100 200 300 400 500 600 700

AKY Sıcaklığı (C ) KKY Sıcaklığı (C ) KHY Sıcaklığı (C )

Emprenye Maddeleri C⁰

AKY: Alev Kaynaklı Yanma KKY: Kendi Kendine Yanma KHY: Kor Halinde Yanma

Şekil 4.16. Sapsız Meşe Odunu Ortalama Yanma Işık Yoğunluğu Değerleri

Ağaç malzemenin yanma performansını belirleyen diğer bir faktör yanma sonrası ağırlık kaybı oranıdır. Emprenye edilen Sapsız Meşe odunu deney numunelerinin yanma sonrası ortalama ağırlık kaybı oranları Şekil 4.17. de verilmektedir.

Şekil 4.17. Sapsız Meşe Ortalama Ağırlık kaybı oranı (%)

0 50 100 150 200 250 300 350

AKY Işık Yoğ. (Lüx) KKY Işık Yoğ. (Lüx) KHY Işık Yoğ (Lüx)

78 80 82 84 86 88 90

Ağırlık kaybı oranı (%) Emprenye Maddeleri Lux

%

Emprenye Maddeleri

Emprenye edilen Sapsız Meşe deney numunelerinin yanma ve yıkılma süreleri karşılaştırıldığında emprenye edilen tüm numunelerin, emprenyesiz kontrol numunelerine göre daha iyi performans sergilediği ve yanma süresini uzattığı görülmektedir. Bununla birlikte yıkılma süreleri incelendiğinde en başarılı sonuç diğer emprenye edilmiş numunelere göre daha uzun sürede yıkılmaya sebebiyet veren E10 numaralı emprenye maddesi ile elde edilmiştir. Genel olarak veriler incelendiğinde E5 ve E6 numaralı emprenye maddeleri dışındaki tüm emprenyeli örneklerin yıkılma süresine göre kontrol numunelerinin aksine daha uzun sürede yıkıldığı tespit edilmiştir. Özellikle E3 kodlu emprenye maddesinin yanma süresinin diğer örneklere göre daha uzun çıkmasının sebebini nüfuz yeteneğinin daha fazla olması bu nedenle yanmayı geciktirmesi olarak yorumlamak mümkündür. Sapsız Meşe odunu deney numuneleri yanma ve yıkılma sürelerinin karşılaştırması Şekil 4.18. de gösterildiği gibidir.

Şekil 4.18. Sapsız Meşe Odunu Ortalama Yanma ve Yıkılma Süreleri

4.4.3. Doğu Kayını

Emprenye edilen Doğu Kayını numuneleri laboratuvar ortamında yakılarak elde edilen değerler anlık olarak kaydedilmiştir. Doğu Kayını odunu yanma değerleri Çizelge 4.22. de verilmektedir.

0 5 10 15 20 25 30

Yanma Süresi (dk) Yıkılma Süresi (dk)

Emprenye Maddeleri Dk

Çizelge 4.21. Doğu Kayını Odunu Ortalama Yanma Değerleri Doğu Kayını yanma deneyi numunelerinin AKY, KKY ve KHY sıcaklıkları Şekil 4.19. da gösterilmektedir. Elde edilen veriler ışığında tüm emprenyeli örneklerin kontrol numunelerine göre daha düşük sıcaklık yaydığı, bunun yanında, en düşük AKY sıcaklığının E6 numaralı emprenye maddesi ile elde edildiği, en yüksek AKY sıcaklığının ise kontrol numunelerinde gerçekleştiği görülmektedir. KKY sıcaklığı incelendiğinde ise AKY sıcaklığının tersine emprenyeli tüm örnekler kontrol numunelerine göre daha yüksek miktarda ısı yaymışlardır.

Yanma verileri içerisindeki diğer önemli başlık ise KHY sıcaklığıdır. E2, E6 ve E11 numaralı emprenye maddeleri ile emprenye edilen numunelerin KHY sıcaklığı kontrol numunelerine göre daha yüksek iken diğer emprenye maddelerinin KHY sıcaklığı kontrol numunelerine göre daha düşük seviyede kalmıştır. En düşük KHY sıcaklığını E10 numaralı emprenye maddesi olan %3’lük boraks konsantrasyonuna sahip kolofansız emprenye maddesi sağlamıştır.

AKY: Alev Kaynaklı Yanma KKY: Kendi Kendine Yanma KHY: Kor Halinde Yanma

Şekil 4.19. Doğu Kayını odunu ortalama yanma sıcaklığı değerleri

Doğu Kayını odunu yanma deneyi numunelerinin yanma işlemi süresince yaydıkları AKY, KKY ve KHY ışık yoğunluğu değerleri Şekil 4.20. de verilmiştir.

AKY: Alev Kaynaklı Yanma KKY: Kendi Kendine Yanma KHY: Kor Halinde Yanma

Şekil 4.20. Doğu Kayını Odunu OrtalamaYanma Işık Yoğunluğu Değerleri

0 100 200 300 400 500 600 700

AKY Sıcaklığı (C ) KKY Sıcaklığı (C ) KHY Sıcaklığı (C )

0 50 100 150 200 250 300 350

AKY Işık Yoğ. (Lüx) KKY Işık Yoğ. (Lüx) KHY Işık Yoğ (Lüx)

Emprenye Maddeleri

C⁰

Emprenye Maddeleri Lux

Doğu kayını numunelerinin ortalama ağırlık kaybı değerleri Şekil 4.21. deki gibidir.

Şekil 4.21. Doğu Kayını ortalama ağırlık kaybı oranı (%)

Ağaç malzemenin yanmaya karşı direncini belirleyen önemli göstergelerden olan ağırlık kaybı değerleri incelendiğinde Doğu Kayını numunelerinde en yüksek ağırlık kaybı E5 numaralı emprenye maddesinde, en düşük ağırlık kaybı ise E10 numaralı emprenye maddesinde gerçekleşmiştir.

Doğu Kayını odunu deney numunelerinin yanma deneyleri sırasında elde edilen ortalama yanma ve yıkılma süreleri Şekil 4.22 deki gibidir. Veriler incelendiğinde E2, E3, E7 ve E10 numaralı emprenye maddeleri ile muamele edilen Doğu Kayını numunelerinin ortalama yanma sürelerinin kontrol numunelerine göre daha düşük olduğu diğer emprenye maddeleri ile muamele edilenlerin ise yanma sürelerini iyileştirdiği görülmektedir.

Aynı numunelere ait yıkılma süreleri incelendiğinde ise emprenye edilen tüm numunelerin kontrol numunelerine göre yıkılma sürelerini iyileştirdiği, en iyi performansın da E10 numaralı emprenye maddesi ile muamele edilen örneklerden elde edildiği tespit edilmiştir.

78 80 82 84 86 88 90 92

Ağırlık kaybı oranı (%)

Emprenye Maddeleri

%

Şekil 4.22. Doğu Kayını Odunu Ortalama Yanma ve Yıkılma Süreleri