Odun ve Diğer Lignoselülozik Hammaddeler

MDF üretiminde kullanılan ağaç türleri sayısı fazladır. Ayrıca bu hammaddelerin düşük değerli olanları da kullanılabilmektedir. Bu yüzden yonga levhaya göre avantajlı bulunmaktadır. Suchsland ve Woodson (1986) tarafından odun hammaddesi dışında iki tür hammadde, MDF üretiminde kullanılabilmektedir. Bunlardan birincisi, biyolojik lignoselülozik lifler (yıllık bitkiler); ikincisi ise mineral liflerdir. Şeker kamışı atıkları (bagasse), buğday sapı (wheat straw), bambu (bamboo), mısır ve diğer tahıl sapları (corn stalks) ve keten (flax shives) bunlara örnek verilebilir. Buğday saplarından MDF üretimi uzak Doğu’da yapılmaktadır. Şeker kamışı genelde Amerika’da izolasyon lif levhası yapımında kullanılmaktadır.

Mineral lifler izolasyon lif levhası üretiminde değerlendirilmektedir. Mineral lifler, biyolojik olarak bozunabilen materyallerden üretilmemektedir. Bu tesislerin atık sularını arıtmak çok pahalıdır. Ayrıca mineral liflerden üretilen lif levhalar, yüksek oranda yanmaya karşı dirençlidirler. Bu nedenlerden dolayı, izolasyon levhası üreten bazı fabrikalar mineral lif levhası (mineral fiberboard) üreten tesislere dönüştürülmüştür. MDF üretiminde kullanılacak ağaç türünün 0.35–0.65 gr/cm3(orta yoğunlukta) olması istenmektedir. Ekstraktif madde oranı fazla yüksek olmamalı, budak, lif kıvrıklığı ve reaksiyon odunu gibi kusurlar fazla miktarda bulunmamalıdır. Odun hammaddesinin pH değeri de üretim prosesinde önemlidir. pH değeri düşük (asiditesi yüksek) ağaç türü odunlarından (meşe, kestane vb.) elde edilen liflerden taslak hazırlandığında, sıcak

48

preslemeden önce ön sertleşme görülebilir. Bu durum özellikle yapışma direncini olumsuz yönde etkilemektedir. Bu yüzden pH değeri 4–5 olan türler tercih edilmelidir (Koç 2002).

Rafiner liflendirme prosesinde, ağacın asiditesi birbirine yakın türleri tercih edilmelidir. Ağacın pH değerleri farklı türleri bir arada kazana verildiğinde, üretilen liflerin pH değerleri de farklı olacak; bu durum özellikle sıcak presleme esnasında çeşitli problemlerin oluşmasına neden olabilecektir. Farklı pH değerlerine sahip liflerin tamponlamaları da farklı olmakta ve sertleştirici ilave edildiğinde sıcak preste her bir tür farklı yapışma eğilimi göstererek, üretilen levhanın içinde yapışma direnci değerleri de farklı olacaktır.

Kullanılacak odun hammaddesinin rutubetinin yüksek olması kurutma işlemlerinde maliyeti artırmaktadır. Fakat, ağaç rutubeti çok düşük olduğunda da hem yongalama hemde liflendirme işleminde toz oluşumu yüksektir. Bundan dolayı hammadde kayıpları, tutkal sarfiyatında artış olmaktadır. Yongalama için ağaç rutubetinin %60–90 arasında olması tercih edilmektedir. Odunun rutubeti lif doygunluğu noktasından daha az olduğu takdirde; yongalama makinesinde arzu edilen yonga boyutu ve yonga kalitesi sağlanamamakta, kuru odunlar ise yongalamada toz miktarını artırmaktadır.

Orta yoğunlukta lif levhanın üretiminde kullanılacak odun hammaddesi için kabuk ve budak oranı açısından bir sınır olmamasına rağmen, budak oranı fazla olması yongalama makinesinin bıçaklarını daha hızlı körelterek kapasitesini düşürecektir. Aynı şekilde kabuk oranı %15–20’yi aştığında, liflendirme esnasında rafiner disklerinin aşınması artacak, kabuktan elde edilen lifler tutkalı fazla absorbe edeceğinden dolayı tutkal tüketimi artacak ve iyi bir yapışma sağlanamayacaktır. Kabuk oranı yüksek olan odundan üretilen MDF’nin yüzey kalitesi düşük olacak, yüzeyi daha emici (yüzey absorpsiyon değeri yüksek) olacağından boyama ve kaplama işlemlerinde problemlere neden olacaktır. Levha yüzeyi daha koyu renkte olacağından ötürü üzeri dekor kâğıtları ile kaplandığında veya direkt boyama yapıldığında yüzeylerde kabuktan dolayı koyu bölgeler oluşacaktır. Kabuk, budak vb. kusurlar içeren odun hammaddesi liflerinden üretilen MDF’nin performans özelliklerinde azalma olmaktadır.

Lif levha üretiminde kullanılacak ağaç türlerinin lif boyutları, liflerin keçeleşme kabiliyeti açısından önemli bulunmaktadır. Yapraklı ağaç odunlarının lif boyutları 0,8–2

49

mm arasında değişirken; iğne yapraklı ağaçlar ise 3–7 mm lif uzunluklarına sahiptir. MDF prosesinde uzun lifli odunlar kısa lifli odunlara göre tercih edilmektedir. Keçeleşmenin iyi derecede meydana gelmesi için %70 iğne yapraklı ağaç, %30 ise yapraklı ağaç karışımları tercih edilmektedir. Bu karışımdan elde edilen MDF’nin teknolojik özellikleri yüksek değerler vermektedir (Eroğlu, 1988). Fakat günümüzde ülkemizde odun hammaddesi darboğazından dolayı ağaç türü ile ilgili belirtilen oransal nitelikler tamamen sağlanamamaktadır. Hammadde açığını kapatmak amacıyla yurt dışından odun hammaddesi ve yonga ithal edilmektedir. Dolayısıyla hem ekonomik açıdan hem de performans özellikleri açısından kaliteli MDF üretmek için eldeki mevcut hammaddenin nispeten uyumlu ve bilinçli olarak kullanılması gerekmektedir (Maloney 1993).

Bir ağacın levha üretimine uygunluğu; ağaç türüne, yetişme yerine, meşcere şartlarına, tomruğun kesildiği ağacın kısmına, çürüklük mantarının etkisine, yangın etkisinin olup olmamasına, hammaddenin kabuklu–kabuksuz–endüstri artığı–yarma odun olma durumuna, lif kıvrıklığına, reaksiyon odununa, budak vb. kusurların miktarı kriterlerine bağlıdır.

Buğday saplarından MDF üretimi üzerine doktora çalışması yapılmıştır (İstek, 1998). Bu araştırmada ülkemizde endüstriyel odun arzı karşısında talebin daha hızlı arttığı belirtilmektedir. MDF ve diğer kompozit levha ürünlerinin üretiminde odun hammaddesinin yerine alternatif değişik kaynakların bulunması gerekmektedir. Odun hammaddesinin kullanım yerine alternatif kaynak olarak atık kâğıtlar vb’ni MDF üretiminde değerlendirme araştırmaları yapılmaktadır.

Şekil 1.5. Odunun temel hücre çeperi bileşenleri (Schmitt Hamburg Üniversitesi, wood

50

Selüloz, hemiselüloz ve lignin, odunun temel hücre çeperi bileşenleri olarak ifade edilmektedir. Odun hammaddesinin kimyasal yapısını C (Karbon), H (Hidrojen) ve O (Oksijen)’den oluşan elementlerdir. Odunda az miktarda Pektin ve N (Azot) da bulunmaktadır. Selüloz, odunun ağırlıkça yaklaşık yarısını oluşturmaktadır. Odunun kimyasal yapısındaki en önemli bileşiktir. Hemiselüloz ve lignin miktarları ağaç türleri arasında önemli farklılıklar göstermektedir. Temel bileşenlerin dışında odunun yapısında bulunan diğer bir yapı ise organik veya inorganik ekstraktif maddelerdir. Selüloz, gerek masif ahşap malzemede gerekse kompozit levhalarda performans özellikleri üzerine etki eden en önemli kimyasal bileşendir (Bozkurt 1992, Akbulut 2001).

Şekil 1.5’e göre miseller, selüloz moleküllerini; selüloz molekülleri, mikrofibrilleri; mikrofibriller, makrofibrilleri; makrofibriller, hücre çeperini; hücre çeperi, lif hücresini; lif hücreleri de bir araya gelerek odunu oluşturmaktadır. Hemiselülozların sulandırılmış asitlerle hidrolize olarak meydana getirdikleri şeker ve şeker asitleri, çeşitli maddelerle reaksiyona girerek yaş yöntemle lif levha üretiminde lifler arasındaki bağ oluşumuna yardımcı olmaktadırlar (Akbulut 2001).

Lignin C, H ve O elementlerinden oluşmasına rağmen bir karbonhidrat değildir. Lignin hücreler arasında ve hücre çeperinde yer almaktadır. Hücre çeperinde hücreye sertlik ve sağlamlık kazandıran, hücreler arasında birleşme rolü oynayan bir maddedir. Ayrıca lignin basıncı stabilize eden, rutubet karşısında şişmeyi ve boyutsal uzamayı düşüren, çürümeye ve böcek zararına karşı dayanıklılık sağlayandır. Lignin miktar olarak ağaç türlerine göre farklılık gösterse de odunun yaklaşık olarak çeyrek kısmını oluşturmaktadır (Bozkurt ve Göker 1996).

Odun içerisinde çoğu organik, az bir kısmı da inorganik maddelerin oluşturduğu birçok ekstraktif madde bulunmaktadır. Ekstraktif maddeler hücre liflerinde ve hücre çeperinde depo edilmiştir. Bu ekstraktif maddeler odundan sıcak ya da soğuk su, alkol, benzen, aseton ve ester ile çıkarılabilmektedir. Reçineler ve polifenoller, ekonomik olarak çok değerli olan ekstraktif maddelerdir. İnorganik esaslı maddeler arasında kalsiyum ve silis yer almaktadır. Ekstraktif maddeler; odunun permeabilitesi, yoğunluğu, sertliği, rengi, tadı, kokusu, böcek ve mantarlara karşı dayanıklılığı ve direnci üzerinde etkili olmaktadır (Koç 2002).

51