T.C.
DÜZCE ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
FABRİKASYON ORTAMINDA YANMAYA DAYANIKLI OLARAK
ÜRETİLEN ORTA YOĞUNLUKTAKİ LİFLEVHALARIN (MDF)
TEKNOLOJİK ÖZELLİKLERİ
ÖMER ERDEM ŞİMŞEK
YÜKSEK LİSANS TEZİ
ORMAN ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
DANIŞMAN
PROF. DR. CENGİZ GÜLER
T.C.
DÜZCE ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
FABRİKASYON ORTAMINDA YANMAYA DAYANIKLI OLARAK
ÜRETİLEN ORTA YOĞUNLUKTAKİ LİFLEVHALARIN (MDF)
TEKNOLOJİK ÖZELLİKLERİ
Ömer Erdem Şimşek tarafından hazırlanan tez çalışması aşağıdaki jüri tarafından Düzce Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Oman Endüstri Mühendisliği Anabilim Dalı’nda
YÜKSEK LİSANSTEZİ olarak kabul edilmiştir.
Tez Danışmanı
Prof. Dr. Cengiz GÜLER Düzce Üniversitesi
Jüri Üyeleri
Prof. Dr. Cengiz GÜLER
Düzce Üniversitesi _____________________ Prof. Dr. Süleyman KORKUT
Düzce Üniversitesi _____________________
Dr. Öğr. Üyesi Abdullah Cemil İLÇE
Abant İzzet Baysal Üniversitesi _____________________
BEYAN
Bu tez çalışmasının kendi çalışmam olduğunu, tezin planlanmasından yazımına kadar bütün aşamalarda etik dışı davranışımın olmadığını, bu tezdeki bütün bilgileri akademik ve etik kurallar içinde elde ettiğimi, bu tez çalışmasıyla elde edilmeyen bütün bilgi ve yorumlara kaynak gösterdiğimi ve bu kaynakları da kaynaklar listesine aldığımı, yine bu tezin çalışılması ve yazımı sırasında patent ve telif haklarını ihlal edici bir davranışımın olmadığını beyan ederim.
15 Nisan 2019
TEŞEKKÜR
Yüksek lisans öğrenimimde ve bu tezin hazırlanmasında gösterdiği her türlü destek ve yardımdan dolayı çok değerli hocam Prof. Dr. Cengiz GÜLER ’e en içten dileklerimle teşekkür ederim.
Bu çalışmanın gerçekleştirilmesi için gerekli olan araştırmaları yaptığım, bilgi ve tecrübelerinden yararlandığım Kastamonu Entegre ailesi başta olmak üzere gecesiyle gündüzüyle birlikte çalıştığımız tüm vardiya çalışma arkadaşlarıma teşekkürlerimi sunarım.
Tez çalışmam sırasında ilgili testlerin ve analizlerin yapılmasında katkı ve desteklerini esirgemeyen ve bilgilerinden faydalandığım Kalite Kıdemli Yöneticisi Mediha VICIL’ a, Kalite Kıdemli Uzman Mühendisi Ayşe Alpay’ a teşekkür ederim.
Tez çalışmama devam ettiğim süre boyunca yine çalışma hayatımda engel olmaması için desteklerini esirgemeyen Kastamonu Entegre Gebze Tesisleri Direktörümüz Bülent GÜLSAR’ a, MDF İşletme Müdürü Musa AKDEMİR’ e, MDF İşletme Kıdemli Uzman Mühendisi Merih ÖZER’ e ve Vardiya Mühendisi arkadaşlarım olan Selim BAKAR, Samet GÜRSOY, Onur SEVİM’ e teşekkürlerimi sunarım.
Hayatım boyunca maddi ve manevi desteklerini esirgemeyen her zaman yanımda olan aileme, hayatıma anlam katan değerli eşim Aysel ŞİMŞEK’ e, varlığıyla bana güç veren neşe kaynağım olan oğlum Muhammed Eymen ŞİMŞEK’ e şükranlarımı sunarım.
15 Nisan 2019 Ömer Erdem ŞİMŞEK
İÇİNDEKİLER
Sayfa No
ŞEKİL LİSTESİ ... X
ÇİZELGE LİSTESİ ... XVIII
KISALTMALAR ... XVI
ÖZET ... XVII
ABSTRACT ... XVIII
1. GENEL BİLGİLER ... 1
1.1. GİRİŞ ... 1
2. LİFLEVHA ENDÜSTRİSİNİN GELİŞİMİ VE GENEL DURUMU 4
2.1. DÜNYADA LİFLEVHA ENDÜSTRİSİ ... 42.2. TÜRKİYE’DE LİFLEVHA ENDÜSTRİSİ ... 6
3. LİFLEVHA VE ÜRETİM PROSESİ ... 9
3.1. ODUN ESASLI KOMPOZİT LEVHALAR ... 9
3.2. LİFLEVHANIN TANIMI ... 10
3.3. LİFLEVHA ÜRETİM TEKNOLOJİSİ ... 10
3.3.1. Odunun Depolanması ... 11 3.3.2. Kabuk Soyma ... 13 3.3.3. Yongalama ... 14 3.3.4. Yonga Depolama ... 14 3.3.5. Yongaların Elenmesi ... 16 3.3.6. Yongaların Yıkanması ... 18 3.3.7. Liflendirme İşlemi ... 19
3.3.8. Liflerin Tutkallanması ve Diğer Katkı Maddelerinin Katılması ... 21
3.3.9. Lif Kurutma ... 22
3.3.10. Liflevha Taslağının Oluşturulması (Serme Hattı) ... 23
3.3.11. Ön Presleme (Prepres) ... 24
3.3.12. Sıcak Presleme ... 26
3.3.14. Zımparalama İşlemi ... 28
4. ODUNDA BOZUNMA VE YANMA OLAYI ... 29
4.1. ODUN VE ODUN ESASLI MALZEMELERDE BOZUNMA TÜRLERİ .. 29
4.2. ODUN VE ODUN ESASLI MALZEMELERİN YANMA ÖZELLİKLERİ 30 4.3. YANMA OLAYI VE YANMA MEKANİZMASI ... 32
4.3.1. Odun ve Odun Esaslı Malzemelerin Yanma Mekanizması ... 33
4.3.1.1. Termal Bozunma ... 34
4.3.1.2. Tutuşma ... 36
4.3.1.3. Kor Haline Gelme ... 36
4.3.1.3. Duman ve Gaz Oluşumu ... 37
4.3.2. Odun ve Odun Esaslı Malzemelerde Yanmayı Geciktirici (FR) İşlemler ... 37
4.3.3. Yanmayı Geciktirme Mekanizmaları ... 39
4.3.4. Yanmayı Geciktirici Kimyasal Maddeler ... 41
4.3.5. Borlu Bileşiklerin Odun ve Odun Esaslı Malzemelerde Kullanımı ... 46
4.3.6. Yanmayı Geciktirici Kimyasal Maddelerin Sinerjik Etkileri ... 47
4.3.7. Yanmayı Geciktirici Kimyasal Maddelerin Odun ve Odun Esaslı Malzemelerin Özelliklerine Etkileri ... 48
4.3.8. Yanma Dayanımını ve Yanma Karakteristiklerini Belirleme Yöntemleri ... 50 4.4. LİTERATÜR ÖZETİ ... 53
5. YAPILAN ÇALIŞMALAR ... 62
5.1. METERYAL ... 62 5.1.1. Hammadde ... 62 5.1.2. Kimyasal Madde ... 62 5.1.2.1. ‘MDP 6555 SE03’ Kimyasalı ... 62 5.1.3. Tutkal ... 635.1.4. Sertleştirici Madde, Parafin ve Boya ... 64
5.2. METOT ... 65
5.2.1. Deney Levhalarının Üretimi ... 65
5.3. DENEME LEVHALARININ ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ ... 69
5.3.1. Fiziksel Özellikler ... 69
5.3.1.1. Rutubet Miktarlarının Belirlenmesi ... 69
5.3.1.3. Su Alma Oranının Belirlenmesi ... 70
5.3.1.4. Kalınlık Artımı Belirlenmesi ... 70
5.3.1.5. Yüzey Emmesi (Toluen) Testi ... 71
5.3.1.6. Yoğunluk Profili Belirlenme (Grecon) ... 72
5.3.2. Mekanik Özellikler ... 72
5.3.2.1. Eğilme Direncinin Belirlenmesi ... 72
5.3.2.2. Elastikiyet Modülünün Belirlenmesi ... 73
5.3.2.3. Yüzeye Dik Yönde Çekme Direncinin Belirlenmesi ... 73
5.3.2.4. Vida Tutma Direnci Belirlenmesi ... 74
5.3.2.5. Yüzey Sağlamlığının Belirlenmesi ... 75
5.3.3. Yanma Özellikleri ... 75
5.3.3.1. KEAS Laboratuvarında Yapılan Yanmaya Dayanım Testi ... 75
5.3.3.2. Termogravimetrik Analiz (TGA) ... 76
5.4. İSTATİSTİKSEL ANALİZ... 77
6. BULGULAR ... 78
6.1. FİZİKSEL ÖZELLİKLER ... 78 6.1.1. Rutubet Miktarı ... 78 6.1.2. Yoğunluk Miktarı ... 79 6.1.3. Su Alma Oranı ... 80 6.1.4. Kalınlık Artımı ... 826.1.5. Yüzey Emmesi (Toluen Testi) ... 83
6.1.6. Yoğunluk Profili Belirlenmesi (Grecon Testi) ... 85
6.2. MEKANİK ÖZELLİKLER ... 87
6.2.1. Eğilme Direnci ... 87
6.2.2. Elastikiyet Modülü ... 89
6.2.3. Yüzeye Dik Yönde Çekme Direnci ... 90
6.2.4. Vida Tutma Direnci ... 91
6.2.5. Yüzey Sağlamlığı ... 92
6.3. YANMA ÖZELLİKLERİ ... 94
6.3.1. KEAS Laboratuvarında Yapılan Yanmaya Dayanım Testi ... 94
6.3.2. Termogravimetrik Analiz (TGA) ... 97
7. TARTIŞMA ... 99
7.1.1. Rutubet Miktarı ... 99
7.1.2. Yoğunluk ... 99
7.1.3. Su Alma ... 99
7.1.4. Kalınlık Artımı ... 100
7.1.5. Yüzey Emmesi (Toluen Testi) ... 100
7.1.6. Yoğunluk Profili Belirlenmesi (Grecon Testi) ... 101
7.2. MEKANİK ÖZELLİKLER ... 101
7.2.1. Eğilme Direnci ... 101
7.2.2. Elastikiyet Modülü ... 102
7.2.3. Yüzeye Dik Çekme Direnci ... 103
7.2.4. Vida Tutma Direnci ... 105
7.2.5. Yüzey Sağlamlığı ... 105
7.3. YANMA ÖZELLİKLERİ ... 107
7.3.1. KEAS Laboratuvarda Yapılan Yanmaya Dayanım Testi ve TSE Sonuçları ... 107
7.3.2. Termogravimetrik Analiz (TGA) ... 108
8. SONUÇLAR ... 112
8.1. FİZİKSEL ÖZELLİKLER ... 112 8.1.1. Rutubet Miktarı ... 112 8.1.2. Yoğunluk ... 112 8.1.3. Su Alma ... 112 8.1.4. Kalınlık Artımı ... 113 8.1.5. Yüzey Emmesi ... 1138.1.6. Yoğunluk Profili (Grecon Testi) ... 114
8.2. MEKANİK ÖZELLİKLER ... 114
8.2.1. Eğilme Direnci ... 114
8.2.2. Elastikiyet Modülü ... 114
8.2.3. Yüzeye Dik Yönde Çekme Direnci ... 115
8.2.4. Vida Tutma Direnci ... 115
8.2.5. Yüzey Sağlamlığı ... 115
8.3. YANMA ÖZELLİKLERİ ... 116
8.3.1. KEAS Laboratuvarda Yapılan Yanmaya Dayanım Testi ... 116
9. ÖNERİLER... 117
10. KAYNAKLAR ... 119
ÖZGEÇMİŞ ... 129
ŞEKİL LİSTESİ
Sayfa No
Şekil 3.1. Liflevha üretimi iş akışı……….. ... 11
Şekil 3.2. Yongalama Makinesi (Kastamonu Entegre Gebze Tesisleri). ... 12
Şekil 3.3. Odun sahasından bir görünüm. ... 13
Şekil 3.4. Kabuk soyma makinesi. ... 13
Şekil 3.5. Yongalama makinesi (Chıpper). ... 14
Şekil 3.6. Yonga depolama beton silo. ... 15
Şekil 3.7. Elek besleme helezonları. ... 15
Şekil 3.8. Eskiden sıklıkta kullanılan sarsak elek. ... 16
Şekil 3.9. Eleklerde bulunan rechıpper. ... 17
Şekil 3.10. Elek altı malzeme yongalevha veya kazan yakıtı için. ... 17
Şekil 3.11. Mekanik elek. ... 18
Şekil 3.12. Yonga yıkamasının yapıldığı bölüm (Plug Screw). ... 18
Şekil 3.13. Pişirme kazanı silosu, pişirme kazanı ve refiner genel görünümü. ... 19
Şekil 3.14. Defibratörün (Refiner) genel görünümü. ... 20
Şekil 3.15. Defibratör (Refiner) segmenti. ... 20
Şekil 3.16. Liflerin tutkallanması (ecoresinator). ... 22
Şekil 3.17. Diğer katkı maddelerinin hazırlanması (tutkal mutfağı). ... 22
Şekil 3.18. Lif kurutma hattı. ... 23
Şekil 3.19. Serme hattından bir görünüm. ... 23
Şekil 3.20. Ön presten bir görünüm (prepres). ... 24
Şekil 3.21. Yabancı cisim taraması yapan cihaz (metal dedektörü). ... 25
Şekil 3.22. Levha taslağı üst yüzeye su ve kimyasal karışım püskürtülmesi. ... 25
Şekil 3.23. Sürekli presin genel görünüşü (siempelkamp). ... 26
Şekil 3.24. Sıcak presten çıkan levhaların klimatize edildiği yıldız soğutucu. ... 28
Şekil 3.25. Levha panel zımparalama makinesi. ... 28
Şekil 4.1. Yanma mekanizması (Wang, 2000). ... 32
Şekil 4.2. Yangın evrelerinin temsili gösterimi (Troitzsch, 1998). ... 33
Şekil 4.3. Selülozun pirolizi ve yanması (Levan, 1989). ... 35 Şekil 4.4. a) FR işlemi uygulanmamış malzemelerle üretilen ortamlarda yangından
kurtulma zamanı seyri b) FR işlemi uygulanmış malzemelerle üretilen
ortamlarda yangından kurtulma zamanı seyri (Special Chem, 2007) . ... 38
Şekil 4.5.Çeşitli FR kimyasallarının oduna bağlanma şekilleri (Rowell ark., 1984). .... 39
Şekil 4.6. Bor bileşiklerinin kullanım yerleri (Alma ve Acemioğlu, 2001). ... 45
Şekil 5.1.Ecoresinator nozulları. ... 66
Şekil 5.2. IBC Tanktan verilen boya. ... 66
Şekil 5.3. Küsters girişten bir görünüm. ... 68
Şekil 5.4. Siempelkamp pres girişten bir görünüm. ... 68
Şekil 5.5. Toluen Aparatı. ... 71
Şekil 5.6. Grecon cihazından bir görünüm. ... 72
Şekil 5.7. Elastikiyet, eğilme, çekme ve vida testlerinin yapıldığı İMAL cihazı. ... 74
Şekil 5.8. Fabrikada hazırlanan yanmaya dayanım düzeneği. ... 76
Şekil 5.9. Schimadzu marka TGA-50 cihazı. ... 77
Şekil 6.1. 18 mm kalınlıktaki yanmaz FR levhanın yoğunluk profili... 85
Şekil 6.2. 18 mm kalınlıktaki kontrol levhasının yoğunluk profili. ... 86
Şekil 6.3. 8 mm kalınlıktaki yanmaz FR levhanın yoğunluk profili... 86
Şekil 6.4. 8 mm kalınlıktaki kontrol levhasının yoğunluk profili. ... 87
Şekil 6.5. TSE de yapılan yanma dayanım testi. ... 94
Şekil 6.6. 18 mm kalınlıkta FR yanmaz levhada ve kontrol numunesinde yapılan yanmaya dayanım testi sonrasındaki görünüm. ... 95
Şekil 6.7. 8 mm kalınlıktaki boyalı boyasız kontrol numunelerinde yanma dayanım testi sonrasındaki görünüm . ... 96
Şekil 6.8. 8 mm kalınlıktaki FR yanmaz levha numunesinde yanma dayanım testi sonrasındaki görünüm. ... 96
Şekil 6.9. 8 mm kalınlıktaki kontrol numunelerinin TGA grafiği. ... 97
Şekil 6.10. 8 mm kalınlıktaki FR levha numunelerinin TGA grafiği. ... 97
Şekil 6.11. 18 mm kalınlıktaki kontrol numunelerinin TGA grafiği. ... 98
Şekil 6.12. 18 mm kalınlıktaki FR levha numunelerinin TGA grafiği. ... 98
Şekil 7.1. 18 mm kalınlıkta üretilen levhaların eğilme direnci değerlerindeki değişim. ... 101
Şekil 7.2. 8 mm kalınlıkta üretilen levhaların eğilme direnci değerlerindeki değişim. ... 102
Şekil 7.3. 18 mm kalınlıkta üretilen levhaların elastikiyet modülü değerlerindeki değişim. ... 102
Şekil 7.4. 8 mm kalınlıkta üretilen levhaların elastikiyet modülü değerlerindeki değişimler ... 103
Şekil 7.5. 18 mm kalınlıkta üretilen levhaların yüzeye dik çekme direnci değerlerindeki değişim. ... 103
Şekil 7.6. 8 mm kalınlıkta üretilen levhaların yüzeye dik çekme direnci değerlerindeki değişim. ... 104 Şekil 7.7. 18 mm kalınlıkta üretilen levhaların vida tutma değerlerindeki değişim. .... 105 Şekil 7.8. 18 mm kalınlıkta üretilen levhaların yüzey sağlamlığı değerlerindeki
değişim. ... 106 Şekil 7.9. 8 mm kalınlıkta üretilen levhaların yüzey sağlamlığı değerlerindeki
değişim. ... 106 Şekil 7.10. 8 mm kalınlıktaki kontrol numunesi ve FR numunesinin TGA grafiği. .... 109 Şekil 7.11.18 mm kalınlıktaki kontrol numunesi ve FR numunesinin TGA grafiği. ... 110
ÇİZELGE LİSTESİ
Sayfa No
Çizelge 2.1. 2014 Dünya levha üretimi. ... 4
Çizelge 2.2. Dünya levha üretimi (m³). ... 5
Çizelge 2.3. Sektörün kurulu kapasitesi. ... 6
Çizelge 2.4. Türkiyedeki liflevha (MDF) üreticileri. ... 7
Çizelge 2.5. Ağaç bazlı levha üreten ülkeler Avrupa sıralaması. ... 7
Çizelge 2.6. Türkiye’ nin MDF/HDF üretim, ihracat ve imalatı. ... 8
Çizelge 5.1. MDP 6555 SE03 özellikleri. ... 63
Çizelge 5.2. MUF tutkalına ait özellikler. ... 64
Çizelge 5.3. Levha gruplarının içerikleri. ... 67
Çizelge 6.1. Kontrol ve yanmaz kimyasalı (FR) kullanılarak üretilen deneme levhalarının ortalama rutubet değeri. ... 78
Çizelge 6.2. 18 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın rutubet üzerine etkisine ilişkin t-testi sonuçları. ... 78
Çizelge 6.3. 8 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın rutubet üzerine etkisine ilişkin t-testi sonuçları. ... 79
Çizelge 6.4. Kontrol ve yanmaz kimyasalı (FR) kullanılarak üretilen deneme levhalarının ortalama yoğunluk değerleri. ... 79
Çizelge 6.5. 18 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın yoğunluk üzerine etkisine ilişkin t-testi sonuçları. ... 80
Çizelge 6.6. 8 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın yoğunluk üzerine etkisine ilişkin t-testi sonuçları. ... 80
Çizelge 6.7. Kontrol ve yanmaz kimyasalı (FR) kullanılarak üretilen deneme levhalarının ortalama su alma değerleri. ... 81
Çizelge 6.8. 18 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın su alma oranları üzerine etkisine ilişkin t-testi sonuçları. ... 81 Çizelge 6.9. 8 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın su alma oranı üzerine etkisine ilişkin t-testi sonuçları. ... 82 Çizelge 6.10. Kontrol ve yanmaz kimyasalı (FR) kullanılarak üretilen deneme
levhalarının kalınlık artımı değerleri. ... 82 Çizelge 6.11. 18 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın kalınlık artımı üzerine etkisine ilişkin t-testi sonuçları. ... 83 Çizelge 6.12. 8 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın kalınlık artımı üzerine etkisine ilişkin t- testi sonuçları. ... 83 Çizelge 6.13. Kontrol ve yanmaz kimyasalı (FR) kullanılarak üretilen deneme
levhalarının ortalama yüzey emmesi değerleri. ... 84 Çizelge 6.14. 18 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın yüzey emmesi üzerine etkisine ilişkin t-testi sonuçları. ... 84 Çizelge 6.15. 8 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın yüzey emmesi üzerine etkisine ilişkin t-testi sonuçları. ... 85 Çizelge 6.16. Kontrol ve yanmaz kimyasalı (FR) kullanılarak üretilen deneme
levhalarının ortalama eğilme direnci değerleri. ... 87 Çizelge 6.17. 18 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın eğilme direnci üzerine etkisine ilişkin t-testi sonuçları. ... 88 Çizelge 6.18. 8 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın eğilme direnci üzerine etkisine ilişkin t-testi sonuçları. ... 88 Çizelge 6.19. Kontrol ve yanmaz kimyasalı (FR) kullanılarak üretilen deneme
levhalarının eğilmede elastikiyet modülü değerleri. ... 89 Çizelge 6.20. 18 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın elastikiyet modülü direnci üzerine etkisine
Çizelge 6.21. 8 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın elastikiyet modülü direnci üzerine etkisine ilişkin t-testi sonuçları. ... 90 Çizelge 6.22. Kontrol ve yanmaz kimyasalı (FR) kullanılarak üretilen deneme
levhalarının ortalama yüzeye dik çekme direnci değerleri. ... 90 Çizelge 6.23. 18 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın yüzeye dik çekme direnci üzerine etkisine ilişkin t-testi sonuçları. ... 91 Çizelge 6.24. 8 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın yüzeye dik çekme direnci üzerine etkisine ilişkin t-testi sonuçları. ... 91 Çizelge 6.25. Kontrol ve yanmaz kimyasalı (FR) kullanılarak üretilen deneme
levhalarının ortalama vida tutma değerleri. ... 92 Çizelge 6.26. 18 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın vida tutma değerleri üzerine etkisine ilişkin t-testi sonuçları. ... 92 Çizelge 6.27. Kontrol ve yanmaz kimyasalı (FR) kullanılarak üretilen deneme
levhalarının ortalama yüzey sağlamlığı değerleri. ... 93 Çizelge 6.28. 18 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın yüzey sağlamlığı değerleri üzerine etkisine ilişkin t-testi sonuçları. ... 93 Çizelge 6.29. 8 mm kalınlıkta FR yanmaz ve kontrol örneklerinden üretilmiş MDF levhalarda yanmazlığın yüzey sağlamlığı değerleri üzerine etkisine ilişkin t-testi sonuçları. ... 93 Çizelge 6.30. KEAS laboratuvarında yapılan yanma dayanım testi sonuçları. ... 95 Çizelge 7.1. EN 13501-1 göre sınıflandırma. ... 108
KISALTMALAR
AGE Alil Glicidil Eter
APP Amonyum Polifosfat
ASTM Amerikan Society of Testing Materials DIN Alman Standartları Enstitüsü
DOT Disodyum Oktaborat
DSC Diferansiyel Taramalı Kalorimetre
DTA Diferansiyel Termal Analiz
EN Avrupa Standartları
FR Fire Retardants (Yangın Geciktirici)
HDF High Density Fiberboard
IBC İntermediate Bulk Container
MDF Medium Density Fiberboard
MMA Metil Metakrilat
MÖ Milattan Önce
MÜF Melamin Üre Formaldehit
OSB Oriented Strandboard
PP Propilen
PU Poliüretan
TGA Termogravimetrik Analiz
TSE Türk Standartları Enstitüsü
UV Ultra Viyole
ÜF Üre Formaldehit
ÖZET
FABRİKASYON ORTAMINDA YANMAYA DAYANIKLI OLARAK ÜRETİLEN ORTA YOĞUNLUKTAKİ LİFLEVHALARIN (MDF)
TEKNOLOJİK ÖZELLİKLERİ
Ömer Erdem ŞİMŞEK Düzce Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü, Orman Endüstri Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi
Danışman: Prof. Dr. Cengiz GÜLER Nisan 2019, 128 sayfa
Odun esaslı kompozit malzemeler içerisinde en önemli ürünlerden biri de liflevhalardır. Liflevhalar lignoselülozik yapıları sebebiyle kolay yanabilme ve tutuşabilme gibi bazı dezavantajlara sahiptir. Bu durum özellikle toplu yaşam alanlarında can ve mal güvenliğini tehdit edici bir unsurdur. Mobilya ve benzeri birçok odun esaslı malzemenin insan sağlığı ve güvenliği açısından yanmaya karşı daha dayanıklı hale getirilmesi önem teşkil etmektedir. Özellikle çeşitli kullanım yerlerinde yanmaya karşı belirli bir dirence sahip olan odun esaslı levha ürünleri zorunlu olarak tercih edilmektedir.
Bu çalışmada; EcoChem (FR) (Flame Retardand Chemistry) ticari adıyla bilinen yanma geciktirici özelliğe sahip amonyum polifosfat (APP) ile üretilen orta yoğunlukta liflevhaların (MDF) yanma özellikleri ile bazı diğer teknolojik özellikleri incelenmiştir. Kontrol ve yanmaya karşı dirençli levhalarda; fiziksel özelliklerden rutubet, yoğunluk, su alma ve kalınlık artımı, mekanik özelliklerden ise eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü, vida tutma direnci ve yüzey sağlamlık testleri yapılmıştır. Ayrıca hem kontrol örnekleri hem de yanmaya karşı dayanıklı MDF’ler, laboratuar ortamında direk aleve maruz bırakılarak karşılaştırılmıştır. Ayrıca termogravimetrik analiz yöntemi ile de incelenmiştir. Sonuçta FR kimyasalı ile üretilen levhaların % 30 oranında yanmaya karşı daha fazla direnç gösterdiği gözlenmiştir.
ABSTRACT
THE TECHNOLOGICAL PROPERTIES OF MEDIUM DENSITY
FIBERBOARDS (MDF) PRODUCER WITH THE FIRE RETERDANT IN THE FABRICATION
Ömer Erdem ŞİMŞEK
Düzce University
Graduate School of Natural and Applied Sciences, Department of Forest Industry Engineering
Master’s Thesis
Supervisor: Prof. Dr. Cengiz GÜLER April 2019, 128 pages
One of the most important products in wood based composite materials is the fiberboard. The fiberboard has some disadvantages such as easy flammability and ignition due to its lignocellulosic structure. This situation is a threat to the security of life and property, especially in public areas. It is important to make furniture and similar many wood based materials more resistant to combustion in terms of human health and safety. In particular, Fireproofing wood-based panel products, which are more resistant to combustion, are particularly preferred at various applications.
In this study; The combustion properties of medium density fiberboard (MDF) produced by ammonium polyphosphate (APP) known as EcoChem (FR), which is known under the trade name Fire Retardand Chemistry, were investigated some technological properties. Control and fire resistant boards; physical properties of the relative humidity, density, water intake and thickness swelling, mechanical properties of the bending strength, elastisty module, screw-holding resistance and surface strength tests were investigated. In addition, both the control samples and the fire resistant MDFs were compared to the direct flame in the laboratory. It was also examined by thermogravimetric analysis method. As a result, it was observed that 30% of the fiberboards produced with FR chemical showed more resistance to combustion.
1. GENEL BİLGİLER
1.1. GİRİŞ
Endüstriyel gelişimin ve teknolojik değişimlerin çok hızlı yaşandığı günümüz dünyasında; insanoğlunun ihtiyaç ve beklentileri de aynı şekilde hızlı bir artış göstermektedir. Bu ihtiyaç ve beklentileri karşılamak tüm endüstri kollarının öncelikleri arasında yer almaktadır. Özellikle kaliteli ve ihtiyaçlara hizmet edebilecek nitelikte ürün arayışları, yenilikçi yaklaşımlar ile mevcut problemlerin çözümleri ve proses iyileştirmeleri sağlanabilmektedir. Bu malzemelerden çeşitli modifikasyonlar yapılarak istenilen özellikte ürünler elde edilebilmekte ve bu ürünler hayatımızın pek çok alanında farklı amaçlar için kullanılmaktadır.
Liflevhaların, masif malzemeler ve diğer odun esaslı kompozit levha ürünleriyle karşılaştırıldıklarında oldukça iyi özelliklere sahip oldukları görülmektedir. Bünyesinde yüksek oranda bitkisel lif içerdiklerinden dolayı ağaç malzemede olduğu gibi yüksek değerde mekanik ve teknolojik özelliklere sahiptir. Liflevhalar da masif malzemenin aksine direnç özellikleri her yerde aynıdır, işlenmesi kolaydır ve aynı zamanda teknolojik özelliklerinin (özgül ağırlık, sertlik, direnç, boyut gibi) istenilen ölçüde üretimi mümkündür. Benzeri daha birçok olumlu ve istenilen özelliklere sahip liflevha ürünleri günümüzde oldukça rağbet görmektedir (Eroğlu ve Usta, 2000).
Odun, başlıca selüloz, hemiselüloz ve ligninden oluşan, doğada fazla miktarda bulunan, yenilenebilir doğal bir polimerik maddedir. Diğer yapısal ve mühendislik malzemeleri ile karşılaştırıldığında odun dokusu; sahip olduğu yüksek elastikiyet/direnç oranı, işleme ve şekil verme kolaylığı ve eşsiz estetik değeri gibi birçok özellikler sergilemesi nedeniyle ilginç bir malzemedir. Kontrplak, yongalevha, MDF ve OSB gibi odun esaslı kompozit levha ürünlerinin ortaya çıkış sebebi; masif ağaç malzemenin bazı özelliklerinin iyileştirilmesi, daha büyük boyutlu ve homojen yapıya sahip malzemelerin elde edilmesi isteğidir (Aydın, 2003).
Bu olumlu özelliklerinin yanı sıra liflevhalar, odun ve odun esaslı diğer levha ürünleri gibi bazı sakıncalı özelliklere de sahiptir. Bu sakıncalı özelliklerden önemli olanlarından biri materyalin kolay yanabilmesi ve tutuşabilmesidir. Lignoselülozik materyallerin
tümü, yanıcı özelliklere sahip olmaları nedeniyle tutuşma sıcaklığına ulaştıklarında ve yanma için gereken ortamı bulduklarında kolaylıkla yanabilmekte, direnç özelliklerini kaybederek yanma esnasında zayıf dayanım gösterip can ve mal güvenliğini tehdit edebilmektedir. Bu durum göz önüne alındığında, odun esaslı materyallerin; yapılarda, inşaat sektöründe vb. kullanım alanlarında değerlendirilmesi sınırlı hale gelmekte, kullanılması durumunda ise dayanım özelliklerinin iyileştirilmiş olması gerekmektedir. Bu amaçla; malzemenin yanma karakteristiklerine etki edip dayanımlarını artırmak için çeşitli yanmayı geciktirici kimyasal maddelerle muamele edilerek güçlendirilmesi yönünde çalışmalar yapılmaktadır (Gu ve ark. 2007; Ellis ve Rowell, 1989; Kozlowski ve ark.1999).
Yangın; katı, sıvı ve gaz halindeki yanıcı maddelerin kontrol dışı yanma olayıdır. Yanma bir maddenin, yakıcı bir maddeyle birleşmesi sonucunda ısı açığa çıkararak meydana getirdiği olayların tümü olarak ifade edilmektedir. Norman koşullarda havada max. % 21 oranında oksijen bulunur. Fakat yanma olayının gerçekleşebilmesi için havada en az % 14 dolayında oksijen bulunması gerektiği bilinmektedir (Peker ve Atılgan, 2015). Yangın alevlenebilmesi için belirli bir sıcaklığa ulaşması gerekir. Kuru haldeki odunun herhangi bir kıvılcıma gerek duyulmadan 220 °C lerde kendi kendine tutuşabildiği bilinmektedir. Yanma sırasında ahşap malzemede 170 °C ye kadar kuruma, 270 °C ye kadar CO, CO2 ve su buharı çıkışı, 250-300 °C de de tutuşma meydana gelir (İstek ve ark. 2017). Yanma olayının gerçekleşebilmesi için yanıcı madde, oksijen ve sıcaklık üçlüsünün bir araya gelmesi gerekir. Bunlardan herhangi biri olmazsa yanma olayı gerçekleşmesi mümkün değildir.
Odun esaslı malzemelerin yanmasının geciktirilmesi ya da engellenmesi amacıyla yaygın olarak inorganik esaslı kimyasallar kullanılmaktadır. Bunlar amonyum sülfat, amonyum klorür, çinko klorür, borik asit ve boraks grubu kimyasallardır (Demir ve Aydın, 2016, Baysal, 2003). Yongalevha ve liflevha sektöründe ise üretim aşamasında tutkalla beraber ya da doğrudan lif veya yongaya katılarak uygulanabildiği gibi, normal levhalara çeşitli emprenye metotlarından (daldırma, fırça ile sürme gibi) biri ile işlem yapılabilmektedir.
Yangın geciktirici kimyasal maddeler odun esaslı malzemelerin direnç özelliklerini, higroskopisiteye, özgül kütleye, korozifliğe, tutkallamaya, işlenebilmeye, yüzey pürüzlülüğüne ve ısı iletkenliği üzerine olumlu veya olumsuz etkileri olduğunu ifade edilmektedir (Demir ve Aydın, 2016).
Rejeesh ve Saju (2018) yapmış oldukları bir çalışmada Hindistan cevizi kabuğundan üretilen liflevhalara, boraks ve borik asitle muamele ettikten sonra yanmaya-alevlenmeye karşı direnci belirlemek amacıyla testler yapmış ve % 35 oranında yanmaya karşı dirençli olduklarını tespit etmişlerdir. Hashim ve ark. (2005)’de alev geciktirici bir katkı maddesi olarak alüminyum trihidroksiti (ATH) belirli oranlarda kullanıp deneysel MDF levhalar üreterek testlere tabi tutmuşlardır. Sonuç olarak; kullanılan ATH’nin yangın geciktirici olarak kullanılabileceğini göstermişlerdir. Ustaömer ve ark. (2008)’da bor ile muamele edilmiş liflevhaların yüzey pürüzlülükleri üzerine etkisini incelemişlerdir. Ayrılmış ve ark. (2009) yaptıkları bir çalışmalarında, Fagus Orientalis Lipsky’den üretilen kaplamaları MAP, DAP, kireçli su ve BA+BX (ağırlıkça1:1) ile muamele etmişler ve bu kaplamaların fiziksel, mekanik ve yanma özelliklerini test etmişlerdir. Çalışma sonucunda ise, kireçli suyla muameleli örneklerin en iyi fiziksel özellikleri; BA+BX ile muameleli örneklerin ise en iyi mekanik özellikleri verdiklerini, tüm kimyasal maddelerin yangının büyümesini hızlandıran ısıyı azalttığını ve özellikle kireçli suyun yanma özelliklerini iyileştirmede oldukça etkili olduğunu tespit etmişlerdir. Zeinali ve ark. (2018) yaptıkları çalışmada, MDF levhalara Video Fire Analysis VFA (video yangın analiz) yöntemi ile teste tabi tutarak ısı tahliye oranları ve duman çıkış oranlarını analiz etmişlerdir.
Odunsu malzemelerde yanma, tutuşma kabiliyeti, rengi, yoğunluğu, kokusu, tadı ve basınç direncine karşı dayanıklılığı ekstraktif madde miktarına bağlı olarak değişmektedir. Odunda ekstraktif madde miktarı azaldıkça yanma kabiliyeti de azalmaktadır. Lignin ve inorganik madde (kül) oranındaki artış yanma direncini azaltmaktadır (Peker ve Atılgan, 2015).
Bu amaçlar doğrultusunda; tüm dünyada yanmayı geciktirici kimyasal maddeler, çeşitli yöntemler kullanılarak yanma dayanımı kazandırılmak istenen malzemelere uygulanmaktadır. Yanmayı geciktirici (FR) amaçlı kullanılan bu kimyasal maddeler aynı zamanda uygulandıkları malzemelerin diğer fiziksel ve mekanik ve diğer bazı özelliklerine de etki etmektedir (Denizli, 1997, Sweet ve Winandy, 1999).
Bu çalışmada; EcoChem (FR) (Flame Retardand Chemistry) ticari adıyla bilinen yanma geciktirici özelliğe sahip amonyum polifosfat (APP) ile üretilen orta yoğunlukta liflevhaların (MDF) yanma özellikleri ile bazı diğer teknolojik özellikleri incelenmiştir.
2. LİFLEVHA ENDÜSTRİSİNİN GELİŞİMİ VE GENEL DURUMU
2.1. DÜNYADA LİFLEVHA ENDÜSTRİSİ
Liflevha endüstrisinin ilk ortaya çıkışı 1900’ lü yılların başlangıcına kadar gidebilirse de, büyük çaplı ticari üretim sadece iki dünya savaşı arasında ve Amerika Birleşik Devletleri’nde ortaya çıkmıştır. İlk Liflevha üretimi fabrikası 1898 yılında Büyük Britanya’da kurulmuş ve bunu 1908 yılında New Jersey’ de (A.B.D.) ve 1909 yılında ise Kanada’ da kurulan fabrikalar bunu izlemiştir. İlk donanımlı Liflevha fabrikası ise 1926 yılında A.B.D.’ de (Missisippi) kurulmuştur (Tank ve ark., 1998, Akbulut, 2001). İlk yıllarda, dünya Liflevha üretimi bir milyon tonun altında olup, üretim Kuzey Amerika, Avrupa ve Avustralya’ da yoğunlaşmıştır. Avrupa’nın büyük bir kısmında savaş nedeniyle Liflevha üretimi durmuş iken sadece İsveç, Norveç ve Finlandiya’ da gelişmesini sürdürmüştür (Akbulut, 1999).
2012 yılı için Batı ve Orta Avrupa’ nın yeni kapasite projeleri bulunmakla beraber, piyasadaki mevcut üreticilerin var olan üretim kapasitelerini satmakta güçlük çektiği veya kapandığı görülmektedir. Türkiye ve Doğu Avrupa’ da ise yeni kapasiteler hala planlanmaktadır. 2012 ve 2013 yılı kapasite artışlarında Türkiye, Polonya, Ukrayna, Belarus ve Rusya yer almaktadır. Sonuç olarak; Avrupa’ daki düşüşün halen devam ettiği, Türkiye ve Rusya’nın 2013 yılına kadar bölgesel kapasitenin %36’ sını temsil edeceği görülmektedir (Sakarya ve Canlı, 2011).
Dünya levha üretimi 2009-2013 yılları arasında sürekli artan bir eğilim göstermiştir. 2009 yılında 77,9 milyon m³ olan üretim miktarı 2013 yılında 112,8 milyon m³’ e yükselmiştir (Aimsad 2015).
Çizelge 2.1. 2014 Dünya levha üretimi (Aimsad 2015).
77.9 88.2 95.9 105.9 112.8
2009 2010 2011 2012 2013
Milyon m³
Dünyanın en büyük levha üreticisi Çin Halk Cumhuriyeti’ dir. Çin Halk Cumhuriyeti, dünya levha üretiminin % 55’ ini yapmaktadır. 2013 yılında 62,6 milyon m³ levha üreten Çin Halk Cumhuriyeti’ ni sırasıyla ABD, Almanya, Brezilya ve Türkiye takip etmektedir (Aimsad 2015).
Çizelge 2.2. Dünya levha üretimi (m³) (Aimsad 2015).
ÜLKE ADI 2009 2010 2011 2012 2013 2012-2013 DEĞİŞİM % PAY % ÇİN 34.341.000 42.499.000 49.762.000 56.936.000 62.570.000 9,9 55,4 ABD 8.919.400 8.195.350 7.584.750 8.131.000 8.197.000 0,8 7,3 ALMANYA 4.259.480 4.575.040 4.747.530 5.062.870 5.070.810 0,2 4,5 BREZİLYA 2.794.540 3.416.410 3.402.000 4.043.000 4.365.000 8 3,9 TÜRKİYE 2.950.000 3.300.000 3.585.000 3.915.000 4.300.000 9,8 3,8 POLONYA 2.714.090 2.977.070 3.018.130 3.171.420 3.738.460 17,9 3,3 TAYLAND 1.944.900 2.494.900 2.494.900 2.494.900 2.494.900 0,0 2,2 RUSYA FED. 1.626.000 1.710.000 1.900.000 2.291.000 2.300.000 0,4 2,0 KORE CUM. 1.661.000 1.836.000 1.812.000 1.712.000 1.678.000 -2,0 1,5 MALEZYA 1.696.000 1.708.000 1.697.000 1.678.000 1.657.000 -1,3 1,5 KANADA 1.361.000 1.314.000 1.277.000 1.290.000 1.320.000 2,3 1,2 İSPANYA 1.024.600 1.027.810 999.468 984.387 1.228.730 24,8 1,1 OKYANUSYA 1.326.000 1.256.000 1.269.000 1.383.000 1.162.770 -1,7 1,0 YENİ ZEL. 1.326.000 1.256.000 1.269.000 1.383.000 1.162.770 -1,7 1,0 FRANSA 960.000 1.054.200 1.070.610 1.070.610 1.070.610 0,0 0,9 ŞİLİ 831.690 955.970 1.003.000 1.006.000 998.000 -0,8 0,9 JAPONYA 682.000 771.000 834.000 824.000 851.000 3,3 0,8 İNGİLTERE 660.000 776.000 759.000 788.000 756.000 -4,1 0,7 AVUSTRYA 855.225 855.255 860.825 750.000 750.000 00 0,7 İTALYA 800.000 800.000 760.000 730.000 708.000 -3 0,6 DİĞERLERİ 5.123.375 5.377.625 5.784.787 6.605.813 6.462.950 -2,2 5,7 TOPLAM 77.856.300 88.155.600 95.890.000 105.850.000 112.842.000 6,6 100,0
Dünya levha ihracatı 2009 yılında 22,8 milyar $ düzeyinde iken, 2013 yılında 32,8 milyar $’ a yükselmiştir. Dünya levha ihracatının % 20,3’ ü 6,7 milyar $’ la Çin Halk Cumhuriyeti tarafından yapılmaktadır. Dünyanın en büyük levha ihracatçısı olan Çin Halk Cumhuriyeti’ ni sırasıyla 3 milyar $’ la Almanya (% 9,1), 2,2 milyar $’ la Endonezya (% 6,8) ve 2,1 milyar $’ la Malezya (% 6,5) izlemektedir. Türkiye ise 139 ihracatçı arasında 21. Levha ihracatçısı olarak dünya levha pazarındaki yerini almıştır (Aimsad 2015).
2009 yılında 20,5 milyar $ olarak kaydedilen dünya levha ithalatı, 2011-2012 yıllarında sabit bir değer olan 29,5 milyar $’ ı korumuş, 2013 yılında ise 31,3 milyar $’ a yükselmiştir. 2013 yılı Trademap verilerine göre; dünya levha ithalatının % 14,3’ünü 4,5 milyon $’ lık değeriyle ABD yapmaktadır. Onu sırasıyla Japonya (% 8,6), Almanya (% 6,6), İngiltere (% 4,1) ve Fransa (% 3,5) takip etmektedir. Türkiye ise 225 levha ithalatçısı arasından dünyanın en büyük 12. levha ithalatçısı olarak yerini almıştır (Aimsad 2015).
2.2 TÜRKİYE’DE LİFLEVHA ENDÜSTRİSİ
Türkiye’de yıllar içinde gelişim gösteren levha endüstrisi, zamanla gerek Avrupa’ da gerekse dünya liginde üst sıralara çıkmıştır. Türkiye bugün, ahşap esaslı levha sektöründe dünyanın 5. ve Avrupa’nın 2. en büyük üreticisi özelliğine sahip durumdadır.
Türkiye, MDF/HDF levha üretiminde Avrupa’ da 1. dünyada 2. sırada yer alırken, yonga levha üretiminde Avrupa’ da 3. ve dünyada 5., laminat parke üretiminde ise Avrupa’ da 2. dünyada 3. sırada yer almaktadır (Aimsad 2015).
Levha sektöründe kapasite kullanım oranı yüzde 75-85 arasında değişmektedir. Toplam kurulu kapasitenin 12,1 milyon metreküp, 2016 yılı toplam üretiminin 9,2 milyon metreküp olduğu sektörde üretilen levhanın ancak yüzde 10-15’ i ihraç edilebilmiştir. 2017 yılında sektörün kurulu kapasitesi yonga levhada 5 milyon 113 bin 920 m³/yıl, liflevhada (MDF) 6 milyon 779 bin 200 m³/yıl, OSB’ de 240 bin m³/yıl dır. Kapasitenin önümüzdeki yıllarda artması öngörülmektedir. 2018-2019 yıllarında faaliyete geçmek üzere projelendirilmiş 4 yeni üretim hattının çalışmaları ve fizibilitesi sürdürülmektedir. 2019 yılı sonunda bu tesislerin devreye girmesi ile sektördeki toplam kurulu kapasite yüzde 10 artış olması beklenmektedir. (Aimsad 2015).
Çizelge 2.3. Sektörün kurulu kapasitesi (Aimsad 2015). 2017 YILI SEKTÖRÜN KURULU KAPASİTESİ Yonga Levha 5.113.920 (m³/yıl) Liflevha (MDF) 6.779.200 (m³/yıl)
Ağaç malzeme günümüzde hem masif hem de odun kompozitleri olarak çok geniş ve değişik alanlarda değerlendirilmektedir. Masif ağaç malzemenin anizotrop yapısı, geniş yüzey gerektiren kullanım yerlerinde yetersiz kalması ve hem ekonomik nedenlerle hem de ormanların yok olması tehlikesine karşı, odun hammaddesinden teknik yollarla yonga levha, Liflevha, kontrplak gibi ahşap levhalar üretilmektedir.
1940’ lı yıllarda endüstriyel olarak, odunun doğal kusurlarından arındırılmış, izotrop ve homojen bir yapıya sahip yonga levha üretimine başlanıldı. Türkiye’ de yonga levha ve Liflevha endüstrileri 1950’ li yıllarda kuruldu. Özellikle, II. Dünya Savaşı’ ndan sonra şehirlerin yeniden yapılandırılması çalışmalarında geniş boyutlu malzemeye duyulan ihtiyaç nedeniyle yonga levha ve liflevha endüstrileri hızla gelişme göstermiştir.
Çizelge 2.4. Türkiye deki liflevha (MDF) üreticileri (Aimsad 2015).
SEKTÖRLER KAPASİTE (m³/gün)
Yıldız Entegre Ağaç San. Ve Tic. A.Ş. 5.100 Kastamonu Entegre Ağaç San. Ve Tic. A.Ş. 3.875 Çamsan Entegre (Bodurlar) Ağaç San. Ve Tic. A.Ş. 2.000 Starwood Orman Ürünleri A.Ş. 1.925
Yıldız Sunta MDF A.Ş. 1.800
AGT Ağaç San. Ve Tic. A.Ş. 1.325
Teverpan Ağaç San. Ve Tic. A.Ş. 1.335 Divapan Entegre Ağaç Panel San. Tic. A.Ş. 1.070
Çamsan Poyraz A.Ş. 820
Vezirağaç Vezirköprü Orman Ür. Ve Gıda Tic.A.Ş. 600 SFC (Kronospan) Entegre Orman Ür. San. ve Tic. A.Ş. 475
Beypan A.Ş 300
SBS A.Ş. 300
Balkanlar MDF A.Ş. 200
Selolit A.Ş. 60
TOPLAM
21.185
Liflevha sanayi, Türkiye’ de ilk defa 1984 yılında Ordu’ da Çamsan A.Ş. tarafından kurulmuştur.
Çizelge 2.5. Ağaç bazlı levha üreten ülkeler Avrupa sıralaması (Aimsad 2015). MDF milyon (m³/yıl) YONGALEVHA
(milyon m³/yıl)
LAMİNANT PARKE (milyon m³/yıl)
1 Türkiye 6,80 1 Rusya 6,64 1 Almanya 272
2 Almanya 3,79 2 Almanya 5,52 2 Türkiye 110
Levha ihracatı ürün bazında incelendiğinde en büyük payı liflevhaların aldığı, onu sırasıyla yonga levha ve OSB ile kontraplakın takip etmektedir. Türkiye, 2016 yılında levha sektöründe 440 milyon 870 bin dolarlık ihracat gerçekleştirilmiştir. Bu toplamın; 319 milyon 335 bin dolarını MDF ve liflevhalar, 107 milyon 996 bin dolarını yonga levha OSB levhalar, 13 milyon 538 bin dolarını kontraplak ürünleri teşkil etmektedir (Aimsad 2015).
Türkiye levha sektörünün ticaret akışına baktığımızda 2016 yılında 528 milyon 161 bin dolarlık ithalat yapıldığı görülmektedir. Buna göre yonga levha OSB levhalarda 55 milyon 758 bin dolarlık, MDF ve Liflevhalarda 161 milyon 588 bin dolarlık, kontraplakta ise 310 milyon 814 bin dolarlık ithalat gerçekleştirilmiştir (Aimsad 2015).
Çizelge 2.6. Türkiye’ nin MDF / HDF üretim, ihracat ve imalatı (Aimsad 2015).
Türkiye’nin MDF / HDF üretimi 2001 yılında 670 bin m³ iken, bu rakam 2010 yılında 3 milyon 265 bin m³ çıkmıştır. Üretim 2015 yılında 4 milyon 777 bin iken 2016 yılında 5 milyonu aşarak 5 milyon 69 bin m³ ulaşmıştır. Türkiye’nin MDF / HDF ihracatı 2016 yılında bir önceki yılın bir miktar altında kalarak 530 bin m³, ithalatı ise 178 bin m³ olarak gerçekleşmiştir. Türkiye’ nin geçen yıl ihraç ettiği MDF / HDF değeri ise 233 milyon 844 bin dolara ulaştığı görülmektedir (Aimsad 2015).
3. LİFLEVHA VE ÜRETİM PROSESİ
3.1. ODUN ESASLI KOMPOZİT LEVHALAR
Odun esaslı kompozit levha; orman ürünleri endüstrisinde boyutu küçük partiküllerin, liflerin ya da daha büyük boyutlu parçaların yapıştırıcı ilavesiyle bir araya getirilmesi ile geliştirilmiş olan malzemelerdir. Çoğu malzeme farklı şekillerde adlandırılmaktadır. Odun kompozitler, odunsu materyalin odunsu bir materyal ya da başka bir materyal ile yapıştırıcılar kullanarak birleştirilmesiyle elde edilen malzemeleri ifade eder. Kompozitler yalnızca levha ürünleri değil aynı zamanda kalıpla şekillendirilmiş ürünleri, odun ve diğer malzemelerin kombinasyonuyla meydana getirilen ürünleri ifade eder. Bu ürünler liflevhalardan lamine malzemelere kadar geniş bir yer tutmaktadır (Maloney, 1986; Güller, 2001).
Masif odun; türler arasında, aynı türe ait ağaçlar arasında ve aynı ağacın değişik kısımlarında farklılık gösterdiği için masif odunun özellikleri, üretim sürecine müdahale edilerek üretilen kompozit malzemelerin özelliklerinden farklıdır. Bu tür odun esaslı kompozit malzemelerin özellikleri kullanılan madde miktarı, işlem süreleri, vb. gibi üretim prosesindeki çeşitli işlemlere müdahale edilerek değiştirilebilmektedir. Odun esaslı kompozitlerin özellikleri yonga, lif, kaplama vb. seviyesinde incelenir (Güller, 2001).
Odun esaslı kompozit ürünlerin inşaat sektöründe, mobilya endüstrisinde, iç ve dış mekanlarda çok geniş bir kullanım alanı vardır. Bu malzemelerin özellikleri kullanılan odunun özelliğine, levha yoğunluğuna, kullanılan tutkalın cinsi ve miktarına ve ayrıca çeşitli dış etkenlere karşı (biyolojik zararlılar, yangın ve suya dayanım vb.) etkilenen kimyasal maddeler ile geliştirilebilmektedir. Günümüzde odun esaslı kompozit malzemeler birlikte gruplandırılarak “Engineered Wood Products (EWP)” olarak adlandırılmaktadır. Örneğin, MDF, kontrplak, yongalevha gibi (Maloney, 1996).
3.2. LİFLEVHANIN TANIMI
Odun ya da diğer lignoselülozik lifli malzemelerin liflerinin doğal yapışma ve keçeleşme özelliklerinden yararlanılarak veya ilave yapıştırıcı madde kullanılarak meydana getirilen levha taslağının kurutulması ya da preslenmesi sonucu üretilen bir levha türüdür (Eroğlu ve Usta, 2000).
ISO’nun teknik anlamındaki tarifine göre liflevha, doğal yapışma ve keçeleşme özelliğine sahip lignoselülozik liflerden üretilmiş kalınlığı 1,5 mm’den fazla olan levhalardır. Liflevha üretim prosesinde liflerin doğal yapışma özelliğinden yararlanılmasının yanında levhanın fiziksel, mekanik ve teknolojik özelliklerini artırmak için çeşitli yapıştırıcı ve kimyasal maddeler gerektiğinde kullanılabilir (Kolmann ve ark., 1975). Liflevhaları sınıflandırmada kullanılan en yaygın ölçüt (uluslararası ölçülere göre) özgül ağırlıktır (Eroğlu ve Usta, 2000).
Özgül ağırlıklarına göre liflevhalar esas olarak üçe ayrılmaktadır;
- Düşük yoğunlukta liflevhalar (LDF - Light Density Fiberboard): Özgül ağırlıkları 0,35 g/cm³ den daha düşük yoğunlukta liflevhalar.
- Orta yoğunlukta liflevhalar (MDF - Medium Density Fiberboard): Özgül ağırlıkları 0,35 – 0,80 g/cm³ arasında olan liflevhalar.
- Yüksek yoğunlukta liflevhalar (HDF - High Density Fiberboard): Özgül ağırlıkları 0,80 g/cm³ ten daha fazla olan liflevhalar.
3.3. LİFLEVHA ÜRETİM TEKNOLOJİSİ
Liflevha üretimi yaş ve kuru yöntemlerle yapılabilmektedir. Ancak yaş yöntem gerek ürün özellikleri gerekse üretim maliyetleri açısından dünyada terkedilmeye başlanmıştır. Bu nedenle kuru yöntemle liflevha üretimi tercih edilmektedir. Günümüzde kuru yönteme göre liflevha üretimi Şekil 3.1’ deki iş akışına göre yapılmaktadır (Eroğlu ve Usta, 2000).
Şekil 3.1. Liflevha üretimi iş akışı.
3.3.1. Odunun Depolanması
Ülkemizde odun üretimi genelde yılın her ayında ve mevsiminde olmadığından, fabrikalar hammadde sıkıntısı çekmemek için en az üç aylık hammadde stoğunu depo etmek durumundadırlar. Liflevha üretimi yapan tesisler odun hammaddesi ihtiyaçlarını; Orman Genel Müdürlüğü’ nün levha sektörüne ayırdığı tahsislerden, ihalelerden, odun veya yonga ithal ederek karşılamaktadırlar. Buna ilaveten mobil yongalama makineleri ile odun, ormanda yongalanarak fabrikaya getirilebildiği gibi odunlar fabrikada bulunan Şekil 3.2’ deki gibi yongalama makineleriyle fabrikada da yongalanabilmektedir.
Şekil 3.2. Yongalama makinesi (Kastamonu Entegre Gebze Tesisleri).
Liflevha üretiminde iğne yapraklı ve yapraklı ağaç odunları hammadde olarak kullanılır. Yapraklı ağaç odunları ucuz ve kolay temin edilebilmesi, yoğunluğu yüksek olduğundan birim hacimden fazla oranda lif verimine sahip olması ve düzgün yüzeyli levhalar vermesi açısından avantajlıdır. İğne yapraklı ağaç odunları ise uzun lifleri sayesinde direnç özellikleri yüksek levhaların üretiminde önemli bir role sahiptir. Liflevha üretiminde kullanılan hammaddeler genel itibariyle şunlardır; kağıtlık odun, düşük kaliteli odun (bakım, aralama kesimi) ve endüstriyel atıklar.
Şekil 3.3. Odun sahasından bir görünüm.
3.3.2. Kabuk Soyma
Pratikte fabrikalara gelen odun hammaddesi kabuklu halde bulunmaktadır. Genel olarak kabuğun düşük yoğunlukta olması ve kısa lifli olmasından dolayı liflevha üretiminde istenmeyen bir malzemedir ve levha mukavemet değerlerini olumsuz etkilememesi için üretimde düşük oranlarda kullanılması istenmektedir. Kabuğun uzaklaştırılması için günümüzde en çok kullanılan sistem, Şekil 3.4’ deki gibi görünen döner tipte tamburlu kabuk soyma makineleridir.
3.3.3. Yongalama
Kullanılan yongalama makinelerinin genel olarak dört gruba ayırmaktadır. Bunlar; çok bıçaklı diskli yongalayıcılar, çevresel yongalayıcılar, konik diskli yongalayıcılar ve çift konik diskli yongalama makineleridir. Buna ilaveten dünyada çeşitli ülkelerde orman için yongalama yapan mobil yongalayıcılar kullanılmaktadır (Eroğlu, 2000).
Yongalama makinesinde odun liflerinin ezilmemesi, kopmaması ve yonga kalınlığının homojen olması gerekmektedir. Yongalanacak odunun yongalama makinesinin kesici bıçakları ile yaptığı açı, verim açısından önemlidir. Odun hammaddesinin liflere dik yönde yongalanması için harcanan enerji, paralel yongalama için gerekli enerjiden daha fazladır. Odunun yoğunluğunun yükselmesi ile yongalama için enerji gereksinimi de artacaktır. Yonga kalınlığı, odunu yongalamak için gerekli makaslama kuvvetine bağlı olup, kesme yüzeyiyle orantılı yonga uzunluğu ile ilişkilidir. Yonganın kalınlığının uzunluğuna oranı % 15–20 arasındadır. Yonga uzunluğu, bıçakla odun hammaddesi arasındaki serbest açıyla ilgilidir. Bu açı azaldıkça yonga boyu kısalmaktadır. Sert odun türlerinden daha kalın yonga elde edilebilmektedir. Bıçak açısı için 30°ile 35°yeterli bulunmaktadır (Eroğlu ve Usta, 2000).
Şekil 3.5. Yongalama makinesi (Chıpper).
3.3.4. Yonga Depolama
Yongalama makinesinden sonra ağaç türleri bakımından istenilen oranda bir dozajlama yapabilmek için iğne yapraklı ve yapraklı ağaç yongaları trasnportörlerle ayrı ayrı çelik veya betondan yapılan silolara alınırlar. Böylece levhanın en iyi fiziksel ve mekanik özelliklere sahip olmasını sağlayan ağaç türü karışım oranları önceden belirlenebilmektedir. Aksi takdirde liflevhadaki karışım oranları bilinmeyecek ve levhanın fiziksel ve mekanik özellikleri istenilen düzeyin altında olacaktır. Yongaların
silodan boşaltılması hidrolik ve pnomatik sistemler yardımı ile olur. Silonun altında silo genişliğince bulunan, diş açıları belli helezonların devir hareketleri ile yonga kendini elemeye taşıyacak konveyör bantın üzerine akıtılır. Bir devirde yaptığı dökme önceden hesaplanmıştır. Üretimde istenen ağaçların yüzdelik karışımı bu helezonların devirlerinin arttırılması ve azaltılması ile sağlanır. Ayrıca bu helezonların silo dibinde gezmesini sağlayan pnomatik sistem bulunur. Bu şekilde tek bir yerden dökmenin önüne geçilerek diğer tarafta eski yonganın kalması önlenir. Üretim kalitesi için gereken stabil yonga akışı sağlanmaktadır. Şekil 3.6 ve Şekil 3.7’ de beton silo görülmektedir.
Şekil 3.6. Yonga depolama beton silo.
2.3.5. Yongaların Elenmesi
Siloda depolanan yongalar bantlı transportör ile elenmek üzere eleklere gönderilir. Eskiden kullanılan ve bazı tesislerde kullanımına devam edilen yonga elekleri; döner silindirli, sallantılı, çalkantılı ve sarsıntılı çalkantılı eleklerdi. Sarsak elek Şekil 3.8’ de görülmektedir. Bu eleklerin olumsuz yönleri çalışma şeklinden dolayı sıkça hızlı yonga beslemede tıkanabilmesi ve sarsıntılı çalışmasından dolayı sürekli parça kırarak arızaya geçmesidir. Yeni nesil mekanik elek olarak adlandırılan döner silindirli elekler kullanılmaktadır. Bu eleklerde döner silindirler üzerine yonga akmakta ve ölçüsü belli aralıkta olan bu silindirler arasından yongaların dökülüşü sağlanarak yonga elenmektedir.
Şekil 3.8. Eskiden sıklıkta kullanılan sarsak elek.
Yongalamadan sonra boyut homojenliği elekler yardımı ile sağlanmaktadır. Eleme, aşırı büyük yongaları, kıymıkları, kırıntı, toz ve kabukları ayırmak için yapılır. Eleme sırasında en üstteki elek üzerinde toplanan büyük boyutlu parçalar tekrar yongalanmak üzere elek üzerinde bulunan yonga kırıcılara (rechipper) gönderilir.
Şekil 3.9. Eleklerde bulunan rechıpper.
Aşırı büyük yongalarda kalınlık fazla olduğundan pişirme kazanında buharın yongalara nüfuzu güçleşmektedir. Yonga kırıcılarında boyutları küçültülen yongalar tekrar eleğe gönderilir. En alttaki elekte ise istenen boyutların altındaki toz ve küçük parçalar ya yongalevha üretiminde değerlendirilmekte ya da kazan dairesinde yakıt olarak kullanılmak üzere gönderilmektedir.
Şekil 3.10. Elek altı malzeme yongalevha veya kazan yakıtı için.
Eğer bu toz ve küçük parçalar üretime verilen yongalardan ayrılmazsa, liflere enjekte edilen tutkalın bir kısmını absorbe ederler ve böylece levhanın direncini düşürürler. Orta kattaki elek üzerinde toplanan yongalar ise üretimde kullanılmaktadır. En ideal lif
boyutunu ve homojenliğini sağlamak için liflevha üretiminde 50x50 mm yonga ölçüsü kullanılması uygundur.
Şekil 3.11. Mekanik elek.
3.3.6. Yongaların Yıkanması
Yonga eleklerinde elenen yongalar, aralarında bulunabilecek kum, çamur, ufak taş parçaları gibi istenmeyen inorganik maddelerden temizlenmek üzere eleklerden sonra liflendirmeye gelmeden yıkanır. Yongalar yıkanmadığı taktirde, liflendirme sırasında diskler üzerindeki segmentler bu maddelerden (kum, ufak taş parçaları vb.) dolayı aşınabilmekte ve çalışma süreleri kısalmakta, ağaç işleme makinelerinde levha kesilirken daire testerelerin daha kısa sürede körelmesine ve dişlerinin kırılmasına neden olmaktadır.
3.3.7. Liflendirme İşlemi
Liflevha endüstrisinde genel olarak üç farklı liflendirme yöntemi kullanılmaktadır. Bunlar; mekanik liflendirme yöntemleri (taş mekanik liflendirme ve defibratörle mekanik liflendirme), kimyasal – mekanik yöntemler (Biffar Değirmeni ve Boja – Jung Defibratörü) ve termal mekanik yöntemler (Masonit Yöntemi ve Asplund Defibratör Yöntemi) şeklinde ifade edilmektedir (Eroğlu ve Usta, 2000).
Dünyada ve ülkemizde MDF fabrikalarında liflendirme için genellikle mekanik yöntem kullanılmaktadır. Bu yöntemde ilk önce yongalar buhar ve basınç altında yumuşatılmakta, daha sonra mekanik olarak liflendirme işlemi yapılmaktadır (Eroğlu ve Usta 2000).
Defibratör yönteminde lif üretiminin sürekli olduğunu, enerji tüketiminin daha az olduğu, lif veriminin % 90–95 civarında gerçekleştiğini ve kullanılabilecek odun hammaddesinin çeşitliliğinin fazla olduğu ifade edilmektedir. Bu nedenle defibratör yönteminin en çok kullanılan yöntem olduğunu belirtmektedir.
Defibratörle liflendirme üretim sisteminde üç temel kısım bulunmaktadır. Bunlar; Yonga silosu (pişirme kazanı için), yonga pişirme kazanı ve defibratör (refiner)’dür.
Şekil 3.13. Pişirme kazanı silosu, pişirme kazanı ve refiner genel görünümü. Yonga silosunda pişiriciye gelen yongalar, pişiriciye girer girmez patlayarak küçük parçacıklara ayrılırlar. Küçük yongalar helezon taşıyıcılarla liflendirilmek için defibratöre doğru ilerlerler. Yongalara defibratöre girmeden önce parafin verilir. Parafin
miktarı HDF üretiminde diğer levha üretimlerine göre biraz daha fazladır nedeni ise; parafin su itici bir kimyasaldır, HDF levhalar genel olarak yer döşemesi olarak laminat parke üretiminde kullanılacağından dolayı laminat parkenin çeşitli nedenlerle rutubet alıp şişmesini engellemek için parafin, HDF üretiminde biraz daha fazla kullanılmaktadır. Parafinin üretim esnasında yongaların defibratöre girmeden önce verilmesinin sebebi ise; defibratör disklerini koruması, liflerin kararmasını önlemesi ve iyi liflendirme sağlamasından dolayı, parafin üretim sırasında defibratörden önce yongalara verilmektedir. Pişirme kazanında yumuşatılan yongalar, kazanın altında bulunan besleme helezonu ile defibratörün segmentleri arasına gelmektedir. Yongaların diskler arasından geçmesi ile mekanik olarak lif elde edilmektedir.
Şekil 3.14. Defibratörün (Refiner) genel görünümü.
Defibratörde elde edilen liflerin boyutlarını tespit etmek ve üretime uygun olup olmadıklarını belirlemek için lif – elek analizleri yapılmaktadır. Yonganın elde edildiği ağacın türü, yoğunluğu, anatomik yapısı, pH değeri, yonganın boyutları, yonga rutubeti, pişirme basıncı, pişirme süresi, pişirmede uygulanan sıcaklık, pişirme kazanında buharın uygulandığı yer, segmentlerin yapısı, segmentler arasındaki mesafe, boşaltma helezonunun devir sayısı vb. faktörler, lif kalitesi üzerinde etkili olmaktadır.
3.3.8. Liflerin Tutkallanması ve Diğer Katkı Maddelerinin Katılması
Liflevha üretiminde tutkallama iki şekilde yapılmaktadır. Bunlardan birincisi ve günümüzde en yaygın olarak kullanılan yöntem, defibratör çıkışında liflerin kurutma tüpüne girerken tutkallanmasıdır. İkincisi ise yongalevhada olduğu gibi liflerin kurtulduktan sonra bir tutkallama makinesinde tutkallanmasıdır.
Yaş yöntemle liflevha üretiminde odunun doğal yapıştırıcısı olan lignin yeterli olurken, kuru yöntemle liflevha üretiminde ilave bir tutkal gerekmektedir. Tutkal miktarı tam kuru lif ağırlığına oranla % 9-11 civarındadır. Liflevha üretiminde en çok kullanılan tutkal üre formaldehittir. Üre formaldehit tutkalı renginin beyaz olması, ucuz oluşu, kısa sürede sertleşmesi ve kullanımının kolay olması gibi nedenlerle tercih edilir.
Tutkal karışımında üre formaldehit tutkalından başka katalizör olarak katı tutkala oranla % 10 oranında Amonyum Klorür (NH4Cl) veya Amonyum Sülfat (NH4SO4)’ın sulu çözeltisi, serbest formaldehiti bağlamak için üre ve özel amaçlar için toz halde melamin kullanılır. Koruyucu maddeler ise mantar ve böcek zararlılarının yüksek oranda bulunduğu yerlerde kullanılacak levhalara uygulanmaktadır. Sodyum pentaklorfenol tuzunun tam kuru lif ağırlığına oranla % 0,5-0,75 oranında tutkala katılması bu levhaları biyolojik zararlılara karşı korumaya yeterli olmaktadır. Sodyum pentaklorfenol ilave edildiğinde taslağın PH’si 8,5 veya daha yüksek olmalıdır. Bu nedenle daha fazla alkali ilave edilmesi gerekmektedir. Pentaklorfenol zehirli bir madde olduğundan fabrikalarda çalışanlar için gerekli önlemler alınmalıdır. Ayrıca, pentaklorfenol ile işlem görmüş ürünler insan cildi ile temas ettiğinde cilde zarar verebileceğinden bu ürünlerin yüzeyleri üst yüzey malzemeleri ile kaplanmalı ve özellikle gıda, su ve hayvanların yiyecekleri vb. yerlerde pentaklorfenol içeren ürünler ambalaj olarak kullanılmamalıdır. Sadece özel talep olan durumlara fabrikalarda seri üretim halinde bu tür levhalar üretilir. Şekil 3.16’ da yeni nesil tutkallama makinesi olan Ecoresinator ve Şekil 3.17’ de kurulu bulunduğu alan olan tutkal mutfağı görülmektedir.
Şekil 3.16. Liflerin tutkallanması (Ecoresinator).
Şekil 3.17. Diğer katkı maddelerinin hazırlanması (tutkal mutfağı).
3.3.9. Lif Kurutma
Defibratörden sonra tutkallanıp ve çeşitli kimyasallar ilave edilerek liflevha üretimine uygun hale gelen lifler, buhar basıncı yardımıyla pnömatik olarak kurutucuya gönderilir. Kurutma ünitesinde lifler sıcak hava akımı ile hem kurutulmakta hem de kuru lif siklonuna taşınmaktadır. Kurutma sonunda liflerin rutubet oranları yapılan üretim çeşidine göre % 6 - % 13 arasında değişiklik gösterebilir.
Şekil 3.18. Lif kurutma hattı.
3.3.10. Liflevha Taslağının Oluşturulması (Serme Hattı)
Kuru lif siklonundan gelen liflerin yeknesak bir taslak halinde serilmesi ve presleme işlemine hazırlanması liflevha üretiminin en önemli kısmını teşkil etmektedir. Zira, bu safhada yapılan hatalar örneğin, lif dağılışındaki yeknesaklıkta meydana gelecek bir eksiklik, sadece fiziksel özelliklerin ve yoğunluğun değişmesini etkilemekle kalmayacak, levhaların uygun bir şekilde preslenmesini de etkileyecektir. Başkaca, liflerin uygun bir şekilde serilmemesi sonucu meydana gelen yoğunluktaki değişiklikler, mekanik özelliklerin değişmesinden çok, levhada çarpılmalar (şekil değişmeleri) meydana getirmesi bakımından da önemli bulunmaktadır. Liflerin serilmesinde amaç, mümkün olduğunca uniform bir taslak elde etmektir. Yani levha alanının bir tarafından diğer tarafına kadar uniform bir taslak elde edilmesidir.
3.3.11. Ön Presleme (Prepres)
Liflevha üretiminde üretim akışının kesintisiz olması için sürekli ön presler kullanılmaktadır. Taslak, serme bandı üzerindeki çift taraflı basınç silindirleri arasından geçerken ön preslemeye tabi tutulmaktadır. Basınç silindirleri taslağı sıkıştırarak yan alma işlemi sırasında lif kaybını en aza indirmekte, taslağın sıcak prese kadar dağılıp, bozulmadan gidebilmesini sağlamakta, sıcak pres platenleri kapanırken oluşan hava akımı ile yüzeydeki liflerin uçmasına engel olmakta ve pres platenlerinin daha az açılmasına imkan vermektedir (Kalaycıoğlu ve Özen 2012). Silindirlerin etrafı PVC esaslı bir malzeme ile kaplı olup, en üst kısmında delikli bir bant bulunur. Delikli olmasının nedeni silindirler basınç uygularken taslaktaki sıkışan havayı atarak yüzeyin düzgünlüğünü sağlamaktır. Bu özellikle yüksek serme bandı hızında (ince levha üretiminde) ve geniş taslaklarda önemlidir. Aksi taktirde, ön prese girişte taslak yüzeyinde veya birinci sıkıştırma silindirinden önce taslak kenarlarında sıkışan havanın ani çıkışından dolayı hava delikleri oluşabilmektedir. İçteki bant ise taslağı sıkıştırma silindiri arasından taşımaktadır.
Şekil 3.20. Ön presten bir görünüm (prepres).
Taslak içindeki metal veya metal olmayan, yüksek yoğunluğa sahip yabancı maddeler için tarama yapılmaktadır. Bu şekilde bir madde mat içinde tespit ederse tarama yapan cihaz, mat prese girmeden önce serme bantı ucu otomatik açılarak yabancı maddeli kısım yakıt olarak kullanılmak üzere kazana gönderilir. Böylece sürekli presin çelik
bandı, fiziksel zararlardan korunmuş olmaktadır. Bu sistem serme işleminden sonra, presten önce hat üzerinde yer almaktadır.
Şekil 3.21. Yabancı cisim taraması yapan cihaz (metal dedektörü).
Levha taslağı sürekli banda serilmeden önce bandın üstüne su ve kimyasal madde karışımı püskürtülmektedir. Bu işlemin amacı, üst tabakalardan orta tabakaya ısı transferini hızlandırmak ve plastikleştirmeyi sağlamaktır. Aynı ünite lifin döküldüğü bantın baş kısmında yani lifin henüz serilmediği kısımda da bulunur. Bu şekilde banta karışım püskürtüldükten sonra lif serimi olur ki alt tabakalardan da orta tabakaya ısı transferini hızlandırır ve plastikleştirme sağlanır.
3.3.12. Sıcak Presleme
Sıcak pres öncesi işlemleri yapılmış levha taslağı, sıcak presleme aşamasına gelerek, burada sıcaklık ve basınç yardımıyla levha formunu alarak nihai ürün halini alır.
Sıcak presleme işlemi için Dünya’da çeşitli pres teknolojileri geliştirilmiştir. İlk önceleri tek katlı aç – kapa presler (statik pres) kullanılırken kapasite artırmak için çok katlı presler geliştirilmiş ve bunların kat sayıları artırılmıştır. Daha sonraları levha ürünlerine olan aşırı talep artışından dolayı makine üreticileri sürekli pres (continuous pres) teknolojilerini geliştirmiştir. Dünya’daki ilk sürekli pres Siempelkamp şirketi tarafından 1985 yılında üretilmiştir. Günümüzde yaygın olarak kullanılan sürekli pres sistemlerinin temeli “Mende Pres” sistemlerine dayanmaktadır. Mende presler, genellikle ince levha üretimine uygun olup, bu amaçla kullanılmaktadır (Candan, 2007).
Tek katlı preslerde levha taslağı, presin ısıtma plakaları arasına çelik bantlar vasıtasıyla taşınmaktadır. Tek katlı ve çok katlı pres sistemlerinde“ölü zaman”adı verilen boşa geçen zamanlar vardır. Bunlar pres platenlerinin açılması, taslağın yüklenmesi, pres platenlerinin kapanması ve levhanın presten çıkması için geçen süredir. Bu kayıp zamanları ortadan kaldırmak için sürekli pres sistemleri geliştirilmiştir. Bu sistemlerde kayıp zaman söz konusu değildir. Levha taslağı sürekli bir şekilde prese girerken, diğer bir taraftan yine sürekli bir şekilde bitmiş levha çıkmaktadır. Bu yüzden sürekli pres sistemlerinin kapasiteleri tek katlı ve çok katlı pres sistemlerine göre çok yüksektir. Günümüzde en son teknoloji sürekli presler ile 2000 m³/gün gibi yüksek levha üretim kapasitelerine ulaşılmıştır. Şekil 3.23’ te sürekli pres görülmektedir.
Ülkemizde, gelişen teknoloji ve artan pazar hacimleri liflevha ve yongalevha üretiminde sürekli pres kullanmayı gerektirmiştir. Levha imal eden şirketler üretimlerinde çoğunlukla sürekli pres kullanmaktadırlar.
Sürekli preslerde üretim, sıcak preslemeye gelen levha taslağı, sürekli pres içerisinde genel olarak üç ayrı bölümden geçmektedir. Bu üç ayrı bölümde farklı sıcaklık ve basınç değerlerine maruz kalmaktadır. Taslak prese girdikten sonraki ilk aşamada yüksek basınca maruz kalır ve taslak istenen nihai kalınlığa indirilmeye çalışılır, ikinci aşamada ise neredeyse basınç uygulanmaz, bu aşamada taslak içindeki buhar ve gazın atılması ve tutkalın yapışma reaksiyonunu tamamlaması amaçlanmaktadır. Üçüncü aşamada ise levhanın kalınlık ayarlamasına göre basınç uygulanır. Sıcaklık olarak duruma baktığımızda ise, ilk bölgede ikinci aşamaya göre daha düşük bir sıcaklık uygulanmaktadır, bunun sebebi, tutkalın sertleşmesinin ikinci aşamada gerçekleşmesi istendiği için tutkalın sertleşmesi için gerekli sıcaklığa ulaşması amacıyla yüksek sıcaklıklar uygulanır. Son bölgenin sıcaklığı ise, levhanın patlamaması ve yüzeylerinin koyulaşmaması amacıyla diğer iki aşamadan biraz daha düşüktür.
3.3.13. Ebatlama ve Klimatize İşlemi
Sıcak presten çıkan levhanın yanındaki fazlalılar, kenarların düzeltilmesi ve levhanın istenilen ölçüdeki son haline gelmesi için, her iki yanda bulunan yan alma testereleri ile alınmakta, daha sonra diyagonal testere ile levha enine olarak kesilmektedir. Diyagonal testere hareket halindeki levha yönünde belirli bir açıyla ilerleyerek kesim işlemini yapmaktadır.
Sıcak preslemeden çıkan levhalar istiflenmeden önce klimatize edilmesi gerekmektedir. Özellikle üreformaldehitle üretilen levhaların hızla soğutulması gerekmektedir. Çünkü ÜF, 70 ℃’ nin üstünde hidroliz olmakta ve yapışma direncine olumsuz etki yapmaktadır (Kalaycıoğlu ve Özen, 2012). Bu işlemde levhaların soğuması sağlanıp sıcaklığının levhanın her tarafında aynı olması amaçlanmaktadır. Bu işlem yapılmadan istiflenen levhalarda çarpılmalar (boyut değişimleri) meydana gelmektedir. Bu işlem fabrikalarda‘Yıldız Soğutucu’adı verilen sistemlerde yapılmaktadır. Bu sistemde levha yıldız soğutucunun kolları arasına girerek burada belirli süre dönerek levha sıcaklığının dengelenmesi sağlanmaktadır (Guler, 2015).
