Fındık zurufundan üretilen odun plastik kompozitlerinin fiziksel ve mekanik özellikleri

(1)

T.C.

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

FINDIK ZURUFUNDAN ÜRETİLEN ODUN PLASTİK

KOMPOZİTLERİNİN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ

ŞUAYİP OKUMUŞ

YÜKSEK LİSANS TEZİ

ORMAN ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

DANIŞMAN

PROF. DR. ÜMİT BÜYÜKSARI

(2)

T.C.

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

FINDIK ZURUFUNDAN ÜRETİLEN ODUN PLASTİK

KOMPOZİTLERİNİN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ

Şuayip OKUMUŞ tarafından hazırlanan tez çalışması aşağıdaki jüri tarafından Düzce Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Orman Endüstri Mühendisliği Anabilim Dalı’nda

YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir. Tez Danışmanı

Prof. Dr. Ümit BÜYÜKSARI Düzce Üniversitesi

Jüri Üyeleri

Prof. Dr. Ümit BÜYÜKSARI

Düzce Üniversitesi _____________________

Prof. Dr. Fatih MENGELOĞLU

Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi ____________________

Dr. Öğr. Üyesi Halil İbrahim ŞAHİN

Düzce Üniversitesi _____________________

(3)

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.

03 Temmuz 2020

(4)

TEŞEKKÜR

Yüksek lisans öğrenimimde ve bu tezin hazırlanmasında gösterdiği her türlü destek ve yardımdan dolayı çok değerli danışman hocam Sayın Prof. Dr. Ümit BÜYÜKSARI’ya içten dileklerimle teşekkür ederim.

Bu çalışma boyunca kompozit levha üretiminde ve deney örneklerinin hazırlanmasında destek veren Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Orman Fakültesi Öğretim Üyesi Sayın Prof. Dr. Fatih MENGELOĞLU ve çalışma arkadaşlarına, tez çalışmam boyunca yardımcı olan arkadaşlarım Burak GÜNAYDIN ve Gökhan YILMAZ’a maddi manevi desteklerinden dolayı Hamza ÇALIŞKAN, Atilla YİĞİT, Selçuk CANTÜRK, Yasin ŞEN ve Hüseyin BAKIR’a çok teşekkür ederim.

Hayatım boyunca hiçbir zaman maddi manevi desteklerini esirgemeyen aileme sonsuz teşekkür ederim.

Bu tez çalışması, Düzce Üniversitesi 2019.02.03.994 numaralı Bilimsel Araştırma Projesiyle desteklenmiştir.

(5)

v

İÇİNDEKİLER

Sayfa No

ŞEKİL LİSTESİ ... vii

ÇİZELGE LİSTESİ ... viii

KISALTMALAR ... x

SİMGELER ... xi

ÖZET ... xii

ABSTRACT ... xiii

1. GİRİŞ ... 1

2. GENEL BİLGİLER ... 3

2.1.ODUNPLASTİKKOMPOZİTLERİNTARİHİGELİŞİMİ ... 3

2.2.ODUNPLASTİKKOMPOZİTLERİ ... 3

2.3.ODUNPLASTİKKOMPOZİTTÜRLERİ ... 4

2.3.1. Termoset Esaslı Odun Kompozitler ... 4

2.3.2. Termoplastik Esaslı Odun Kompozitler ... 5

2.4.ODUNPLASTİKKOMPOZİTLERİNAVANTAJVEDEZAVANTAJLARI ... 5

2.5.ODUNPLASTİKKOMPOZİTÜRETİMİNDEKULLANILAN HAMMADDELER ... 6

2.5.1. Lifsel Hammaddeler... 6

2.5.1.1. Odun Unu ve Lifi ... 6

2.5.2. Lignoselülozik Esaslı Hammadeler ... 7

2.5.2.1. Fındık Zurufu ... 7

2.5.3. Plastik Hammaddeler ... 8

2.5.3.1. Polietilen (PE) ... 9

2.5.3.2. Polipropilen (PP) ...10

2.5.4. Katkı Maddeleri ... 10

2.5.4.1. Bağlayıcı Ajanlar (Coupling Agent) ...11

2.6.YILLIKBİTKİLERİNOPKÜRETİMİNDEKULLANIMI ... 11

2.7.AĞAÇMALZEMEYETERMALİŞLEMUYGULANMASI ... 12

3. MATERYAL VE YÖNTEM ... 14

3.1.MATERYAL ... 14

03.2.YÖNTEM ... 15

3.2.1. Hammaddenin Hazırlanması ... 15

3.2.1.1. Lignoselülozik Dolgu Maddesinin Hazırlanması ...15

3.2.2. Odun-Plastik Kompozitlerin Üretilmesi ... 17

3.2.3. Ekstruderde OPK Karışımının Hazırlanması ... 18

3.2.4. Sıcak Preste OPK Levhalarının Kalıplanması ... 21

3.2.5. Deney Örneklerinin Kesilmesi ve Hazırlanması ... 22

3.2.6. Fiziksel Özelliklerin Belirlenmesi ... 23

3.2.6.1. Yoğunluk ...23

3.2.6.2. Su Alma ...23

(6)

vi

3.2.7. Mekanik Özelliklerinin Belirlenmesi... 25

3.2.7.1. Çekme Direnci ve Çekmede Elastikiyet Modülü ...25

3.2.7.2. Eğilme Direnci ve Eğilmede Elastikiyet Modülü ...26

3.2.7.3. Darbe Direnci ...28 3.2.8. İstatistiksel Değerlendirmeler ... 29

4. BULGULAR VE TARTIŞMA ... 30

4.1.FİZİKSELÖZELLİKLER ... 30 4.1.1. Yoğunluk ... 30 4.1.2. Su Alma Oranı ... 32 4.1.3. Kalınlık Artımı ... 49 4.2.MEKANİKÖZELLİKLER ... 67 4.2.1. Çekme Direnci ... 67

4.2.2. Çekmede Elastikiyet Modülü ... 70

4.2.3. Kopmada Uzama ... 72

4.2.4. Eğilme Direnci ... 75

4.2.5. Eğilmede Elastikiyet Modülü ... 78

4.2.6. Darbe Direnci ... 81

5. SONUÇ VE ÖNERİLER ... 85

6. KAYNAKLAR ... 89

(7)

vii

ŞEKİL LİSTESİ

Sayfa No

Şekil 2.1. Fındık zurufu. ... 7

Şekil 2.2. Etilenin polimerizasyonu. ... 9

Şekil 2.3. Propilen polimerizasyonu. ... 10

Şekil 3.1. Retsch SM100 öğütücü. ... 15

Şekil 3.2. Sarsak elek. ... 16

Şekil 3.3. Kurutma fırını. ... 16

Şekil 3.4. OPK üretim basamakları. ... 18

Şekil 3.5. Karıştırıcı. ... 19

Şekil 3.6. Tek vidalı ekstruder. ... 19

Şekil 3.7. Ekstruderden çıkan karışımı soğuk suda soğutma. ... 20

Şekil 3.8. a) Kırıcı b) Ektruderden çıkan karışım c) Kırılmış malzeme. ... 20

Şekil 3.9. a) Pres çerçevesi b) Pres ön hazırlık c) Sıcak pres makinası. ... 21

Şekil 3.10. Üretilen test levha. ... 21

Şekil 3.11. a) Daire testere b) Deney örnekleri. ... 22

Şekil 3.12. a) İklimlendirme kabini b) Klimatize edilen deney örnekleri. ... 22

Şekil 3.13. Yoğunluk tayini. ... 23

Şekil 3.14. a) Zwick/Roell Z010 Universal test makinesi b) Çekme direnci testi. ... 26

Şekil 3.15. Zwick/Roell Z010 Universal test makinesı b) Eğilme direnci testi... 27

Şekil 3.16. Polytest RayRan Çentik açma makinası. ... 28

Şekil 3.17. Zwick/Roell HIT5.5P. ... 29

Şekil 4.1. Kompozit levha gruplarının yoğunluk değerleri grafiği. ... 30

Şekil 4.2. Kompozit levha gruplarının su alma oranı - zaman grafiği. ... 32

Şekil 4.3. Kompozit levha gruplarının kalınlık artımı- zaman grafiği. ... 49

Şekil 4.4. Kompozit levha gruplarının çekme direnci grafiği. ... 67

Şekil 4.5. Kompozit levha gruplarının çekmede elastikiyet modülü değerleri grafiği. .. 70

Şekil 4.6. Kompozit levha gruplarının kopmada uzama değerleri grafiği. ... 73

Şekil 4.7. Kompozit levha gruplarının eğilme direnci değerleri grafiği. ... 75

Şekil 4.8. Kompozit levha gruplarının eğilmede elastikiyet modülü değerleri grafiği. .. 78

(8)

viii

ÇİZELGE LİSTESİ

Sayfa No

Çizelge 2.1. Dünya fındık üretimi. ... 8

Çizelge 3.1. Kullanılan polimerin özellikleri. ... 14

Çizelge 3.2. Kullanılan bağlayıcı maddenin özellikleri. ... 14

Çizelge 3.3. Çalışma planı. ... 17

Çizelge 4.1. Yoğunluk değerleri tanımlayıcı istatistikleri. ... 30

Çizelge 4.2. Yoğunluk değerleri varyans analizi sonuçları. ... 31

Çizelge 4.3. Yoğunluk değerleri Duncan testi sonuçları. ... 32

Çizelge 4.4. 2 saat su alma değerleri tanımlayıcı istatistikleri. ... 33

Çizelge 4.5. 2 saat su alma değerleri varyans analizi sonuçları. ... 33

Çizelge 4.6. 2 saatlik su alma değerleri Duncan testi sonuçları. ... 34

Çizelge 4.7. 24 saat su alma değerleri tanımlayıcı istatistikleri. ... 34

Çizelge 4.8. 24 saatlik su alma değerleri varyans analizi sonuçları ... 35

Çizelge 4.10. 48 saatlik su alma değerlerine ait tanımlayıcı istatistikler. ... 36

Çizelge 4.11. 48 saatlik su alma değerleri varyans analizi sonuçları. ... 37

Çizelge 4.19. 11.gün su alma değerleri tanımlayıcı istatistikleri. ... 42

Çizelge 4.20. 11. gün su alma değerleri varyans analizi sonuçları. ... 42

Çizelge 4.21. 11.gün su alma değerleri Duncan testi sonuçları. ... 43

Çizelge 4.22. 18.gün su alma değerleri tanımlayıcı istatistikleri. ... 43

Çizelge 4.25. 25. gün su alma değerlerine ait tanımlayıcı istatistikler. ... 45

Çizelge 4.28. 32.gün su alma değerlerine ait tanımlayıcı istatistikler. ... 47

Çizelge 4.31. 2 saatlik kalınlık artımı değerlerine ait tanımlayıcı istatistikler. ... 50

Çizelge 4.32. 2 saatlik kalınlık artım değerleri varyans analizi sonuçları. ... 50

Çizelge 4.33. 2 saatlik kalınlık artım değerleri Duncan testi sonuçları. ... 51

(9)

ix

Çizelge 4.46. 11.gün kalınlık artımı değerlerine ait tanımlayıcı istatistikler. ... 59

Çizelge 4.47. 11.gün kalınlık artım değerleri varyans analizi sonuçları. ... 60

Çizelge 4.48. 11.gün kalınlık artım değerleri Duncan testi sonuçları. ... 60

Çizelge 4.58. Çekme direnci tanımlayıcı istatistikleri. ... 67

Çizelge 4.59. Çekme direnci değerleri varyans analizi sonuçları. ... 69

Çizelge 4.60. Çekme direnci değerleri Duncan testi sonuçları. ... 69

Çizelge 4.61. Çekmede elastikiyet modülü tanımlayıcı istatistikleri. ... 70

Çizelge 4.62. Çekmede elastikiyet modülü varyans analizi sonuçları. ... 71

Çizelge 4.63. Çekmede elastikiyet modülü Duncan testi sonuçları. ... 72

Çizelge 4.64. Kopmada uzama değerleri tanımlayıcı istatistikleri. ... 73

Çizelge 4.65. Kopmada uzama varyans analizi sonuçları. ... 74

Çizelge 4.66. Kopmada uzama değerleri Duncan testi sonuçları. ... 75

Çizelge 4.67. Eğilme direnci değerlerine ait tanımlayıcı istatistikler. ... 76

Çizelge 4.68. Eğilme direnci degerleri varyans analizi sonuçları. ... 77

Çizelge 4.69. Eğilme direnci değerleri Duncan testi sonuçları. ... 78

Çizelge 4.70. Eğilmede elastikiyet modülü değerlerine ait tanımlayıcı istatistikler. ... 79

Çizelge 4.71. Eğilmede elastikiyet modülü değerleri varyans analizi sonuçları. ... 80

Çizelge 4.72. Eğilmede elastikiyet modülü değerleri Duncan testi sonuçları. ... 81

Çizelge 4.73. Darbe direnci değerleri tanımlayıcı istatistikler. ... 82

Çizelge 4.74. Darbe direnci varyans analizi sonuçları. ... 83

(10)

x

KISALTMALAR

ASTM American society for testing and materials

AYPE Alçak yoğunluklu polietilen

FZ Fındık zurufu

KSÜ Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi

MAPE Maleik anhidrit grafted polietilen

MAPP Maleik anhidrit grafted polipropilen

OPK Odun plastik kompoziti

PA Poliamid

PE Polietilen

PP Polipropilen

PS Polisitren

PVC Polivinilklorür

WPC Wood plastic composite

(11)

xi

SİMGELER

Cv Varyasyon katsayısı

g/cm3 Gram/santimetre küp

J Joule

kJ/m² Kilo Joule/metre kare

MPa Megapascal

N/mm² Newton/milimetre kare

N Örnek sayısı

SE Standart hata

X Aritmetik ortalama

Xmax Maksimum değer

Xmin Minimum değer

δ Standart sapma

% Yüzde

°C Santigrat derece

(12)

xii

ÖZET

FINDIK ZURUFUNDAN ÜRETİLEN ODUN PLASTİK KOMPOZİTLERİNİN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ

Şuayip OKUMUŞ Düzce Üniversitesi

Fen Bilimleri Enstitüsü, Orman Endüstri Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi

Prof. Dr. Ümit BÜYÜKSARI Temmuz 2020, 94 sayfa

Türkiye’de ve dünyada azalan orman kaynaklarına karşılık tarımsal atıkların Odun Plastik Kompoziti (OPK) üretiminde kullanılması giderek önem kazanmaktadır. Türkiye tarımsal atık potansiyeli bakımından dünyanın önde gelen ülkeleri arasında yer almaktadır. Bu potansiyelin OPK üretiminde kullanım imkânı bulması ile ulusal ekonomiye önemli bir katkı sağlanacaktır. Bu çalışmanın amacı fındık zurufunun odun plastik kompoziti üretiminde kullanım imkânlarının arttırılmasıdır. Bu çalışma kapsamında plastik olarak Polipropilen (PP) ve tarımsal atık olarak fındık zurufu (yeşil kabuk) ve kayın odun unu kullanılmıştır. Fındık zurufu OPK üretiminde farklı oranlarda (%10, %20, %30, %40 ve %50) kullanılmıştır. PP/fındık zurufu ve odun unu karışımlarının ara yüzeylerinde bağlayıcı etkiyi sağlamak amacıyla %3 oranında Maleik Anhidrit Polipropilen (MAPP) kullanılmıştır. Üretilen OPK’ların boyut stabilitesini arttırmak amacıyla fındık zurufu ununa 160 °C ve 180 °C sıcaklıklarda termal işlem uygulanmıştır. Fındık zurufu, odun unu, PP ve MAPP karışımları tek vidalı extruder kullanılarak pelet haline getirilmiştir. Üretilen peletlerden sıcak preste odun plastik kompoziti üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen levhalarda fiziksel (yoğunluk ve boyut stabilitesi) ve mekanik (eğilme direnci, eğilme elastikiyet modülü, darbe direnci, çekme direnci, çekmede elastikiyet modülü ve kopmada uzama) özellikleri belirlenmiştir. Sonuçlar, üretilen odun plastik kompozitlerinde fındık zurufu oranının artması ile su alma ve kalınlık artımı değerlerinin arttığını mekanik özelliklerin ise azaldığını göstermiştir. MAPP kullanımı ve fındık zurufuna termal işlem uygulaması OPK’ların fiziksel ve mekanik özelliklerini iyileştirmiştir. Bu çalışmada elde edilen bulgular fındık zurufunun OPK üretiminde belirli oranlarda dolgu maddesi olarak kullanılabileceğini ortaya koymuştur.

Anahtar sözcükler: Fındık zurufu, Fiziksel-Mekanik özellikler, Odun plastik kompozit,

(13)

xiii

ABSTRACT

PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF WOOD PLASTIC COMPOSITES PRODUCED FROM HAZELNUT HUSK

Şuayip OKUMUŞ Düzce University

Graduate School of Natural and Applied Sciences, Department of Forest Industry Engineering

Master’s Thesis Prof. Dr. Ümit BÜYÜKSARI

July 2020, 94 pages

Agricultural wastes are becoming increasingly important in the manufacture of Wood Plastic Composite (WPC) in Turkey and in the world. Turkey is among the world's leading country in terms of agricultural waste potential. A significant contribution to the national economy will be provided with the possibility of using this potential in WPC production. The aim of this study is to increase usage posssibility of the hazelnut husk (green shell) in the WPC production. The hazelnut husk, beech wood flour and Polypropylene (PP) were used as a agricultural waste and plastic raw material. The hazelnut husk were add to the WPC’s at different ratios (10%, 20%, 30%, 40% and 50%). Maleic Anhydride Polypropylene (MAPP) for PP mixtures were add at a rate of 3% in order to provide the bonding effect on the interface of polymer/hazelnut husk flour/beech wood flour mixtures. In order to increase the dimensional stability of the produced WPC’s, thermal treatment was applied to hazelnut husk flour at 160 °C and 180 °C. The hazelnut husk flour, wood flour, PP and MAPP mixtures were made into pellets using a single screw extruder. The WPC panels were produced in hot press from these pellets. Physical (density, water absorption and thickness swelling) and mechanical (bending strength, modulus of elasticity in bending, impact resistance, tensile strength, modulus of elasticity in tensile and elongation at break) properties of the produced WPCs were determined. The results showed that the water absorption and thickness swelling values of the WPCs increased with increasing hazelnut husk ratio while the mechanical properties decreased. The addition of MAPP and applying thermal treatment to the husk improved the physical and mechanical properties of the WPCs. The findigs obtained in the study showed that the hazelnut husk was capable of serving as new filler in the manufacturing of WPC.

Keywords: Hazelnut husk, Physical-Mechanical properties, Polypropylene, Wood

(14)

1

1. GİRİŞ

İnsanlık tarihinin başlangıcından beri en fazla kullanılan malzemelerin başında odun esaslı malzemeler gelmektedir. Son yüz yılda teknolojinin de gelişmesi ile ahşap malzemeye olan talep artmıştır. Ağaç malzemeye talebin artması ile masif malzemeye alternatif ağaç malzemeler geliştirilmiştir. Masif malzemeye en önemli alternatif odun esaslı malzeme ise ahşap kompozit levhalardır (Arslan, Karakuş & Güntekin, 2007).

Günümüzde levha üretim sektöründe zamanla artan hammadde ihtiyacı doğal orman kaynaklarına olan baskıları da çoğaltmıştır. Ayrıca endüstriyel ormanların yeterli olmaması ve doğa koruyucuların göstermiş olduğu çevreci tepkiler de araştırmacıları odun lifine alternatif hammadde kaynağı arayışına yöneltmiştir. Bunun üzerine hammadde olarak üretimde testere talaşı, planya atığı ve kereste atıkları gibi çeşitli atıklar kullanılmaya başlanmıştır. Ancak bu çözümde artan talep ve üretim karşısında yeterli olmamış ve gözler tarımsal atıklar üzerine çevrilmiştir (Taşcıoğlu, Akçay & Güler, 2018).

Yenilenebilir orman kaynaklarındaki azalma ve çevresel baskılar, orman ürünleri endüstrisini yeni odun dışı hammadde kaynaklarına yöneltmektedir. Ülkemizde bol miktarda bulunan ve her yıl giderek artan tarımsal atıklar odun dışı hammadde kaynaklarına alternatif olarak düşünülmektedir. Ülkemizin tarım ve orman alanlarının %44,3’ü ormanlardan, %37,6’lık kısmını ekili tarım alanlarından, %10,6’lık nadas alanlarından ve geriye kalan %7,5’lik kısmı ise meyve ve sebze alanlarından meydana gelmektedir. Topraklarımızın %38’lik kısmında tarım yapılan bu alanların, %78’inde tahıl üretimi gerçekleştirilmektedir. Bu sebeplerden dolayı Türkiye’de her yıl milyonlarca ton tarımsal atık meydana gelmektedir (Korucu & Mengeloğlu, 2007, Mengeloğlu & Karakuş, 2008).

Odun Plastik Kompozitlerin (OPK) diğer dünya ülkelerinde ve ülkemizde nispeten yeni bir sektör olması sebebiyle yapılan çalışmalar ağırlıklı olarak hammadde ve üretim sürecini iyileştirmeye yönelik olmaktadır. Hammadde olarak, farklı odun unu veya lif boyutları, ağaç türleri, kullanım ömrünü yitirmiş atık ağaç malzemeler, lignoselülozik yıllık bitkiler, farklı plastik tipleri ve karışım oranları çalışmalara örnek verilebilir (Rowell & Rowell, 1996).

(15)

2

Dünya’daki ve ülkemizdeki orman kaynakları nüfusun ve tüketimin artmasına bağlı olarak azalma göstermektedir. Bu sebepten dolayı hammaddenin bilinçsiz bir şekilde kullanılmaması, kullanılmış malzemelerin geri dönüşümü sağlanması ve yeni hammadde kaynakları bulma önemli bir konu haline gelmiştir. Odun hammaddesine olan ilgi ve mevcut arz arasındaki dengesizliğin kaçınılmaz olacağı açıktır. Bu nedenle, odun lifi yerine tarımsal atık ve diğer kaynaklı alternatif liflerin kullanılması zaruri hale gelmektedir. Ülkemizde, tarımsal hasattan sonra geriye kalan kısımlar ya yakılarak yok edilmekte ya da tekrar toprağa karışmaktadır. Bu sebeplerden dolayı atıkların daha farklı şekillerde değerlendirilmesine yönelik talepler her geçen gün artmaktadır (Cooper & Balatinecz 1999, Rowel 2001, Mengeloğlu & Alma 2002). Dünyadaki tarımsal atık ve atık plastik potansiyeli göz önüne alındığında atıkların odun plastik kompozit üretiminde değerlendirilmesinin iyi bir avantaj olduğu düşünülmektedir. Bu sayede atıl vaziyette bulunan fındık zurufunun verimli bir şekilde değerlendirilmesi ortaya konulmuş olacaktır. Bu çalışmanın amacı da fındık üretim sonrası açığa çıkan fındık zurufunu tarlada bırakmak veya yakmak yerine OPK üretiminde değerlendirmektir. Açığa çıkan fındık zurufu atığı çevre kirliliğine neden olmaktadır. Bu potansiyelin OPK üretiminde kullanım imkânı bulması ile hem çevre kirliliği azaltılacak hem de ulusal ekonomiye önemli bir katkı sağlanacaktır. Bunun yanında odun unu ve plastiğe göre daha düşük fiyatlı tarımsal atıkların OPK üretiminde değerlendirilmesi ile OPK üretim maliyetlerinin azaltılması sağlanacaktır. Ayrıca, tarımsal ürün üretimi yapan çiftçi ve köylüler ek gelir elde edebileceklerdir.

(16)

3

2. GENEL BİLGİLER

2.1. ODUN PLASTİK KOMPOZİTLERİN TARİHİ GELİŞİMİ

İlk odun-plastik kompozitinin (OPK) Belçikalı kimyacı Leo Beakeland tarafından 1907 yılında fenol formaldehit ve odun tozundan üretilen ve “Bakalit” olarak isimlendirilen ürün olduğu söylenilebilir. İlk ticari ürün vites kolu olarak 1916’da Rolls Royce tarafından gerçekleştirilmiştir (Gordon, 1988). OPK üretimi ise; 1920’li yıllarda İtalya’da patentleşmiştir. Bu kompozitler dünya literatüründe Wood-Plastic Composites (WPC) olarak isimlendirilmekte ve odun termoplastikleri olarak incelenmektedir (Clemons, 2002).

İlk üretim ve patentlerin Avrupa’da gerçekleşmesine karşın kitle üretimi açısından Amerika’da son zamanlarda büyük bir gelişme sağlanmıştır. AB ve ABD’deki PVC profil ve doğrama araştırmacıları ve şirketler 1980’lerde; Odun ve plastiğin tek başına kullanılması ile oluşan olumsuzlukları iyileştirmek, maliyeti düşürmek, sıcaklığın etkisiyle meydana gelen kimyasal yapıdaki bozulma oranını azaltmak, atıklara endüstriyel değer kazandırmak gibi amaçlarla plastik endüstrisinde lignoselülozik hammaddeler kullanmaya başlamışlardır. 1983 yılında Amerika’nın Woodstock şirketi, Lear Corpo’nun üretimini sürdüren Sheboygan birimi, Wisconsin’de İtalyan giydirme teknolojisinden yararlanarak, yaklaşık %50 odun tozu ve %50 propilen kullanılarak yatay kalıplara döküm yöntemiyle değişik biçimlerde şekillendirilebilen otomotiv içi donanım üretimini gerçekleştirmektedir (Schut, 1999).

2.2. ODUN PLASTİK KOMPOZİTLERİ

İki veya daha fazla sayıdaki aynı ya da farklı gruptaki malzemelerin, en iyi özelliklerini bir araya getirmek veya ortaya farklı bir özellik çıkarmak amacıyla, bu malzemelerin mikro ya da makro seviyede bir araya getirilmesiyle oluşan malzemelere kompozit malzeme denilmektedir. Başka bir ifadeyle, birbirlerinin zayıf yönlerini düzelterek üstün özellikler elde etmek amacı ile bir araya getirilmiş farklı tür malzemelerden veya fazlardan oluşan malzemeler olarak da isimlendirilebilir (Mengeloglu & Karakus, 2008a).

Odun plastik kompozitleri, kendisini oluşturan plastik ve oduna kıyasla daha üstün özelliklere sahip olmalarından dolayı tüm dünyada kullanım alanları artmaya başlamıştır. Bu özelliklerden farklı olarak plastik malzemeye kıyasla daha az maliyetli olmaları ve doğada daha kolay

(17)

4

bozularak çevre dostu olmaları; ağaç malzemeye kıyasla ise daha iyi boyutsal stabiliteye sahip olmaları, istenilen boyut ve şekilde, farklı renk ve dokuda üretilebilmeleri; mantarlara, çatlamalara ve böceklere karşı daha dayanıklı olmaları; geri dönüşümlü atık malzemelerden üretilebilmeleri söylenebilir (Kaymakçı & Ayrılmış, 2014).

Günümüzde endüstriyel alanda geniş ölçüde kullanım alanı olan OPK’ların son zamanlarda popülerliği daha fazla artmaktadır. Özellikle mekanik özelliklerinin benzeri materyallere göre nispeten yüksek olması sebebiyle dış ortamlarda yaygın kullanım alanı bulmuştur. Bu kompozit malzemeler yapısında bulunan hidrofobik yapıdaki polimerler yardımıyla nemli ortamlara ve nem değişimlerine karşı oldukça dayanıklıdır. Eğer OPK üretiminde kullanılan hidrofilik yapıdaki lignoselülozik dolgu lifi hidrofobik yapıdaki polimer içerisinde etkin biçimde kapsüle edilirse nihai ürün problem oluşturacak düzeyde çalışma (daralma ve genişleme) göstermez. Bu sebepten dolayı OPK malzemeler yüksek boyutsal kararlılığa sahiptirler (Kaymakçı & Ayrılmış 2014, Özmen, Çetin,Narlıoğlu, Çavuş & Altuntaş 2014). Odun plastik kompozitleri terimi; odun, termosetting ya da termoplastikleri içeren kompozitleri ifade eder. Bunlardan termosetting plastikler sertleştiğinde, tekrar ısıtılmakla yumuşamaz. Örnek olarak; epoksi ve fenolik reçineler verilebilir. Bu plastikler orman ürünleri endüstrisinde iyi bilinmektedir. Termoplastikler ısıtıldığında tekrar tekrar yumuşayabilir. Örnek olarak Polietilen (PE) ve Polivinilklorür’ü (PVC) verebiliriz. Termo-plastikler; birçok ticari ürünlerde örneğin; süt kutusu, bakkal torbası olarak kullanılmaktadır (Clemons, 2002).

Termoplastik kompozitlerde ahşap bileşen kullanılmasında düşük maliyet, yaygın olarak mevcut, sürdürülebilir, yüksek spesifik özellikler, esnek ve geri dönüştürülebilir gibi özellikler mevcuttur (Büyüksarı, Ayrılmış & Akbulut, 2011).

2.3. ODUN PLASTİK KOMPOZİT TÜRLERİ

Odun kompozitleri; termoset esaslı odun kompozitler ve termoplastik esaslı odun kompozitler olmak üzere iki ana sınıfa ayrılmaktadır (Matuana & Heiden, 2004).

2.3.1. Termoset Esaslı Odun Kompozitler

Termoset odun tutkalları kullanılarak üretim yapılan kompozitlerde, odun materyallerini birbirlerine bağlamak için Üreformaldehit (UF), Melamin Formaldehit (MF), Fenol formaldehit (FF), Resorsinol formaldehit (RF), Polivinil asetat (PVA), Polimerik difenil diizosiyanat (PMDI) gibi farklı yapıştırıcılar kullanılmaktadır. Odun kompozit ürünlerinde kullanılan en önemli odun tutkalı oranları; %60 ÜF ve MF, %32 FF ve RF, geriye kalan

(18)

5

yaklaşık %9 ise PVA ve PMDI’dır. Bazı kompozit ürünlerinde performans ile maliyet açısından denge sağlanması için bu yapıştırıcılar çeşitli şekilde birleştirilerek kullanılmaktadır. Odun plastik kompozitlerinin üretimi için kullanılan en etkin ve en baskın tutkallar amino reçineler (UF, MF) ve fenolik reçineler (PF, RF) ‘dir (Matuana & Heiden 2004, Mengeloğlu & Kurt, 2004).

Küçük parçacıkların üre formaldehit ve fenol formaldehit gibi termoset tutkallarla birleştirilmesiyle oluşturulan ve mobilyacılıkta kullanılan yonga levha, MDF ve inşaat sektöründe kullanılan tabakalı ağaç malzeme, yönlendirilmiş yonga levha (OSB), tabakalanmış kaplama kereste (TAK), tabakalanmış ağaç malzeme (Glulam) gibi çeşitli ürünler termoset esaslı odun kompozitlere örnek verilebilir (Mengeloğlu & Kurt, 2004).

2.3.2. Termoplastik Esaslı Odun Kompozitler

Termoplastikler; doğrusal veya dallanmış yapıya sahip olup, ısıtılarak yumuşatılıp soğutularak katılaştırılabilen polimerlerdir. Bu özellikleri sebebiyle yeniden kullanılabilme (geri dönüşüm) özelliğine sahiptirler. Bu tür polimerlere örnek olarak PE, PP, PVC, PS, akrilik ile naylon verilebilir (Korucu & Mengeloğlu, 2007).

Termoplastiklerin içerisine malzemeyi daha güçlü hale getirmek ya da maliyeti düşürmek amacıyla lignoselülozik yapıya sahip odun ve diğer organik maddeler kullanılmaya başlanmıştır. Ancak ülkemizde faaliyet gösteren plastik endüstrisinde organik dolgu maddelerinin (odun unu, tarımsal artık unu vb.) henüz kullanılmadığı bilinmektedir. (Korucu & Mengeloğlu, 2007). Odun unlarının termoplastik esaslı polimerler ile karıştırılmasıyla meydana gelen kompozit malzemelere termoplastik esaslı kompozit malzemeler denilmektedir. Termoplastik esaslı kompozit levha üretiminde farklı cinste odunlardan elde edilen unlar veya lifler ile PE, PP, PVC ve PS gibi plastikler kullanılabilmektedir. Bu termoplastikler lignoselülozik yapıya sahip olan materyallerin bozunmasını engellemek için daha düşük sıcaklıklarda (150-220 °C) üretilebildiklerinden seçilmektedirler (Matuana & Heiden, 2004).

2.4. ODUN PLASTİK KOMPOZİTLERİN AVANTAJ VE DEZAVANTAJLARI

Kompozit malzemelerin üretiminde dolgu maddesi olarak kullanılan ikame malzemeler hammadde kıtlığı çeken ve fiyatları artan odun ve plastik endüstrisinde çok büyük faydalar sağlamaktadır (Mengeloğlu, Alma & Çetin, 2002).

(19)

6

Bu sebeplerden dolayı odun plastik kompozitlerin üretiminin önemli ve gerekli olduğu düşünülmektedir. Kompozit malzemelerin odun esaslı ürünlere göre bazı avantaj ve dezavantajları vardır. Bunlar:

Avantajları;

• Yüksek boyutsal stabiliteye sahiptirler ve çalışmaları çok azdır, • İstenilen boyut ve şekillerde üretilebilirler,

• Çatlama ya da lif kalkması görülmez,

• Böcek ve mantarlara karşı dayanıklılıkları daha yüksektir, • Bakım gereksinimleri azdır,

• Geri dönüştürülebilir atık malzemelerden üretilebilirler (Karakuş, 2008). Dezavantajları;

• Plastik hammaddenin özellikle de termoplastik matrislerin pahalı olması,

• Kompozitler gevrek yapılı malzeme olduklarından dolayı kolaylıkla zarar görebilir ve onarılmalarında yeni problemler oluşabilir,

• Kurutmada kullanılan teknikler uzun zaman almaktadır,

• Plastikten daha düşük çarpma direncine sahiptirler (Mengeloğlu ve ark., 2002).

2.5. ODUN PLASTİK KOMPOZİT ÜRETİMİNDE KULLANILAN HAMMADDELER 2.5.1. Lifsel Hammaddeler

2.5.1.1. Odun Unu ve Lifi

Odun plastik kompozitler tipik olarak %10-70 oranında ahşap dolgu maddesi veya güçlendiriciler kullanılarak üretilmektedir. OPK üretiminde en yaygın olarak kullanılan ahşap dolgu maddesi odun unudur. Odun unu ticari olarak planya talaşı, yonga ve testere talaşı (30– 80 mesh) gibi işlenmiş materyallerin öğütülmesi ile elde edilmektedir. Odun lifi odun ununa göre daha zor işlenmesine rağmen, daha üstün kompozit özellikleri verir ve dolgu maddesi görevinden daha çok güçlendirici olarak görev yapmaktadır. Odun lifi hem ham odun hem de geri dönüşüm kaynaklarından elde edilebilmektedir. OPK üretiminde atık veya kullanılmamış iğne yapraklı ve yapraklı ağaç odunlarından elde edilen lifler kullanılabilmektedir. ABD’de OPK üretiminde genellikle çam, akçaağaç ve meşe türleri kullanılmaktadır (Clemons, 2002).

(20)

7

2.5.2. Lignoselülozik Esaslı Hammadeler

Dünyada yıllık olarak 3,5 milyar ton kurutulmamış odun kullanılmaktadır. Bu artan talep devam edeceği düşündüğümüzde, odun esaslı lif tüketimi yılda 60 milyon tona kadar ulaşacaktır. Bu yüzden odun hammaddesine olan talep ve mevcut arz arasındaki farkın kaçınılmaz olacağı belirgindir. Bundan dolayı, odun lifi yerine zirai ve diğer kaynaklı alternatif liflerin kullanılması, kullanılan hammaddenin geri dönüşümü, gelişen teknoloji ile yeni ve daha iyi kaliteli ürünlerin geliştirilmesi gelecekteki odun arz ve talep tablosunda önemli bir rol oynayacağı görülmektedir (Mengeloğlu & Alma 2002; Cooper & Balatinecz 1999).

Doğal orman kaynaklarının azalması, sentetik malzemelerin kullanımındaki düzenlemeler ve artan çevresel baskılar nedeniyle yıllık bitki liflerinin OPK üretiminde kullanımı artmaktadır. Dünyanın değişik bölgelerinde yetişen odunsu ve otsu bitkisel materyalden elde edilen lifsel hammadde kaynaklarının OPK üretiminde değerlendirilmesi üzerine olumlu sonuçlar bulunmasına rağmen kullanımını sınırlayan bazı ekonomik ve teknolojik sorunlar vardır. Bu liflerin kullanımında en önemli engel, düşük işleme sıcaklığına izin vermesi nedeniyle kullanılacak plastik türünü sınırlamasıdır. İkinci dezavantajı, kompozitin performansını ve boyutsal stabilitesini etkileyen doğal liflerin yüksek nem absorpsiyonudur (Mo ve ark, 2005). 2.5.2.1. Fındık Zurufu

Fındık üretim sonrası patoslama işleminden sonra açığa çıkan dış yeşil kabuktur. Halk arasında fındık kapsülü olarakta adlandırılır. Genellikle fındık üretiminden sonra ya tarlada bırakılmakta ya yakılmakta ya da gübre olarak fındık ağaçlarının dibine dökülmektedir. Fındık zurufu Şekil 2.1’de gösterilmiştir.

Şekil 2.1. Fındık zurufu.

Dünya fındık üretimi, 1960’lı yıllarda yaklaşık 250 bin ton civarında iken son yıllarda 1 milyon tonu geçmiştir. Dünya fındık üretiminin yaklaşık %62’sini gerçekleştiren Türkiye’yi sırasıyla İtalya, Gürcistan ve Azerbaycan takip etmektedir. Dünya fındık üretimi tablosu Çizelge 2.1’de gösterilmiştir (Fındık Sektor Raporu 2018).

(21)

8

Fındık zurufu ise ülkemizde toplam miktarına ilişkin herhangi bir resmi veri olmasa da üretilen fındığın 1/3’ü kadar olduğu tahmin edilmektedir. Bu durumda ülkemizde yıllık ortalama ortaya çıkan zuruf miktarı yaklaşık 180-200 bin ton civarında olduğu söylenebilir.

Çizelge 2.1. Dünya fındık üretimi.

Ülkeler 2014 (ton) 2015 (ton) 2016 (ton) 2017 (ton) 2018 (ton) Ortalama (ton) Türkiye 450.000 646.000 420.000 675.000 515.000 541.200 İtalya 80.000 125.000 130.000 90.000 115.000 108.000 Gürcistan 38.000 50.000 60.000 80.000 80.000 61.600 Azerbaycan 30.000 40.000 50.000 65.000 70.000 51.000 ABD 35.000 27.850 39.000 27.000 50.000 35.770 İspanya 18.000 22.000 18.000 19.000 16.000 18.600 Şili 13.000 12.000 18.000 25.000 25.000 18.600 İran 10.000 10.000 10.000 12.000 12.000 10.800 Çin 5.000 5.000 5.500 6.000 9.000 6.100 Fransa 9.600 9.600 9.600 4.050 4.050 7.380 Diğerleri 5.400 5.400 15.400 25.450 26.450 15.620 Toplam 694.000 952.850 775.000 1.028.500 922.500 874.670 2.5.3. Plastik Hammaddeler

Kaynak veriminin yüksek olması, üretim ve geri kazanım maliyetlerinin düşük olması, tasarım ve uygulama zenginliklerinin olmasından dolayı plastik üretimi tüm dünyada 50 yıldır hızlı gelişimini sürdürmektedir. 1950 yılında 1,5 milyon ton olan dünya plastik üretimi 2012 yılında 288 milyon tona çıkmıştır (Demirci, 2013).

Plastikler ısıl özelliklerine göre termoset ve termoplastik olmak üzere iki çeşit olarak bulunmaktadır. Termoset plastikler genellikle nihai sertleştiklerinde erimez ve çözülmezler, bu nedenle genellikle fazla kullanılmazlar. En önemli termoset plastikleri; epoksi reçinesi, fenolik reçine ve izosiyanattır. Bu plastikler pazarlarda tipik olarak elektrik izolasyon malzemesi ve yapıştırıcı olarak bulunmaktadır. Termoplastik reçineler ise ısı ile tekrar yumuşatılabilir. Bu sebepten termoplastik reçineler daha çok tercih edilmektedir. Bu reçineler pazarlarda tipik olarak, şişe, ev eşyası, barınak uygulamaları ve yiyecek ambalajı olarak kullanılmaktadır (Killough, 1995).

OPK üretiminde yaygın olarak PP, PE, PVC, PA, ve PS gibi plastikler kullanılmaktadır. Bu çalışmada kullanılacak termoplastik ise PP’dir.

(22)

9 2.5.3.1. Polietilen (PE)

En çok tercih edilen termoplastik olan ve etilenin basınç altında ısı ya da bir katalizörün etkisiyle serbest radikal zincir polimerizasyonu sonucu elde edilen polietilenin çok değişik özellikleri vardır. Serbest radikal zinciri Şekil 2.2’de gösterilmiştir (Mills, 2005). Genellikle polietilenler; yarı kristal yapıda, tok, üstün elektriksel ve kimyasal özellikleri, düşük sürtünme katsayısı, sıfıra yakın nem emme özelliği olan ve kolay işlenebilen polimerlerdir (Peacock 2000, Crawford 2001).

Şekil 2.2. Etilenin polimerizasyonu. • Düşük Yoğunluklu Polietilen (DYPE)

Alçak yoğunluklu polietilen, etilenin 1.000-2.000 atmosfer basınç altında, 150-200 °C arasında oksijen veya başka katalizlerin beraberinde ısıtılmasıyla polimerize edilir. Ana molekül zincirden ayrılan uzun yan zincirlere sahiptir. Bu yüzden amorf bölgeler diğer polietilenlere göre daha fazladır (Kylosov, 2007).

• Orta Yoğunluklu Polietilen (OYPE)

Orta yoğunluklu polietilen, AYPE’ye benzer özelliklere sahiptir. Saf etilenin yaklaşık 100-150

o

C’de ve 1.000-1.500 atmosfer basınç altında ve de oksijen varlığında polimerize edilmesi ile elde edilebilir (Akkurt, 2007).

• Yüksek Yoğunluklu Polietilen (YYPE)

En çok tercih edilen plastiklerden biri olan YYPE düz bir zincir yapısına sahiptir. Yoğunluğu 0,94-0,97 gr/cm3_{’dir. Doğal olarak süt rengi görünümündedir. Maksimum kullanılabilir}

sıcaklığı 120 ºC’dir. Erime sıcaklığı 127-135 ºC’dir (Fried, 1995).

Yarı saydam veya renklidir. Orta sertlikte ve dayanıklı bir plastiktir. Düşük maliyetli, kolay şekillenebilmesi YYPE 80 °C’de yüksek darbe dayanımına sahip, sterilize edilebilen ve yük olmadığında 80 °C’ye kadar rahatlıkla kullanılabilen bir malzemedir. Enjeksiyona çok uygundur (Pişkin, 2000).

(23)

10 2.5.3.2. Polipropilen (PP)

Polipropilen, yüksek saflıktaki propilen gazının basınç altında katalizörler yardımıyla polimerizasyonu sonucu ile elde edilir. Polipropilen üretimi, propilen polimerizasyonuyla elde edilmektedir. Kristal bir yapıya sahiptir. Yoğunluğu 0,90-0,91 g/cm³ arasında değişir. Bu polimer termoplastiklerin en hafiflerinden birisidir. Maksimum kullanılabilme sıcaklığı 135 °C’dir. Erime sıcaklığı 165-171 ºC‘dir. Suda yüzebilen fakat köpük olmayan bir plastiktir. Kimyasal maddelere, ısıya ve aşırı yorulmaya dayanıklı bir maddedir (Ezdeşir vd. 1999). PP; yarı şeffaf beyaz katı bir madde olup, soğuk organik çözücülerde çözünmez, sıcak çözücülerde yumuşama özelliğine sahiptir. Birçok defa bükülmeden sonra bile sertliğini korur, mantarlara ve bakterilere karşı dayanıklıdır ve zehirsizdir. Orta sertliğe ve parlaklığa sahip plastiklerdir (Ezdeşir vd., 1999).

Polipropilen, petrol ürünlerinden elde edilen propilen monomerinin basınç altında katalizörler yardımıyla polimerizasyonu ile elde edilmektedir. Polipropilen elyaftan filme kadar uygulaması olan çok yönlü bir termoplastiktir. Yapısında zincirdeki her bir karbona bağlı metil grubu bulunmaktadır. Propilenin polimerizasyon reaksiyonu Şekil 2.3’te gösterilmiştir (Mead & Baker, 2006).

Şekil 2.3. Propilen polimerizasyonu.

2.5.4. Katkı Maddeleri

Katkı maddeleri, kompozit levhaların özelliklerini geliştirmek için düşük miktarlarda ilave edilen materyallerdir. Yüksek performans gerektiğinde kompozit malzemelerin dispersiyon, akıcılık ve mekanik özelliklerini geliştirmek için uyum sağlayıcı maddeler kullanılmaktadır. Örneğin yağlayıcı maddeler, kompozit malzemenin yüzey görünümünü ve işlenmesini iyileştirir; uyum sağlayıcı maddeler ahşap ile plastik arasındaki yapışmayı iyileştirir. Diğer katkı maddeleri ise renklendiriciler, ışık stabilizatörleri, köpük oluşturan maddeler, yanmayı geciktirici maddeler, thermosetting reçineler, ısı ışık stabilizörleri, antimikrobiyaller ve antioksidanlar stabiliteyi geliştiren kimyasallardır (Rowell, 2006).

(24)

11 2.5.4.1. Bağlayıcı Ajanlar (Coupling Agent)

Odun unu ve plastik arasındaki uyumsuzluk sorunundan dolayı birçok araştırma yapılmış ve bu çalışmalarda odun unu yüzeylerinin modifikasyon yoluyla hidrofobik bir yapıya dönüştürülmesinin zorunlu olduğu ortaya çıkmıştır (Pritchard 1998, Karakuş 2008).

Günümüzde en yaygın kullanılan uyum sağlayıcı madde, maleik anhidrit grafted polipropilen (MAPP) veya maleik anhidrit grafted polietilen (MAPE)‘dir. Bu konuda daha önce yapılan araştırmalar, hem Grafted Aşılanmış (MA) miktarı hem de molekül ağırlığının, katkı maddelerinin verimliliğini belirleyen önemli parametreler olduğunu göstermektedir (Sanadi vd., 1995).

2.6. YILLIK BİTKİLERİN OPK ÜRETİMİNDE KULLANIMI

Yıllık bitkilerin OPK üretiminde kullanımı ile ilgili çok sayıda yapılmış çalışma bulunmaktadır. Çam kozalağı (Ayrılmış, Buyuksari & Dundar, 2010), zeytin fabrikası atıkları (Ayrılmış & Büyüksarı, 2010), Hindistan cevizi (Ayrılmış, Jarusombuti, Fueangvivat, Bauchongkol & White, 2011a), kestane kabuğu (Kaymakçı & Ayrılmış, 2014), ayçiçeği sapı (Kaymakçı, Ayrılmış, Özdemir & Guleç, 2013), kendir ve keten (Lia & Saina, 2003), buğday sapı (Mengeloglu & Karakuş, 2012), çay fabrikası atıkları (Çavdar, Kalaycıoglu & Mengeloglu, 2011), mısır sapı (Karakuş, Güleç, Kaymakcı & Mengeloğlu, 2010), fıstık kabuğu (Karakuş, Güleç, Kaymakcı, Tekin, & Mengeloğlu, 2008), pamuk karpeli (Karakuş, Güleç, Kaymakcı, Tekin, & Mengeloğlu, 2008), hintkeneviri (Gassan & Bledzki, 1997) OPK üretiminde kullanılan odun dışı lignoselülozik hammadde kaynaklarından bazılarıdır.

(Ayrılmış vd., 2010) %10, %20, %30 ve %40 oranlarında çam kozalağı, %47 PP ve %3 oranında MAPP kullanarak ürettikleri OPK’ların su alma ve eğilme özelliklerini incelemişlerdir. Çam kozalağı oranının artması ile su alma oranının arttığı eğilme özelliklerininde azaldığını tespit etmişlerdir. (Kaymakçı & Ayrılmış, 2014) %40, %50 ve %60 oranlarında atık kestane kabukları, %37, %47, %57 PP ve %3 MAPP kullanarak ürettiği OPK’ların fiziksel ve mekanik özelliklerini incelemişlerdir. Üretilen OPK’larda kestane kabuğu oranı arttıkça su alma ve kalınlık artım değerlerinde artış görülmüştür. Mekanik özelliklerine bakıldığın da ise eğilme direnci azalırken eğilmede elastikiyet modülü, çekme direnci, çekmede elastikiyet modülü değerlerinde artma olduğunu belirtmişlerdir.

(25)

12

(Ayrılmış & Büyüksarı, 2010) %10, %20, %30, %40 oranlarında odun unu/zeytin fabrikası atığı, %57-%60 oranlarında PP ve %3 oranında MAPP kullanılarak üretilen odun plastik kompozitlerin su alma, kalınlık artımı ve eğilme özellikleri belirlemişlerdir.

Üretilen OPK’larda zeytin fabrikası atığı oranı arttıkça su alma, kalınlık artımı ve eğilme özelliklerinin azaldığını tespit etmişlerdir. Ayrıca, %3 MAPP kullanımının tüm değerlerde iyileştirme sağladığını belirtmişlerdir. (Çavdar vd., 2011) %10, %20, %30, %40 ve %50 oranlarında çay fabrikası atıkları, %50-%100 arasında belirli oranlarda PP katılarak üretilen OPK’ların mekanik özelliklerini incelemişlerdir. Üretilen levhaların çekme direnci, kopmada uzama, darbe direnci ve eğilme direnci azalırken çekmede elastikiyet modülü ve eğilmede elastikiyet modülü değerlerinde artma olduğunu tespit etmişlerdir. (Karakuş vd., 2010) %22,5 ve %45 oranlarında mısır sapı unu, %45 ve %69,5 YYPE, %2,5 waks, %2,5 çinko stearate ve %3 MAPE kullanılarak odun plastik kompozit üreterek mekanik özelliklerini incelemişlerdir. Üretilen OPK’ların çekme direnci, eğilme direnci ve darbe direnci değerlerinde azalma görülürken çekmede elastikiyet modülü ve eğilmede elastikiyet modülü değerlerinde artma olduğunu ifade etmişlerdir.

2.7. AĞAÇ MALZEMEYE TERMAL İŞLEM UYGULANMASI

Isıl işlem, hücre çeperinin polimer bileşiklerinin kimyasal kompozisyonunda kalıcı değişmelerle sonuçlanan fiziksel bir işlemdir. Metodun ana fikri kimyasal reaksiyonların hızlandığı yaklaşık 150 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda ağaç malzemenin sıcaklığa maruz bırakılmasıdır. Son 20 yılda çeşitli Avrupa araştırma grupları yalnız ısı, sıcak yağ, higrotermal (buhar, nem ve ısının aynı anda etki ettiği koşul) ve hidrotermal (sıcak su ile elde edilen ısı enerjisinin kullanımı) esaslı ısıl işlem metotları geliştirmişlerdir. Bu metotlar arasındaki temel farklar; ağaç türü, yaş veya kuru olması, rutubet miktarı ve boyutlar gibi kullanılan materyaller, bir veya iki işlem safhası, ıslak ve kuru işlem, ısıtma ortamı, koruyucu gaz olarak nitrojen kullanımı, ısıtma ve soğutma safhaları ve uygulama süresi gibi uygulanan işlem şartlarına ve ısıl işlem fırını ve kazanı gibi ısıl işlem uygulaması için ihtiyaç olan ekipmanlara dayandırılmaktadır (Akkılıç, Kaymakcı & Ünsal, 2014).

Isıl işlem bir termal modifikasyon yöntemi olarak ele alındığında, odunun 100-250 °C’ler arasında normal atmosfer, azot gazı ortamında belli bir süre bekletilmesi olarak tanımlanmaktadır.

(26)

13

Ağaç malzemenin ısıl işlemle muamele edilmesi 3 amaca yönelik olarak uygulanmaktadır. Bunlardan birincisi ağaç malzemenin rutubet alışverişini en aza indirmek, yani ağaç malzemeye boyutsal stabilite kazandırmak, diğeri ağaç malzemenin tahrip edici organizmalara karşı biyolojik dayanıklılığını arttırmaktır. Bunun yanında ısıl işlemle ağaç malzemede denge rutubeti miktarını azaltmak, permabiliteyi arttırmak ve üst yüzey işlemlerinin performansını yükseltmekte mümkündür (Yıldız, 2002).

(Ayrılmış vd., 2011b) flat pres OPK’ların boyutsal stabilitesini artırmak için okaliptüs liflerine laboratuvar tipi otoklavda 3 farklı sıcaklıkta (120, 150 ve 180 °C) 20 ve 40 dakika süre ile ısıl işlem uygulamıştır. Isıl işlem uygulanmış lifler ve polipropilen %50-%50 oranında karıştırılarak OPK’lar üretmişlerdir. Yılmaz (2020), mısır saplarını belli boyutlarda un haline getirerek farklı sıcaklık (140 °C, 160 °C ve 180 °C) ve sürelerde (20 ve 40 dakika) termal işlem uygulamış ve biyo-kompozit üretimi yaparak OPK’ların fiziksel ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Isıl işlemin su alma ve kalınlık artım değerlerinde iyileşmeler sağladığını belirtmiştir. (Aydemir vd., 2015) 212 °C’de 8 saat ısıl işlem uygulanmış Çam ve Akçaağaç odunu ve nylon 6 kullanarak ürettikleri kompozitlerin mekanik ve reolojik özellikleri incelenmiştir. Üretilen kompozitlerde %20 oranında ısıl işlem görmüş çam ve akçaağaç odunu içeren OPK’ların daha yüksek çekme direncine sahip olduğunu sadece nylon 6 kullanılarak üretilen OPK’lara göre %109 ve %106 daha yüksek çekme direncine sahip olduğunu bulmuşlardır.

(27)

14

3. MATERYAL VE YÖNTEM

3.1. MATERYAL

Tez çalışması kapsamında sağlık ve bulunabilirlik dikkate alınarak hem endüstride yaygın olarak kullanılan hem de literatürde yer alan plastik hammadde olarak polipropilen seçilmiştir. Polimer/ yıllık bitki unu karışımlarının ara yüzeylerinde bağlayıcı etkiyi sağlamak amacıyla MAPP kullanılmıştır. Lignoselülozik hammadde kaynağı olarak kayın odun unu ve fındık zurufu kullanılmıştır.

Polimer matrisi olarak PETKİM marka PP (EH 102) kullanılmıştır. PP’nin genel özellikleri Çizelge 3.1’de gösterilmişdir (Kabakçı, 2009). Lignoselülozik dolgu maddesi olarak Düzce ili çiftçilerden temin edilen Fındık Zurufu (FZ) kullanılmıştır. Odun unu, fındık zurufu ve plastik arasındaki uyumsuzluğu gidermek için Licomont AR 504 ticari adlı MAPP kullanılmıştır. Kullanılan uyumsuzluk giderici kimyasallarla ilgili detaylı bilgi Çizelge 3.2’ de gösterilmiştir (Kabakçı, 2009).

Çizelge 3.1. Kullanılan polimerin özellikleri.

Özellikler Poliproplen (EH 102)

Görünüş Pelet

Renk Beyaz

Erime akış hızı 2160g.

190oC 9,0-13,0 gr/10dk

Gerilme dayanımı (Akma

noktasında) 355 kg/cm2

Çizelge 3.2. Kullanılan bağlayıcı maddenin özellikleri.

Özellikler Licomont AR 504 (MAPP)

Görünüş Sarımsı toz

Yumuşama noktası 156°C

Asit değeri 41 mg KOH/g

23°C’de yoğunluk 0,91 g/cm3

(28)

15

3.2. YÖNTEM

3.2.1. Hammaddenin Hazırlanması

Bu çalışmada hammadde olarak polimer, lignoselülozik dolgu maddesi ve uyumsuzluk giderici malzemeler kullanılmıştır. Kullanılan uyumsuzluk giderici malzemeler ve polimer satın alındığı şekilde kullanıldıkları için aşağıda lignoselülozik dolgu maddesinin hazırlanışı verilmiştir.

3.2.1.1. Lignoselülozik Dolgu Maddesinin Hazırlanması

Düzce ilindeki çiftçilerden temin edilen fındık zurufları, Düzce Üniversitesi Orman Fakültesine getirilerek OPK üretimi için Şekil 3.1’de gösterilen Retsch SM100 Marka öğütücüde öğütülerek un haline getirilmiştir.

Şekil 3.1. Retsch SM100 öğütücü.

Üretilen malzemelerin performansları üzerinde dolgu maddelerinin boyutlarının etkili olması sebebiyle un halindeki lignoselülozik dolgu maddeleri sınıflandırmaya tabi tutulmuştur. Şekil 3.2’de gösterilen sarsak elek, 20–40–60–80–100 ve 200’lük mesh gruplarına ayırma özelliğine sahip 6 elekten oluşmaktadır. Bu çalışmada kullanılan lignoselülozik dolgu maddeleri 20 mesh’ten geçip 40 ve 60 mesh boyutundaki eleğin üzerinde kalan kısımdan alınmıştır.

(29)

16

Şekil 3.2. Sarsak elek.

Elenen odun unu ve fındık zurufu unlarına Şekil 3.3’te gösterilen Nüve marka etüvde sıcaklık değerleri 103±2 ºC olacak şekilde ayarlanarak 24 saatlik kurutma işlemine tabi tutulmuştur. Sadece 2 ayrı gruba 160 o_{C ve 180 °C sıcaklıkta 20 dakika termal işlem uygulanmıştır. Odun}

plastik kompozit üretiminde lignoselülozik dolgu maddelerinin kurutulmasının önemli bir yeri vardır. Dolgu maddesi bünyesindeki fazla su bulunması üretim esnasında kabarcıkların oluşmasına ve üretilen levhalarda boşluklar olmasına sebep olur.

(30)

17

3.2.2. Odun-Plastik Kompozitlerin Üretilmesi

Odun-plastik kompozitlerin üretimi ile ilgili detaylı çalışma planı Çizelge 3.3’te verilmiştir. PP polimer matrisi ve lignoselülozik dolgu maddesi olarak odun unu ve fındık zurufu kullanılarak odun-plastik kompozit üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu üretim esnasında uyumsuzluk giderici kimyasal olarak MAPP kullanılmıştır. Bu çalışmada odun unu, fındık zurufu unu ve plastik tipinin odun-plastik kompozitlerindeki fiziksel ve mekanik özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir.

Çizelge 3.3. Çalışma planı.

GRUP PP (%) MAPP (%) ODUN UNU (%) FINDIK ZURUFU (%) TERMAL İŞLEM (o_C) A 100 - - - - B 50 - 50 - - C 50 - 40 10 - D 50 - 30 20 - E 50 - 20 30 - F 50 - 10 40 - G 50 - - 50 - H 47 3 50 - - I 47 3 40 10 - J 47 3 30 20 - K 47 3 20 30 - L 47 3 10 40 - M 47 3 - 50 - N 47 3 - 50 160 O 47 3 - 50 180

A grubu tamamen plastik içermekte olup kontrol grubu olarak üretilmiştir. B, C, D, E, F, G, grupları termal işlem uygulanmamış ve bağlayıcı madde içermeyen gruplardır. H, I, J, K, L ve M grupları da termal işlem uygulanmamış ama bağlayıcı madde kullanılmış gruplardır. N ve O gruplarında ise hem termal işlem uygulanmış hem de bağlayıcı madde kullanılmıştır.

(31)

18

Odun plastik kompozit üretim basamakları Şekil 3.4’te gösterildiği gibi gerçekleştirilmiştir.

Şekil 3.4. OPK üretim basamakları.

3.2.3. Ekstruderde OPK Karışımının Hazırlanması

Plastik-fındık zurufu ve kayın odun unları karışımlarının ekstruderden önce homojenliğini sağlamak için Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi (KSÜ) Orman Fakültesi Odun Mekaniği Laboratuvarı’nda bulunan Şekil 3.5’te gösterilen karıştırıcı kullanılmıştır. Plastik-fındık zurufu ve kayın odun unları da karıştırıldıktan sonra Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Orman Fakültesi Odun Mekaniği Laboratuvarı’nda bulunan Şekil 3.6’da gösterilen tek vidalı ekstruder kullanılarak hazırlanmıştır. Pellet üretimi yapılacak fındık zurufu, kayın odunu, plastik ve bağlayıcı maddelerinin karışımları sağlandıktan sonra Pellet üretimi için ekstruder besleme haznesine dökülmüştür. Ekstruder içerisindeki vidanın dönme hızı dakikada 50 devir olacak şekilde ayarlanmıştır. Beş farklı ısıtma alanına sahip olan ekstruder içerisindeki sıcaklıklar 185 °C ile 200 °C arasında olacak şekilde ayarlanmıştır. Ekstruder içerisine gelen karışım, sıcaklığın ve kovan içerisindeki sürtünmenin etkisi ile erimeye başlamış ve vida yardımıyla ekstruder içerisinde ileriye doğru yönlendirilmiştir. Bu esnada vidanın dönme hareketiyle, karışımın daha homojen olmasına yardımcı olunurken aynı zamanda karışımın kafaya doğru itilmesi de gerçekleştirilmiştir. Kafadan çıkan erimiş haldeki karışım kesilerek Şekil 3.7’de gözüktüğü gibi soğuk su banyosu içerisine konulmuş ve soğutularak sertleşmesi sağlanmıştır.

(32)

19

Ekstruderin ucunda bulunan kafadan çıkan malzeme soğutulduktan sonra Şekil 3.8’de gösterilen kırıcı yardımıyla küçük parçacıklar haline getirilmiştir. Elde edilen parçacıklar nemli oldukları için 24 saat süreyle 103±2 ºC sıcaklıktaki etüv de bekletilmiştir.

Şekil 3.5. Karıştırıcı.

(33)

20

Şekil 3.7. Ekstruderden çıkan karışımı soğuk suda soğutma.

(34)

21

3.2.4. Sıcak Preste OPK Levhalarının Kalıplanması

Sıcak presleme işlemleri, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Orman Fakültesi Odun Mekaniği Laboratuvarı’nda yapılmıştır. Ektruderden çıkan homojen karışımı kırıcı yardımı ile pellet haline getirdikten sonra 410x365x4 mm boyutlarındaki çerçeveye koyup 10 dakikalık ön ısıtma sonrasında 10 dakika presleme işlemi 200 o_{C sıcaklıkta 80 bar basınçta yapılmıştır.}

Presleme işleminde Şekil 3.9’da gösterilen Gülsu pres makinası kullanılmıştır. Presleme sonrasında elde ettiğimiz 410x365x4 mm boyutundaki test levhası Şekil 3.10’da gösterildiği gibidir.

Şekil 3.9. a) Pres çerçevesi b) Pres ön hazırlık c) Sıcak pres makinası.

(35)

22

3.2.5. Deney Örneklerinin Kesilmesi ve Hazırlanması

Üretilen OPK levhalardan ilgili standartlarda belirtilen ölçülerde Şekil 3.11’de görüldüğü gibi daire testere ile kesilerek deney örnekleri hazırlanmıştır. Çekme direnci testleri için 4x12x165 mm boyutlarında, eğilme direnci testleri için 4x12x165 mm boyutlarında, darbe direnci testleri için 4x13x65 mm boyutlarında, su alma testleri için 4x50x50 mm boyutlarında test örnekleri kesilmiştir ve her grup için 10 adet deney örneği hazırlanmıştır.

Şekil 3.11. a) Daire testere b) Deney örnekleri.

Üretilen kompozit malzemelerin fiziksel ve mekanik özellikleri belirleyen testleri yapmadan önce deney numuneleri, Şekil 3.12’de gösterilen Nüve marka iklimlendirme kabininde 20 °C sıcaklık %65 bağıl nem de en az 24 saat bekletilerek kondisyonlanması sağlanmıştır.

(36)

23

3.2.6. Fiziksel Özelliklerin Belirlenmesi

Üretilen OPK levhalarda yoğunluk, su alma ve kalınlık artımı, değerleri belirlenmiştir. Testler American Society for Testing and Materials (ASTM)’na uygun olarak yapılmıştır.

3.2.6.1. Yoğunluk

Odun-plastik kompozitlerin yoğunlukları ASTM D 792’ye uygun olarak Şekil 3.13’de görüldüğü gibi yapılmıştır. Test örneklerinin yoğunlukları aşağıdaki formül yardımıyla hesaplanmıştır.

𝑌𝑜ğ𝑢𝑛𝑙𝑢𝑘 = 0,9975 𝑥 𝑀ℎ

𝑀𝑠 (3.1)

Ms = Ölçüm sırasında örneklerin sudaki ağırlıkları Mh = Havadaki ağırlıkları

Şekil 3.13. Yoğunluk tayini. 3.2.6.2. Su Alma

Su alma testinde, üretilen kompozit levhaların su alma oranını belirlemek için 4x50x50 mm ebatlarında, her grup için 10 adet örnek hazırlanmıştır. Deney örnekleri öncelikle test standartlarına uygun boyutlandırıldı. Daha sonra A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N ve O olarak kodlandıktan sonra hassas terazi ile ağırlıkları tespit edilmiştir.

(37)

24

Deney örnekleri oda sıcaklığında su yüzeyinden 25 mm aşağıda kalacak ve birbirlerine değmeyecek şekilde saf su dolu kova içerisine batırılmıştır. ASTM D 1037 standardına göre yapılan bu test belirli periyotlar ile yapılmıştır. 2, 24, 48, 72, 96 saat 11. gün, 18. gün, 25. gün ve 32. gün olmak üzere 32 gün boyunca değerler kayıt edilerek üretilen kompozit levhaların su alma oranı takip edilmiştir. Deney süresince oda sıcaklığında su içerisinde bekletilen örnekler, haftalık ölçüm yapılmadan önce numuneler yumuşak peçete yardımı ile kurulanmıştır. Peçete ile kurulanan örnekler hassas terazide tartılmıştır. Kompozit levhaların su alma oranları aşağıdaki formüle göre hesaplanmıştır.

𝑆𝐴 =𝑚𝑦 − 𝑚𝑘

𝑚𝑘 𝑥 100 (3.2)

SA : Su alma oranı (%)

my: Örneğin suda bekletildikten sonraki ağırlık (gr) mk: Örneğin ilk ağırlığı (gr)

3.2.6.3. Kalınlık Artımı

Kalınlık artımının belirlenmesi için su alma deneyinde kullanılan örneklerinden yararlanılmıştır. Deney örnekleri öncelikle test standartlarına uygun boyutlandırıldı ve A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O olarak kodlandıktan sonra mikrometre yardımıyla ile ilk kalınlıkları ölçülerek kayıt edilmiştir. Deney örnekleri oda sıcaklığında su yüzeyinden 25 mm aşağıda kalacak ve birbirlerine değmeyecek şekilde saf su dolu kova içerisine batırılmıştır. EN 317 standardına göre yapılan kalınlık ölçümleri 2, 24, 48, 72, 96 saat, 11.gün 18.gün 25.gün ve 32.gün olmak üzere toplam 32 gün boyunca kayıt edilerek üretilen kompozit levhaların kalınlık artım oranı takip edilmiştir. Deney süresince oda sıcaklığı altında saf su içerisinde bekletilen örnekler, haftalık ölçüm yapılmadan önce üzerinde bulunan fazla su bir yumuşak peçete yardımı ile uzaklaştırılmıştır. Peçete yardımıyla kurulanan örneklerin üzerinde daha önce belirlenen noktalardan mikrometre yardımıyla kalınlıkları ölçülmüştür. Kompozit levhaların kalınlık artış oranları aşağıda verilen formül kullanılarak hesaplanmıştır.

𝐾𝐴 = 𝑒𝑦 − 𝑒𝑘

(38)

25 KA= Kalınlık artış oranı (%)

ey= Suda bekletilen örneklerin kalınlığı (mm) ek = İklimlendirilmiş örnek kalınlığı (mm)

3.2.7. Mekanik Özelliklerinin Belirlenmesi

Sıcak pres yöntemiyle üretilen odun-plastik kompozitlerinin mekanik özellikleri ASTM’ye uygun olarak gerçekleştirilmiştir. OPK’ların mekanik özelliklerinin belirlenmesi için yapılan testler ve kullanılan standartlar aşağıdaki gibidir;

1. Çekme direnci (ASTM D 638), 2. Eğilme direnci (ASTM D 790),

3. Darbe direnci (ASTM D 256).

3.2.7.1. Çekme Direnci ve Çekmede Elastikiyet Modülü

Çekme direnci testleri KSÜ, Orman Fakültesinde bulunan Şekil 3.14’te görülen Zwick/Roell Z010 Universal test makinesinde 5 mm/dk test hızında gerçekleştirilmiştir. Çekme direnci testinde 0,01 mm duyarlıkta hazırlanan ASTM D 638 standardına uygun numune ebatları 12 mm genişliğinde, 4 mm kalınlığında ve 165 mm uzunluğunda, her bir grup için 10 numune hazırlanarak kullanılmıştır. Kompozit levhaların çekme direncini belirlemek için aşağıdaki formül kullanılmıştır.

𝛿ç𝑑 = 𝐹𝑚𝑎𝑥_𝐴 (N/mm2) (3.4)

δçd = Çekme direnci (N/mm2₎

Fmax = Kırılma anındaki maksimum kuvvet (N) A =

örneğin enine kesit alanı (mm

2)

(39)

26

Şekil 3.14. a) Zwick/Roell Z010 Universal test makinesi b) Çekme direnci testi. Kopmada uzama miktarının ve çekmede elastikiyet modülü belirlenmesinde kullanılan örnekler, çekme direnci testi uygulanan ASTM D 638 standardına uygun aynı numuneler üzerinden gerçekleştirilmiştir. Kompozit levhaların çekmede elastikiyet modülününü belirlemek için aşağıdaki formül kullanılmıştır

𝐸 = 𝛿ç𝑑_𝜀 (N/mm2) (3.5)

E = Çekmede elastikiyet modülü (N/mm2)

δçd = Çekme direnci (N/mm2₎

ε= Çekme deneyi kopma sırasında oluşan birim uzama 3.2.7.2. Eğilme Direnci ve Eğilmede Elastikiyet Modülü

Eğilme direnci testleri KSÜ, Orman Fakültesinde bulunan Şekil 3.15’te gösterilen 5 tonluk Zwick/Roell Z010 Universal test makinesinde 2 mm/dk test hızında destekler arası açıklık 80 mm’de gerçekleştirilmiştir. Eğilme direnci testinde 0,01 mm duyarlıkta hazırlanan ASTM D 790 standardına uygun numune ebatları 12 mm genişliğinde, 4 mm kalınlığında ve 165 mm uzunluğunda olup her bir grup için 10 numune kullanılarak eğilme direnci ölçümleri yapılmıştır. Kompozit levhaların eğilme direncini belirlemek için aşağıdaki formül kullanılmıştır.

(40)

27

𝜎𝑒 = _{2 𝑥 𝑏 𝑥 𝑑}3 𝑥 𝐹 𝑥 𝐿 ₂(N/mm2) (3.6)

L = Dayanak noktası arasında ki açıklık (mm) F = Kırılma anındaki en yüksek kuvvet (N) b = Örnek genişliği (mm)

d = Örnek kalınlığı (mm)

Şekil 3.15. Zwick/Roell Z010 Universal test makinesı b) Eğilme direnci testi.

Eğilmede elastikiyet modülünün belirlenmesinde kullanılan örnekler, eğilme direnci testinde uygulanan ASTM D 790 standardına uygun aynı numuneler üzerinden gerçekleştirilmiştir. Eğilme elastikiyet modülü hesaplanırken asağıdaki formül kullanılmıştır.

𝐸 = _{4 𝑥 𝑏 𝑥 𝑑}𝐹 𝑥 𝐼3₃_{𝑥 ∆} (N/mm2₎ _(3.7)

F = Deformasyonu sağlayan kuvvet (N)

L = Dayanak noktası arasındaki uzaklık (mm)

d = Örnek kalınlığı

b = Örnek genişliği (mm)

(41)

28 3.2.7.3. Darbe Direnci

Darbe direnci testi 0,01 mm duyarlıkta hazırlanan ASTM D 256 standardına uygun numune ebatlarında 12 mm genişliğinde, 4 mm kalınlığında ve 64 mm uzunluğunda olmak üzere her bir grup için 10 numune kullanılarak darbe direnci ölçümleri yapılmıştır. Darbe direnci testi örneklerine KSÜ, Orman Fakültesinde bulunan Şekil 3.16’da gösterilen Polytest RayRan firmasının ürettiği çentik açma makinası kullanılarak yarıçapı 0,25 mm çentik açıldı ve Şekil 3.17’de gösterilen Zwick Roell marka HIT5.5P model pandüllü şok test cihazı ile darbe direnci ölçümü gerçekleştirilmiştir. Kompozit levhaların darbe direncini belirlemek için aşağıdaki formül kullanılmıştır.

𝐷𝑎𝑟𝑏𝑒 𝑑𝑖𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖 (𝐾𝚤𝑟𝚤𝑙𝑚𝑎 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑗𝑖𝑠𝑖) = 𝐺( ℎ − ℎ1 ) = 𝐺(𝑐𝑜𝑠𝛽 − 𝑐𝑜𝑠𝛼 ) (3.8)

G = Sarkacın ağırlığı (kg)

L = Sarkacın ağırlık merkezinin, sarkacın salınım merkezine uzaklığı (m)

h1 = Sarkacın ağırlık merkezinin çıkış yüksekliği (m)

h = Sarkacın ağırlık merkezinin düşme yüksekliği (m)

β= Yükseliş açısı

(42)

29

Şekil 3.17. Zwick/Roell HIT5.5P.

3.2.8. İstatistiksel Değerlendirmeler

İstatistiksel hesaplar ve değerlendirmeler SPSS paket programı kullanılarak elde edilmiştir. Bütün gruplara ait bazı tanımlayıcı istatistiki değerler (örnek sayısı, aritmetik ortalama, standart sapma, standart hata, maksimum ve minimum değerler ve varyasyon katsayısı) tablolar halinde verilmiştir.

Odun unu oranı, fındık zurufu oranı, termal işlem ve bağlayıcı madde kullanımının ölçüm sonuçları üzerine etkisinin %95 güven düzeyinde anlamlı olup olmadığı basit varyans analizi kullanılarak belirlenmiştir. Farklılığın hangi grup ya da gruplardan kaynaklandığının belirlenmesi için Duncan testi kullanılmıştır.

(43)

30

4. BULGULAR VE TARTIŞMA

4.1. FİZİKSEL ÖZELLİKLER 4.1.1. Yoğunluk

Üretilen kompozit levhaların yoğunluk değerlerine ait grafik Şekil 4.1’de, tanımlayıcı istatistikleri ise Çizelge 4.1’de verilmiştir.

Şekil 4.1. Kompozit levha gruplarının yoğunluk değerleri grafiği.

Çizelge 4.1. Yoğunluk değerleri tanımlayıcı istatistikleri.

Grup N X (g/cm³) δ SE Xmin(g/cm³) Xmax(g/cm³) Cv (%)

A 10 0,90 0,01 0,00 0,89 0,91 0,97 B 10 1,04 0,01 0,00 1,03 1,05 0,78 C 10 1,01 0,01 0,00 1,00 1,03 0,90 D 10 0,99 0,02 0,00 0,97 1,01 1,55 E 10 0,90 0,03 0,01 0,86 0,97 3,01 F 10 0,92 0,03 0,01 0,89 0,96 3,01 G 10 0,93 0,03 0,01 0,88 0,95 2,70 H 10 1,03 0,01 0,00 1,01 1,04 1,06 I 10 1,01 0,02 0,00 0,98 1,04 1,51 J 10 0,97 0,03 0,01 0,91 1,01 2,93 K 10 0,92 0,04 0,01 0,87 0,99 4,03 L 10 0,85 0,02 0,01 0,82 0,88 2,23 M 10 0,88 0,03 0,01 0,84 0,95 3,80 N 10 0,87 0,04 0,01 0,80 0,93 5,08 O 10 0,92 0,02 0,01 0,87 0,95 2,56 00 00 00 01 01 01 01 A B C D E F G H I J K L M N O

(

Yoğun lu k g/ cm 3 )

Fındık zurufundan üretilen odun plastik kompozitlerinin fiziksel ve mekanik özellikleri

T.C.

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

FINDIK ZURUFUNDAN ÜRETİLEN ODUN PLASTİK

KOMPOZİTLERİNİN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ

ŞUAYİP OKUMUŞ

YÜKSEK LİSANS TEZİ

ORMAN ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

DANIŞMAN

PROF. DR. ÜMİT BÜYÜKSARI

T.C.

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

FINDIK ZURUFUNDAN ÜRETİLEN ODUN PLASTİK

KOMPOZİTLERİNİN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ

BEYAN

TEŞEKKÜR

İÇİNDEKİLER

ŞEKİL LİSTESİ ... vii

ÇİZELGE LİSTESİ ... viii

KISALTMALAR ... x

SİMGELER ... xi

ÖZET ... xii

ABSTRACT ... xiii

1.

GİRİŞ ... 1

2.

GENEL BİLGİLER ... 3

3.

MATERYAL VE YÖNTEM ... 14

4.

BULGULAR VE TARTIŞMA ... 30

5.

SONUÇ VE ÖNERİLER ... 85

6.

KAYNAKLAR ... 89

ŞEKİL LİSTESİ

ÇİZELGE LİSTESİ

KISALTMALAR

SİMGELER

ÖZET

ABSTRACT

1. GİRİŞ

2. GENEL BİLGİLER

3. MATERYAL VE YÖNTEM

örneğin enine kesit alanı (mm

4. BULGULAR VE TARTIŞMA

(

Gruplar