EMPRENYE MADDESİ OLARAK KULLANILAN BORLU BİLEŞİKLERİN PERFORMANS ÖZELLİKLERİNİN MODİFİKASYONU
Taner AŞÇI
DOKTORA TEZİ
ENDÜSTRİYEL TEKNOLOJİ EĞİTİMİ ANABİLİM DALI
GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
ŞUBAT 2016
Taner AŞÇI tarafından hazırlanan “EMPRENYE MADDESİ OLARAK KULLANILAN BORLU BİLEŞİKLERİN PERFORMANS ÖZELLİKLERİNİN MODİFİKASYONU” adlı tez çalışması aşağıdaki jüri tarafından OY BİRLİĞİ ile Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Endüstriyel Teknoloji Eğitimi Anabilim Dalında DOKTORA TEZİ olarak kabul edilmiştir.
Danışman:Prof. Dr. Hakan KESKİN
Teknoloji Fakültesi Ağaçişleri Endüstri Mühendisliği, Gazi Üniversitesi
Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Doktora Tezi olduğunu onaylıyorum ....………….……..
Başkan :Prof. Dr. İlker USTA
Mesleki Teknoloji Yüksekokulu, Ağaçişleri End. Müh, Hacettepe Üniversitesi
Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Doktora Tezi olduğunu onaylıyorum .……….…….
Üye : Prof Dr Mustafa ALTINOK
Teknoloji Fakültesi Ağaçişleri Endüstri Mühendisliği, Gazi Üniversitesi
Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Doktora Tezi olduğunu onaylıyorum ...……….………...
Üye : Doç Dr Mehmet Hakan AKYILDIZ Odun Mekaniği ve Teknolojisi ABD, Kastamonu Üniversitesi
Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Doktora Tezi olduğunu onaylıyorum ...………
Üye : Doç Dr Abdullah TOGAY Endüstri Ürünleri Tasarımı, Gazi Üniversitesi
Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Doktora Tezi olduğunu onaylıyorum ...………
Tez Savunma Tarihi: 18/02/2016
Jüri tarafından kabul edilen bu tezin Doktora Tezi olması için gerekli şartları yerine getirdiğini onaylıyorum.
……….…….
Prof. Dr. Metin GÜRÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürü
ETİK BEYAN
Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tez Yazım Kurallarına uygun olarak hazırladığım bu tez çalışmasında;
• Tez içinde sunduğum verileri, bilgileri ve dokümanları akademik ve etik kurallar çerçevesinde elde ettiğimi,
• Tüm bilgi, belge, değerlendirme ve sonuçları bilimsel etik ve ahlak kurallarına uygun olarak sunduğumu,
• Tez çalışmasında yararlandığım eserlerin tümüne uygun atıfta bulunarak kaynak gösterdiğimi,
• Kullanılan verilerde herhangi bir değişiklik yapmadığımı,
• Bu tezde sunduğum çalışmanın özgün olduğunu,
bildirir, aksi bir durumda aleyhime doğabilecek tüm hak kayıplarını kabullendiğimi beyan ederim.
Taner AŞÇI 18/02/2016
EMPRENYE MADDESİ OLARAK KULLANILAN BORLU BİLEŞİKLERİN PERFORMANS ÖZELLİKLERİNİN MODİFİKASYONU
(Doktora Tezi) Taner AŞÇI GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
Şubat 2016 ÖZET
Bu çalışma, ağaç malzemelerde emprenye maddesi olarak kullanılan sentetik borlu bileşiklerin emprenye sonrası performans özelliklerinin geliştirilmesi amacıyla yapılmıştır.
Bu amaçla, hazırlanan emprenye maddeleri kullanılarak ülkemiz ağaçişleri endüstrisinde yaygın olarak kullanılan Doğu Kayını (Fagus orientalis Lipsky), Sapsız Meşe (Quercus petraea Liebl.), ve Sarıçam (Pinus sylvestris Lipsky) odunlarından TS 6193 EN 84 esaslarına göre hazırlanan deney örnekleri, batırma metodu ile emprenye edilmiştir.
Emprenye edilen deney örnekleri TS 345, ASTM D 160-50 ve TS 6193 EN 84’e göre test edilmiştir. Araştırma kapsamında laboratuvar ortamında geliştirilen emprenye maddesinin borakslı solüsyonunun, borlu bileşiklerin, emprenye sonrasındaki retensiyon miktarlarına göre, yıkanma işlemleri sonrasındaki retensiyon miktarlarını Sarıçam’da %277’ye, Meşede%240’a ve Kayında ise %269’a kadar pozitif yönde etkilediği, yıkanma oranlarını ise Sarıçamda %53, Meşe’de %42 ve Kayında %54 oranında azalttığı tespit edilmiştir.
Bunun yanında geliştirilen emprenye maddesinin ağacın yanma performansına etkisi incelendiğinde ise kontrol numunelerine göre yanma süresini uzattığı ve ağırlık kaybını azalttığı görülmüştür. Buna karşın sadece borlu bileşiklerle emprenye edilen numunelerle karşılaştırıldığında ağırlık kaybı oranlarını Sarıçamda %2, Meşede %6 ve Kayında ise %7 oranında negatif yönde artırmış, yanma süresi açısından ise Sarıçamda %7 Meşede %21 oranında olumsuz etki gösterirken, Kayında %36 oranında pozitif yönde etkilemiştir.
Geliştirilen emprenye maddesi %3’lük borlu bileşik konsantrasyonu ile kullanıldığında her üç ağaç türünde de numunelerin renk, tekstür ve parlaklığını etkilememiş, malzeme yüzeyinde tortu oluşumu gözlemlenmemiştir. Geliştirilen emprenye maddesi orman endüstrisinde borlu emprenyede yıkanma direncinin arttırılmasında tercih edilebilir.
Bilim Kodu : 705.1.093
Anahtar Kelimeler : Emprenye maddesi, boraks, kolofan, borik asit, ağacın yıkanması, Ağaç malzemenin yanma performansı
Sayfa Adedi : 144
Danışman : Prof. Dr. Hakan KESKİN
MODIFICATION OF PERFORMANCE FEATURES OF BORON COMPOUNDS USED AS IMPREGNATION MATERIAL
(Ph.D. Thesis) Taner AŞÇI GAZİ UNIVERSITY
GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES February 2016
ABSTRACT
This study has been carried out in order to develop performance features after impregnation of boron compounds used as impregnation material in wooden materials.
With this aim, test specimens which are made of Oriental Beech (Fagus orientalis Lipsky), Yellow Pine (Quercus petraea Liebl.) and European Oak (Quercus petraea Liebl.) and which are prepared according to TS 6193 EN 84 have been impregnated with impreganted materials using immersion method. Impregnated test specimens were tested according to TS 345, ASTMD 160-50 and TS 6193 EN 84. As a part of the research, impregnation material which was developed in laboratory has got 9 different versions.
Retension amounts after leaching processes of test specimens treated with solution with borax of developed impregnation material were affected positively in Pine up to 277%, in Oak up to 240% and Beech up to 269% according to the retension amount after impregnation. Additionally, leaching ratios of test specimens decreased in Pine up to 53%, in Oak up to 42% and Beech up to 54% using developed impregnation material according to the samples that were impregnated with borax. However, when effects of this material to the combustion performance of wood were researched, developed impregnation material extended combustion period and decreased weight loss ratio of test specimens according to the control samples. On the contrary, weight loss ratios were affected negatively in Pine up to 2%, in Oak up to 6% and in Beech up to 5% when compared with samples which were impregnated with borax. On the other hand, combustion periods reduced in Pine up to 7%
and in Oak up to 21% as well. In Beech, combustion periods were affected positively up to 36% with the same indicators. Developed impregnation material did not affect colour, texture and brightness of the experiment samples in 3 different kinds of wood either. In addition, no residue has been observed on test specimens. Developed impregnation material can be preferred in forest industry to increase leaching resistance in impregnation with boron.
Science Code : 705.1.093
KeyWords : Impregnation Material, Borax, Colophony, Boric Acid, Leaching of wood, Combustion performance of wood material.
Page Number : 144
Supervisor : Prof. Dr. Hakan KESKİN
TEŞEKKÜR
Tez çalışmamın gerçekleştirilmesinde kıymetli katkı ve desteklerinden dolayı tez danışmanım ve aynı zamanda ilham kaynağım Prof Dr Sayın Hakan KESKİN’e, çalışmamın her aşamasını yakından izleyerek aktif rehberlik desteği veren ve beni yönlendiren, katkılarını asla unutmayacağım değerli hocalarım, Tez İzleme Komitesi üyeleri, Prof. Dr. Sayın Mustafa ALTINOK ve Doç. Dr Sayın Abdullah TOGAY’a teşekkür ederim.
Çalışmamın şekillenmesinde tecrübelerinden istifade ettiğim kıymetli hocalarım Prof Dr Sayın Metin GÜRÜ’ye ve Prof. Dr. Sayın Musa ATAR’a, teknik hazırlık sürecinde desteklerini esirgemeyen Gazi Üniversitesi Endüstriyel sanatlar Eğitim Fakültesi, Endüstriyel Teknoloji Eğitimi Bölümü ve Teknoloji Fakültesi Ağaçişleri Endüstri Mühendisliği Bölümü Teknik Personellerine teşekkürü bir borç bilirim.
Tüm eğitim hayatımda olduğu gibi Doktora çalışmamda da desteklerini daima hissettiğim ve emeklerinin karşılıklarını asla ödeyemeyeceğim Annem ve Babama minnettarım.
Çalışmalarım sırasında daima moral desteği veren Ağabeyim Caner AŞÇI ve Abant İzzet Baysal Üniversitesi Atatürk İlkeleri ve İnkılâp Tarihi Bölüm Başkanlığı Okutmanı, kızkardeşim Dr. Emine AŞÇI’ya teşekkür ederim.
Tez çalışmalarımda desteğini en yakından hissettiğim, zorlu çalışma sürecinde her an varlığıyla moral ve huzur veren canyoldaşım, eşim Hediye AŞÇI’ya sonsuz teşekkürlerimle…
“Emprenye Maddesi Olarak Kullanılan Borlu Bileşiklerin Performans Özelliklerinin Modifikasyonu” adlı tez çalışması Gazi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (BAP) Kapsamında desteklenmiştir.
İÇİNDEKİLER
Sayfa
ÖZET ... vi
ABSTRACT ... vii
TEŞEKKÜR ... viii
İÇİNDEKİLER ... ix
ÇİZELGELERİN LİSTESİ ... xiii
ŞEKİLLERİN LİSTESİ ... xviii
RESİMLERİNLİSTESİ ... xx
SİMGELER VE KISALTMALAR... xxii
1. GİRİŞ
... 12. GENEL BİLGİLER
... 112.1. Emprenye İşlemi Hakkında Genel Bilgiler ... 11
2.2. Emprenye Teknikleri ... 12
2.2.1. Ağaç malzeme üzerinde koruyucu katman oluşturan yöntemler ... 12
2.2.2. Basınç uygulamayan metotlar ... 12
2.2.3. Basınç uygulayan metotlar ... 14
2.3. Emprenye Maddeleri ... 15
2.3.1. Suda çözünen emprenye maddeleri. ... 15
2.3.2. Yağlı emprenye maddeleri. ... 16
2.3.3. Organik çözücülü emprenye maddeleri. ... 16
2.4. Ağaç Malzemenin Yapısı ... 16
2.5. Emprenye Maddesi Bileşenleri ... 22
3. MATERYAL VE METOT
... 253.1. Materyal ... 25
Sayfa
3.1.1. Ağaç malzeme ... 25
3.1.2. Üretilen emprenye maddesinin bileşimi... 25
3.1.3. Test cihazları ... 26
3.2. Numunelerin Hazırlanması ... 29
3.2.1. Numunelerin temini ... 29
3.2.2. Numunelerin ölçülendirilmesi ... 30
3.2.3. Numunelerin iklimlendirilmesi ... 31
3.2.4. Numunelerin ölçülmesi ... 31
3.3. Metot ... 31
3.3.1. Batırma yöntemi ile emprenye işlemi ... 32
3.3.2. Yıkanma direncinin belirlenmesi ... 33
3.3.3. Emprenye maddesi koruma sınır değerinin tespiti ... 34
3.3.4. Yanma direncinin belirlenmesi ... 35
3.3.5. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) analizi ... 37
3.3.6. Verilerin değerlendirilmesi ... 37
4. ARAŞTIRMA BULGULARI
... 394.1. Emprenye Maddesinin Genel Özellikleri ... 39
4.1.1. Retensiyon performansı ... 39
4.1.2. Renk ... 46
4.1.3. Koku ... 46
4.1.4. pH değeri ... 46
4.2. Emprenye Maddelerinin Ağaç Malzemenin Yüzeyine Olan Etkileri ... 47
4.2.1. Tekstür ... 47
4.2.2. Yüzey parlaklığı ... 48
Sayfa
4.2.3. Tortulaşma ... 50
4.3. Emprenye Edilen Deney Örneklerinin Yıkanma Performansı ... 52
4.3.1. Sarıçam ... 53
4.3.2. Sapsız Meşe ... 58
4.3.3. Doğu Kayını ... 64
4.4. Emprenye Edilen Deney Örneklerinin Yanma Performansı ... 69
4.4.1. Sarıçam ... 70
4.4.2. Sapsız Meşe ... 74
4.4.3. Doğu Kayını ... 77
4.5. Veri Analizi ... 81
4.5.1. Emprenye maddesinin yıkanma deneyleri istatistiksel değerleri ... 81
4.5.2. Emprenye maddesinin yanma deneyleri istatistiksel değerleri ... 93
5. SONUÇ VE ÖNERİLER
... 1235.1. Retensiyon Performansı ... 123
5.2. Yıkanmaya Karşı Performansı ... 125
5.2.1. Sarıçam ... 125
5.2.2. Sapsız Meşe ... 127
5.2.3. Doğu Kayını ... 128
5.3. Yanmaya Karşı Performansı ... 129
5.3.1. Sarıçam ... 130
5.3.2. Sapsız Meşe ... 131
5.3.3. Doğu Kayını ... 132
5.4. Ağaç Malzemenin Yüzeyine Etkisi ... 133
5.5. İnsan ve Çevre Sağlığı Üzerine Etkileri ... 134
Sayfa 5.6. Öneriler ... 134 KAYNAKLAR ... 137 ÖZGEÇMİŞ ... 143
ÇİZELGELERİN LİSTESİ
Çizelge Sayfa
Çizelge 2.1. Kayın odununun bazı teknolojik özellikleri ... 19
Çizelge 2.2. Meşe odununun bazı teknolojik özellikleri ... 20
Çizelge 2.3. Sarıçam odununun bazı teknolojik özellikleri ... 21
Çizelge 2.4. Borik Asit’in teknik özellikleri ... 22
Çizelge 2.5. Boraks’ın teknik özellikleri ... 23
Çizelge 2.6. Distile (saf) suyun teknik özellikleri ... 24
Çizelge 3.1. Geliştirilen emprenye maddesinin bileşimi ... 25
Çizelge 3.2. Yıkanma ve yanma deneylerinde kullanılan terazi cihazı teknik özellikleri 26 Çizelge 3.3. PH Metre cihazı teknik bilgileri ... 27
Çizelge 3.4. Luxmetre cihazı teknik özellikleri ... 27
Çizelge 3.5. Deneylerde kullanılan dijital kumpas cihazı teknik özellikleri ... 28
Çizelge 3.6.İklimlendirme kabini teknik özellikleri ... 28
Çizelge 3.7. SEM görüntülerinde kullanılan taramalı elektron mikroskobu teknik özellikleri ... 29
Çizelge 3.8. Deney örnekleri ölçüleri ... 30
Çizelge 3.9. Deneme deseni ... 38
Çizelge 4.1. Emprenye edilen Sarıçam odunu yıkanma deneyi numunelerinin emprenye öncesi ağırlığa göre retensiyon miktarına ait istatistiksel değerler 39 Çizelge 4.2. Emprenye edilen Sapsız Meşe odunu yıkanma deneyi numunelerinin emprenye öncesi ağırlığa göre retensiyon miktarına ait istatistiksel değerler 40 Çizelge 4.3. Emprenye edilen Doğu Kayını odunu yıkanma deneyi numunelerinin emprenye öncesi ağırlığa göre retensiyon miktarına ait istatistiksel değerler 40 Çizelge 4.4. Emprenye edilen yıkanma deneyi numunelerinin emprenye öncesi ağırlığa göre retensiyon oranları ... 41
Çizelge 4.5. Emprenye edilen Sarıçam odunu yanma deneyi numunelerinin emprenye öncesi ağırlığa göre retensiyon miktarına ait istatistiksel değerler ... 43
Çizelge Sayfa Çizelge 4.6. Emprenye edilen Sapsız Meşe odunu yanma deneyi numunelerinin
emprenye öncesi ağırlığa göre retensiyon miktarına ait istatistiksel değerler 43 Çizelge 4.7. Emprenye edilen Doğu Kayını odunu yanma deneyi numunelerinin
emprenye öncesi ağırlığa göre retensiyon miktarına ait istatistiksel değerler 44 Çizelge 4.8. Emprenye edilen yanma deneyi numunelerinin emprenye öncesi ağırlığa
göre retensiyon oranları ... 44
Çizelge 4.9. Emprenye maddelerinin pH değerleri ... 47
Çizelge 4.10. Sarıçam odunu için ortalama retensiyon miktarı değerleri ... 53
Çizelge 4.11. Sarıçam odunu yıkanma işlemleri sonrası retensiyon oranları ... 54
Çizelge 4.12. Sarıçam odunu için ortalama emprenye maddesi kaybı değerleri ... 55
Çizelge 4.13. Sapsız meşe odunu yıkanma işlemleri sonrası ölçüm değerleri ... 59
Çizelge 4.14. Sapsız meşe odunu yıkanma işlemleri sonrası retensiyon oranları ... 60
Çizelge 4.15. Sapsız Meşe odunu için ortalama emprenye maddesi kaybı değerleri ... 61
Çizelge 4.16. Doğu Kayını odunu için ortalama retensiyon miktarı değerleri ... 65
Çizelge 4.17. Doğu Kayını odunu yıkanma işlemleri sonrası retensiyon oranları ... 65
Çizelge 4.18. Doğu Kayını odunu için ortalama emprenye maddesi kaybı değerleri ... 66
Çizelge 4.19. Sarıçam odunu ortalama yanma değerleri ... 70
Çizelge 4.20. Sapsız Meşe odunu ortalama yanma değerleri ... 74
Çizelge 4.21. Doğu Kayını odunu ortalama yanma değerleri ... 78
Çizelge 4.22. Emprenye edilen numunelerde Emprenye maddesi, ağaç türü faktörlerinin ve Emprenye maddesi*Ağaç türü etkileşiminin numunelerin yıkanma performansına etkisine ait çoklu varyans analizi sonuçları ... 82
Çizelge 4.23. Sarıçam numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde ilk yıkanma deneyi tutunma miktarına göre Duncan testi sonuçları ... 83
Çizelge 4.24. Sarıçam numunelerinin emprenye maddeleri düzeyinde ikinci yıkanma deneyi tutunma miktarına göre Duncan testi sonuçları ... 84
Çizelge 4.25. Sarıçam numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde ilk yıkanma deneyi tutunma oranlarına göre Duncan testi sonuçları ... 85
Çizelge Sayfa Çizelge 4.26. Sarıçam numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde ikinci yıkanma
deneyi tutunma oranlarına göre Duncan testi sonuçları ... 85 Çizelge 4.27. Sapsız Meşe numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde ilk yıkanma
deneyi tutunma miktarına göre Duncan testi sonuçları ... 86 Çizelge 4.28. Sapsız Meşe numuneleri emprenye maddeleri düzeyinde ikinci yıkanma
deneyi tutunma miktarına göre Duncan testi sonuçları ... 87 Çizelge 4.29. Sapsız Meşe numuneleri emprenye maddesi düzeyinde ilk yıkanma
deneyi tutunma oranlarına göre Duncan testi sonuçları ... 88 Çizelge 4.30. Sapsız Meşe numuneleri emprenye maddesi düzeyinde ikinci yıkanma
deneyi tutunma oranlarına göre Duncan testi sonuçları ... 88 Çizelge 4.31. Doğu Kayını numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde ilk yıkanma
deneyi tutunma miktarına göre Duncan testi sonuçları ... 89 Çizelge 4.32. Doğu Kayını numunelerinin emprenye maddeleri düzeyinde ikinci
yıkanma deneyi tutunma miktarına göre Duncan testi sonuçları ... 90 Çizelge 4.33. Doğu Kayını numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde ilk yıkanma
deneyi tutunma oranlarına göre Duncan testi sonuçları sonuçları ... 90 Çizelge 4.34. Doğu Kayını numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde ikinci
yıkanma deneyi tutunma oranlarına göre Duncan testi sonuçları ... 91 Çizelge 4.35. Emprenye maddesi düzeyinde ilk yıkanma deneyi tutunma miktarına
göre Duncan testi sonuçları ... 92 Çizelge 4.36. Emprenye maddeleri düzeyinde ikinci yıkanma deneyi tutunma
, miktarına göre ikili karşılaştırma sonuçları ... 93 Çizelge 4.37. Emprenye edilen numunelerde Ağaç türü, Emprenye maddesi
faktörlerinin ve Ağaç Türü*Emprenye Maddesi etkileşiminin
numunelerin yanma performansına etkisine ait çoklu varyans analizi
sonuçları ... 94 Çizelge 4.38. Sarıçam numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde AKY sıcaklığına
göre Duncan testi sonuçları ... 96 Çizelge 4.39. Sarıçam numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde KKY sıcaklığına
göre Duncan testi sonuçları ... 97 Çizelge 4.40. Sarıçam numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde KHY sıcaklığına
göre Duncan testi sonuçları ... 98
Çizelge Sayfa Çizelge 4.41. Sarıçam numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde AKY Işık
Yoğunluğu değerlerine göre Duncan testi sonuçları ... 99 Çizelge 4.42. Sarıçam numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde KKY Işık
Yoğunluğu değerlerine göre Duncan testi sonuçları ... 100 Çizelge 4.43. Sarıçam numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde KHY Işık
Yoğunluğu değerlerine göre Duncan testi sonuçları ... 101 Çizelge 4.44. Sarıçam numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde Ağırlık Kaybı
oranlarına göre Duncan testi sonuçları ... 102 Çizelge 4.45. Sarıçam numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde Yanma Süresi
değerlerine göre Duncan testi sonuçları ... 103 Çizelge 4.46. Sarıçam numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde Yıkılma Süresi
değerlerine göre Duncan testi sonuçları ... 104 Çizelge 4.47. Sapsız Meşe numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde AKY
sıcaklığına göre Duncan testi sonuçları ... 105 Çizelge 4.48. Sapsız Meşe numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde KKY
sıcaklığına göre Duncan testi sonuçları ... 106 Çizelge 4.49. Sapsız Meşe numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde KHY
sıcaklığına göre Duncan testi sonuçları ... 107 Çizelge 4.50. Sapsız Meşe numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde AKY Işık
Yoğunluğu değerlerine göre Duncan testi sonuçları ... 108 Çizelge 4.51. Sapsız Meşe numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde KKY Işık
Yoğunluğu değerlerine göre Duncan testi sonuçları ... 109 Çizelge 4.52. Sapsız Meşe numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde KHY Işık
Yoğunluğu değerlerine göre Duncan testi sonuçları ... 110 Çizelge 4.53. Sapsız Meşe numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde Ağırlık
Kaybı değerlerine göre Duncan testi sonuçları ... 111 Çizelge 4.54. Sapsız Meşe numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde Yanma
Süresi değerlerine göre Duncan testi sonuçları ... 112 Çizelge 4.55. Sapsız Meşe numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde Yıkılma
Süresi değerlerine göre Duncan testi sonuçları ... 113 Çizelge 4.56. Doğu Kayını numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde AKY
Sıcaklığına göre Duncan testi sonuçları ... 114
Çizelge Sayfa Çizelge 4.57. Doğu Kayını numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde KKY
Sıcaklığına göre Duncan testi sonuçları ... 115 Çizelge 4.58. Doğu Kayını numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde KHY
Sıcaklığına göre Duncan testi sonuçları ... 116 Çizelge 4.59. Doğu Kayını numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde AKY Işık
yoğunluğu değerlerine göre Duncan testi sonuçları ... 117 Çizelge 4.60. Doğu Kayını numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde KKY Işık
Yoğunluğu değerlerine göre Duncan testi sonuçları ... 118 Çizelge 4.61. Doğu Kayını numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde KHY Işık
Yoğunluğu değerlerine göre Duncan testi sonuçları ... 119 Çizelge 4.62. Doğu Kayını numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde Ağırlık
Kaybı değerlerine göre Duncan testi sonuçları ... 120 Çizelge 4.63. Doğu Kayını numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde Yanma
Süresi değerlerine göre Duncan testi sonuçları ... 121 Çizelge 4.64. Doğu Kayını numunelerinin emprenye maddesi düzeyinde Yıkılma
Süresi değerlerine göre Duncan testi sonuçları ... 122 Çizelge 5.1. Retensiyon miktarları ve oranları ... 124 Çizelge 5.2. Emprenye edilen numunelerin ağaç türlerine göre yanma performansı ... 130
ŞEKİLLERİN LİSTESİ
Şekil Sayfa
Şekil 2.1. Odunun kimyasal bileşimi ... 18
Şekil 4.1. Yıkanma numuneleri retensiyon miktarları ... 42
Şekil 4.2. Yıkanma numuneleri retensiyon oranları ... 42
Şekil 4.3. Yanma numuneleri retensiyon miktarları ... 45
Şekil 4.4. Yanma numuneleri retensiyon oranları ... 45
Şekil 4.5. Sarıçam odunu yıkanma işlemleri sonrası tutunma oranları ... 55
Şekil 4.6. Sarıçam odunu için ortalama yıkanma sonrası retensiyon miktarı değerleri .... 56
Şekil 4.7. Sapsız Meşe odunu yıkanma işlemleri sonrası tutunma oranları ... 61
Şekil 4.8. Sapsız Meşe odunu için yıkanma işlemleri sonrası ortalama retensiyon miktarı değerleri ... 62
Şekil 4.9. Doğu Kayını odunu yıkanma işlemleri sonrası tutunma oranları ... 66
Şekil 4.10. Doğu Kayını odunu için ortalama retensiyon miktarı değerleri ... 67
Şekil 4.11. Sarıçam odunu ortalama yanma sıcaklığı değerleri ... 71
Şekil 4.12. Sarıçam odunu ortalama yanma ışık yoğunluğu değerleri ... 72
Şekil 4.13. Sarıçam odunu ortalama ağırlık kaybı oranı ... 73
Şekil 4.14. Sarıçam odunu ortalama yanma ve yıkılma süreleri ... 74
Şekil 4.15. Sapsız Meşe odunu ortalama yanma sıcaklığı değerleri ... 75
Şekil 4.16. Sapsız Meşe odunu ortalama yanma ışık yoğunluğu değerleri ... 76
Şekil 4.17. Sapsız Meşe odunu ortalama ağırlık kaybı oranı ... 76
Şekil 4.18. Sapsız Meşe odunu ortalama yanma ve yıkılma süreleri ... 77
Şekil 4.19. Doğu Kayını odunu ortalama yanma sıcaklığı değerleri ... 79
Şekil 4.20. Doğu Kayını odunu ortalama yanma ışık yoğunluğu değerleri ... 79
Şekil 4.21. Doğu Kayını odunu ortalama ağırlık kaybı oranı ... 80
Şekil Sayfa
Şekil 4.22. Doğu Kayını odunu ortalama yanma ve yıkılma süreleri ... 81
Şekil 5.1. Sarıçam numuneleri yıkanma performansı eğrisi ... 126
Şekil 5.2. Sapsız Meşe numuneleri yıkanma performansı eğrisi ... 127
Şekil 5.3. Doğu Kayını numuneleri yıkanma performansı eğrisi ... 128
RESİMLERİN LİSTESİ
Resim Sayfa
Resim 2.1. Kolofan reçinesinin endüstriyel kullanım formu ... 23
Resim 3.1. Taramalı Elektron Mikroskobu... 29
Resim 3.2. Emprenye işlemi için hazırlanan yanma ve yıkanma deneyi numuneleri .... 30
Resim 3.3. Yıkanma ve yanma numunelerinin ölçülendirilmesi ... 31
Resim 3.4. Batırma metodu için kullanılan kapalı kaplar ... 32
Resim 3.5. Emprenye kaplarının kapak kesiti ... 32
Resim 3.6. Yıkanma işlemi ... 34
Resim 3.7. Yakılmak üzere prizma şeklinde hazırlanan deney örnekleri ... 35
Resim 3.8. Yakma işleminde kullanılan deney teçhizatı ... 36
Resim 3.9. Yanma işleminin ardından oluşan külün durumu ... 36
Resim 4.1. Borlu bileşiklerin yıkayıcı etkisi ... 48
Resim 4.2. Borlu bileşik konsantrasyonu %7 olan emprenye maddesi ile emprenye edilen deney numuneleri ... 48
Resim 4.3. Borlu bileşik konsantrasyonu %5 olan emprenye maddesi ile emprenye edilen deney numuneleri ... 49
Resim 4.4. Borlu bileşik konsantrasyonu %3 olan emprenye maddesi ile emprenye edilen deney numuneleri ... 49
Resim 4.5. Sadece %3 konsantrasyonlu borlu bileşiklerle emprenye edilen deney numuneleri ... 50
Resim 4.6. Yıkanma işlemi sonrası dney örneklerinin fiziksel görünümü ... 51
Resim 4.7. Yıkanma numuneleri üzerinde tortu oluşumu ... 51
Resim 4.8. Yanma numuneleri üzerinde tortu oluşumu ... 52
Resim 4.9. Yıkanma numuneleri %7, %5 ve %3 konsantrasyonlu emprenye maddeleri ile muamele edilen numunelerin yüzey durumu ... 52
Resim 4.10. Sarıçam deney örneği SEM görüntüsü elementel haritası ... 57
Resim 4.11. Sarıçam odunu yıkanma sonrası SEM görüntüsü elementel analizi ... 57
Resim Sayfa Resim 4.12. Sarıçam numunesi borlu bileşik yüzeysel dağılımı ... 58 Resim 4.13. Sapsız Meşe odunu yıkanma sonrası SEM görüntüsü element haritası ... 63 Resim 4.14. Sapsız Meşe odunu yıkanma sonrası SEM görüntüsü elementel analizi .... 63 Resim 4.15. Sapsız Meşe numunesi borlu bileşik yüzeysel dağılımı ... 64 Resim 4.16. Doğu Kayını odunu yıkanma sonrası SEM görüntüsü element haritası ... 68 Resim 4.17. Sapsız Meşe odunu yıkanma sonrası SEM görüntüsü elementel analizi .... 68 Resim 4.18. Doğu Kayını numunesi borlu bileşik yüzeysel dağılımı ... 69
SİMGELER VE KISALTMALAR
Bu çalışmada kullanılmış simgeler ve kısaltmalar, açıklamaları ile birlikte aşağıda sunulmuştur.
Simgeler Açıklamalar
m3 Metreküp
kg Kilogram
gr Gram
α Alfa değeri
µm Mikrometre
cm3 Santimetre küp
N Newton
kp Kilopound
L Litre
mV Milivolt
Kısaltmalar Açıklamalar
AKY Alev Kaynaklı Yanma
ASTM American Society for Testing and Materials
Ba Borik Asit
Bx Boraks
CBA Bakır Azole
CBC Bakır Borat Kromat
CCA Bakır Krom Arsenik
DOT Disodyum Oktaborat Tetrahidrat
KHY Kor Halinde Yanma
KKY Kendi Kendine Yanma
PEG Polietilen Glikol
PCP Pentaklorfenol
PVA Polivinil Alkol
PVAc Polivinil Asetat
SPSS Statistical Package for the Social Sciences
SEM Scanning Electron Microscope
SİM Su İtici Maddeler
TS Türk Standartları
TSE EN Türk Standartları Euro Norm
1. GİRİŞ
Ağaç malzemenin emprenyesi, odunun çeşitli koruyucu özelliklere sahip kimyasal maddelerle işleme sokulması anlamına gelmekte olup, bu amaçla yüzyıllardır çok çeşitli maddeler kullanılmış ve çeşitli sistemler geliştirilmiştir [1].
Teknoloji ve kimya bilimindeki gelişmelere paralel olarak emprenye endüstrisi de gelişme göstermiştir. Kömürün distilasyonu sonucu kreozot elde edilmistir. Fransız Jean Robert Breant kapalı bir çelik kazanda basınç altında emprenye yöntemini geliştirmiş, 1832 yılında Almanya’da John Howard Kyan ağaç malzemenin civa klorür eriyiğine batırılarak emprenye edilmesi yöntemini uygulamıştır. 1838’de İngiliz John Bethell basınç altında kreozotu kullanarak ağaç malzeme emprenye yöntemini geliştirmiş, yine 1838 yılında Dr.
Auguste Boucherie besi suyu çıkarma yöntemini keşfetmiştir. 1847 yılında ise Londra’da Sir Wiliam Burnett basınç altında çinko klorür kullanarak emprenye yöntemi geliştirmiştir [2].
Emprenye maddeleri genel olarak organik solventlerde çözünen, suda çözünen ve yağlı emprenye maddeleri olarak sınıflandırılmaktadır. Her bir sınıfa ait maddeler farklı kullanımlarda ve degragasyon şartlarında farklı etkilere sahip olmaktadır. Son yıllarda bazı emprenye maddelerinin, emprenye edilmiş ağaç malzemenin ve aynı zamanda hizmet ömrünü tamamlamış emprenyeli ağaç malzeme atıklarının yaratabileceği çevre problemleri nedeniyle yeni emprenye maddelerinin geliştirilmesi ve çevreye zararı en az olanlarının kullanımının artırılmasına yönelik çalışmalar yoğunlaşmış bulunmaktadır. Bu noktada inorganik ve organik bor bileşikleri son yıllarda gerek masif ağaç malzemenin ve gerekse odun esaslı kompozit malzemelerin korunmasında büyük önem kazanmıştır [1].
En yaygın bilinen emprenye maddeleri kreozot, CCA (bakır, krom, arsenik) ve (Pentaklorofenol) PCP dir. Çevre koruma derneklerinin baskısıyla CCA ve kreozotun kullanımı yakın bir geçmişte, PCP ise çok daha önceleri birçok ülkede yasaklanmıştır. Bu maddelerin ekolojik dengeyi bozdukları ve insan ve diğer canlıların sağlıklarını tehdit ettiğine ilişkin çok ciddi araştırma sonuçları bulunmaktadır [3].
CCA ile emprenye edilmiş ve kullanım ömrünü doldurmuş ağaç malzemenin yeni yapılan düzenlemelerle atık olarak gömülmesi zorlaştırılmıştır. Bununla birlikte kullanım ömrünü dolduran emprenli ağaç malzeme miktarları önemli boyutlara ulaşmıştır. Örneğin Amerika Birleşik Devletleri’nde kullanım ömrünü dolduran emprenyeli ağaç malzeme miktarının 1990 yılında 1 milyon m³, 2010 yılında 15 milyon m³ olduğu, bu rakamın 2020 yılında 18 milyon m³ olacağı tahmin edilmektedir. Bununla birlikte Fransa ve Almanya’da 2.1-2.4 milyon ton emprenyeli atık malzeme bulunmaktadır [4].
Yeni emprenye maddeleri olan alkilamonyum bileşikleri ve geleneksel borlu bileşikler gittikçe daha fazla önem kazanmaktadır. Borlu bileşikler, biyolojik zararlılara karşı yüksek etkinlikleri, suyla çözünerek kolayca uygulanabilmeleri, oduna difüzyon yetenekleri, ucuz ve temini kolay olması, memelilere karşı ihmal edilebilecek derecede düşük zehirlilik etkileri ve yanmaya karşı ahşabın direncini önemli ölçüde artırmaları nedeniyle güncellik kazanmışlardır. Bununla birlikte dış ortamda yağmur etkisiyle kolayca odundan yıkanmaları nedeniyle kullanımları yalnızca iç mekânlarda sınırlı kalmıştır [5].
Doğada geniş bir yayılış gösteren bor elementi yer kabuğunun yaklaşık %0.001 kısmını oluşturmakta olup, toprakta 3-10, okyanus sularında 4.5 ve suda ise 0.01 mikrogram/gram konsantrasyonlarında bulunmaktadır. Bor aynı zamanda bitki ve hayvan dokularında da bulunmakta ve bitki büyümesi için önemli bir element olarak bilinmektedir. Bor bileşikleri canlılar için önemli maddeler iken, yüksek konsantrasyonları bakteriler, böcekler ve mantarlar için toksik özellik taşımaktadır. Bu özelliklerinden dolayı bor bileşikleri antiseptikler formunda bakterilere karşı ve koruyucu emprenye maddeleri formunda ise kozmetik, gıda, ilaç ve emprenye endüstrisinde geniş olarak kullanılmaktadır [1].
Ağaç malzeme organik bir madde olmasından dolayı bakteriler, mantar ve tahripçi böcekler ile oyucu deniz organizmaları tarafından kolayca tahrip edilebilir olması, higroskopik ve anizotropik yapısı nedeniyle içinde bulunduğu ortamın sıcaklığı ve bağıl nemine göre elde edeceği denge rutubeti miktarına bağlı olarak ortam ile rutubet alış verişinde bulunmaktadır. Ayrıca, ağaç malzeme bileşimi karbon ve hidrojen içermesi nedeniyle yanmaya müsaittir [6].
Borlu bileşikler diğer geleneksel emprenye maddeleri ile karşılaştırıldığında düşük oranlarda çevresel etkiye sahip olup, çok az miktarlarda akut toksisiteye neden olmaktadır.
İnsanlara ve hayvanlara normal sofra tuzundan daha fazla toksik olmayıp, renksiz ve kokusuz olmakta, korozif özellikleri olmamakta ve yanmaya karşı direnç taşımaktadırlar [5].
Borik asit ve boraks karışımı (7:3; ağırlık: ağırlık) ve çeşitli doğal sepi maddeleri ile işlem görmüş sarıçam odununun yanma özelliklerini incelendiğinde, doğal sepi maddeleri yanma parametreleri üzerinde olumsuz etkide bulunmaktadır. Doğal sepi maddeleri ile muamele edilen sarıçam odunun yanma özellikleri kontrole benzer yada kötü düzeyde gerçekleşmektedir. Bununla birlikte, doğal sepi maddeleri ile muamele edilen sarıçam odununun yanma ile ilgili bazı özelliklerinde istatistiksel anlamda önemli düzeyde iyileşme sağlanmaktadır [5].
Emprenye maddesi olarak kullanılan yanmayı geciktirici kimyasal maddeler ağaç malzemeye tamamen yanmazlık özelliği kazandıramazlar. Bununla birlikte tutuşmayı güçleştirip yanma başladıktan sonra alevin yayılmasını geciktirebilirler [7].
Ticari ve borlu emprenye maddeleri ile muamele edilen sarıçam odununda tam kuru oduna oranla % retensiyon değerleri düşük düzeyde gerçekleşirken, su itici maddelerle (SİM) muamele edilen sarıçam odununda %30-70 oranında istatistiksel anlamda önemli, yüksek retensiyon oranları elde edilmektedir [8].
Odunun çalışmasını azaltmak amacıyla emprenyesinde kullanılan polietilenglikol (PEG- 400) ve bazı su itici maddelerin (SİM) yanmayı arttırıcı özelliklerini iyileştirmek adına borlu bileşikler kullanıldığında odunun yanma direnci artmakta ve su itici maddelerin yanmayı artırıcı etkilerini belli oranda azalmaktadır [9].
Emprenye süresi, suda bekletme periyodu ve ağaç türü, çözelti soğurulmasını, kuru madde tutunmasını, su alımını ve su itici etkinliği etkilemektedir. Çözelti soğurulması ve kuru madde tutunmasının artmasıyla, emprenyeli örneklerin su itici etkinliği de artmaktadır [10].
Yıkanma testlerine tabi tutulan duglas odununun daralma miktarlarının belirlenmesinde, daralmayı engelleyici etki açısından borlu bileşiklerin sulu çözeltilerinde, borlu bileşikler üzerine İkincil olarak uygulanan stiren (St) en iyi sonucu vermektedir, ticari emprenye
maddelerinden pyresote, polietilen glikol ve fosforik asit (FA) daralmayı önleyici etki gösterirken, diğer uygulamalar daralmayı önleyici etki göstermemektedir [11].
Odun hammaddesinin iç ve dış ortamda korunmasına yönelik olarak (biotik, abiotik zararlılar, yangın vb.) kullanılan çeşitli emprenye ve üst yüzey işlem maddelerinin odunun yanma özellikleri üzerindeki etkileri araştırıldığında, emprenye işlemlerinden sonra uygulanan vernikler, örneklerin yanma özelliklerini etkilememektedir [12].
Emprenye maddesi olarak %5 lik borik asit ve boraks sulu solüsyonlarının bir karışımıyla muamele edilmiş kızılağaç ve güney çamının her ikisi içinde en düşük kütle kaybı %68.72 ile %72.37 arasında olmaktadır ve %5 lik boraks solüsyonu yanma zamanını uzatmak için en verimli muameledir [13].
Ticari ve borlu maddelerle emprenye edilen Okaliptus odununda tam kuru oduna oranla % retensiyon değerleri düşük düzeyde gerçekleşirken; su itici maddelerle (SİM) muamele edilen Okaliptus odununda istatistiksel anlamda önemli derecede yüksek retensiyon oranları elde edilmektedir [14].
Okaliptüs odunu (Eucalyptus grandis) küçük kereste olarak kullanıma uygundur ancak zor emprenye edilen, çalışan bir türdür. Buna karşılık Okaliptüs odununun %6 lık borik asit eşdeğeri solüsyonun kullanımıyla, basınç altında muamele edilebilmektedir [15].
PEG-400 ve borat karışımıyla muamele edilmiş odundan yıkanan miktar, boratların sulu solüsyonlarıyla muamele edilen odundan elde edilenle karşılaştırıldığında dikkat çekecek derecede yüksektir [16].
Borik asitle emprenye edilen köknarın pirolizi kül, su, sabit gazlar (CO2, CO, CH4) ve toplam organik ürünlerin (32 bileşikle birlikte) miktarını açıklayabilmek için yapılan çalışmada borik asit muamelesinin enerji aktivasyonu ve reaksiyon düzenini düşürdüğü tespit edilmiştir [17].
Sumak lifi tozu, meşe palamudu tozu, çam kabuğu tozu ve mazı tozunun sulu solüsyonları ilave edilmiş boratlarla muamele edilmiş douglas köknarı numunelerinin yanma direnci
incelendiğinde en düşük kütle kaybı Borik asit ve Boraks karışımıyla muamele edilmiş örneklerde gözlemlenmektedir [18].
Boratlar yüksek konsantrasyon seviyesinde, odunun düşük mekanik özelliklerine neden olmakta, buna karşın, Boratlarla muamele edilmiş odunlar, muamele edilmemiş kontrol numunelerine göre mantar çürümesine karşı önemli miktarda direnç göstermektedir [19].
%1 ve %2 lik iki borik asit konsantrasyonunun ve çeşitli kimyasal kompozisyonlarla 4 yağ türevinin odun üzerinde ayrı ayrı ve birlikte etkileri test edildiğinde, %2 lik borik asit konsantrasyonu, iki çeşit çürük mantarına karşı da modifiye edilmiş bir saf kültür testinden sonra %3 den az ağırlık kaybıyla en iyi performansı göstermektedir [20].
Ağaç malzemeyi çürümeye karşı korumak, odun hücrelerinde bor ve bakırın sabitlenmesi ve oduna iyi nüfuz etmesi için bir fenol formaldehit reçine kullanıldığında elde edilen emprenye maddesi ile bakırın yıkanması reçineli ve reçinesiz muamelelerle karşılaştırıldığında 18 kez azaltılabilmektedir [21].
Borlu bileşikler (Borik Asit + Boraks) Doğu kayının numunelerinin yanma özellikleri üzerinde düşük bir etkiye sahiptir. Bununla birlikte cilalamadan önce borlu bileşiklerle odun malzemenin eprenyesinin yanma sıcaklığını düşüreceği ve güvenlik için birkaç derecelik avantaj sağlayacağı değerlendirilmektedir [22].
Borik asit (BA) ve Di-sodyum oktaborat tetrahidrat (DOT) çözeltilerinin her ikisi ile muamele edilmiş diri odun numuneleri kullanılmış, numunelerin hemiselüloz kayıpları ve mukavemetleri arasında direk bir bağlantı bulunmuştur. Bununla birlikte odunun fiziksel özellikleri üzerinde borlu bileşiklerin etkisinin açıklanması için daha detaylı çalışmalara ihtiyaç vardır [23].
Borlu bileşikler, Polivinil asetat (PVAc), Poliüretan temelli Desmodur-VTKA (D-VTKA), fenol-formaldehit (PF), ve melamin formaldehit (MF) yapıştırıcıları, emprenye edilmiş odun materyallerine yapışma mukavemetleri üzerinde etki etmemekte fakat asidik emprenye materyalleri bu mukavemeti belirgin şekilde düşürebilmektedir [24].
Desmodur-VTKA ile yapıştırılmış lamine edilmiş odun materyallerinin borlu bileşikler ve Imersol-Aqua ile emprenyesi yüksek yangın riskine sahip alanlarda kullanım için güvenlik sağlamaktadır [25].
Kolofanın emprenye maddesi olarak kullanımının araştırılmasına yönelik yapılan çalışmanın sonuçlarına göre; kuru sıcaklık, kolofanlı ahşap malzemenin makroskopik özelliklerinde kontrol örneklerine göre olumlu bazı değişiklikler meydana getirmektedir.
Bu bağlamda, ahşap malzemenin yüzeyinde yapışma olmamakta, yıllık halkaları ve öz ışınları belirginleşmekte, parlaklığı artmakta, renk ve desen uyumu bozulmamaktadır [26].
Boraks ile emprenye edilen ve su bazlı cilalarla muamele edilen ağaçların yanma özelliklerinde iyileşme tespit edilmiştir [27].
CCA (Bakır Krom Arsenik), ACZA (Amonyaklı Bakır Çinko Arsenik), CC (Amonyaklı Bakır Sitrat), ACQ (Alkalin Bakr Quat), CBA (Bakır Azole), CDDC (Bakır DimetilDitiyokarbamat) gibi bakır temelli emprenye maddelerinin çevreye ciddi zararları bulunmaktadır ve kullanım ömrünü doldurduklarında atık eliminasyonu, modifikasyonu, tekrar kullanımı, geri çevrimi, yakılması ve gömülerek yok edilmesi gibi işlemler ile zararsız hale getirilebilirler [28].
Borik asit modifikasyonunun su bazlı verniğin sertlik değerine etkisinin araştırıldığı çalışmada %5’lik borik asit konsantrasyonuyla muamele edilen su bazlı verniğin sertlik değeri artmaktadır ve sertlik derecesinin yüksek olması beklenen yerlerde %5’lik borik asit konsantrasyonunun kullanılması tavsiye edilmektedir [29].
Polivinil Alkol (PVA) Borik asitin emprenye sonrasında ağaç malzemeden yıkanması ve çürüklük mantarlarına karşı direnci noktasında olumlu etkiye sahiptir [30].
Okaliptüs odununun emprenyesinde dolu hücre metodunun kullanılmasının uygun olduğu ve Tanalith CBC adlı emprenye maddesinin elverişli olduğu saptanmıştır [31].
Emprenye maddesi olarak kullanılan bor bileşikleri katı ve konsantre halde taşınabilmekte ve en ucuz çözücü olan su ile kullanım yerinde hazırlanabilmektedir. Düşük konsantrasyonlarda dahi zehirli etkiye sahip olduklarından böcek ve mantarlara karşı eşit etkinlikte kimyasal madde formülleri kolayca hazırlanabilmektedir. İnsanlar için zehirli etkiye sahip değillerdir [32].
Borlu bileşiklerle emprenye edilmiş ağaç malzeme çürüklük mantarları, böcekler ve yangın dayanımı için borlu bileşiklerin farklı tutunma oranlarına sahip olması gerekir. 2,5 kg/m3 civarında borik asit tutunması, Tyromyces palustris ve Coriolus versicolor çürüklük mantarlarına karşı etkili olurken, Coptotermes formasanus termitine karşı 42,2 kg/m3borik asit tutunması gerekmektedir [33].
Borun, ağaç malzemeden yıkanmasını önlemek üzere borlu bilesikler poly-ol maddesine ilave edilerek ağaç malzeme emprenye edildiğinde, oluşan bor/poly-ol kompleksi sonucu borun ağaç malzemeden yıkanması önemli ölçüde azaltılabilmekte, fakat oluşan kompleks bileşik, ağaç malzemenin çürüklüğe karşı direncini borlu bileşiklerle emprenye edilen deney örneklerine oranla azaltmaktadır [34].
Boraks, borik asit, imersol aqua ve timbercare aqua emprenye maddelerinin ağaç malzemenin yanma özellikleri üzerine etkisi incelendiğinde Boraks ve imersol aqua emprenye maddelerinin, lamine malzemelerin yanma özelliklerini iyileştirdiği belirlenmiştir [35].
Borik Asit ve boraks gibi borlu bileşiklerin laboratuvar ortamında çeşitli oranlarda sağlıklı insan kanı üzerindeki etkileri incelendiğinde, düşük dozlarda antioksidan enzim aktivitelerini teşvik etmek suretiyle faydalı olmaktadırlar. Bununla birlikte borlu bileşiklerin artan dozlarda oksidatif stres oluşturmalarına rağmen en yüksek konsantrasyonlarda dahi genotoksik etkileri bulunmamaktadır [36].
Borik asit ile muamele edilen sarıçam ve kestane odunlarında ikincil işlem olarak uygulanan silika jel işlemi sadece borik asit ile emprenye edilen sarıçam ve kestane odunu örneklerine göre tutunma miktarını olumlu yönde etkileyerek yıkanma direncini arttırmaktadır. Tutunma miktarı kestane örneklerinde sarıçama göre daha yüksek seviyededir. Bunun sebebi ise kestane odununun hücre çeperi sayısının sarıçamınkine göre
daha yüksek oluşu ve emprenye maddesinin daha yüksek miktarda tutunma yüzeyi bulabilmesidir [37].
Hizmet ömrünü tamamlamış ahsap malzemelerin içerdikleri kimyasal maddelere göre çevresel tehditleri de değişiklik göstermektedir. Bu ürünlerin toprağa gömülmesi kanunlar esnek olduğu sürece en ucuz yoldur. Enerji üretiminde değerlendirilmeleri de bu ürünlerin geri dönüşümü için bir seçenektir fakat içerdikleri kimyasallar bu alanda kullanımlarını sınırlamaktadır [38].
Çeşitli kimyasalların sarıçam ve doğu kayını odunlarının yanmaya karşı dirençleri emprenye yönetmine göre farklılık göstermektedir. Buna göre batırma yöntemi ile yapılan emprenye işlemi basınç uygulanan metotlara göre yanmaya karşı daha az direce sahip olmaktadır [39].
Bor bileşikleri ile emprenye edilmiş kayın ve sarıçam ağaç malzemeler kullanılarak yapılan yanma deneyleri sonucunda elde edilen verilerin istatistiksel olarak analizi neticesinde, yanmayı geciktirici ve/veya önleyici emprenye maddesi olarak Boraks-Borik Asit karışımı ve iğne yapraklı ağaç olan Sarıçam ağacında daha iyi sonuç vermektedir [40].
Yanma riski bulunan alanlarda emprenye yapılan ve vernik uygulanan ağaç malzemelerin, yanma sıcaklığını ve yanma sonucu açığa çıkan gazları arttırıcı özelliği olduğu dikkate alınmalıdır. Yangın riski bulunan mekânlarda kullanılacak ağaç malzemelerin, emprenye işlemi sonrası vernik uygulanmamış olmasının daha faydalı olacağı düşünülmektedir.
Emprenye maddesi olarak boraks, vernik olarak ise su bazlı vernik uygulanması önerilmektedir [41].
Lamine örneklerin yanma deneyinde sodyum tetra borat ve sodyum perborat yanmayı azaltıcı emprenye maddesi olarak tespit edilmiştir [42].
Yapraklı türlerin ısıl bozunma sıcaklığı iğne yapraklı türlerden daha düşüktür ve bu durum yapraklı türlerin ısıya daha hassas olan pentazonları içermesinden kaynaklanmaktadır [43].
Biodegregasyon çalışmaları göstermiştir ki ağacın %0,5 lik Boraks çözeltisi ile muamele edilmesi, yapıştırıcıda kullanılan sodyum hidroksit ve tanin varlığı ile birlikte ağacın
Coniophora puteana ve Coriolus versicolor adlı çürüklük mantarlarına karşı toplam koruma direncini arttırmaktadır [44].
PEG-1000’de çözündürülen bor tuzları sulu çözeltilerle yapılan emprenyelere oranla daha fazla yıkanmakta ve SİM, PEG’li tuzların yıkanmasını engelleyemezken, sulu çözeltiler halinde yapılan borlu tuz emprenyesi sonrasında ikinci bir işlem olarak uygulanması halinde yıkanmayı önemli ölçüde engellemektedir [45].
Bu çalışmada, ağaçişleri endüstrisinde sağlıklı ve yerli bir emprenye maddesi türü olarak kullanılan ancak yıkanarak ağaç malzemeden kolayca ayrışabilmesi nedeniyle fazla uygulama alanı bulamayan borlu bileşiklerin, insana ve çevreye zararsızlık özelliği bozulmaksızın, ağaç malzemeye retensiyon kuvvetinin yükseltilerek performans özelliğinin geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Bu kapsamda borlu bileşiklerin retensiyon performansı doğal bir reçine olan kolofan ilavesi ile artırılabilir hipotezinden hareketle ikinci ve üçüncü bileşenlerle muamele edilerek laboratuvar ortamında geliştirilen emprenye maddesinin batırma yöntemi kullanılarak ağaç malzemeye uygulanması sağlanmış, ağırlıkça stabilizasyonun elde edilmesini müteakip, ağaç malzemenin yıkanma ve yanma testleri laboratuvar ortamında gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonucunda elde edilen tüm veriler istatistiksel olarak analiz edilmiş ve değerler literatür ile karşılaştırılmıştır.
2. GENEL BİLGİLER
2.1. Emprenye İşlemi Hakkında Genel Bilgiler
Emprenye “agaç malzemeyi, bitkisel (mantarlar) ve hayvansal (böcekler, termitler, deniz canlıları) zararlılar yanında, çalışma ve yanmaya karşı korumak için odun yapısındaki boşluklara kimyasal madde yerleştirme işlemi” olarak tanımlanabilir [46].
Ağaç malzemenin korunmasının gerekliliği yüzyıllar önce kabul edilerek çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Yapılan arkeolojik kazılar sonucunda elde edilen bulgularda ağaç malzemenin yüzeyi kömürleştirilerek dış etkenlere karşı korunmaya çalışıldığı belirlenmiştir. M.Ö. 2000 yıllarında ağaç malzemeyi dış etkenlere karşı korumada yüzeyi kömürleştirme yöntemi kullanılmıştır. Böylece ağaç malzemeyi korumada ilk önlem alınmıştır. İlerleyen zaman içerisinde bazı medeniyetler ağaç malzemenin korunabilmesi için bitkisel, hayvansal ve mineral yağlardan yararlanmıştır. Roma medeniyetinde özellikle zeytinyağı ve sedir yağı kullanılmıştır. Mısırlılar ise ağaç malzemeyi kuru tutarak önlem almaya çalışmışlardır. Zaman ilerledikçe her alanda olduğu gibi ağaç malzemeyi korumada da gelişmeler ve yeni yöntemler ortaya çıkmıştır [47].
M.S. 1000-1600’lü yıllara kadar emprenye alanında pek bir değişiklik olmamıştır. Ancak zaman içerisinde ağaç malzemenin çeşitli anatomik yapıları keşfedildikçe yeni yöntemler denenmeye başlamıştır. 1800’lü yılların başında dünyada artış gösteren sanayileşme ile birlikte artan demir üretiminin sonucunda ortaya çıkan kreozot ağaç malzeme emprenyesinde kullanılmaya başlanmıştır. İlerleyen yıllarda çeşitli emprenye eriyikleri ağaç malzemenin korunmasında kullanılmıştır. Bu maddeler fırça ile sürme ya da emprenye maddesinin içerisine batırma şeklinde uygulanmıştır.
1831 yılında Jean Robert Breant kapalı bir çelik kazanda basınç altında uygulanan bir emprenye metodu geliştirmiştir. Bu metotta önce ağaç malzeme içerisindeki havanın dışarıya çekilmesi için vakum uygulanmakta, daha sonra sıcak olan emprenye maddesi basınç altında ağaç malzemeye enjekte edilmekteydi. Emprenye maddesi büyük oranda ağaç malzeme içerisinde kaldığı için bu metoda dolu hücre metodu denmiştir. 1838 yılında John Bethell bu yöntemi geliştirmiş ve emprenye maddesi olarak kreozotu kullanmıştır.
1832 yılında John Howard Kyan civa klorür (HgCl2) çözeltisinde ağaç direklerinin
emprenye edilmesi için yeni bir yöntem geliştirmiştir. 1838 yılında Dr. Auguste Boucherie ilk besi suyunu çıkarma metodunu bulmuş ve emprenye maddesi olarak bakır sülfat kullanmıştır [47].
1847 yılında Sir William Burnet, çinko klorür (ZnCl2) içerisinde emprenye metodunu geliştirmiştir. 1867 yılında Amerika Birleşik devletleri’nde Ceeley sıcak-soğuk açık tank yöntemini geliştirmiştir. Aynı yıl içerisinde M. Goulet, emprenye işleminde kolaylık sağlamak için, geçit zarlarını mekanik sıkıştırma ile tahrip ederek sıvı geçişini yükseltecek bir uygulama geliştirmiştir. 1902 yılında Wasswermann boş hücre yönteminin temelini atmıştır. Daha sonra Max Rueping ağaç malzemenin emprenyesinde hücre çeperinin almış olduğu emprenye maddesinin yeterli olacağını, dolayısıyla hücre boşluğunda bulunan emprenye maddesinin gereksiz olduğunu söylemiş ve boş hücre metodunu geliştirmiştir [47].
Ağaç malzemeyi emprenye etme yöntemleri bunlarla sınırlı kalmamıştır. Zaman içerisinde birçok emprenye yöntemi ve maddesi denenmiştir. Günümüzde de bu metotlar halen kullanılmaktadır. Gelişen teknoloji ile emprenye yöntemleri geliştirilmiş olsa da temelde aynı prensibi kullanmaktadır. Ağaç malzemenin mikroskobik yapısı hakkında bilinenler arttıkça daha farklı emprenye yöntemleri ve maddelerinin de geliştirileceği ortadadır.
2.2. Emprenye Teknikleri
Ağaç malzemenin dayanımını arttırmak için birçok emprenye yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntemler çeşitli araştırmalar ile halen geliştirilmeye devam etmektedir. Ağaç malzemeyi emprenye etme yöntemleri genel olarak üçe ayrılmaktadır:
2.2.1. Ağaç malzeme yüzeyinde koruyucu katman oluşturan yöntemler
a. Yüzeyin kömürleştirilmesi
b. Yüzeyin mekanik tabakalarla örtülmesi
2.2.2.Basınç uygulamayan metotlar
Emprenye maddesinin yüzeye sürülmesi veya püskürtülmesi
Fırça ile yüzeye sürme veya püskürtme yönteminin amacı, yüzeyde zehirli bir tabaka olusturarak mantarların üremesini engellemektir. Ancak bu yöntemle emprenye maddesi ağaç malzeme yüzeyinden birkaç mm kadar içeri girebilmektedir. Bu nedenle yöntemin başarılı olabilmesi için emprenye maddesinin, temiz ve kuru agaç malzeme yüzeyine en az iki kat sürülmesi, katlar arasında kurutma yapılması gerekmektedir.
Batırma
Batırma yönteminde, öncelikle dış kabuğu soyulmuş ağaç malzeme belli bir süreliğine içerisinde emprenye maddesi bulunan üstü açık kazan içerisine batırılmaktadır. Bu süre, emprenye maddesinin ağaç malzeme yüzeyinde hedeflenen derinliğe ulaşması için, birkaç dakikadan birkaç güne kadar değişebilmektedir. Aşındırıcı etkilerin bulunmadığı yerlerde bu metot ile emprenye edilmiş ağaç malzemenin dayanma süresi 2 – 4 yıla kadar artırılabilmektedir [2].
Açık kazanlarda sıcak ve soğuk Batırma metodu
Isıl degişim yoluyla olusan basınç farklılıklarından yararlanarak, emprenye maddesinin agaç malzeme içerisine girmesi sağlanmaktadır. Yöntemde, hava kurusu rutubet derecesine kadar kurutulmuş ağaç malzeme, üstü açık bir emprenye kazanında bulunan sıvı haldeki sıcak emprenye maddesi içerisine batırılmaktadır. Böylece, ağaç malzeme içerisindeki hava ısınarak genişlemekte ve dışarı atılmaktadır. Sonrasında, sıcak haldeki ağaç malzeme belirli bir süre soğuk emprenye maddesi içerisine daldırılmaktadır. Böylece, ağaç malzeme içerisindeki hücrelerde küçülen hava, vakum etkisi yapmakta ve emprenye maddesinin hücreler içerisine girmesini sağlamaktadır.
Difüzyon metodu
Birbiri ile temas halindeki çesitli maddelerde, moleküllerin birbiri içerisine karışıp yayılabilme kabiliyetine difüzyon adı verilmektedir. Konsantrasyon bakımından farklı olan
iki emprenye tuzu çözeltisi arasında da daima difüzyon olayı gerçekleşmektedir. Genel olarak konsantrasyonu yüksek olan emprenye çözeltisi, difüzyon yolu ile konsantrasyonu düşük olan çözelti içerisine karışmakta ve birbiri ile karşılıklı difüzyon durumunda bulunan iki sıvı arasında bir basınç farkı oluşmaktadır. Difüzyon yolu ile emprenye işleminde, ağaç malzeme yüzeyine tatbik edilen emprenye çözeltisi ile odun içerisindeki sıvı arasında konsantrasyon farkı arttıkça, absorbe edilen emprenye maddesi miktarı da artmaktadır [7].
2.2.3. Basınç uygulayan metotlar
Dolu hücre metodu
Bu yöntemle hücre çeperindeki boşluklarda bulunan havayı boşaltarak yerine emprenye maddesi doldurmak amaçlanmaktadır. Özellikle çürüme riski yüksek yerlerde kullanım alanı vardır. Dolu hücre yöntemlerinden olan W. Burnett yönteminde emprenye maddesi olarak çinko klorür (ZnCl2) kullanılmaktadır ve aşağıdaki gibi uygulanır:
• Ağaç malzemeye 600 mmHg’lik vakum uygulanır, vakum süresi çamda 30 dk. kayın, mese ve melezde 60 dk. ladinde ise 120 dk. dır.
• Vakum altındaki kazana çinko klorür doldurulur.
• Vakum sıfırlanarak 7–8 kPa/cm2 basınç uygulanır. Basınç süresi çamda 60 dk. kayın meşe ve melezde 120 dk, ladinde 240 dk dır. Süre sonunda emprenye maddesi kazandan geri alınır ve 5 dk süre ile 400 mmHg vakum uygulanır. Sürecin tamamlanması ile birlikte vakum kaldırılır.
Emprenye maddesi olarak kreozotun kullanıldıgı J. Bethell yönteminde ise rutubeti lif doygunlugu noktasının altında olan ağaç malzeme, emprenye kazanına yerleştirildikten sonra aşağıdaki işlemler uygulanır:
• Ağaç malzemeye en az 30 dk 600 mmHg basınç uygulanır.
• Vakum sürdürülürken 82-90 0C deki kreozot emprenye tankına gönderilir ve ardından 8- 14 kPa/cm2 basınç uygulanır.
• Çam traversler için 2-3 saat, direkler için 3-5 saat sonra basınç kaldırılır ve emprenye maddesi geri alınır [46].
Boş hücre metodu
Boş hücre metodlarından olan Rüping yönteminde amaç hücre boşlukları yerine, hücre çeperlerinin kreozot ile doldurulmasıdır. Yöntemin uygulaması aşağıda verilmistir.
• Emprenye edilecek ağaç malzemeye 1,5-4 kPa/cm2 lik basınç uygulanıp 5 dk bekletilir.
• Kaynama sıcaklıgı 105 0C olan kreozot maddesi tanka gönderilir.
• Basınç 7-8 kPa/cm2’ye çıkartılıp çamda 60 dk, melezde 90 dk, meşede 180 dk uygulanır.
• Emprenye maddesi kazandan alınır ve 600 mmHg vakum uygulanarak 10 dk sürdürülür.
Bir diğer boş hücre metodu Lowry yöntemidir. Farklı olarak uygulamada kreozot ön basınç uygulanmaksızın normal atmosfer basıncında kazana gönderilir. Diger uygulamalar Ruping metodu gibidir [46].
Yapılan çalışmada uygulama kolaylığı ve altyapı gereksinimi bakımından batırma yöntemi tercih edilmiştir.
2.3.Emprenye Maddeleri
Genel olarak ağaç malzemenin kullanım yerleri üç gruba ayrılmaktadır.
- Toprak temaslı kullanım yerleri: Yüksek çürüme riski vardır ve yüksek miktarda koruyucu emprenye maddesi ihtiyacı bulunmaktadır.
- Toprak temaslı olmayan kullanım yerleri: Düşük çürüme riski vardır ve genellikle basınçlı metodlar olmaksızın emprenye maddesi ihtiyacı bulunmaktadır.
- Deniz suyu temaslı uygulamalar: yüksek çürüme riski vardır ve yüksek miktarda emprenye maddesi ile tekrarlanmış emprenye işlemleri ihtiyacı bulunmaktadır [48].
Ağaç malzemenin kullanım yerlerine bağlı olarak ihtiyaç duyulan emprenye maddesi türleri genel olarak üç başlık altında incelenebilir.
2.3.1.Suda çözünen emprenye maddeleri
Suda çözünen emprenye maddeleri, bakır, krom, arsenik, bor, çinko, sodyum, potasyum gibi maddelerin tuzlarının karışımından meydana gelirler. Ülkemizde Bakır/Krom/Arsenik bileşimindeki Tanalith-e ve Bakır/Krom/Bor bileşiminde Tanalith-CBC ve Wolmanit-CB adlı emprenye maddeleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Suda çözünen emprenye
maddeleri kokusuzdur, boyanabilir ve yapıştırılabilirler. Emprenye işleminden sonra ağaç malzemenin hemen kullanılması sakıncalıdır. Emprenye maddesinin odun lifleri tarafından iyice tutulması için malzemenin 3-4 hafta kurutulması zorunludur [7].
Bakır/Krom/Bor (CCB) emprenye maddesi, bakır sülfat, potasyum ve sodyum dikromat ve borik asitin belirli oranlarda kuru karışımı olarak üretilmektedir. Ülkemizde kullanıllanlan;
Wolmanit-CB (% 28 CuS04.5H20, % 48 K2Cr207, % 24 H3BO3), Triolith-CB (% 36 CuS04.5H20, % 40 K2Cr207, % 24 H3BO3),
Tanalith-CBC (% 37 CuS04.5H20, % 36 Na2Cr207 (susuz), % 25 H3BO3, % 2 katkı maddeleri, pH'ı regüle eden kimyasallar) adıyla tanınan maddelerdir [33].
2.3.2. Yağlı emprenye maddeleri
Bu gruba giren emprenye maddelerinin en önemlisi kreozottur. Mevcut emprenye maddeleri içerisinde ağaç malzemenin ömrünü en çok uzatan emprenye maddeleridir.
Ancak ağır kokusu vardır. Bu nedenle kapalı yerlerde kullanılması sakıncalıdır. Kreozotla emprenye edilen ağaç malzemenin boyanması ve yapıştınlması zordur.
2.3.3.Organik çözücülü emprenye maddeleri
Organik çözücülü emprenye maddeleri bakır naftanat, çinko naftanat, tributiltin-oksit, pentaklorofenol gibi maddelerdir. Organik çözücü olarak, terebantin, tiner ve mineral sprit gibi kolay uçucu maddeler kullanılır. Emprenye işleminden sonra bu maddeler hemen uçar, koruyucu madde ağaç malzemenin içersinde kalır. Bu tip emprenye maddelerinin içerisine dieldrin, lindane gibi böcek öldürücüler ile parafin ve sentetik reçine gibi su geçirmeyen maddeler ilave edilebilir [7].
2.4. Ağacın Malzemenin Yapısı
Ağaç genellikle tek bir gövdesi olan kök, gövde, dal ve yapraklardan oluşan uzun ömürlü, canlı ve odunsu bir bitki olup diğer canlı varlıklar gibi hücrelerden oluşmaktadır. Bitkiler âleminin ağaç ve ağaççık dediğimiz üyelerinin ana maddesini oluşturan odun, doğal olarak yetişen organik bir cisimdir. Bütün organik cisimler gibi ağaçların da özellikleri çok değişiktir. Hiçbir ağaç cinsinin özellikleri diğerine tamamen benzemediği gibi aynı türün yapısı, yetişme ortamı farklarından dolayı yine birbirine benzemez [49].
Ağaç gövdesi odun tabakasını açık hava şartları ve yaralanmalara karşı koruyan kabuk ile örtülüdür. Kabuk iç ve dış kabuk olmak üzere 2 kısımdan oluşur. Asıl koruma görevini ölü hücrelerden ibaret ve kaba görünüşlü olan dış kabuk yaparken iç kabuk yapraklarda oluşan besin maddelerini yukarıdan aşağıya doğru ağacın kullanacağı yada depo edeceği yerlere iletir [46]. Ekonomik açıdan en verimli bölüm olan odun kısmı, bu besin maddelerini içermesinden dolayı rutubetlidir ve bu rutubet kullanımı sırasında dezavantaj oluşturmaktadır.
Ağaç kesilip tomruklandığında ya da tomruklar biçilip kereste, kaplama levha haline getirildiğinde ve yongalandığında çevresine rutubet vermeye baslar. Ancak, ağaç malzemedeki rutubet tamamen bitmez, hücre çeperlerinde daima bir miktar su kalır.
Zamanla ve ortamın rutubet şartlarına bağlı olarak değişen bu su miktarı, ağaç malzemenin fiziksel özelliklerini, mekanik özelliklerini, biyolojik bozulmaya karsı gösterdiği direnci ve boyutsal dengesini etkilemektedir. Yaşayan bir ağacın hücre çeperindeki su miktarı, esasen mevsimler itibarıyla sabit kalır. Ancak, lümendeki su miktarı değişir. Lümendeki su, inorganik maddelerle birlikte fotosentez için kullanılmakta ve besi suyu olarak isimlendirilmektedir.
Yeni kesilmiş ağaçta su, hücre çeperi ile lümende bulunmakta ve bu rutubet miktarına göre ağaçlar dört sınıfa ayrılmaktadır [50].
1. Orta rutubetteki ağaçlar: Odun % 30-40 rutubette olup, 1 m3 odunda 100-200 kg su vardır. Örnek: Ladin, çam, melez ve göknar.
2. Rutubetli ağaçlar: Odun % 40-60 rutubette olup, 1 m3 odunda 200-400 kg su vardır.
Örnek : Disbudak, ceviz, yalancı akasya ve titrek kavak.
3. Yaş ağaçlar: Odun % 60-115 rutubette olup, 1 m3 odunda 400-550 kg su vardır. Örnek:
Kayın, mese, hus, akçaağaç, kızılağaç, ıhlamur ve söğüt.
4. Çok yaş ağaçlar: Odun % 115’ den fazla rutubette olup, 1 m3 odunda 500 kg’dan fazla su vardır. Örnek: Karaağaç, kavak, kestane ve iğne yapraklı ağaçların diri odunu ve kök odunları [51].
Odun higroskopik ve heterojen bir maddedir ve içerdiği selüloz ve lignin nedeniyle çeşitli zararlıların besin maddesi olma özelliği taşımaktadır. Odun malzeme endüstriyel olarak kullanılmadan önce mutlaka koruyucu bazı işlemlere tabii tutulmalıdır. Malzemede
sağlanacak boyutsal stabilize, kimyasal ve mekanik direnç oluşumundan sonra üretim prosesine dahil edilmelidir.
Bir ağaç türünün kimyasal bileşimi, alınan örneğin ağacın hangi kısmına ait olduğuna, ağacın yetişme ortamı, coğrafi mevki, iklim şartları, silvikültürel müdahaleler gibi bir çok sebebe bağlı olarak farklılık gösterir. Bunun yanı sıra her ağaç türünün kimyasal bileşimi, o türe özgü belirli karakteristikler ortaya koyar. Genel olarak yapraklı ve iğne yapraklı ağaçlar arasında önemli farklar vardır. Şekil 2.1. de odunun kimyasal bileşimi görülmektedir [52].
Şekil 2.1. Odunun kimyasal bileşimi
Aynı ağaç içinde de kimyasal bileşim bakımından farklılıklar görülür. Bu farklılık; odunun diri ve öz odun, ilkbahar ve yaz odunu gibi farklı kısımları arasında görülür. İğne yapraklı ağaçların öz odunu, diri odununa oranla daha fazla ekstraktif madde, daha az miktarda lignin ve selüloz içerir. Yapraklı ağaçlarda ise bu fark genellikle çok azdır. Fakat hem yapraklı ağaçlar hem de iğne yapraklı ağaçların diri odununda asetil miktarı öz oduna oranla daha yüksektir [52].
Bu bölümde deneylerde kullanılacak ağaç malzeme türleri hakkında bilgi verilmektedir.
Doğu Kayını (Fagus orientalis Lipsky)
Doğu kayını odununun, doğal görünümü kırmızımsı beyazdır. Doğu kayını odunu, dağınık küçük traheli olup, küçük traheler bütün yıllık halka içerisinde dağınık durumda, özışınları kalın ve çok belirgin, radyal kesitte iri özışını levhaları, teğet kesitte iki ucu sivri öz çizgileri bulunmaktadır. Kabuğu açık kül renginde olup, ince ve düzgün yapıdadır. Genç
sürgünler kırmızımsı kahverengi renktedir. Yapraklar elips veya ters yumurta biçiminde olup, kenarları tam veya hafif dalgalıdır. Yaprak uçları, sivri uzun veya kısa olup, körpe iken kenarları kirpiklidir Traheler küçük olduğu için çıplak gözle görülememektedir. Enine kesitte, yıllık halkanın her tarafına dağılmış durumda ve yaz odununa gidildikçe sayı ve çapları yavaş yavaş azalmaktadır. Kalın ve parlak özışınları göze çarpıcı, aralarında düzenli olmak üzere 0,5–1 mm lik aralıklar bulunur. Yıllık halka sınırları belirgin ve yaz odunu ilkbahar odununa göre daha koyu renktedir. İki kalın öz ışını arasında yıllık halka biraz dışarıya doğru çıkık ve bombelidir. Doğu kayını odununun bazı teknolojik özellikleri Çizelge 2.1. de verilmiştir [53].
Çizelge 2.1. Kayın odununun bazı teknolojik özellikleri
Özellikler Birimi Sembol Ortalama Değeri
Yıllık halka genişliği Mm X 1,58
Tam kuru özgül ağırlık gr/cm3 δ0 0,645
Hava kurusu özgül ağırlık gr/cm3 δ12 0,669
Hacim yoğunluk değeri gr/cm3 Y 0,538
Daralma miktarı
Liflere paralel yönde
%
βL 0,288
Radyal yönde Br 4,95
Teğet yönde βT 11,04
Hacmen Bv 16,21
Basınç direnci kp/cm2 σB 572
Eğilme direnci kp/cm2 Σe 1123
Eğilmede elastiklik modülü kp/cm2 E 130822
Dinamik eğilme direnci kp/cm2 A 0,95
Çekme direnci kp/cm2 σÇ 1316
Liflere dik çekme direnci
Radyal yönde kp/cm2 σçr 37,74
Teğet yönde Σçt 38,07
Liflere paralel makaslama direnci
Radyal yönde kp/cm2 σmr 96,27
Teğet yönde σmt 99,75
Yarılma direnci Radyal yönde kp/cm2 σyr 7,48
Teğet yönde σyt 10,76
Brinell sertlik deneyi
Liflere paralel yönde kp/mm2 H Be 5,49
Radyal yönde H Br 2,69
Teğet yönde H Bt 2,86
Doğu kayını mobilya parke kaplama kontrplak ve tornacılıkta kullanılır. Ayrıca ambalaj, oyuncak, tarım aletleri, demiryolu traversi, fıçı, mutfak aletleri vb üretiminde tercih edilir.
