Çeşitli nano malzeme ile güçlendirilmiş odun esaslı levhaların karakteristik özelliklerinin belirlenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında; toz formunda 18-50 nm tane boyutlarında olan, Magnezyum oksit (MgO), Çinko oksit (ZnO) ve Silisyum dioksit (SiO2) nano katkı malzemeleri %1, %3 ve %5 olarak üç farklı oranda, Üre formaldehit (UF) ve Melamin üre formaldehit (MUF) tutkalları içerisine katılmıştır. Nano katkı maddelerinin, yapı malzemesi olarak kullanılan yönlendirilmiş yongalevha (OSB)'nin fiziksel özelliklerinden olan; 24 saat suda kalınlık şişmesi, formaldehit ve rutubet içeriği, boyutsal değişim, yanma direnci, esmer çürüklük mantarına karşı dayanım, ısı geçirgenliği, termogravimetrik analiz (TGA) ısı özellikleri incelenmiştir. Aynı zamanda nano katkı malzemesinin levha içerisinde şerit yongalar üzerinde dağılım özellikleri SEM mikroskopu ile araştırılmıştır. Mekanik direnç değerlerinden; çekme, eğilme, eğilmede elastikiyet modülü ve çekme-makaslama değerleri incelenmiştir. Çalışmada, OSB üretimi için Karaçam (Pinus nigra A.) ve Kızılçam (Pinus burutia T.) odunu yongaları (flake) karışık olarak, Kronospan orman ürünlerinden temin edilmiştir. Levhaların üretiminde kullanılan tutkallar; %60'lik üre formaldehit (UF) tutkalı, %60'lık, melamin içeriği %5 olan melamin üre formaldehit (MUF) tutkalı Kronospan Orman Ürünleri firması tutkal fabrikasından temin edilmiştir. Her bir tutkal çeşidi için tutkal; katı tutkal miktarı kuru yonganın %11 olarak verilmiştir. Formaldehit emisyon değerini azaltmak için kullanılan %50 konsantrasyonlu catcher kimyasalı Kronospan orman ürünleri tutkal fabrikasından temin edilmiştir. Catcher katı miktarı, katı tutkal miktarına oranı %5 olacak şekilde tutkal içerisine ilave edilmiştir. Sertleştirici olarak %20 sulu çözeltili amonyum klorür Kronospan orman ürünlerinden temin edilmiş ve tutkal içerisine, katı sertleştirici miktarı, katı tutkal miktarı oranı %2 olacak şekilde katılmıştır. Su itici özelliğinde olan %50 konsantrasyonda parafin emülsiyonu Mercan parafin firmasından sağlanmıştır. Parafin emülsiyonu, sıvı olarak tutkal içerisine tüketim oranı katı parafin miktarı kuru yongaya oranla %1 olacak şekilde karıştırılmıştır. Üretilen nano katkısız ve nano katkılı numuneler üzerine ilgili standartlarda belirtilen ebatlara uygun olarak deney numuneleri hazırlanmış ve deneyleri gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda elde edilen veriler SAS 9,4 istatistik programı yardımıyla analiz edilmiş ve sonuçlar yorumlanmıştır. Çalışma sonucunda; UF ve MUF tutkalına katılan nano katkı maddelerinin herbiri için numune yoğunluk ortalama değerleri hedeflenen yoğunluk ve tolerans değerleri arasındadır. UF tutkalı ve MUF tutkalı içerisine katılan MgO nano katkı malzemesi oranı arttıkça eğilme, elastikiyet ve çekme mukavemet değerinde düşüş, fiziksel özelliklerden 24 saat suda şişme ve formaldehit değerinde artış tespit edilmiştir. Mekanik değerlerdeki düşüş, kalınlık şişme ve formaldehit değerlerindeki artışın UF tutkalında MUF tutkalına göre belirgin olarak daha fazla olduğu görülmüştür. MUF tutkalı ile üretilen nano katkısız kontrol numunelerinde ve nano katkılı numunelerde formaldehit emisyon değeri düşüş göstermiştir. Formaldehit değerindeki düşüşün melamin içeriğinin etkisinden olduğu düşünülmektedir. Mukavemet deneyleri sonuçlarına göre; ZnO ve SiO2 nano katkı maddelerinin mukavemetlere olumlu etki ettiği görülmektedir. Fiziksel özelliklerden yanma deneyleri incelendiğinde ZnO nano katkı maddesinin yanma süresi üzerine olumlu etki ettiği, yapı mazemesi olarak numunenin ısı yalıtım özelliği bakımından önemli olan ısı geçirgenlik deneyi sonucuna göre SiO2 katkı oranı arttıkça ısı iletkenlik değerinin azaldığı görülmektedir. Numunelerin boyutsal genişleme deneylerinde boy ve ende genişleme, daralma ve kalınlık artışları incelenmiştir. Deney sonuçları, numunenin üst ve alt yüzey şerit yongalarının üretim yönüne doğru ve üretime dik olarak kesiliş yönüne doğru olarak yorumlanmıştır. Analiz sonuçlarına göre; %30 nem 20°C sıcaklıktan %65 nem 20°C sıcaklık şartlarına geçişlerde üretim yönüne dik yönde boyutsal değişimlerde boy, en ve kalınlık artışlarında önemli bir fark görülmemiştir. %65 nem 20°C sıcaklıktan %85 nem 20°C sıcaklık şartlarına geçişlerde üretim yönüne doğru değişimlerde önemli bir fark yok iken üretim dik yönde boyutsal değişimlerde numune eninde meydana gelen değişimin daha az olduğu ve numune eninde en az genişleme UF tutkalı SiO2 %3 katkı oranında ve MUF tutkalı nano katkısız numunelerde olduğu görülmektedir. Numunelerin boyutsal daralma deneylerinde boy ve ende daralma ve kalınlıklarda azalış incelenmiştir. Deney sonuçları numunenin üst ve alt yüzey şerit yongalarının üretim yönüne doğru ve üretime dik olarak kesiliş yönüne göre yorumlanmıştır. Analiz sonuçlarına göre; %85 nem 20°C sıcaklıktan %65 nem 20°C sıcaklık şartlarına gelindiğinde şerit yonga serilme yönleri üretim yönüne dik olarak kesilen numunelerin enlerinde daralma oranının daha az olduğu ve bunun UF tutkalı SiO2 %1, MUF tutkalı nano katkısız numuneler ve MgO %5 katkı oranınlı numunelerde olduğu görülmektedir. %65 nem 20°C sıcaklıktan %30 nem 20°C sıcaklık şartlarına gelindiğinde ise üretim yönüne ve üretime dik olarak kesilen numunelerin boy, en ve kalınlıkta azalma oranlarında önemli bir farkılılığın olmadığı görülmektedir. Isı geçirgenlik özelliğinin belirlendiği deney sonuçlarına göre; en düşük ısı iletkenliği değerinin MUF tutkalı SiO2 nano katkısı %5 oranında olduğu görülmektedir. Isı geçirgenlik süresinin az olduğu grupların ise UF tutkalı nano katkısız numunelerinde, MUF tutkalı SiO2 nano katkılı %1,%3 oranında ve MUF tutkalı MgO nano katkısı %5 oranında olduğu görülmektedir. Termal ısı özelliklerin belirlendiği TGA testi analiz sonuçlarına göre; her iki tutukal grubu arasında nano katkısız numunelerde ve nano katkılı numunler arasında önemli bir fark bulunmamıştır. Yangın tepki deneylerinde nano katkı maddelerinin OSB'nin yanma özelliklerine olumsuz bir etkisinin olmadığı görülmüştür. Yangın tepki deneylerinde alev yüksekliğinin her grup ve nano katkı maddeleri için standartın belirlediği sınır değeri geçmediği gözlemlenmiştir.