Çeşitli kimyasalların bazı ahşap levha ürünlerinde yanma ve teknolojik özellikler üzerine etkisi
Effects of various fire retardants on fire and technological properties of some wood based panel products
- Tez No: 276461
- Danışmanlar: PROF. DR. TURGAY AKBULUT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Ormancılık ve Orman Mühendisliği, Forestry and Forest Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2006
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Odun Mekaniği ve Teknolojisi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 283
Özet
Bu çalışmada, çeşitli kimyasalların laboratuar şartlarında üretilen odun esaslılevhalardan MDF, OSB ve kontrplağın bazı fiziksel ve mekanik özellikleri ile yanmayakarşı dayanımları üzerine etkileri incelenmiştir.Deneme levhaların üretiminde odun hammaddesi olarak MDF'de %50 Kayın ve %50Çam lifleri karışımı, OSB üretiminde Kavak yongaları, Kontrplak üretiminde ise Tetraberlinia soyma kapmaları kullanılırken tutkal olarak da tüm levha tiplerinde %47'likfenol-formaldehit tutkalı uygulanmıştır. MDF ve OSB üretiminde tutkal içerisine katkıve dolgu maddesi katılmamıştır. Kontrplak üretiminde ağırlık olarak 70 birim tutkala,30 birim dolgu maddesi ilave edilmiştir. Yanmayı geciktirici kimyasal madde olarak ise,borlu bileşiklerden boraks ve borik asit, fosfatlı bileşiklerden ise monoamonyum fosfat,diamonyum fosfat ve fosforik asit kullanılmıştır. MDF ve OSB üretiminde fosforik asithariç diğer kimyasallar, tutkallama makinesinde tutkallı lif veya yongalar karıştırılırkentoz halde basınçlı hava ile homojen bir şekilde püskürtülmüş, fosforik asit ise sıvı haldepülverize edilmiştir. Kimyasallar, tam kuru lif veya yonga ağırlığına oranla %2, %4 ve%6 oranlarında ilave edilmiştir. Kontrplak üretiminde, %7-8 rutubetteki kaplamalevhaları borik asit ve boraksın %6'lık sulu çözeltisi; diamonyum fosfat,monoamonyum fosfat ve fosforik asidin ise %3'lük sulu çözeltisi içerisinde 55-60ºC'de3 saat süre ile bekletilmişlerdir.Deneme levhalarından alınan örneklerin fiziksel ve mekanik özellikleri EN (EuropeanNorm) standarlarına göre yapılmış olup, bu deneyler sırasıyla; yoğunluk, kalınlığınaşişme oranı, eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü, levha yüzeyine dik yöndeçekme direnci ve çekme-makaslama direncidir. Yanma özellikleri ise DIN (DeutschesInstitut für Normung) standardına göre tespit edilmiş olup, yapılan deneyler sırasıyla;tutuşma süresi, alev kaynağı kapatıldıktan sonra sönme süresi, alev yüksekliği, yanmayüzeyi alanıdır. Levha gruplarının, incelenen herhangi bir özellik bakımından homojenolup olmadığı, Basit Varyans Analizi yapılarak kontrol edilmiştir. Varyans analizisonucunda levha grupları arasında, araştırılan bir özellik (fiziksel, mekanik veya yanmaözellikleri) bakımından farklılık olduğunda, hangi levha grupların birbirinden farklı vehangilerinin eşit olduğunu tespit etmek amacıyla aritmetik ortalamalarınkarşılaştırılmasına yönelik Duncan testi uygulanmıştır. Ayrıca, deneyler sonucunda eldeedilen değerler standartlarda verilen değerlerle karşılaştırılmış ve literatür bilgilerinedayanılarak yorumlanmıştır.Elde edilen sonuçlara göre, uygulanan kimyasalların OSB ve MDF levhalarının 24 saatsuda bekletilmesi sonucunda, kalınlığına şişme oranını istatistiksel olarak etkilediğitespit edilmiştir. Gerek MDF ve gerekse OSB levhalarında kalınlığına şişme oranını enfazla arttıran kimyasal, tam kuru lif/yonga ağırlığına oranla %6 ile boraks ilavesiolmuştur (MDF için: %16.18, OSB için: %18.82). Boraks grubu levhaları sırasıyla borikasit, diamonyum fosfat ve monoamonyum fosfat izlemiştir. Ayrıca, bu levha gruplarıkontrol grubu ile karşılaştırıldığında daha yüksek bir şişme oranı vermişlerdir. Eldeedilen sonuçlardan borlu bileşiklerden olan boraks ve borik asidin levhanın kalınlığınaşişme oranını fosfatlı bileşikler olan monoamonyum fosfat ve diamonyum fosfat göredaha fazla arttırdığı söylenebilir. Fosforik asit içeren MDF ve OSB levhaları, kontrolgrubu ve diğer kimyasal içeren levha grupları arasında en az kalınlığına şişme oranınıveren grup olmuştur. Fosforik asit grubu levhaların renginde diğer levhalardan farklıolarak koyulaşma saptanmıştır.Levhaların mekanik özelliklerinin, uygulanan kimyasallardan istatistiksel olaraketkilendiği tespit edilmiştir. Kimyasal katılarak üretilen levhalar içerisinde en yüksekeğilme direncini (MDF'de 27.28 N/mm², OSB'de 20.80 N/mm² ve kontrplakta 108.50N/mm²) ile boraks grubu levhalar verirken, bunu sırasıyla diamonyum fosfat,monoamonyum fosfat ve fosforik asit grubu levhalar izlemiştir. Ayrıca, eğilmedeelastikiyet modülü, levha yüzeyine dik yönde çekme direnci ve çekme-makaslamadirenci bakımından da boraksla üretilen MDF, OSB ve kontrplak levhaları diğergruplardan daha yüksek değerler vermişlerdir. Kimyasalların türüne bağlı olarak levhaiçerisindeki kullanım oranları arttıkça mekanik özelliklerde bir azalma meydanagelmiştir. Bütün levha grupları mekanik özellikler bakımından kontrol grubu ilekarşılaştırıldığında daha düşük bir performans göstermişlerdir.Deneme levhaları üzerinde yapılan yanma deneyleri sonuçlarına göre kullanılankimyasal maddelerin levhaların yanmaya karşı dayanımlarını istatistiksel olarakarttırdıkları görülmüştür. Ayrıca, levha içerisinde kimyasal kullanım oranı arttıkçayanmaya karşı dayanımında de arttığı görülmüştür. Denemelerde kullanılan kimyasalmaddelerin levhaların yanmaya karşı dayanımlarını arttırmada farklı etkiler gösterdiğibelirlenmiştir. Tutuşma süresi bakımından her üç levha türünde de diamonyum fosfatgrubu levhalar diğer levha grupları arasında en geç tutuşan grup (MDF'de 107.2 sn,OSB'de 28.4 sn, kontrplakta 52.8 sn) olmuştur. Diamonyum fosfat grubu levhalarısırasıyla borik asit, boraks, monoamonyum fosfat ve fosforik asit grubu levhalarizlemiştir. Kimyasalların türüne bağlı olarak MDF, OSB ve kontrplak levhalarıiçerisindeki kullanım oranları arttıkça tutuşma süresinde zaman olarak gecikmemeydana gelirken, alev boyunda kısalma, sönme süresinde kısalma ve yanma yüzeyialanında ise azalma meydana gelmiştir. Yanma yüzeyi alanı bakımından da her üç levhatüründe diamonyum fosfat grubu levhalar diğer levha grupları arasında en az yanmaalanına sahip grup olmuştur. Diamonyum fosfat grubu levhaları sırasıyla boraks, borikasit, monoamonyum fosfat ve fosforik asit grubu levhalar izlemiştir. Alev kaynağıkapatıldıktan sonra sönme süresi ve alev boyu bakımından her üç levha türünde boraksgrubu levhalar diğer levha grupları arasında en erken sönen ve en kısa alev boyunasahip grup olmuştur. Boraks grubu levhaları sırasıyla diamonyum fosfat, borik asit,monoamonyum fosfat ve fosforik asit grubu levhalar izlemiştir.Boraks ve borik asitin levhalarda daha fazla kalınlığına şişme oranına neden olmasındandolayı, rutubetli ortamlarda kullanılacak levhalarda bu kimyasalların yanmayıgeciktirici olarak tam kuru lif ağırlığına oranla %2'den fazla, kuru ortamlarda ise%4'den fazla kullanımı tercih edilmemelidir. Monoamoyum fosfat ve diamonyumfosfat, kalınlığına şişme oranı bakımından boraks ve borik asitten daha iyi performansgösterdiklerinden bu bileşiklerin rutubetli ortamlarda kullanılan levhalarda %2'yekadar, kuru ortamlarda kullanılacak levhalarda ise %6'ya kadar kullanılması yararlıolacaktır.MDF üretiminde kullanılan bahse konu kimyasalların levhaya katılım oranı arttıkça,yanmaya karşı dayanımın artmasına karşın, genel olarak tam kuru lif ağırlığına oranla %2 ilavelerinden sonra TS 64-5 EN 6225 standardında rutubetli ortamlarda kullanılanMDF levhaları (MDF. H.tipi) için öngörülen eğilme direnci ve elastikiyet modülüdeğerlerini karşılayamadıkları görülmüştür. Buna karşın kuru ortamda (MDF tipi)kullanılacak MDF levhalarında, boraks ve diamonyum fosfatın %6'ya kadar, borik asitve monoamonyum fosfatın ise %4'e kadar katılabileceği görülmüştür. Fosforik asitinMDF levhalarına kuru ortamda ancak %2'ye kadar katılımının standardı karşıladığıbelirlenmiştir.OSB levhalarında ise MDF levhalarından farklı olarak fosforik asitin yüksek katılımoranı hariç, bütün kimyasalların en yüksek katılım oranında (%6) bile levhalarınınyanmaya karşı dayanımlarını arttırmalarının yanı sıra mekanik özelliklerini destandardın üzerinde tuttuklarından nemli (OSB/3) ve kuru (OSB/1) ortamlardakullanılabilecekleri tespit edilmiştir. Yüzeye dik yönde çekme direnci ile ilgili olarak iseMDF levhalarında, kontrol grubu hariç kimyasal içeren diğer bütün levha gruplarıstandardı karşılayamazken, OSB levhalarında fosforik asitin yüksek oranı (%6) hariçbütün levha grupları standardı karşılamıştır. Kimyasallar, kontrplak levhalarındaçalışmada belirtilen retensiyon miktarlarında kullanıldıklarında kontrol grubuna görelevhaların yanmaya karşı dayanımlarını arttırmalarının yanı sıra yapışma direncini destandardın ön gördüğü değerin üzerinde tutmuşlardır.Sonuç olarak, denemelerde kullanılan kimyasallar arasında boraks ve diamonyumfosfatın levhaların mekanik özellikler üzerine daha az olumsuz etkileri ve yanmayakarşı performanslarını kayda değer bir oranda arttırmaları nedeniyle odun esaslı levhaüretiminde yanmayı geciktirici kimyasal olarak birlikte kullanımları tercih edilebilir.
Özet (Çeviri)
In this study, the effects of various fire retardant chemicals on fire and technologicalproperties of laborotory made wood based panels such as, MDF, OSB, and plywoodwere investigated.A mixture of 50% beech and 50% pine fibers for MDF, aspen chips for OSB, and Tetraberlinia rotaryveneers for plywood as raw material in the panel manufacturing was used. Also, an exterior liquid phenolformaldehyde resin with 47 percent solid content was used as adhesive. There was no addition of anyhardener and filling materials into resin in the MDF and OSB manufacturing. Filling material was onlyadded into the resin as a part of 30% of the total amount in the plywood manufacturing. Boroncompounds such as, borax and boric acid, and phospate compounds such as, monoammonium phosphate,diammonium phospahate, and phosporic acid were used as fire retardant chemicals in the experimentalpanels. Either fibers or chips with 2?3% moisture content (based on oven-dry fiber weight) were placed ina rotary drum-type laboratory blender and then commercial liquid PF resin was applied to fibers, with ametered-air atomized spray system. Each powder chemical, except for phosphoric acid, was dusted ontothe fibers. Phosphoric acid (85%) was applied as aqueous solution onto the fibers. This study did notinclude the addition of any external wax or water-repellent chemicals to the fibers. The chemicals werethen added to the blender at target contents of 2%, 4%, and 6% based on oven-dry fiber weight aspowder, except for PA. PA was applied on the fibers and chips as liquid. In the plywood manufacturing,the individual veneer specimens were soaked in plexiglass boxes for 3 hours while laid horizontally 4 cmapart from each other in 6% aqueous solutions of borax (Na2B4O7.10H2O) or boric acid (H3BO3), or in3% aqueous solutions of monoammonium phosphate (NH4H2PO4), diammonium phosphate((NH4)2HPO4), or phosphoric acid (H3PO4).Physical and mechanical tests such as, density, thickness swell, bending strenght,modulus of elasticity, internal bond, and bond quality of the specimens were carried outaccording to EN (European Norm) standards. Fire properties such as, ignition time,extinguishment time after burner was turn off, flame height, and char area of thespecimens were evaluated according to DIN (Deutsches Institut für Normung) standard.Analysis of variance (ANOVA) (p
Benzer Tezler
- Investigation of pine (Pinus nigra) bark extracts containing phenolic compounds
Fenolik bileşikler içeren karaçam (Pinus nigra) kabuğu ekstraktlarının incelenmesi
MERILYN AMLANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Gıda MühendisliğiKastamonu ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SENEM YETGİN
- Inverse metabolic engineering and molecular characterization of resistance to phenolic compounds in Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae'de fenolik bileşiklere direncin tersine metabolik mühendisliği ve moleküler karakterizasyonu
BURCU HACISALİHOĞLU
Doktora
İngilizce
2019
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEYNEP PETEK ÇAKAR
- Bazı metal ve ametal bileşikleri içeren doymamış polyesterlerin incelenmesi
Investigation of unsaturated polyesters containing some metal and ametal compounds
ŞABAN ATEŞ
- Su bazlı koruyucu maddelerle muamele edilmiş sarıçam (Pinus Sylvestris L.) ve kestane (Castanea sativa Mill.) örneklerinde açık havada meydana gelen fiziksel değişikliklerin belirlenmesi
The determination of the changes on scots pine and chestnut treated with waterborne preservatives exposed to the outdoor conditions
ENİS EKİNCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Ormancılık ve Orman MühendisliğiBartın ÜniversitesiOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN SİVRİKAYA
- Investigation of gasification characteristics of Soma lignite by high pressure TGA
Soma linyitinin gazlaştırma özelliklerinin yüksek basınçlı TGA ile incelenmesi
GÖZDE KARDEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET ALPER AYDIN