Geri Dön

Ağaç bazlı panel endüstrisinde kullanılan polimerlerin yangın dayanım özelliklerinin geliştirilmesi

Improvement of fire resistance properties of polymers used in wood-based panel industry

PDF İndir

  1. Tez No: 927085
  2. Yazar: YUSUF ÇEKİÇ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. FERDA HACIVELİOĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya, Chemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 130

Özet

Ağaç bazlı panel endüstrisinde, üre-formaldehit ve melamin formaldehit reçineleri çok kullanılmakla birlikte bu polimerlerin yangına dayanım özelliklerinin geliştirilmesi hem çevresel hem de teknolojik açıdan oldukça önemlidir. Bu nedenle üre-formaldehit reçinesi ile orta yoğunluklu lifli levhalar (MDF) üretilirken liflerin içerisine belli oranlarda yangına dayanıklı kimyasallar eklenmektedir. Gün geçtikçe ilerleyen teknoloji ve iyileşen standartlar yangın dayanımı için daha etkin kimyasalların geliştirilmesini gerektirmektedir. Bu çalışmada üre formaldehit ve melamin formaldehit reçinelerinin yangın dayanımını iyileştirmek için yeni kimyasallar ve formülasyonların geliştirilmesi amaçlanmıştır. Melamin-formaldehit (MF) reçinelerin yanma davranışlarını geliştirmek için, benzoguanamin (BG) ile modifiye edilmiş ve MF-BG reçineler elde edilmiştir. Elde edilen MF-BG reçinelerin yapıları Fourier transform infrared (FTIR), 1H-NMR ve 13C-NMR spektroskopisi teknikleri kullanılarak incelenmiştir. MF-BG reçinesi ile emprenye edilen kağıtların alev geciktirici özellikleri ve termal bozunma davranışları incelenmiş ve standart MF reçinesi ile emprenye edilenlerle karşılaştırılmıştır. Özellikle, optimize edilmiş MF-BG ile muamele edilmiş kâğıt, %30'u aşan bir limit oksijen indeksi (LOI) değeri sergilemiş ve konik kalorimetre kullanılarak yapılan analizler sonucunda standart MF ile emprenye edilmiş kağıtlara kıyasla ısı salınım oranı (P-HRR), toplam ısı salınımı (THR), duman üretim oranı (SPR) ve toplam duman üretimi (TSP) gibi parametrelerde kayda değer bir düşüş gözlenmiştir. Konik kalorimetre deneylerinin ardından kalan kömürün taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizinden elde edilen bulgular, optimize MF-BG ile muamele edilmiş kağıdın daha yoğun ve daha verimli bir kömür oluşumu sergilediği gözlenmiştir. Oluşan bu kömür tabakasının, yanma yan ürünleri emisyonunu sınırlayarak alevin yayılmasını engellediği değerlendirilmiştir. Bu çalışma, MF reçinesinde bir sınıra kadar BG katkısı kullanarak daha iyi alev geciktirme özelliğine sahip düşük basınçlı laminantlar için uygulanabilir bir yöntem sunmaktadır. Üre formaldehit reçinelerin alev geciktirici özelliklerini geliştirmek için alev geciktirici özelliği ile bilinen fosfazen bileşiklerinin türevi olan hekza (4-formil fenoksi) siklotrifosfazen (HAPCP) ve hekza (4-amino fenoksi) siklotrifosfazen (HACP) sentezlenmiştir. Sentezlenen bileşiklerin yapıları Fourier transform infrared (FTIR), 1H-NMR, 13C-NMR, 31P-NMR ve MALDI teknikleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Sentezlenen bu bileşiklerin (HAPCP, HACP) termal davranışları TGA ve DSC teknikleriyle incelendikten sonra UF reçinesi ile tutkallanmış ağaç liflerinin içerisine ağırlıkça %3, 5 ve 7 oranlarında eklenerek MDF levhalar üretilmiştir. Elde edilen MDF'lerin fiziksel ve mekanik özellikleri incelenmiş, hem HAPCP hem de HACP ilave edilerek hazırlanan MDF levhalarda standart MDF'ye göre çekme direnci ve formaldehit emisyon değerlerinde iyileşme gözlemlenmiştir. Ayrıca levhaların yüzey özellikleri (SEM) ve termal davranışları (DSC, TGA) incelenmiştir. MDF'lerin yangına dayanım özellikleri konik kalorimetre kullanılarak incelenmiştir. Aldehit ve amin fonksiyonlu fosfazenlerin MDF yapısına eklenmesiyle ısı salınım oranı (HRR), toplam ısı salınımı (THR), duman üretim oranı (SPR) ve toplam duman üretimi (TSP) gibi özellikleri iyileştirdiği görülmüştür.

Özet (Çeviri)

In the wood-based panel industry, although urea-formaldehyde (UF) and melamine-formaldehyde (MF) resins are extensively used, enhancing the fire resistance properties of these polymers is of significant importance from both an environmental and technological perspective. Therefore, during the production of medium-density fiberboard (MDF) using urea-formaldehyde resin, fire-retardant chemicals are incorporated into the fibers at specific ratios. With advancing technology and improving standards, the development of more efficient chemicals for fire resistance is becoming increasingly necessary. This study aims to develop new chemicals and formulations to improve the fire resistance of urea-formaldehyde and melamine-formaldehyde resins. To improve the combustion behavior of melamine-formaldehyde (MF) resins, MF-BG resins modified with benzoguanamine (BG) were synthesized. The structures of the obtained MF-BG resins were analyzed using Fourier transform infrared (FTIR), 1H-NMR, and 13C-NMR spectroscopy techniques. The flame-retardant properties and thermal degradation behavior of papers impregnated with MF-BG resin were investigated and compared to those impregnated with standard MF resin. Specifically, paper treated with optimized MF-BG exhibited a limit oxygen index (LOI) value exceeding 30%. Cone calorimeter analysis revealed a significant reduction in parameters such as peak heat release rate (P-HRR), total heat release (THR), smoke production rate (SPR), and total smoke production (TSP) compared to papers impregnated with standard MF resin. Scanning electron microscopy (SEM) analysis of the remaining char after the cone calorimeter tests revealed that the paper treated with optimized MF-BG exhibited a denser and more efficient char formation. It was concluded that this char layer helps limit the emission of combustion by-products, thus preventing the spread of flames. This study presents a viable method for improving flame retardancy in low-pressure laminates by incorporating BG additives into MF resin up to a certain limit. To enhance the flame-retardant properties of urea-formaldehyde resins, derivatives of phosphazene compounds known for their flame-retardant properties, namely hexa (4-formylphenoxy) cyclotriphosphazene (HAPCP) and hexa (4-amino phenoxy) cyclotriphosphazene (HACP), were synthesized. The structures of the synthesized compounds were characterized using Fourier transform infrared (FTIR), 1H-NMR, 13C-NMR, 31P-NMR, and MALDI techniques. After investigating the thermal behaviors of these synthesized compounds (HAPCP, HACP) using TGA and DSC techniques, they were added in weight percentages of 3%, 5%, and 7% to the wood fibers bonded with UF resin to produce MDF boards. The physical and mechanical properties of the resulting MDFs were examined, and improvements in tensile strength and formaldehyde emission values were observed in MDF boards prepared with both HAPCP and HACP compared to standard MDF. Additionally, the surface properties of the boards (SEM) and thermal behaviors (DSC, TGA) were studied. The fire resistance properties of the MDFs were investigated using a cone calorimeter. It was observed that adding aldehyde and amine-functional phosphazenes to the MDF structure improved properties such as heat release rate (HRR), total heat release (THR), smoke production rate (SPR), and total smoke production (TSP)

Benzer Tezler

  1. Tez No

    744900

    Development of adhesive resin systems with low formaldehyde emission for the wood based panel industry

    Ağaç bazlı panel endüstrisi için düşük formaldehit emisyonlu yapıştırıcı reçine sistemlerinin geliştirilmesi

    ÜMRAN BURCU ALKAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Ağaç İşleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN

  2. Tez No

    764311

    Development of cornstarch and tannin-based wood adhesives for interior particleboard production

    İç uygulamalarda kullanıma uygun olan yonga levhalar için mısır nişastası ve tanen bazlı ahşap reçine geliştirilmesi

    SALİSE OKTAY

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN

  3. Tez No

    573240

    Ağaç bazlı panel endüstrisinde mdf hammadde karışımının belirlenmesi ve maliyet optimizasyonu

    Determination of mdf raw material mixture and cost optimization in wood based panel industry

    UĞUR SARIGÜL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiÇukurova Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ KOKANGÜL

    DR. ÖĞR. ÜYESİ CANSU DAĞSUYU

  4. Tez No

    507771

    Ağaç bazlı panel endüstrisinde yonga levha atıklarının tersine lojistiği üzerine bir model önerisi

    A proposed model for reverse logistics of waste particleboard

    ZAHİDE ÖZDEN CEYLAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. ŞULE ITIR SATOĞLU

  5. Tez No

    184265

    Türkiye mobilya endüstrisinde kullanılan bazı yonga levhaların temel fiziksel ve mekanik özelliklerinin karşılaştırılması

    Comparison of fundamental physical and mechanical properties of some particleboards utilized in Turkish furniture industry

    UĞUR GÜNSEL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2004

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiMuğla Üniversitesi

    Mobilya ve Dekorasyon Eğitimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. YUSUF ZİYA ERDİL

Geri Dön