Bitkisel atık bazlı malzemelerin kompozit panel üretiminde kullanılabilirliği ve özelliklerinin geliştirilmesi
Usability of plant waste based materials in the production of composite board and improvement of its properties
Yazar: MELİH ŞAHİNÖZ
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN YILMAZ ARUNTAŞ ; PROF. DR. METİN GÜRÜ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Eğilme dayanımı = Bending strength ; Kolemanit = Colemanite ; Kozalak = Cone ; Melas = Molasses ; Polimer kompozitler = Polymer composites

Özet:
Ahşap esaslı malzemelerin en önemli dezavantajları; su emme, yanma ve böceklenmedir. Bu dezavantajlar, ahşap esaslı malzemelerin kullanım alanlarını sınırlamaktadır. Bu deneysel çalışmada, çam kozalağı esaslı polimer bağlayıcılı ve melas katkılı kompozit malzeme üretilmesi ve üretilen bu malzemenin yanmazlık, böceklenme ve suya dayanım özelliklerinin iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, kompozit malzeme üretiminde; çam kozalağı, polivinil asetat (PVAc), fenol formaldehit (FF), pancar melası, kenevir lifi ve atık kolemanit kullanılmıştır. Üretilen kompozit malzemelerin su emme oranını azaltmak ve mekanik dayanımını arttırmak için FF ve kenevir lifi, yanmazlık özelliğini geliştirmek için ise atık kolemanit katılmış ve böylece ahşap esaslı kompozit malzemelerin dezavantajlarının ortadan kaldırılması amaçlanmıştır. Bunun yanı sıra çalışmada, kompozit malzeme üretiminde melasın, PVAc yerine belirli oranlarda ikame bağlayıcı malzeme olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu maksatla araştırmada kompozit malzemelerin eğilme dayanımı esas alınmıştır. Eğilme dayanımı deney sonuçlarına göre en uygun kompozit malzeme üretim parametrelerinin dolgu/bağlayıcı oranı 0,25, melas oranı %35, kalıplama basıncı sıcaklığı 100 °C, kalıplama basıncı 49 kg/cm2, ortalama tane boyutu 240 µm, kalıplama basıncı süresi 20 dakika, FF oranı 0,20 ve kenevir lif oranının %0,5 olduğu tespit edilmiştir. Kompozit malzeme üretiminde melasın %35 oranında bağlayıcı malzeme olarak kullanılabileceği, FF ve kenevir lifinin numunelerin istenilen suya karşı direncini sağladığı belirlenmiştir. Diğer taraftan, çalışmada kullanılan kolemanit atığı ise kompozit malzemeye yanmazlık özelliği kazandırmakta ancak eğilme dayanımı ile vida tutma mukavemetini azaltmaktadır. Bu çalışmada elde edilen deney sonuçlarına göre; çam kozalağı, melas, atık kenevir lifi ve atık kolemanitten çevre dostu polimer kompozit malzemeler üretilebileceği tespit edilmiştir.

Abstract:
The most essential disadvantages of wood based materials are water absorption, flammability, and insect attack. These disadvantages limit the areas of use of wood based materials. The production of pine cone based polymer binding and molasses added composite material, and the development of the nonflammability, insect attack and water resistance properties of this material have been investigated in this experimental study. For this purpose, pine cone, polyvinyl acetate (PVAc), phenol formaldehyde (PF), sugar beet molasses, hemp fiber and waste colemanite have been used in the production of composite materials. PF and hemp fiber have been added to the composite materials to increase their water resistance and mechanical strength, and waste colemanite has been added to improve their nonflammability properties, thus eliminating the disadvantages of wood-based composite materials. Besides them, the use of molasses as a substitute binder material in certain proportions instead of PVAc in the production of composite materials has been investigated. For this purpose, the flexural strength of composite materials has been taken as a based in this study. According to the results of the flexural strength test, the most suitable composite material producing parameters have been detected as 0,25 filler/binder (f/b) ratio, 35% molasses ratio, 100 °C molding pressure temperature, 49 kg/cm2 molding pressure, 240 µm mean particle size, 20 minutes for molding pressure time, 0,20 PF ratio and 0,5% hemp fiber ratio. It has been determined that molasses could be used at a ratio of 35% for producing composite materials and, PF resin and hemp fiber samples provide the necessary water resistance. It has been observed that the colemanite waste used in the mixture adds the nonflammability property to the composite material and decreases flexural strength and screw withdrawal strength. According to the experimental results obtained in this study; it has been determined that environmental friendly polymer composite materials can be produced from pine cone, molasses, waste hemp fiber and waste colemanite.