Lif yönü oryantasyonunun tabakalı kaplama kerestenin bazı fiziksel ve mekanik özelliklerine etkisinin belirlenmesi /
Yazar: ELİF DURAN
Danışman: DOÇ. DR. VEDAT ÇAVUŞ
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering

Özet:
Bu çalışma kapsamında, yapısal kompozit kereste ürünleri arasında yer alan tabakalı kaplama kereste (TAK), poliüretan tutkal (PU) ve farklı açı lif yönleri ile başarılı bir şekilde üretilmiştir. TAK, kaplama esaslı yapısal kompozit kereste türlerinden biridir. Amerika, Kanada ve belirli Avrupa ülkelerinde, özellikle yapısal alanda masif kereste yerine sıkça tercih edilmektedir. Dünya çapında TAK üretiminde düşük yoğunluğa sahip ağaç türleri arasında çeşitli çam türleri, Douglas köknarı, kavak vb. gibi türler kullanılmaktadır. Fakat düşük yoğunluklu ağaçların mekanik özellikleri yapısal alanda kullanımlarını sınırlamaktadır. TAK, genellikle kolon veya kiriş olarak kullanıldığından, kabul edilebilir mukavemet özelliklerini sağlaması gerekir.
Bu çalışmada, Doğu Kayını (Fagus orientalis L.) ağacından elde edilen kaplamalar, poliüretan tutkalı kullanılarak, farklı açı lif yönlerinde TAK levhalarının üretimi yapılmıştır. Çalışmada, 1 adet kontrol grubu ve 2 adet deney grubundan oluşan 3 grup incelenmiştir. Kontrol grubunda 11 kattan oluşan kaplamaların lif açı yönleri 0° (lif yönü birbirine paralel) olarak kullanılmıştır. Deney grubu levhaları 11 kattan oluşan ve lif açıları 0°90°0°0°0°0° (1.grup) ve 0°90°45°0°0°0°0° (2.grup) ise 2 farklı kombinasyonda üretilmiştir. Araştırma kapsamında, TAK'ın farklı lif açılarında gösterdiği fiziksel ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Tam kuru yoğunluk, rutubet miktarı ve kalınlığına şişme gibi fiziksel özelliklerin yanı sıra vida tutma kapasitesi, eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü, statik sertlik (Janka), dinamik eğilme (darbe) direnci, çekme makaslama direnci gibi mekanik özellikleri de araştırılmıştır.
Farklı parametrelerin etkisi araştırılmak üzere, poliüretan tutkalı kullanılarak üretilen deney numuneleri, kontrol grubu, 1. grup ve 2. grup olmak üzere 3 gruba ayrılmıştır. Fiziksel özellikler açısından hava kurusu yoğunluk değerleri kontrol grubu için 0,75 g/cm³, 1. grup için 0,73 g/cm³ ve 2. grup için 0,73 g/cm³ olarak belirlenmiştir. Tam kuru yoğunluk değerleri ise sırasıyla 0,71 g/cm³, 0,66 g/cm³ ve 0,68 g/cm³ olarak tespit edilmiştir. Su içerisinde bekleme süresi arttıkça ortalama kalınlığına şişme miktarı ve su alma miktarı arttığı gözlemlenmiştir. Numunenin, su içerisinde bekleme süresi 2 saat olduğunda ortalama kalınlığına şişme miktarı sırasıyla 1,45 mm, 2,37 mm ve 2,52 mm iken, su alma miktarı değerleri ise 42,10 g, 41,85 g ve 40,05 g olarak tespit edilmiştir. Su içerisinde bekleme süresi 24 saat olduğunda ise bu değerler daha da artmıştır.
Kontrol grubu, 1. grup ve 2. grup arasında mekanik özellikler bakımından istatistiksel olarak anlamlı farklılıklar gözlemlenmiştir. Vida tutma kapasitesi kontrol grubu için 36,68 N/mm², 1. grup için 37,05 N/mm² ve 2. grup için 27,80 N/mm² olarak hesaplanmıştır. Benzer şekilde, eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü, statik sertlik (Janka), dinamik eğilme (darbe) direnci ve çekme makaslama direnci gibi parametreler de gruplar arasında farklılık göstermiştir. Numunenin, kontrol grubunun eğilme direnci 116,42 N/mm2 iken, 2. grubun eğilme direnci 74,51 N/mm2 olarak tespit edilmiştir. 
Bu sonuçlar, lif yönü değişikliğinin yoğunluk üzerinde etkisinin olmadığını, ancak su alma miktarı ve kalınlık artışı gibi özelliklerde suda bekleme süresinin etkili olduğunu göstermiştir. Ayrıca, eğilme direnci, elastikiyet modülü, dinamik eğilme (darbe) direnci, statik sertlik, çekme makaslama direnci ve vida tutma kapasitesi gibi mekanik özelliklerin, lif yönündeki değişiklikten önemli ölçüde etkilendiği belirlenmiştir. Özellikle, 0°90°0°0°0°0° ve 0°90°45°0°0°0°0° açılarında üretilen numuneler arasında bu özelliklerde belirgin farklılıklar görülmüştür.

Abstract:
In this study, laminated veneer lumber (LVL), one of the structural composite lumber
products, was successfully produced with polyurethane adhesive (PU) and different
angle fiber orientations. LVL is one of the veneer-oriented structural composite
lumber types. It is often preferred over solid timber in the USA, Canada, and certain
European countries, especially in structural applications. Low-density wood species
used in LVL production worldwide include various pine species, Douglas fir, poplar,
etc. However, the mechanical properties of low-density woods limit their use in the
structural field. Since LVL is generally used as columns or beams, it must provide
acceptable strength properties.
In this study, veneers obtained from Eastern Beech (Fagus orientalis L.) wood and
polyurethane adhesive were preferred for the manufacture of LVL boards with
different angle fiber orientations. In the study, three groups consisting of a control
group and two experimental groups were analyzed. In the control group, the fiber
angle directions of the coatings consisting of 11 layers were used as 00
 (fiber
direction parallel to each other). The board of the experimental group were produced
in 2 different combinations. In these groups, polyurethane glue was used in all layers
consisting of 11 layers with fiber angles 0°90°0°0°0°0° (1st group) and
0°90°45°0°0°0°0° (2nd group). Within the scope of the research, the physical and
mechanical properties of LVL at different fiber angles were investigated. In addition
to physical properties such as oven dry density, water uptake, moisture content, and
thickness swelling, mechanical properties such as screw holding capacity, bending
strength, modulus of elasticity in bending, static hardness (Janka), dynamic bending
(impact) strength, tensile shear resistance were also investigated. To investigate the effect of different parameters, the test specimens manufactured
using polyurethane adhesive were divided into three groups as control group, group
1, and group 2. In terms of physical properties, air dry density values were
determined as 0,75 g/cm³ for the control group, 0,73 g/cm³ for group 1, and 0,73
g/cm³ for group 2. oven dry density values were determined as 0,71 g/cm³, 0,66
g/cm³ and 0,68 g/cm³, respectively. As the water soaking time increased, an increase
in the average thickness and weight was observed. When the water soaking time of
the sample was 2 hours, the average thickness increases were 1,45 mm, 2,37 mm,
and 2,52 mm, while the weight increases were 42,10 g, 41,85 g, and 40,05 g,
respectively. These values increased even more when the waiting time in water was
24 hours.
Statistically significant differences were observed between the control group, group
1, and group 2 in terms of mechanical properties. Screw holding capacity was
calculated as 36,68 N/mm² for the control group, 37,05 N/mm² for group 1, and
27,80 N/mm² for group 2. similarly, parameters such as bending resistance, modulus
of elasticity in bending, static stiffness (Janka), dynamic bending (impact) resistance
and tensile shear resistance also showed differences between the groups.While the
flexural strength of the control group was 116,42 kgm/cm², the flexural strength of
the second group was 74,51 kgm/cm².
These results showed that the change in fiber orientation had no effect on density, but
the soaking time in water was effective on properties such as the amount of weight
increase and thickness increase. In addition, mechanical properties such as flexural
strength, modulus of elasticity, dynamic flexural strength, static stiffness resistance,
tensile-compression resistance, and screw holding capacity were significantly
affected by the change in fiber orientation.
In particular, significant differences in these properties were observed between
specimens manufactured at 0°90°0°0°0°0° and 0°90°45°0°0°0°0° angles.