Nanoparçacıklar ile modifiye edilmiş su bazlı verniklerin ısıl işlem uygulanmış bazı ağaç malzemelerde uv yaşlandırma etkisine karşı direncinin belirlenmesi
Resistance properties of water-based varnishes modified with nanoparticles against the aging effect of uv on surface of some thermo-wood materials
Yazar: MEHMET KARAMANOĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HACİ İSMAİL KESİK
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Ağaç İşleri = Wood Products

Özet:
Bu çalışmanın amacı, nanoparçacıklar ile modifiye edilmiş su bazlı verniklerin ısıl işlem uygulanmış bazı ağaç malzemelerde hızlandırılmış UV yaşlandırma etkisine karşı direnç özelliklerinin belirlenmesidir. Bu amaçla, Amerikan dişbudak (Fraxinus americana) ve sarıçam (Pinus sylvestris Lipsky) odunları 190 °C'de 1,5 saat ve 212 °C'de 2 saat sıcaklık ve sürede ısıl işleme tabi tutulmuştur. Daha sonra örnek yüzeylerine %1, %3 ve %5'lik oranlarda ZnO ve seramik kürecik naoparçacıkları ile modifiye edilen ticari kodu D70 ve D99 olan çift bileşenli su bazlı vernikler uygulanmıştır. Ardından, örnekler ASTM G 154 esaslarına göre 240 saat hızlandırılmış yaşlandırmaya maruz bırakılmıştır. Örneklerde FTIR ve SEM analizleri yapılmış olup, vernik katmanlarının sertliği ASTM D4366, yüzey pürüzlülüğü TS 6956 EN ISO 4287/A1, çizilme direnci TS EN 15186, yüzeye yapışma direnci ASTM D4541, ısı iletkenliği katsayıları ASTM C1113/C1113M ve toplam renk değişimi ASTM D2244 esaslarına göre belirlenmiştir.

Araştırma sonuçlarına göre, ZnO ve seramik kürecik nanoparçacıkların, sertlik ve çizilme direncini D99 vernikte arttırdığı, D70 vernikte ise azaltığı tespit edilmiştir. D99 vernikte kullanılan nanoparçacıklar nedeni ile yüzeye yapışma direncinin azaldığı, D70 vernikte ise sadece %5'lik ZnO ile %1'lik seramik kürecik katkılarında arttığı belirlenmiştir. Su bazlı verniklerde kullanılan nanoparçacıkların genel olarak yüzey pürüzlülüğünü azalttığı, sadece %5'lik seramik küreciğin D99 vernikte, %1'lik ZnO'in ise D70 vernikte arttırdığı tespit edilmiştir. Verniklerin modifikasyonunda kullanılan nanoparçacıkların genel olarak ısı iletkenliği katsayısına etkisi olumsuz, sadece %5'lik seramik kürecik katkısının D99 vernikte olumlu etkisi olmuştur. Nanoparçacık katkısının toplam renk değişimi değerlerini genel olarak azalttığı, sadece %1'lik ve %3'lük ZnO katkılarının D70 vernikte artışa sebep olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
The aim of this study is to determine the resistance properties of water-based varnishes modified with nanoparticles against accelerated UV aging effect in some ThermoWood materials. For this purpose, American ash (Fraxinus americana) and scotch pine (Pinus sylvestris Lipsky) wood were heat treated at a temperature of 190 °C for 1,5 hours and 212 °C for 2 hours. Later two-component water-based varnishes, with D70 - D99 commercial codes, modified with 1%, 3% and 5% ZnO and ceramic spherical nanoparticles were applied to the sample surfaces. And then the samples were then subjected to accelerated aging for 240 hours according to ASTM G154. The FTIR and SEM analyses were conducted to the specimens. The hardness of varnish layers was determined by ASTM D4366, surface roughness by TS 6956 EN ISO 4287/A1, scratch resistance by TS EN 15186, surface adhesion resistance by ASTM D4541, thermal conductivity coefficients by ASTM C1113/C1113M and total color change by ASTM D2244 principles.

The results of the study indicated that ZnO and ceramic spherical nanoparticles used for modifying water-based varnishes increased the hardness and scratch resistance in D99 and decreased them in D70. The adhesion resistance decreased because of the nanoparticles used in D99 whereas it increased in D70 applied with 5% ZnO and 1% ceramic spherical additives. It was found that the nanoparticles used in water based varnishes generally decreased the surface roughness while only 5% ceramic spheres increased it in D99 and 1% ZnO increased it in D70. In this study, the effect of nanoparticles used in the modification of varnishes on the thermal conductivity coefficient in general was found not to be significant, but 5% ceramic spherical additive in D99 was found to be significant. It was also determined that the nanoparticle additives in this study generally reduced the total color change values, except 1% and 3% ZnO additives which caused an increase in D70 varnish.