Termal modifikasyon ve yüzey işlemi uygulanmış ahşabın abiyotik ve biyotik etkenlere karşı performansı.
Performance of thermally modified and surface treated wood against abiotic and biotic factors.
Yazar: MELİH TOLGA DİLMAÇ
Danışman: PROF. DR. COŞKUN KÖSE
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Orman Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Ağaç İşleri = Wood Products

Özet:
Ahşap, insan yaşamında çok uzun yıllardır yer alan farklı alanlarda başarıyla faydalanılan doğal polimer bir kompozit malzemedir. Kullanıldığı alanlarda gerek fiziksel- mekanik gerek dayanıklılık özellikleri bakımından birçok malzemeye kıyasla üstünlükler sunmaktadır. Estetik özellikleri bakımından da kullanıldığı alanlarda olumlu bir etki yaratmaktadır. Ancak doğal bir malzeme olan ahşap bulunduğu yere bağlı olarak açık hava koşullarından olumsuz etkilenebilmektedir. Başta güneşin ultra viyole (UV) ışınları ve yağış olmak üzere rüzgar, havanın bağıl nemi ve sıcaklığı gibi atmosfer koşulları bu etkinin sorumlularıdır. UV ışınları odunda fotokimyasal tahribat sürecini başlattığından rengin solması, parlaklık kaybı gibi istenmeyen sonuçlar doğurmaktadır.
Bu tez çalışmasında, özellikle dış hava koşullarında kullanılan ağaç malzemede belirtilen bu olumsuzlukları en aza indirmek amacıyla ısıl işlem uygulanmamış, 190oC ve 212oC sıcaklıkta ısıl işlem uygulanmış sapelli ve akçaağaç örneklerine vernik ve boya uygulanmıştır.  Bu uygulamada kullanılan vernik ve boyaya %1 konsantrasyonda farklı kombinasyonlarda nano titanyum dioksit, nano kil, nano çinko oksit partikülleri ilave edilmiştir. Çalışmada hiçbir yüzey işlemi uygulanmamış kontrol örnekleri, sadece vernik ve boya uygulanmış örnekler ile nano partiküller eklenmiş kombinasyonlarının labaoratuvar koşullarında gerçekleştirlen hızlandırılmış yaşlandırma testlerine karşı gösterdiği performans incelenmiştir. Tüm gruplara uygulanan 864 saat yapay yaşlandırma işlemi (144'er saatlik periyotlarla) sonucunda CIELab sistemine göre L, a ve b değerleri renk ölçüm cihazıyla belirlenmiş ve toplam renk değişimi (ΔE) hesaplanmıştır. 
Isıl işlem görmüş ancak hiçbir yüzey işlemi uygulanmamış kontrol örnekleri ve sadece vernik-boya uygulanmış örneklerin, nano partikül eklenmiş örneklere göre renk stabilizasyonu konusunda zayıf performans gösterdiği belirlenmiştir. Ancak boya uygulamasının doğal olarak tüm örnek gruplarında verniğe kıyasla çok daha başarılı olduğu görülmüştür. Nano partikül bazında karşılaştırmalarda odunun renk solmasına en güçlü direncin nano kil eklenmiş örneklerde görüldüğü tespit edilmiştir.  Nano çinko oksit pariküllerinin eklendiği örnek gruplarının da fotodegradasyona karşı koruma sağladığı görülmüştür. Nano kil ve diğer nano partiküller eklenerek oluşturulan kombinasyonunda   fotodegradasyona karşı başarılı sanuçlar alınmıştır. Tez çalışmasında kullanılan sapelli ve akçaağaç örneklerinin farklı ısıl işlem sıcaklıklarında renk stabilizasyonu konusunda benzer özellikler gösterdiği belirlenmiştir.
Tez çalışmasının ikinci kısmında ise yukarıda belirtilen örnek gruplarında yaşlandırma işleminin küflenmeye karşı etkisi belirlenmeye çalışılmıştır. Yaşlandırma işlemi uygulanmamış ve toplam 864 saat yaşlandırma işlemi uygulanmış örnekler Penicilium fellutanum, Aspergillus niger ve Trichoderma harzianum küf mantarlarının etkisine maruz bırakılmıştır. ASTM D4445 standart prosedürüne göre yürütülen denemelerde dört hafta boyunca küf gelişiminin örnek yüzeylerinde kapladığı alan esas alınarak   değerlendirmeler yapılmıştır.
İncelemeler sonucunda yaşlandırma işleminin her iki ağaç türüne ait tüm gruplarda küf mantarlarına karşı performansı düşürücü etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir. Dört haftalık ölçüm sonucunda ısıl işlem sıcaklığının artmasının odunda küflenmeyi önleyici belirgin bir etki sağlamadığı hem sapelli hem de akçaağaç örneklerinde görülmüştür. Boya uygulanan gruplarda küflenme en az gerçekleşirken, vernik uygulanmamış kontrol örneklerinde vernik uygulanmış örneklerden daha fazla küflenme görülmüştür. Nano partikül uygulanmış örneklerde ise küflenmeye karşı benzer olarak direnç oluştuğu görülmüştür.

Abstract:
Wood is a natural polymer composite material which has been utilized successfully in various areas in human life for many years. Compared to many other materials, it achieves superiority not only physically but also in durability related aspects. Aesthetically it gives positive influence in the places where it is used. However, wood which is a natural material can be affected negatively by outdoor weather conditions. Atmospheric conditions particularly UV lights and rain, relative humidity of air and temperature can be held responsible for this effect. UV lights start the photochemical destruction process in wood which results in undesired consequences such as discoloration (fading) and loss of gloss. 
In this thesis study, in order to minimize the negative outdoor conditions of the forementioned wooden material, heat treatment was not applied, but paint and varnish were applied to sapele and maple samples which were heat treated 190°C and 212°C. In this application, 1% concentration from various combinations of nano titanium dioxide, nano clay and nano zinc oxide particles were added to the paint and varnish. In this study, performance of accelerated ageing tests on surface finishing not applied control samples, only varnish and paint applied samples and nano particles added combinations conducted in lab conditions were examined. As a result of artificial ageing process which was applied to all groups for 864 hours (in 144 hours of time periods), according to CIELab system, L, a and b values were determined by color measuring device and total color change was calculated.
Compared to nano particles added samples, heat treated but surface finishing not applied control samples and varnish-paint applied samples show poor performance in color stabilization. However, naturally in all sample groups, paint application occured much more successful in comparison with varnish. In nano particles based comparisons, nano clay added samples had the strongest resistance against discoloration of wood. Nano zinc oxide particles added samples show protection against photodegradation. Nano clay and other nano particles added combinations achieved desired results against photodegradation. Sapele and maple samples used in this thesis study show similar qualities in color stabilization in different heat treatment temperatures.
In the second part of this thesis study, moulding effect of ageing process in forementioned sample groups were tried to be specified. Ageing process not applied and total 864 hours of ageing process applied samples were exposed to Penicilium fellutanum, Aspergillus niger and Trichoderma harzianum fungus. According to the standart procedure of ASTM D4445, assessments were made based on conducted tests of mould growth coated on the surfaces for four weeks.
As a result of the observations, ageing process has a performance decreasing effect on fungus among all groups of the two tree species. In consequence of measurements for four weeks, the temperature increase in heat treatment did not have a distinctive inhibitive effect on mould growth on wood in both sapele and maple samples. Mould growth least occured in paint applied groups, whereas moulding was observed more in varnish not applied samples compared to varnish applied samples. Similar resistance against mould growth was observed in nano particles applied samples.