Bitki ekstraktları ve sıvıcam karışımı ile ahşap malzeme üstyüzeyleri için dayanıklı doğal boyaların geliştirilmesi ve renk değişim performanslarının belirlenmesi
Development of durable natural colorants for wooden surfaces with plant extracts and liquid glass mixture and determination of the color change performance
Yazar: SEZİL ATAŞ
Danışman: PROF. DR. OSMAN GÖKTAŞ
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Ağaç İşleri Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Ağaç İşleri = Wood Products

Özet:
Bu çalışmanın amacı, bitki ekstraktları ve sıvıcam (suda çözünmüş SiO2) karışımı ile ahşap malzeme üstyüzeyleri için harici koşullara dayanıklı yeni tür doğal boyaların geliştirilmesi, doğal yaşlandırma, sıcak-soğuk şoku ve tuzlu su sisi testlerine karşı direnç değerlerinin belirlenmesidir. 
Doğal ve temel bir yapı malzemesi olan ahşap, insanların ve canlıların yaşadığı iç ve dış ortamlarda yoğun olarak kullanılmaktadır. Ağaç malzemenin avantajları yanında, biyotik ve abiyotik zararlılar tarafından tahrip edilebilme, renk kaybı ve şekilsel bozulmalara uğrama gibi bazı dezavantajları da vardır. Bu dezavantajların giderilmesi için çok sayıda koruyucu ve renklendirici malzemeler geliştirilmiştir. Ahşap koruma ve estetik için kullanılan renklendiriciler ve koruyucuların insan ve çevre sağlığı üzerinde bazı yan etkilere sahip olduğu bilimsel çalışmalarla kanıtlanmıştır, bu nedenle çevre dostu "yeşil" ürünlere talep vardır (Leitner, 2012). Son yıllarda, ahşap malzemeye zarar veren biyotik ve abiyotik zararlılara karşı, çevre ve insan sağlığına zararsız veya daha az zararlı olan, bitki ekstraktlarından renklendiriciler, su-bazlı vernikler, borlu bileşikler vb. doğal ahşap koruyucular geliştirilmektedir. Ancak, bu doğal ürünlerin, özellikle dış ortamlarda kullanımları durumunda, zamanla, yıkanma, renk değişimi, yanma ve çürüme gibi bozunmalara uğrayarak, kendilerinden beklenen işlevi kısmen ya da tamamen yerine getiremediklerine ilişkin bilimsel çalışmalar bulunmaktadır (Kartal ve ark 2006; Baysal 2005). Bu nedenle, özellikle dış mekanlarda kullanılacak olan doğal ahşap renklendiricilerin, biyotik ve abiyotik zararlılara karşı dirençlerinin artırılması, çözülmesi gereken yeni bir problem olarak ortaya çıkmıştır. Sorunu çözmek için, bu çalışma literatürde, sıvı cam ve doğal boya karışımlarının, ahşap üzerine kaplanması halinde bozundurucu faktörlere karşı korunma derecesi üzerine özgün bir çalışma olacaktır.
Bu çalışma, sıvıcam ile kaplanan cisimlerin dış etkenlerden daha az etkilendiği gerçeğinden hareketle, doğal boyanın sıvıcam ile karışımından dış etkenlere dayanıklı ahşap malzeme üst yüzeyleri için doğal boyalar elde edilebileceği mantığına dayanmaktadır. Çalışma kapsamında ceviz kabuğu (Juglans regia), meyan kökü (Glycyrrhiza glabra L.) ve nar kabuğundan (Punica garnatum L.) elde edilmiş boyar ekstraktlar, demir sülfat (Fe2(SO4)37.H2O), alüminyum sülfat (Al2(SO4)318.H2O) ve sirke (CH3COOH) ile mordanlanmıştır. Hazırlanan boyar maddeler sıvıcam ile karıştırılarak sibirya çamı (Pinus sibirica), sarıçam (Pinus sylvestris L.), kızılçam (Pinus buria), iroko (Milica excelsa) ve ladin (Picea orientalis) test örneklerine daldırma yöntemiyle uygulanmıştır. Geliştirilen bitki ekstraktı-sıvıcam karışımı yanında, karşılaştırma yapmak amacıyla, sanayi ortamında kullanılan ticari bir ahşap renklendirici de kapsama alınmıştır. Deney örnekleri, doğal yaşlandırma, tuzlu su sisi, sıcak-soğuk şoku, testlerine tabi tutularak, sıvıcamlı karışımın direnç değerleri belirlenmiştir.
Doğal yaşlandırma testi verilerine göre sıvıcam, çeşitli ağaç türü ve karışımlara göre farklılık göstermekle birlikte, doğal yaşlandırma etkisiyle oluşan renk değişiminde, sentetik boya ile karşılaştırıldığında anlamlı ve olumlu sonuçlar vermiştir. Meyan kökü boyasının sirke ile mordanlanmış sıvıcamlı karışımının, doğal yaşlandırmaya karşı önemli ölçüde direnç sağladığı belirlenmiştir. 
Sıcak- soğuk şoku testi verilerine göre sıvıcamın etkisi ceviz kabuğu ve meyan kökü boyalarında anlamsız bulunmuştur. Nar kabuğu boyasında sıvıcamlı karışım, sıvıcamsız karışıma göre renk değişimini düşürmüştür. 
Tuzlu su sisi testi sonuçlarına göre meyan kökü boyasının sirkeyle mordanlanmış sıvıcamlı karışımının, sentetik boyadan daha fazla direnç sağladığı ve sentetik boyaya alternatif olarak geliştirilebileceği söylenebilir.

Abstract:
The aim of this study is to develop new types of natural colorants that are resistant to external conditions; natural aging, cold-check and salt spray tests with a mixture of plant extracts and liquid glass.
Wood is a natural and basic building material, which used extensively in indoor and outdoor environments where people and living things live. Besides many advantages, wood has some disadvantages such as degradation by biotic and abiotic factors, deformation, discoloration and so on. To solving these problems different wood preservatives and colorants were developed to protect wood material. It is proven by scientific studies, colorants and preservatives that are used for wood protection and esthetic are containing substances have some side effects on human and environmental health, so, there is a demand to "green" products that are environmentally-friendly (Leitner, 2012). In recent years, colorants, water-based varnishes, boron compounds and similar natural wood preservatives have been developed against biotic and abiotic pests that harm wood material, which are harmless or less harmful to the environment and human health. However, there are scientific studies showing that these natural products do not partially or completely fulfill the functions expected from them, especially when they are used outdoors, they undergo degradation such as washing, color change, burning and decay. (Kartal ve ark 2006; Baysal, 2005). Therefore, increasing the resistance of natural wood colorants, especially to be used outdoors, against biotic and abiotic pests has emerged as a new problem to be solved. For solving the problem, this study will be an original study in the literature on protection degree of liquid glass+natural dye coated on wood against to hazardous factors.
The theory of this study is, liquid glass can be used as a coating material for its high protective capacity, and with a mixing of natural dye staff, and it can be developed durable natural and protective wood stains. Within the study, colorant extracts obtained from walnut shell (Juglans regia), licorice (Glycyrrhiza glabra L.) and pomegranate skin (Punica garnatum L.) were mordanted with iron sulfate (Fe2(SO4)37.H2O), aluminum sulfate (Al2(SO4)318.H2O), and vinegar (CH3COOH). The prepared dyes were mixed with liquid glass and applied with dipping method to siberian pine (Pinus sibirica), scotch pine (Pinus sylvestris L.), red pine (Pinus buria), iroko (Milica excelsa) and spruce (Picea orientalis) test samples. In addition to the developed plant extract-liquid glass mixture and for comparison, a commercial wood colorant used in the industrial environment is also included. Coated wood samples were tested to evaluate the protection degree of liquid glass+natural stains against to discoloration by natural aging, salt spray and cold check tests.
According to the natural aging test data, liquid glass has different results according to various wood species and mixtures, but gave significant and positive results when compared with synthetic dye in the color change caused by natural aging effect. It was determined that liquid glass mixture of liquorice dye with vinegar mordant provides significant resistance to natural aging. 
According to the cold check test data, the effect of the liquid glass was insignificant in walnut skin and licorice dyes. Pomegranate skin dye mixture has reduced the color change compared to the mixture without liquid mixture.
According to the salt spray test results; It can be said that the mixture of licorice and liquid glass with vinegar mordant provides more resistance than synthetic dye and can be developed as an alternative to synthetic dyes.