Çam kozalağından ısı yalıtım levhası üretimi üzerine deneysel bir inceleme
An experimental research on the production of thermal insulation board from pine cone
Yazar: MEHMET YAŞAR
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ALTUNOK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Ağaç İşleri Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Ağaç İşleri = Wood Products
Dizin: Tabakalı kompozitler = Laminated composites

Özet:
Küresel nüfus artışı ve ekonomik büyüme, yapı ve yapı malzemesi ihtiyacını artırmıştır. Buna paralel olarak yapıların enerji performansında yalıtım giderek önem kazanmıştır. Buna istinaden bu araştırmadaçam kozalağı ve ayçiçaği sapları kullanılarak bunlardan 0,4-0,5-0,6 cm3 yoğunluklarda, 30-40-50 mm kalınlıklarda ve 550x1100 mm boyutlarında yalıtım levhaları üretilmiştir. Üretilen örnek levhalarda yoğunluk, rutubet miktarı, kalınlığına şişme-su emme oranı, ısı iletkenlik - geçirgenlik katsayısının ölçümleri ve eğilme, basınç çekme ve vida tutma dirençleri ile eğilmede elastikiyet modülü belirlenmiştir. Tüm ölçüm ve testler ilgili standartlara uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak hava kurusu yoğunluk değeri, çam kozalağına %6 ayçiçeği sapı ilave edilmiş 0,6 cm3 yoğunluklu 50 mm kalınlığındaki levhalardan elde edilmiş deney örneklerinde en yüksek 0,777 g/cm3 ile belirlenmiştir. Rutubet miktarı en düşük çam kozalağından yapılmış 0,4 cm3 yoğunluklu 40 mm kalınlığındaki levhalardan elde edilen numunelerde % 12,22 olarak tespit edilmiştir. Kalınlığına şişme oranı en yüksek çam kozalağına ayçiçeği sapı katkılı 0,6 cm3 yoğunluklu 40 mm kalınlığındaki suda bekletilme süresi 72 saat olan numunelerde % 24,72 olarak tespit edilmiştir. Su emme oranı en düşük % 100 çam kozalağından 0,5 cm3 yoğunluklu 50 mm kalınlığındaki suda bekletilme süresi 2 saat olan numunelerde %38,63 ile elde edilmiştir. Isı iletkenlik katsayısı en yüksek %100 çam kozalağı 0,5 cm3 yoğunluklu 50 mm kalınlığındaki levhalardan elde edilmiş numunelerde 165,1 W/mK ile saptanmıştır. Isı geçirgenlik katsayısı değerleri, en yüksek çam kozalağına enine ayçiçeği sapı katkılı 0,6 cm3 yoğunluklu 30 mm kalınlığındaki levhalardan elde edilmiş numunelerde 3,714 W/m2K olarak elde edilmiştir. Eğilme direnci en yüksek çam kozalağına boyuna ayçiçeği sapı katkılı 0,6 cm3 yoğunluklu 30 mm kalınlığındaki levhalardan elde edilmiş numunelerde 348,9 N/mm2 ile saptanmıştır. Eğilmede elastikiyet modülü en düşük çam kozalağına enine yönde %6 ayçiçeği sapı katkılı 0,4 cm3 yoğunluklu 40 mm kalınlığındaki levhalardan üretilmiş örneklerde bulunmuştur. Sonuç olarak, kalınlığına şişme değerleri standartlarda belirtilen %14 değerinin altında çıkmıştır, bunun yanında ısı iletkenlik katsayısı ve ısı geçirgenlik katsayısı değerleri itibariyle düşük yoğunluk izolasyon levha üretimi için üzerinde çalışma yapılması önerilebilecek düzeydedir.

Abstract:
Global population growth and economic growth have increased the need for building and building materials. In parallel with this, insulation has become increasingly important in the energy performance of buildings. Based on this, in this study, insulation boards with 0.4-0.5-0.6 cm3 densities, 30-40-50 mm thickness and 550x1100 mm dimensions were produced using pine cones and sunflower stalks. Air-dry density, moisture content, swelling to the thickness, water absorption, thermal conductivity coefficient and thermal conductivity coefficient measurements were made on the sample sheets produced. Again, bending strength, modulus of elasticity in bending, compressive, tensile and screw holding were determined in these plates. All measurements and tests were carried out in accordance with the relevant standards. As a result, the air-dried density value was determined as 0.777 g/cm3 in the test samples obtained from 50 mm thick plates with a density of 0.6 cm3 with 6% sunflower stalk added to the highest pine cone. The lowest moisture content was determined as 12,22% in the samples obtained from 0.4 cm3 density 40 mm thick plates made of pine cone. The highest swelling rate to the thickness was determined as 24,72% in the samples with sunflower stem added to the pine cone with a density of 0.6 cm3 and a thickness of 40 mm and a 72 hour soaking time. The lowest water absorption rate was obtained from 100% pine cones with 38.63% in the samples with 0.5 cm3 density and 50 mm thickness, soaking time of 2 hours. The highest coefficient of thermal conductivity was determined with 165.1 W/mK in the samples obtained from 100% pine cone 0.5 cm3 density 50 mm thick plates. The highest thermal conductivity coefficient values were obtained as 3.714 W/m2K in the samples obtained from 0.6 cm3 density 30 mm thick plates with transverse sunflower stalk added to the pine cone. The highest bending strength was determined with 348.9 N/mm2 in the samples obtained from the longitudinal sunflower stalk added 0.6 cm3 density 30 mm thick plates. The lowest modulus of elasticity in bending was found in the samples produced from 0.4 cm3 density 40 mm thick plates with transverse sunflower stalk added to the pine cone. As a result, the thickness swelling values are below the 14% value specified in the standards, and the thermal conductivity coefficient and heat permeability coefficient values are at a level that will encourage work on low density insulation board production.