Termo-vibro-mekanik (TVM) işlem görmüş bazı ağaç malzemelerin fiziksel, mekanik ve teknolojik özelliklerinin belirlenmesi
Determination of physical, mechanical and technological properties of some wood materials treated with thermo-vibro-mechanical (TVM) process
Yazar: SÜLEYMAN ŞENOL
Danışman: PROF. DR. MEHMET BUDAKÇI
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kompozit Malzeme Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Ağaç İşleri = Wood Products
Dizin: Yüzey modifikasyonu = Surface modification

Özet:
Bu çalışmada, yoğunlaştırma ve termal modifikasyon işlemlerine alternatif Termo-Vibro-Mekanik (TVM) yoğunlaştırma isimli çevreci yeni bir yöntem geliştirilmesi, özellikle düşük yoğunluklu ağaç türlerinin direnç özelliklerinin iyileştirilmesi suretiyle, üstün özellikli ağaç malzeme elde edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla önce TÜBİTAK 115O138 nolu proje desteği ile bir "TVM yoğunlaştırma presi" tasarlanıp-üretilmiştir. Daha sonra Uludağ Göknarı (Abies bornmülleriana Mattf.) ve Kara Kavak'tan (Populus nigra L.) radyal ve teğet kesit olarak elde edilen örnekler, TVM yoğunlaştırma işlemi öncesinde ürün çeşitliliği sağlamak için ahşap renklendirici (anilin) ve renksiz yağlı bir tahta koruyucu ile muamele edilmiştir. TVM yoğunlaştırma işlemi; sabit doğrusal bir titreşimle (100 Hz frekans ve 3 mm genlik (amplitute), üç farklı sıcaklık (100±3°C, 120±3 °C, 140±3 °C), üç farklı vibrasyon basıncı (0, 60 MPa, 1, 00 MPa, 1,40 MPa) ve üç farklı vibrasyon süresinde (20 sn, 60 sn, 100 sn) gerçekleştirilmiştir. TVM yoğunlaştırma işlemi sonrası örneklerin fiziksel, mekanik ve teknolojik özelliklerini belirlemek için, yoğunluk (TS 2471, TS 2472), radyal ve teğet sıkıştırma yönü şişme oranı (TS 4084), renk (ASTM D 2244), parlaklık (TS EN ISO 2813), eğilme direnci (TS 2474), eğilmede elastikiyet modülü (TS 2478), liflere paralel basınç direnci (TS 2595), yapışma direnci (TS EN 205), Brinell sertlik (TS 2479) ve aşınma direnci (ASTM D 4060-14) deneyleri uygulanmıştır. Ayrıca örnek yüzeylerinde ve kimyasal yapılarında meydana gelen değişimler, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Fourier Transform İnfrared Spectroscopy (FT-IR) ile belirlenmiştir. Araştırmada TVM yoğunlaştırma işlemi yapılmış örneklerde kontrol örneklerine göre; tam kuru yoğunluk değerlerinde %15,40 - %38, sıkıştırma yönü şişme oranı değerlerinde %73,21 - %242,64, renk değişimi değerlerinde 7,65 - 15,82, parlaklık değerlerinde %175 - %1393, eğilme direnci değerlerinde %13 - %52, eğilmede elastikiyet modülü değerlerinde %11 - % 50, liflere paralel basınç direnci değerlerinde %15 - %67, yapışma direnci değerlerinde %5 - % 247, Brinell sertlik değerlerinde %62,6 - %150,50, aşınma direnci değerlerinde %15,60 - %65,41 arasındaki oranlarda artış sağlanmıştır. Sonuç olarak, TVM yoğunlaştırma işleminin diğer ahşap modifikasyon yöntemlerine alternatif, yeni ve çevreci bir yöntem olacağı tespit edilmiş, TVM yoğunlaştırma işlemi ile düşük direnç özelliklerine sahip Uludağ göknarı ve karakavak odunlarının fiziksel, mekanik ve teknolojik özellikleri iyileştirilmiştir.

Abstract:
In this study, it is aimed to I developed as an alternative of densification thermal modification process by a new environmentally method Thermo-Vibro-Mechanical (TVM) process; especially to enhance the resistance characteristics of wood material that has low resistance characteristics. For this purpose, TVM densification press designed and produced with the support of the number of 115O138 TUBITAK project has been used. Subsequently, the samples obtained as radial and tangent cross-section from Uludağ fir (Abies bornmülleriana Mattf.) and black poplar (Populus nigra L.) have been treated with wood stain (aniline) and a colourless oily wood protector to provide product variety before TVM densification process.TVM densification process realized in a fixed linear vibration (100 Hz frequency and 3mm amplitude), three different temperatures (100±3°C, 120±3°C,140±3°C), three different vibration pressures (0,60MPa, 1,00MPa, 1,40MPa) and three different vibration duration (20 sec,60 sec,100 sec).Density (TS 2471, TS 2472), radial and tangential compression direction swelling ratio (TS 4084), colour (ASTM D 2244), brightness (TS EN ISO 2813), bending resistance (TS 2474), elasticity module in bending (TS 2478), parallel pressure resistance to fibers (TS 2595), adhesion resistance (TS EN 205), Brinell hardness (TS 2479), abrasion resistance (ASTM D 4060-14), experiments have been applied to determine the physical, mechanical and technological characteristics of the samples after TVM densification process. Besides, the emerging changings in sample surfaces and chemical structures have been determined by scanning electron microscobe (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). According to the control samples in TVM densification process; an increase of 15,40% to 38% in the full dry density values, 73.21%-242,64% radial and tanhential compression direction swelling values, 7,65-15,82 color change values, 175%-1393% brightness values, 13% to 52% in the bending resistance values, 11% to 50% in the elasticity module values, 15% to 67% in the parallel pressure strength to fibers values, 5% to 247% adhesion resistance values, 62,6%- 150,50% Brinell hardness values and 15,60%-65,41% abrasion resistance values have been obtained. As a result, it has been determined that the TVM densification process will be a new and environmentally friendly alternative to other wood modification methods and the physical, mechanical and technological properties of Uludağ fir (Abies bornmülleriana Mattf.) and black poplar (Populus nigra L.) woods with low resistance properties have been improved with TVM densification process.