Ultrasonik yöntem ile elde edilen çeşitli doğal boyar maddelerle ahşap malzemenin boyanabilirliğinin incelenmesi
Investigetion of colorability of wood materials using natural colorants produced with the ultrasonic assisted method
Yazar: MEHMET YENİOCAK
Danışman: PROF. DR. MEHMET HAKKI ALMA
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Ağaç İşleri = Wood Products ; Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Doğal boyalar = Natural dyes ; Mordan = Mordants ; Temas açısı = Contact angle

Özet:
Ağaç malzeme; estetik ve yapısal özelliklerinden dolayı, iç dekorasyon, mobilya ve ahşap yapılarda kullanılan temel malzemelerinden biridir. Ancak bu malzemenin zararlılara karşı korunması ve estetik değerinin artırılması için kimyasallarla muamele edilmesi ve renklendiricilerle boyanması gerekmektedir.
Son zamanlarda, sentetik esaslı ve zararlı boyar malzemelere alternatif olarak, doğal kaynaklardan elde edilen boyar maddelere olan talep ortaya çıkmıştır. Doğal boyalar, doğal boyar maddeleri bünyesinde bulunduran, kanserojen etki göstermedikleri gibi çevreye de zarar vermeyen, ekolojik dengeyi koruyan, estetik, gözleri dinlendiren ve cazip malzemelerdir. Bu ürünlere olan talebin artmasının önemli nedeni; pek çok ülkede, toksik ve alerjik reaksiyonlara neden olan sentetik boyar maddeler hakkında uygulanan katı çevre koruma standartları olmuştur. 
Çalışma kapsamında; doğal boya kaynağı olarak; Kökboyası, Cehri, Ceviz kabuğu, Gence , Kına  ve Aspir kullanılmıştır. Doğal bitki boyalarının mordanlanmasında; demir sülfat, alüminyum sülfat, bakır sülfat, ve üzüm sirkesi kullanılmıştır. Ağaç malzeme olarak, sarıçam (Pinus sylvestris L.), doğu kayını (Fagus orientalis Lipsky), sapsız meşe (Quercus petraea spp) ve ceviz (Juglons regia L.) odunu kullanılmıştır. Elde edilen boyar maddeler belli oranlarda mordan maddeleri ile karıştırılarak ulrasonik ve klasik boyama metotlarıyla ağaç malzemeye uygulanmıştır. Ultrasonik yöntem ile bitkilerden elde edilen ve ağaç malzemeye uygulanan doğal boyaların, hızlı yaşlandırma, yıkanma, mantara karşı koruma, antimikrobiyel aktivite, yanma, temas açısı, yüzey pürüzlülüğü, ısı iletim katsayısı testleri ile SEM-EDX, ATR-FT-IR ve HPLC analizleri yapılarak ahşap malzemenin boyanabilirliği incelenmiştir. 
Yapılan testler sonucunda, çalışma kapsamında kullanılan doğal boyar maddeler ve mordanlı konsatrasyonlarının genel olarak; antimikrobiyel aktivite gösterdikleri, ağaç malzeme ile kimyasal bağlar yaptıkları ve mordan maddelerinin tutunmayı arttırdıkları görülmüştür. UV sonrası renk değişimi ve çürüklük mantar tahribatına karşı koruyuculuğunun sentetik boyalardan daha iyi performans gösterdikleri görülmüştür. Yanmada ağırlık kaybı, ısı iletkenlik ve denge rutubeti testleri sonucunda ise sentetik boyalarla benzer özellikler göstermişlerdir. 
Bu sonuçlara göre bitki ekstraktlarının, mobilya birimlerinin üst yüzey işlemlerinde renklendirici ve koruyucu olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Ultrasonik yöntem ile yapılan ekstraksiyon ve boyamalarda geleneksel yönteme kıyasla birbirine yakın sonuçlar elde edilmiştir. Bu sebeple ultrasonik yöntemin geleneksel yönteme iyi bir alternatif olabileceği düşünülmektedir. Bundan sonraki aşamalarda, özellikle bu tip doğal boyalar, iç mekân mobilyalarında, çocuk oyuncağı ve eşyalarında, ahşap yapıların iç süslemelerinde kullanılabileceği düşünülmektedir. Bunun yaygınlaştırılması yolu ile ülkemizde çok büyük bir potansiyele sahip, ancak faydalanılamayan doğal bitkisel kaynaklar aktif hale getirilerek yeni iş alanları açılabilecektir. Böylece tamamen doğal, renklendirici özellikler taşıyan aynı zamanda da çevre ve insan sağlığına zararsız, ulusal kaynaklı ve daha ekonomik üst yüzey işlem maddeleri geliştirilebilecektir.
Anahtar Kelimeler: Doğal boya, Mordan, Ultrason destekli ekstraksiyon, Ultrason destekli boyama, UV hızlı yaşlandırma, Yıkanma, Temas açısı, Isı iletim katsayısı, Mantara karşı koruma, Antimikrobiyel aktivite.

Abstract:
Wood material is one of the main materials used in interior decoration, wood structures and for the production of furniture because of its aesthetic and structural features. However, in order to protect the materials against harmful things and to raise its aesthetic value, it should be treated by chemicals and dyed by pigments.
Recently there is a demand in using colorants made up of natural resources an alternative to synthetic and harmful pigments. Natural colorants with natural pigment substances do not have cancer-causing effects and do not cause a threat to the environment. Additionally they are aesthetic, sightly and attractive materials that save the ecological balance. In many countries, significant standardization for environmental protection against synthetic pigments which cause toxic and allergic reactions are the main reason of sudden increase in demands for natural colorants.
Within this study; madder root, buckthorn, walnut husks, hemp, henna, and safflover were used as natural colorants. For mordanting agent; ferrous sulphate, aluminium sulphate, copper sulphate and vinegar were used. As wood materails; Scoth pine, oriantal beech, oak and walnut were used. Colorants derived from plants were mixed by mordants and applied to wood materials via ultrasonic and classic method. After the application of natural colorants to the wood; UV weathering tests, leaching tests, antimicrobial activity tests, fire tests, contact angle measurements, surface roughness tests, thermal conductivity tests, SEM-EDX analysis, ATR-FT-IR and HPLC analysis were perfomed. Additionally, preservation features of colorant materials against fungus and the colorability of the wood material by natural colorants were investigated.
Results showed that generally natural colorants and mordants blends used in experiments showed antimicrobial activity, and mordant agents increased the bonding properties of dyes via creating chemical bonds between the wood and dye materials. Stability to color change after UV irradiation and preservation to fungal decay destruction of natural colorants indicated better performance compared to synthetic dyes. Weight loss after burning, thermal conductivity and higroscopic equilibrium tests resulted similar properties to synthetic dyes.
According to these results, it could be recommended that plant extracts could be used as colorants and preservatives on the upper surface of the furnitures. The results obtained from ultrasonic-assisted extraction and dying experiments were smilar to conventional method. The ultrasonic-assited method was thought to be a good alternative to conventional method. It could also be recommended that, this type of natural dyes could be used for interior furnitures, toys, children's goods, interior decoration and wooden structures. Our Country has very large raw natural plant sources through its dissemination by activating. This may cause to open for new business areas. Therefore, more economical and national sourced surface treatment agents, which are natural with colouring features that are harmless to human health and the environment, could be improved.