Selüloz filmlerin sandviç levhalarda yüzey tabaka malzemesi olarak kullanım olanakları
Usage possibilities of cellulose films as face material in sandwich panels
Yazar: HÜSNÜ YEL
Danışman: PROF. DR. HÜLYA KALAYCIOĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Ağaç İşleri = Wood Products ; Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering

Özet:
Ağırlıkça kalın fakat hafif orta tabaka materyallerin ince yüzey tabaka materyalleri ile kaplanması sonucunda elde edilen sandviç levhalar; güçlü, hafif ve oldukça dayanıklı materyallerdir. Öte yandan petrokimya ürünlerin meydana getirdiği artan çevresel sorunlar, insanların %100 biyolojik olarak bozunabilir çevre dostu ürünlere yönelmesine neden olmuştur. Sandviç levhaların %100 biyolojik olarak bozunabilmesi için bileşenlerinin de % 100 biyolojik olarak bozunabilir olması gerekmektedir.Bu çalışmada; lyocell liflerinin LiCI/DMAc çözeltisi içinde çözünmesi sonucu elde edilen gerdirilmiş ve gerdirilmemiş selüloz filmlerin lif yönüne göre beş farklı açıda (0o, 22.5o, 45o, 67.5o, 90o) hazırlanan balsa odunu üzerine PVA tutkalı ile yapıştırılarak üretilen sandviç levhaların bazı mekanik özellikleri incelenmiştir. Ayrıca, selüloz film üretiminde Çinko Borat kullanılarak selüloz filmlerin yanmaya karşı dayanımının artırılması da amaçlanmıştır.Orta tabaka malzemesi olarak 2 farklı kalınlık (4 ve 6mm) ve 2 farklı özgül ağırlıkta (100 ve 230kg/ m3) balsa odunu kullanılmıştır. Yüzey tabaka malzemesi olarak ise gerdirilmiş ve gerdirilmemiş 0.11mm kalınlığında selüloz filmler kullanılmıştır. Çinko borat ise; 5 farklı oranda (%0.35, %0.75, %1.5, %2.5 ve %3.5) lyocell-LiCI/DMAc çözeltisine eklenerek selüloz filmlerin üretiminde kullanılmıştır.Test sonuçlarına göre, gerdirilmiş selüloz filmler ile kaplı balsa odununda, kontrol örneklerinden liflere dik yönde 2, liflere paralel yönde 5; gerdirilmemiş selüloz filmlerle kaplı balsa odununda ise liflere dik yönde 1.5 kat daha fazla direnç değerleri elde edilmiştir. Çinko boratın ise selüloz film üretiminde %1.5'a kadar kullanılmasının filmin mekanik özelliklerinde önemli bir düşüşe neden olmadığı, aksine artırdığı gözlemlenmiştir.

Abstract:
Because of a rising demand for material features such as renewability, sustainability, and biodegradability, bio-based materials are increasing their importance, particularly with regard to composites. In order to manufacture fully biodegradable sandwich panel, all the constituents of sandwich panel must be fully biodegradable.Cellulose films were prepared by dissolving lyocell fibers in LiCl/N,N-dimethylacetamide solvent and subsequently coagulating and drying them under ambient conditions. Some of the films produced were uniaxially drawn to 1.5 draw ratios. Balsa sheets were coated by the undrawn or drawn cellulose films by using polyvinylacetate (PVAc), biodegradable glue, at ambient conditions. Two type thicknesses and two type densities of balsa wood were used; (4 and 6mm) and (100 and 230kg/m3), respectively. According to fiber direction of the balsa wood, the films were glued on balsa wood in five different angels; 0o, 22.5o, 45o, 67.5o and 90o. Flexural properties were characterized by means of bending test with the lightweight sandwich panel. In the sandwich samples coated by the drawn films, in the values of Modulus of Elasticity and Modulus of Rapture at 0 degree to fiber direction were found 2 times higher than those of balsa sheets and 1.5 times higher than those of undrawn films-coated balsa sheets. These values at 90o to fiber direction were found 5 times higher than those of balsa sheets. For 0.11mm of the cellulose film, the best values were found in the samples with 4mm thickness balsa core.In addition, while lyocell fibers are dissolving in LiCI/DMAc, zinc borate was added to the solution in five different ratios (0.35%, 0.75%, 1.5%, 2.5% and 3.5%). Tensile properties of the cellulose films were determined by means of Zwick Roell universal testing machine. Fire-retardant tests were performed by Thermo Gravimetric Analysis (TGA) device. It is shown that adding zinc borate in 0.35% and 0.75% ratios to the solution increased tensile properties of cellulose films and the fire-retardant of cellulose films with zinc borate increased with increasing the ratios of zinc borate.