Nanoteknolojik ürünlerle modifiye edilen FF ve MUF tutkallarının ahşap kompozit malzemelerin fiziksel ve mekanik özelliklerine etkisi
Effects of PF and MUF adhesive modified with nanotechnology products on physical and mechanical proporties of wood composites
Yazar: MEHMET ERDAL KARA
Danışman: PROF. DR. AYHAN ÖZÇİFÇİ
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Ağaç İşleri = Wood Products

Özet:
Bu çalışmada, nano ürünlerden SiO2 ve TiO2 ile modifiye edilmiş fenol formaldehit (FF) ve melamin üre formaldehit (MÜF) tutkalları kullanılarak, Uludağ göknarı (Abies bornmülleriana mattf.) ve Titrek kavak (Populus tremula) ağaç türlerinden elde edilen LVL ve GLULAM lamine malzemelerin fiziksel, mekanik ve morfolojik özelliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. 

Bu amaçla, göknar ve kavak ağaç türlerinden hazırlanan deney örnekleri %2, %4 oranında SiO2 ve TiO2 nano ürünlerle modifiye edilen FF ve MUF tutkalları ile yüksek frekanslı presde yapıştırılarak LVL ve GLULAM lamine malzemeler elde edilmiştir. Elde edilen lamine malzemelere; TS EN 323-1'e göre hacim yoğunluk belirleme, TS EN 317'ye göre 24 saat suda bekletme sonucu kalınlık ve ağırlık artışı, TS 4894 EN 120 E1: ≤ 8,0 'e göre serbest formaldehit tayini, TS EN 319'a göre levha yüzeyine dik yönde çekme direnci, TS EN 310'a göre eğilme direnci ve eğilmede elastikiyet modülü, TS 10506'ya göre vida tutma mukavemeti, TS EN 205'e göre yapışma direnci, TS 2595'e göre liflere paralel yönde basınç direnci ve TS 2477'ye göre dinamik eğilme (şok) direnci testleri uygulanmıştır. Yapılan testler ve istatiksel analizler sonucunda nano ürün kullanımının fiziksel, mekanik ve morfolojik özellikleri üzerine olumlu yönde etkisi olduğu tespit edilmiştir. Test sonuçları grup içi kontrol örnekleri ile karşılaştırarak her bir deneye ait nano ürün etki seviyesi belirlenmiştir. Buna göre, fiziksel özelliklerde en yüksek etkilere %58,90 azalış ile %4-TiO2MUF-kavak-LVL'de, serbest formaldehit değerlerinde, Mekanik özelliklerde en yüksek etkilere %118,09 artış ile %4-SiO2FF-kavak-LVL'de yüzeye dik yönde çekme direnci değerlerinde tespit edilmiştir.

Sonuç olarak; nano ürünlerle modifiye edilmiş tutkallarının kullanılması ile elde edilen lamine malzemelerin ağaç malzemeye göre daha yüksek performansa sahip, insan sağlığına ve çevreye duyarlı ürün gruplarının üretilebileceği tespit edilmiştir. Bu çalışma sonunda, düşük yüzdeli SiO2 nano ürünle modifiye edilen ve MUF tutkalı kullanılarak kavak ağacından üretilen LVL'lerin kullanılması tavsiye edilmiştir.

Abstract:
In this study, the effects of the phenol formaldehyde (PF) and melamine urea formaldehyde (MUF) glues modified by nano-technological products (SiO2 and TiO2) on the physical, mechanical and thermal properties of the laminated wood materials made from Uludağ fir (Abies bornmülleriana mattf.) and Titrek poplar (Populus tremula) were investigated.

For this purpose, laminated veneer lumber (LVL) and glued laminated timber (GLULAM) were produced from fir and poplar wood bonded by PF and MUF adhesives modified with 2% and 4% SiO2 and TiO2 in high frequency press. There were some properties of these materials tested based on some standards such as density (TS EN 323-1), 24 hours water retentive thickness swelling and water immersion (TS EN 317), free formaldehyde amount (TS 4894 EN 120 E1: ≤ 8,0), tensile strength perpendicular to the specimen surface (TS EN 319), modulus of rupture (MOR) and modulus of elasticity (MOE) (EN 310), screw withdrawal resistance (TS 10506), adhesion resistance (TS EN 205), compression strength parallel to grain according to (TS 2595), dynamic bending (shock) strength in (TS 2477). The results obtained were compared with control samples and the significant effects of interactions among the factors were determined. The results showed that the highest effects in the free formaldehyde valuesas the physical properties were observed in the 4%-TiO2 MUF-poplar-LVL with 58,90% decrease. In the case of mechanical properties, the highest effects were obtained in the tensile strength values in the perpendicular directionin the 4%-SiO2 PF-poplar-LVL with the increase of 118,09%. 

Overall, it has been determined that laminated materialsbonded with the glues modified with nano-technological products have higher physical and mechanical performance than the other wood materials. These products also show better sensitivity to human health and environment than the other wood materials. In this respect, it is recommended that LVLs produced from poplar wood using MUF graft modified with low percentage SiO2 nano product need to be chosen for better performance.