Nanoselüloz ve bor bileşiklerinin ahşap kompozit levhaların performans özelliklerine etkisi
The effect of nanocellulose and boron compounds on the performance properties of wood composite panels
Yazar: MERT YILDIRIM
Danışman: DOÇ. DR. ZEKİ CANDAN
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Orman Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu tez çalışmasının amacı, yenilenebilir ve doğal bir biyomalzeme olan nanoselüloz ile ülkemizde bol miktarda bulunan bor bileşiklerinin uygun kombinasyonlarda kullanılması ile ahşap kompozit levhaların güçlendirilmesi; elde edilen malzemenin fiziksel, mekanik, serbest formaldehit miktarı ve yanma özelliklerinin tespit edilmesidir. Ahşap kompozit levhaların bünyesine su alarak şekil değişikliğine uğraması, yanmaya karşı az direnç göstermeleri ve dünyada birçok sağlık örgütü tarafından kanserojen etkisi bilinen formaldehit adlı zehirli gazı yaymaları önemli bir dezavantaj olarak görülmektedir. Sonuçta, levhanın fizyolojik ve teknolojik özelliklerinde önemli kayıplar olabildiği için son kullanım yerindeki performansında azalma söz konusu olmaktadır. Bu olumsuz özellikleri iyileştirmek ve mukavemet değerlerini yükseltmek için ahşap kompozit levhaların üretiminde nanoteknolojinin kullanımı oldukça önemlidir. Bu çalışmada, üre formaldehit tutkalı nanoselüloz, borik asit ve boraks ile güçlendirilmiştir. Bu tutkalın kullanılmasıyla da yongalevhalar üretilmiştir. Yongalevhaların yoğunluk, suda bekletme sonucu kalınlığına şişme miktarı, su alma miktarı, eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü, yapışma direnci, serbest formaldehit miktarı ve yanma direnci özellikleri ilgili ulusal ve uluslararası standartlara göre tespit edilmiştir. Elde edilen veriler istatistik analizler ile değerlendirilmiştir. Bu sebeple iki yönlü ANOVA analizi yapılmıştır. Farklılık gösteren grup veya grupları belirlemek için Tukey Testi, Duncan Testi ve Scheffe Testi ile karşılaştırılmıştır. Yapılan test ve analizler sonucunda edilen veriler göz önüne alındığında nanoteknolojinin kullanımıyla, son kullanım yerinde istenilen özellikleri çok uzun süre sağlayabilme kapasitesi bulunacak yongalevhalar üretilmiştir. Nanoselüloz, borik asit ve boraks oranına bağlı kalmaksızın kalınlığına şişme miktarında maksimum azalma sağlanmıştır. En yüksek mekanik özellikler, boraks oranına bağlı kalmaksızın, nanoselüloz miktarı %1 kullanıldığında elde edilmiştir. Nanoselüloz oranının artmasıyla serbest formaldehit değerlerinde küçük düşüşler olduğu, borik asit ve boraks bulunmasının serbest formaldehit değerleri üzerinde önemli bir etkisi olmadığı tespit edilmiştir. Yongalevhaların yanma direncindeki maksimum iyileşme nanoselüloz oranına bağlı kalmaksızın borik asit miktarı %5 kullanıldığında sağlanmıştır. Yapılan test ve analizler sonucunda elde edilen verilere göre performansı iyileştirilmiş yongalevhalar üretilmiş olup, kullanım yerlerindeki performansları artacaktır.

Abstract:
The aim of this study is to reinforce wood composites with use of nanocellulose, a natural and renewable biomaterial, and boron compounds in feasible combinations and to determine physical, mechanical, formaldehyde emission and combustion properties of the obtained material. Wood composites have significant disadvantages such as dimensional deformation caused by swelling, lack of resistance to combustion to emission of formaldehyde which is a toxic gas known to be carcinogenic by many healty organizations in the world. As a result of these disadvantages, there is a decrease in the end-use performance as there are important depreviation in the physiological and technological properties of the material. The use of nanotechnology in the production of wood composites is very important in order to enhance their negative features and to increase strength properties. In this study, urea formaldehyde resin in reinforced with nanocellulose, boric asid and borakx. Particleboards are produced by using this resin. The density, the amount of swelling and water intake, the modulus of elasticity in bending, the adhesion performance, the determination free formaldehyde and combustion resistance properties of particle boards are determined according to the relevant national and international standards. The data obtained are evaluated Two-Way ANOVA. The Tukey test is compared to Duncan and Scheffe tests to determine the group or groups showing difference. The data show that particleboards which have the capacity to provide the desired properties end-use site for a very long time are produced. The maximum reduction in swelling is achieved regardless the ratio of nanocellulose, boric asid and borakx. The highest mechanical properties obtained when regardless of borakx ratio 1% of nanocellulose is used. It is determined that boric asid and borakx has no significant effect on free formaldehyde while increasing the amount of nanocellulose slightly decreases it. The maximum improvement combustion resistance of the particleboards is achieved when the amount of boric asid is 5% regardless of nanocellulose ratio. As a result of the tests and analyses performed, performance-improved particleboards are produced and their performance will increase.