Farklı kabuklardan hazırlanan tanen biyotutkalının yonga levha üretiminde kullanılması ve performans özellikleri

Odun kompozitlerinin üretimi esas olarak üre formaldehit (UF), fenol formaldehit (PF) ve melamin üre formaldehit (MUF) gibi petrokimyasal bazlı ve formaldehit içeren tutkallara dayanır ve bunlar belirli koşullar altında sağlık ve çevre için sorunlar oluşturabilir. Bu çalışmanın amacı, genel olarak yenilenebilir bir tanen bazlı tutkalların yonga levha üretiminde kullanım potansiyelini ortaya çıkarmaktır. Bu tez çalışmasında, biyobazlı tanen tutkalı üretimi yapılmıştır. Biyotutkal sentezinde kullanılan tanenler Kastamonu Entegre A.Ş'nin Balıkesir Fabrikası'nda ortaya çıkan endüstriyel atık kızılçam (Pinus brutia) kabuğu ve Bursa Karacabey Bölgesinde bulunan Endüstriyel Ağaç Tasarımı ve Ticaret A.Ş'nin (ENAT) hammadde deposundaki atık sahil çamı (Pinus pinaster) kabuklarından elde edilmiştir. Kabuk örneklerinden tanen ekstraksiyonu için sıcak su, sodyum sülfit+sodyum karbonat, üre ve boraks çözeltileri ile belirlenen oranlarda ekstraksiyon çalışmaları yapılmıştır. Daha sonra elde edilen sulu tanen çözeltilerinde stiasny sayısı ve tanen verim değerleri belirlenmiş, %40'lık tanen çözeltilerinin tanen katı maddesi, viskozite, pH ve yoğunluk gibi özellikleri ortaya konulmuştur. Sonraki aşamada kızılçam ve sahil çamı taneni kullanarak biyotutkal üretimleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen biyotutkalın özelliklerini ortaya koymak için tutkal katı maddesi, jel zamanı, viskozite, pH ve yoğunluk değerleri belirlenmiştir. Biyotutkal örneklerinde yapısal karakterizasyon amacıyla FTIR analizi, termal stabilite özelliklerinin belirlenebilmesi için Termogravimetrik Analiz (TGA) ve kürlenme prosesini aydınlatmak için Difransiyel Taramalı Kalorimetre Cihazı (DSC) kullanılmıştır. Buna ek olarak karakterizasyon amacıyla biyotutkallarda yüzey gerilimi ve yapışma performans özellikleri lap shear testi ile belirlenmiştir. Bunların yanında toz tanen ve kürlenmiş biyotutkal örneklerinde kristalografik özelliklerini belirlemek amacıyla XRD analizleri yapılmıştır. Kabuk sulu tanen çözeltilerinde yapılan tanen verim değelerinde en yüksek verim %23,72 ile kızılçam sodyum sülfit ekstraksiyonunda, en düşük verim değeri ise 6,11 ile sahil çamı örneğinin su ekstraksiyonunda belirlenmiştir. Stiasny sayısı değerlerinde ise en yüksek %107,65 ile kızılçam üre tanen çözeltisinde belirlenmiş iken, en düşük ise %74,12 ile kızılçam sülfit tanen çözeltisinde belirlenmiştir. Biyotutkal özellikleri belirlendikten sonra her biyotutkal örneği ile kalınlığı 16 mm olan 640 kg/m3 yoğunluklu yonga levha üretimi yapılmıştır. Üretilen levhaların fiziksel ve mekanik özellikleri belirlenmiştir. Aynı zamanda levhalarda formaldehit emisyon değeri, temas açısı, biyotutkal ahşap yüzey etkileşimi için ışık mikroskobu (LM) ile görüntüleme, mikroyapısal karakterizasyon amacıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile görüntüleme ve son olarak levha örneklerinin yanma dayanım değerleri ortaya konulmuştur. Test sonuçları incelendiğinde kızılçam ve sahil çamı biyotutkalları ile üretilen levhalara ait rutubet değerleri en yüksek kızılçam sülfit biyotutkalı (KSB) ile üretilen levhalarda belirlenmiş iken, en düşük değer ise sahil çamı üre biyotutkalı (SÜB) ile üretilen levhalarda bulunmuştur. Genel olarak üç tabakalı yonga levha standartlarında verilen rutubet değelerini biyotutkallardan sadece SÜB ile üretilen levhalar sağlamış iken, ona en yakın ise kızılçam üre biyotutkalı (KÜB) ile üretilen levhalarda belirlenmiştir. Tüm biyotutkallar ile üretilen levhalarda su alma oranları standart değerlerini karşılarken, kalınlık artımı (2 saat şişme) değerlerinde ise KÜB ve sahil çamı sülfit biyotutkalı (SSB) ile üretilen levhalar hariç diğer levhalarda yüksek değerler elde edilmiştir. Levhaların yoğunluk dağılımları incelendiğinde gruplar arasında istatistiksel bir fark bulunamamıştır. Mekanik test sonuçlarına göre eğilme direnci ve elastikiyet modülü değerleri arasındaki ilişkide, UF'ye en yakın değerler KÜB levha örneğinde bulunmuştur. Yüzey sağlamlığı değerleri üzerine etkisinde ise en yüksek değer KÜB levha örneğinde belirlenmiştir. Çekme direnci değerlerinde, kontrol grubu UF'ye en yakın sonuç KÜB ile üretilen levhalarda ortaya konulmuş iken, KÜB'den sonra en yüksek değerler sırası ile SSB, SÜB, KSB ve KB levha örneklerinde bulunmuştur. Levhalarda formaldehit emisyonu tüm biyotutkallarda düşük (iyi) sonuçlar verirken, ticari UF'de en yüksek (kötü) formaldehit emisyon değerleri görülmüştür. Bunlara ek olarak levhalarda temas açısı, ışık mikroskobu ile görüntüleme, SEM ve yanma dayanımı gibi çalışmalarda yapılmıştır. Temas açısı test sonuçlarına göre en yüksek temas açısı UF'den sonra KÜB örneğinde bulunmuştur. Işık mikroskobu ile görüntüleme ve SEM analiz sonuçlarına göre UF ile birlikte KÜB ve SSB örnekleri ile üretilen levhalarda daha iyi penetrasyon özelliklerinin görüldüğü ortaya konulmuştur. Yanma dayanımı sonuçlarına göre alev yüksekliği tüm biyotutkallar ile üretilen levhalarda UF'ye göre daha düşük bulunmuştur.