Karaçam (Pinus nigra Arnold.) kabuklarının izolasyon levhası üretiminde değerlendirilmesi

Isı ve ses yalıtımı sağlamak amacıyla yapılarda kullanılan malzemeler teknolojik yeniliklere de bağlı olarak gelişmekte olup, son on yıllarda çevreci ve ekolojik malzeme kullanımı önem kazanmıştır. Odun hammaddesi kabukları soyularak kullanıldığından kabuk veya kabuklu odun atık ve artıkları oluşmaktadır. Bu çalışmada karaçam (Pinus nigra Arnold.) ağaç kabuklarından polimerik metilen difenil di-izosiyanat (P-MDI) katkılı üre formaldehit (ÜF) tutkallı kullanılarak ısı ve ses yalıtımına uygun izolasyon levhaları üretilmiştir. Üretilen izolasyon levhalarının yüzeyleri ahşap kaplamalarla kaplanarak dekoratif levhalar hazırlanmıştır. Ham ve kaplanmış levhaların bazı fiziksel, mekanik özellikleri ile ısı ve ses iletim özellikleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde levha yüzeylerinin kaplanmasıyla en yüksek yoğunluk artışı 20 mm ve 30 mm levha kalınlıkları için sırası ile %18,75 ve %6,06 olarak gerçekleşmiştir. Levha yoğunluğunun 100 kg/m3 artmasından kaynaklı en yüksek yoğunluk artışı ise %37,50 (20 mm) ve %33,33 (30 mm) olarak belirlenmiştir. İzolasyon levhaların üretiminde genel olarak tutkal karışımında P-MDI oranının artmasıyla 2 ve 24 saatlik su alma (WA) ve kalınlığına şişme (TS) değerlerinin azaldığı belirlenmiştir. Doğrusal olmayan bu azalma özellikle TS değerleri için %7 ÜF'ye farklı oranlarda (%1, %2 ve %3) P-MDI ilave edilen levha gruplarında en yüksek seviyeye ulaşmış, en düşük TS değerleri elde edilmiştir. 20 mm kalınlıkta üretilen levhalar için 300 kg/m3 ve 400 kg/m3 yoğunluklarda elde edilen en düşük 24 saat TS değerleri sırası ile %5,16 ve %6,41 olarak %7ÜF+%3 P-MDI levha grubunda elde edilmiştir. 30 mm kalınlıktaki levhalar için elde edilen en düşük 24 saat TS değerleri ise %5,37 (300 kg/m3) ile %7ÜF+%3 P-MDI, %5,68 (400 kg/m3) ile %7 ÜF+%2 P-MDI levha gruplarında tespit edilmiştir. Levha gruplarının mekanik özellikleri incelendiğinde ham levhalar için 300 kg/m3 yoğunlukta en yüksek eğilme direnci (BS) ve eğilmede elastikiyet modülü (MOE) değerleri sırası ile 0,88 N/mm2 ve 378,04 N/mm2 ile %7 ÜF+%3 P-MDI tutkalı kullanımında elde edilmiştir. 400 kg/m3 yoğunluktaki levha gruplarında ise en yüksek BS ve MOE sırası ile 2,03 N/mm2 ve 286,72 N/mm2 olarak hesaplanmıştır. Levha yüzeylerine yapılan kaplama işlemi mekanik özellikleri iyileştirmiş, levha yüzeylerinin kaplanması ile en yüksek BS ve MOE değerleri sırası ile 15,44 N/mm2 ve 3905,63 N/mm2 olarak elde edilmiştir. Yüzeye dik çekme direnci (IB) değerleri ise yoğunluğun artması ile artış göstermiş en yüksek IB değerleri 400 kg/m3 yoğunlukta, 20 mm kalınlıkta üretilen levha grubu için 0,14 N/mm2, 30 mm kalınlık için ise 0,18 N/mm2 olarak hesaplanmıştır. En iyi tutkal varyasyonu olarak belirlenen %7 ÜF+%3P-MDI ile farklı oranlarda odun kabuk karşımı kullanılarak üretilen levhalarda kabuk kullanım oranının artması ile mekanik özelliklerde azalma, boyutsal kararlılık ve yalıtım özelliklerinde iyileşme olduğu tespit edilmiştir. %100 odun yongası ile üretilen levha grubunda %9 olarak hesaplanan 24 saat TS değeri, kabuk yonga karışımı (%75 kabuk+%25 odun yongası) levha grubunda %7,48 olarak hesaplanmıştır. Aynı levha grupları için ısı iletim katsayısı değerleri ise 0,07505 W/mK (%100 odun yongası) ve 0,06648 W/mK (%75 kabuk+%25 odun yongası) olarak ölçülmüştür. Vermikülit kullanımı ile fiziksel ve mekanik özelliklerde azalma tespit edilirken, sıcaklıkla kütle kaybının azaldığı, ısı yalıtım özelliklerinin ise olumlu yönde etkilendiği belirlenmiştir. Vermikülit ilave edilmeyen (%100 kabuk) levha grubunda %7,95 olan 24 saat TS değeri, %15 vermikülit ilavesi ile artmasına rağmen (%8,16), vermikülit ilavesiz %100 odun yongası ile üretilen levha grubunun 24 saat TS değerinden (%8,28) daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Yanma deneyi sonucuna göre vermikülit ilave edilmeyen kabuk kontrol grubunda alev kaynaklı yanma (AKY) için %16,7, kendi kendine yanma (KKY) için ise %19 olan ağırlık kayıpları, %15 vermikülit ilavesi ile %6 (AKY) ve %9,8 (KKY) olarak ölçülmüştür. Üretilen kabuk izolasyon levhalarının en düşük ısı iletim katsayısı değeri 4% P-MDI tutkalı ile üretilen levhalarda 0,06360 W/mK bulunmuştur. Kaplanmış levhalar için ise en düşük ısı iletim katsayısı değeri 0,0671 W/mK ile %3 P-MDI kontrol grubunda elde edilmiştir. Levha yoğunluğunun ısı iletim katsayısını önemli oranda etkilediği tespit edilmiş, 100 kg/m3 yoğunluk artışı ile ısı iletim katsayısındaki ortalama artış 20 mm kalınlığındaki levhalar için 0,012 W/mK, olurken 30 mm kalınlık için 0,011 W/mK olarak hesaplanmıştır. Yüzey kaplama işlemi ve yoğunluk artışı ile ses yalıtım özelliğinin iyileştiği belirlenmiştir. Ortalama ses iletim kaybı 300 kg/m3 yoğunlukta 11,21 dB, 400 kg/m3 yoğunlukta ise 17,02 dB olarak gerçekleşirken, aynı kalınlık ve yoğunluktaki ham ve kaplanmış levhalarda ise sırasıyla 11,21 dB ve 28,08 dB olarak hesaplanmıştır. İncelenen özellikler bakımından elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde karaçam kabuklarından belirli yoğunluklarda üretilecek izolasyon levhaların ısı ve ses yalıtım amacıyla kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.