|
|
|
|
23.07.2010, 09:37
|
#1 |
|
|
Odunun Kimyasal Modifikasyonu
ODUN MODİFİKASYONU
(YENİ AHŞAP) BÖLÜM 1 Odunun Kimyasal Modifikasyonu 1. GİRİŞ Odun modifikasyonu kavramı, bu derleme dizisi kapsamında, konuyla ilgili en geniş, en toparlayıcı ve en genel kavram olarak ele alınacaktır. Diğer tanım ve kavramlar “odun modifikasyonu” ana çatısı altında sınıflandırılacaktır. Kavrama bu açıdan bakılırsa, odunun doğal yapısını bir biçimde dönüştüren, değiştiren veya başkalaştıran bütün teknik ve yöntemler “odun modifikasyonu” içersinde yer alır. Bu bağlamda, odunun klasik emprenye maddeleriyle muamele edilmesi veya basit bir yüzey işleminden geçirilmesi bile odun modifikasyonu içinde değerlendirilebilir. Ancak, odunun modifiye edilmesiyle ilgili sınıflandırmalar genellikle daha dar kapsamlı tutulmaktadır. Rowell’e göre; odunun teknolojik özelliklerini iyileştiren yöntemler beş karakteristik grup altında toplanmıştır (1): 1)Odunun suda çözünen polimerler ve sentetik reçinelerle muamelesi, 2)Odunun hücre çeperi bileşenleriyle kimyasal bağ yapan organik maddelerle ve çapraz bağlayıcı kimyasal maddelerle muamelesi, a)odunu genişleten kimyasal reaksiyonlar (asetillendirme), b)çapraz bağlayıcı kimyasal maddeler (formaldehit muamelesi), 3)Odunun hücre boşluklarında polimerleşen sıvı monomerlerle yapılan muameleler (odun-polimer kompozitleri; stiren, metil metakrilat, vb.) , 4)Odunun basınç, ısı ve/veya tutkal kullanılarak muamelesi (staypak, kompreg, impreg), 5)Odunun ısıl işleme tabi tutulması (staybwood, ThermoWood). Daha yeni bir sınıflandırmaya göre; odun modifikasyonunda kullanılan kimyasal maddeler baz alınmaktadır (2): 1)organik kimyasal maddelerle yapılan modifikasyonlar,Kaynakwh: Odun Modİfİkasyonu (yenİ AhŞap) 2)inorganik kimyasal maddelerle yapılan modifikasyonlar, 3)organik ve inorganik kimyasal madde karışımlarıyla yapılan modifikasyonlar. Odun modifikasyonu yöntemlerini, oduna etki ediş biçimlerini göz önüne alarak aşağıdaki gibi sınıflandırmak da mümkündür (3): 1)Odunda kimyasal reaksiyon meydana getirmeyen yöntemler, a)kimyasal madde kullanılmayan yöntemler, a1) su buharıyla muamele ve kurutma işlemi, a2) yüksek sıcaklık uygulamaları (ısıl işlem) b)kimyasal madde kullanılan yöntemler, b1) rutubete karşı koruyucu dış ve iç yüzey tabakaları oluşturma (su itici maddeler; parafin, beziryağı, vb.), b2) suda çözünen tuz ve şekerlerle muamele, b3) suda çözünen polimerlerle muamele (polietilen glikol, vb.) 2)Odunda kimyasal reaksiyon meydana getiren yöntemler, a)odun bileşenleriyle bağ yapmayan kimyasal maddelerin kullanıldığı yöntemler, a1) odun-polimer kompozitleri (stiren, metil metakrilat, vb.) a2) bazı sentetik reçinelerle muamele (kompreg, impreg, vb.) b)odun bileşenleriyle bağ yapan kimyasal maddelerin kullanıldığı yöntemler, b1) ester formu oluşturan yöntemler (asetillendirme, vb.), b2) asetal formu oluşturan yöntemler (formaldehit muamelesi, vb.), b3) eter formu oluşturan yöntemler (epoksit mumalesi, vb.) 3)Odunun plastikleştirilmesi, 4)Odun liflerinin üstün performanslı kompozit malzeme yapımında kullanılması, 5)Yeniden kullanılabilen odun ve plastik kökenli malzemelerden kompozit üretimi. Derleme dizisinin bu birinci bölümü kapsamında, yukarıdaki sınıflandırmanın 2 b maddesinde yer alan teknik ve yöntemler ele alınacaktır ki söz konusu teknik ve yöntemleri “odunun kimyasal modifikasyonu” olarak adlandırmak mümkündür. Solda sarıçam, sağda kavak örnekleri (sağlam kalan örnekler asetillendirilmiş olanlardır)” 2. ODUNUN KİMYASAL MODİFİKASYONU Gerek ulusal gerekse uluslar arası literatürde “odun modifikasyonu” kavramı çoğu kez odun bileşenlerinin çeşitli kimyasal maddelerle reaksiyona girmesi ve bu yolla odunun kimyasal konfigürasyonunun değiştirilmesi, yani “odunun kimyasal modifikasyonu” anlamında kullanılmaktadır. Odunun kimyasal modifikasyonu 1930’lardan itibaren araştırılmaya başlanmış olup, günümüzde de yoğun bir şekilde araştırılmaktadır. Kimyasal modifikasyon alanında yapılan çalışmaları kronolojik ve sistematik olarak ele alan çeşitli bilimsel makaleler vardır (2,4,5). 2.1. Odunun Fiziksel/Kimyasal Özellikleri ve Kimyasal Modifikasyon Odun temel olarak selüloz, hemiselülozlar ve ligninden oluşan üç boyutlu, polimerik yapıda doğal bir kompozit maddedir. Bu polimerler hücre çeperini oluştururlar ve odunun fiziksel ve kimyasal özelliklerinin bir çoğundan sorumlu olurlar. Odun; ekonomik olması, işlenme için gerektirdiği enerjinin az olması, yenilenebilirliği, dirençli olması ve estetik özellikleriyle tercih edilen bir mühendislik malzemesidir. Bununla birlikte, odunun arzu edilmeyen özellikleri de vardır. Bunlar arasında, biyolojik bakımdan bozulması, tutuşabilmesi, çalışması, UV ışınlarıyla degrade olması, asit ve bazlardan olumsuz etkilenmesi sayılabilir. Söz konusu özellikler, odun ile zararlı çevre faktörleri arasındaki kimyasal reaksiyonların sonucu olarak ortaya çıkmaktadır. Örneğin; zararlı organizmalar hücre çeperindeki polisakkarit polimerlerini (yani, selüloz ve hemiselülozları) olumsuz etkilediğinden, odun biyolojik yönden bozulabilmektedir. Bu organizmalar içinde yer alan mantarlar, odun polimerlerini sindirilebilir birimlere hidrolize edebilme yeteneğindeki çok spesifik enzim sistemlerine sahiplerdir. Yüksek moleküler ağırlığa sahip selülozun biyolojik olarak bozulması odunu zayıflatmaktadır. Çünkü, selüloz odunun direnç özelliklerinden birinci derecede sorumludur. Diğer yandan, hücre çeperi polimerleri hidrojen bağları yoluyla rutubet çekebilen serbest hidroksil (OH-) gruplarına ve diğer oksijen içeren gruplara sahip olduklarından, odun, rutubetindeki değişikliklere bağlı olarak boyutlarını değiştirmektedir. Alınan rutubet hücre çeperini genişletmekte ve bu genişleme çeper suyla doygun hale gelinceye kadar sürmektedir. Bu süreç dönüşebilir yapıdadır, yani odun rutubet kaybederken daralmaktadır (5,6). Ayrıca, hücre çeperi polimerleri artan sıcaklıkla birlikte uçucu, tutuşabilen gazlar açığa çıkararak hidroliz, oksidasyon, dehidrasyon ve piroliz reaksiyonları verdiğinden odun yanıcı özelliğe sahiptir. Bunun yanı sıra, odun dış hava koşullarında kullanıldığı takdirde UV ışınlarının neden olduğu fotokimyasal bozulmaya maruz kalmaktadır. Bu bozulma ilk olarak ligninde meydana gelmekte ve karakteristik renk değişimine sebep olmaktadır (4-6). Yukarıda kısaca değinilen zararlar ve bozulma şekilleri doğal olarak kimyasal karakter taşıdıklarından, hücre çeperi polimerlerinin temel kimyasal yapısını değiştirerek (modifiye ederek) söz konusu bozulmaları bertaraf etmek veya oranlarını azaltmak mümkün olabilmektedir. Böylece, odunun temel kimyasını ve dolayısıyla özelliklerini, hücre çeper polimerlerinin kimyasal reaksiyonları yardımıyla değiştirmek mümkündür. Odunun kimyasal modifikasyonu masif (som) oduna uygulanabildiği gibi, etiket/şerit yonga levha, yonga levha ve lif levha gibi odun kompozitlerine de uygulanabilmektedir. Ancak, makalenin bundan sonraki kısımlarında özellikle masif odunda yapılan uygulamalar ele alınacaktır. “İki yıllık eskitme (weathering) deneyinden sonra normal (solda) ve asetillendirilmiş (sağda) ladin örneklerinde boya tutma ve dış görünüm durumu” 2.2. Hücre Çeperinde Kimyasal Modifikasyon Odunun hücre çeperlerinin kimyasal modifikasyona tabi tutulması, öncelikle odunun çalışma sakıncasını azaltmak, yani boyut stabilizasyonunu sağlamak için geliştirilmiştir. Bununla birlikte, boyut stabilizasyonunun yanı sıra odunun fiziksel ve mekanik bazı özelliklerinde de kimyasal modifikasyon sonucunda önemli iyileşmeler olabilmektedir. 2.2.1. Reaksiyon Gerekleri Kimyasal modifikasyonda kullanılan maddelerin odunun reaktif kısımlarına ulaşılabilirliği birinci derecede önemlidir. Reaktif kısımlara ulaşılabilirliği arttırmak için, kimyasal madde odun içersine derinlemesine girmelidir (penetre olmalıdır). Penetrasyon odun yapısını genişletmek yoluyla sağlanabilmektedir. Eğer bir kimyasal madde potansiyel olarak odunu modifiye etme yeteneğinde olup, odun yapısını genişletmiyorsa; bu takdirde, bir katalizör maddeye gereksinim duyulmaktadır. Eğer hem kimyasal madde hem de katalizör madde odunu genişletmiyorsa, bu durumda odunu genişleten bir yardımcı çözücü reaksiyon sistemine eklenmelidir (5). Odunun kimyasal modifikasyonunda kullanılacak potansiyel kimyasal maddelerin odun bileşenlerinin serbest hidroksil (OH-) gruplarıyla reaksiyon verecek fonksiyonel grupları içermesi gerekmektedir. Bu konuda göze alınacak ilk husus, odun bileşeniyle kimyasal madde arasında olması istenen kimyasal bağdır. Süreklilik (kalıcılık) için bu kimyasal bağın çevresel baskıları göğüsleyecek şekilde yeterli bir kararlılığa sahip olması gerekir. Böyle bir durumda, eter bağı belki de en çok istenen C-O (karbon-oksijen) kovalent bağı olmaktadır (5). 2.2.2. Reaksiyon Koşulları Bir reaksiyon sistemi seçilmeden önce göz önünde bulundurulması gereken belirli koşullar vardır. Reaksiyonun tamamlanması için gereken sıcaklık, odunda çok az zarar meydana getirecek veya hiç getirmeyecek derecede düşük tutulmalıdır. Bununla birlikte, reaksiyon oranı da nispeten hızlı olmalıdır. Güvenli üst limit 120°C civarıdır, çünkü bu sıcaklıkta ve kısa bir zaman sürecinde odunda meydana gelen zarar ihmal edilebilir düzeyde olmaktadır. Öte yandan, reaksiyon esnasında odundaki rutubet miktarı da kritik olmaktadır. Sudaki hidroksil grupları odun bileşenlerinde bulunan hidroksil gruplarından daha reaktiftir. Ancak, odun rutubetini % 1’in altına düşürmek pratik olmadığından, en iyi uygulama, kimyasal madde hidroliz olayının görece daha düşük olduğu bir reaksiyon sistemini seçmektir. Reaksiyon sistemini basit tutmak da önemlidir. En iyisi; reaksiyon sonrasında kimyasal maddelerin geri kazanılması için karmaşık ayrıştırma işlemlerine ihtiyaç gösteren çok bileşenli sistemlerden kaçınmaktır. Optimum sistem, reaksiyonda kullanılan kimyasal maddelerin odun yapısını genişletmesi ve çözücü olarak görev yapmasıdır. Hemen hemen bütün kimyasal reaksiyonlar bir katalizöre gereksinim duymaktadır. Kuvvetli asit katalizörler odunda yoğun bir bozulmaya sebep olduklarından kullanılamamaktadır. Bu nedenle, en iyi katalizör maddeler zayıf alkali olanlardır. Bunlar aynı zamanda odun yapısını genişlettikleri için de tercih edilmektedir. Kullanılan katalizör düşük reaksiyon sıcaklıklarında etkili, reaksiyon sonrasında kolayca uzaklaştırılabilir yapıda, zehirsiz ve paslandırma etkisiz olmalıdır. “12 haftalık UV degredasyonundan sonra normal (solda) ve asetillendirilmiş (sağda) örneklerde görünüm” Reaksiyon koşulları, reaksiyona giren odunun arzu edilen özelliklerini kaybettirmeyecek ölçüde mutedil olmalıdır. Odun fiziksel gücünü yitirmemeli, doğal rengini korumalı (bir renk değişikliği istenmedikçe), iyi bir elektrik yalıtkanı olma özelliğini sürdürmeli, elle işlemede tehlike arz etmemeli ve boyanabilir, tutkallanabilir olmalıdır (4-6). 2.3. Odunun Kimyasal Modifikasyonunda Kullanılan Maddeler Daha önce ifade edildiği gibi ağaç malzemenin çalışması, aynı zamanda biyolojik bozulmaya uğraması, temel olarak odun bileşenlerinde yer alan hidroksil gruplarının varlığı sebebiyledir. Bu grupların kendilerinden daha büyük yapıdaki kimyasal maddelerle yer değiştirmesi doğal olarak odunu kalıcı biçimde genişletecektir. Sonuçta, odunun rutubet alması ve mantar enzimlerinin spesifik reaksiyonları büyük ölçüde önlenecektir. Bu amaçlara yönelik olarak; odunun hidroksil gruplarıyla reaksiyona girip, kovalent bağlar oluşturacak kapasitede çok sayıda kimyasal madde araştırılmıştır. Bunlar odunda daha ziyade eter, ester veya asetal yapıları oluşturmaktadır. Odun bileşenleriyle kararlı kimyasal bağlar vermek üzere denenen maddeler arasında alkil veya asit kloridler, anhidritler, karboksilik asitler, epoksitler, izosiyanatlar, laktonlar, nitriller, vb. birçok maddeler bulunmaktadır. Böyle işlemlerin endüstriyel uygulamaya aktarılabilmesi bakımından; kimyasal maddenin seçiminde zehirlilik, paslandırma etkisi ve maliyet belirleyici ana etmenlerdir (4). Kimyasal modifikasyon reaksiyonlarında en çok araştırılanlar asetillendirme ile epoksitler ve izosiyanatlarla yapılan reaksiyonlar olmuştur. Ayrıca, bu maddelerin yan etkilerinin diğerlerine göre en düşük seviyede kaldığı da belirtilmektedir. 2.3.1. Eter Yapısı Oluşturan Reaksiyonlar Eter yapısı oluşturan kimyasal modifikasyon maddeleri arasında dimetil sülfat, metil iodid, alkil kloridler, β-propiyolakton, akrilonitril yer almaktadır. Odunun dimetil sülfatla reaksiyonu sonucu, en basit bir eter yapısı olarak metil eter oluşmaktadır. Metillendirme olarak adlandırabilen böyle bir işlem sonucunda, şiddetli reaksiyon koşulları nedeniyle odunun mekanik özellikleri aşırı derecede düşebilmektedir. Epoksitler.- Eter yapısı oluşturan bir diğer madde grubu “alkalen oksitler” içinde yer alan epoksitlerdir. Etilen oksit, bütilen oksit, propilen oksit, epiklorhidrin ve diklorhidrin araştırılan epoksitler arasındadır. Epoksitlerle odunun reaksiyonu aşağıdaki gibidir (5): Yukarıda görüldüğü gibi, epoksitlerle muamelede, hücre çeperi hidroksil gruplarıyla bir başlangıç reaksiyonundan sonra oluşturulan yapıdan yeni bir hidroksil grubu ortaya çıkmaktadır. Bu yeni hidroksil grubundan itibaren bir polimer yapısı meydana gelmeye başlamaktadır. Epoksitlerle muamele sonucu odunun boyut stabilizasyonu % 60-90 arasında artmakta; mantar, termit ve deniz zararlılarına karşı dayanımı bir hayli yükselmektedir. Ancak, modifikasyon sonucu odunun mekanik özelliklerinde ortalama % 10’luk bir azalma meydana gelmekte, sertlikte ise bir değişiklik olmamaktadır (4-6). 2.3.2. Asetal Yapısı Oluşturan Maddeler Formaldehit.- Asetal yapısı oluşturan maddeler formaldehit, asetaldehit, benzaldehit gibi aldehitlerdir. Formaldehit reaksiyonu sonucu odunun hidroksil grupları birbirine çapraz bağlanmaktadır (5): Yukarıdaki reaksiyon denklemine göre oluşan çapraz bağlama kombinasyonları birçoktur ve teorik olarak bunların hepsi mümkündür. Reaksiyon iki aşamalı olduğundan, kullanılan formaldehitin bir kısmı çapraz bağlı olmayan yarı asetal formunda kalabilecektir. Ağırlık artışı tam kuru odun ağırlığına oranla % 2 civarında olduğunda, formaldehitle muamele edilmiş odun mantar saldırılarına uğramamaktadır. Buna göre; az bir ağırlık artışıyla mantar tasallutunun önlenmesi, enzimler için önemli olan hidroksil gruplarının bloke edilmesine dayanmaktadır. Ayrıca; % 3.1’lik ağırlık artışında % 47’lik, % 7 ağırlık artışında ise % 90’a varan bir boyut stabilizasyonu sağlanmaktadır Belirtilen faydalı yönlerine karşılık; formaldehit modifikasyonu odunun mekanik direnç özelliklerini önemli ölçüde azaltabilmektedir. Sertlik ve aşınma direnci değerleri bir hayli azalırken, liflere paralel basınç ve eğilme direnci % 20, şok direnci % 50 oranında gerileyebilmektedir. Bunun sebebi, formaldehit muamelesiyle odunun gevrek ve kırılgan hale gelmesidir. Daha sonraları yapılan araştırmalarda, dimetiloletilen gibi maddelerle direnç özelliklerinde azalma olmadan boyut stabilizasyonu ve biyolojik dayanım elde edilebilmiştir. Diğer yandan, formaldehit modifikasyonu odunun akustik özelliklerini iyileştirdiğinden yöntem müzik aletlerinde kullanılma potansiyeline sahiptir (4-6). “asetillendirilmiş odundan elde edilen doğrama ve dış cephe kaplaması örnekleri” 2.3.3. Ester Yapısı Oluşturan Maddeler Odunda ester yapısı oluşturan maddeler asetik anhidrit, fitalik anhidrit gibi anhidritler ile karboksilik asitler ve izosiyanatlardır. Bunlar içersinde en çok araştırılan konu asetillendirme olmuştur. Asetillendirme.- Odunun çeşitli kimyasal maddeler kullanılarak asetillendirilmesine ilişkin çalışmalar özellikle 1940’lı yıllardan itibaren yoğun bir biçimde ele alınmaya başlamıştır. İlk çalışmalardan birinde asetik anhidrit ile birlikte katalizör olarak piridin veya çinko klorür kullanılmıştır. Asetik anhidritle odundaki hidroksil gruplarının reaksiyonu sonucu aşağıdaki ester yapısı meydana gelmekte ve asetik asit açığa çıkmaktadır (5): Reaksiyon sonucunda ortaya çıkan asetik asit kokmakta ve metal aksamları paslandırmaktadır. Ayrıca, odundan tamamen uzaklaştırılamayan asetik asit selüloz liflerinde uzun dönemde direnç kaybı oluşturmaktadır. Asetik asit sorunu, asetillendirme işleminin tam anlamıyla endüstriyel hale gelememesindeki en önemli etkenlerden biridir. Asetik asidi uzaklaştırmaya yönelik araştırmalar çok başarılı olamamış ve asetik asidin yerinde (in situ) yok edilmesi yöntemi daha önemli hale gelmiştir. Bu bağlamda, asetillendirilmiş odunun tekrar etilen oksit veya asetilenle muamele edilmesi ve asetik asidin ester formuna dönüştürülmesi olumlu sonuç vermiştir (4). Asetillendirmede, reaksiyona giren her hidroksil grubu için bir asetil grubu söz konusudur. Dolayısıyla, odunda asetil gruplarındaki artış doğrudan doğruya bloke edilen hidroksil gruplarının sayısı olarak dönüştürülebilir. Asetillendirilmiş odun normal odundan daha yoğundur, ancak birim hacme düşen lignoselülozik madde miktarı daha azdır. Bu durum, asetat anyonunun odunu genişletme yeteneğinin ve suya göre yoğunluğunun daha fazla olmasından kaynaklanmaktadır (5,6). Odunun tam kuru ağırlığına oranla % 20-25 ağırlık artışı verecek şekilde asetillendirilmesi sonucu boyut stabilizasyonu % 70-95 değerleri arasında artmakta ve dolayısıyla çalışma sakıncası aynı oranda azalmaktadır. Ayrıca, asetillendirilmiş odunun denge rutubeti miktarı ve lif doygunluk noktası değerlerinde normal oduna göre dikkate değer ölçüde bir azalma kaydedilmektedir (4,7). “ asetillendirme pilot tesisi (SHR Hollanda)” Asetillendirme odunun çürüklüklere karşı dayanımını önemli ölçüde arttırmaktadır. Tam kuru odun ağırlığına oranla % 17-20 ağırlık artışı seviyesinde asetillendirme sonucu; odunun birçok esmer ve beyaz çürüklük mantarlarına, termitlere ve deniz zararlılarına karşı çok iyi bir dayanım sağladığı çeşitli laboratuvar ve açık alan denemeleriyle ortaya koyulmuştur. Diğer yandan; asetillendirmenin küf ve renklenme mantarlarına karşı çok etkili olamadığı ve özellikle deniz zararlılarına karşı dayanımda kreozot veya CCA (bakır/krom/arsenik) emprenye maddeleri kadar koruyucu etkide bulunamadığı da bildirilmektedir.Bununla birlikte, asetillendirme işleminin -en azından belli kullanım yerlerinde- klasik odun korumaya bir alternatif oluşturduğu rahatlıkla ifade edilebilmektedir(4). İki yıl süreli boyama sonrası test sonuçlarına göre; asetillendirilmiş odun normal odundan daha iyi bir boyama yüzeyi vermektedir. UV ışınları normal odunu koyu renge dönüştürürken, asetillendirilmiş odunda herhangi bir değişiklik yapmamakta veya bir miktar ağartma etkisi yapmaktadır. Ancak, dış hava koşullarında kalan asetillendirilmiş odunun yüzeyindeki asetil miktarının kaybından ötürü, UV ışınlarına karşı yukarıda sözü edilen etkinlik azalabilmektedir. Bununla birlikte, katalizör madde kullanılmadan yapılan asetillendirme sonucunda odunun genellikle biraz daha koyu renkli hale geldiği ve doğal parlaklığını bir miktar kaybettiği bilinmektedir. Katalizör kullanılması durumunda, renkteki koyulaşma bir miktar daha artmaktadır (4-6).Kaynakwh: Odun Modİfİkasyonu (yenİ AhŞap) Asetillendirilmiş odunun mekanik özellikleri genellikle normal oduna yakındır veya eşittir. Hücre çeperlerinde tutulan su (rutubet) miktarının azalması nedeniyle liflere paralel basınç, sertlik, kırılma sınırındaki lif gerilimi gibi değerler artarken; şok direncinde bir değişiklik olmamaktadır. Eğilme direnci iğne yapraklı ağaç odunlarında artmakta, yapraklı ağaç odunlarında ise azalmaktadır. Ayrıca, asetillendirilmiş odunun uzun dönemli taşıma gerilmelerini ifade eden sünme (creep bending) özelliğinde önemli bir düşüş kaydedilmiştir. Öte yandan, asetillendirilmiş odunun akustik özelliklerinde önemli iyileşmeler söz konusudur (4-6). Asetillendirme işlemi sırasında odun rutubetinin % 2-5 arasında tutulması en iyi sonucu vermektedir. Odunda daha fazla miktarda rutubet bulunursa, bu asetik anhidriti asetik aside hidrolize edeceğinden, sonucu olumsuz etkilemektedir. Asetillendirmeyle ilgili yapılan çok sayıda araştırma olmasına rağmen, sistemin endüstriyel yaygınlık kazanamamasının en önemli sebebi maliyet sorunudur. Ancak, son dönemlerde masif odunun asetillendirilmesine yönelik bazı tesisler kurulmuş ve üretime başlamıştır (4,5,8). İzosiyanatlarla muamele.- Odunun hidroksil gruplarıyla izosiyanatların reaksiyonu sonucu azot içeren ester formu oluşmaktadır (5): İzosiyanat reaksiyonunun en belirgin özelliği bir hayli hızlı olmasıdır. Dimetil formamid katalizörlüğünde fenil, etil, bütil ve allil izosiyanatlarla yapılan denemelerde, metil izosiyanatın katalizör madde olmadan bile çok hızlı reaksiyon verdiği ve denenen bütün maddelerin farklı oranlarda boyut stabilizasyonu sağladığı saptanmıştır. Metil izosiyanat ile tam kuru odun ağırlığına oranla % 16-28 ağırlık artışı meydana geldiğinde, % 60-70 arasında boyut stabilizasyonu elde edilmektedir. İzosiyanatlarla muamelede ağırlık artışının % 32’yi geçmesi halinde odunun mikroskobik yapısında çatlaklar oluşmaktadır (4-6). İzosiyanat muamelesi sonucu odunun denge rutubeti miktarı düşmekte; liflere paralel basınç ve statik eğilme dirençleri artmakta; aşınma direnci ve sertliği azalmakta ve esmer çürüklük mantarlarına karşı dayanımı artmaktadır. İzosiyanatlar suya karşı çok hassas olduğundan, muamele edilecek odun mümkün olan en düşük rutubete kadar mutlaka kurutulmalıdır. Bu yapıl(a)madığı takdirde, reaksiyon sonrasında odun bünyesinde bağ yapmayan polimer yapıları oluşmakta ve bunlar daha sonra odunun kullanım sırasında suyla temas etmesi sonucu yıkanabilmektedir (5). 3. ODUNUN KİMYASAL MODİFİKASYONUNDA MEVCUT ENDÜSTRİYEL DURUM VE GELECEĞE BAKIŞ Daha önce ifade edildiği gibi, odunun kimyasal modifikasyonu 1930’lardan beri gündemde olup, yeni araştırılan bir alan değildir. Ancak, maliyet sorunları ile birlikte bazı teknik zorluklar odunun kimyasal modifikasyonunun endüstriyel hale gelmesini geciktirmiştir. Kimyasal modifiye edilmiş odun yerine, doğal özellikleri üstün olan tropik yapraklı ağaç odunlarının ve emprenyeli odunların kullanımı maliyetler açısından daha avantajlı olmuştur. Bununla birlikte, son yıllarda odunun kimyasal modifikasyonuna alternatif olan bu iki kaynak sorgulama altındadır. Tropik odunlar, çoğunlukla düzenli ormancılık faaliyetlerinin yürütüldüğü ormanlardan değil kaçak kesimlerden elde ediliyor olmaları sebebiyle, dünya çapında önem kazanan “hammadde sertifikasyonu” koşulunu sağlayamamaktadır. Diğer yandan, başta CCA olmak üzere odun koruma endüstrisinde yıllardır kullanılan klasik emprenye maddelerinin kullanımına sınırlandırmalar getirilmekte ve hatta bazı maddeler tamamen yasaklanmaktadır. Odunun kimyasal modifikasyonunun önemini arttıran bir diğer olgu, özellikle Avrupa hükümetlerinin odun gibi yenilenebilir doğal kaynakların kullanımını teşvik etmesidir. Bütün bunlar, başta Avrupa ülkelerinde olmak üzere odunun kimyasal modifikasyonunun endüstriyel olarak uygulanabilmesi için bir dizi araştırma/geliştirme faaliyetinin başlatılmasını sağlamış ve özellikle “asetillendirme” konusunda bir hayli ilerleme kaydedilmiştir. Asetillendirme gibi bir kimyasal modifikasyon yöntemini nihai ürüne doğrudan doğruya uygulamak mümkün olmaktadır. Bu sayede, örneğin pencere doğramaları için, hem dayanım hem boyut stabilizasyonu aynı anda sağlanmaktadır. Özellikle yüzey kısımlarda boyut stabilizasyonunun sağlanması boya tabakalarının çatlamasını önlemekte ve bakım aralığını 3-5 yıldan 10-15 yıla çıkarmaktadır. Bir başka örnek parke döşemeleri için verilebilir. Asetillendirme sonucu, parkelerin hem sertlik değerleri % 30 kadar artabilmekte hem de renkleri daha açık olabilmektedir (8). Odunun kimyasal modifikasyonu konusunda laboratuar araştırmalarıyla birlikte, endüstriye adapte etme, yani teknoloji geliştirme çalışmaları da son hızla devam etmektedir. Kimyasal modifikasyonun tek bir işlemle birçok faydayı sağlaması aslında en avantajlı yanıdır. Bu sayede, maliyet dezavantajı da azalmaktadır. Örneğin, bir kimyasal modifikasyon işlemiyle, oduna dayanıklılık ve boyut stabilizasyonu yanında, yanmayı geciktirme ve bazı mekanik dirençleri arttırma özellikleri kazandırılabilmektedir. Buna göre, odunun kimyasal modifikasyonunun önümüzdeki yıllarda giderek artan bir öneme sahip olacağını vurgulamak gerekmektedir. Orman ürünleri sektöründe “yeni odun” kavramını içinde barındıran odun modifikasyonu konusunda ülke bazında geri kalınmaması için, başta üniversiteler olmak üzere bütün araştırma kurumlarının pratiğe yönelik projeler üretmesi, ilgili sektörün de bu araştırma/geliştirme projelerine katkı sağlaması elzemdir. Ülkemizde, odun modifikasyonuyla ilgili proje üretmeye ve sonuç almaya muktedir yeterli sayıda yetişmiş insan gücü bulunmaktadır. KAYNAKLAR 1)Rowell, R.M. ve Konkol, P., Treatments that enhance physical properties of wood, U.S. Forest Products Laboratory FPL-GTR-55, 12 s., 1987. 2)Lu, J. Z., Wu, Q. ve McNabb Jr., H.S., Chemical Coupling in Wood Fiber and Polymer Composites: A Rewiev of Coupling Agents and Treatments, Wood Science and Technology 32 (1):88-104, 2000. 3)Yıldız, Ü.C., Bazı Hızlı Büyüyen Ağaç Türlerinden Hazırlanan Odun-Polimer Kompozitlerinin Fiziksel ve Mekanik Özellikleri, Doktora Tezi, K.T.Ü., Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, 1994. 4)Kumar, S., Chemical Modification of Wood, Wood and Fiber Science 26 (2):270-280,1994. 5)Rowell, R.M., Penetration and Reactivity of Cell Wall Components, sayfa 175-255, in R.M.Rowell,ed. The Chemistry of Solid Wood, ACS Series 207, American Chemical Society, Washington, DC., 1984. 6) Yıldız, Ü.C., Odun Modifikasyonu Yöntemleri, Basılmamış Ders Notları, K.T.Ü. Orman Fakültesi, 2002, Trabzon. 7)Hafızoğlu, H. ve Yıldız, Ü.C., Acetylation Plus Water Repellent Treatment of Wood in Slate Thickness, Holzforschung 44 (4):245-248, 1990. 8)Accoya - The Strength Within, 22 Şubat 2004. Yazar : Doç Dr. Ümit Cafer YILDIZ / K.T.Ü Orman Fakültesi |
| Sponsorlar/Google Reklamları |
Bu alandan sitenizi, ürünlerinizi tanıtabilirsiniz. Bilgi almak ve reklam vermek için bize ulaşın.
|
 |
| Etiket (Tag) Ekle |
| kimyasal, modifikasyonu, odunun |
|
|
Benzer Konular
|
||||
| Konu | Konuyu Başlatan | Forum | Cevaplar | Son Mesaj |
| Kimyasal İlaçların Zararları | Livadi | Bitki Koruma | 0 | 11.05.2010 11:00 |
| Toprağın Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri | Mr.Muhendis | Toprak Bilimi ve Bitki Besleme | 0 | 05.04.2010 22:51 |
| Arpanın Kimyasal Yapısı ve Özellikleri | Livadi | Tarla Bitkileri | 0 | 18.03.2010 22:51 |
| Türkiye'de Kimyasal Gübre Tüketimi | Mr.Muhendis | Toprak Bilimi ve Bitki Besleme | 0 | 21.02.2010 08:56 |
| Kimyasal Madde ve Gübre Yanığı | Mr.Muhendis | Toprak Bilimi ve Bitki Besleme | 0 | 11.12.2009 13:02 |
Hybrid-Şeklinde