Nano partiküllü koruyucu maddelerin bazı ağaç türlerinin yanma özelliklerine etkileri

Abstract

Ahşap malzeme yenilenebilir, hafif, mekanik direnci yüksek, iç-dış dekorasyonda yaygın kullanım alanına sahip, kolay işlenebilen ve estetik görünüme sahip bir hammadde kaynağıdır. Ancak ağaç malzeme organik yapısından kaynaklı böcek-mantar tahribatına uğraması, güneş, nem, sıcaklık farkı ve ateşe karşı sınırlı dayanımı gibi zayıf sayılabilecek bazı olumsuz özelliklere sahiptir. Ahşabın bu olumsuz yönlerini iyileştirmek için çeşitli kimyasal maddelerle muamele edilip, kullanım yerine uygun katman yapıcı malzemelerle üst yüzey işlemlerden geçirilmesi yaygın kullanılan koruma yöntemlerindendir. Günümüzde yanmayı engelleyici olarak kullanılan bor, amonyum ve azotlu bileşiklerin ağaç malzemenin higroskopitesinde artışa sebep olduğu bilinmektedir. Nano teknoloji bilgisayar, elektronik, robotik teknolojilerin yansıra malzeme biliminde yüzey kaplama ve nano kompozit üretimi gibi alanlarda da kullanılmaktadır. Çalışmada kullanılan nano maddelerin boyutlarından dolayı ahşaba daha derin nüfuz edeceği, homojen dağılıp yıkanma miktarlarını azaltacağı düşünülmektedir. Bu çalışma, nano hekzagonal bor nitrür (h-BN) ile emprenye edilen farklı ağaç türlerinin yanma özelliklerini tespit etmek için yapılmıştır. Çalışmada ağaç türü olarak ağaç işleri endüstrisinde yaygın olarak kullanılan iğne yapraklı ağaçlardan Sarıçam (Pinus sylvetsris Lipsky ), Doğu ladini (Picea orientalis) ve geniş yapraklı ağaçlardan Anadolu kestanesi (Castanea sativa Mill) odunları seçilerek, %1,5 konsantrasyonlu h-BN ile ASTM-D 1413-76 (1976) standartlarına göre emprenye edilmiştir. Deney örneklerinin yanma özelliklerinin ölçülebilmesi için ASTM E 160–50 (1975) esaslarına uyularak yanma test cihazında ölçümler yapılmıştır. Çalışma sonucunda alev kaynaklı yanma (AKY), kendi kendine yanma (KKY) ve kor halde yanma (KHY) sıcaklıkları, yanmada ağırlık kaybı, yıkılma süresi ve toplam yanma süresi belirlenmiştir. Sonuç olarak; test ve ölçüm için alınan ahşap numunelerde en yüksek retensiyon miktarı ladinde en az ise kestanede ölçülmüştür. Kontrol örneklerine göre h-BN uygulaması KKY ve daha yüksek oranlarda da AKY sıcaklıklarında artışa neden olmuştur. Kor halde yanma sıcaklığı kontrol örneklerine göre h-BN uygulanan örneklerden kestane ve ladinde artış Sarıçamda ise azalma gözlemlenmiştir. Yıkılma süreleri kontrol örneklerine göre h-BN uygulanan örneklerde artış; toplam yanma sürelerinde, kestane ve ladinde artış Sarıçamda azalmaya neden olmuştur. Yanmada ağırlık kaybı kontrol örneklerine göre h-BN uygulanan örneklerden ladinde ve Sarıçamda artış kestanede azalma belirlenmiştir.

Wood materials which are renewable, lightweight, widely used in interior and exterior decoration and easy to process is a source of raw materials. Wood materials also has high mechanical resistance and aesthetic appearance. However, the wood material has some negative features. For example, wood materials can be faced with insect or fungal destruction due to its natural structure. Wood materials also has poor endurance to sun, moisture and fire. To prevent these negative aspects, one of the widely used protection method is treating with various chemicals and top-level processings with layer maker materials. It is known that boron, ammonium and nitrogenous compounds which are used as a fire inhibitor today cause an increase in the hygroscopicity of the wood material. Nanotechnology is used in computer science, robotics, surface coating and nano-composite production. Thanks to the size of the nanomaterials used in the study, it is thought that nanomaterials will penetrate the wood material more deeply and it will decrease the necessity of being washed by dispersing homogeneously. This study was conducted to determine the combustion properties of nano hexagonal boron nitride impregnated wood material. In this study, pine (Pinus sylvestris Lipsky), Eastern spruce (Picea orientalis) and Anatolian chestnut (Castanea sativa Mill) from broadleaf trees, which are commonly used in the woodworking industry, were selected. They impregnated with hexagonal boron nitride (h-BN), which has %1.5 concentration, considering ASTM-D 1413-76 standards. In order to measure the combustion properties of the test samples, measurements were made in the combustion tester following ASTM E 160–50 (1975). In the result of study, temperatures of burning by fire, burning by itself and burning as a cinder, weight loss in combustion, decay time and total burning time are determined. As a result, the highest amount of retention was measured in spruce and the lowest amount of retention was measured in Anatolia chestnut. According to samples, h-BN implementation caused increasing temperatures of burning by itself and burning by fire. According to samples of temperatures of burning as a cinder, temperatures of spruce and chestnut has increased and temperature of pine has decreased with the implementation of h-BN. According to samples of decay time, when h-BN has implemented, it is observed that decay time has increased and also total burning time has increased in all samples but pine. In accordance with weight loss in combustion, when h-BN has implemented, it is identified that spruce and pine became stronger but chestnut became weaker.