THERMOWOOD (ISIL ĐŞLEM GÖRMÜŞ AHŞAP)
Ar. Gör. Süleyman KORKUT 1) suleymankorkut@hotmail.com
Ar. Gör. Hasan ÖZDEMĐR 1 ) hozdemir18@yahoo.com
GĐRĐŞ
Bina dışı kullanımlarda ahşabın dayanıklılığını artırmak için uygulanan ısıl işlem yüz yıllardan beri bilinmektedir. Öyle ki Vikingler ısıl işlemi çit malzemesi gibi dış yapılarda 1000 yıl kadar önce kullanmışlardır [1].
Odunun ısıl işleme tabi tutulması konusunda ilk bilimsel çalışmalar 1930 yılında Alman bilim adamları Stamm ve Hansen tarafından, 1940 yılında A.B.D.’li bilim adamı White tarafından yapılmıştır. 1950’lerde Germans Bavendam, Runkel ve Buro bu konuda çalışmalara devam etmişlerdir.
1960’larda Kollman ve
Schneider, 1970’lerde Rusche ve Burmester yine bu konuda çalışmışlardır. 1990’larda bu konuda Hollanda, Finlandi ya ve Fransız bilim adamları oldukça fazla çalışma yapmışlardır [2, 3].
Isıl işlem görmüş odunun koru yucu etkileri yüz yıllardır bilinmesine rağmen konu, bir araştırma olgusu olarak bilim adamları tarafından son 10 yılda geniş bir şekilde ele alınmaya başlanmıştır.
ThermoWood işlemi başlıca 3 ana safhaya ayrılır (Şekil 1)[4];
1.Safha- Isıl işlem uygulamada en fazla zaman gerektiren safha: 1. safha yüksek sıcaklıkta kurutma safhası olarak da adlandırılır. Bu safha (ısıl işlem safhası başlamadan önceki safha) bo yunca odunun rutubet içeriği % 0’a doğru
1
Đ.Ü. Orman Fakültesi, Orman Endüstri Mühendisliği Bölümü
w ww ww w..ssaabbiittttuunncceell..ccoom m
1
azalır.
Kurutma safhasının süresi odun türü, kereste kalınlığı ve odunun rutubet
içeriğine bağlıdır. Hammadde taze veya kurutulmuş odun olabilir.
Başarılı bir kurutma iç çatlaklardan kaçınmak için önemlidir. Odun yüksek sıcaklıklarda
elastik
özellik
kazanması
sonucu
geleneksel
fırında
kurutma
yöntemine nazaran daha i yi deformas yon mukavemeti gösterir.
2. safha- Isıl Đşlem Safhası:
Isıl işlem u ygulaması işlem düzeyine bağlı
olarak kapalı bir odada sıcaklığın 185-215
o
C’ye artırılması ile u ygulanır.
Hedeflenen sıcaklığa ulaşıldığında sıcaklık, ısıl işlem u ygulama amacına bağlı olarak 2-3 saatlik bir süre sabit tutulur.
Isıl işlem safhası yüksek sıcaklıkta
kurutma safhasından sonra derhal başlatılır. Isıl işlem bo yunca odunda vuku bulan kim yasal değişmelerin etkilerini ve odunun yanmasını önlemek amacı yla koru yucu gaz kullanılır.
3. Safha- Soğutma ve Denkleştirme: olarak
soğutmak
için
kondis yonlama
Isıl işlemden sonra odunu kontrollü (denkleştirme)
peri yodu
u ygulanır.
Çatlaklara sebep olan odun ve dış hava arasındaki yüksek sıcaklık farklılıkları bu safhada minimize edilir. Đlaveten odunun rutubet içeriğini son kullanım yeri için gerekli
olan
rutubet
gerçekleştirilir. önemli
bir
düzeyine
getirmek
için
tekrar
nemlendirme
işlemi
Odunun nihai nem seviyesi onun çalışma özellikleri üzerinde
etki ye
sahiptir.
Örneğin
kuru
odunun
işlenmesi
zordur.
Kondis yonlamadan sonra odunun nem içeriği % 5-7 olmalıdır. Đşlem sıcaklığı ve keresteye bağlı olan kondis yonlama safhası 5-15 saat sürer.
w ww ww w..ssaabbiittttuunncceell..ccoom m
2
Şekil 1: Isıl Đşlem Safhaları
Isıl Đşlem Ekipmanları:
Isıl işlemde su, buhar ve yü ksek sıcaklıklar
kullanılır. Isıl işlem şartları, odundaki uçucu bileşik yapılarını harekete geçirerek koroz yona sebep olduğundan ısıl işlem ekipmanları bo yasız çelikten yapılır. Đlaveten yüksek sıcaklık; havalandırma tertibatı ve rad yatör çözümleri ile güvenlik araçları
Isıl işlem u ygulamalarında bio yakıt, fueloil veya gaz
gerektirir.
kullanarak yakılan sıcak yağ ısıtma sistemleri ve direkt elektrikli ısıtma sistemi kullanılır.
Bunlara ilaveten ısıl işlem için gerekli olan buharı üretmek için özel
bir
üretim
buhar
sistemi
gereklidir.
Isıl
işlem
süresince
odundan
gazın
buharlaşması fırınlama metodu ile gerçekleştirilir. Fırınlama metodunun öncelikli amacı odundan buharlaşan bileşiklerin sebep olduğu çevre zararlarını minimuma indirmektir.
Sistemde
elektrik
ekipmanı
olarak
sıradan
kereste
kurutmada
kullanılan ekipmanlar kullanılır [3].
THERMOWOOD’UN ÖZELLĐKLERĐ
ThermoWood’un
özellikleri
ısıl
işlem
sıcaklığı
ve
süresine
bağlıdır.
Odunun birçok özelliğini ısıl işlem sıcaklığı, ısıl işlem süresinden daha fazla
w ww ww w..ssaabbiittttuunncceell..ccoom m
3
oranda etkiler. Daha düşük sıcaklıklarda daha uzun süre ısıl işlem u ygulaması ile odun özelliklerini i yileştirmez [3].
1. Yoğunluk: Thermowood ısıl işlem görmemiş odundan daha düşük bir yoğunluğa sahiptir. değişmelerden
Bu başlıca ısıl işlem süresince odun kütlesindeki
kayn aklanır.
Yüksek
ısıl
işlem
sıcaklığı
yoğunlukta
azalmalara sebep olur [3,5,6].
2. Direnç: Yoğunluk ile direnç arasında güçlü bir korelas yon söz konusudur. Thermowood odununun direnç değerleri daha düşüktür. ağırlık-direnç oranı değişmeden kalır.
Bununla birlikte
Odunun direnci Lif Do ygunluğu
Noktasının (LDN) altında bağıl nemine ve rutubet içeriğine bağlıdır. ThermoWood daha düşük nem içeriğine sahiptir [3,5,6].
a) Eğilme Direnci:
220
o
C’nin altındaki sıcaklıklarda u ygulanan ısıl
işlem eğilme direnci üzerine fazla etkili değildir. Ancak budak içeren malzemenin kullanılması durumunda ThermoWood’un direnç değerleri %40 kadar azalır. Bunun sebebi düşen budaklar ve reçinenin yüzeye çıkmasıdır. Ancak 190 o C’ye kadar olan düşük sıcaklıklarda ısıl işlem u ygulandığı
zaman
eğilme
direncindeki
bu
azalma
farkı
giderilebilmektedir. Thermowood yük taşıması gerektiren yapısal kullanımlarda değerlendirilmemelidir [3,5,6]..
b) Elastikiyet Modülü: Thermowood’un elastiki yet modülü ile ısıl işlem görmemiş odunun elastiki yet modülü arasındaki fark anlamlı değildir [3,5,6].
c) Basınç Direnci: Yapılan araştırmalara göre ısıl işlemin basınç direnci üzerine olumsuz bir etkisi söz konusu değildir. Hatta bazı durumlarda normal fırında kurutulmuş oduna nazaran %40 kadar daha iyi direnç değerlerine sahiptir. ThermoWood normal olarak fırında kurutulmuş ahşap ile aynı elastikliğe sahip değildir. Gerçekte ThermoWood odununun basınç direnci değerleri yüksek sıcaklıklar u ygulansa bile ısıl işlem görmemiş odundan daha i yidir [3,5,6]. w ww ww w..ssaabbiittttuunncceell..ccoom m
4
d) Makaslama Direnci: Isıl işlemde; yüksek sıcaklıklar (>230 o C) ve uzun işlem
süresi
makaslama
(>4
saat)
direncinde
u ygulandığı %25’e,
zaman
teğet
rad yal
örneklerdeki
örneklerdeki makaslama
direncinde%40’a varan bir azalma söz konusu olur. Normal ısıl işlem sıcaklıklarında (190 o C) dirençteki azalma çok düşüktür [3,5,6].
d) Yarılma Direnci: Isıl işlem sıcaklığına bağlı olarak yarılma direnci %30-40 oranında bir azalma gösterir. Sıcaklığın yükselmesi ile dirençteki azalma daha da artar [3,5,6].
e) Vida Tutma Direnci: Vida tutma direnci ısıl işlemden daha çok odun yoğunluğundaki genel varyas yondan etkilenir. Düşük yoğunluktaki malzeme daha i yi vida tutma özelliği gösterir [3,6].
g) Şok Direnci: ThermoWood’un şok direnci normal olarak kurutulmuş keresteden %20 kadar daha düşüktür [3,6].
3. Sertlik: Isıl işlem sıcaklığındaki artma ile sertlik değerinde de bir i yileşme söz konusudur. Bununla birlikte nispi değişim çok ufak olup u ygulamada fazla bir etki ye sahip değildir [3,5,6]. 4. Denge Rutubet Miktarı (DRM) : 220 o C gibi yüksek sıcaklıklarda ısıl işlem u ygulaması odunun DRM’nı olduğu
zaman
odunun
%40-50 oranında azaltır. Bağıl nem yüksek
rutubet
miktarındaki
farklılıklar
daha
yüksek
olmaktadır [3,5,6].
5. Stabilite ( Daralma ve Genişleme) : Düşük DRM sebebi yle ısıl işlem teğet ve rad yal genişlemeyi önemli oranda azaltır. Odunun Hidroksil gruplarının miktarındaki azalma sebebi yle odunun hücre duvarları daha az su absorbe eder [3,5,6, 7].
w ww ww w..ssaabbiittttuunncceell..ccoom m
5
6. Permeabilite : Isıl işlem, odunun su alımını %10-12 oranında azaltır. Azalan su absorpsi yonu, odunun yüzey işlemlerinde su bazlı tutkal ve bo ya kullanımı söz konusu olduğunda göz önünde tutulmalıdır [3,5,6].
7. Isı Đletkenliği: ThermoWood’un ısı iletkenliğinde, ısıl işlemle muamele görmemiş odun ile karşılaştırıldığı zaman %20-25 oranında azalma söz konusudur [3,6].
8. Yanma
Emniyeti:
ThermoWood’un
yanmaya
karşı
direnci
ısıl
işlem
görmemiş odundan pek farklı değildir [3,8].
9. Biyolojik Dayanıklılığı: ThermoWood’un bi yolojik dayanıklılığı ısıl işlem sıcaklık ve zamanına bağlıdır. Özellikle 220 o C’nin üzerine çıkıldığı zaman bu dayanıklılık daha iyi olmaktadır. ThermoWood kesinlikle ıslak zeminle temas etmemelidir [3,9].
10.Dış Hava Şartlarına Karşı Direnci: ThermoWood ısıl işlem görmemiş odun ile karşılaştırıldığında nem içeriğinde yarı yarı ya bir azalma söz konusudur. ThermoWood güneşin U.V. ışınlarına karşı orijinal rengini korur [3,9].
11.Kimyasal Özellikler: Isıl işlem u ygulanan odun daha düşük miktarda hemiselüloz içerir. Yaklaşık 200-260 o
o
C sıcaklıkta hemiselüloz, 240-350
C’de ise selüloz degrede olur. Sıcaklık 200
o
C’yi aştığı zaman Lignin
kütlesinde bir azalma söz konusu olur. ThermoWood steril bir malzeme olup toksin olmayan kalıntılar içerir [3,10].
SONUÇ
Günümüzde ThermoWood yukarıda bahsedilen üstün özellikleri sayesinde A.B.D. ve Avrupa’da bü yük bir ihracat pazarına sahiptir. Geleneksel kim yasallar ile empren ye edilmiş ahşaba mükemmel bir alternatif oluşturur. ThermoWood’un ahşaba kazandırdığı üstün özellikler Şekil 2’de gösterilmiştir [11].
w ww ww w..ssaabbiittttuunncceell..ccoom m
6
Şekil 2: ThermoWood’un Ahşaba Kazandırdığı Üstün Özellikler
Thermowood parke, döşeme tahtası, sauna malzemesi, mutfak mobil yası, duvar ve taban panelleri, müzik aletleri, bahçe mobil yaları, kapı, pencere, bina dış kaplama malzemesi gibi geniş bir kullanım alanına sahiptir [1,3,4,11]. Gelişmiş ülkelerde sahip olduğu pazar payı göz önüne alındığında ülkemizde de bu konuda tesislerin kurulması ve araştırmaların teşvik edilmesi gerçeği kaçınılmazdır.
KAYNAKLAR
1. KALAYCIOĞLU, H. 2003: Ahşap Zemin Döşemeleri Montaj ve Bakımı, Parke Dekoras yon Dergisi Sayı:12 Sayfa 94-100, Mayıs 2003.
2. VĐĐTANĐEMĐ, P. 2000: New Properties for Thermall y-Treated Wood, Industrial Horizons, p.9, March 2000.
3. http://www.zone.ee/HeatTreatment/interest.htm
4. http://www.woodmodification-network.org
w ww ww w..ssaabbiittttuunncceell..ccoom m
7
5. YILDIZ, S. 2002:Physical, Mechanic, Technologic and Chemical Properties of Fagus orientalis and Picea orientalis Wood Treated b y Heating, Doctoral Thesis, K.T.U. Institute of Science and Technology, Trabzon.
6. VIITANEN, H., JÄMSÄ, S., PAAJANEN, L., VIITANIEMI, P. 1994: The Effect of Heat Treatment on the Properties of Spruce. Apreliminary Report. Paper Prepared for the 25th Annual Meeting, Bali, Indonesia May 29 - June 3. 1994
7. STAMM, A.J., HANSEN, L.A., 1937: Minimizing Wood Shrinkage and Swelling: Effect of Heating in Various Gases, Ind. Eng. Chem., 29 (7,): pp.831833.
8.
MIKKOLA, E. ja HAKKARAINEN, T., 2001: Effect of Thermal Treatment on Reaction to Fire Classification of Wood, Tutkimusraportti RTE896/01, Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus, Rakennustekniikka, Espoo.
9. MAĐLUM, N.P., ARENAS, C.V., 1974: Effect of Heat on the Natural Decay Resistance of Philippine Woods, Philippine Lumberman, 20 (10): pp. 18-19.
10.KOTILAINEN, R., 2000: Chemical Changes in Wood during Heating at 150-260 ºC, Väitöskirja, J yväsk ylän Yliopisto, Kemian
Laitos, Soveltava Kemia,
J yväsk ylä.
11.http://www.genetrade.net/main/products/thermowood.html.
w ww ww w..ssaabbiittttuunncceell..ccoom m
8