ODUN MODİFİKASYONU(YENİ AHŞAP)BÖLÜM 1 Odunun Kimyasal Modifikasyonu

1. GİRİŞ

Odun modifikasyonu kavramı, bu derleme dizisi kapsamında, konuyla ilgili en geniş, entoparlayıcı ve en genel kavram olarak ele alınacaktır. Diğer tanım ve kavramlar “odunmodifikasyonu” ana çatısı altında sınıflandırılacaktır. Kavrama bu açıdan bakılırsa,odunun doğal yapısını bir biçimde dönüştüren, değiştiren veya başkalaştıran bütünteknik ve yöntemler “odun modifikasyonu” içersinde yer alır. Bu bağlamda, odunun klasikemprenye maddeleriyle muamele edilmesi veya basit bir yüzey işleminden geçirilmesibile odun modifikasyonu içinde değerlendirilebilir. Ancak, odunun modifiye edilmesiyleilgili sınıflandırmalar genellikle daha dar kapsamlı tutulmaktadır. Rowell’e göre; odununteknolojik 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 çaprazbağlayıcı 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(odun­polimer 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 kimyasalmaddeler baz alınmaktadır (2):1) organik kimyasal maddelerle yapılan modifikasyonlar,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 aşağıdakigibi 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) odun­polimer 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 bmaddesinde yer alan teknik ve yöntemler ele alınacaktır ki söz konusu teknik veyöntemleri “odunun kimyasal modifikasyonu” olarak adlandırmak mümkündür.

Asetillendirmenin Odunun Fiziksel Özelliklerine EtkisiSolda sarıçam, sağda kavak örnekleri (sağlam kalan örnekler asetillendirilmiş olanlardır)”

2. ODUNUN KİMYASAL MODİFİKASYONU

Gerek ulusal gerekse uluslar arası literatürde “odun modifikasyonu” kavramı çoğu kezodun bileşenlerinin çeşitli kimyasal maddelerle reaksiyona girmesi ve bu yolla odununkimyasal konfigürasyonunun değiştirilmesi, yani “odunun kimyasal modifikasyonu”anlamında kullanılmaktadır. Odunun kimyasal modifikasyonu 1930’lardan itibarenaraştırılmaya başlanmış olup, günümüzde de yoğun bir şekilde araştırılmaktadır.Kimyasal modifikasyon alanında yapılan çalışmaları kronolojik ve sistematik olarak elealan çeşitli bilimsel makaleler vardır (2,4,5).

2.1. Odunun Fiziksel/Kimyasal Özellikleri ve Kimyasal ModifikasyonOdun temel olarak selüloz, hemiselülozlar ve ligninden oluşan üç boyutlu, polimerikyapıda doğal bir kompozit maddedir. Bu polimerler hücre çeperini oluştururlar ve odununfiziksel ve kimyasal özelliklerinin bir çoğundan sorumlu olurlar. Odun; ekonomik olması,işlenme için gerektirdiği enerjinin az olması, yenilenebilirliği, dirençli olması ve estetiközellikleriyle tercih edilen bir mühendislik malzemesidir. Bununla birlikte, odunun arzuedilmeyen 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 arasındakikimyasal reaksiyonların sonucu olarak ortaya çıkmaktadır. Örneğin; zararlı organizmalarhücre çeperindeki polisakkarit polimerlerini (yani, selüloz ve hemiselülozları) olumsuzetkilediğinden, odun biyolojik yönden bozulabilmektedir. Bu organizmalar içinde yer alanmantarlar, odun polimerlerini sindirilebilir birimlere hidrolize edebilme yeteneğindeki çokspesifik enzim sistemlerine sahiplerdir. Yüksek moleküler ağırlığa sahip selülozunbiyolojik olarak bozulması odunu zayıflatmaktadır. Çünkü, selüloz odunun dirençözelliklerinden birinci derecede sorumludur. Diğer yandan, hücre çeperi polimerlerihidrojen bağları yoluyla rutubet çekebilen serbest hidroksil (OH­) gruplarına ve diğeroksijen içeren gruplara sahip olduklarından, odun, rutubetindeki değişikliklere bağlıolarak boyutlarını değiştirmektedir. Alınan rutubet hücre çeperini genişletmekte ve bugenişleme çeper suyla doygun hale gelinceye kadar sürmektedir. Bu süreç dönüşebiliryapıdadır, yani odun rutubet kaybederken daralmaktadır (5,6).

Ayrıca, hücre çeperi polimerleri artan sıcaklıkla birlikte uçucu, tutuşabilen gazlar açığaçıkararak hidroliz, oksidasyon, dehidrasyon ve piroliz reaksiyonları verdiğinden odunyanıcı özelliğe sahiptir. Bunun yanı sıra, odun dış hava koşullarında kullanıldığı takdirdeUV ışınlarının neden olduğu fotokimyasal bozulmaya maruz kalmaktadır. Bu bozulma ilkolarak ligninde meydana gelmekte ve karakteristik renk değişimine sebep olmaktadır (4­6).

Yukarıda kısaca değinilen zararlar ve bozulma şekilleri doğal olarak kimyasal karaktertaşıdıklarından, hücre çeperi polimerlerinin temel kimyasal yapısını değiştirerek (modifiyeederek) söz konusu bozulmaları bertaraf etmek veya oranlarını azaltmak mümkünolabilmektedir. Böylece, odunun temel kimyasını ve dolayısıyla özelliklerini, hücre çeperpolimerlerinin kimyasal reaksiyonları yardımıyla değiştirmek mümkündür.

Odunun kimyasal modifikasyonu masif (som) oduna uygulanabildiği gibi, etiket/şerityonga levha, yonga levha ve lif levha gibi odun kompozitlerine de uygulanabilmektedir.Ancak, makalenin bundan sonraki kısımlarında özellikle masif odunda yapılanuygulamalar ele alınacaktır.Asetillendirmenin Odunun Fiziksel Özelliklerine Etkisi

“İki yıllık eskitme (weathering) deneyinden sonra normal (solda) ve asetillendirilmiş(sağda) ladin örneklerinde boya tutma ve dış görünüm durumu”

2.2. Hücre Çeperinde Kimyasal ModifikasyonOdunun hücre çeperlerinin kimyasal modifikasyona tabi tutulması, öncelikle odununçalışma sakıncasını azaltmak, yani boyut stabilizasyonunu sağlamak için geliştirilmiştir.Bununla birlikte, boyut stabilizasyonunun yanı sıra odunun fiziksel ve mekanik bazıözelliklerinde de kimyasal modifikasyon sonucunda önemli iyileşmeler olabilmektedir.

2.2.1. Reaksiyon GerekleriKimyasal modifikasyonda kullanılan maddelerin odunun reaktif kısımlarına ulaşılabilirliğibirinci derecede önemlidir. Reaktif kısımlara ulaşılabilirliği arttırmak için, kimyasal maddeodun içersine derinlemesine girmelidir (penetre olmalıdır). Penetrasyon odun yapısınıgenişletmek yoluyla sağlanabilmektedir. Eğer bir kimyasal madde potansiyel olarakodunu modifiye etme yeteneğinde olup, odun yapısını genişletmiyorsa; bu takdirde, birkatalizör maddeye gereksinim duyulmaktadır. Eğer hem kimyasal madde hem dekatalizör madde odunu genişletmiyorsa, bu durumda odunu genişleten bir yardımcıçözücü reaksiyon sistemine eklenmelidir (5).

Odunun kimyasal modifikasyonunda kullanılacak potansiyel kimyasal maddelerin odunbileşenlerinin serbest hidroksil (OH­) gruplarıyla reaksiyon verecek fonksiyonel gruplarıiçermesi gerekmektedir. Bu konuda göze alınacak ilk husus, odun bileşeniyle kimyasalmadde arasında olması istenen kimyasal bağdır. Süreklilik (kalıcılık) için bu kimyasalbağın çevresel baskıları göğüsleyecek şekilde yeterli bir kararlılığa sahip olması gerekir.Böyle bir durumda, eter bağı belki de en çok istenen C­O (karbon­oksijen) kovalent bağıolmaktadır (5).

2.2.2. Reaksiyon KoşullarıBir reaksiyon sistemi seçilmeden önce göz önünde bulundurulması gereken belirlikoşullar vardır. Reaksiyonun tamamlanması için gereken sıcaklık, odunda çok az zararmeydana getirecek veya hiç getirmeyecek derecede düşük tutulmalıdır. Bununla birlikte,reaksiyon oranı da nispeten hızlı olmalıdır. Güvenli üst limit 120°C civarıdır, çünkü busıcaklıkta ve kısa bir zaman sürecinde odunda meydana gelen zarar ihmal edilebilirdüzeyde olmaktadır.

Öte yandan, reaksiyon esnasında odundaki rutubet miktarı da kritik olmaktadır. Sudakihidroksil 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 sisteminiseçmektir.

Reaksiyon sistemini basit tutmak da önemlidir. En iyisi; reaksiyon sonrasında kimyasalmaddelerin geri kazanılması için karmaşık ayrıştırma işlemlerine ihtiyaç gösteren çokbileşenli sistemlerden kaçınmaktır. Optimum sistem, reaksiyonda kullanılan kimyasalmaddelerin 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 olduklarındankullanılamamaktadır. Bu nedenle, en iyi katalizör maddeler zayıf alkali olanlardır. Bunlar

aynı zamanda odun yapısını genişlettikleri için de tercih edilmektedir. Kullanılan katalizördüşük reaksiyon sıcaklıklarında etkili, reaksiyon sonrasında kolayca uzaklaştırılabiliryapıda, zehirsiz ve paslandırma etkisiz olmalıdır.

Asetillendirmenin Odunun Fiziksel Özelliklerine Etkisi“12 haftalık UV degredasyonundan sonra normal (solda) ve asetillendirilmiş (sağda)örneklerde görünüm”

Reaksiyon koşulları, reaksiyona giren odunun arzu edilen özelliklerini kaybettirmeyecekölçüde mutedil olmalıdır. Odun fiziksel gücünü yitirmemeli, doğal rengini korumalı (birrenk değişikliği istenmedikçe), iyi bir elektrik yalıtkanı olma özelliğini sürdürmeli, elleişlemede tehlike arz etmemeli ve boyanabilir, tutkallanabilir olmalıdır (4­6).

2.3. Odunun Kimyasal Modifikasyonunda Kullanılan MaddelerDaha önce ifade edildiği gibi ağaç malzemenin çalışması, aynı zamanda biyolojikbozulmaya uğraması, temel olarak odun bileşenlerinde yer alan hidroksil gruplarınınvarlığı sebebiyledir. Bu grupların kendilerinden daha büyük yapıdaki kimyasalmaddelerle yer değiştirmesi doğal olarak odunu kalıcı biçimde genişletecektir. Sonuçta,odunun rutubet alması ve mantar enzimlerinin spesifik reaksiyonları büyük ölçüdeönlenecektir.

Bu amaçlara yönelik olarak; odunun hidroksil gruplarıyla reaksiyona girip, kovalentbağlar oluşturacak kapasitede çok sayıda kimyasal madde araştırılmıştır. Bunlar odundadaha ziyade eter, ester veya asetal yapıları oluşturmaktadır. Odun bileşenleriyle kararlıkimyasal bağlar vermek üzere denenen maddeler arasında alkil veya asit kloridler,anhidritler, karboksilik asitler, epoksitler, izosiyanatlar, laktonlar, nitriller, vb. birçokmaddeler bulunmaktadır. Böyle işlemlerin endüstriyel uygulamaya aktarılabilmesibakımından; kimyasal maddenin seçiminde zehirlilik, paslandırma etkisi ve maliyetbelirleyici ana etmenlerdir (4).

Kimyasal modifikasyon reaksiyonlarında en çok araştırılanlar asetillendirme ile epoksitlerve izosiyanatlarla yapılan reaksiyonlar olmuştur. Ayrıca, bu maddelerin yan etkilerinindiğerlerine göre en düşük seviyede kaldığı da belirtilmektedir.

2.3.1. Eter Yapısı Oluşturan ReaksiyonlarEter yapısı oluşturan kimyasal modifikasyon maddeleri arasında dimetil sülfat, metiliodid, alkil kloridler, β­propiyolakton, akrilonitril yer almaktadır. Odunun dimetil sülfatlareaksiyonu sonucu, en basit bir eter yapısı olarak metil eter oluşmaktadır. Metillendirmeolarak adlandırabilen böyle bir işlem sonucunda, şiddetli reaksiyon koşulları nedeniyleodunun mekanik özellikleri aşırı derecede düşebilmektedir.

Epoksitler.­ Eter yapısı oluşturan bir diğer madde grubu “alkalen oksitler” içinde yer alanepoksitlerdir. Etilen oksit, bütilen oksit, propilen oksit, epiklorhidrin ve diklorhidrinaraştırılan epoksitler arasındadır. Epoksitlerle odunun reaksiyonu aşağıdaki gibidir (5):Asetillendirmenin Odunun Fiziksel Özelliklerine Etkisi

Yukarıda görüldüğü gibi, epoksitlerle muamelede, hücre çeperi hidroksil gruplarıyla birbaşlangıç reaksiyonundan sonra oluşturulan yapıdan yeni bir hidroksil grubu ortayaçıkmaktadır. Bu yeni hidroksil grubundan itibaren bir polimer yapısı meydana gelmeyebaşlamaktadır. Epoksitlerle muamele sonucu odunun boyut stabilizasyonu % 60­90arasında artmakta; mantar, termit ve deniz zararlılarına karşı dayanımı bir hayliyükselmektedir. Ancak, modifikasyon sonucu odunun mekanik özelliklerinde ortalama %10’luk bir azalma meydana gelmekte, sertlikte ise bir değişiklik olmamaktadır (4­6).

2.3.2. Asetal Yapısı Oluşturan Maddeler

Formaldehit.­ Asetal yapısı oluşturan maddeler formaldehit, asetaldehit, benzaldehit gibialdehitlerdir. Formaldehit reaksiyonu sonucu odunun hidroksil grupları birbirine çaprazbağlanmaktadır (5):

Asetillendirmenin Odunun Fiziksel Özelliklerine Etkisi

Yukarıdaki reaksiyon denklemine göre oluşan çapraz bağlama kombinasyonları birçokturve teorik olarak bunların hepsi mümkündür. Reaksiyon iki aşamalı olduğundan,kullanılan formaldehitin bir kısmı çapraz bağlı olmayan yarı asetal formundakalabilecektir.

Ağırlık artışı tam kuru odun ağırlığına oranla % 2 civarında olduğunda, formaldehitlemuamele edilmiş odun mantar saldırılarına uğramamaktadır. Buna göre; az bir ağırlıkartışıyla mantar tasallutunun önlenmesi, enzimler için önemli olan hidroksil gruplarınınbloke edilmesine dayanmaktadır. Ayrıca; % 3.1’lik ağırlık artışında % 47’lik, % 7 ağırlıkartışında ise % 90’a varan bir boyut stabilizasyonu sağlanmaktadır

Belirtilen faydalı yönlerine karşılık; formaldehit modifikasyonu odunun mekanik dirençözelliklerini önemli ölçüde azaltabilmektedir. Sertlik ve aşınma direnci değerleri bir hayliazalırken, liflere paralel basınç ve eğilme direnci % 20, şok direnci % 50 oranındagerileyebilmektedir. Bunun sebebi, formaldehit muamelesiyle odunun gevrek ve kırılganhale gelmesidir. Daha sonraları yapılan araştırmalarda, dimetiloletilen gibi maddelerledirenç özelliklerinde azalma olmadan boyut stabilizasyonu ve biyolojik dayanım eldeedilebilmiştir. Diğer yandan, formaldehit modifikasyonu odunun akustik özellikleriniiyileştirdiğinden yöntem müzik aletlerinde kullanılma potansiyeline sahiptir (4­6).

Asetillendirmenin Odunun Fiziksel Özelliklerine Etkisi

Asetillendirmenin Odunun Fiziksel Özelliklerine Etkisi“asetillendirilmiş odundan elde edilen doğrama ve dış cephe kaplaması örnekleri”

2.3.3. Ester Yapısı Oluşturan MaddelerOdunda ester yapısı oluşturan maddeler asetik anhidrit, fitalik anhidrit gibi anhidritler ilekarboksilik asitler ve izosiyanatlardır. Bunlar içersinde en çok araştırılan konuasetillendirme olmuştur.

Asetillendirme.­ Odunun çeşitli kimyasal maddeler kullanılarak asetillendirilmesine ilişkinçalışmalar özellikle 1940’lı yıllardan itibaren yoğun bir biçimde ele alınmaya başlamıştır.İlk çalışmalardan birinde asetik anhidrit ile birlikte katalizör olarak piridin veya çinkoklorür kullanılmıştır. Asetik anhidritle odundaki hidroksil gruplarının reaksiyonu sonucuaşağıdaki ester yapısı meydana gelmekte ve asetik asit açığa çıkmaktadır (5):

Asetillendirmenin Odunun Fiziksel Özelliklerine Etkisi

Reaksiyon sonucunda ortaya çıkan asetik asit kokmakta ve metal aksamlarıpaslandırmaktadır. Ayrıca, odundan tamamen uzaklaştırılamayan asetik asit selülozliflerinde uzun dönemde direnç kaybı oluşturmaktadır. Asetik asit sorunu, asetillendirmeişleminin tam anlamıyla endüstriyel hale gelememesindeki en önemli etkenlerden biridir.Asetik asidi uzaklaştırmaya yönelik araştırmalar çok başarılı olamamış ve asetik asidinyerinde (in situ) yok edilmesi yöntemi daha önemli hale gelmiştir. Bu bağlamda,asetillendirilmiş odunun tekrar etilen oksit veya asetilenle muamele edilmesi ve asetikasidin ester formuna dönüştürülmesi olumlu sonuç vermiştir (4).

Asetillendirmede, reaksiyona giren her hidroksil grubu için bir asetil grubu sözkonusudur. Dolayısıyla, odunda asetil gruplarındaki artış doğrudan doğruya bloke edilenhidroksil gruplarının sayısı olarak dönüştürülebilir. Asetillendirilmiş odun normal odundandaha yoğundur, ancak birim hacme düşen lignoselülozik madde miktarı daha azdır. Budurum, asetat anyonunun odunu genişletme yeteneğinin ve suya göre yoğunluğunundaha fazla olmasından kaynaklanmaktadır (5,6).

Odunun tam kuru ağırlığına oranla % 20­25 ağırlık artışı verecek şekildeasetillendirilmesi sonucu boyut stabilizasyonu % 70­95 değerleri arasında artmakta vedolayısıyla çalışma sakıncası aynı oranda azalmaktadır. Ayrıca, asetillendirilmiş odunundenge rutubeti miktarı ve lif doygunluk noktası değerlerinde normal oduna göre dikkatedeğer ölçüde bir azalma kaydedilmektedir (4,7). Asetillendirmenin Odunun Fiziksel Özelliklerine Etkisi

“ asetillendirme pilot tesisi (SHR Hollanda)”

Asetillendirme odunun çürüklüklere karşı dayanımını önemli ölçüde arttırmaktadır. Tamkuru odun ağırlığına oranla % 17­20 ağırlık artışı seviyesinde asetillendirme sonucu;odunun birçok esmer ve beyaz çürüklük mantarlarına, termitlere ve deniz zararlılarınakarşı çok iyi bir dayanım sağladığı çeşitli laboratuvar ve açık alan denemeleriyle ortayakoyulmuştur. Diğer yandan; asetillendirmenin küf ve renklenme mantarlarına karşı çoketkili olamadığı ve özellikle deniz zararlılarına karşı dayanımda kreozot veya CCA(bakır/krom/arsenik) emprenye maddeleri kadar koruyucu etkide bulunamadığı dabildirilmektedir.Bununla birlikte, asetillendirme işleminin ­en azından belli kullanımyerlerinde­ klasik odun korumaya bir alternatif oluşturduğu rahatlıkla ifadeedilebilmektedir(4).

İki yıl süreli boyama sonrası test sonuçlarına göre; asetillendirilmiş odun normal odundandaha iyi bir boyama yüzeyi vermektedir. UV ışınları normal odunu koyu rengedönüştürürken, asetillendirilmiş odunda herhangi bir değişiklik yapmamakta veya birmiktar ağartma etkisi yapmaktadır. Ancak, dış hava koşullarında kalan asetillendirilmişodunun yüzeyindeki asetil miktarının kaybından ötürü, UV ışınlarına karşı yukarıda sözüedilen etkinlik azalabilmektedir. Bununla birlikte, katalizör madde kullanılmadan yapılanasetillendirme sonucunda odunun genellikle biraz daha koyu renkli hale geldiği ve doğalparlaklığını bir miktar kaybettiği bilinmektedir. Katalizör kullanılması durumunda, renktekikoyulaşma bir miktar daha artmaktadır (4­6).

Asetillendirilmiş odunun mekanik özellikleri genellikle normal oduna yakındır veya eşittir.Hücre çeperlerinde tutulan su (rutubet) miktarının azalması nedeniyle liflere paralelbasınç, sertlik, kırılma sınırındaki lif gerilimi gibi değerler artarken; şok direncinde birdeğişiklik olmamaktadır. Eğilme direnci iğne yapraklı ağaç odunlarında artmakta,yapraklı ağaç odunlarında ise azalmaktadır. Ayrıca, asetillendirilmiş odunun uzundönemli taşıma gerilmelerini ifade eden sünme (creep bending) özelliğinde önemli birdüşüş kaydedilmiştir. Öte yandan, asetillendirilmiş odunun akustik özelliklerinde önemliiyileşmeler söz konusudur (4­6).

Asetillendirme işlemi sırasında odun rutubetinin % 2­5 arasında tutulması en iyi sonucuvermektedir. Odunda daha fazla miktarda rutubet bulunursa, bu asetik anhidriti asetikaside hidrolize edeceğinden, sonucu olumsuz etkilemektedir. Asetillendirmeyle ilgiliyapılan çok sayıda araştırma olmasına rağmen, sistemin endüstriyel yaygınlıkkazanamamasının en önemli sebebi maliyet sorunudur. Ancak, son dönemlerde masifodunun asetillendirilmesine yönelik bazı tesisler kurulmuş ve üretime başlamıştır (4,5,8).

İzosiyanatlarla muamele.­ Odunun hidroksil gruplarıyla izosiyanatların reaksiyonusonucu azot içeren ester formu oluşmaktadır (5):Asetillendirmenin Odunun Fiziksel Özelliklerine Etkisi

İzosiyanat reaksiyonunun en belirgin özelliği bir hayli hızlı olmasıdır. Dimetil formamidkatalizörlüğünde fenil, etil, bütil ve allil izosiyanatlarla yapılan denemelerde, metilizosiyanatın katalizör madde olmadan bile çok hızlı reaksiyon verdiği ve denenen bütünmaddelerin farklı oranlarda boyut stabilizasyonu sağladığı saptanmıştır. Metil izosiyanatile tam kuru odun ağırlığına oranla % 16­28 ağırlık artışı meydana geldiğinde, % 60­70arasında boyut stabilizasyonu elde edilmektedir. İzosiyanatlarla muamelede ağırlıkartışının % 32’yi geçmesi halinde odunun mikroskobik yapısında çatlaklar oluşmaktadır(4­6).

İzosiyanat muamelesi sonucu odunun denge rutubeti miktarı düşmekte; liflere paralelbasınç ve statik eğilme dirençleri artmakta; aşınma direnci ve sertliği azalmakta veesmer çürüklük mantarlarına karşı dayanımı artmaktadır.

İzosiyanatlar suya karşı çok hassas olduğundan, muamele edilecek odun mümkün olanen düşük rutubete kadar mutlaka kurutulmalıdır. Bu yapıl(a)madığı takdirde, reaksiyonsonrasında odun bünyesinde bağ yapmayan polimer yapıları oluşmakta ve bunlar dahasonra 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 berigündemde olup, yeni araştırılan bir alan değildir. Ancak, maliyet sorunları ile birlikte bazıteknik zorluklar odunun kimyasal modifikasyonunun endüstriyel hale gelmesinigeciktirmiştir.

Kimyasal modifiye edilmiş odun yerine, doğal özellikleri üstün olan tropik yapraklı ağaçodunlarının ve emprenyeli odunların kullanımı maliyetler açısından daha avantajlıolmuştur. Bununla birlikte, son yıllarda odunun kimyasal modifikasyonuna alternatif olanbu iki kaynak sorgulama altındadır. Tropik odunlar, çoğunlukla düzenli ormancılıkfaaliyetlerinin yürütüldüğü ormanlardan değil kaçak kesimlerden elde ediliyor olmalarısebebiyle, dünya çapında önem kazanan “hammadde sertifikasyonu” koşulunusağlayamamaktadır. Diğer yandan, başta CCA olmak üzere odun koruma endüstrisindeyıllardır kullanılan klasik emprenye maddelerinin kullanımına sınırlandırmalar getirilmekteve hatta bazı maddeler tamamen yasaklanmaktadır.

Odunun kimyasal modifikasyonunun önemini arttıran bir diğer olgu, özellikle Avrupahükümetlerinin odun gibi yenilenebilir doğal kaynakların kullanımını teşvik etmesidir.Bütün bunlar, başta Avrupa ülkelerinde olmak üzere odunun kimyasal modifikasyonununendüstriyel olarak uygulanabilmesi için bir dizi araştırma/geliştirme faaliyetinin

başlatılmasını sağlamış ve özellikle “asetillendirme” konusunda bir hayli ilerlemekaydedilmiştir.

Asetillendirme gibi bir kimyasal modifikasyon yöntemini nihai ürüne doğrudan doğruyauygulamak mümkün olmaktadır. Bu sayede, örneğin pencere doğramaları için, hemdayanım hem boyut stabilizasyonu aynı anda sağlanmaktadır. Özellikle yüzey kısımlardaboyut stabilizasyonunun sağlanması boya tabakalarının çatlamasını önlemekte ve bakımaralığını 3­5 yıldan 10­15 yıla çıkarmaktadır. Bir başka örnek parke döşemeleri içinverilebilir. Asetillendirme sonucu, parkelerin hem sertlik değerleri % 30 kadarartabilmekte hem de renkleri daha açık olabilmektedir (8).

Odunun kimyasal modifikasyonu konusunda laboratuar araştırmalarıyla birlikte,endüstriye adapte etme, yani teknoloji geliştirme çalışmaları da son hızla devametmektedir. Kimyasal modifikasyonun tek bir işlemle birçok faydayı sağlaması aslında enavantajlı yanıdır. Bu sayede, maliyet dezavantajı da azalmaktadır. Örneğin, bir kimyasalmodifikasyon işlemiyle, oduna dayanıklılık ve boyut stabilizasyonu yanında, yanmayıgeciktirme ve bazı mekanik dirençleri arttırma özellikleri kazandırılabilmektedir. Bunagöre, odunun kimyasal modifikasyonunun önümüzdeki yıllarda giderek artan bir önemesahip olacağını vurgulamak gerekmektedir.

Orman ürünleri sektöründe “yeni odun” kavramını içinde barındıran odun modifikasyonukonusunda ülke bazında geri kalınmaması için, başta üniversiteler olmak üzere bütünaraştırma kurumlarının pratiğe yönelik projeler üretmesi, ilgili sektörün de buaraştırma/geliştirme projelerine katkı sağlaması elzemdir. Ülkemizde, odunmodifikasyonuyla ilgili proje üretmeye ve sonuç almaya muktedir yeterli sayıda yetişmişinsan gücü bulunmaktadır.KAYNAKLAR1) Rowell, R.M. ve Konkol, P., Treatments that enhance physical properties of wood,U.S. Forest Products Laboratory FPL­GTR­55, 12 s., 1987.2) Lu, J. Z., Wu, Q. ve McNabb Jr., H.S., Chemical Coupling in Wood Fiber and PolymerComposites: A Rewiev of Coupling Agents and Treatments, Wood Science andTechnology 32 (1):88­104, 2000.3) Yıldız, Ü.C., Bazı Hızlı Büyüyen Ağaç Türlerinden Hazırlanan Odun­PolimerKompozitlerinin Fiziksel ve Mekanik Özellikleri, Doktora Tezi, K.T.Ü., Fen BilimleriEnstitüsü, Trabzon, 1994.4) Kumar, S., Chemical Modification of Wood, Wood and Fiber Science 26 (2):270­280,1994.5) Rowell, R.M., Penetration and Reactivity of Cell Wall Components, sayfa 175­255, inR.M.Rowell,ed. The Chemistry of Solid Wood, ACS Series 207, American ChemicalSociety, Washington, DC., 1984.

6) Yıldız, Ü.C., Odun Modifikasyonu Yöntemleri, Basılmamış Ders Notları, K.T.Ü. OrmanFakültesi, 2002, Trabzon.7) Hafızoğlu, H. ve Yıldız, Ü.C., Acetylation Plus Water Repellent Treatment of Wood inSlate Thickness, Holzforschung 44 (4):245­248, 1990.8) Accoya – The Strength Within, 22 Şubat 2004.

Yazar : Doç Dr. Ümit Cafer YILDIZ / K.T.Ü Orman Fakültesi