1. AHŞAP

Ahşap;canlı bir organizma olan ağaç malzemeden elde edilen lifli,heterojen ve

anizotrop bir dokuya sahip organik esaslı bir malzemedir.Ahşap , insanlık tarihinin

başlangıcından itibaren insanlığa hizmet vermeye başlamış ve günümüzün gelişen

teknolojisinde kullanım alanı gittikçe artan bir malzeme olmuştur..Ahşabın bu kadar

çok kullanım yeri bulmasının nedeni , anatomik yapısı, fiziksel ve mekanik

özellikleri ile kimyasal bileşiklerinden kaynaklanmaktadır.

Ahşap; doğal, organik, çevre ve enerji dostu,diğer mühendislik malzemeleri ile

karşılaştırıldığında kompleks bir yapıya sahip, geri kazanımlı, biyolojik olarak

parçalanabilir bir hammaddedir. Bu özellikleri ile küresel ısınma ve iklim değişikliği

tehdidine karşı aranan alternatif bir malzemedir.

2 AHŞAP MALZEMENİN AVANTAJLARI

2.1 Ahşap Yalıtkandır:

Ahşap gerekli işlemlerden geçirildikten sonra yüksek düzeyde ısı yalıtımı sağlar.

Panel sistemler kullanıldığı taktirde ısı yalıtımı daha da artacaktır. 10 cm2lik bir

ahşap160 cm lik betonun izolasyon değerine eşittir.

2.2 Ahşap Hafiftir:

Ahşabın kendi ağırlığı az olduğundan temele ulaşan yükler az olacaktır. Betonarme

ahşaba göre 5 kat, çeliğe göre 13 kat ağırdır.Bu özelliği ile ahşap malzeme depreme

dayanıklı yapı inşasında ön plana çıkmaktadır.

2.3 Ahşap Dayanıklıdır:

Ahşap farklı iklim koşullarında dayanıklık gösterebilen bir malzemedir. Ahşap

malzeme ısı geçirmeme ve kömürleşme özelliğinden dolayı, yangına karşı 30-

90dakika dayanabilmekte Çelik ise genleşme katsayısının yüksekliği nedeniyle 10

dakika dayanabilmektedir.

2.4 Ahşap Mükemmel bir Mühendislik malzemesidir:

Yapı sektöründe, madencilikte, ulaşımda, kağıt, kompozit endüstrisinde, gemicilikte,

dekorasyonda, mobilya endüstrisinde vazgeçilemez malzemedir.Tasarımcılar için

vazgeçilmez elemandır. Dünyada 20000’in üzerinde ağaç türü vardır. Bu çeşitlilik

tasarımcılar ve mühendisler için 20 000 renk ve tekstür demektir.

2.5 Çevre dostudur:

Ahşap kendi içinde kimyasal-fiziksel açıdan dengeli bir malzemedir. Ahşabın

çürüyebilmesi onun en önemli özelliklerinden biridir. Bu sayede doğada yok

olur.Çevreye duyarlıdır.Çevresini olumsuz etkilemez,insan sağlığı açısından en

güvenilir malzemedir. Çelik yapıların geri dönüşümünde ahşaba oranla 354 kat daha

fazla enerji harcanmaktadır.

2.6 Enerji dostudur:

İmal edilirken ve imar edilirken diğer malzemelere kıyasla çok az enerji gereksinimi

duyar.Küresel ısınma ve buna bağlı olarak iklim değişikliği sonucu, çevreye

duyarlı,daha az enerji tüketmesi sonucu sera gazı emisyonundadır.

3 AĞAÇ MALZEMENİN DEZAVANTAJLARI

Ağaç malzeme anizotropik yapıya sahiptir. Üç ana yönde (enine,teğet,radyal) farklı

fiziksel özellikler gösterir.Bunun nedeni hücre çeperindeki selülozun yapısı ve

düzeni, hücrelerin ağaç eksenine paralel ve dik yönde uzanmaları ve ağaç gövdesi

üzerinde simetrik olarak yerleşmeleridir.

Higroskopik bir hammaddedir. Atmosferdeki rutubet ve sıcaklık değişiklikleri ile

rutubet kaybeder veya kazanır. Anizotropik yapıya sahip olduğundan rutubet

değişiklileri üç ana yönde farklı boyutlarda gerçekleşir.Malzemenin çalışması adı

verilen rutubet miktarındaki değişmeler malzemenin direncini ve elektrik iletkenliği

ve şekil değiştirme gibi bazı fiziksel özelliklerini etkiler.

Ağaç malzeme mantarlar, böcekler, bakteriler gibi bazı organizmalar tarafından

basit şekerlere dönüştürülebilirler.

Yanıcı bir maddedir. Bu özelliği ile dünya ekonomisinde uzun yıllar ana yakıt

kaynaklarından birini oluşturmuştur.

Açık hava etkisi ile bozunmaya uğrayabilir.Diğer bir deyişle “weathering” ağaç

malzeme için önemli bir risk faktörüdür.Açık hava etkisi olarak ifade edilen;

Solar radyasyon ( UV-IR-Visible),

Rutubet ( yagmur, kar, nem, ciğ),

Mekanik etkiler ( rüzgar, kum, kil),

Sıcaklık,

Yüzeyde meydana gelen renk değişimi,

Yüzey pürüzlülüğü,

Çatlamalar,

Bu etkiler ağaç malzeme üzerinde kimyasal ve fiziksel değişimlere neden

olmaktadır( Kılınç- Hahafızoğlu 2007).

4 AHŞABIN KİMYASAL VE ULTRA MİKROSKOPİK YAPISI

4.1 KİMYASAL YAPI

Odunsu hücre ceperinin elementer yapısı esas itibariyle C,H,O den meydana

gelmekte, çok az miktarda(<%1) N ve kül bulunmaktadır.Odunun yakılması ile

ortaya çıkan kül içerisinde Ca,Mg,K,Mn,Na ve SiO2 vardır.

Elementler Kuru Ağırlık (%)

Karbon 50

Hidrojen 6

Oksijen 43

Azot Az miktarda

Kül <1

Tablo 1 Ağaç Malzemenin yapısındaki elementler

Odunsu hücre çeperi C,H, ve O2 nin çeşitli kombinasyonlarda birleşmesiyle oluşan

selüloz, hemiselüloz (polyoslar) ve ligninden meydana gelmekte, az miktarda pektin

de bulunmaktadır.

Ağaç

Türü

Selüloz

(%)

Hemiselüloz

(%)

Lignin

(%)

Yaprakl

ı

Ağaçlar

40-44 15-35 18-25

İğne

Yapralı

40-44 20-32 25-35

Ağaçlar

Tablo 2 Ağaç Malzemenin yapısındaki Kimyasal Bileşikler

Selüloz odunun en önemli bileşiğidir. İğne yapraklı ve yapraklı ağaçlarda odunun

kuru ağırlığının hemen hemen yarısı selülozdan oluşur. Hemiselüloz veya lignin

oranları ise ağaç türleri arsında geniş çapta değişiklik göstermektedir. Odunun %90

dan fazlasını meydana getiren bu bileşiklere ilave olarak bir çok organik ve inorganik

madde hem çeper üzerinde, hem de hücre lümenine yerleşmiştir.Bu aynı maddeler

içerisinde tanenler, uçucu yağlar, reçineler ,sakız, lateks, alkoloidler, nişasta ve renk

maddeleri sayılabilir.İnorganik esaslı ekstraktif maddeler silis ve kalsiyum

tuzları(kalsiyum karbonat,kalsiyum fosfat ve kalsiyum oksalat olarak belirtilmiştir

(Bozkurt, Erdin 1997)

Şekil 1 Ağaç Malzemenin yapısındaki Kimyasal Bileşikler

Ağaç malzemeHoloselülozSelülozHemiselülozHeksozanPentozanArabanKsilanLigninEkstraktif Madeler

4.1.1 Selüloz

Seluloz uzun zincir molekülü anhidrid glikoz moleküllerinin primer molekül bağları

ile birbirine bağlanmasından (C6H10O5)n oluşur.

Şekil 2Selüloz zincir moleküllerinin görüntüsü

Polimerzasyon denilen bu olayda (n) selüloz zincirindeki anhidrid glikoz birimlerinin

sayısını (polimerizasyon derecesini) gösterir. Selüloz liflerinin özelliği

polimerzasyon derecesine bağlıdır. N<200 iken selüloz lifleri kısa ve mekanik

özellikleri düşüktür. 700 polimerizasyon derecesine doğru yükseldikçe selüloz

liflerinin kopma ve kırılma dirençleri hızla yükselir. Yüksek polimerizasyon

derecesinde selüloz lifleri esneklik ve çekmeye karşı direnç kazanarak bu özelliğini

hücre çeperine verir. Polimerizasyon derecesi yüksek olan alfa selüloz kimyasal

maddeler ile açık hava iklim şartlarında oksidasyon ve eskime sonucu uzun lif

yapısını kaybederek kısa zincirler haline gelmekte ve özelliklerini yitirmektedir.

4.1.2 Hemiselüloz

Hemiseluloz kapalı formülü ve yapısı bakımından selüloza benzemekle

beraber ,çeşitli eker birimlerinden meydana gelmektedir.Ayrıca hemiselüloz zincir

molekülleri dallanarak yan gruplar taşıyabilmekte ve polimerizasyon derecesi

selülozdan çok daha düşük, genellikle 100-150 kadar olmaktadır.Hemiselüloz 150

veya daha az sayıda şeker anhitridlerinden oluşmuştur.

Şekil 3Hemiselüloz zincir moleküllerinin görüntüsü

4.1.3 Lignin

Lignin, fenilpropan birimlerinden meydana gelen yüksek molekül ağırlığında

kompleks bir polimerdir.Lignin Karbon,oksijen ve hidrojenden oluşmasına rağmen

ne bir karbonhidrattır, ne de bu sınıfa giren bir bileşiktir.

Şekil 4Lignin moleküllerinin görüntüsü

Esas itibarıyla fenolik yapıda madde olan lignin, oldukça stabil olduğundan güç izole

edilmektedir. Lignin hücreler arasında ve hücre çeperinde yerleşmiştir. Hücreler

arasında onları birleştiren madde olarak bulunur, hücreler arasında, onları birleştiren

madde olarak bulkunur. Hücre çeperinde ise hücreye sertlik veren bir rol oynar.

Lignin basıncı stabile eden, rutubet karşısında şişmeyi ve boyutsal değişmeyi azaltan

bir maddedir. Selüloz ve özellikle hemiselüloz’ lar, ligninden çok daha

higroskopiktirler.

Lignin malzeme içerisinde renksiz bir malzemedir.Havayla temas etiğinde özellikle

güneş ışığı etkisinde kaldığında zamanla sarı renge dönüşür. Lignin aynı zamanda

termoplastik bir malzemedir.Yüksek sıcaklıkta yumuşak ve esnek olup,soğuduğunda

tekrar sertleşmektedir.

4.1.4 Pektin

Pektin karbonhidratlar ve bunlarla yakından ilgili olan bileşiklerden oluşur.İçerisinde

bulunan yüksek molekül ağırlığında, kompleks koloidal maddelerin hidrolizi ile

genellikle galakturonik asit, az miktarda arabinoz ve galaktoz elde

edilmektedir.Genellikle hücrelerin Orta lameli, primer çeperi ile kenarlı geçitlerin

torusunda bulunmaktadır.

4.1.5 Ekstraktif Maddeler

Ekstraktif maddeler hücre lümenine ve çeperine depo edilmişlerdir. Ancak esas hücre

çeper maddeleri ile ilişkileri yoktur. Odundan sıcak veya soğuk su, alkol,benzen,

aseton yada eter ile çıkartılabilirler.En önemlileri ekonomik olarak değerli olan

reçineler ve polifenollerdir. İğne yapraklı ağaç odununda bulunan polifenoller ise

çok sayıda ve ekonomik değeri olan kimyasal maddelerden oluşmaktadır.

Bu maddeler tanenler, antrosiyaninler, flavonlar, kateşinler, kinonlar ve lignanlardır.

Diğer organik esaslı ekstraktif madeler arasında sakızlar, tropolonlar, yağlar, yağ

asitleri,mumlar ve uçucu hidrokarbonlar sayılabilir.

İnorganik esaslı ekstraktif maddeler(kalsiyum Tuzları ve silis gibi) alkol benzen

aseton gibi çözücülerle odundan alınamazlar, ancak yine de hücre çeperinin esas

maddelerinde değil ekstraktif madde olarak kabul edilirler.

Ekstraktif maddeler malzemenin kokusu, rengi ve tadı, mantar ve böceklere karşı

dayanıklılık, permeabilite, yoğunluğu, sertliği ve basınç direnci üzerinde etkili

bulunmaktadır.

4.2 ULTRAMİKROSKOPİK YAPI

4.2.1 Hücre Çeperi

Kambiyumda yeni oluşmuş bir odun hücresi ince, zar şeklinde, pektince zengin,

primer çeper adı verilen bir çeperle sarılmıştır ve hücre sıvı ile doludur.Hücre

oluştuktan sonra büyümeye ve hücre çeperi kalınlaşmaya başlar.Çeper kalınlaşması

hücrenin iç tarafından ,selüloz ,hemiselüloz ve ligninin primer çeper üzerinde

depolanması ile meydana gelir.

4.2.2 Çeper Tabakaları

Hücreyi dıştan saran primer çeper pektin bakımından zengindir ve mikrofibril

yapısından oluşmaktadır. Bu düzensiz mikrofibril yapısış primer çeperin, çok

düzenli bir mikrobril yapısı olan sekonder çeperden kolaylıkla ayrılır. Primer

çeperden sonra oluşan sekonder çeper s1 s2 s3 üç gruba ayrılır. Bu grupların

mikrofibrillerinin boyuna ekseni,hücre boyuna ekseniyle açı yapar.

Sekonder Çeperler Hücre Ekseni ile Yaptıkları Açı

S1 50-70

S2 10-30

S3 60-90

Tablo 3 Hücre çeperinde açılar

Hücre Çeper Tabakaları İlkbahar Odununda Çeper

Tabakası

Kalınlığı(mikrometre)

Yaz Odunu Çeper

Tabakası

Kalınlığı(mikrometre)

Orta lamel(OL) 0,2 0,3

Primer Çeper(P) 0,1 0,3

S1 0,1 0,35

S2 1,0 10,0

S3 0,1 0,15

Tablo 4 Hücre çeperinde kalınlıklar

S2 tabakası tabloda görüldüğü gibi diğerlerinden çok daha kalın ve bu sebeple de

çok daha büyük etkiye sahiptir. Malzemenin direnç değerleri ve ısı - elektrik

iletkenliğinde mikrofibril dizilişi sahip olduğu açı açısından etkilidir.

4.2.3 Hücre Çeperinde Kimyasal Bileşiklerin Dağılışı

Tablo 5 Ağaç Malzemenin yapısındaki Kimyasal Bileşiklerin Çeperdeki Dağılım

Yüzdeleri

Çeper

Tabakalar

ı

Selüloz

(%)

Hemiselüloz

(%)

Lignin

(%)

O+P 10 20 70

S1 30 30 40

S2 56 28 16

S3 50 38 12

İncelemelere göre orta lamelde selüloz hiç bulunmamakta, Primer Çeperde ise

selüloz miktarı çok düşük miktarda bulunmaktadır. Esas itibariyle Birleşik orta lamel

tabakası ligninden oluşmaktadır. Sekonder çeper değerlendirildiğinde lignin

miktarında düşüş yerini selüloz miktarında artışa bırakmaktadır. Bu durum şekilde

net bir biçimde görülmektedir.

Şekil 5 Ağaç Malzemenin yapısındaki Kimyasal Bileşiklerin Çeperdeki Dağılım

Yüzdeleri

Kimyasal Bileşiklerin Odunun Özellikleri Üzerine etkisi

Selüloz özellikle S2 tabakasında boyuna yönde uzanan selüloz zincir molekülleri ve

mikrofibriller yardımıyla liflere paralel çekme direncini arttırır.

Hemiselüloz ve lignin hücreleri birbirine bağlayarak selülozik iskelete destek verir.

Malzemede daralma ve genişleme selüloz zincir moleküllerinde bulunan serbest

hidroksillerden dolayı olmaktadır.

Lignin ise çalışmayı engellemekte stabiliteyi sağlamaktadır.

4.2.4 Geçitler

Hücrelerde sekonder çeper tabakasının devamının kesildiği kısımlarda geçit adı

verilen oluşumlara rastlanmaktadır. Geçitler iki komşu hücre arası su ve besin alış

verişini sağlarlar.Bütün geçitlerde geçit zarı ve geçit boşluğu olmak üzere iki eas

bölüm vardır. Geçit zarı, iki hücrenin primer çeperi ile orta lamelden oluşur. Geçit

zarı yapısı iğne yapraklı ve yapraklı ağaçlarda değişiktir.İğne yapraklılarda kenarlı

geçitlerinde zarın orta kısmı iki yandan kalınlaşarak torusu oluşturur.Torusun geçit

kenarında kalangeçit zarına ise margo denilmektedir.Margo yarıçap yönünde uzanan

mikrofibril ağından oluşmuştur.

Kenarlı geçit oluşumu esas itibariyle S1 tabakasının oluşumundan önce başlar ve

primer çeper üzerinde depo edilen selüloz mikrofibrilleri bir düzen içerisinde halka

oluştururlar. Daha sonra sekonder çeper oluşumu başlar ve geçit zarı değişime

uğrar.Geçit zarının porozitesi,yaş ilerledikçe azalır.İleri yaşlarda öz odunda torus ve

onu askıda tutan mikrofibriller güçlükle fark edilmektedir. Yapraklı ağaçlarda torus

bulunmamaktadır (Bozkurt, Erdin 1997).

Şekil 6 Hücre çeper elemanlarının mikroskopik görünümü

5 MAKROSKOPİK ÖZELLİKLER

Ahşap malzemenin gözle veya lup (*10) altında incelendiğinde gözlemlenebilen

özelliklerdir.Ahşap malzemenin tanınmasında yardımcı olan bir özelliktir.

Makroskopik gözlemde üç kesit vardır. Bunlar Enine kesit Boyuna kesit ve radyal

kesittir.Eninme kesit boyuna eksende dik yönde, radyal kesit malzeme ekseni

boyunca ve yarıçap yönünde, teğet kesit ise yine gövde ekseni yönünde ve yıllık

halka sınırına teğet yönde kesilerek elde edilir(Bozkurt,Erdin,1997).

Şekil 7 Enine kesit,Radyal kesit ve Teğet kesit görünümü.

5.1 Enine Kesitte Görülen Özellikler

5.1.1 Öz

Öz normal olarak gövde enine kesitinin tam ortasında paranşim hücrelerinde oluşan

ve ağacın köklerinden aldığı suyu yapraklaraara iletme görevini üstlenir.Bu hücreler

belirli bir süre sonra ölürler.

Şekil 8 Enine kesitte görülen özellikler

5.1.2 Yıllık halkalar

Gövde enine kesitinde iç içe geçmi halkalar olarak görülürler. Bu halkalara büyüme

halkasıda denir. Ağacın yaşını ve büyüme şartlarını öğrenebiliriz.

Şekil 9 Yıllık halkaların görünümü

5.1.3 Öz Odun Diri Odun

Gövdede özün etrafında koyu renge sahip olan kısım ve açık renkli kısım bulunur .

Bu kısımlardan koyu olana öz odun, açık olana diri odun adı verilir. Bazı ağaç

türlerinde öz odun ile diri odun arasında renk farkı yoktur. Öz odun yapısındaki

ekstraktif maddelerden dolayı mantar ve böceklere karşı dirençlidir. Öz odun

ekstraktif maddeler özellikle reçine, yağlar, renk ve tanenli maddelerden meydana

geldiğinden diri oduna göre daha ağır daha serttir.

Şekil 10 Gövde kesiti

5.1.4 Öz Işınları

Ağaç malzeme içerisinde sıvı maddelerin radyal yönde akışını sağlarlar. Öz ışınları

belirgin olup dekoratif özelliği vardır. Malzeme kuruma esnasında öz ışınından

dolayı radyal yönde daralma güçleşir.

5.1.5 Reçine kanlarlı

Enine kesitte koyu renkli noktacıklar şeklinde görülürler. İgne yapraklı ağaçlarda

rahatlıkla görülürler.

5.1.6 Kabuk

Ağaç türlerine göre ve yaşa göre farklı kalınlıktadır.Kabuk dış ve iç olmak üzere iki

kısımdan oluşur.

5.2 FİZİKSEL KARAKTERİSTİKLER

5.2.1 Renk

Ağaç malzemede diri odun çoğunlukla sarımsı beyaz ve pembe tonlarda, öz odun ise

beyazdan siyaha kadar çeşitli renklerde olabilir. Renk değişikliklerinin nedeni

ekstraktif maddelerin olması ve bu maddelerin özelliklerinde kaynaklanır.

Malzemenin teşhisinde ayırıcı özellik olarak renk kullanılır. Renk zamanla açık hava

oksidasyonu sonucu koyulaşır. Malzemede ki renk değişimi Güneş ışınları,

mantarlar, hava, su ve su buharı etkisiyle meydana gelmektedir.

5.2.2 Lif yönü

Ağaç malzemede boyuna yönde uzanan hücrelerin , uzun eksene paralal olan yön lif

yönü olarak ifade edilir (Bozkurt,Erdin,1997).

5.2.3 Lif Kıvrıklığı

Lif gidişi ile gövde ekseni arasında bir açı varsa ve lifler eksene göre helezon

şeklinde seyrediyorsa Lif kıvrıklığı vardır denir. Lif kıvrıklığı sınıflandırmada

önemlidir bu tip malzemede direnç değerleri düşüktür.

5.2.4 Tekstür

Yıllık halka içinde ilkbahar ve yaz odunundaki hücrelerin büyüklüklerinin yeknesak

veya değişik olmasına ahşap malzenin tekstürü adı verilir. Çok ince tekstürlüler,ince

tekstürlüler,orta tektürlüler, kaba tekstürlüler,çok kaba tekstürlüler diye gruplandırıla

bilirler.

5.2.5 Parlaklık

Ahşap malzemenin ışığı yansıtması olayıdır. Parlaklığın tersi matlık olarak ifade

edilebilir. Her iki fiziksel özellik yanında birde yarı matlık veya parlaklık

diyebileceğimiz ara kademe d mevcuttur.

Bu durum saydam yarı saydam mat yüzey şeklinde de ifade edilebilir.

5.2.6 Koku ve tad

Öz odunda bulunan ekstraktif maddeler eterik yağlar tanenler ve kafuru gibi ahşap

malzemeye koku vermekte ve teşhiste yardımcı olmaktadır. Tad ise yine ektraktifler

yardımıyla birbirine yakın malzemeleri ayırt etmede kullanılabilir.

5.2.7 Ağırlık ve sertlik

Ahşap malzemenin farklı türlerinin ayırt edilmeisde kullanılır.Mukayese eele

tartılarak yapılabilir. Sertlik ise fiziksel karakteristiklerin en önemlilerinden olup

hücre çeper miktarı ile ilgilidir.

6 MİKROSKOPİK ÖZELLİKLER

Odun hücre adı verilençok sayıda küçük birimlerden meydana gelmiştir.Örneğin bir

ladin odununun 1cm3 de 350.000 ile 500.000 hücre bulunmaktadır.Odunsu bir

hücrede, dışta hücre çeperi, çeper üzerinde hücreden hücreye besi suyu akışını

sağlayan geçitler ve ortada hücre boşluğu (lümen) bulunmaktadır

(Bozkurt,Erdin,1997). Binlerce hücre bir araya gelerek odun kitlesini

oluşturmaktadır. Bu hücreler mekanik destekleme, besi suyu iletimi, depolama

görevlerini yerine getirirler.

Görevler Destekleme Görevi İletim Görevi Depolama Görevi

Hücreler Lif ve traheid

Hücreleri

Trahe ve treheid

Hücreleri

Paranşim

Hücreleri

Tablo 6 Hücre-Görev tablosu

6.1 İğne Yapraklılarda Mikroskopik Yapı

İğne yapraklı ağaçlarda iletim ve destek görevini traheid, depolama görevini

'paranşim hücreleri yapar.Traheidler ağaç gövdesi boyunca uzanan boyuna traheidler

ile yarıçap yönünde (radyal yön) uzanan öz ışını traheidleri’dir. Paranşim hücreleri

ise boyuna paranşim ve öz ışını paranşimi ile reçine kanallarında reçine salgılayan

epitel hücreleridir.

Tablo 7 İğne yapraklıda mikroskopik yapı

6.1.1 Traheid Hücreleri

İlkbahar odunu traheidleri; enine kesitte dikdörtgen veya altıgen şeklinde, lümenleri

geniş,çeperleri ince olup su iletme görevini üstlenirler.Yaz odunu traheidleri ise

dikdörtgen şeklinde, lümenleri küçülmüş,çeperleri kalınlaşmış olup ağacı destekler.

Traheid çeperlerindeki kenarlı geçitler, besi suyu dolaşımını sağlarlar.

Yarıçap yönündeki besi suyu ilerimi Öz ışını traheidleri yardımıyla sağlanır.

6.1.2 Paranşim Hücreleri

İğne yapraklı ağaç odunlarında boyuna paranşim, öz ışını paranşimi ve epitel

paranşimi olmak üzere üç çeşit paranşim hücresi vardır. Bu hücrelerin çeperlerinde

basit geçitler oluşur.

6.1.3 Reçine Kanalları

Bazı iğne yapraklı ağaçlarda bulunan reçine kanalları,normal ve patolojik reçine

kanalı olara sınıflandırılabilir.Bu reçine kanalları paranşim hücreleri arasındaki orta

lamelin erimesi sonucu oluşmaktadır. Ağaçta herhangi bir yaralanma sonucu oluşan

kanallar patolojik reçine kanallarını oluşturur. Reçine paranşim hücreleri arsında

herzman sıvı halde olmayıp , yaralanma sonucu hücre çeperinin suyunu kaybetmesi

ile buharlaşan suyun yerine yerleşen reçine katılaşır ve çıralanma gerçekleşir.

6.2 Yapraklılarda Mikroskopik Yapı

Yapraklı ağaç odunlarında besi suyu iletme ödevini hücrelerin üst üste gelerek ve

aralarındaki zarın erimesiyle meydana gelen boru şeklindeki traheler ve traheidler,

destekleme görevini lifler,depolama görevini paranşim hücreleri yapar.

Tablo 8 Yapraklıda mikroskopik yapı

6.2.1 Trahe Hücreleri

Hücrelerin üst üste birleşerek aralarındaki bölmelerin az veya çok erimesi ile boru

şeklindeki traheler oluşur. Bir trahede birbiri üzerine sıralanmış olan her üniteye

segman denir. Trahe segmalarının arasında perforasyon tablası denilen bölmeler

bulunur. Trahelerin yıllık odun halkası içerisinde dağılışları farklılık gösterir.

İlkbahar odunu içerisinde büyük çaplı trahelerin delikli ve gevşek bir yapı

oluşturduğu yapraklı ağaçlara halkalı büyük traheli’ler denir.Trahelerin yıllık odun

halkası içerisinde çap bakımından önemli bir fark göstermeden yıllık halkalarda

düzenli bir dağılış gösterdiği yapraklı ağaçlara dağınık traheliler adı verilir.

Trahe segmanlarının çeperlerinde kenarlı geçitler bulunur. Trahe çevresindeki

paranşim hücreleri ile trahe arasındaki osmotik basınç farkı nedeniyle canlı paranşim

hücresi protoplazması geçitlerden geçerek trahe boşluğunda torba şeklinde

baloncuklar oluşturur. Buna Tül oluşumu denir. Tül ile trahe lümenlerinin sakız,

kireç, kalsiyum oksalat gibi maddeler dolması odunun emprenyesini güçleştirir.

6.2.2 Yapraklı Ağaç Traheidleri

Yapraklı ağaçlarda trahe’lere benzeyen ancak uyçları kapalı olduğundan traheid

özelliğinde ve besi suyu iletme görevi gören boyuna yönde vasküler traheidler,

radyal yönde uzanan vasisentrik traheidler bulunur. Her iki traheid türünde kenarlı

geçit bulunur.

6.2.3 Lifler

Lifler, traheler gibi ölü hücreler olup ağacı destekleme ödevi görürler. Lif traheidleri

ve libriform lifleri olmak üzere iki çeşidi vardır. Lif traheidleri kalın çeperli iki ucu

sivri hücreler olup çeperlerinde küçük kenarlı geçitler bulunur. Libriform liflerinde

ise basit geçitler vardır. Çeperleri daha kalın ve boyları daha uzundur. Libriform

liflerinin miktarı yoğunlu, direnç, çekme özelliğini büyük oranda etkiler.

6.2.4 Paranşimler

Protoplazmalarını uzun zaman mahafaza ederek hayatta kalan ve öncelikle besin

maddesim depo eden, ayrıca karbonhidratları ileten hücrelerdir. Yapraklı ağaç

paranşimleri boyuna paranşimler ve öz ışını paranşimleri olmak üzere iki tiptedir.

Çeperlerinde basit geçitler bulunur. Boyuna paranşim hücrelerinin yıllık odun halkası

içerisinde dağılımı yapraklı ağaç odunlarının tanınmasında önemli olmaktadır.

6.2.5 Öz Işınları

Öz ışınları yarıçap yönünde uzanan paranşim hücreleridir.Primer öz ışınları öz’e

kadar, diğerleri odun dokularında başlayıp çevreye kadar uzanır. Radyal kesitte

Parlak olanlarına ayna adı verilir.

7 AÇIK HAVA KOŞULLARI VE ETKİLERİ

7.1 Genel Açıdan Ağaç Malzemeye Weathering Etkisi

Uygun koşullarda kullanıldığında dayanıklı bir malzeme olan ağaç malzeme açık

hava etkisiyle diğer bir ifadeyle “weathering” etkisiyle zarara uğrayabilir.

Weathering; Işık(mor ötesi,kızıl ötesi ve görünür ışık), rutubet(yağmur,kar,çiğ),

sıcaklık, asit yağmurları,mekanik etkiler(rüzğar,, kum, kir)etkisiyle ağaç malzeme

yüzeyinde meydana gelen kimyasal ,fiziksel( yüzey pürüzlülüğü, çatlamalar,şekil

değişimi) , renk değişimi, biyolojik değişimler olarak tanımlanabilir.

7.2 Weathering Faktörleri

7.2.1 Solar Radyasyon

Güneş ışığı ahşap malzemede renk değişimine neden olmakla beraber, yüzeyde çok

yavaş gelişen (100yılda 6.4mm) aşınmaya da neden olmaktadır. Ağaç malzemenin

yapısındaki ışık absoblayıcılar ışıgı yüzeye çekerek fotodegradasyonu başlatırlar.

Ağaç malzemenin yapısında bulunan lignin iyi bir ışık absorblayıcısıdır. Bunun yanı

sıra güneşin biyolojik aktivite üzerindeki etkisi olumludur. Zira mikroorganizmaların

gelişmesi için gereken nem ve karanlık ortam nispeten egalize edilir. Ancak bu

olumlu yan istenilen değerin altındadır.

Güneş ışınları, geniş bir elektromanyetik enerji spektrumuna sahiptir. Bunlar kozmik

ışınlardan başlayıp gamma, morötesi (ultraviyole),görünür ışık, kızılötesi (infrared)

ve radyo ışınlarına dek oluşan küçükten büyüye değişen dalga boylarındaki ışınlardır.

Güneş ışınları, 290 ile 3000nm dalgaboyları arasında yeryüzüne ulaşmaktadır. 290

ile 400nm arasındaki dalgaboyuna sahip ışınlar Uv ışınlarıdır.Ultraviyole ışınları

UV-A(315-400nm),UV-B(280-315nm) ve UV-C (200-280nm) olarak ayrılmaktadır.

Ultraviyole ışınları 75µm Görünür ışınlar 200 µm’ den derine penetre olamazlar.

Ağaç malzemede fotodegredasyonun gerçekleşebilmesi için ışının yüzeye geliş

zamanı ve açı önemli faktördür. Malzemede bozunma enerjisi oluştuğu andan

itibaren degredasyon başlar. Bozunma enerjisi Dalga boyu ile ters orantılıdır.

Absorbe edilen ışık yani enerji, moleküller arasına yerleşerek depolimerizasyon,

dehidrojenasyon ve dehidrometilasyon gibi ayrılma reaksiyonlarına neden olur

(Fengel ve Wegener, 1984). Bununla birlikte, karboniller, karboksiller,

peroksitler, hidroperoksitler ve konjuge çift bağlar gibi kromoforik gruplar da

oluşur (Hon ve Shiraishi, 2001). Kromofor gruplar, renk veren hidrokarbon

gruplarına yeteri derecede bağlanan özel gruplardır.

Bozunma enerjisi ve ağaç malzemede basit bağların kopması için gereken enerji

sınırı olarak ifade edilir. Bu olay matematiksel olarak planc denklemi ile

açıklanabilir.

7.2.2 Rutubet

Dış ve iç kullanımda ağaç malzemeyi etkileyen diğer önemli faktörler de, mantar

ve mikroorganizmalar gibi biyolojik faktörlerdir. Ağaç malzeme rutubetinin %

20’yi aşmasıyla hava hareketi ile mantar sporlarının kolayca dağılabilmesi ağaç

malzemenin çürümesini, yağlı boya ve ağaç materyal üzerinde küf mantarlarının

oluşumunu kolaylaştırmaktadır. Pencere ve dış kapılarda çürümeye neden

olan kaynak, ıslak çürüklük yapan (lenzites türü) mantarlardır. Birçok ağaç

türünün özodun kısmı doğal dayanıklılıktadır. Ancak bütün ağaç türlerinin diri

odunu zararlılar tarafından kolayca çürütülebilmektedir (Kurtoğlu, 2000).

Sell ve Feist (1986) dış ortama bıraktıkları odun yüzeyinde, değişime açıkça neden

olan ana sebebin, rutubet (nem) olduğunu, yağmur ve çiğ gibi etkileyici

faktörlerin odun yüzeyine kapiler hareketle adsorbe edildiğini, odundaki bağıl

nemin adsorbsiyonla gittikçe arttığını, odunda rutubetin yükselmesinden dolayı

yüzey ve iç kısmında artan bir şekilde eğilme ve çatlamaların meydana geldiğini,

bunun sonucu olarak üst yüzey işlemi sisteminin ve odunun bozunmasına neden

olduğunu bildirmişlerdir.

7.2.3 Hava Kirliliğinin Asit Yağmurlarına Dönüşmesi

Kuhne ve Leukens (1970) yaptıkları çalışmada, yaz aylarında odundaki yaşlanma

etkisi üzerinde güneşin radyasyon etkisinin oldukça şiddetli olduğunu; kış

aylarında ise havadaki sülfürdioksit oranının fazlalığının, odunun yüzey bozunma

hızını arttırdığını bildirmişlerdir.

Williams (1987) değişik odunlar üzerinde yapmış olduğu çalışmada

xenon-ark lambasını kullanarak asidin yüzey bozunumu üzerindeki etkisini

araştırmıştır. Test örneklerini periyodik aralıklarla hava etkisi cihazında farklı

pH derecelerinde sülfürik asit ve nitrik asit çözeltisi ile muamele etmiştir. Kontrol

grubu ile yapılan karşılaştırmalarda pH=3 asit ile muamele görenlerde % 10,

pH=3.5’de % 4 bozunma meydana gelirken; pH=4 ile muamele edilenlerde

bozunma görülmediğini bildirmiştir (Peker, 1997).

7.2.4 Diğer Faktörler

Miles ve Elliot (1981)’a göre sıcaklık artışı; ısı, su ve UV ışığı gibi etkili dış

ortam faktörü olmasa da; fotokimyasal ve oksidatif reaksiyonları artırır. Adsorbe

edilen suyun donmasıda çatlama olayına etkide bulunabilir. Rüzgâr, kum ve çamur

gibi faktörlerin neden olduğu aşınma ve mekanik olaylar, yüzey bozunmasını

önemli ölçüde etkilemektedir.

Bufkin ve Wildman (1980) tarafından yapılan araştırmada, odunda adsorbe edilen

suyun donma ve gevşemesinin çatlamalara sebep olduğu ve böylece üst

yüzey işlemi ve odunun zarar gördüğü bildirilmiştir.

Tüm bunların sonucunda yüzey işlemi katmanının özelliklerinde fiziksel,

kimyasal, biyolojik, mikroskobik değişiklikler ve bozunmalar olmaktadır.

8 WEATHERİNG ETKİSİ İLE AĞAÇ MALZEMENİN YAPISINDAKİ

DEĞİŞİM

8.1 Kimyasal Değişimler

Uygun koşullarda kullanıldığında odun dayanıklı bir malzeme olup yüzyıllar

boyunca kullanılabilir. Örneğin, Hz.İsa’dan 14 yüzyıl önce yaşamış olan Mısır

Firavunu Tutankhamen’in mezarındaki odundan yapılmış eşyaların hiç

bozulmamış oldukları görülmüştür. Yine Kastamonu Merkez Kasaba

köyünde1300’lü yıllarda yapılmış olan camiinin ahşap kısımları bozulmadan

günümüze kadar gelmiştir. Ancak, biyolojik yapısından ve estetik özelliklerinden

dolayı ağaçmalzeme herhangi bir koruyucu ile muamele edilmediği takdirde açık

hava koşullarından, fotooksidativ degradasyondan ve asit yağmurlarından

etkilenmektedir.

Açık hava etkisi diğer bir ifade ile “ weathering” ağaç malzeme için önemli bir

risk faktörüdür. Weathering; ışık (UV,IR), rutubet (yağmur, kar, nem, çiğ),

mekanik güçler (rüzgar, kum, kir) ve sıcaklık etkisi ile yüzeyde meydana gelen

renk değişimi, yüzey pürüzlüğü ve çatlamalar olarak tanımlanır. Bu etkiler

neticesinde ağaç malzemenin renginde, kimyasal ve fiziksel yapısında bazı

değişmeler meydana gelmektedir.

Ağaç malzeme, açık havada süratle renk değiştirir. Önce sararan odun daha

sonra kahverengileşir. Ekstraktiflerce zengin odunda ise kahverengileşmeden önce

bazı ağarmalar gözlenir. Renk değişimi sıcak iklimlerde birkaç ay içinde

gerçekleşirken bazı ağaç türlerinde ise parlaklık bir ay sonunda belirgin bir şekilde

azalmaktadır. Renk değişimi odundaki kimyasal değişimlerin bir işaretidir.Bu

değişikliğin yüzeylerde bulunan kinonlardan kaynaklandığı belirtilmektedir

(Temiz, 2005). Kimyasal değişimler detaylı olarak bir sonraki bölümde ele

alınacaktır.

Renk ve kimyasal değişimlerin yanı sıra ağaç malzemede fiziksel değişimlerde

meydana gelmektedir. Yüzeyde meydana gelen bozunma hücre çeperi bağlarını

zayıflatmakta, hücreler arası ve hücreler içi makroskopik - mikroskopik gerilmelere

ve çatlaklara yol açmaktadır. Yağmurun etkisi ile de çatlaklar daha ileri düzeyde

erozyonlara neden olur. Yapılan bir çalışmaya göre iğne yapraklı ağaçlarda erozyon

miktarı ortalama 1 yüzyıl için 6.4 mm olduğu bildirilmişti (Feist ve Hon,1983).

Fiziksel değişimlere mikroskobik değişimlerde eşlik eder. Açık hava koşullarının

odunun anatomik yapısında meydana getirdiği etkiler tarayıcı elektron

mikroskobunun (SEM) kullanıldığı çeşitli çalışmalarda incelenmiştir (Hon ve

Shiraishi, 2001; Pandey ve Pıtman ,2002). Sarıçam ile yapılan bir çalışmada 100

gün boyunca su ve ışık altında bekletilen örneklerde geçitlerin kollaps’e uğradığı

gözlemlenmiştir (Owen vd.,1993). Diğer literatür sonuçları da, orta lamel ve diğer

hücre çeperi tabakalarının en son bozunduğu, en dayanıklı kısmın mikrofibriller

olduğunu ifade etmektedir. Bozunma çoğunlukla yüzeylerde 0,05-2,5 mm’de

gerçekleşir. Genel olarak bir değerlendirme yapıldığında geçit çeperinin

bozunduğu, geçit açıklığının geçit odasının limitine kadar tedrici genişlediği, geçit

kenarlarında mikro çatlakların oluştuğu ve tahrip olan geçitlerin yarı kenarlı bir

yapı oluşturduğu söylenebilir (Feist,1983).

8.1.1 Ahşap Bileşenlerinin Işık Absorbsiyonu

Ağaç malzemenin güzel görünümünü veren içerisindeki bileşenlerin ışığı

yansıtması, dağıtması, yayması , absorblamasıdır.

Maalesef malzemenin ışıkla elde ettiği bu güzel görüntü zamanla bozulmasına

neden olur. Bozulma süreci kimyasal, fiziksel, optikal ve mekanik olur. Kimyasal

bozulma süreci kuantum enerji seviyeleri ile açıklanabilir. Kuantum teorisine göre

maddeyi oluşturan atomları titreşim enerjileri aynı frekanstadır. Eğer dışarıdan gelen

etki de aynı frekansta titreşirse bu iki atom arasında etkileşim olur ve moleküler

bağlar enerji seviyelerine göre koparlar.

Bilindiği gibi ışık, elektromagnetik enerjisi olan çok yoğun, küçük partikül

demetlerinden olusur. Bu partiküllere foton denir ve bunların belli bir dalga

boyu (λ) vardır. Planck denkleminden ışığın veya fotonların sahip olduğu enerji

seviyesi (E) hesaplanabilir

E=

Nhc/λ

Buradaki h planck sabitini (6.625 x 10-34 J.s) c ise ışığın hızını (3.108ms-

1) N ise fotonların yoğunluğunu belirtmektedir. Bu denklemden anlaşılacağı üzere,

fotonların yoğunluğu ve hızları yükseldikçe elektronların birbirlerini itme oranı

dolayısı ile sahip oldukları enerjileri yükselmektedir.(Şahin,2002)

Basit bağ türü Bağlanma

enerjisi(kJ/mol -1)

Eşdeğer enerjili

ışığın dalga boyu

(nm)

O-H 460 250

339 350

Tablo 9 Bazı kimyasal gruplar ve bağlanma enerjileri

Tablo 6 da ağaç malzemede molekülleri birbirine tutan asit bağların bağlanma

enerjileri ve karşılık gelen plank denklemine kopma sınır dalga boyları

hesaplanmıştır. Dalga boyları azaldıkça Enerji seviyeleri artmıştır.

Şekil 11 Basit bağlar ve dalga boylarına göre bağlanma enerjileri

Grafik 7 de görüldüğü gibi Basit bağlar ve bunlara ilişkin bağ enerji seviyeleri

belirtilmiştir. Bu grafik ahşap bilimi açısından ışın ve ahşabın ışığı absorblama

özelliğinin teorik ve pratik açısından öneminin en büyük kanıtıdır. Ağaç malzeme

yapısında Birincil ve ikincil renk içeren ;

Fonksiyonel gruplar,

Fonksiyonel sistemler,

Kromoforlar,

Kromofor gruplar veya sistemlere sahiptirler.

Bu grup ve sistemler kimyasal bozulmada ve renk değişiminde aktif rol oynarlar.

Şekil 12 Ultraviyola yayılımı (a) Odun (b) Lignin (c) selüloz

Ligninin yapısındaki gruplardan dolayı ışıgı selüloz ve hemiselülozdan daha fazla

absorbe ettiğini belirtmiştik grafikte 280 um de lignin ışık absorblaması tepe yapar

ve sonra azalışa geçer. Selüloz ışıgı çok az absorbe ettiğinden dalga boyuna bağlı

olarak yaptığı eğri kararlı düşüş gösterir.Norrstrom’a göre ışıgın absoblanması ;

Lignin %80-95

Karbonhidratlar %5-20

Ekstraktifler %2 değerindedir.

Saf selüloz Işığı absorblamaz. Selülozun yapısında bulunan asetal ve ketal karbonil

grupları ışıgın absorblanmasına neden olur.Yapılarındaki benzerlik nedeniyle

hemiselülozda selüloz kadar ışığı absorblar.

Lignin ise selülozun tersine molekül yapısındaki kromoforik gruplar aracılığıyla ışıgı

absorbr eder.

Hon ve Glasser bu kromoforik grupları sınıflandırmıştır.

Kromoforik fonskiyonel gruplar : Fenolik hidroksil, çifte

bağlar, karbonil grupları vb.

Kromoforik sistemler : Kinonlar, kinon metitler, bifenil vb.

Leuco- Kromoforik sistemler : Metilenkinon,

fenanthrenekinonlar, fenil

naftalendion, bimetilen-kinon

vb.

Ara maddeler : Serbest radikaller

Kompleks oluşturanlar : Metal iyonlarla yapısal formül

oluşturanlar

Ağaç yapısındaki lignin nedeniyle fotodegredasyona uğrar (Hon, 1975). Yinede

ağacın yapısındaki bütün bileşenler az veya çok farklı miktarda absorblama

yeteneğine sahiptirler ve bunun neticesinde zamanla yapısında kimyasal, fiziksel ve

mekanik değişiklikler gerçekleşir.

Kromofor grupların yüzeyde geniş dağılımı nedeniyle ışık derinlere penetre olmaz.

Bununla beraber foto degredasyon kaçınılmazdır.

8.1.2 Uv Işın Ve Serbest Radikal Oluşumu

Ağaç malzemede fotooksidasyon ve fotodeğradasyoınu açıklayabilmak için serbest

radikal oluşumunu incelememiz gereklidir.

8.1.2.1 Yüzeyde Işınlanma Ve Serbest Radikal Oluşumu

Ağaç malzeme esas itibariyle serbest radikal içermez(Hon et al,1990).İzole lignin

belirli miktar stabil serbest radikal içerebilir. Bu varlık ESR spektroskopi’de tespit

edilebilir (Lunwing,1971;Steelin,1972).

Eğer malzeme elektromanyetik bir ışımaya maruz bırakılırsa bunun neticesinde

serbest radikal oluşumu gerçekleşir. UV aktivasyonu altında selüloz, hemiselüloz ve

ligninde serbest radikal oluşumu tespit edilmiştir.

Şekil 13 Ortam sıcaklığında ışınlama süresi ve depolama süresinin bir

fonksiyonu olarak ahşap ESR sinyal yoğunluğu.

8.1.2.2 Selüloz ve Hemiselülozda Serbest Radikal Oluşumu

Selülozun ışık hassasiyeti 100 yıldır biliniyordu.Witz’e göre fotodegradasyon

selülozun doğasında var. Selülozda serbest radikal oluşumu bozulma sürecinin

ipucudur. ESR spektrofotometre ile tüm degredasyon mekanizmasını

gözlemleyebiliriz.

UV etkisine maruz bırakılan selülozun degredasyonu ile kütle kaybı, α-

selüloz içeriği ve polimerizasyon derecesinde azalmalar görülür. Yapılan bir

çalışmada, 185 ve 253.7 nm arasında dalga boylarında UV etkisine maruz

bırakılan selülozun da degredasyona ugradığı belirlenmiştir. Bu değerden daha

düşük dalga boyutlarında, hidrolitik zincir soyulmasıyla aldehit gruplarının ortaya

çıktığı, daha yüksek dalga boyutlarında ise; oksijen katılmasıyla degredasyona

neden olan peroksit grupların oluştuğu belirlenmiştir(Temiz,2004). UV etkisine

maruz kalmış selülozun çözünebilir degredasyon ürünleri incelendiğinde;

glukoz, sellobioz, sellotrioz, ksiloz, ksilo-oligomer, arabinoz ve 3-β-D-glukosiz-

D-arabinoz gibi bileşiklerden oluştuğu belirlenmiştir(fengel,1984). Selülozun uçucu

degredasyon ürünleri ise; asetaldehit, propinaldehit, metil formia, aseton, metanol,

etanol, metan ve etandır. Selülozun fotolitik degredasyonunda karbon-oksijen,

karbon-karbon bağlarının ayrılması için 340-390 kj/mol bir enerji gerekmektedir.

Bu enerji miktarı, 340 ve daha düşük UV ışığının dalga boylarında (350

kj/mol) sağlanabilmektedir . Bu dalga boylarında selüloz ve diğer

polisakkaritlerde meydana gelen fotolitik degredasyonun ve absorpsiyonun

belirlenmesi kolay değildir. Çünkü, selüloz 200-400 nm dalga boyu aralığında

belirgin absorpsiyon göstermemektedir. Absorpsiyonun meydana geldiği

kromoforlar, hidroksil, karbonil, karbonil grupları veya glukoz birimlerinde ki

C1’de ki asetal grupları olarak kabul edilmektedir .

Şekil 14Selülozun 340 nm den daha büyük dalga boyunda Bozulma reaksiyonu

Selülozda kopma C1-C4 nolu karbonlarda olur (Witz,1983)

Şekil 15 λ >280nm selülozda serbest radikal oluşumu

Selülozda zincir kopması, dehidrojenasyon C1-C5 nolu karbonlarda gerçekleşir.

Şekil 16 selülozun λ>254nm de serbest radikal oluşumu

Selülozda zincir kopması, dehidrojenasyon C5-C6 nolu karbonlarda

gerçekleşir. Genellikle Alkoksi radikaller meydana gelir.UV etkisiyle ve oksijeninde

varlığı ve katalizör etkisiyle hidrojen peroksit oluşumu hızlanır (Hon,1983). Metal

iyonları,demir iyonu, bağlayıcılar ve ışık hassaslaştırıcıları ile selülozun UV

hassasiyeti artar (Hon,1933).

8.1.2.3 Ligninde Serbest Radikal Oluşumu

Ligninin fotodegredasyonu, radyasyon enerjisinin absorplanması ile başlar.

Üç önemli faktör bulunmaktadır; lignindeki reaktif gruplar, aromatik ve fenolik

yapıların miktarı ve ışıkla reaksiyona girerek renklenme ve bozunmayı

başlatabilecek aktivasyon enerjisi, depolimerizasyon ve dehidrojenasyon gibi

moleküllerde yarılma reaksiyonları başlatabilecek enerji transfer etkileri. Lignin

yapısının hala aydınlatılamamış olması ve yapısının kompleksliğinden dolayı,

serbest radikallerin ligninin hangi yapıları içinde oluştuğu ve ligninin

fotodegredasyon olayının mekanizmasının aydınlatılması oldukça zordur.

Bu nedenle, ligninin fotokimyasal degredasyonu üzerine yapılan pek çok

araştırmada lignin model bileşikleri geliştirilerek aydınlatılmaya çalışılmıştır

(Liu,1997,Müller,2003).

8.1.2.4 Hidrojen Çıkarma Mekanizması

Bu mekanizmaya göre; serbest fenolik hidroksil grupları, ligninin

degredasyonunda reaktif gruplar olarak düşünülmektedir. Bu gruplar, başlangıçta

fenoksi radikaline daha sonra da dimetillenmiş ve oksitlenmiş renkli kinon

degredasyon ürünlerine dönüşmektedir. Bu öneri, asetillendirme, benzenlendirme

(benzoylation) veya metillendirme ile fenolik hidroksil grupların bloklanarak lignin

içeren materyalin sararmasının engellenmesiyle ispatlanmaktadır (Liu,1997).

Odun yüzeyinin sararmasında en etkili yapıların, karbonil, bifenil, fenolik

gruplar ve konjuge çifte bağlar olduğu belirlenmiştir (Zhang,2000). Karbonil

kromoforlar en duyarlı gruptur. Hem serbest fenolik hidroksil hem de karbonil

grupları hidrojen çıkarma mekanizması ile degredasyon işleminin aktif

merkezleridir. Bu gruplar, fenolik gruplardaki α-karbonil gruplarını aktive ederek

oksijenle reaksiyona girebilen ve kinonları oluşturarak kompleks renk

değişikliklerine neden olabilen fenoksi radikallerinin oluşumuna yol açmaktadırlar

(Liu,1997).Kringstad ve Lin (1970) ligninin fotodegredasyonunu daha iyi

kavramak için 300 nm’den daha büyük dalga boyuna sahip UV ışığı kullanarak

lignin üzerine yaptıkları araştırmada, α-karbonil gruplarının hidrojen çıkarma

mekanizması ile fenoksi radikallerinin oluştuğunu belirlemişlerdir

(Liu,1997).Ligninde UV etkisi ile oluşan fotodegredasyonun açıklanması için farklı

bazı mekanizmalar önerilmiştir.

8.1.2.5 Norrish Tip I Reaksiyonu

Fenasil guasil bileşikleri ışık etkisine maruz bırakıldığında, α-karbonil

gruplarını yakın olan karbon-karbon bağlarının ışık etkisi ile ayrışması norrish tip

I reaksiyonuyla gerçekleşmektedir. Ancak bu reaksiyon, fenasil guasil eter model

bileşenleri gibi karbonil gruplarına yakın olan eter bağları yapılarında etkili olarak

meydana gelmemektedir (Liu,1997).

8.1.2.6 α-karbonil β-O-4 Tip Reaksiyonu

Bu reaksiyonlarda fotodegredasyon karbon-karbon bağları yerine eter

bağlarında meydana gelmektedir. α-karbonil grupları ışığı etkili bir şekilde

absorbe etmekte ve enerjiyi β-aril eter bağlarına transfer ederek, fenolik ve karbon

radikallerinin oluşumuna ve eter bağlarında ayrışmaya neden olmaktadır. Yapılan

araştırmalara göre; homolitik β-C-O bağlarının fenasil ve guaiakosy

radikalleri tarafından parçalaması renkli oligomerik materyalin oluşumuna

neden olan etkili bir işlem olarak görülmektedir (Liu,1997).

8.1.2.7 Karbonil Olmayan α-C-O Bağ Ayrışması Reaksiyonu

α- (2’,4’,6’-trimetil-fenoksi)-3-4 dimetoksi toluen’in fotokimyasının

üzerine yapılan araştırmalarda; α-O-4’ün türevlerinin fotokimyasal

degredasyonunda, karbonil olmayan α-O-4 bağlarındaki ayrışmanın etkili olduğu

belirlenmiştir (Castellan,1987). Bu ürünler, serbest radikaller ve/veya metilen

kinon gibi reaktif türlere neden olan homolitik α-O-4 bağ ayrışmasıyla elde

edilebilir. Sonuçta bu kinon reaksiyonları oksitlenebilen fenolik türevler ve

renklenmiş bileşenleri oluşturmaktadır (Liu,1997).

8.1.2.8 α-karbonil Olmayan β-O-4 Tip Reaksiyonu

Schmidt ve Heitner (1993) yüksek oranda ketil içeren guaiacylgliserol- β-

arileter bileşenlerinin olası fotoreaksiyonunu önermişlerdir. Guaiacylgliserol- β-

arileter gruplarından peroksi radikallerinin benzilik hidrojen çıkarma reaksiyonu

ile serbest ketil radikalleri oluşturulur. Ketil radikallerinin β-arileter bağının

ayrışması ile keton ve fenoksi radikalleri meydana gelmektedir (Liu,1997).

8.1.2.9 Singlet Oksijen Katılması Reaksiyonu

Oksijen, fotodegredasyon mekanizması boyunca doymamış veya elektron

içeriği bakımından zengin organik bileşiklerle doğrudan herhangi bir etkileşime

girememektedir. Sistemde mutlaka radyasyon enerjisi ile etkileşime girebilecek ışık

hassasiyetinin olduğu grupların bulunması gerekmektedir. Ligninin oksitatif

fotodegredasyonun da, α-karbonil grupları ve/veya konjuge çifte bağ sistemleri,

singlet oksijen katılımı oluşturarak ışık hassasiyet birimlerini (photosensitizer)

oluşturmaktadırlar. Bu tip güçlü ve yüksek difüze özelliği olan gruplar, katı matriks

sistemlerinde meydana gelen fotodegredasyon olayını gerçekleştirmeye aday

gruplardır (Liu,1997).

Ligninde meydana gelen fotodegredasyon olayı özetlenecek olursa:

- Lignin, 350 nm dalga boyundan daha düşük değerlerde kolaylıkla

bozunmaya uğrayarak, önemli oranda renkli kromoforik grupları

oluşturmaktadır. 350 nm’den daha büyük dalga boylarında ise

ligninde herhangi bir degredasyon olmamakta fakat 400 nm’den

büyük dalga boylarında beyazlaşma (fotoağarma) görülebilmektedir.

- Ligninin metoksil içeriğinde azalma meydana gelmektedir.

- Fenolik radikaller, serbest fenolik hidroksil gruplardan hidrojen

çıkarması ile meydana gelmektedir

- α-karbonil gruplarına yakın olan karbon-karbon bağları,

Norrish Tip Ireaksiyonu ile ışıksal ayrılmaya maruz kalmaktadır

- α-karbonil gruplarına yakın olan eter bağlarında Norrish Tip I

reaksiyonu etkili bir biçimde oluşmamakta, ışıksal ayrılma eter

bağlarında meydana gelmektedir.

- Eğer sistemde ışık hassasiyetinin olduğu benzol alkol içeren

bileşik grupları yoksa fotodegredasyona uğramamaktadırlar

- α-karbonil grupları, ligninin fotodegredasyonunda ışığa duyarlı

sistemler olarak görev yapmaktadırlar ( Temiz ,2004)

8.1.3 Hidrojen Peroksitle Foto Bozulma

Ağaç malzemede gerçekleşen otooksidasyon yavaş ilerleyen bir prosestir. Ancak

oksidasyon oranı UV,sıcaklık ve metal iyonları etkisiyle hızlanabilir(Scott,1965).UV

ve oksijen ile yüzey modifikasyonunu başaltan Karboniller ve renk değişimine

neden olan Karboksil gruplarıdır. Hidrojen peroksit oksidasyonda önemli rol oynar.

λ>300nm de 90günde Hidrojen peroksit reaksiyonları görülebilir. λ>223nm de çoğu

hidrojen peroksitler Karbonil grubuna dönüşürler.

Şekil 17 Sarıçama ait peroksi radikal oluşumu

Şeki 13’de Sarıçama ait peroksi radikal oluşumu gösterilmiştir. Hidrojen peroksit ısı

ve ışık etkisiyle yeni kromoforik ,karbonik ve karboksillere dönüşür (Rabek,1981).

8.1.3.1 Hidrojen Peroksit Formu ve Bozulma Mekanizmaları

8.1.3.1.1 Kinetik Oksidasyon

Organik bileşenlerle atmosferik oksijen arasında oksidasyon reaksiyonlarının varlığı

biliniyordu. Ancak metal iyonlarının ve ışığın katalizör etkisi yeni bilgidir. Oluşan

bozulma reaksiyonu:

8.1.3.1.2 Oluşum Mekanizması

UVIşını sonucu dehidrojenasyon, dehidroksilasyon, dehidrometilakson,

demetoksilasyon ve zincir bozulmaları gibi serbest radikaller selüloz, hemiselüloz ve

ligninde oluşur. Oksijenin varlığı hidrojen peroksit oluşumunda reaksiyona destek

verir (Hon,1990)

8.1.4 Hava Kirliliğinin Ağaç malzemede fotoiritasyon etkisi

Endüstriyel kirlilik dış ortamda kullanılan ağaç malzeme üzerinde fotoiritasyon

açısından önemli rol oynar. SO2 ve NO kirlilik açısından önemli iki gazdır.Bu iki

gazın yüzeyde artışı hasara neden olmaktadır (Hon,1989).Bu gazlar naturel ortamda

serbest radikaldirler. UV’nin çeşitli formlarda serbest radikal oluşturur. Oda

sıcaklığında fenoksi radikallere ve karboksi radikallere dönüşür.

Sadece karbon radikallerinin bir kısmı SO2 ile reaksiyona girerek sülfit radikalini

oluşturur. Sülfonil ve sülfit radikalleri oluşur. Sülfonil ve sülfit radikali oda

sıcaklığında stabil değillerdir ve hızlıca sülfirik asit ve sülfonik estere dönüşür.

8.1.5 Su ve nem’in serbest radikal oluşumuna etkileri

Ağaç malzeme Dış ortamda kullanıldığında nem, yağmur, ciğ etkisine

açıktır. Su fotodegradasyonda kritik öneme sahiptir.Çünkü su polar özelliktedir. Su

yüzeye penetre olur ve hücre duvarını şişirir serbest radikallerle reaksiyona girer

ışığın derinlere geçişini hızlandırır (Hon,Fiest,1981).

UV ışığı, 75 µm’den, görünebilir ışık ise (400-750 nm) 200 µm’den daha

derinlere penetre olamaz. 400-700 nm’lik dalga boyuna sahip görünebilir ışık

kimyasal bağlarda herhangi bir kopmaya neden olmazlar. Çünkü enerjileri 70

kcal/mol’den daha azdır (Liu,1997).

Kromoforik grup ve ışık etkisinin yanısıra, su ve oksijen de odunun dış

ortam degredasyonunda önemli faktörler arasında kabul edilmektedir. Su

molekülleri, odun yapısı içinde penetre olup hücre çeperini genişleterek hidrojen

bağlarında bir azalmaya neden olmaktadır. Su molekülleri yüksek polaritelerinden

dolayı, serbest radikalleri kendilerine çekebilmekte ve onlarla etkileşmeye

girebilmektedir. Odun rutubetinin %5-7 oranında bulunması, serbest radikal

oluşumunu önemli oranda engellemektedir. Fakat, odun rutubetinin bu

değerden daha düşük veya yüksek olması durumunda rutubet serbest radikal

oluşumunu ilerletmektedir (Liu,Fiest1984).

Su molekülleri, odun yapısı içindeki bölgeleri genişleterek ışığın bu yerlere

penetrasyonunu sağlamakta ve serbest radikal oluşum oranını arttırmaktadır. Su

molekülleri ile serbest radikaller arasında aşağıda formüle edildiği gibi serbest

radikal/su kompleksi oluşmaktadır (Liu,1997).

R-O+H:O:H-------- (R-OH:O:H) R-O :Fenoksi radikali (Temiz 2004)

Şekil 18 Nem yüzdeleri ve Yoğunluk

Şekil 19 Bazı Ağaç türlerine ait rutubet-serbest radikal oluşumu (Hon,2001)

%0-%3.2 de aktivite başlar, %6,3-%15,9 de tepe yapar,%31,4 de düşüş yapar.

8.1.6 Asit Yağmurlarının Degredasyon etkisi

Asit yağmurlarının göller,su ekosistemi,vejetasyon,ormanlar,binalar ve insan elitle

tapılan her şey üzerinde etkisi geçen 30 yıldır

araştırılmaktadır(Paparozzi,1986 ).Ahşap malzemenin dış ortamda geniş

kullanımından dolayı weathering,asit yağmurların etkisine açıktır. Asit yağmurları

kimyasal ve fiziksel değişime erozyona neden olur.

Şekil 20 Asit Yağmurları Etkisi UV olmaksızın

Şekil 21 Asit Yağmurları Etkisi UV olmaksızın

Şekil 22 UV ortamında Asit Yağmurları Etkisi

Şekil 23 UV ortamında Asit Yağmurları Etkisi

.

Şekil 24 UV Ortamında Asit Yağmurları Etkisi

8.2 Fiziksel Değişim

Odun yüzeyinde ışık ve su etkisiyle koyulaşma oluşmakta ve bunların etkisiyle

makroskopik ve mikroskopik açıklıklar ve çatlaklar oluşmaktadır. Yüzeye yakın

kısımlarda hücre çeperi bağlarının dayanımı azalır ve bunun sonucunda

degredasyon gerçekleşir. Dış hava koşullarının etkisi devam ettiği takdirde

bozunmaya uğramış kısımlar yağmur suları tarafından yıkanır ve yüzey erozyonu

devam eder. İğne yapraklı ağaçlar, yapraklı ağaçlara göre daha hızlı

degredasyona uğramaktadır.

8.2.1 Renk Değişimi

Anderson ve diğ. (1991a) yaptıkları çalışmada harici etkiler altında odunda

rengin çok hızlı bir şekilde değiştiğini, genellikle odundaki renk

değişikliklerinin odun ekstraktifleri ve ligninin kimyasal bozunmasından dolayı

sarı ve kahverengi tonlarında olduğunu bildirmişlerdir.

Doğal dış ortamda ve yapay UV yaşlandırması etkisinde bırakılan odunda,

parlaklık ve renk değişimleri kısa zaman aralığında kolayca gözlemlenebilir.

Duglas ve maun türü yabancı ağaç odunları, ilk aylarda kaybettikleri

parlaklıklarını, 6. aydan sonra yeniden kazanır, bundan sonraki 6 aylık periyotta

da parlaklıklarında tekrar azalma görülür (Gorman ve Feist, 1989)

8.3 Mikroskopik Değişim

Banks ve Dearling (1983) yaptıkları çalışmada; dış ortam etkisiyle ağaç

malzemede oluşan fiziksel değişimlerin ilk işaretlerinin, ilkbahar odunu

traheitlerinin radyal çeperlerinin kenarlı geçitlerindeki büyüyen delikçiklerle

oluştuğunu; daha sonra da mikro çatlakların meydana geldiğini, bu çatlakların

hücre çeperlerinin büzülmesi sonucu büyüdüğünü, suyun plastikleştirici ve yıkayıcı

etkisi ile mikro çatlakların gelişmesini kolaylaştırdığını bildirmişlerdir.

Feist ve Hon (1984) elektron mikroskobunu kullanarak yaptıkları

incelemelerde; tüm lifler içinde en dayanıklı kısmın mikrofibrillerde olduğunu

saptamıştır. Hücre çeperinin farklı tabakalarındaki ayrışmaların, mikrofibril ve

tabakalar arasındaki adezyonun kaybıyla gerçekleştiğini, lifsel yapılardaki

zayıflıktan dolayı ağaç malzemedeki boşluk ve açıklıkların genişlemekte

olduğunu, fakat ağaç malzemedeki bu bozunmanın 2-3 mm’lik yüzey kısımlarında

oluşmakta olduğunu belirlemişlerdir.

Sell ve Walchli (1975); Banks ve Dearling (1983); Wyssling (1978b) tarafından

yapılan araştırmalarda, elektron mikroskobu kullanılarak doğal dış ortam

şartlarında değişik ağaçların mikro strüktür yapısı araştırılmıştır. Çalışmada

dış ortam koşullarında yalnızca 4 ay sürede tahribat oldukça etkili olmuştur. Tam

yüzey bozunması ve bazı dokuların kaybı yalnızca 6 ay sürecinde tamamlanmıştır.

Dış ortam tesirinde en göze çarpan etki, kenarlı geçitlerdeki bozunma olup bu

değişiklikler aşağıdaki gibi tespit edilmiştir (Peker, 1997):

1. Geçit çeperlerinde bozunma,

2. Geçitlerdeki aşamalı tahribat,

3. Geçit duvarlarında mikro çatlakların oluşması,

4. Geçitlerdeki bozunmalar ve yarı kenarlı geçitlerin ayrılmasıdır.

Feist ve Hon (1984) tarafından; 500 saatlik hızlandırılmış yaşlandırma ortam

testine bırakılan örnekler üzerinde yapılan elektron mikroskobu çalışmasında;

enine kesitteki örneklerin, hücre çeperlerinin orta lamelden ayrıldığı, hatta

sekonder çeperin bütünüyle hücre çekmesine (kollapsa) uğradığı, yüzeylerin

pürüzlü hale geldiği belirlenmiştir. Bekletme süresi 1000 saate çıkarıldığında ise;

traheit çeperlerindeki kenarlı geçitlerin

tamamen tahrip olduğu gözlenmiştir. 500 saatlik denemeye bırakılan örneklerin

rengi, soluk sarı olurken, 1000 saatlik bekletmeye maruz bırakılan örneklerin rengi

ise açık kahverengi ile koyu kahverengi olarak gözlemlenmiştir. Radyal kesitlerde

ise; odunun anatomik yapısında meydana gelen ilk değişiklik geçitlerde olmuştur.

500 saatlik UV etkisine maruz bırakılan örneklerde, yarı kenarlı geçitlerin hasar

gördüğü belirlenmiştir. Kısmen de radyal çeperler üzerinde çatlak ve

boşlukların oluştuğu araştırılırken; bekletme süresinin 1000 saate çıkarıldığı

durumlarda ise; kenarlı geçitlerdeki bozunmanın çok daha büyük boyutlu olduğu

hatta tamamen parçalanmanın meydana geldiği bildirilmiştir. Ekstrem koşullarda,

bozunmanın traheit çeperlerinin radyal kısımlarına yayıldığı ve bekletme süresinin

uzaması ile hücre çeperlerinin tamamen bozunmaya uğrayabileceği belirlenmiştir.

Bazı ağaç türlerinde kenarlı geçitlerin ultraviyole bozunumu ile kaybolduğu

bildirilmiştir (Temiz, 2005).

8.4 Biyolojik Değişiklikler

Ahşabın zamanla çeşitli organizmalar tarafından ayrıştırılması,organik bir malzeme

olmasının sonucudur.Bu bozunma koşullara göre önlenmesi gereken bir özellik

olarak karşımıza çıkmaktadır. Ahşap malzemeyi tehdit eden biyolojik zararlılar;

bakteriler, mantarlar ve böceklerdir. Bu üç etken ahşabın yapısında biyotik zararlara

neden olur. Dış hava koşullarında oluşan çatlamalar , yapı değişikliği ve rutubet

bozucu etkinin oluşmasına zemin hazırlar.

9 AĞAÇ MALZEMENİN DIŞ ORTAMDA KULLANIMINDA YÜZEY İŞLEMLERİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER

Liu (1997); Zhang ve Kamdem (2000); Pastore ve diğ. (2004)’e göre doğal halde

harici ortama bırakılan ağaç malzeme yüzeyinde meydana gelen ilk değişiklik

sararmadır. Bekletme süresine bağlı olarak, sararan ağaç malzeme yüzeyi daha

sonra ağarmakta ve sonuçta esmer renge dönüşmektedir. Ağaç malzemedeki

renk değişikliği; 300 ile 400 nm dalga boyundaki UV ışığını absorbe edebilen

lignindeki kromoforik grupların modifikasyonu sonucu oluşmaktadır. 396 nm’den

daha düşük dalga boyları ağaç malzemenin sararmasında, daha uzun dalga boyları

ise ağaç malzemenin ağarmasında etkili olmaktadır. Lignin tarafından UV

ışığının absorplanması, serbest radikal oluşumuna sebep olmaktadır. Bu

radikaller, ligninin ve selülozun oksijen varlığında depolimerizasyonuna neden

olarak hidroksil karbonil, karboksil ve fenoksi radikali gibi oksitlenmiş

radikallerin oluşumuna sebep olmaktadır. Fenoksil radikali ise, hem monomerik

hem de oligomerik yapılardaki orto veya para kinonların oluşumuna yol

açmaktadır Ağaç malzemede oluşan renk değişiminin ise, yüzeylerde bulunan

kinonlardan kaynaklandığı belirtilmektedir (Temiz, 2005).

Odunun bozunmasında etkili olan diğer çevresel faktörler ise böcekler, mantarlar

ve fiziksel etkenlerdir. Dış ortamda parça parça dökülmeler, ağırlık kayıpları,

çarpılmalar, yüzey sertliğinde değişmeler, renk değişimi, lekelenmeler, çürükler

gözlemlenir. Bunlar dış ortamda etkili olan nem, ışık ve sıcaklıktan

kaynaklanmaktadır. Açık hava şartlarında bırakılan odunun kimyasal yapısında

da değişmeler olur. Üst yüzey işlemi olarak latex ve alkid yağlarla boyanmış

ürünlerde zamanla adezyon kuvveti azalır. İki haftadan daha çok dış ortama

bırakılmış odunda su ve ışık etkisiyle bozunma görülür (Feist, 1982).

Dış yüzey işlemlerinin seçiminde özellikle sağanak, yağışlar, güneş ışınları göz

önünde tutulmalıdır. Çünkü binanın yönü, yüksekliği ve diğer koruma önlemleri

(çatı vb.) çok farklı olabilmektedir. Ağaç malzeme’ de rutubetin kaynağını dış

kullanımda yağmur ve çiğ oluşturmaktadır. Ancak bina içerisinde de çeşitli

yollardan, örneğin hava rutubetinin artması ve soğuk odaların pencerelerindeki

yoğunlaşma da bir başka kaynak olmaktadır. Çift cam takılması bu şekildeki

yoğunlaşmayı bir dereceye kadar azaltmaktadır. Ağaç malzemenin üretimi

sırasında, lif doygunluğu rutubetine yakın miktarlarda nem içermesi hem

ağacın çürümesine yol açar, hem de üzerine uygulanacak yüzey işlemi sisteminin

kısa sürede dökülmesine neden olur. Suyun yüzey işlemi uygulanmış ağaç

malzemeye giriş yolları değişiktir. Örneğin; çatlaklardan girebildiği gibi pencere ve

kapıların alt kısımları rutubet girişi bakımından önem taşımaktadır. Cam ve

boya macunu, ağaç malzeme ve boya macunu arasındaki birleşme yerleri ile

kapılarla dış duvar kaplamaları arasında malzemenin enine kesitleri rutubetin giriş

yerleri olarak düşünülmelidir (Kurtoğlu, 2000)

9.1 Güneş Işığının Etkisi

Bina dışı iklim faktörlerinin en önemlilerinden olan ışık, hem yüzey

işlemlerinde bağlayıcı madde olarak kullanılan sentetik reçine üzerine, hem de

ağaç malzeme üzerine doğrudan etki yapmaktadır. Özellikle kısa dalga

boylarındaki ışınlar ağaç malzemenin makro moleküllerini ve sentetik reçine

bağlayıcı maddelerini yavaş yavaş parçalamakta ve parçalanan moleküller

mekanik ve rutubet etkisiyle daha dayanıksız hale gelmektedir. Ağaç

malzemenin ve yüzey işlemlerinin dayanıklılığı için kısa dalga boyundaki ışınların

ağaç malzemeyle temasının engellenmesi gerekir. Bu ise ışığı geçirmeyen

pigment veya katkı maddelerini içeren bağlayıcı maddeler ile ağaç malzemenin

yüzeyinin işlem görmesi ile sağlanır (Kurtoğlu, 2000).

Odun yüzeyine ışığın nüfuz etme derinliği üzerine yapılmış araştırmaları şu şekilde

özetlemek mümkündür:

Browne (1978) ışık geçiş kalınlığını spektromikroskop ile ölçmüş ve nüfuz

derinliğini

2540 µm olarak bulmuş; odun yüzeyindeki gri tabakayı 125 µm kalınlık

olarak belirlemiş ve gri tabaka altındaki kahverengi tabaka kalınlığının 508-2540

µm altında değiştiğini gözlemiştir. Bu renk değişikliklerinin, fotokimyasal

reaksiyonlar sonucu oluşan serbest radikallere bağlı olduğunu bildirmiştir (Peker,

1997)

Hon ve diğ.(1985) bir çok iğne yapraklı ağaç türlerinde yaptıkları araştırmada,

odun yüzeyine ışığın nüfuz derinliği ölçümünü çeşitli fotometrik yöntemler ve ESR

(eşleşmemiş döngüleri olan elektronların manyetik enerji seviyeleri arasındaki

geçişlere yol açan elektromanyetik radyasyonla ölçüm) teknikleri ile

saptamanın mümkün olduğunu bildirmişlerdir. UV ışığı transmisyon tekniğini

kullanarak ışık absorbsiyonunun farklı odunlarda, yüzey işlemi kalınlığının bir

fonksiyonu olduğunu; ESR (Electron Spin Resonance) tekniğinde odunun çeşitli

tabakalarında serbest radikallerin oluştuğunu, 75 µm’den daha derinde UV

nüfuzunun gerçekleşmeyeceğini, odun yüzeyi için görünür ışık nüfuzunun 200

µm’ye kadar inebileceği derinliğin odunun rengine ve işlem koşullarına bağlı

olduğunu belirlemişlerdir (Peker, 1997)

Hon ve Feist (1986) tarafından, infrared (kızılötesi) ışınlarının, odun

yüzeyinde derinlere (1-1,5 mm) nüfuz edebildiği; farklı türler arasındaki

değişimin oldukça küçük olduğu bildirilmiştir. Görülebilir ışığın (400-700 µm)

odun bileşimi ile kimyasal bağ için yeterli olmadığı, odun yüzeyindeki anatomik

bileşiklerin başlangıçta UV ışığını absorbe ettiğini; bunu takiben fazla enerjinin

molekülden moleküle dağıtıldığını bildirmişlerdir

9.2 Rutubet (Nem)

Dış ve iç kullanımda ağaç malzemeyi etkileyen diğer önemli faktörler de, mantar

ve mikroorganizmalar gibi biyolojik faktörlerdir. Ağaç malzeme rutubetinin %

20’yi aşmasıyla hava hareketi ile mantar sporlarının kolayca dağılabilmesi ağaç

malzemenin çürümesini, yağlı boya ve ağaç materyal üzerinde küf mantarlarının

oluşumunu kolaylaştırmaktadır. Pencere ve dış kapılarda çürümeye neden

olan kaynak, ıslak çürüklük yapan (lenzites türü) mantarlardır. Birçok ağaç

türünün özodun kısmı doğal dayanıklılıktadır. Ancak bütün ağaç türlerinin diri

odunu zararlılar tarafından kolayca çürütülebilmektedir (Kurtoğlu, 2000).

Sell ve Feist (1986) dış ortama bıraktıkları odun yüzeyinde, değişime açıkça neden

olan ana sebebin, rutubet (nem) olduğunu, yağmur ve çiğ gibi etkileyici

faktörlerin odun yüzeyine kapiler hareketle adsorbe edildiğini, odundaki bağıl

nemin adsorbsiyonla gittikçe arttığını, odunda rutubetin yükselmesinden dolayı

yüzey ve iç kısmında artan bir şekilde eğilme ve çatlamaların meydana geldiğini,

bunun sonucu olarak üst yüzey işlemi sisteminin ve odunun bozunmasına neden

olduğunu bildirmişlerdir.

9.3 Hava Kirliliğinden Kaynaklanan Asit Yağmurları Etkisi

Kuhne ve Leukens (1970) yaptıkları çalışmada, yaz aylarında odundaki yaşlanma

etkisi üzerinde güneşin radyasyon etkisinin oldukça şiddetli olduğunu; kış

aylarında ise havadaki sülfürdioksit oranının fazlalığının, odunun yüzey bozunma

hızını arttırdığını bildirmişlerdir.

Williams (1987) değişik odunlar üzerinde yapmış olduğu çalışmada

xenon-ark lambasını kullanarak asidin yüzey bozunumu üzerindeki etkisini

araştırmıştır. Test örneklerini periyodik aralıklarla hava etkisi cihazında farklı

pH derecelerinde sülfürik asit ve nitrik asit çözeltisi ile muamele etmiştir. Kontrol

grubu ile yapılan karşılaştırmalarda pH=3 asit ile muamele görenlerde % 10,

pH=3.5’de % 4 bozunma meydana gelirken; pH=4 ile muamele edilenlerde

bozunma görülmediğini bildirmiştir (Peker, 1997).

9.4 Diğer Faktörler

Miles ve Elliot (1981)’a göre sıcaklık artışı; ısı, su ve UV ışığı gibi etkili dış

ortam faktörü olmasa da; fotokimyasal ve oksidatif reaksiyonları artırır. Adsorbe

edilen suyun donmasıda çatlama olayına etkide bulunabilir. Rüzgâr, kum ve çamur

gibi faktörlerin neden olduğu aşınma ve mekanik olaylar, yüzey bozunmasını

önemli ölçüde etkilemektedir.

Bufkin ve Wildman (1980) tarafından yapılan araştırmada, odunda adsorbe edilen

suyun donma ve gevşemesinin çatlamalara sebep olduğu ve böylece üst

yüzey işlemi ve odunun zarar gördüğü bildirilmiştir.

Tüm bunların sonucunda yüzey işlemi katmanının özelliklerinde fiziksel,

kimyasal, biyolojik, mikroskobik değişiklikler ve bozunmalar olmaktadır.

10 AÇIK HAVAKOŞULLARINDA AĞAÇ MALZEMENİN KORUNMASI

10.1 Ağaç Malzemeye Açık Hava Koşullarının Etkisi

Doğal Odunun dış ortam da kullanımı gerek ev sahipleri gerekse ticari

inşaatlarda popülerdir. Bu doğal görünüşün değerli olduğu kadar bu rengin

sürdürülmesi de zordur ve profesyonel boyama bilgisi ve yetenek devamlılığı

sağlamada her zaman önemlidir. Profesyonel boyamacılar doğal yıkama işlemin

anlamalı ve hem yüzeyi koruyan hem de sahip olduğu doğal rengi koruyacak

koruma teknolojileri üzerinde durmalıdır (Feist,1992).

Herhangi bir koruyucu işlem görmemiş doğal haldeki ağaç malzemenin kullanım

yerinde mantarlar ve böcekler tarafından tahrip edilerek çürütülmesi sonucu

her yıl büyük maddi kayıplar öz konusu olmaktadır. Çünkü, organik bir madde

olan ağaç malzemenin çürütülmesi ve böceklerle tahrip edilmesi doğal bir

olaydır. Ancak, alınacak çeşitli önlemlerle, özellikle kimyasal önlemlerle ağaç

malzemenin uzun yıllar bu zararlılardan korunması mümkün olmaktadır.

Günümüzde, kimyasal önlemlerle yani, zararlı organizmalar için zehirli etki yapan

kimyasal maddeler kullanılarak, ağaç malzemenin hizmet ömrü uzatılmaktadır.

Dış ortama maruz bırakıldığı zaman odunda kimyasal, mekaniksel ve ışık enerjisi

ile yüzeyinde çeşitli değişimler meydana gelir ki bu olaya yıkanma

denir. Yıkanma uzun zaman periyotlarında hava ve aşırı nem varlığında

çürüme, organizmaların rol oynamasıyla meydana gelen çürüme ile

karıştırılmamalıdır. Çürümenin ilerlemesine uygun şartlar altında hızlı bir

bozulma olur. Bu durum dış ortamda meydana gelen yıkanmadan daha tahrip

dicidir. Korunmamış odun yüzeyleri yıkanmaya maruz bırakılır. Bunun

sonucunda, fotodegradasyon, yüzey gözenekliliği ve aşınma artar. Korunmamış

odunun görünüşü birkaç ay içinde değişir. Daha sonra odun yıllarca değişmeden

kalır. Yıkanmadan dolayı kimyasal değişiklikler ile birlikte fiziksel değişiklikler

gerçekleşir.

Bu değişiklikler sadece yıkanmaya maruz kalmış odunun yüzeyini etkiler.

Odun yüzeyinin birkaç mm altında değişmeyen ve etkilenmeyen bir tabaka

bulunur. Yıkanmaya maruz kalmış odun boya koruyucuları ya da parlatıcılarla

korunabilir. Boyalar dış ortama maruz kalmış odun yüzeyini ıslanmaya karşı en

iyi şekilde korur ve UV ışığının degrade edici etkilerini opak olduklarından

engellerler. Ayrıca, boya maddesi içeren koruyucular dayanıklılık sağlar ve dış

ortama maruz kalmış odunun yüzeyinin kolayca korunmasına yardımcı olur.

Parlatıcılar genellikle istenilen performansı yerine getiremediğinden daha sonra

tekrar koruma işlemine ihtiyaç duyar. Dış ortamda kullanılan odunun performansı

ve kullanım süresi, yapım çalışmalarıyla, korumalarla, uygulama tipleriyle ve

koruma dereceleriyle artırılabilir. Düzgün yüzeyli odunun dış ortamda

yıkanmasıyla odun yüzeyinin damarlaşması, gözenekleşmesi, kabalaşması ve geniş

çatlakların oluşması kaçınılmazdır. Damarlık odunu gevşete bilir ve bunun

sonucunda çarpıklık meydana getirerek odunun yıkımı hızlanır. Kabalaşan yüzeyde

renk değişir, kir ve küf toplanarak odunun yüzey renginin koyulaşmasına sebep

olur.

Odun yüzeyi gevşer, kıymıklı lif parçaları dağınıklaşmış bir yapı gösterir. Tüm bu

etkiler yıkanma kelimesinin içinde barındırdığı sıcaklık, mekanik güçler, su ve ışık

bileşimiyle başlar. Nem faktöründe hızla odun yüzeyinde su birikmeye başlar.

Nemin yanında ışık odun yüzeyinde fotokimyasal degradasyona sebebiyet verir.

Diğer faktörlerde ışık ve nemin yaptığı etkiye benzer etkiler yaparak odunun

yüzeyinde çeşitli değişimlere sebebiyet verir.

10.2 Weathering’e Karşı Koruma

Açık hava koşullarına maruz kalan ağaç malzemede sürekli ıslanma ve kuruma,

gerilme ve çatlamalara neden olmakta, mor ötesi ışınlar odunu yüzeyde

bozundurarak parçalanmasına ve yağmurla yıkanarak uzaklaşmasına yol

açmaktadır. Çatlak ve yarıklarda gelişen mantarlar keresteye kirli bir görünüm

vermektedir. Hidrofobik maddeler ve verniklerin seçimi, kriterleri etkileyen

diğer hususlardır. Örneğin; vernikler, ahşabın rutubet almasını önlediği gibi, mor

ötesi ışınların yıkıcı etkisinden korumaktadır. Fakat, bunun tersine açık hava

koşullarında vernikler çatlayıp kırılmakta ve bunun sonunda etkisini

yitirmektedir. Hidrofobik boyalar ise odunda 1 mm derinliğe kadar nüfuz ederek

mumsu ve hidrofobik bir yüzey oluşturarak daha üstün özellikler

gösterebilmektedir. Tüm bu faktörler açık hava koşullarında bulunan ağaç

malzemenin dayanıklılığı yönünden önemli kriterlerdir.

Odunun türüne göre yağ ile yüzey işlemi çatlak gelişiminde sadece marjinal bir

etkiye sahiptir. Yoğunluk ve çatlak gelişimi arasında hiçbir ilişki bulunmamaktadır.

Teğet ve radyal yüzeyler yıkanma sonucunda yüzeylerde aynı renk değişimine

sahiptir. Mikro seviyelerde teğet yüzeyler, radyal yüzeylerden daha fazla ve daha

derin çatlaklar oluşturur ( Sandberg, 1999).

Odunun doğal korunma özelliklerinin yanında, açık hava etkisine karşı korumada

farklı boya ve diğer yüzey işlem malzemeleri kullanılmaktadır. Açık hava

koşullarında bu koruyucularla muamele edilen odun özelliklerinde ;

- Rutubet miktarı

- Yoğunluk

- Tesktür

- Reçine ve yağ miktarı

- Yıllık halkaların genişliği

- Budaklar, reaksiyon odun ve hastalıklı odun ölçümleri yapılmaktadır.

Açık hava koşullarında kullanılan yüzeysel koruyucularda ise;

- Yüzey kaplayıcının niteliğinin kalitesi

- Uygulama teknikleri

- Ön işlemler

- Yenileme süreleri arasındaki süre

- Yüzeylerin açık hava koşullarında koruma dereceleri son derece

önemlidir.

Yüzey koruyucu olarak açık hava koşullarına bırakılan ağaç malzemede genelde

yağda çözünen, alkid, sabit renkli örtücü ve lateks boyalar ile vernikler

kullanılmaktadır.

Kullanılan koruyucular;

a) Kullanım yönünden güvenli olmalı, kullananlar ve uygulayıcılar için tehlike

oluşturmamalıdır.

b) Zararlılara karşı son derece etkin olmalı ve etkinliği uzun süre (yıllarca) devam

etmelidir

c) Ağaç malzeme yüzeyinde kalıcı olmalı, kısa sürede yıkanarak veya buharlaşma

ile uzaklaşmamalıdır.

d) Metal aksamda ve bidonlarda, kullanım yerinde korozyona neden olmamalıdır.

e) Fazla miktarlarda kullanılması nedeniyle ucuz olarak temin edilebilmelidir.

İyi boya tutma karakteristiği gösteren materyaller (Thuja, kızılağaç) lif destekli

levha yapılarında su püskürtmeli koruyucu işlemlerinde olumsuz etkiye sahiptir.

Çözelti halinde su püskürtmeli koruyucularla fırça muamelesiyle panellerde çürüme

meydana gelir. Taşınan su püskürtmeli maddeler az etkilidir. Diğer bir şekilde

paneller solvent koruyucularla taşınan muameleden odun koruyucularla korunan

panellerin boya performansları daha iyidir. 2–3 tabakalı boya sistemleri (1

uygulama ve 2 tabaka) 2 yüzeyli sistemlerin (1 uygulama ve 1 tabaka)

yaptığından daha iyi performans gösterir. Ayrıca, alkit uygulamalı lâteks tabakası

ve tüm lâteks boya sistemleri su püskürtmeli muameleleri olmaksızın ya da onlarla

tüm alkit boyama sistemlerinden daha iyi performans gösterir. Su püskürtmeli

koruyucular ya da solvent içerikli olanlarla ön muamele edilen boyanmış odun

ürünlerinin yıkanma performansının daha iyi olmasını sağlamıştır (Feist, 1990).

Koruyucuların iki esas tipi vardır.

1. Odun yüzeyinde bir film, bir tabaka ya da kaplama oluşturanlar:

Parlatıcılar, vernikler ve ayrıca odun yüzeyine bağlanan boyaları içerir.

2. Tabaka ya da odun yüzeyine nüfuz olanlar: Koruyucular, su püskürtmeli

boya içeren yarı şeffaf koruyucular ve kimyasal muamelelerdir.

10.2.1 Yüzeyde film oluşturan Koruyucular

10.2.1.1 Boyalar

10.2.1.1.1 Boyaların Genel Özellikleri

Boya günlük hayatta içice olduğumuz, bir yandan hepimizin çok iyi tanıdığı,

diğer yandan da işlevini çoğumuzun az bildiği , son derece önemli koruyucu

bir malzemedir.

Genel olarak boya “bir yüzey üzerine uygulandığında dekoratif ve koruyucu

bir tabaka (film) oluşturan malzeme” olarak tanımlanmaktadır. Tanımdan da

anlaşılacağı gibi, boya kullanmanın amaçları, yüzeylerin dekore edilmesi ve

korunmasıdır.

Boyalar çok değişik türler ve özelliklere sahiptirler. Özelliklerine ve amaca

göre çok farklı uygulama alanları vardır. Renk verici olmanın yanı sıra,

örtücü ve buna bağlı olarak da koruyucu özelliklere sahiptirler.

Koruyuculuk boyanın dıştan gelen nem, su, atmosfer kirliliği, agresif

kimyasallar ve diğer tahribat unsurlarına dayanımı anlamını taşımaktadır.

Ancak bu özellikteki boyalar, tatbik edilmiş oldukları yüzey ve malzemeyi de

bu türdeki etkilerden koruyabilirler. Boyaların koruyuculuğu büyük ölçüde

kendi karışım kompozisyonuna, özelliklerine olduğu kadar da, özellikle

kalınlığına da bağlıdır. Ayrıca zararlı etkenlerin şiddeti, tekrarlanma sıklığı

gibi hususlar da doğal olarak büyük önem taşımaktadır. Özel amaçlarla,

belirli ortam koşullarında kullanılacak boyaların, karışım kompozisyonunda

öngörülen dayanımını iyileştirici değişikliklerde yapılmaktadır.

Dekoratif olma niteliği çağlar boyu bir boyadan beklenen temel niteliktir.

Ancak doğal olarak dekoratif kavramı talebe göre değişecektir. Arzulanan

renklerin ve tonların varlığı, uygun karışımların elde edilebilmesi isteğe

göre parlak, yarı mat, mat dokulu ve yüzeye sahip olma bu konuda akla gelen

hususlardır. Boyaların kullanım süresi içinde kullanıcı sağlığını olumsuz

yönde etkileyici olmamasıda gerekli bir diğer önemli husustur. Zararlı gazlar

çıkartmaması, pul pul dökülmememsi, tozmaması, küf ve mantar

oluşmamasına izin vermemesi, kirletici maddelerin etkisi veya temizleyici

maddelerle çözülmemesi gerekmektedir.

10.2.1.1.2 Boya nedir ?Prensip olarak beton ile boya veya kaplama (coating) sistemleri arasında bir

paralellik kurulabilir.

Esas itibariyle beton ve boya aşağıdaki komponentlerden oluşur:

Beton: Boya:

Çimento Bağlayıcı (reçine olarak da adlandırılır)

Çakıl -kum Pigment - Dolgu

Su Solvent (su bazlı sistemlerde su)

Beton Katkıları Aditifler

Betondaki çimentonun işlevini, boya veya kaplama malzemesinde bağlayıcı

görür. Betonda çimento, boyada reçine bağlayıcılık fonksiyonunu üstlenir.

Aradaki fark, reçine uygulandığı yüzeyde bir film oluşturur ve aynı zamanda

sistemin içerdiği pigmenti, dolguyu birbirine bağlarken, çimento film oluşturmaz,

yalnızca kum ve çakılı bağlar.

Bağlayıcı ayrıca boyanın tatbik edildiği satha yapışmasını sağlar, boya filminin

sertliğini/yumuşaklığını, parlaklığını tayin eder.

Pigmentler, renk verici maddelerdir, tekstil boyar maddeleri gibi boya içinde

çözünmüş halde olmayıp, bağlayıcı veya bağlayıcı çözeltisinin içinde kolloidal

halde dağılmış olarak bulunur. Bir başka deyimle boya, pigment ve dolguların bir

bağlayıcı içinde asılı halde bulunduğu, bir dispersiyon sistemidir.

Pigment, boyaya renk verdiği gibi, onun örtücülük kazanmasını da sağlar.Talk,

kalsit, barit gibi mineraller öğütülür ve boyada dolgu olarak kullanılır. Dolgular

da pigmentler gibi çözünmez ve bağlayıcı çözeltisi içinde kolloidal halde bağlayıcı

tarafından sarılmış olarak bulunur. Bunların örtücülükleri pigmentlere oranla çok

daha az ve fiyatları da çok daha düşüktür. Bundan dolayı dolgular, bir boya

sisteminde gereksiz pigment kullanımını önler ve boyanın reolojik özellikleri,

örtücülük gibi karakterlerine etki ederken, diğer taraftan fiyat düşürücü bir rol

oynar.

Solventler (çözücü), oda sıcaklığında katı halde bulunan bağlayıcıları çözerek, bir

bağlayıcı çözeltisi oluşturur. Bu bağlayıcı çözeltisi içinde pigment ve dolgular

ezilerek, kolloidal bir sistem haline geçirilir ve böylece boya imal edilir.

Solventten istenen, mümkün derecede yüksek konsantrasyonda bağlayıcıyı

çözerken, diğer yandan da oluşan bu bağlayıcı çözeltisinin düşük viskoziteli

olmasını sağlamaktır. Alkol, aseton, ksilen gibi çözücüler solventi oluşturur. Su

bazlı sistemlerde ise, su solventin işlevini görür. Ancak burada su, solvent

gibi bağlayıcıyı çözmez, bağlayıcı su içinde emülsiyon halinde dağılmış

olarak bulunur.

10.2.1.1.3 Weathering Açısından Boyaların KullanımıBoyalar uzun zamandan beri ahşap koruma işleminde kullanılmaktadır. Boyama

işlemi ile yüzey tamamen örtülerek dış hava koşullarına, renk değişimlerine ve

erozyona karşı büyük derecede koruma sağlamaktadır. Poröz yapıda olmayan boya

filmleri malzemede nem hareketine engel olur ve böylece çatlak oluşumu, eğrilme

renk değişikliğine engel olur. Boyalarda kullanılan uygun pigmentler aracılığıyla

photodegredasyon engellenebilir (Casses ,Feist. 1980).Bütün bu olumlu özelliklerine

rağmen boyalar tam bir koruma sağlayamaz. Bakteriler için uygun koşul oluşur

oluşmaz bozunma başlar.(Fiest 1990)

Doş hava koşullarında kullanılan ağaç malzemede kullanılacak boyanın dayanıklılığı

öncelikle kullanıldığı yüzeyin özelliklerine,neme ve boya türüne bağlıdır.

Boyalar; Su bazlı veya latex, Organik çözücülü veya yağlı boyalar olmaktadır.

(Fiest1990)

10.2.1.2 Vernikler

Vernikler sürüldükleri yüzeyde kuruduktan ve sertleştikten sonra genellikle

saydam bir katman oluşturan, çözücü ve katı olmak üzere iki elemandan oluşan

eriyiklerdir (Kurtoğlu,2000).

Verniklemenin amacı, ağaç malzeme yüzeyinde sert bir katman oluşturarak

yüzeyi dış etkilerden korumak ve güzelleştirmektir. Vernikler çeşitli özelliklerine

göre aşağıdaki farklı şekillerde sınıflandırılırlar (Kurtoğlu, 2000):

1. Hammaddelerine göre; alkit reçinesi verniği, nitroselüloz vernik gibi,

2. Yüzey işlemi uygulama sırasına göre; astar vernik, son kat vernik gibi,

3. Uygulama sistemine göre; püskürtme verniği, batırma verniği gibi,

4. Yüzey etkisine göre; parlak vernik, mat vernik vd. gibi,

5. Sürüldüğü yüzeye göre; mobilya verniği, yat verniği gibi,

6. Kuruma ve sertleşme tiplerine göre; fiziksel olarak kuruyanlar, kimyasal olarak

sertleşenler,

7. Diğer özelliklerine göre; geçirgen vernik, bir veya iki elemanlı vernikler gibi

sınıflara ayrılabilmektedir.

Sertleşme tiplerine göre vernikler üç gruba ayrılmaktadırlar (Kurtoğlu, 2000):

A- Fiziksel Olarak Kuruyan Vernikler

1. Gomlak (Şellak) Vernik,

2. İspirtolu Vernik,

3. Sentetik Vernik,

4. Selülozik (Nitroselülozik) vernik,

B- Kimyasal Olarak Sertleşen (Kuruyan) Vernikler

1. Asitle Sertleşen (Yapay Reçine) Vernik,

2. Polyester Vernik,

3. Poliüretan vernikler,

C- Fiziksel ve Kimyasal Olarak Sertleşen Vernikler

1. Su Verniği,

2. Yağlı Vernik.

Fiziksel kurumada, çözücü madde buharlaşmakta ve kalan bağlayıcı madde

yüzeye nüfuz etmektedir. Nitroselülozik, gomlak, ispirtolu, sentetik vernikler bu

gruba girmektedirler. Kimyasal sertleşme ise iki ayrı elemanın kimyasal

reaksiyonu ile oluşmaktadır. Polyester, poliüretan ve yapay reçine vernikleri

bu gruba girerler. Kombine (oksidasyon ve kimyasal) kuruma ise, bağlayıcı

madde ile havanın oksijeninin kimyasal reaksiyonu sonucu oluşmaktadır. Bu gruba

su bazlı vernikler ile yağlı boya ve yağ içeren maddeler girmektedir (Kurtoğlu,

2000).

10.2.1.3 Su Bazlı Sistemler

Katman oluşturan yüzey işlemi endüstrisinde önemli bir yer tutan su bazlı

sistemler; Tablo 2.’deki gibi sınıflandırılmaktadır (Johnson, 1997; Yakın, 2001).

Tablo 10 Su bazlı yüzey işlemi sistemlerine verilen adlar ve tanımlar (Yakın, 2001).

Su bazlı vernikler; alkid, poliester, akrilik ve poliüretan yanında daha bir çok

reçineden üretilen vernik türüdür. Parlak verniklerde renk pigmenti bulunmazken,

mat verniklerde matlaştırıcı elemanlar bulunmaktadır. Endüstride önemli yer

tutmaya başlayan bu sistem dispersiyon ve emülsiyon polimerizasyonu

esasına göre hazırlanır (Johnson,1997).

Lateks tipi su bazlı yüzey işlemleri özellikle iç mekânlardaki ağaç malzemenin,

kaplanmasında başarı ile kullanılmaktadır. Bu kullanım alanında lateks tipi su

bazlı yüzey işlemleri, şeffaflıkları ve sağladıkları koruma ile solvent bazlı yüzey

işlemi sistemleri kadar başarılı olabilmektedir. Ancak harici uygulamalarda,

özellikle çeliğin ince katmanlar halinde kaplanmasında, lateks sistemler henüz

istenilen düzeyde başarılı olamamıştır. Lateks sistemin hazırlanmasında

kullanılan, yüzey gerilimini azaltıcı katkı maddelerinin bu başarısızlıkta önemli rol

oynadıkları tahmin edilmektedir. Lateks’in hazırlanmasında ne kadar az sayıda

ve miktarda katkı maddesi kullanılırsa lateks’den elde edilen kaplama o kadar

başarılı olmaktadır (Yıldız, 1999).

Dispersiyon olarak tanımlanan su bazlı yüzey işlemleri, bu alandaki en yeni

gelişmelerden birisidir. Geliştirilen bu tür yüzey işlemlerinin, uygulamadaki

başarı düzeyi ile ilgili kesin bilgiler henüz tam olarak edinilememiştir. Ancak

bugüne kadar elde edilen bilgilerden dispersiyonların çok olumlu sonuçlar

vermekte olduğu söylenebilmektedir. Alkidler, poliesterler, akrilikler,

poliüretanlar ve daha pek çok başka reçineden çok düşük düzeylerde uçucu

organik bileşikler (VOC-Volatile Organic Component) içeren dispersiyonlar

hazırlanabilmektedir. Bu konuda öğrenilmesi gereken pek çok şey olmakla

birlikte, dispersiyonların en çok umut vadeden su bazlı yüzey işlemi sistemleri

olduğu söylenebilir (Yıldız, 1999).

Emülsiyon yüzey işlemleri en eski su bazlı sistemlerdir. Bu tür yüzey işlemi

sistemleri özellikle Avrupa’da giderek artan miktarlarda kullanılmakta ve kabul

görmektedir. Çok düşük uçucu organik bileşikler (VOC) içerdiklerinden ve çok

üstün özellikleri nedeniyle tercih edilmektedirler. Mümkün olduğunca düşük

oranlarda katkı maddesi içeren ve bağlayıcı reçine tanecikleri giderek daha fazla

küçültülebilen emülsiyonlar bu konudaki temel geliştirme olanakları olarak

gözükmektedir (Yıldız, 1999).

Su bazlı vernikler, ağaç malzemenin rengini değiştirmeyen, çoğunlukla

renksiz, kokusuz üretilen ve sararmayan kimyasal reaksiyon kurumalı

verniklerdir. Reaksiyonla sertleştikleri için dönüşümsüz katman verirler (Yıldız,

1999).

Su bazlı vernikler, gerek uygulama gerekse son ürün özellikleri açısından tamir-

onarım olanakları olan en iyi sistemlerdendir. Ancak bu tür yüzey işlemi

sistemlerinin VOC (Volatile Organic Component) düzeyi 0.321-0.489 gr/m3

olup, bu miktar gelişmiş Batı ülkelerinde bugün geçerli olan yönetmelik ve

tüzüklere göre yüksek bir değerdir. VOC miktarının çok daha düşük düzeylere

çekilmesi gerekmektedir (Johnson, 1997).

Hidroksil (-OH) ve karboksil (-COOH) grubu bulunduran reçinelerden üretilen su

bazlı verniklerin reaksiyonları genel olarak iki molekülün kaynaşması veya

iki parçaya ayrılmış elemanların iyonları arasında bağ kurulması şeklindedir.

Çözelti ve Emülsiyon polimerizasyonu temel reaksiyon türüdür. Polimerizasyonda

monomer damlalarından difüzyonla geçen monomerler kuruma boyunca polimer

taneciklerini beslerken, emülsiyon reaksiyonunda monomer, aktiflenmiş misel ve

aktif misellerin bir radikalle polimerleştirilmesine dayanır (Sönmez ve Budakçı,

2004).

Su bazlı yüzey işlemi sistemlerinin üretim, tüketim ve kullanımı son yıllarda

hızla artış göstermiştir. Bunda su bazlı sistemlerin geliştirilmesi ve formüle

edilmesine olanak sağlayan bağlayıcı reçineler önemli rol oynamıştır. Poliüretan

bağlayıcıların ürüne kazandırdığı özellikler kullanım alanlarının çeşitliliği

bakımından önemlidir (Yıldız,1999).

Ahşap için doğal görünümünü ön plana çıkaran vernikler dış hava koşullarında uzun

süre korumaya karşı hassastırlar. Uygulama sonrası 1 yılda bozulabilir. Özellikle

açık renkli vernikler sık sık bakım onarım gerektirirler.Zira çatlak ve çizige

hassastırlar.Açık renklilerine UV ışın abroblayıcılar ilave edilebilir. Pigment içeriği

zengin opak vernikler Özellikle ışıga karşı etkili koruma sağlar.(Kropf 1994)

Sabit Renkli Örtücü Boyalar: Bu boyalar opak maddeler olup, çok çeşitli

renklerde hazırlanabilirler. Pigment konsantrasyonu daha yüksektir. Bu yüzey

muamele maddeleri odunun doğal renk ve dokusunu tümüyle örtmektedir. Yağ

veya alkid esaslı solid-color yüzey muamele maddeleri boyalar gibi yüzeyde ince

bir film oluşmaktadır (Willams ve Feist, 1999).

10.2.2 DERİNE NÜFUZ EDEN MADDELER

Yağlar

Su iticiler

Örtücü Boyalar

10.2.2.1 Yağlar:

Pek çok yağ (Keten yağı vb.) ve modifiye edilmiş yağlar geleneksel olarak yüzeye

nüfuz ederek ahşap korumada kullanılmıştır. Ancak bunlar film oluşturamazlar ve

oduna nüfuz edebilirler. Kullanım süreleri Uv ışınına ve suya dayanıksız oldukları

için kısadır.Dış meken için sınırlı kullanım alanına sahiptirler.(Fiest 1990)

Su İticiler: Açık hava koşullarında ahşaba zarar veren en büyük etkilerden

birde(Örneğin boyanın bozulması, deformasyonlar, çatlaklar) yüzeyde nemin

etkisiyle meydana gelen boyut değişimleridir (Cassens,Feist,1983).Su genellikle

çatlaklardan sızar ve bozucu etkisine oradan başlar. Uzun süre açık hava koşullarına

maruz olan ahşapta çatlak oluşumunun eliminize etmek oldukça zordur. Bu problem

Yüzeyin tamamen kaplanması ve su iticilerin kullanılmasıyla çözülebileceği tespit

edilmiş ve bu amaçla WRP (water rebelland Presevation) geliştirlmiştir.

WRP ler genellikle %10-20 reçine

Çözücü

Wax (su itici olarak)

Önleyici (Mantar ve Küf) den oluşur (Feist; Miraz ,1980).

WRP işlemi Batırma Fırça ile sürme Püskürtme şeklinde uygulanır.

Araştırmalara göre WRP’ler tek başlarına yeterli değil ama önemlidirler (Vernall,

1965).

Rutubet, ahşap malzemenin zararlılara karşı dayanıklılığını artıran veya azaltan

önemli bir faktördür. Hacimsel olarak büyüyüp küçülmesi, boyutsal kararsızlığı,

direnç özellikleri, dayanım veya kullanım süresi gibi önemli özellikler, ahşabın

içerdiği su veya rutubet miktarıyla yakından ilintili bulunmaktadır. Ahşap, tam

kuru haldeki rutubet ile lif doygunluğu rutubeti (%28-30) arasında bünyesine su

alarak genişlerken, bünyesinden su kaybetmek suretiyle de daralmaktadır.

Ahşabın, rutubet etkisiyle bu şekilde genişleyip daralmasına "ahşabın çalışması"

denilmektedir (Bozkurt.Erdin,1997). Bu nedenle, ahşap malzemede çatlama,

daralma, genişleme gibi istenmeyen durumlar meydana gelmektedir.

Genellikle, ağaç malzeme dış cephe kaplamaları, kapı-pencere doğramaları ve

park-bahçe mobilyalarının yapımı ile dekorasyon ilerinde tercihli olarak

kullanılmaktadır. Ancak, herhangi bir koruma önlemi alınmayan ağaç malzeme

kısa sürede dış hava etkilerine maruz kalmaktadır. Malzemede, bir yandan

devamlı ıslanma ve kuruma nedeniyle çatlamalar oluşarak buralarda renk ve

küf mantarları gelişmekte, diğer yandan ise güneş ışınları odun tabakasını

tahrip ederek yağmur ve rüzgarın etkisi ile uzaklaşabilen maddelerden

oluşmaktadır. Böylece, ağaç malzeme kirli/istemeyen bir görünüm

kazanmaktadır (Bozkurt,Göker vd,1993).

Ahşabı koruyan, faydalı özelliklerini etkilemeyen, doğal görünümünü bozmayan ve

yukarıda bahsedilen sakıncalı özelliklerini iyileştiren çeşitli yöntem ve kimyasal

maddeler geliştirilmiştir. Bunlardan biri, yüzeysel koruma sağlayan işlemlerdir.

Pratikte yaygın olarak kullanılan vernikler ve vernikleme (fırça ile sürme,

püskürtme) işlemi bu gruba girmektedir. Vernikler, ağaç malzemede fiziki

görünüşü muhafaza eden, yüzeylerin ıslanmasını engelleyen, güneş ışınlarından

koruyan ve çalışmayı önleyen bir tabaka oluşturmaktadır. Ancak, genellikle,

vernik tabakaları 1 yılda veya daha kısa sürede çatladığında, zamanla ağaç

malzeme su alarak genişlemekte, yüzeylerinde renk ve küf mantarları

gelişmekte ve çürümektedir. Bu nedenle, vernikleme işlemi, çatlayan vernik

tabakaları sık sık bakımı ve her bakım işleminde yüzeyler temizlendikten sonra

yeniden verniklemeyi gerektireceğinden çok pahalı bir işlem olmaktadır. Diğeri

ise, su iticilik sağlayan işlemlerdir. Daldırma, batırma vb. yöntemler ve suyu

sevmeyen (hidrofobik) maddeler bu gruba girmektedir. Bunlarda temel prensip;

gözenekli yapıdaki odunda hücre boşluklarını ve bir miktar da hücre

çeperlerini koruyucu bir tabaka teşkil eden parafin, alkid reçinesi,

hidrokarbon reçinesi, kolofan, bezir yağı, silikon yağları vb. hidrofobik

maddelerle doldurmak veya oraların kaplanmasını sağlamaktır. Bunların

etkinliği ise, yüzeyde 1 mm kadar derine nüfuz ederek odun/su temas açısını

90ᵒ'den küçük yapmak, dolayısıyla, artan sıvı su oranını kontrol etmek yada

önlemektir (Yıldız,1988, Rowel,1985).

Su iticilik sağlayan işlemlerde, ağaç malzeme, dış hava etkilerine, su veya rutubete

karşı vernikleme işleminden daha uzun süre korunmaktadır. Bunun yanında, su

itici maddeler, mantar ilaçları (fungisit) ile renk mantarlarının gelişmesini

önlemekte, renk maddeleri (pigment) ile güneş ışınlarına karşı direnci

artırmakta, kabarmayı önleyici maddeler ile kabarmayı engellemektedir. Ayrıca,

vernikler gibi kısa sürede çatlamamakta, fakat etkileri yavaş yavaş (tedricen)

azalmaktadır. Ağaç malzeme, tekrar bakım gerektirdiğinde, yüzeyleri kirden

temizlenip kurutulduktan sonra su itici maddelerle tekrar muamele edilmektedir

(Bozkurt,Göker vd,1993).

10.2.2.2 Örtücü boyalarÖrtücü Boyalar : Pigmentler su itici veya su itici koruyucu çözeltilerine veya

benzer nüfuz eden transparan ahşap yüzey muamele maddelerine ilave edildiğinde

karışım pigmentli, yarı transparan, nüfuz eden örtücü boyalar olarak adlandırılır.

UV ışını kısmen bloke olduğu için pigmentler bu yüzey muamele maddelerinin

dayanıklılığını önemli ölçüde artırırlar. Bu renklendiriciler hem düz hem de

pürüzlü yüzeyler için uygundur (Kropf vd., 1994).

Avrupa ve Amerika’da dış mekan uygulamalarında kullanılan bazı maddeler ve

uygulama alanları Tablo ’da verilmiştir.

UV etkisine karşı kullanılan diğer bir grup madde de suda çözünen tuzları

içeren emprenye maddeleridir. Serbest fenolik gruplarla metal iyonlar arasında

oluşacak odun-iyon kompleksiyle degredasyon önlenebilir (Temiz, 2005).

Özellikle, krom içeren maddelerin ligninin degradasyonunu yavaşlattığı

belirtilmektedir (Lange vd., 1992). Ayrıca, triol-G400,PEG-400, 1-octadekanol ve

türevleride odunun degradasyonununda etkili maddelerdir (Hon vd., 1985,

Feist,1992).

Tablo 11 Avrupa ve Amerika’da dış mekan uygulamalarında kullanılan bazı

maddeler ve uygulama alanları(Temiz,2005)

10.2.3 Yüzey Kaplama

Son zamanlarda kullanılan ve ahşabın doğallığını koruyan yöntem olarak ön plana

çıkmıştır (Black,Mraz,1974).Doğal organik uygulamanın yanı sıra inorganik

uygulama dış kullanımda daha iyi hizmet sunar. İnorganik gelişmelerle:

1.UV iel meydana gelen değişmelerde geçikme

2.Polime rkaplama ile UV ye karşıdayanıklılık

3.Boya ve vernik dayanıklılığında iyileşme

4.Boyut stabilizasyonu

5. Mantar direnci

6.Su bazlı karışımda latex de azalma

7.Diğer tehtitilere karşı koruma saglanmıştır.

Etkili İnorganikler

Amonyum kromat

Amonyum Copper Kromat

Amonyum Copper Cromet arsenat

Cobrilaldehid di amin

Copper ferfjf

En öemli dezavantajları kromun toksidik olmasıdır.

UV ye karşı CRO3 ve ferric klorid etkilidir. 62 chang s t hon d n 1982)

11 SONUÇ

Ağaç malzeme gerek iç mekanlarda gerekse dış mekanlarda yaygın bir

kullanıma sahiptir. Pergola, bahçe mobilyası, ahşap ev ve çit direği dış mekan

uygulamalarından bazılarıdır. Herhangi bir işlemle muamele edilmeyen ağaç

malzeme abiyotik faktörlerin etkisinde kalarak değişimlere uğramaktadır. Uzun

süreli periyotlar içerisinde gerçekleşen degradasyonlar ağaç malzemenin yüzeyinde

0.05-2.5 mm arasında gerçekleşir. Renk değişimi ile başlayan değişimler ileriki

aşamalarda fiziksel, kimyasal ve anatomik yapıda da görülür.

Açık hava koşullarının meydana getirdiği bu kompleks değişimleri

önleyebilmek amacıyla yaygın olarak yüzeyde film tabakası oluşturan boya ve

vernik uygulamaları yapılır. Boyalar özellikle güneş ışığına karşı daha etkili bir

koruma sağlarlar. Ancak, zamanla çatlar, kabarır ve soyulurlar. Bu durumda yüzey

temizlenerek tekrar boyanmalıdır aksi takdirde mantarlar için uygun ortamlar

oluşur. Vernik uygulamalarının ömürleri ise boyalara göre daha kısadır. Yağlar, su

iticiler ve örtücü boyalar kısacası derine nüfuz eden maddeler, boya ve verniklerde

görülen çatlama ve soyulmaları göstermez.

1. KAYNAKLAR