AHŞAP MALZEME BİLGİSİ BÖLÜM 2

1. AHŞAP MALZEME BİLGİSİBÖLÜM 2

2. ODUN – SU İLİŞKİLERİ

3. ODUN – SU İLİŞKİLERİ Ağaç kesilip tomruklandığında ya da tomruklar biçilip kereste, kaplama levha haline getirildiğinde ve yongalandığında çevresine rutubet vermeye başlar. Ancak, ağaç malzemedeki rutubet tamamen bitmez, hücre çeperlerinde daima bir miktar su kalır. Zamanla ve ortamın rutubet şartlarına bağlı olarak değişen bu su miktarı, ağaç malzemenin fiziksel, mekanik özelliklerini, biyolojik bozunmaya karşı gösterdiği direnci etkiler.

4. Taze haldeki odunda hücre içersindeki su miktarı • Kuru haldeki odunda hücre içersindeki su miktarı B A Hücre çeperindeki rutubete eş değer su buharı Doymuş Su buharı Su ile doymuş Hücre çeperi Bağlı su Serbest su Lümendeki (hücre boşluğu) suyun tümünün çıktığı, fakat hücre çeperinin halen tamamen doymuş bulunduğu rutubet noktasına lif doygunluğu noktası (LDN) adı verilmektedir. Ahşabın kullanış yerlerinde, odunda daima LDN altında su bulunmaktadır. Odun hücrelerinde sıvı halde bulunan suya serbest su, Hücre çeperinde bulunan suya ise bağlı su adı verilmektedir.

5. Ahşabın nem içeriği § Yeni kesilmiş ağaçta % 130 - % 50, Kuru kabul edilen ahşapta % 22 - %18, Fırında kurutulmuş olanlarda % 8'in altındadır. § Ahşabın özellikleri standart olarak, %12-15 arasında nem derecesinde bulunan örnekler üzerinde saptanır.

6. RUTUBET MİKTARININ HESAPLANMASI Odundaki su miktarı, genellikle rutubet miktarı olarak ifade edilmektedir. Rutubet miktarı, odunun tam kuru ağırlığının yüzdesi olarak hesaplanmaktadır. Rutubet Oranı (%) = Su Ağırlığı /Tam Kuru Ağırlık *100

7. Odundaki rutubet miktarını tespit etmek için en uygun metot, rutubetli ağırlık tespit edildikten sonra numunenin bir kurutma dolabında 100 ± 2 °C'de kurutulup, tekrar tartılmasıdır. RM (%) = Yaş ağırlık- Tam kuru ağırlık x 100 Tam kuru ağırlık

8. Rutubet Miktarının Ölçülmesi Bir ağaç malzemede rutubet miktarının tayini çoğunlukla kurutma metodu ile yapılmaktadır. Ancak, kurutma metodununun bazı sakıncaları vardır. En büyük sakıncası, hesaplamada birkaç gün süreye ihtiyaç olması ve bazı türlerde kurutma sırasında sudan başka uçucu maddelerin de kaybolması nedeniyle yanlış hesaplamalar yapılmasıdır.

9. Kurutma metotlarının yanında günümüzde elektrikli rutubet ölçerler ile kereste, kaplama levha ve yongalarda rutubet tayini yapılmaktadır. Bunlar kısa sürede ve kolay bir işlemle rutubeti belirlediklerinden endüstriyel maksatlarda fazla miktarda kullanılmaktadır. Örnek; kerestede çoğunlukla direnç tipi elektrikli rutubet ölçerlerden yararlanılmaktadır. Bu tip ölçüm aletlerinde kereste içerisine çakılmış elektrotların uçları arasındaki elektriksel direnç ölçülmekte ve ağaç malzemede farklı derinliklerdeki rutubet miktarının tayini mümkün olmaktadır.

10. Direnç tipi rutubet ölçerler genellikle % 6-30 arasındaki rutubet miktarları için güvenli okuma yapmaktadır. Ayrıca, odunun elektriksel direncini etkilediğinden, türler arasında da düzeltme faktörleri kullanılmalıdır.

11. Diğer bir rutubet ölçer tipi, kapasite rutubet ölçerleridir. Bu tip ölçüm aletlerinde rutubet miktarı ile birlikte yoğunluk da önemlidir. Dielektrik sabitesini ölçen bu elektrikli rutubet ölçerlerde iğne elektrotlar yerine, temas tipi elektrotlar vardır. Malzeme üzerinde delik açılmadığından özellikle yüksek kaliteli kereste ve kaplama levhalarda kullanılırlar. Ayrıca, odun rutubetinin ölçülmesinde mikrodalga absorpsiyon metodu ile yonga ve liflerin rutubetlerinin ölçülmesinde nötron ve gamma ışınları kullanan sayaçlar yardımı ile ölçümler yapılmaktadır.

13. Çevre ve Rutubet Miktarı İlişkisi Ağaç malzeme, rutubet bakımından kendisini bulunduğu ortama uydurabilen higroskopik hammaddedir. Ağaç malzemeler bulunduğu ortama göre belli bir rutubet derecesine kadar ulaştıktan sonra rutubet almaları ya da vermeleri sona erer. Buna denge rutubeti (DRM) denir. Odun, adsorpsiyon özelliği nedeniyle bulunduğu çevredeki rutubetli havadan denge rutubet miktarına kadar su buharı çekebilir, Malzemenin çevresindeki hava kurursa; odun da, tekrar denge haline gelinceye kadar su kaybedecektir. Buna desorpsiyon hali denmektedir. Adsorpsiyon ve desorpsiyon olayları için genel olarak sorpsiyon terimi kullanılmaktadır.

14. DARALMA VE GENİŞLEME (Ahşabın çalışması) Lif doygunluğu noktası altında bir ağaç malzeme rutubet kaybederse daralır, buna karşın hücre çeperi içersine su girdiğinde genişleme söz konusu olmaktadır. Ağaç malzemede daralma ve genişleme tamamen geriye dönüşümlü bir olaydır. Ağaç kökenli levha ürünlerinde ise tamamen geri dönüşümlü değildir. Ayrıca, büyük parça masif bir ağaç malzemede genişleme ya da daralmada, iç kuruma gerilmeleri nedeniyle yine tam olarak geriye dönüşüm olmayabilmektedir.

15. Ağaç malzemenin üç yönde farklı çalışması, olumsuz özelliklerinden en önemlisidir. Çünkü, üç yönde farklı çalışma iç gerilmelere sebep olarak, çeşitli kullanış yerlerinde boyutların değişmesine, çarpılma, eğilme ile başlangıçta düzgün olan yüzey, kenar ve profillerin kamburlaşması, çatlama gibi kusurların meydana gelmesine yol açmaktadır. eğilme kambur dönme oval trapez çanaklaşma

16. Odun-su ilişkileri hem teknik hem de ekonomik bakımdan önem taşımaktadır. • Çünkü ağaç malzemenin rutubet miktarı değişimi ile; • Odun boyutunun değişmesi • Odun hacminin değişmesi • Yükleme ve transportta ağırlığın ve bu konuda yapılan masrafların yükselmesi • Suda yüzme kabiliyeti • Mantarların çürütme etkisine karşı gösterdiği direnç • Özgül ağırlığın değişimi • Mekanik özelliklerin değişimi • İşlemne özelliklerinin değişimi • Isı değerinin değişimi değeri • Kurutulması • Bükülme özellikleri değişir.

17. Çalışma soruları • Ahşabın dayanıklılığını etkileyen faktörler ! • Ahşabın nem içeriği 1) yeni kesilmiş ağaçta • 2) kuru kabul edilen ahşapta • 3) fırınlanmış kerestede • Ahşapta rutubet miktarı nasıl ölçülür ? • Lif doygunluğu noktası (LDN)nı açıklayın ! • Denge rutubet miktarı /DRM)nı açıklayın ! • Sorpsiyon nedir ? • Ahşapta «çalışma» nedir açıklayın ! • Odun-Su ilişkileri ile ilgili problemler !

18. ÖZGÜL AĞIRLIK, YOĞUNLUK VE HACİM AĞIRLIK Odunun mekanik özellikleri ve kullanış imkanı hakkında fikir veren en önemli faktörlerden birinin özgül ağırlık olduğu kabul edilmektedir. Bir odun örneğinde özgül ağırlık tespit edildiğinde, onun yapısı hakkında pek çok bilgiye sahip olunabilir. Örneğin; ağaç malzemede özgül ağırlık arttıkça, direnç değerlerinde, ısı iletim özelliğinde, birim hacimdeki sertliğinde artış olmakta, aşındırıcı etkilere daha fazla karşı koymaktadır.

19. Ağaç malzemenin çeşitli kullanım yerlerinde ve yapılarda mühendislik anlayışı bakımından değerlendirilmesinde üç karakteristik önemlidir. • Özgül ağırlık ölçümleri yapılarak, malzemenin porozitesi(boşluk hacmi), • (2) Ağaç türlerine göre hücre tipleri, oranları, dağılışı ve hücre çeperlerinin ultramikroskopik yapısı, • (3) Ağaç malzemenin rutubet miktarı.

20. Yoğunluk ve özgül ağırlık terimleri,ağaç malzemede de birim hacmindeki ağırlığı ifade ederler. Yoğunluk, birim hacimdeki kütle veya ağırlık olup, «g/cm3», ya da «kg/m2» birimleri ile birlikte kullanılır. Özgül ağırlık ise bir malzemenin yoğunluğunun, 4°C'deki suyun yoğunluğuna oranı olup, birimsiz kullanılmaktadır.

21. Yoğunluk, bir odun örneğinin ağırlığının hacmine bölünmesi ile bulunmakta ve "D" ile ifade edilmektedir (D = W / V g/cm3). Ancak, ağaç malzeme gibi higroskopik bir materyalin ağırlığı sabit bir değer olmayıp, içersindeki su miktarına göre değişmekte ve su miktarının artması ile ağırlık artmaktadır. Bu nedenle ağaç malzeme ile yapılan çalışmalarda sabit bir değer olması bakımından ağırlık ve hacmin tam kuru olduğu % 0 rutubette, ya da % 12 rutubette (hava kurusu) ölçümler yapılmaktadır. TS 2472 nolu standarda göre 2x2x3 cm boyutundaki örneklerin belli bir rutubet derecesinde ağırlıkları ve hacimleri tespit edilerek tam kuru (D0) ya da hava kutusu (D12) yoğunlukları bulunabilir.

22. Odunda bilimsel bakımdan önemli diğer bir değer, hacim ağırlık değeridir. Hacim ağırlık değeri (R), tam kuru ağırlığın, yaş haldeki hacme oranlanması ile bulunur. ÖRNEK: Taze halde % 12 Rutubette Tam kuru Ağırlık 2.000 kg 1.250 kg 1.120 kg Hacim 0.0025 m3 0.00232 m3 0.00223 m3 1.250 / 0.00232 1 ÖA12 = Hava kurusu ağırlık/Havakurusu hacim = Suyun yoğunluğu = 538.8 D12 = Hava kurusu ağırlık/Hava kurusu hacim = 1.250/0.00232 = 538.8 kg/m3 Do = Tam kuru ağırlık/Tam kuru hacim = 1.120/0.00223 = 502.2 kg/m3 R = Tam kuru ağırlık/Taze haldeki hacim = 1.120/0.0025 = 448 kg/m3

23. YOGUNLUK ÜZERİNDE ETKİLİ OLAN FAKTÖRLER • Yıllık halka genişliği • İlkbahar ve yaz odunu oranı • Ağaç yaşı • Öz odun-diri odun miktarı • Yabancı maddeler • Rutubet miktarı • Dal ve kök odunu oluşu • Gövdede bulunuş yeri • Yetişme yeri şartları • Toprak türü • Genç odun ve reaksiyon odunu oluşumu

24. Çalışma soruları • Özgül ağırlık nedir ? • Yoğunluk nedir ? • Hacim ağırlık nedir ? • Özgül ağırlık-ahşap malzeme ilişkisini açıklayın ! • Ahşap malzemenin kullanımında hangi • özellikler önemlidir ? • Ahşap malzemenin yoğunluğunu etkileyen • faktörlerden 5’ini yazın !

25. MEKANİK ÖZELLİKLER • Mekanik özellikler, ağaç malzemenin; • boyut ve • şekil değişmelerine, • gerilme ve • kırılmalara • yol açan mekanik cinsten dış kuvvetlere karşı koyma derecesi ve durumunu belirtmektedir.

26. Malzemenin dış kuvvetlerin etkilerine karşı koyması, kuvvetin ya da yüklenmenin; • büyüklüğüne, • yönüne, • çeşidine ve • zamanına bağlıdır. • Ayrıca, ağaç malzemenin etkiye maruz kalan yüzeyinin; • şekli, • büyüklüğü ve • malzemenin gerilme şekli de karşı koyma gücünü etkilemektedir,

27. Mekanik kuvvetlerin etkisi ayrıca; • ağaç türüne, • özgül ağırlığına, • anatomik yapıya, • kimyasal bileşimine, • coğrafi orijine, • yetişme bölgesi şartlarına, • rutubet miktarına, • sıcaklığa, • çürük ve sağlam oluşuna, • kusurlarının bulunup bulunmamasına, • kuvvetin etki yönü ile lif yönü arasındaki açıya bağlı bulunmaktadır.

28. Mekanik özellikler, bilhassa binalarda kullanılan yapı elemanları için çok önemli karakteristiklerdir. • Herhangi bir kullanış yeri için malzeme seçiminde bu • özelliklerin belirlenmesi önde gelmektedir. • Örneğin; Ağaç malzemenin; • taşıyıcı döşeme kirişi, • çatı kerestesi • kontrplak çatı örtüleri, • lamine kirişler, • merdiven • telekominikasyon direkleri, • tel direkleri, • yat direkleri • mobilya iskeleti gibi kullanım yerlerinde mekanik özelliklerin bilinmesi gerekir.

29. Yapılan yüklenmeler; • basınç, • çekme, • eğme, • makaslama ve • bükmeye zorlama şeklinde olabilir, • Kuvvet; • yavaş yavaş artacak şekilde ya da • ani şok etkisinde olabileceği gibi, • uzun süreli ve yorma • şeklinde de olabilir.

30. Bir ağaç malzemenin türüne, yapısına ve bileşimine göre karşı koyacağı maksimum yük değişmektedir. Maksimum yüke ulaşıldığında, karşı koyma sona ererek, malzemede kırılma ve parçalanma meydana gelir. • Kırılma anındaki yüke kırılma yükü, • Kırılma yükünün birim alana isabet eden miktarına kırılmagerilmesi • Kırılma anında tespit edilen kırılma sınır değerine ise direnç adı verilmektedir • Ağaç malzemeler kırılma sınırındaki değerin hemen hemen % 70'inde ses vermeye başlar . • Buna haber verme özelliği denmektedir.

31. Direnç terimi kullanıldığında, tüm mekanik özellikler söz konusu olmaktadır. Ancak, kuvvetin ağaç malzemeye tesir etme hızı ve şekline göre direnç tipleri değişir. Direnç Tipleri Direnç Tipinin Önemli Olduğu Yerler Eğilme direnci Kirişlerde Paralel basınç direnci Kısa direk ve sütunlarda Dik basınç direnci Taşıyıcı kirişlerle bağlantılı yerler Paralel çekme direnci Yapısal elemanların alt kısımları Dik çekme direnci Yapısal kısımlar arasındaki bağlantılar Par.makaslama direnci Kısa kirişlerde yük taşıma Dinamik eğilme direnci Ani yüklenme (şok direnci) Sertlik Aşınma (Döşeme, merdiven) Elastikiyet modülü Kiriş ve uzun sütunlar

32. yarılma Liflere dik çekme Liflere dik basınç makaslama eğilme

34. ELASTİKİYET MODÜLÜ Katı bir cismin dışarıdan etki eden bir kuvvet ile yüklenilmesi, bu cisimde uzama, kısalma, eğilme gibi deformasyonlar meydana getirebilir. Yükün kaldırılması ile katı cismin tekrar başlangıçtaki orijinal şeklini alabilmesi kabiliyetine elastikiyet denmektedir.

35. Yeknesak yük altındaki bir kirişte gerilme/defornasyon dağılımı deformasyon

36. Çalışma soruları • Ahşap malzemenin mekanik özelliğini açıklayın ! • Ahşap malzemenin direncini açıklayın ! • Direnç tiplerini yazın ! • Liflere paralel basınç direncini çizerek gösterin ! • Liflere paralel çekme direncini çizerek gösterin ! • Liflere dik basınç direncini çizerek gösterin ! • Liflere dik çekme direncini çizerek gösterin ! • Eğilme direncini çizerek gösterin ! • Elastikiyet modülünü açıklayın !

37. AGAÇ MALZEMENİN KURUTULMASI ve BUHARLANMASI Kesimden hemen sonra odunda kuruma başlamaktadır. Kurumada öncelikle serbest su çıkar. Daha sonra lif doygunluğu noktasına ulaşılır. Rutubet kaybı devam ettiğinde, LDN altındaki rutubet miktarlarındaki değişmelerle ağaç malzeme boyutlarında daralma ve genişlemeler meydana gelir. Bu durum masif ağaç malzemenin birçok kullanım yerinde sakıncalar yaratmaktadır.

38. Örnek; • Rutubet kaybı ile; • masif mobilyaların birleşme yerlerinde gevşemeler, • raflarda • kısalmalar, • dönüklük ve • çukurlaşmalar, • parkelerde açılmalar, • kapı, pencere doğramalarında dönüklükler ve • çerçeve köşelerinde açılmalar oluşabilir. • Rutubet artışı ile; • çürüklük ve renk değişikliği yapan mantarlara karşı hassasiyet artar ve • belirli rutubet derecelerinde böcek tahribatı görülür.

39. Bu olumsuzluklan ortadan kaldırmak için, ağaç malzemenin kullanılacağı yerin gerektirdiği kuruluk derecesine kadar kurutulması gerekir. Kurutma, ağaç malzemenin içinde bulunan ve kullanım yeri için uygun olmayan suyun dışarı atılması işlemidir. Bu nedenle ağaç malzemenin kullanım yerinin rutubet miktarı bilinmelidir.

40. Kurutmanın Faydaları: • Lif doygunluğu noktasından tam kuru hale doğru gittikçe, elastikiyet, direnç ve sertlik değerleri artar. • Çalışma çok az olur. Çatlama, çarpılma ve dönüklük gibi kusurların oranı düşer. • Planya, freze, lamba-zıvana, delik açma, zımparalama işlemleri ile boyutlandırma sağlıklı olur ve daha düzgün yüzeyler elde edilir. • Tutkallama, yapışma, boyama ve çivi tutma kabiliyetinde artış görülür. • Dış etkenlere karşı kullanılan koruyucu kimyasal maddelerin yüzeysel işlemlerle tatbik edilmesinde başarı oranı artar. • Kuruluk derecesi muhafaza edilirse, mantarların arız olması da engellenir. • Kurutma sonucunda ağaç malzemenin ağırlığında azalma meydana gelir.

41. Açık havada yapılan doğal kurutma; • Kurutma süresi uzundur. • Her türlü biyotik ve abiyotik faktörlerin etkisi altındadır. • Değer kaybı oluşur. • Ülkemiz şartlarında % 15-12 rutubet miktarına kadar kurutma sağlanabilmektedir.

42. Fırında yapılan teknik kurutmada; • Arzu edilen rutubet derecesi sağlanır. • Çok kısa sürede kurutma mümkündür. • Daha önce malzemeye arız olmuş küf, mavi renk ve çürüklük yapan mantarlar ile böcekler öldürülebilir. • Çatlama, eğilme, kamburlaşma, çanaklaşma, kristalleşme, sertleşme, kollaps ve bal peteği gibi kusurların oluşumu azalır. • Kalite düşmesi de önlenir.

43. Kurutma yöntemleri

44. BUHARLAMA Buharlama, ağaç malzemenin kapalı tesislerde su buharı ile işlem görmesidir .

45. Buharlama kullanım alanları Kereste, kaplama levha ve kontrplak üretiminde kullanılan tomruklarda ve bükme mobilya imalatında kullanılmaktadır (yumuşatma). Taze haldeki keresteyi sterilize etmek, yani arız olan mantar ve böcekleri öldürmek amacıyla oldukça sık kullanılan bir yöntemdir. Ayrıca, kayın, ceviz, armut, huş ve sığla gibi ağaç türlerinin kerestesinde renk yeknesaklığı sağlamak ve rengini koyulaştırmak amacı ile buharlama yapılmaktadır.

46. Buharlama ile ağaç malzemenin bazı özellikleri iyileştirir; • - Daralma ve genişlemesi azalır. • Yumuşayarak, plastiklik özelliği artar • İşlenme özellikleri iyileşir, • Renk kızarır ve diri odun - öz odun arasında renk farkı azalır. • Ancak, • Uzun süre yüksek basınçlarda buharlama daima maddekayıplarına neden olur. • Hidroliz sonucunda selüloz ve hemiselülozmiktarı azalır. • Asetik asit ve formik asit oluşarak, pH değeri düşer. • Malzemenin özgül ağırlık ve mekanik özellikleri'nde azalma olabilir.

47. Çalışma soruları • Kullanım yerlerinde rutubet kaybı kusurlarını yazın ! • Kullanım yerlerinde rutubet artışı kusurlarını yazın ! • Kurutma nedir ? • Kurutma’nın faydalarından 5’ini yazın ! • Buharlama’yı tanımlayın ! • Buharlama’nın kullanım alanlarını yazın ! • Buharlamanın avantajlarını yazın ! • Buharlamanın dezavantajlarını yazın !

48. AGAÇ MALZEMENİN KORUNMASI (EMPRENYE) Organik bir hammadde olan ağaç malzeme çeşitli kimyasal maddeler ve metotlarla korunmadan kullanılırsa, mantarlar, böcekler ve denizorganizmaları tarafından çürütülmesi ya da tahrip edilmesi doğal bir olaydır. Bu faktörlerin etkisi ile ağaç malzemenin kullanım değeri önemli ölçüde azalmakta ve her yıl büyük maddi kayıplar söz konusu olmaktadır.

49. Açık Havada Kullanılan Ağaç Malzemede Görülen Değişimler Değişim Şekli Biyolojik degradasyon(parçalanma) Yanma Şişme, Daralma, Donma, Çatlama, Deformasyon Renk değişikliği, Erozyon, Çatlama Gerilmeler, Çatlaklar, Kırılma, Aşınma Değişim Nedeni Mantarlar, Böcekler, Termitler, Bakteriler Yangın (Yıldırım, Güneş, İnsan) Yağmur, Deniz suyu, Buzlanma Açık hava etkisi (Güneş, sıcaklık, Rutubet, Rüzgar, Asit Yağmurları) Mekanik etki (Rüzgar, Yağmur, Dolu, Kar ve Diğer Yükler)

50. Günümüzde, çeşitli metotlar yardımı ile ağaç malzemeye kimyasal maddeler emdirilerek çürüme ve tahribat önlenmekte, yanma ise geciktirilebilmektedir. Bu amaçla yüzlerce kimyasal madde, emprenye maddesi olarak denenmiş ve denenmektedir. Ancak bunların içinden oldukça az sayıdaki madde pratikte yararlı olmakta ve emprenye işlemlerinde kullanılmaktadır.