Nanopartiküller (TiO2 ve SiO2) ile modifiye edilen verniklerin ahşap malzemede bazı yüzey özelliklerinin araştırılması

Abstract

Bu tez çalışmasında, nano partiküller (TiO₂ ve SiO₂) ile modifiye edilen verniklerin ahşap malzemelerde bazı yüzey özelliklerine etkileri araştırılmıştır. Çalışmada farklı özgül ağırlıkları temsilen iki ağaç türü tercih edilmiştir: yerli, düşük yoğunluklu Pinus brutia (kızılçam) ve ithal, yüksek yoğunluklu Chlorophora excelsa (iroko). Deney örnekleri TS 3129 standardına uygun olarak hazırlanmıştır. Nano katkı maddesi olarak titanyum oksit (TiO₂) ve silika (SiO₂), %1 ve %2 oranlarında kullanılmıştır. Kaplama malzemesi olarak ise çift komponentli sertleştiricili epoksi reçine ile akrilik esaslı çift komponentli sertleştiricili vernik tercih edilmiştir. Bu kapsamda; 2 ağaç türü × 2 vernik türü × 2 nano partikül türü × 2 katkı oranı olmak üzere toplamda 8 farklı kombinasyon elde edilmiştir. Deney örnekleri ASTM D 3023 esaslarına göre verniklenmiştir. Deney örneklerinden, renk değeri ASTM D 2244, parlaklık değeri ASTM D 523, yüzey pürüzlülüğü TS 2495 EN ISO 3274 ve TS 6212 EN ISO 4288 standartları esas alınarak belirlenmiştir Vernik uygulamaları fırça yöntemi ile gerçekleştirilmiş, ardından standartlara uygun testlerle yüzey özellikleri değerlendirilmiştir. Renk ölçümlerinde CIE L*, a*, b*, C* ve h° değerleri; parlaklık ölçümlerinde 60° açıda liflere paralel ve dik yönlerde, parlaklık değerleri; pürüzlülük ölçümlerinde ise Ra, Rz ve Rq parametreleri incelenmiştir. Elde edilen veriler SPSS paket programı kullanılarak varyans analizi (ANOVA) ve Duncan çoklu karşılaştırma testine tabi tutulmuştur.Üstyüzey işlem maddelerinin renk değişiminde L* değeri en fazla iroko odunu akrilik vernik+%2 TiO2 uygulamasında 138,34 artış, en az iroko odunu epoksi reçine+%2 SiO2 uygulamasında 0.65 azalış göstermiştir. a* değeri en fazla kızılçam odunu epoksi reçine+%2 SiO2 uygulamasında 58,77 artış, en az iroko odunu akrilik vernik+%2 TiO2 uygulamasında 103,41 azalış göstermiştir. b* değeri en fazla kızılçam odunu epoksi reçine+%2 SiO2 uygulamasında 16,85 artış, en az iroko odunu akrilik vernik+%2 TiO2 uygulamasında 124,12 azalış göstermiştir. Liflere dik parlaklık değişiminde en fazla kızılçam odunu epoksi reçine+%1 SiO2 uygulamasında 5,11 gloss artış, en az iroko odunu akrilik vernik+%2 TiO2 uygulamasında 18,29 gloss azalış gerçekleşirken, liflere paralel parlaklık değişiminde ise en fazla kızılçam odunu epoksi reçine+%1 SiO2 uygulamasında 6,85 gloss artış görülürken, en az iroko odunu akrilik vernik+%2 SiO2 uygulamasında 4,38 gloss azalış görülmüştür. Ra pürüzlülük değerleri en fazla kızılçam odunu akrilik vernik+%1 SiO2 uygulamasında 190,17 μm artış, en az ise kızılçam odunu epoksi reçine kontrol grubunda çıkmıştır. Rq pürüzlülük değerleri en fazla kızılçam odunu akrilik vernik+%1 SiO2 uygulamasında 161,09 μm artış, en az kızılçam odunu epoksi reçine kontrol grubunda çıkmıştır. Rz pürüzlülük değerleri en fazla iroko odunu akrilik vernik kontrol grubu uygulamasında tespit edilirken, en az ise iroko odunu epoksi reçine+%2 SiO2 uygulamasında 42,40 μm tespit edilmiştir. Çalışma sonucunda nano partikül katkılarının ahşap yüzeylerin estetik ve fiziksel özellikleri üzerinde belirgin etkiler oluşturduğu görülmüştür. Özellikle nano TiO₂ ve SiO₂ katkılarının, ahşap yüzeylerin parlaklık ve pürüzlülük değerlerini iyileştirdiği; renk değerlerinde ise ağaç türü, vernik türü ve katkı oranına bağlı farklılıkların meydana geldiği belirlenmiştir. Bu sonuçlar, endüstride kullanılan üst düzey yüzey işlem malzemelerine nano katkılar eklenerek daha dayanıklı ve estetik açıdan geliştirilmiş ahşap kaplama yüzeyleri elde edilebileceğini göstermektedir.This thesis investigates the effects of varnishes modified with nanoparticles (TiO₂ and SiO₂) on some surface properties of wood. Two wood species representing different specific gravities were selected for the study: local, low-density Pinus brutia (red pine) and imported, high-density Chlorophora excelsa (iroko). Test samples were prepared in accordance with the TS 3129 standard. Titanium oxide (TiO₂) and silica (SiO₂) were used as nanoadditives at 1% and 2% ratios. Two-component epoxy resin with hardener and acrylic-based two-component hardener varnish were chosen as coating materials. A total of eight different combinations were obtained: 2 wood species × 2 varnish types × 2 nanoparticle types × 2 additive ratios. Test samples were varnished according to ASTM D 3023. Color values were determined based on ASTM D 2244, gloss values were determined based on ASTM D 523, and surface roughness was determined based on TS 2495 EN ISO 3274 and TS 6212 EN ISO 4288 standards. Varnish applications were performed using a brush method, and surface properties were then evaluated using standardized tests. Color measurements included CIE L*, a*, b*, C*, and h° values. For gloss measurements, gloss values were measured at 60° angles in directions parallel and perpendicular to the fibers; for roughness measurements, Ra, Rz, and Rq parameters were examined. The obtained data were subjected to analysis of variance (ANOVA) and Duncan's multiple comparison test using the SPSS software package. In the color change of the surface treatment materials, the L* value showed the highest increase of 138.34 in the iroko wood acrylic varnish + 2% TiO2 application and the lowest decrease of 0.65 in the iroko wood epoxy resin + 2% SiO2 application. The a* value showed the highest increase of 58.77 in the red pine wood epoxy resin + 2% SiO2 application and the lowest decrease of 103.41 in the iroko wood acrylic varnish + 2% TiO2 application. b* value increased by 16.85 μm the most in red pine wood epoxy resin + 2% SiO2 application, and decreased by 124.12 μm the least in red pine wood acrylic varnish + 2% TiO2 application. In the gloss change perpendicular to the fibers, the most gloss increase was 5.11 gloss in red pine wood epoxy resin + 1% SiO2 application, and decreased by 18.29 gloss in red pine wood acrylic varnish + 2% TiO2 application, while in the gloss change parallel to the fibers, the most gloss increase was 6.85 gloss in red pine wood epoxy resin + 1% SiO2 application, and decreased by 4.38 gloss in red pine wood acrylic varnish + 2% SiO2 application. Ra roughness values increased by 190.17 μm the most in red pine wood acrylic varnish + 1% SiO2 application, and decreased by 190.17 μm the least in red pine wood epoxy resin control group. Rq roughness values increased by 161.09 μm in the red pine wood acrylic varnish + 1% SiO2 application, and the lowest in the red pine wood epoxy resin control group. Rz roughness values were highest in the red pine wood acrylic varnish control group application, while the lowest were 42.40 μm in the red pine wood epoxy resin + 2% SiO2 application. The study revealed that nanoparticle additives have significant effects on the aesthetic and physical properties of wood surfaces. In particular, nano TiO₂ and SiO₂ additives improved the gloss and roughness of wood surfaces, while color values varied depending on the wood species, varnish type, and additive ratio. These results demonstrate that adding nanoadditives to high-end surface treatment materials used in the industry can yield more durable and aesthetically enhanced wood veneer surfaces.