Ahşap Malzeme Yüzey İşlem Maddeleri: Su Bazlı Vernikler

Genel Bilgiler

Ağaç  malzeme, insanoğlunun  var  oluşundan itibaren faydalandığı ve günümüzde de kullanımı  gittikçe artan doğal malzemelerin başında gelmektedir. Ahşabın  bu  kadar   geniş  ve  yaygın  kullanım  alanı  bulmasının en  önemli  sebeplerin başında kendini  yenileyebilme  özelliğinde ve doğal estetik görünüşe sahip olmasıdır. Zira,  her  bir  ahşap türü   kendisine özgü estetik görünüş, renk  ve desene sahiptir. Bu özellik birçok  kullanım  yerinde  tercih  edilmesini sağlamaktadır.  Günümüzde de doğal rengi,  anatomik yapısı, fiziksel ve mekanik özellikleri farklı binlerce  ağaç  malzeme değişik birçok amaç  için kullanılmaktadır (Sahin ve Mantanis 2016). Ağaç malzemenin tercih  edilmesindeki diğer  avantajlar ise, işlenmesinin kolay ve düşük  enerji ile yapılabilmesi,  hafif  ve dayanaklı olması,  kuru  halde yalıtkan bir özellik göstermesi ve birçok  yapı işleri için uygun mekanik direnç  özelliğe  sahip  olması  olarak  özetlenebilir. Bu bakımdan, yapı  ve konstrüksiyon işlerinde, mobilya   ve  dekorasyonda, mühendislik ürünü kompozit malzeme üretiminde, endüstriyel ve sanayi ürünleri üretimi gibi birçok kullanım  yerinde  tercih edilmektedir (Bowyer, vd., 2003). Yukarıda sayılan birçok önemli özelliklerine rağmen, ahşap bazı  önemli   dezavantajlara da  sahip   olması onun birçok yerde  kullanımını  sınırlayıcı etki yapmaktadır.  Öncelikle,  ahşap anizotropik bir yapıya  sahiptir ve değişik  yönlerde (enine, teğet, radyal)  farklı fiziksel ve mekanik özellik gösterir. Ayrıca higroskopik bir malzeme olmasında dolayı atmosfer şartlarında rutubet  alışverişi yapabilir. Doğal besin  maddeleri içermesinden dolayı da mantar, böcek,  bakteri gibi organizmalar tarafından tahribata uğratılabilirler (Bowyer, vd., 2003;  Kubler, 1980). Yukarıda kısaca açıklanan özelliklerin  yanında, mobilya ve dekorasyon işlerinde  kullanımlarını sınırlayan  en büyük  durum ise, açık hava  etkisi ile (abiyotik  zararlılar) bozulmaya uğraması ve doğal estetik görünümün bozulmasıdır. Atmosferik veya  açık  hava  etkisi olarak   da  ifade   edilen   “weathering” etkiler  olarak; solar radyasyon, UV ışınları,  yağmur, kar,  nem,  ciğ, rüzgar, kum, kil, sıcaklık, vb. ile ağaç  malzemenin doğal kendisine has estetik görünüşünü kaybolabilir, yü- zeylerde aşınma, pürüzlülük ve çatlamalar meydana gelebilir  (Bowyer, vd., 2003;  Feist, 1983).

Ağaç Malzeme Vernikleri

Ağaç  malzemenin estetik doğal tekstürünü, renginde çok fazla değiştirmeden korumanın en etkili yollarından birisi şeffaf  yüzey işlemlerinin uygulanmasıyla mümkün olabilmektedir. Bu amaç  için en fazla tercih edilen  yöntem ise ahşap yüzeylerine verniklerin  uygulanmasıdır. Vernik yüzeyde  kuruyup sertleştikten sonra genellikle  şeffaf/saydam bir katman oluşturan, en az iki eleman içeren  (çözücü ve katı madde) eriyiklerdir (Kurtoğlu, 2000). Ağaç   malzemenin  verniklenmesindeki  temel   amaç ise, yüzeylerde şeffaf  bir koruyucu katman oluşturarak estetik görünüşü ve rengi değiştirmeden korumak olarak özetlenebilir. Verniklerin sınıflandırılmasında birçok yöntem bulunmakla birlikte en genel  olarak aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir. (Kurtoğlu, 2000; Sönmez ve Budakçı 2004).

• Kuruma ve sertleşme tiplerine göre (fiziksel, kimyasal, veya her  iki yöntemle de kuruyanlar/sertle- şenler),
• Sürüldüğü  yüzeylerdeki etkilerine  göre   (parlak, mat, geçirgen),

• Kullanıldığı yere  göre   (mobilya, dekorasyon, su araçları/yapıları),
• Elde edildiği ham maddenin özelliğine göre (alkid, üretan, selülozik),
• Uygulama sırasına  göre  (astar, dolgu, ilk-son kat).

Ağaç  malzemenin son  kullanım  amacına uygun olarak koruyucu katman oluşturulmasında doğru tercih yapılması  önemlidir. Genellikle en fazla kullanılan  vernik türü, hem  fiziksel hemde kimyasal  olarak  sertleşen/kuruyan iki elemanlı solvent  bazlı olanlardır (yağ esaslı vernikler). Fakat bu tip verniklerin hazırlanması veya kullanımları  esnasında ortama tehlikeli kimyasallar yayılmaktadır. Son yıllarda insanların daha çevreci vernik kullanma ihtiyacı sonucu değişik formülasyona sahip, daha çevreci  birçok  vernik-boya çeşidi  ortaya çıkmıştır. Bu gelişmelerin sonucu olarak da özellikle su bazlı vernik sistemlerin ağaç  malzeme ile birlikte kul- lanılması  giderek artış göstermiştir (Kurtoğlu, 2000; Sönmez ve Budakçı 2004;  Ulay ve Budakçı, 2015).

2.1.  Su Bazlı Vernikler ve Genel  Özellikleri

Yukarıda  kısaca  tanımlandığı  üzere, vernikler  en  genel şekilde iki elemanlı sistemden oluşan çözeltilerdir. Burada  çözücü olarak  solventler kullanılmaktadır. Fakat  bu  solventlerin büyük  çoğunluğu gerek  uygulanmaları  esnasında gerekse uygulandıktan sonra ağaç malzeme yüzeyinden atmosfere insan  ve çevre  sağlığına olumsuz etki eden organik esaslı uçucu  bileşikler (Volatile Organic  Compounds; VOC) salmaktadır. Son yıllarda  özellikle  vernik  sistemlerinde solvent  kullanımı  azaltılması üzerine birçok  çalışmalar yapılmış  ve bir çözüm olarak  bazı  polimerlerin vernik üretiminde kullanımı  artmıştır. (Kurtoğlu, 2000;  Ulay ve Budakçı, 2015). Bu araştırmalar soncunda alkidler,  poliesterler, akrilikler, poliüretanlar gibi farklı sentetik reçinelerden  çok düşük  düzeylerde uçucu  organik bileşikler (VOC) içeren  su  bazlı  vernik  sistemleri hazırlanabilir duruma gelinmiştir.(Kurtoğlu,  2000;  Sönmez ve Budakçı 2004;  Ulay ve Budakçı, 2015). Genel  olarak,  su  esaslı  (bazlı)  vernikler  alkid,  akrilik ve poliüretan gibi  sentetik reçinelerden üretilmektedirler. Bu  verniklerin   kullanılmasındaki amaçlardan birisi de ahşap malzemenin renginin değişmemesi olduğundan çoğunlukla içeriklerinde renk pigmenti bulunmaz fakat  matlaşmayı sağlamak için bazı elemanlar bulunabilir (Kurtoğlu,  2000;  Sönmez ve Budakçı 2004;  Ulay ve Budakçı, 2015). 1’de alkid ve üretan reçinelerinin kimyasal  yapıları ve odun ile bağlanması şematik olarak  gösterilmiştir. Su içerisinde çok küçük  polimer damlacıkları şeklinde dağılmış süspansiyondan suyun  uzaklaşması ile polimer tanecikleri odun yüzeyi ile birleşerek film tabakası oluşturur. Bu verniklerin  hazırlanmasında kullanılan reçineler uzun  karbon zincirlerin  (-R) de  tipik  olarak hidroksil  (-OH), karboksil  (-COOH) ve amid  (-CONH ) gibi fonksiyonel gruplar içerirler. Bu gruplar ise ağaç malzeme yüzeylerindeki serbest gruplarla (-OH) reaksiyona girerek  moleküller arasında bağlanırlar (Fengel ve Wegener, 1984;  Sönmez ve Budakçı,  2004). Şekil 1’de alkid ve üretan reçinelerinin kimyasal  yapıları ve odun ile bağlanması şematik olarak  gösterilmiştir.   Su bazlı vernik sistemleri, yapılan  yoğun çalışmalar ve değişik  reçinelerin de kullanılabilmesine olanak  sağlanması sebebiyle son yıllarda kullanımları  hızlı artış göstermiştir. Su bazlı vernikler, ağaç  malzemenin doğal rengine en yakın koruma ve parlaklık sağlayan vernik sistemlerindendir. Sertleşmeleri hem  fiziksel hemde kimyasal olarak  (kombine) oluştuğundan yüzeylerde uygun seviyede  bir katman oluşturabilirler, kolay tamir-bakım yapılabilir ve yüzeylerde iz bırakmazlar. Fakat bu verniklerin  ahşap  malzeme yüzeylerine yapışma/tutunma,  sertlik  ve  koruyucu katman  oluşturma  özelliği, dolayısıyla  mekanik etkilere   dayanımı diğer   solvent bazlı  verniklerden daha  düşüktür  (Kurtoğlu,  2000; Ulay ve Budakçı, 2015). Bunun  başlıca  nedeni ise içeriğindeki  katı madde oranının düşük  ve formülasyon olarak  odun ile reaksiyon kabiliyetinin düşük   olması verilebilir. Ayrıca, su bazlı verniğin  alkali özellikte olması  (pH:8-10),  onun bazı  ahşaplar ile istenmeyen reaksiyonların oluşmasına (örneğin meşe  odunundaki tanen ile) neden olabilmektedir (Ulay ve Budakçı,2015). Çizelge 1’de,  su bazlı verniklerin  genel  özellikleri özet  olarak  verilmiştir.                                          Çizelge  1. Su bazlı verniklerin  genel  özellikleri

Avantajlar/Advantages	Dezavantajlar/Disadvantages
Kimyasal formülasyonlarında uçucu  organik bileşikle- rin oranı  düşüktür.	Ahşap  yüzeylerinde etkin koruma sağlamaları için birden fazla katman oluşturulması gerekir.
Kullanımları esnasında atmosfere uçucu  organik bileşik salınımı hemen hemen yoktur.	Dış atmosferik şartlarda koruma faktörleri genellikle daha düşüktür.
İğne yapraklı ve yapraklı ağaç  türleri  için kullanılabilirler.	Alkali özellikte  olduğundan, bazı ağaç  bileşikleriyle (tanen) reaksiyon verebilir.
Uygulanmaları ve temizlenmeleri kolaydır.	Ağaç malzeme yüzeylerine bağlanma dereceleri çok yüksek değildir.
Ağaç malzemenin doğal rengini  değiştirmeden koru- ma sağlayabilirler.	Kimyasal kurumalı sistemlere göre  kuruma zamanları daha uzundur.
Diğer vernik türlerine göre  daha ucuzdurlar.

 

3. Sonuç ve Öneriler

Ahşap   malzemenin doğal  görünümünü  korumanın en iyi yolarından birisi sentetik vernik kullanmaktır. Fakat,   su bazlı vernikler  dışındaki  birçok  vernik türü ağaç  malzeme yüzeyinde az çok renk  değişimi oluşturabilmektedir.  Bu bakımdan su bazlı vernik sistemlerinin  ağaç  ürünlerine uygulanmasında son  yıllarda hızlı artış görülmektedir.  Bunun başlıca nedeni ise değişik  özellikte  formüle edilmesine olanak  sağlayan bağlayıcı  reçinelerin özelliklerinin  geliştirilmesi ve formülasyonundan dolayı  havaya  zehirli  bir  kimyasalın bulaşmaması verilebilir. Zira, diğer verniklerin  yapısında  daha yüksek  oranda uçucu  organik bileşik  (VOC) bulunur ve verniğin  uygulanma ve/veya  kullanımları esnasında bunlar havaya  karışırlar.  Her ne kadar  vernik  üreticileri   yağ  esaslı  sentetik  verniklerdeki VOC seviyesini sınırlı bir seviyede  tutmak için kimyasal  formülasyonlara bazı kimyasallar  eklemekle birlikte, su bazlı vernikler çok daha az VOC içerir ve bu bakımdan çok daha güvenlidir.

	Prof. Dr. H. Turgut Şahin Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi  Orman Fakültesi Orman Endüstri Mühendisliği Bölümü
	Sevim Yılmaz Orman Endüstri Mühendisi  Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi  Orman Fakültesi  Orman Endüstri Mühendisliği Bölümü
	Gamze Özçelik Orman Endüstri Mühendisi  Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi Orman Fakültesi Orman Endüstri Mühendisliği Bölümü
	İsmail Erbil Orman Endüstri Mühendisi Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi Orman Fakültesi Orman Endüstri Mühendisliği Bölümü

Referanslar/References

1- Bowyer J.L, Shmulsky,  R&Haygreen J.G. (2003).  Forest  Products and  Wood  Science-An  Introduction. Fourth  edition, Iowa State University, Ames, IA, 553p.

2- Budakçı,  M. & Sönmez, A. (2010).  Bazı Ahşap  Verniklerin  Fark-

lı Ağaç  Malzeme Yüzeylerindeki  Yapışma  Direncinin  Belirlenmesi, Gazi Üniversitesi  Mühendislik Mimarlık Fakültesi  Dergisi, 25 (1).

3- Feist, W.C. (1983).  Weathering and  Protection of Wood,  AmericanWood- Preservers’  Association, In: Proceedings, Seventy-ninths

Annual  Meeting of AWPA, Kansas  City, MO, Stevensville,  pp.195-205.

4- Fengel,  D. & Wegener, G. (1984).  Wood,  Chemistry, Ultrastructure, Reactions, Walter  de Gruyter  Public. Berlin, Germany.

5- Kubler, H. (1980).  Wood  as Building  and  Hobby  Material, John Wiley&Sons Inc, NY, 270p.

6- Kurtoğlu, A.  (2000).   Ağaç Malzeme Yüzey İşlemleri, I. Cilt, Genel Bilgiler, İÜ Orman Fakültesi  Yayınları, Yayın no: 463,  İstanbul.

7- Özçiftçi, A., Atar M. & Uysal, B. (1997).  Ağaç Malzemede  Renk Açmada  Kullanılan Kimyasalların Yüzey Parlaklığına  ve Verniklerin Yapışma Mukavemetine Olan Etkileri, Türk Tarım ve Ormancılık Dergisi, 23 (3): 763-770.

8-  Sahin,  H.T. (2016).  Environmentally Friendly  Alternative  Pulp and  Paper  Technologies, Chapter 11,  In: Developments in Science and  Engineering, R. Efe, L.Matchavariani, A. Yaldır, L. Lévai (Edi- tors),  ST. Kliment Ohridski University Press, Sofia, ss.125-145.

9- Sahin,  H.T. (2018).  Chemical  Properties and  Utilization  of Tree Barks,   Chapter 8, In: Academician Publisher Scientific  Researches Book, Educational Science,  Oğuz Kutlu (Editor), Akademisyen Kita- bevi, Ankara,  ss.91-107.

10-  Sahin,  H. T. & Mantanis, G. I. (2016).  Colour  Changes Of Pin And Fir Wood  Treated With Several Titanium  and  Zinc-Oxide Based Nanocompounds. Advences  in Forestry Letters,  5, 17-23.

11-Söğütlü, C. & Sönmez, A. (2006).  Değişik Koruyucular ile İşlem Görmüş Bazı Yerli Ağaçlarda UV Işınlarının  Renk Değiştirici  Etkisi. Gazi Üniversitesi  Mühendislik Mimarlık  Fakültesi  Dergisi,  21(1):  1,151-159.

12- Söğütlü, C., Nzokou, P., Koc, İ., Tutgun,R.  & Dongel,N.  (2016). The Effects  Of Surface  Roughness On Varnish  Adhesion Strength Of Wood  Materials, J. Coat.  Technol.  Res., 13(5): 863–870.

13-  Sönmez, A. (1989).    Ağaçtan Yapılmış  Mobilya  Üst  Yüzeylerinde  Kullanılan Verniklerin Önemli  Mekanik  Fiziksel ve Kimyasal Etkilere Karşı Dayanıklılıkları, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi  Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.

14- Sönmez, A., Budakçı,  M., Atar,  M. (2002).  Karaağaç Odununda Renk Açma İşleminin  Vernik Katmanına Etkisi, Teknoloji Dergisi,1-2:  35-42.

15-  Sönmez, A. & Budakçı  M. (2004).    Ağaç  işlerinde  Üst  Yüzey İşlemleri II. Koruyucu Katman ve Vernik Sistemleri, Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi  Yayını, Ankara.

16- Sönmez, A. (2005).  Ağaç İşlerinde  Üst yüzey İşlemleri I, Hazırlık ve Renklendirme, Gazi Üniversitesi  Teknik Eğitim  Fakültesi  Yayını, Ankara.

17- Şener,  N. (2006).  Mobilyada Kullanılan Ahşap Malzeme, Yüzey, Üst Yüzey İşlemler ve Koruma,  Yüksek Lisans Tezi, Mimar Sinan Gü- zel Sanatlar Üniversitesi  Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

18- Ulay, G. & Budakçı, M. (2015).   Ahşap Yüzeylerde  Kullanılan Su Bazlı Vernikler ile Türkiye’de Yapılan Çalışmalar,  Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 470-480.

19- Yakın, M. (2001).  Su Bazlı Verniklerde  Sertlik, Parlaklık ve Yüzeye Yapışma Mukavemetinin Tespiti, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.770.