Isıl işlemin sarıçam (Pinus sylvestris L.) odununun anatomik özellikleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi

Abstract

Ağaç malzemenin kullanım yeri özelliklerini iyileştirmek amacıyla geçmişten günümüze kadar pek çok modifikasyon yöntemi geliştirilmiştir. Odun modifikasyonu yöntemlerinden biri olan ısıl işlem uygulamalarından Thermowood metodu ise, günümüzde en fazla kullanılan ısıl işlem metodudur. Isıl işlemin asli amacı odunun boyutsal stabilizasyonunu arttırmak ve ayrıca çürüklük mantarlarına karşı dayanıklılığını iyileştirmektir.Günümüzde, odun modifikasyon yöntemlerinin başarı derecesini belirlemenin bir yolu da, bu işlemlerin anatomik yapıda neden oldukları değişikliklerin tespit edilmesidir. Ayrıca, uygulanan yöntemlerin ağaç malzemenin diğer yapısal özellikleri üzerindeki etkilerinin doğru bir şekilde yorumlanabilmesi, büyük ölçüde bu yöntemlerin anatomik yapıda neden oldukları değişikliklerin tam olarak belirlenmesine bağlı bulunmaktadır. Yapılan literatür incelemesinde bugüne kadar yapılan çalışmaların esas olarak ısıl işlemin odunun dayanıklılık, fiziksel ve mekanik özelliklerinde yaptığı değişiklikler üzerine yoğunlaştığı, anatomik yapıdaki etkileri üzerinde ise az sayıda çalışmanın yapıldığı gözlenmiştir. Bu noktadan hareketle gerçekleştirilen çalışmada ısıl işlemin anatomik yapıdaki etkilerinin incelenmesi, elde edilecek sonuçlarla Orman Ürünleri Endüstrisi alanında farklı disiplinlere bilimsel kaynak sağlanması amaçlanmıştır.Bu çalışmada; Thermowood yöntemine göre ısıl işlem görmüş sarıçam (Pinus sylvestris L.) odununun anatomik yapısında ve bazı fiziksel özelliklerinde meydana gelen değişiklikler incelenmiştir. Çalışmada, Türkiye Orman Ürünleri Endüstrisinde yoğun olarak kullanılan ithal ve yerli sarıçam kerestelerine, iki farklı sıcaklıkta (Thermo-S için 190 °C ve Thermo-D için 212 °C) Thermowood yöntemi kullanılarak ısıl işlem uygulanmıştır. Isıl işlem uygulanmamış örnekler kontrol örneği olarak çalışmada kullanılmıştır. Isıl işlem uygulanmış ve uygulanmamış örneklerde anatomik yapı makroskopik, mikroskopik ve ultramikroskopik yöntemlerle incelenmiştir. Fiziksel özelliklerden tam kuru ve hava kurusu yoğunluk, hacim ağırlık değeri, daralma ve genişleme yüzdeleri (boyutsal değişim) belirlenmiştir. Isıl işlem uygulanan örneklerin ilgili parametreler bakımından kontrol örneklerine göre değişim oranları hesaplanmış ve istatistik yöntemler kullanılarak karşılaştırılmıştır.Sonuç olarak; ısıl işlem uygulamasının anatomik yapıda değişikliklere yol açtığı, ortalama yıllık halka genişlikleri ve yaz odunu tabakası genişliklerinin yerli sarıçam örneklerinde ithal sarıçam örneklerinden % 50 daha geniş olduğu ve ısıl işlemin anatomik yapıda meydana getirdiği değişiklikler üzerinde etkili olduğu belirlenmiştir. Isıl işlem uygulamasının ardından tüm örneklerde makroskopik olarak yüzeysel çatlakların oluştuğu, Thermo-D uygulaması ardından 5 cm'den kalın öz odun örneklerinde iç çatlakların oluştuğu görülmüştür. Mikroskopik olarak ise farklı çeper kalınlığına sahip hücrelerin karşılaştığı alanlarda düzensiz ilerleyen çatlak oluşumları, boyuna traheid hücre çeperlerinde ve paranşim hücrelerinde bozunmalar ile aspirasyona uğramış geçitler tespit edilmiştir. Isıl işlem sıcaklığının artmasıyla bağlantılı olarak, yoğunluklardaki düşüşün arttığı, daralma ve genişleme değerlerinde ortalama % 20' lik bir iyileşme meydana geldiği belirlenmiştir. Hava kurusu ve tam kuru yoğunluk değerlerinde ortalama % 50 lik bir düşüş, odunun rutubet karşısında çalışmasında Thermo-S uygulaması sonucu % 7- 16, Thermo-D uygulaması sonucu % 20-30 oranında azalma tespit edilmiştir.

From past to present, several modification methods have been developed to improve the properties of wood. While heat treatment is one of the processes to modify the properties of wood, the Thermowood product is the most commonly used one. Main purposes of heat treatment are to increase dimensional stability and improve resistance to decay.At the present time, the success of wood modification methods is associated with the changes in wood anatomy along with the changes in its chemical and physical structure. Moreover, the correct interpretation of the effects of any applied method on other structural propertiesof wood, depends greatly on changes in the anatomical structure. Previous studies have mainly concentrated on the changes in durability, physical and mechanical properties after heat treatments, while a few studies have focused on the anatomical structure of wood. From this point, this study is expected to be beneficial scientifically for different disciplines in the field of the forest product industry.In this study, changes in the anatomic structure and some physical properties of Scots pine wood (Pinus sylvestris L.) treated by the Thermowood method were investigated. In the study, heat treatment applied at two different temperatures (190 °C for Thermo-S and 212 °C for Thermo-D processes acording to the commercial Thermowood method) to local and imported Scots pine wood intensively used in the Turkish Forest Product Industry. Unheated specimens served as controls. The anatomic examinations, were performed by macroscopic, microscopic and ultramicroscopic methods. Air dry and oven dry densities, density in volume, shrinkage and swelling percentages (hygroscopic sorption properties) were also determined. All properties of heat-treated specimens were compared with control samples and the ratio of exchange is estimated in terms of the relevant parameters and compared by using statistical methods.Consequently; the heat treatments caused some changes in the anatomic structure of the test specimens. Average annual ring width and latewood width were found to be wider 50 % in local scots pine samples than imported ones. After treatments, surface checking occurred in all samples at macroscopic level. In the Thermo-D process, internal cracks occurred in heartwood samples thicker than 5 cm. As a result of microscopic evaluations, irregular crack formation was seen in the area where the cell's have different wall thickness. On the other hand, degraded longitudinal tracheids and parenchyma cells in rays and aspirated pits were determined. Regarding the increase in treatment temperature, decreases in density, improvements about 20 % in shrinking and swelling values have been determined. Air dry and oven dry density values decreased about 50 %, while hygroscopic sorption after the Thermo-S process decreased about 7-16 % and 20- 30 % after Thermo-D process.