Pnömatik adezyon deney cihazı tasarımı, üretimi ve ahşap verniklerinde denenmesi

Abstract

Bu çalışma ile, koruyucu katmanların (boya/vernik) yüzeye yapışma direncini ölçmek için pnömatik sistemle çalışan adezyon deney cihazı tasarlanmış, üretimi TÜBİTAK TOGTAG-2741 no'lu proje desteği ile gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, örnek bir çalışma yapmak üzere sarıçam (Pinus silvestris L.), göknar (Abies sp.), Doğu kayını (Fagus orientalis L.) ve meşe (Quercus petreae L.) odunları üzerine selülozik, poliüretan, akrilik ve su bazlı parlak vernik uygulanarak, ASTM D 4541, TS EN 24624'te belirtilen esaslarına göre vernik katmanlarının yapışma direnci belirlenmiştir. Deneme sonuçlarını ve cihazın kalibrasyonunu kontrol etmek için Erichsen Adhesion-Master 525 MC deney cihazı ile aynı deneyler yeniden yapılmıştır. İki deney cihazına ait veriler istatistiksel metotlar kullanılarak karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada ayrıca, ahşap- vernik arakesitinde meydana gelen yapışma başarısızlıklarının sebepleri araştırılmış, kopma bölgeleri stereo mikroskopda incelenerek fotoğraf ile belgelenmiştir. Araştırma sonuçlarına göre, farklı ağaç malzeme yüzeylerine uygulanan farklı vernik katmanlarının yüzeye yapışma direncine, ağaç türü ve vernik çeşidi etkisi önemli, deney cihazı ve katman kalınlığı farklılığının etkisi önemsiz bulunmuştur. Bu bağlamda, üretimi gerçekleştirilen adezyon deney cihazı ile yapılan ölçümler güvenilir, denemelerde kullanılan yaprakta ağaçlarda verniklerin yapışma direnci yüksek, iğne yapraklılarda ise düşük çıkmıştır. Vernik çeşidi düzeyinde en yüksek yapışma direnci, polimerizasyonunu ağaç malzeme yüzeyinde tamamlayan poliüretan ve akrilik verniklerde elde edilmiştir. Denemelerde katmandaki kopmanın dolgu verniği-ağaç malzeme arakesitinde olduğu, dolgu verniği üzerine oluşturulmuş olan son kat vernik katmanlarının yapışma direncine etkisinin önemli olmadığı tespit edilmiştir. Sonuç olarak; yüksek yapışma direnci gerektiren işlerde, kayın ağaç malzeme kullanılması, göknar gibi gözenekli ağaç malzemelerden kaçınılması önerilebilir. Diğer taraftan, denemelerde kullanılan ağaç türlerinde en yüksek yapışma direncini poliüretan verniklerin, en düşük yapışma direncini selülozik verniklerin vermesi uygulamada dikkate alınabilir. Yüzey düzgünlüğü ve sağlamlığı balonundan ağaç malzeme yüzeylerinde 1 kat dolgu verniği, 2 kat son kat vernik uygulaması önerilebilir. Bilim Kodu : 6001013Anahtar kelimeler : Adezyon, adezyon test cihazları, çekme direnci, boya ve vernikler, organik katmanlar.

In this dissertation, a pneumatic adhesion device that is intended to be utilized in testing of organic coatings (paint/varnish) was designed and produced with project support (TOGTAG no:2741) of Turkish Scientific and Technical research Council (TÜBİTAK). After that, for the sample of study specimens were cut from pine (Pinus sitvestris L.), fir (Abies sp), beech (Fagus orientalis L.)` and oak (Quercus petreae L.). Cellulose, poh/urethane, acrylic and water based varnishes were applied to specimens. Preparation and adhesion testing were made according to the principles of ASTM D 4541 and TS EN 24624. In order to confirm the results and ensure the calibration of the designed testing device, same tests were carried out with Erichsen Adhesion-Master 525 MC testing device. Afterwards, the results from both devices were statistically compared. Following the tests, wood-finish interface of each specimen was set to a stereo- microscope in order to observe and analyze the failures. Each failure was also photographed and recorded. Results of the study indicated that the effect of wood species and varnish type in adhesion are statistically significant, while the effect of testing device and thickness of the varnish layer are not significant. In addition, it was deduced that the strength of adhesion is higher in hardwood specimens than that of softwood specimens. Furthermore, it was concluded that the designed adhesion device is reliable. The highest strength was measured with acrylic and polyurethane since these varnishes complete the polymerization on the surface of the wood after application. Tests also showed that failures mostly occur on the interface of first coat to wood surface. Thus, it can be concluded that the final coat does not have effect on the strength of adhesion. In conclusion, on such applications that require high adhesion it is suggested to utilize hardwoods such as beech and avoid use of porous materials such as fir. It should be kept in mind that highest adhesion was measured with polyurethane based varnish while the lowest was cellulose based one. It is also recommended to apply one layer of first coat and two layers of final coats in order to ensure surface smoothness and durability. Science Code : 6001013Key Words : Adhesion, adhesion testers, pull-off strength, paint and varnishes, organic coatings