Effect of nano-sized compounds on wood preservation

Abstract

Günümüz odun koruma sektöründe bakır esaslı emprenye maddeleri yaygın bir şekilde kullanılmakla birlikte suda yaşayan canlılar ve insan sağlığına olası etkileri nedeniyle yeni nesil ve çevre dostu kimyasal maddeler üzerine araştırmalar devam etmektedir. Bu çalışma kapsamında nano-bileşenlerin odun korumada ki etkileri araştırılmıştır.Tez kapsamında oksit esaslı nano bileşenlerden magnezyum oksit, çinko oksit, aluminyum oksit, titanium oksit ve nano-kil araştırılmıştır. Sarıçam diri odunları farklı konsantrasyonlarda nano-oksitler ve nano-kil ile emprenye edilmiştir. Bu maddelerle emprenye sonrası ikincil kere PMMA (Poly Metil Metakrilat) ile muamele edilmişlerdir. Nano-oksit ve nano-kilin odunun su alması, teğetsel genişlemesi, su itici etkinliğe ve genişlemeye karşı etkinlik değerleri bulunmuştur. Kontrol örneğine kıyasla, PMMA ve nano-oksit ve nano-kil ile emprenye edilen örneklerde %25 su alımını azalttığı tespit edilmiştir.Nano boyutlu kimyasalların odunun termal özellikleri üzerine etkisi ise TGA, DSC ile araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, nano boyutlu kimyasal maddelerin yanmayı azalttığı ve kontrole göre daha düşük ağırlık kaybı bulunduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, yıkanmış örnekler esmer çürüklük mantarına (Coniophora puteana) tabi tutulmuş olup kontrole göre daha düşük ağırlık kayıpları bulunmuştur.

In today's wood protection technology, copper-based chemical substances are widely used. These substances have a limited effect on human health but have a negative effect on aquatic living organisms. For this reason, research on the new generation and less harmful chemicals is concentrated today. In this concept, the use of nano-sized chemical substances in wood preservation is being investigated.In this thesis, the effects of nano-sized oxide-based Magnesium oxide, Zinc oxide, Aluminum oxide, Titanium oxide and nano-clay on the wood material were investigated. Wood samples were prepared from sapwood of Scotch pine (Pinus sylvestris L.). The impregnation process was carried out at different concentrations of nano-oxides and nano-clay. Then, as a secondary impregnation process, PMMA was used. The effect of nanoparticles on the physical properties of wood such as water absorption, tangential swelling, water repellent efficiency and anti-swelling efficiency was studied. Compared to control, nano-oxides and nano-clay which containing PMMA were had successful results, where water absorption rate decreasing by 25% approximately than in control samples.By using thermo-gravimetric analysis and differential thermal analysis, the thermal properties of wood (TGA, DSC) were investigated. The results showed that addition of nanoparticles reduce flammability, as the temperature of deterioration increases of treated samples while the weight loss was lower when compared to control. In this study, also brown-rot (Coniophora puteana) fungi for leached samples were done. Decay results were revealed that treated wood samples generally had lower mass loss compared to control.