Akustik özellikleri geliştirilmiş lamine ahşap kompozit üretimi ve tasarımının araştırılması

Abstract

Günümüzde endüstrileşme oranındaki artış ve sürekli gelişen teknolojik gelişmeler, kentleşmenin artmasına neden olmaktadır. Kentleşmeyle birlikte sosyal yaşam ve etkinlik alanlarının sayısı ve çeşitlerinde artış yaşanmaktadır. Sosyal yaşam ve etkinlik alanlarında akustik konforun sağlanması ise en temel ihtiyaçların başında gelmektedir. Yeni nesil ahşap esaslı kompozit malzemelerin tasarımı ve üretilmesiyle akustik konforun sağlanması mümkün olmaktadır. Yapılan bu çalışmanın ilk bölümünde akustik malzeme üretimine en uygun ağaç türünü belirlemek amacıyla üretimler yapılmıştır. Çalışmada tutkal olarak polivinil asetat (PVAc) ağaç türü olarak kavak (Populus deltoides), kayın (Fagus orientalis Lipsky.) ve huş (Betula pendula) soyma kaplamaları kullanılarak lamine ahşap kompozit levhaları üretilmiştir. Aynı kalınlıkta üretilen kompozit malzemelerin akustik özellikleri araştırılmıştır. Sonuç olarak kavak ağacına ait soyma kaplamalar kullanılarak üretilen lamine ahşap kompozitlerin akustik malzeme üretimine daha uygun olduğu tespit edilmiştir. Bu aşamadan sonra, araştırmaya kavak (Populus deltoides) ağacı ile devam edilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde kavak (Populus deltoides) soyma kaplama, polivinil asetat (PVAc) tutkalı, doğal kauçuk, linolyum, keçe ve elastomerik sünger kullanılarak yeni nesil lamine ahşap kompozit levhaları üretilmiştir. Araştırmada bir kontrol ve dört deney grubu oluşturulmuştur. Deney gruplarının üretiminde ise dört farklı malzeme orta tabakada (beşinci tutkal tabakası) kullanılmıştır. Bunlar; doğal kauçuk (A grubu), linolyum (B grubu), keçe (C grubu) ve elastomerik sünger (D grubu) olmak üzere 4 grup şeklindedir. Çalışmanın üçüncü bölümünde akustik konforun sağlanması amacıyla beş farklı yüzey formuna sahip akustik panel tasarımı yapılmıştır. Kontrol, A, B, C ve D gruplarına ait kompozit malzemeler kullanılarak üretilen panellerin yüzey tasarımları için; daire yüzey formuna (düz yüzey) sahip panel, pizza dilimi yüzey formuna sahip panel, şeritli yüzey formuna sahip panel, asimetrik yüzey formuna sahip panel ve baklava dilimi yüzey formuna sahip panel tercih edilmiştir. Bu yüzey tasarımları bütün gruplara uygulanarak toplam 25 farklı grup elde edilmiştir. Üretilen kompozit malzemelerin yoğunluk, kalınlığına şişme ve su alma yüzdeleri, rutubet miktarı, eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü, çivi tutma direnci, vida tutma direnci, şok direnci, ısı iletim katsayısı, ısı geçirgenlik katsayısı gibi teknolojik özellikleri ve ultrasonik ses iletim hızı, ses yutum katsayısı, ses iletim kaybı gibi akustik özellikleri araştırılmıştır. Elde edilen verilere göre, baklava dilimi yüzey tasarımına sahip grupların daha yüksek akustik performansa sahip olduğu, daire formuna sahip düz yüzeyli panellerin ise en düşük akustik performansa sahip olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca düz yüzey formuna sahip kompozit malzemelerin ısı izolasyon özelliklerinin daha iyi olduğu belirlenmiştir. Kontrol grubuna kıyasla deney gruplarına ait kompozit malzemelerin fiziksel ve mekanik özelliklerinde pozitif gelişmeler kaydedildiği tespit edilmiştir. Akustik konforun sağlanması amacıyla deney gruplarına (A, B, C ve D) ait kompozit malzemelerin ses yutucu akustik panel ve akustik ses yalıtım paneli olarak, kontrol grubuna ait kompozit malzemelerin ise ses yansıtıcı akustik panel olarak kullanılması önerilebilir.

Nowadays, the increase in the rate of industrialization and continuous developing technological developments cause an increase in urbanization. With urbanization, there is an increase in the number and types of social life and activity areas. Providing acoustic comfort in social life and activity areas is one of the most basic needs. It is possible to provide acoustic comfort with the design and production of next generation wood based composite materials. In the first part of the study, productions were made in order to determine the most suitable tree species for acoustic material production. In the study, laminated wood composite boards were produced using polyvinyl acetate (PVAc) as glue, poplar (Populus deltoides), beech (Fagus orientalis Lipsky.) and birch (Betula pendula) peeling veneers as wood species. The acoustic properties of composite materials produced at the same thickness were investigated. As a result, it has been determined that laminated wood composites produced by using peeling veneers of poplar wood were more suitable for acoustic material production. After this stage, the research continued with the poplar (Populus deltoides) tree. In the second part of the study, next generation laminated wood composite boards were produced using poplar (Populus deltoides) peeling veneers, polyvinyl acetate (PVAc) glue, natural rubber, linoleum, felt and elastomeric sponge. One control group and four experimental groups were produced. In the production of the experimental groups, four different materials were used in the middle layer (fifth adhesive layer). These are; natural rubber (Group A), linoleum (Group B), felt (Group C) and elastomeric sponge (Group D). In the third part of the study, acoustic panel design with five different surface forms was made in order to provide acoustic comfort. For the surface designs of panels produced using composite materials belonging to Control, A, B, C and D groups; panel with a circle surface form (flat surface), panel with a pizza slice surface form, panel with a striped surface form, panel with an asymmetrical surface form and a panel with a baklava slice surface form were preferred. A total of 25 different groups were obtained by applying these surface designs to all groups. Tests were performed on the composites to investigate density, thickness swelling and water absorption percentages, moisture, modulus of rupture, modulus of elasticity, screw withdrawal strength, nail withdrawal strength, impact bending, thermal conduction coefficient, heat transition coefficient, ultrasonic pulse velocity, sound absorption coefficient and sound transmission loss. According to obtained the data, it has been determined that the groups with the baklava slice surface design have the highest acoustic performance, flat surface panels with circle form have the lowest acoustic performance. In addition, it has been determined that the thermal insulation properties of composite materials with a flat surface form were better. Compared to the control group, positive improvements were observed in the physical and mechanical properties of the composite materials belonging to the experimental groups. In order to provide acoustic comfort, it can be suggested that the composite materials belonging to the experimental groups (A, B, C and D) be used as sound absorbing acoustic panels and acoustic sound insulation panels, the composite materials belonging to the control group as sound reflective acoustic panels.