AHŞAP ENDÜSTRİLERİ İÇİN DİİZOSİYANAT YAPIŞTIRICILARI

1966 yılında NOVAPAN firmasının Göttingen (Almanya) de başlattığı çalışmalar sonucunda Difenilmetan-Diisosiyanat olarak isimlendirilen yapıştırıcı ile üretilen levhanın direnç ve dayanıklılık özellikleri fenol formaldehitle üretilmiş yonga levhalardan daha üstün olduğu bulunmuştur (Deppe, Ernst 1971). Bu ilk araştırmadan sonra, endüstriyel olarak yonga levha üretiminde ancak 1973 yılından itibaren kullanılmaya başlanabilmiştir (Steiner, Chow 1980). Sadece Almanya’da 1984 yılında toplam yonga levha üretiminin % 13’ ünde  polimer- difenilmetandiizosiyanat (PMDI) veya bunun diğer yapıştırıcılarla kombinasyonu kullanılmıştır (Schriever 1986). Endüstriyel kullanım sürecinin oldukça uzun olmasının nedeni bir çok faktörle ilgili olduğu ifade edilmektedir. Bunlar; 1. yapıştırıcı olarak ilk değerlendirildiği zamanlarda, özellikle yonga levhanın pres plakalarına yapışması, dolayısıyla yonga levhaların dış tabakalarında farklı yapıştırıcıların kullanılmasının gerekliliği,  2. Toksin özellik göstermesi ve buhar basıncının düşük olması, 3- Kontrplak üretimine uygunluğunun tartışılır olması, 4. Suyla seyreltilmelerinin mümkün olmayışı, (bu husus emülsiyon olarak üretilmeleri ile kısmen çözülmüştür), 5- Fiyatlarının yüksek olması, 6- Böylesi farklı yapışma sistemine göre aşırı bir dirence sahip olmamalarıdır. Odun işleyen endüstrilerde daha sonraları yaygınlaşan kullanımları bu problemlerin bir kısmının iyi bir şekilde çözümlendiklerinin bir kanıtı olarak gösterilmektedir (Pizzi 1994).

Günümüzde bu yapıştırıcıların mükemmel odun tutkalları olduğu şüphesizdir. Çünkü; böyle güçlü bir yapışmanın ancak lignoselülozik bir materyal ile reçine arasındaki yüksek miktarda kovalent bağ oluşumu ile gerçekleştiği düşünülmektedir. Diizosiyanatların tutkal özellikleri temelde -NCO gruplarının reaktivitesine dayanmakta ve odun selülozunun hidroksil grupları ile üretan köprüleri kovalent bağlar oluşturmaktadır. Böylece rutubete ve seyreltik asitlere karşı dirençli, oldukça güçlü bağlar oluşturarak odun ile kimyasal olarak bağlanmış olmaktadır. Wittmann ve Lehnert’e (1974) göre odun malzemeler için izosiyanatların yapıştırıcı olarak kullanımında; a) su, b) selüloz ve hemiselülozların hidroksil grupları, c) lignin ve sepi maddelerinin hidroksil grupları, d) poliglukuron asiti, üron asiti ve ligninin COOH grupları ile ana reaksiyonlar oluşabilmektedir.

İZOSİYANAT YAPIŞTIRICILARININ AVANTAJ VE DEZAVANTAJLARI

İzosiyanat yapıştırıcılarının kullanılmasının diğer yapıştırıcılara göre bir çok avantajı mevcuttur. Bunlar:

1- Yüksek yapışma ve kohezyon direnci: ÜF ve FF tutkalları odun ile daha zayıf mekanik bağlar oluşturdukları halde izosiyanatlar bir çok materyal de dahil olmak üzere, oduna ve odun içersindeki su ile de kimyasal olarak bağ oluşturmaktadırlar.

2- Formülasyonunun esnek oluşu: İzosiyanatlar ÜF, FF ve diğer su bazlı tutkalların pek çoğu ile karıştırılmak üzere emülsiyon şeklinde üretilebilirler ve hem doğal hem de odundan türeyen ürünler, farklı alkol gruplarının hemen hemen tüm türleri ile üretan oluşturmak üzere formüle edilebilirler. Bu durum tutkal özelliklerinde ve dolayısıyla kullanımında geniş bir çeşitlilik sağlar.  

3- Su bazlı olarak hazırlanmaya uygunluk: ÜF ve FF reçinelerinin aksine izosiyanatlar % 100 sıvı reçine olarak hazırlanabilir.

4- Sertleşme sıcaklığı ve hızının değiştirilebilirliği: İzosiyanatlar oda sıcaklığında (katalizör ile) veya yüksek sıcaklıklarda sertleştirilebilir, aminler gibi katalizörler sertleşme hızını arttırabilir.

5- Mükemmel yapısal özellikler: Bu özellikler izosiyanatların bağlanma karakteristiklerinden ve çapraz bağlanma ve çalışma ağı oluşturma potansiyeline sahip farklı polimerler ile formüle edilebilirliklerinden kaynaklanmaktadır.

6- Yüksek rutubet içeriklerinde kullanılmaya uygunluk: Yapıştırma esnasında izosiyanatlar kolaylıkla su ve odun içersindeki hidroksil grupları ile reaksiyona girebilmekte ve böylelikle su molekülleri ile bağ yaparak sıcak presleme esnasında yüksek rutubet içeren levhaların patlama (buhar kabarcığı oluşumu) eğilimini ortadan kaldırmaktadır. Izosiyanatlar % 20 rutubete sahip yongalarla direnç azalması meydana gelmeksizin bağ oluşturabilmekte, böylelikle kurutma maliyetlerinde tasarruf sağlamaktadır.

7- Formaldehit emisyonunun olmaması: Normal presleme şartlarında izosiyanatların sertleşmesi veya izosiyanatlarla yapıştırılmış levhalardan kaynaklanan hiçbir zehirli gaz çıkışı tespit edilmemiştir. Yine izosiyanatlarla üretilmiş levhaların yakılması halinde de zehirli gaz çıkışı belirlenmemiştir. Bu yapıştırıcı ile üretilmiş  levhaların önemli bir pozitif özelliği formaldehitin ayrışmamasıdır. İzosiyanatla yapıştırılmış yonga levhaların PMDI emisyonu deney odasında yapılan testte sınır değerin altıda bulunduğu ifade edilmektedir. Almanya da çalışma alanlarında PMDI’ nin kabul edilebilir maksimum konsentrasyon değeri 0,1 mg/m3 tür.

8- İyi ıslatabilme ve su almanın daha az olması; İzolasyon levhası üretiminde kullanılan ve diğer sentetik reçinelerle yapıştırılması güç olan çeşitli yıllık bitkilerin sap ve meyve kabukları ile ağaç kabukları için de uygundurlar.

Pekçok avantajının yanında izosiyanatların kullanımlarında dikkate alınması gereken bazı dezavantajları da mevcuttur. Bunlar:

1-Yüksek reaktivite: İzosiyanatlar metallerle (pres plakaları ve pres ile) bağ yapabilmekte ve ÜF ve FF reçinelerine göre kullanılabilme süresi önemli ölçüde kısalabilmektedir. Deri üzerindeki nem ile veya izosiyanat atomları veya izosiyanat kaplı odun tozlarının solunması halinde akciğerlerdeki su ile reaksiyonu da mümkün olabilmektedir. Bu nedenle reçinenin uygulanmasından preslemeye kadar geçen süre içersinde büyük bir tehlike potansiyeli oluşturmaktadır. Dolayısıyla reçinenin sertleşmesine kadar uygulanan işlemler esnasında düzenli tedbir alınmalı, yeterli havalandırma sağlanmalı ve deri ile teması halinde derhal temizlenmelidir (Wilson 1981). PMDI, buhar, toz yada aerosol olarak solumun yoluyla vücuda yada göz içine de ulaşabilir. Özellikle su ile kolay bağ oluşturması nedeniyle insan vücudun ıslak kısımlarında (göz, burun içi) nem ve albümin ile de reaksiyona girer. Her ne kadar pratikte kullanılan PMDI düşük buhar basıncına sahipse de, özellikle yüksek sıcaklıklarda, PMDI tozları ve aerosolun  insanlar üzerinde etkisi görülebilir (Kharazipour 1996).

2- Maliyetinin yüksek olması:  ÜF ve FF reçineleri ile mukayese edildiğinde maliyetleri oldukça yüksektir. Bununla birlikte maliyetlerin belirlenmesi için daha kısa presleme süresinin, daha az miktarda reçine kullanımı ile yapıştırmanın ve daha yüksek taslak rutubeti dolayısı ile kurutma giderlerindeki tasarrufun da dikkate alınması gerekmektedir.

3- Dayanımının sınırlı oluşu: İzosiyanatlarla yapıştırılmış örneklerin kuru test edilmesinde elde edilen mükemmel sonuçların aksine yaş haldeki örneklerin dayanımı ancak ona göre çok daha ekonomik olan FF ile mukayese edilebilecek ölçüdedir.

4- Depolanma ve taşıma işlemlerindeki zorluklar: PMDI hava rutubeti ile reaksiyona girerek katılaşır. Çözülmeyen poliüre ve karbon dioksit yapıştırıcı çözeltinin yüzeyinde bir kabuk tabakası oluşturur. PMDI çözeltisinin yüzeyinde poliüre tabakasının oluşumundan sonra, bunun altında bulunan isosiyanat havada mevcut sudan daha az etkilenmesine rağmen, kuru ortamda depolanması gereklidir. Depolama tesislerinde mevcut havalandırma deliklerinde kurutma filtresi bulunmalıdır (kurutma maddeleri; silika jel veya kalsiyumklorür).  Depolama sıcaklığının 20 ± 10 °C olması tavsiye edilmektedir. Daha düşük sıcaklıklarda tutkalın depolandığı

KAYNAKLAR

Deppe, H.J., Ernst, K., Isocyanete als Spanplattenbindemittel. 29, (2), 45 – 50, 1971.
Deppe, H.J., Ernst, K., Taschenbuch der Spanplatten. DRW-Verlag, 1991. Dix, B., Untersuchungen zur Verleimung von Furniersperrholz mit modifizierten Diisocyanat-Klebstoffen. Holz als Roh- und Werkstoff 45, 487-494, 1987.
Ernst, K., Erfahrungen mit Isocyanaten in der Spanplattenindustrie. Holz als Roh- und Werkstoff, 43, 423-427, 1985. Kharazipour A., Enzyme von Weißfäulepilzen als Grundlage für die Herstellung von Bindemitteln für Holzwerkstoffe. Frankfurt am Main; Sauerländer’s Verlag, 1996.
Pizzi, A., Advenced Wood Adhesive Technology, Marcel Dekker, Inc., Newyork and Basel, 1994.
Schriever, E., Diisocyanat- und Polyurethanklebstoffe für Holz und Holzwerkstoffe, 2. überarbeitete Auflage. FhG-WKI-Bericht Nr. 14, Braunschweig, Deutschland.
Steiner, P.R, Chow, S., Vadja, S., Interaction of Polyisocyanate Adhesive With Wood, Forest Product Journal, 30(7), 21-27, 1980.
Wilson, J.B., Isocyanate Adhesives as Binders for Composition Board, Wood Adhesives-Research, Application, and Needs Symposium, University of Wisconsin, September 23-25, 1980.
Wittmann, O., Lehnert, H., Diisocyanate als Bindemittel zur Herstellung von Holzwerkstoffen mit Diisocyanaten. Holz-Zentralblatt Nr. 59, 913-915.