ODUN RUTUBETİ YAPIŞMA DİRENCİNİ NASIL ETKİLER?

İyi bir yapışma kalitesi için ahşap malzemenin bir çok özelliği yanında kullanılacak  yapıştırıcının özellikleri de yapışma kalitesi ve direncini etkilemektedir. Literatür ve pratik çalışmalardan yapışma kalitesi üzerine; yüzeylere sürülen miktar, yapıştırıcının viskozitesi, açık bekleme zamanı, tutkal tabakasının kalınlığı, hem ahşap hem de yapıştırıcının pH değeri, preslemede uygulanan basınç, süre ve sıcaklık; ağaç malzemenin  yoğunluğu, ekstraktif madde miktarı ve yüzey özellikleri ile rutubeti etkili olmaktadır.

Bu faktörler ne kadar iyi anlaşılır ve kontrol edilirse, yapışma problemi ve bunun sonucunda oluşabilecek kayıplar o kadar az olur. Genelde yapıştırıcıları üreten firmalar bir tutkalın kompozisyonu, çalışma karakteristikleri ve performans özellikleri ile ilgili  müşteri tecrübeleri ile de desteklenmiş geniş teknik bilgiye sahiplerdir. Bu hususları dikkate alarak kullanıcılara tavsiyelerde bulunurlar. Ancak bazı durumlarda yapıştırıcıyı kullanan üreticiler bu kılavuz değerleri ürün özelliklerine göre modifiye edebilirler.

Tutkallar özellikleri ve kalite gibi kullanım karakteristikleri bakımından çeşitlidir. Ancak tutkal birleştirmelerindeki çoğu başarısızlıklar, odunun uygun hazırlanmayışından kaynaklanmaktadır. Yetersiz tutkal bağına neden olan faktörler arasında en yaygın olanı, tutkallanma öncesi ve sonrasında rutubet kontrolünün uygun yapılmamasıdır.

ODUN RUTUBETİ YAPIŞTIRMADA NİÇİN ÖNEMLİDİR?

Tutkallanma anındaki odunun rutubet miktarı, bağ kalitesini ve tutkallanmış ürünün kullanım performansını etkilemesi bakımından önemlidir. Rutubet miktarı; birleştirmenin sonuç direnci ve dayanımını, odunda yüzey çatlaklarının oluşumunu ve yapıştırılmış ürünün boyutsal stabilitesini ciddi şekilde etkilemektedir. Odunun rutubet miktarı pek çok tutkal türü için, yüzeye sürülen tutkalın, birleştirmeye kadar geçen süre içersinde viskozitesinin değişim miktarına tesir etmektedir. Ayrıca sertleşme miktarını etkiler ve presleme sırasında büyük ölçüde su kabarcıklarının oluşumuna neden olur. Netice olarak odunun rutubet miktarı  kullanılan tutkal türü ve yapıştırma şartları ile uyumlu olmayı gerektirir.

Yapıştırılmış parçalarda rutubet miktarının fazla artması, hem odunu hem de yapışma direncini ciddi şekilde zayıflatan, çarpılma, bükülme veya yüzey düzensizliklerine neden olabilecek genişleme veya daralma gerilimlerine neden olur. Bunun için yapıştırılmış malzemede rutubet artışı, kullanılan tutkaldaki su miktarından dolayı, belli bir oranı aşmamalıdır. Bu yapışma direncinin düşmesine neden olur. Özellikle daralma katsayısı fazla olan, yoğunluğu yüksek sert odunlar, kullanım sırasında yüksek rutubette olmaları arzu edilmediği sürece, yüksek rutubette yapıştırılmamalıdırlar. Yapıştırma sırasında rutubet alacak olsa bile, odunun yeterli miktarda, yani; yapıştırılmış malzemenin kullanım sırasında arzu edilen rutubette olmasını sağlayacak seviyeye kadar kurutulması gerekir.
Pek çok tutkal türü için yeterli adhezyon, odunun yaklaşık % 5 -17 rutubet sınırları arasında bulunduğu durumda elde edilmektedir. Bazı tutkallar için bu değerlerin çok daha üzerinde de uygun sonuçlar (resorsin tutkalları için % 25’e kadar) söz konusu olmaktadır. En üst ve en alt kesin sınır değerler tutkal tipi ve formülasyonuna göre değişmektedir. Lif doygunluk derecesine yakın rutubette resorsin tipi tutkallar ile ve çok düşük rutubetlerde kazein tutkalı ile deneysel olarak tatmin edici sonuçlar elde edilmiştir.
Yapıştırmada uygun rutubet; odun ve tutkalın rutubet içeriği ile tutkalın sertleşme reaksiyonu için ısının gerekli olup olmamasına bağlıdır. Örneğin; eğer levhalar oda sıcaklığında yapıştırılır ise sonuç rutubet miktarını esas olarak odunun rutubet miktarı belirler. Kereste laminasyonunda, tutkal hattı sayısı su esaslı bir tutkalın lamine malzemenin sonuç rutubetine katkısı %1 veya %2 olacak kadar azdır. Bununla birlikte, eğer çok sayıda kaplamanın oda sıcaklığında yapıştırılması söz konusu ise, bu durumda fazla tutkal hattı nedeniyle, rutubet miktarı kullanım sırasında hedeflenen miktarın çok üzerine çıkabilmektedir. Bu nedenle tabaka kalınlığı, tabaka sayısı, odunun yoğunluğu, tutkalın su içeriği, sürülen tutkal miktarı ve sıcak veya soğuk presleme faktörlerinin tümünün odunun rutubetini etkilemektedir. Tutkal ile oduna ilave olan su miktarı aşağıdaki formülle belirlenebilir(M. Selbo 1973):
P =  
Burada;
P     : İlave olunan su miktarı (%) W     : 100 birim tutkal karışımındaki su miktarı
G     : Tutkallanacak alan için kullanılan tutkal miktarı
L     : Tabaka sayısı
L-1   : Tutkal hattı sayısı
T     : Ortalama kat (tabaka) kalınlığı S     : Odunun (tam kuru) özgül ağırlığı

Sıcak presleme sırasında suyun bir miktarı uzaklaşmaktadır. Ancak sıcak ve nemli odunun plastik akış etkisini minimuma indirmek ve su kabarcığı oluşumu engellemek için sıcak presleme sırasında taslak rutubetinin %10’u aşmaması gerekir. Çok kuru kaplamalar kolaylıkla çatlamakta ve ayrılmaktadır ve tutkallanma öncesi ve sonrasında elle işlenmeleri oldukça zor olmaktadır. Aynı zamanda bu esnada çok hızlı bir şekilde yeniden rutubet alırlar. Bu nedenle kaplamaların %2-3 rutubetten daha düşük rutubetlere kadar kurutulmaları pratik olarak uygun değildir. Bundan da öte yapılan çalışmalar mobilya ve benzer kullanım alanları için tutkallamada %5’e yakın rutubet miktarlarının yeterli olduğunu göstermiştir. Mobilya ve iç mekanlarda kullanılacak ürünler için %6-7 civarındaki bir kereste rutubeti, tutkal çözeltisi ile %1-2’lik bir artış ile soğuk preslemede uygun sonuçlar verir. Dış mekanlarda kullanılacak lamine malzemedeki kereste, yapıştırmadan önce %10-12 rutubette olmalıdır. Mobilya ve iç mekanlarda kullanılacak  sert odun kontrplaklarında ve endüstriyel ve yapı maksatlı kullanım yerlerinde değerlendirilecek yumuşak odun kontrplaklarında kullanılacak kaplamaların sıcak preslemede %3-5 rutubette olmaları uygundur.

Yapıştırılmış bir ürünün rutubet miktarı için, kullanım sırasında ulaşacağı rutubet miktarı hedef alınmalıdır. Tutkallanmış parçaların (sertleşme sonucundaki) rutubet miktarları ürünün kullanım sırasında ulaşacağı rutubet miktarına eşit olması durumunda tutkal bağlantısı en az gerilime sahip olacaktır.  Kullanım yerinde ulaşılacak denge rutubet miktarı bölgesel ve iklimsel faktörlere göre değişmektedir. Bu nedenle üreticilerinin bu bölgesel ve iklimsel farklılıklardan haberdar olmaları ve ürünlerini ona göre kondisyonlanmış olmaları gerekmektedir.

AĞAÇ MALZEMENİN KURUMA ve KONDİSYONLAMA ŞARTLARININ ETKİSİ

Genellikle kurutma sırasında görülen iç gerilimler yapıştırılacak malzemenin yüzeylerinin düzgün bir şekilde oluşumunu engelleyebilir ve ağaç malzeme tutkallandıktan sonra çarpılma ve çatlakların oluşumuna neden olabilir. Kurutulmuş ağaç malzeme fırından çıkarılmadan önce bu tür gerilmelerin tespiti için test edilmelidir.

Eğer bu tür gerilimler içeriyor ise bunların azaltılmasına çalışılmalıdır.

Kereste: Kereste kurutma sırasında arzu edilen ortalama rutubete ulaşsa bile kereste rutubetleri arasındaki belirgin bir farklılık olabilir. Rutubet farklılığı bir keresteden diğerine olabileceği gibi aynı parçanın farklı kısımlarında dahi mevcut olabilir. Tutkallama öncesi bu farklılığın mümkün olduğunca giderilmesi arzu edilir. Lamine malzeme üretiminde, örneğin 2.54 cm kalınlığındaki levhada tek bir birleştirmedeki elemanlar arasında veya aynı levhanın farklı kısımlarındaki rutubet farklılığı % 5’ten fazla olmamalıdır. Birlikte yapıştırılan iki parça arasındaki büyük rutubet farklılığı, birleştirmelerde büyük gerilimlere neden olur. En iyi sonuçlar, rutubet farklılığının yoğunluğu düşük odunlar için %5, yoğunluğu fazla olan türler için %2 den fazla olmadığı durumlarda elde edilir.

Böylesi yeknesak bir rutubet dağılımı sağlamak için kurutma sonrasında bir kondisyonlama periyodu gereklidir. Kondisyonlama en iyi şekilde sıcaklık ve bağıl nemin kontrol edilebildiği bir depolama odasında sağlanır. Kondisyonlama için gerekli zaman depolama odasının sıcaklık ve bağıl nemi yanında; tür, kuruluk, istifleme yöntemi ve hava sirkülasyonuna bağlıdır. Açık istiflemede bir haftalık kondisyonlama süresi uygundur. Yoğunluğu fazla olan türler, düşük olan türlere nazaran daha uzun kondisyonlama süresi gerektirirler ve rutubet miktarı sıcaklık artışı ile daha hızlı bir şekilde dengeye ulaşır.

Kaplama: Kaplamaların kurutulmaları sırasında meydana gelen iç gerilimler daha ağır malzemelerin kurutulmasında meydana gelen problemler kadar büyük değildir. Bununla birlikte bazen kaplamalarda çatlak, pot veya bal peteği oluşumu meydana gelebilmektedir. Bu kusurlar kolaylıkla fark edilebilir ve genellikle kurutma koşullarının iyileştirilmesi ile giderilebilirler.

Kaplama üretiminin yapıldığı kontrplak fabrikalarında genellikle kaplamalar kurutulduktan hemen sonra tutkallanmaktadır. Ancak burada kaplamaların oda sıcaklığına kadar soğutulmuş olması genel bir kuraldır. Genel amaçlar için, kaplamalar eğer düzgün ve pürüzsüz kesilmiş, sıkı yüzeyli, kusursuz ve kullanılacak tutkal ve uygulanacak tutkallama işlemi için uygun rutubette ise kondisyonludur. Pek çok soğuk pres tutkalı için kaplama rutubeti %5 veya daha az olmalıdır. Sıcak presleme için (sıvı tutkallar ile) ince kaplamaların rutubet miktarı %5 veya daha az, kalın kaplamaların rutubet miktarı ise türe, sürülen tutkal miktarına ve pres plakalarının sıcaklığına bağlı olarak biraz daha yüksek olabilir. Eğer rutubet miktarı çok fazla ise basınç kaldırıldığında su kabarcıkları oluşur. Sonuç rutubetini kontrol etmenin bir diğer yolu bütün kaplamaları, % 5 veya daha düşük rutubet oranlarına kadar, şiddetli kurutma şartlarında kurutmaktır. Bu durumda kaplama rutubet dağılımı daha dar aralıkta kalacaktır.

Kaplama rutubet dağılım farkının azaltılmasında yaygın olarak kullanılan bir yöntemde; kurutucudan çıkan kaplamaların rutubeti elektronik olarak sürekli ölçülmektedir. Eğer kaplama arzu edilen maksimum rutubet değerinden daha fazla ise işaretlenerek ayrılır. Bu yaş kaplama bir gece sıkı bir istif içinde bekletilerek rutubetini eşitlemeye çalışılır. Bir sonraki gün rutubet detektöründen tekrar geçirilmesiyle, yeniden kurutulması gereken parçaların sayısı azalacaktır. Kaplamalar taşınmaları veya depolanmaları esnasında yeniden rutubet alabildiklerinden tutkallanmadan hemen önce yeniden kurutulmaları iyi bir uygulamadır. Kaliteli sert odun kaplamaları çoğunlukla, kaplama yeterli kuruluk ve düzgünlüğe ulaşıncaya kadar, sıcak plakalar arasıda kurutma yapan plakalı kurutucularda kurutulurlar. Bu uygulamada; kaplamalar daha sonrası için düzgün kalmaları ve tutkallanmaya kadar soğurken, çok fazla rutubet almamaları için üst üste  istiflenirler.

Urlu, desenli veya diğer düzensiz lifli dekoratif kaplamalar, düz lifli kaplamalara göre çatlama ve kıvrılmaya daha fazla meyillidir. Bu tür kaplamalar için film tutkalları daha uygundur ve %8-10 rutubetteki kaplamalar ile sıcak preslenebilirler. Kırılgan, desenli kaplamalar bazen kıvamlı bir sıvı içersine daldırılmak suretiyle sertleştirilir (dirençli hale getirilir) ve yeniden kurutulur. Bu maksatla çok farklı çözeltiler kullanılmakla birlikte aşağıda uygun bir formülasyon verilmektedir (M.Selbo, 1975):

İçindekiler Birim Ağırlık
Su    63
Hayvansal tutkal  16
Alkol 16
Gliserin    5

Fazla şekilli kaplamaların elle işlenmesini kolaylaştırmak ve boyutsal değişimlerini azaltmak için güçlendirme işlemi istenebilir. Bu işlem bazen, figürlü yüz kaplamasını, ince ve daha dirençli bir kaplamaya bir film tutkalı kullanarak yapıştırmak suretiyle yapılmaktadır. Film tutkalları kaplama rutubetini arttırmaz, dolayısı ile yeniden kurutma işlemini azaltır veya ortadan kaldırır ve yaklaşık %8 rutubetteki yüz kaplaması ile yapıştırma sağlanabilir.Yaş kaplamalar da benzer şekilde kağıt-kaplama kombinasyonları oluşturmak üzere kağıt yüz kaplamalarla tutkallanırlar.

YARARLANILAN KAYNAKLAR

Blomquist, R.F., Adhesives-An Overview, Adhesives Bonding of Wood and Other Structural Materials, Pennsylvania State University, Universty Park, P.A., Ch. 1., 1983.

Boehme, C., Einfluss der Holzart auf die Verleimungsqualität, Adhäsion, 32 (5) 1988, 27-30.
Çolakoğlu, G., Tabakalı Ağaç Malzeme Ders Notları, K.T.Ü. Orman Fakültesi. Trabzon, 2001, (Basılmamıştır).
Örs, Y., Çolakoğlu, G., Kızılağaç ve Kavak Kontrplaklarının Yapışma Direncine Bazı Üretim Faktörlerinin Etkileri. TÜBİTAK-Türk Tarım ve Ormancılık Dergisi , 19, 451 - 456, 1995.
Selbo, M.L., Adhesive bonding of wood, U.S. Dep. Agr., Tech. Bull. No. 1512, 1975.
Vick, C.B., Adhesive Bonding of Wood Materials, Wood Handbook-Wood an engineering material, FPL-GTR-113, Madison, WI: U.S. Departmant of Agriculture Forest Service, Forest Product Laboratory, 1999.