Effect of Gases Emitted from Cutting Wood with CO2 Laser on Air Quality

Abstract

In this study, the effect of gases released during CO2 laser cutting of different wood materials such as birch plywood, beech wood, medium density fiberboard (mdf) and chipboard (Particleboard), which are widely used in the woodworking industry on air quality. For this purpose, Arduino Uno microcontroller development board, ESP8266 wifi module and MQ135 air quality sensor module were used to measure the gases released during wood cutting with a 150 watt CO2 laser cutting device. In addition, air quality index measurement was measured in real time with a microcontroller development card, and IoT (Internet of Things) technology was used for remote monitoring of instant data. 4 different wooden materials were cut with a CO2 laser cutting machine for 5 minutes each, and the air quality index measured using the microcontroller development board and ESP8266 wifi module was instantly sent to the channels on the IoT platform Thingspeak web address. The effect of the gases released during cutting on the air quality index was determined by averaging these data. The data was tracked both on the Thingspeak IoT platform and the Thingview android application. This study aims to examine in detail the effect of gases released from CO2 laser cutting of 4 different woods on air quality.

Keywords

• air quality
• CO2 laser
• IoT
• Thingspeak
• wood material

CO2 Lazerle Ağaç Kesiminden Yayılan Gazların Hava Kalitesine Etkisi

Abstract

Bu çalışmada, ağaç işleme endüstrisinde yaygın olarak kullanılan huş kontrplak, kayın ağacı, orta yoğunlukta lif levha (mdf) ve sunta (Sunta) gibi farklı ahşap malzemelerin CO2 lazerle kesilmesi sırasında açığa çıkan gazların hava kalitesine etkisi incelenmiştir. Bu amaçla Arduino Uno mikrodenetleyici geliştirme kartı, ESP8266 wifi modülü ve MQ135 hava kalite sensör modülü kullanılarak 150 watt CO2 lazer kesim cihazı ile ahşap kesimi sırasında açığa çıkan gazlar ölçülmüştür. Ayrıca mikrodenetleyici geliştirme kartı ile hava kalitesi indeks ölçümü gerçek zamanlı olarak ölçülmüş, anlık verilerin uzaktan izlenmesi için IoT (Nesnelerin İnterneti) teknolojisi kullanılmıştır. 4 farklı ahşap malzeme CO2 lazer kesim makinesi ile 5’er dakika kesilerek mikrodenetleyici geliştirme kartı ve ESP8266 wifi modülü kullanılarak ölçülen hava kalite indeksi anlık olarak IoT platformu Thingspeak web adresindeki kanallara gönderildi. Kesim sırasında açığa çıkan gazların hava kalitesi indeksine etkisi bu verilerin ortalaması alınarak belirlendi. Veriler hem Thingspeak IoT platformunda hem de Thingview android uygulamasında takip edildi. Bu çalışma, 4 farklı ahşabın CO2 lazer kesimi sonucu açığa çıkan gazların hava kalitesine etkisinin detaylı olarak incelenmesini amaçlamaktadır.

Keywords

• CO2 lazer
• hava kalitesi
• IoT
• Thingspeak
• ahşap malzeme

References

1. [1] Zegebreal, L. T., Tegegne, N., A. and Hone, F. G. (2023). Recent Progress In Hybrid Conducting Polymers and Metal Oxide Nanocomposite For Room-Temperature Gas Sensor Applications: A Review. Sensors and Actuators A: Physical, 329(1), 10-30.
2. [2] Liu, Q., Yang, C., and Ding, Y. (2023). Effect of Wood Microstructure on The Quality of Gas-Assisted Laser Cutting of Cherry. Bioresources, 18(4), 7202-7211.
3. [3] Badoniya, P. (2018). CO2 Laser Cutting of Different Materials—A Review. Int. Res. J. Eng. Technol, 5(6), 1-12.
4. [4] Radovanovic, M. and Madic, M. (2011). Experimental Investigations of CO2 Laser Cut Quality: A Review. Nonconventional Technologies Review, 4(4), 35.
5. [5] Haferkamp, H., Alvensleben, F., Seebaum, D., Goede, M., and Puester, T. (1998). Air Contaminants Generated During Laser Processing of Organic Materials and Protective Measures. Journal of Laser Applications, 10(3), 109-113.
6. [6] Yaşar, Ş. and Musa, A. (2017). Ahşap Koruyucularla Muamele Edilmiş Bazı Ağaç Malzemelerin Yanmasıyla Ortaya Çıkan Gaz Emisyon Miktarlari. İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi, 6(3), 503-514.
7. [7] Öklü, M. and Canbay, P. (2023). Makine Öğrenmesi Yöntemleri ile Şehirlerin Hava Kalitesi Tahmini. International Journal of Advances In Engineering and Pure Sciences, 35(1), 39-53.
8. [8] Gökcan, A., Demir, H. H., Aktaş, C. E., Rabia, G., Uyğun, H., and Demir, G. (2022). Seçilmiş Bir Sektördeki İç Ortam Hava Kalitesinin İşçi Sağlığı ve İş Güvenliği Temelinde Değerlendirilmesi. Frontiers in Life Sciences and Related Technologies, 3(1), 1-6.

9. [9] Özkan, B. and Tereci, A. (2022). Covid-19 Pandemi Sürecinde Üniversite Kütüphanesinde İç Hava Kalitesi Değerlendirmesi. Grid-Architecture Planning and Design Journal, 5(1), 72-96.
10. [10] Işınkaralar, K. (2022). Kütahya Kent Merkezinde Hava Kalitesinin Zamansal ve Mekansal Değişimi. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 10(1), 152-160.
11. [11] Hoşten, G. and Dalbay, N. (2018). Kapalı Ortam Hava Kalitesinin Ofis Ortamlarında İş Sağlığı ve Güvenliği Açısından Değerlendirilmesi. Aydın Sağlık Dergisi , 4(2), 1-12.
12. [12] Cinar, H. (2018). Effects of Temperature and Thickness of Wood Based Boards on Formaldehyde Emission. Wood Research, 63(5), 895-908.
13. [13] Yalınkılıç, A. C., Aksoy, E., Musa, A., and Keskin, H. (2020). Renk Açma ve Vernikleme İşleminin Bazı Ağaç Malzemelerin Alev Kaynaklı Yanma Özelliklerine Etkileri. Mobilya ve Ahşap Malzeme Araştırmaları Dergisi, 3(2), 61-70.
14. [14] Yaşar, Ş. Ş. and Atar, M. (2017). Ahşap Koruyucularla Muamele Edilmiş Bazı Ağaç Malzemelerin Yanmasıyla Ortaya Çıkan Gaz Emisyon Miktarları. İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi, 1(1), 503-514.
15. [15] Sel, A. (2022). Kirletici Parametrelere Göre Türkiye’deki İllerin Hava Kalitesinin Sınıflandırılması. Innovative Ideas, 1(1), 13-26.
16. [16] Karaman, F. (2022). Ameliyathane Hava Kalitesi İzleme Sistemi. Fatih Sultan Mehmet Vakıf Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul.
17. [17] Bıçakçı, S. N. (2019). Nesnelerin Interneti. Takvim-I Vekayi, 7(1), 24-36.
18. [18] Ersin, Ç., Yaz, M., and Karhan, M. (2019). Savunma Sanayi İçin Örnek Bir IoT Uygulaması. Electronic Letters on Science and Engineering, 15(3), 66-73. [19] Ersin, Ç. (2020). Implementation and Application of the Upper Limb Home Exercise Tracking Device. Electronic Letters on Science and Engineering, 16(2), 153-160. [20] Deekshath, R., Dharanya, P., Kabadia, K. R., Dinakaran, G., and Shanthini, S. (2018). IoT Based Environmental Monitoring System Using Arduino Uno And Thingspeak. International Journal Of Science Technology & Engineering, 4(9), 68-75.