Determination of thermal conductivity values of cross-laminated timber (CLT) boards formed with different perforations

Abstract

In this study, from scotch pine (Pinus silvestris L.) wood, which has widespread use in the wood products industry; Three-layer cross-laminated wooden boards (CLT) of 45 mm thickness were formed with the control group, with perforation rates of % 5, %10 and %20 in the interlayers, respectively. Perforation is made on the surface of the solid board, which forms the interlayer of cross-laminated wooden boards, at the rates specified and with a diameter of Ø10 mm. and after applying glue on both surfaces, a cross-laminated board was produced by pressing. Determination of moisture content according to TSE EN 322, densities according to TS EN 323, and heat transmission coefficients according to TS EN 12667 of the cross-laminated board produced within the scope of the study were determined. According to data obtained from the tests conducted, in the application of perforation made at the specified rates to the interlayers of cross-laminated timber (CLT) boards. It was observed that the heat transmission coefficients decreased by %1.05, %4.56 and %9.73 compared to the control group, which was statistically significant. In order for the perforation process applied in the intermediate layers to have a higher level of significant effect, it is recommended that the board in the intermediate layer be made of solid wood materials with lower density and the perforation process be applied on CNC machines.

Keywords

• Scotch pine
• cross-laminated timber
• heat conduction coefficient

Project Number

FDK-2022-8051

Farklı perforelerle oluşturulan çapraz lamine ahşap levhaların (CLT) ısı iletkenlik değerlerinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, orman ürünleri sanayisinde yaygın bir kullanım alanına sahip olan sarıçam (Pinus silvestris L.) odunundan; kontrol grubu ile ara katmanlarda perforasyon oranları sırasıyla %5, %10 ve %20 olmak üzere 45 mm kalınlıkta, üç katmanlı çapraz lamine ahşap levhalar (CLT) oluşturulmuştur. Çapraz lamine ahşap levhaların ara katmanını oluşturan masif levhanın yüzeyine belirtilmiş olan oranlarda ve Ø10 mm çapında perforasyon işlemi yapılmış ve her iki yüzeyine tutkal sürüldükten sonra preslenerek çapraz lamine levha üretilmiştir. Çalışma kapsamında üretilen çapraz lamine ahşap levhaların TSE EN 322’ye göre rutubet miktarının tayini, TS EN 323’e göre yoğunlukları, TS EN 12667’ ye göre ise ısı iletim katsayıları tespit edilmiştir. Yapılan deneylerden elde edilen verilere göre, çapraz lamine ahşap levhaların (CLT) ara katmanlarına belirtilmiş olan oranlarda yapılan perforasyon uygulamasında ısı iletim katsayılarında kontrol grubuna kıyasla %1.05, %4.56 ve %9.73 oranında azalma meydana geldiği ve bu azalmanın da istatistiksel olarak anlamlı olduğu görülmüştür. Ara katmanlarda uygulanan perforasyon işleminin anlamlı olan etki düzeyinin daha yüksek olması için ara katmandaki levhanın daha düşük yoğunluğa sahip masif ahşap malzemelerden yapılması ve perforasyon işleminin ise CNC makinelerinde uygulanması önerilmektedir.

Keywords

• Sarıçam
• çapraz lamine ahşap panel
• ısı iletim katsayısı
• perforasyon

Supporting Institution

Gazi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi

Project Number

FDK-2022-8051

Thanks

Gazi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından desteklenen 8051 ID numaralı, FDK-2022-8051 kodlu ve “Çapraz Lamine Ahşap Levhaların Teknolojik Özellikleri Ve Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Analizi” adlı doktora tezi projesinden üretilmiştir. BAP koordinasyon birimine teşekkürler arz olunur

References

1. Akgün, K., (2008), Lamine edilmiş kestane (Castanea sativa Mill.) odununun bazı fiziksel ve mekanik özellikleri üzerine tanen ve ısıl işlemin etkileri, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.
2. Altınışık, K., (2006), Isı Yalıtımı (Birinci Basım), Nobel Yayınevi, yayın no: 954.
3. Altunok, M., Bülbül, R., Güneş, M., (2023), Farklı ısıl işlem ve klimatik uygulamanın yapısal ahşabın fiziksel ve mekanik özellikleri üzerine etkilerinin deneysel incelenmesi, Gazi University Journal of Science Part C: Design and Technology, 11(1), 263-272. DOI: 10.29109/gujsc.1190933.
4. Arslan, F., (2015), Lamine ağaç malzemelerin farklı rutubet şartlarında ısı iletkenlik ve dielektrik özelliklerinin belirlenmesi, Karabük Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.
5. ASTM C 518, (2021), Standard Test Method for Steady-State Thermal Transmission Properties by Means of the Heat Flow Meter Apparatus. ASTM International, West Conshohocken, USA.
6. Avlar E., Limoncu S., Tızman D., (2023), Deprem sonrası geçici barınma birimi: CLT E-BOX, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 38:1, 471-482. DOI:10.17341/gazimmfd.1027894.
7. Doğan, N, N., Altunok, M., 2018, Doğal tanen ile modifikasyonun bazı ağaç türlerinde ısı geçirgenliğine etkilerinin incelenmesi, 5. Uluslararası Mobilya Kongresi, 1-4 Kasım 2018, Eskişehir, Türkiye.
8. He M., Sun X., Li Z., (2018). Bending and compressive properties of cross-laminated timber (CLT) panels made from canadian hemlock, Construction and Building Materials, 175–183. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2018.07.072.

9. Izzi M., Casagrande D., Bezzi S., Pasca D., Follesa M., Tomasi R., (2018), Seismic behaviour of cross laminated timber structures: a state-of-the-art review, Engineering Structures, 170, 42–52. DOI:10.1016/j.engstruct.2018.05.060.
10. Kabakçı, A., (2018), Bazı ahşap döşeme kaplamalarında kullanılan içi boşluklu su bazlı boyanın sertlik, yapışma ve ısı yalıtım özellikleri, Kastamonu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.
11. Kawasaki T., Kawai S., (2006), Thermal insulation properties of wood-based sandwich panel for use as structural insulated 52, Walls and Floors, The Japan Wood Research Society, 75–83. DOI 10.1007/s10086-005-0720-0.
12. Kaya M., İmirzi H. Ö., 2023, Ahşap esaslı tabakalı kompozit panellerin ısı iletim katsayılarının belirlenmesi, Anadolu 12th International Conference On Applied Sciences, s: 66-75, Diyarbakır / Türkiye
13. Kılıç Y., Çolak M., Baysal E., Burdurlu E., (2006), An investigation of some physical and mechanical properties of laminated veneer lumber manufactured from black alder (Alnus glutinosa) glued with polyvinyl acetate and polyurethane adhesives. Forest Products Journal, vol.56, no.9, 56-59.
14. Öztürk H. H., Birinci A., Demirkır C., (2017), Yapısal ahşap ürünlerinin ısı yalıtım özellikleri, İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi, 522-527.
15. Öztürk H., Yücesoy D., Çolak S., (2020), Thermal conductivity of cross laminated timber (CLT) with a 450 alternating layer configuration, Wood Industry and Engineering, vol:02, pages:13-16.
16. Sekino N., (2016), Density dependence in the thermal conductivity of cellulose fiber mats and wood shavings mats: investigation of the apparent thermal conductivity of coarse pores, The Japan Wood Research Society, 62, 20–26, DOI 10.1007/s10086-015-1523-6.
17. Şahin H., Döngel N., 2018, Bazı ahşap ve ahşap esaslı levhaların ısı iletkenlik özelliklerinin belirlenmesi, 5. Uluslararası Mobilya Kongresi, 1-4 Kasım 2018, Eskişehir, Türkiye.
18. TS 3891/T1 (1992), Yapıştırıcılar- Polivinil asetat esaslı emülsiyon (ahşap malzeme için), Türk Standartları Enstitüsü, Ankara
19. TS EN 322 (1999), Ahşap esaslı levhalar-Rutubet miktarının tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara
20. TS EN 323 (1999), Ahşap esaslı levhalar-Birim hacim ağırlığının tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara
21. TS ISO 8301/A1 (2015), Isı yalıtımı - Kararlı halde ısıl direncin ve ilgili özelliklerin tayini - Isı akış tayini için metotlar, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara
22. Uysal B., Yapıcı F., Kol H. Ş., Özcan C., Esen R., Korkmaz M., 2011, Emprenye yapılmış ağaç malzeme üzerine uygulanan üst yüzey işlemlerinin ısı iletkenliklerinin belirlenmesi, 6th International Advanced Technologies Symposium (IATS’11), 16-18 Mayıs 2011, s. 262-266, Elazığ, Türkiye.