Modifiye sedir odununun kimyasal özellikleri

Abstract

Bu çalışmada ısıl işlem görmüş Toros sediri (Cedrus libani A.Rich.) odunun bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri araştırılmıştır. Isıl işlem, dört farklı sıcaklıkta (120, 150, 180 ve 210 °C) ve üç farklı zaman periyodunda (2, 5 ve 8 saat) gerçekleştirilmiştir. Elde edilen örneklerin kimyasal özellikleri FT-Infrared spektroskopi kullanılarak belirlenmiştir. Isıl işlem genellikle hücre duvarı, hemiselülozların parçalanması, indirgenmesi, uzun zincirli moleküllerin modifikasyonu ve odun içinde erişilebilir OH gruplarında değişiklikler meydana getirmektedir. Hidroksil guruplarında meydana gelen değişimler (H1429/897) belirlenmiş ve 8 saatlik ısıl işlem sonrası kristal yapı sırasıyla 1.21, 1.33, 1.25, 1.14 olarak belirlenmiştir. Selüloz zincirlerinde meydana gelen değişimler (A1370/670) pikinde tespit edilmiş ve kontrol örneği ile farklılıklar göstermiş olup dört farklı sıcaklıkta (120,150, 180 ve 210°C) ve 8 saatlik zaman periyodunda (3.13, 3.60, 3.33, 1.29) değerleri elde edilmiştir. Karbonil piklerinde 1740 nm dalga boyunda ısı ve zamana bağlı olarak artış görülmüştür. Buna göre en belirgin değişiklikler 8 saatlik işlem için 180 ve 210°C’ de gerçekleşmiştir. 

Keywords

• Isıl işlem
• Kimyasal özellikler
• Modifikasyon
• Sedir

Chemical properties of modified cedar wood

Abstract

In this study, physical and chemical properties of heat treated cedar (Cedrus libani A. Rich.) wood were investigated. Heat treatment was carried out at four different temperatures (120, 150, 180 and 210 °C) and three different time period (2, 5 and 8 hours). The chemical properties of the obtained samples were determined using FT-Infrared spectroscopy. Heat treatment generally causes changes in the cell wall, hemicellulose degradation and reduction, long chain molecule modification, and accessible OH groups in wood. The hydroxyl group changes (H1429/897) were determined, and the crystal structure after 8 hours of heat treatment was 1.21, 1.33, 1.25, and 1.14, respectively. Changes in the cellulose chains were detected at the peak (A1370/670) and showed differences with the control sample at four different temperatures (120,150, 180, and 210°C) and in an 8-hour time period (3.13, 3.60, 3.33, 1.29) values were obtained. Carbonyl peaks at 1740nm increased with time and heating periods. The most apparent changes takes place at 180 and 210 °C for 8 hours treatment.

Keywords

• Heat treatment
• Chemical properties
• Modification
• Cedar
• FTIR

References

1. Akerholm, M., Hinterstoisser, B., Salmén, L., 2004. Characterization of the crystalline structure of cellulose using static and dynamic FT-IR spectroscopy. Carbohydrate research, 339(3): 569-578.
2. Akgül, M., Gümüşkaya, E., Korkut, S., 2007. Crystalline structure of heat-treated Scots pine (Pinus sylvestris L.) and Uludağ fir (Abies nordmanniana (Stev.) subsp. bornmuelleriana (Mattf.)) wood. Wood Science and Technology, 41(3): 281-289.
3. Altinok, M., Perçin, O., Doruk, Ş., 2010. Isıl işlemin (Thermo-Process) ağaç malzemenin teknolojik özelliklerine etkisinin incelenmesi. Journal of Science and Technology of Dumlupınar University, (023): 71-84.
4. Aydemir, D., 2007. Göknar (Abies bormülleriana Mattf.) ve Gürgen (Carpinus betulus L.) odunlarının bazı fiziksel, mekanik veteknolojik özellikleri üzerine ısıl işlemin etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Zonguldak.
5. Bal, B.C., 2013. Effects of heat treatment on the physical properties of heartwood and sapwood of Cedrus libani. Bioresources, 8(1): 211-219.
6. Boonstra, M., 2008. A two-stage thermal modification of wood. Doctoral dissertation, Université Henri Poincaré-Nancy, France. ISBN 978-90-5989-210-1.
7. Carrillo, F., Colom, X., Sunol, J. J., Saurina, J., 2004. Structural FTIR analysis and thermal characterisation of lyocell and viscose-type fibres. European Polymer Journal, 40(9): 2229-2234.
8. Çalıova, Z., 2011. Kızılağaç ve Doğu ladini odunlarının bazı fiziksel ve mekanik özellikleri üzerine ısıl işlemin etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük.

9. Demirel, G.K., 2015. Ahşap korumada çevre dostu modifikasyon yöntemleri. Selçuk-Teknik Dergisi, 14(2): 1016-1032.
10. Esteves, B., Pereira, H., 2008. Wood modification by heat treatment: A review. BioResources, 4(1): 370-404.
11. Esteves, B., Velez Marques, A., Domingos, I., Pereira, H., 2013. Chemical changes of heat treated pine and eucalypt wood monitored by FTIR. Maderas. Cienciay tecnología, 15(2): 245-258.
12. Gümüşkaya, E., 2005. Kendir odunsu öz kısmından elde edilen karbonhidrat bileşenlerinin kristal yapı özelliklerinin FT-IR spektroskopisi yöntemiyle belirlenmesi. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 6(1): 86-93.
13. Hill, C.A., 2007. Wood modification: Chemical, thermal and other processes. John Wiley & Sons, UK.
14. Hill, C.A., 2011. Wood modification: An update. BioResources, 6(2): 918-919.
15. Kamdem, D.P., Pizzi, A., Jermannaud, A., 2002. Durability of heat-treated wood. Holz als Roh-und Werkstoff, 60(1): 1-6.
16. Korkut, S., Kocaefe, D., 2009. Isıl işlemin odun özellikleri üzerine etkisi. Düzce Üniversitesi Ormancılık Dergisi, 5(2): 11-34.
17. Korkut, S., Akgül, M., Dündar, T., 2008. The effects of heat treatment on some technological properties of Scots pine (Pinus sylvestris L.) wood. Bioresource Technology, 99(6): 1861-1868.
18. Militz, H., 2002. Thermal Treatment of Wood: European Processes and Their Background. IRG/WP, 40241.
19. Mitchell, P.H., 1988. Irreversible property changes of small loblolly pine specimens heated in air, nitrogen, or oxygen. Wood and Fiber Science 20(3): 320–355.
20. Poletto, M., Pistor, V., Zattera, A.J., 2013. Structural characteristics and thermal properties of native cellulose. In: Cellulose-Fundamental Aspects (Ed. Theo G.M. Van De Ven), Intechopen, London, UK, pp. 45-68.
21. Popescu, C.M., Popescu, M.C., Singurel, G., Vasile, C., Argyropoulos, D.S., Willfor, S., 2007. Spectral characterization of eucalyptus wood. Applied spectroscopy, 61(11): 1168-1177.
22. Rapp, A.O., 2001. Review on Heat Treatments of Wood. In Proceedings of special seminar, Antibes, France.
23. Sandermann, W., Augustin, H., 1964. Chemical investigations on the thermal decomposition of wood. Part III: Chemical investigation on the course of decomposition. Holz als roh-und Werkstoff, 22(10): 377-378.
24. Sivrikaya, H., Ekinci, E., Can, A., Tasdelen, M., Gokmen, K., 2015a. Effect of heat treatment on the weathering and hardness properties of some wood species. 11th Meeting of the Northern European Network for Wood Science and Engineering (WSE). September 14-15, Poznan, Poland, pp. 83-91.
25. Sivrikaya, H., Can, A., de Troya, T., Conde, M., 2015b. Comparative biological resistance of differently thermal modified wood species against decay fungi, Reticulitermes grassei and Hylotrupes bajulus. Maderas. Ciencia y tecnología, 17(3): 559-570.
26. Syrjanen, T., 2001. Production and Classification of Heat Treated Wood in Finland. In Proceedings of the special seminar held in Antibes, France.
27. Tuong, V. M., Li, J., 2010. Effect of heat treatment on the change in color and dimensional stability of acacia hybrid wood. BioResources, 5(2): 1257-1267.
28. Üner, B., Köse, G., Yürümez, Y., Yalçın, Ö.Ü., Akgül, M., 2016. Wood waste turned into value added products: Thermal plasticization by benzylation process. Drvna industrija, 67(4): 315-322.
29. Yıldız, S., 2002. Isıl işlem uygulanan doğu kayını ve doğu ladini odunlarının fiziksel, mekanik, teknolojik ve kimyasal özellikleri. Doktora tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.