Kenevir Lifleri ile Güçlendirilmiş Kontrplakların Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Sayısal Modelleme ile Belirlenmesi
Proje Durumu: Devam Ediyor
Proje Yürütücüsü: Dr. Öğr. Üyesi Mustafa ÖNCEL
Proje Kodu: KÜ-İHT/GTÜHIZDES-2024-03
Proje Başlama Tarihi: 17.02.2025
Proje Süresi: 24 Ay
ÖZET
Ahşap malzeme birçok avantajlı yönlerine karşın biyolojik direncinin az olması, boyutsal stabilitesinin iyi olmaması, yanmaya karşı direncin az olması gibi önemli dezavantajlara sahiptir. Bu dezavantajları giderebilmek için mühendislik ürünü ahşap ürünler geliştirilmiştir.
Günümüzde, yonga levha, lif levha, kontrplak gibi odun esaslı kompozit panellerin üretimi çeşitlenerek artmaktadır. Bu artış, odun ve odunsu hammadde türü, koruyucu katkı maddesi türü, tutkal türü ve tutkallama sistemi, levha tasarımı ve üretim yöntemi gibi çeşitli değişkenlerin farklılaşarak artmasına bağlı olarak hızlanmaktadır. Böyle ürünlerin dayanımına dair bilgiler yapı endüstrisinin bütün birimleri için önem arz etmektedir.
Malzeme teknolojilerini geliştirme ve geliştirebilme yeteneğini kazanma hedefi ülkemizin dünyada rekabet üstünlüğünü kazanma hedefi doğrultusunda 2003-2023 strateji belgesinde yer almıştır. Bu hedef doğrultusunda TÜBİTAK, Kalkınma Bakanlığı vb. kuruluşlar tarafından son on yıldır ciddi destekler sunulmaktadır (TÜBİTAK, 2004).
Malzeme teknolojileri içinde sunulan destekler arasında orman ürünleri endüstrisi faaliyet alanı içerisinde olan polimerik kompozitler ile kontrplak hiç şüphesiz en dikkat çekici malzeme grubu içerisindedir. Kontrplak, iklim şartlarına karşı dayanıklı olması sebebiyle ağırlıklı olarak inşaat sektöründe, dış uygulamalarda, mobilya ve ambalaj sektöründe kullanılmaktadır. Kontrplak, inşaat sektöründe beton kalıbı, bölme, çatı, tavan ve döşeme, I kirişlerin dikey kısımlarında, prefabrik yapı elemanı olarak, pencere, kapı kasası, merdiven, mobilya sektöründe koltuk ve kanepe imalatında, ambalaj sektöründe ise ağır malzeme ambalajlarında dış ambalaj olarak kullanılmaktadır.
2010 yılında dünya kontrplak üretimi, ihracat ve ithalatta yaklaşık 19 milyar dolar piyasa değeri ile 81 milyon m3’ün üzerindedir (Fernández vd. 2012). Ülkelerin ekonomik, sosyo-kültürel ve geleneklerine göre mühendislik ürünü kompozit malzemelerin kullanım alanları ülkeler arasında trafik işaretlerinden bina inşaatlarına değişmiştir. Bu nedenle kullanım alanlarına uygunluk açısından mühendislik ürünü kompozit malzemelerin direnç ve kalite özelliklerinin belirlenmesi esastır (Demirkır vd. 2013).
Orman endüstrisinde ürün performansını artırma ve malzeme kullanımını en aza indirme yolları aranmaktadır. Bu noktada kenevir liflerinin kullanılması önemli bir araç olarak görülebilir. Endüstriyel kenevir ekonomik büyümeyi artırmak için büyük bir potansiyele sahiptir.
Bu projede genel olarak kontrplak üretiminde endüstriyel kenevir kullanım potansiyelini incelemek amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda kontrplak üretiminde üç farklı gözenek yapısına sahip kenevir kumaş kullanılarak kontrplakların teknolojik özelliklerinin güçlendirilmesi hedeflenmiştir. Düşük yoğunluklu olmasına rağmen mukavemet değerlerinde iyi performans gösteren kontrplakların ekonomik değerinin, fiziksel ve mekanik mukavemet değerlerinin artırılması ile kullanıcılarına ve üreticilere katkı sağlanması planlanmaktadır. Böylelikle ürünün kullanım avantajları artırılarak, uygulama alanlarının genişleyeceği ve milli ekonomiye katkı sağlayacağı düşünülmektedir.
Kenevir kullanım alanlarının artırılması ile kenevir teşvik bölgesi olan Kastamonu’nun bölgesel kalkınmasına katkıda bulunulacaktır. Endüstriyel kenevir ile geliştirilmiş performans özelliklerine sahip yenilenebilir ve sürdürülebilir kontrplaklar geliştirmesi hedeflenmiştir. Literatürde, endüstriyel kenevir ile güçlendirilmiş kontrplakların fiziksel ve mekanik özelliklerini araştıran sınırlı çalışma vardır. Bu çalışma ile literatürdeki ilgili eksikliği giderilecektir. Ayrıca kontrplakların kullanım alanlarında performansını ön plana çıkararak kullanım yerini ve sayısını çeşitlendirmesi hedeflenmektedir.
Anahtar Kelimeler: Kenevir, Kontrplak, Sayısal Modelleme, Fiziksel Özellikler, Mekanik Özellikler.
ABSTRACT
Despite its many advantages, wood has significant disadvantages such as low biological strength, poor dimensional stability, and low strength to fire. Engineered wood products have been developed to overcome these disadvantages.
Today, the production of wood-based composite panels such as particleboard, fiberboard, and plywood is diversifying and increasing. This increase is accelerating due to the diversification of various variables such as wood and woody raw material type, preservative additive type, adhesive type and adhesive system, panel design, and production method. Information about the strength of such products is important for all units of the construction industry.
The goal of developing and acquiring the ability to develop material technologies has been included in the 2003-2023 strategy document in line with our country’s goal of gaining competitive superiority in the world. In line with this goal, serious support has been provided over the last ten years by institutions such as TÜBİTAK and the Ministry of Development (TÜBİTAK, 2004).
Among the materials technologies receiving support, polymer composites and plywood, which fall within the scope of the forest products industry, are undoubtedly the most noteworthy material group. Plywood is primarily used in the construction sector, for exterior applications, and in the furniture and packaging industries due to its strength to climatic conditions. Plywood is used in the construction sector as concrete formwork, partitions, roofs, ceilings and flooring, vertical parts of I-beams, prefabricated building elements, windows, door frames, stairs, in the furniture sector for the manufacture of chairs and sofas, and in the packaging sector as outer packaging for heavy material packaging.
In 2010, global plywood production, exports, and imports exceeded 81 million m³ with a market value of approximately $19 billion (Fernández et al. 2012). Depending on the economic, socio- cultural, and traditional characteristics of countries, the application areas of engineered composite materials vary from traffic signs to building construction. Therefore, it is essential to determine the strength and quality characteristics of engineered composite materials in terms of suitability for their application areas (Demirkır et al. 2013).
The forest industry is seeking ways to improve product performance and minimize material usage. At this point, the use of hemp fibers can be seen as an important tool. Industrial hemp has great potential to increase economic growth.
This project aims to investigate the potential use of industrial hemp in plywood production. To this end, the technological properties of plywood are targeted to be enhanced by using hemp fabric with three different pore structures in plywood production. It is planned to increase the economic value of plywood, which performs well in terms of strength values despite its low density, by increasing its physical and mechanical strength values, thereby benefiting users and producers. Thus, it is expected that the advantages of using the product will be increased, its application areas will expand, and it will contribute to the national economy. Increasing the areas of hemp use will contribute to the regional development of Kastamonu, which is a hemp incentive zone. The aim is to develop renewable and sustainable plywood with enhanced performance characteristics using industrial hemp. There are limited studies in the literature investigating the physical and mechanical properties of plywood reinforced with industrial hemp. This study will address this gap in the literature. Furthermore, it is aimed to diversify the usage areas and number of applications by highlighting the performance of plywood in its usage areas.
Keywords: Hemp, Plywood, Numerical Modeling, Physical Properties, Mechanical Properties.
BEKLENEN PROJE ÇIKTILARI
(KISA-ORTA-UZUN VADE)
Ahşap malzeme birçok avantajlı yönlerine karşın biyolojik direncinin az olması, boyutsal stabilitesinin iyi olmaması, yanmaya karşı direncin az olması gibi önemli dezavantajlara sahiptir. Bu dezavantajları giderebilmek için mühendislik ürünü ahşap ürünler geliştirilmiştir (Bal vd. 2015).
Malzeme teknolojilerini geliştirme ve geliştirebilme yeteneğini kazanma hedefi ülkemizin dünyada rekabet üstünlüğünü kazanma hedefi doğrultusunda 2003-2023 strateji belgesinde yer almıştır. Bu hedef doğrultusunda TÜBİTAK, Kalkınma Bakanlığı vb. kuruluşlar tarafından son on yıldır ciddi destekler sunulmaktadır (TÜBİTAK, 2004). Malzeme teknolojileri içinde sunulan destekler arasında orman ürünleri endüstrisi faaliyet alanı içerisinde olan polimerik kompozitler ile kontrplak hiç şüphesiz en dikkat çekici malzeme grubu içerisindedir.
Kontrplak, iklim şartlarına karşı dayanıklı olması sebebiyle ağırlıklı olarak inşaat sektöründe, dış uygulamalarda, mobilya ve ambalaj sektöründe kullanılmaktadır. Kontrplak, inşaat sektöründe beton kalıbı, bölme, çatı, tavan ve döşeme, I kirişlerin dikey kısımlarında, prefabrik yapı elemanı olarak, pencere, kapı kasası, merdiven, mobilya sektöründe koltuk ve kanepe imalatında, ambalaj sektöründe ise ağır malzeme ambalajlarında dış ambalaj olarak kullanılmaktadır.
Bu çalışmada kontrplakların, üç farklı gözenek yapısına sahip kenevir kumaş kullanılarak teknolojik özelliklerinin güçlendirilmesi hedeflenmiştir. Düşük yoğunluklu olmasına rağmen mukavemet değerlerinde iyi performans gösteren kontrplakların ekonomik değerinin, fiziksel ve mekanik mukavemet değerlerinin artırılması ile kullanıcılarına ve üreticilere katkı sağlanması planlanmaktadır. Böylelikle ürünün kullanım avantajları artırılarak, uygulama alanlarının genişleyeceği ve milli ekonomiye katkı sağlayacağı düşünülmektedir.
Proje çıktıları;
Kontrplak üretiminde endüstriyel kenevir kullanım potansiyeli gözlemlenecek,
Kenevir kumaşların metrekaredeki ağırlığı ve buna bağlı olarak değişen gözenek yapısının kontrplakların performansları üzerine etkisi gözlemlenecek,
Özellikle yapısal malzemelerde hafiflik ve sürdürülebilirliğin yanında yüksek mekanik mukavemetin önem kazandığı günümüzde inovatif bir ürün geliştirilecek,
Ürün geliştirme aşamasında Kastamonu’da bulunan bu alandaki üreticilerden birisi ile iş birliği yapılarak ürün geliştirme aşamasında sanayinin ihtiyaçları dikkate alınacak,
Literatürde, endüstriyel kenevir ile güçlendirilmiş kontrplakların fiziksel ve mekanik özelliklerini araştıran sınırlı çalışma vardır. Bu çalışma ile literatürdeki bilgi eksikliği giderilecek,
Endüstriyel kenevir ile geliştirilmiş performans özelliklerine sahip yenilenebilir ve sürdürülebilir kontrplaklar geliştirilecek,
Yüksek dayanım gerektiren veya düşük ağırlık gerektiren uygulamalar için kenevir lifleri ile güçlendirilmiş kontrplaklar üretilebilecek,
Kontrplakların kullanım alanlarında performansını ön plana çıkararak kullanım yerleri ve sayısı çeşitlendirilecek,
Yerli, doğal ve sürdürülebilir malzeme ile yeni bir yapısal malzemenin geliştirilmesi sağlanacak,
Yurt içinde geliştirilen çeşitler kullanılmak suretiyle endüstriyel amaçlı kenevir üretimi arttırılacak,
Kenevir kullanım alanlarının artırılması ile kenevir teşvik bölgesi olan Kastamonu’nun bölgesel kalkınmasına katkıda bulunulacak,
Yükseköğretim Kurulu Başkanlığı’nın Bölgesel Kalkınma Odaklı Misyon Farklılaşması Projesi kapsamında “Ormancılık ve Tabiat Turizmi” sahasında ihtisaslaşan Kastamonu Üniversitesi ile sektör kuruluşları arasında Üniversite-Sanayi iş birliği faaliyetleri hızlandırılacak ve bu yönüyle yöreye ve bölgeye katkı sunulacaktır.
BEKLENEN PROJE ÇIKTILARININ UYGULAMA PLANI
(KISA-ORTA-UZUN VADE)
– Kontrplak üretiminde endüstriyel kenevir kullanım potansiyeli gözlemlenecek;
0-24 ay arasında deney numunelerinin üretimleri gerçekleştirilecek, ilgili bilimsel analizler ve istatistiksel hesaplamalar yapılacak ve kenevir kumaş kullanımının avantaj ve dezavantajları gözlemlenecektir.
– Kenevir kumaşların metrekaredeki ağırlığı ve buna bağlı olarak değişen gözenek yapısının kontrplakların performansları üzerine etkisi gözlemlenecek;
0-24 ay arasında deney numunelerinin üretimleri gerçekleştirilecek, ilgili bilimsel analizler ve istatistiksel hesaplamalar yapılacak ve kenevir kumaşların metrekaredeki ağırlığı ve buna bağlı olarak değişen gözenek yapısının kontrplakların performansları üzerine etkisi görülecektir.
– Özellikle yapısal malzemelerde hafiflik ve sürdürülebilirliğin yanında yüksek mekanik mukavemetin önem kazandığı günümüzde inovatif bir ürün geliştirilecek;
0-24 ay arasında deney numunelerinin üretimleri gerçekleştirilecek, ilgili bilimsel analizler ve istatistiksel hesaplamalar yapılacak ve bu hipotez test
– Ürün geliştirme aşamasında Kastamonu’da bulunan bu alandaki üreticilerden birisi ile iş birliği yapılarak ürün geliştirme aşamasında sanayinin ihtiyaçları dikkate alınacak;
0-24 ay arasında deney numunelerinin üretimleri gerçekleştirilecek, ilgili bilimsel analizler ve istatistiksel hesaplamalar yapılacak, imalat esnasında karşılaşılan aksaklıklar ve metodolojiler not alınacak, sektör tarafında karşılaşılan aksaklıklar
– Literatürde, endüstriyel kenevir ile güçlendirilmiş kontrplakların fiziksel ve mekanik özelliklerini araştıran sınırlı çalışma vardır. Bu çalışma ile literatürdeki bilgi eksikliği giderilecek;
Proje çalışmasının sonlandırılması sonrasındaki zaman diliminde elde edilen veriler kullanılarak bilimsel etkinliklere katkı sağlanacaktır.
– Endüstriyel kenevir ile geliştirilmiş performans özelliklerine sahip yenilenebilir ve sürdürülebilir kontrplaklar geliştirilecek;
Proje çalışmasının sonlandırılması sonrasındaki zaman diliminde yeni proje çalışmaları aracılığı ile farklı özellikte üretimler yapılabilecektir.
– Yüksek dayanım gerektiren veya düşük ağırlık gerektiren uygulamalar için kenevir lifleri ile güçlendirilmiş kontrplaklar üretilebilecek;
Proje çalışmasının sonlandırılması sonrasındaki zaman diliminde yeni proje çalışmaları aracılığı ile veya kamu-sanayi iş birliği çalışmaları ile ilgili üretimler devam ettirilebilecektir.
– Kontrplakların kullanım alanlarında performansını ön plana çıkararak kullanım yerleri ve sayısı çeşitlendirilecek;
Proje çalışmasının sonlandırılması sonrasındaki zaman diliminde yeni proje çalışmaları aracılığı ile veya kamu-sanayi iş birliği çalışmaları ile ilgili üretimler devam ettirilebilecektir.
– Yerli, doğal ve sürdürülebilir malzeme ile yeni bir yapısal malzemenin geliştirilmesi sağlanacak;
Proje çalışmasının sonlandırılması sonrasındaki zaman diliminde farklı gruplar ve araştırmacılar tarafından yapılabilecek yeni proje çalışmaları aracılığı ile veya kamu-sanayi iş birliği çalışmaları ile ilgili üretimler devam ettirilebilecektir.
– Yurt içinde geliştirilen çeşitler kullanılmak suretiyle endüstriyel amaçlı kenevir üretimi arttırılacak;
Proje çalışmasının sonlandırılması sonrasındaki zaman diliminde farklı gruplar ve araştırmacılar tarafından yapılabilecek yeni proje çalışmaları aracılığı ile veya kamu-sanayi iş birliği çalışmaları ile ilgili üretimler devam ettirilebilecektir.
– Kenevir kullanım alanlarının artırılması ile kenevir teşvik bölgesi olan Kastamonu’nun bölgesel kalkınmasına katkıda bulunulacak;
Proje çalışmasının sonlandırılması sonrasındaki zaman diliminde farklı gruplar ve araştırmacılar tarafından yapılabilecek yeni proje çalışmaları aracılığı ile veya kamu-sanayi iş birliği çalışmaları ile ilgili üretimler devam ettirilebilecektir.
– Yükseköğretim Kurulu Başkanlığı’nın Bölgesel Kalkınma Odaklı Misyon Farklılaşması Projesi kapsamında “Ormancılık ve Tabiat Turizmi” sahasında ihtisaslaşan Kastamonu Üniversitesi ile sektör kuruluşları arasında Üniversite-Sanayi iş birliği faaliyetleri hızlandırılacak ve bu yönüyle yöreye ve bölgeye katkı sunulacaktır;
Proje çalışmasının sonlandırılması sonrasındaki zaman diliminde farklı gruplar ve araştırmacılar tarafından yapılabilecek yeni proje çalışmaları aracılığı ile veya kamu-sanayi iş birliği çalışmaları ile ilgili üretimler devam ettirilebilecektir.
PROJENİN BÖLGESEL KALKINMAYA KATKISI
(KISA-ORTA-UZUN VADE)
Proje, Kastamonu’da kenevir yetiştiriciliğinin ve kontrplak üretiminin geliştirilmesiyle ilgili yeni iş fırsatları yaratarak yerel ekonomik kalkınmayı teşvik edecektir. Bu, tarım sektöründeki çiftçiler için alternatif gelir kaynakları sağlayacak ve yerel işletmelerin büyümesine katkıda bulunacaktır.
Kenevir kökenli kontrplaklar, sürdürülebilir yapı malzemeleri pazarında yeni bir ürün olarak tanıtılabilir. Bu, bölgedeki inşaat sektörüne yeni ve çevre dostu malzeme seçenekleri sunacak ve pazar çeşitliliğini artıracaktır.
Kenevir lifleri ile güçlendirilmiş kontrplak üretimi için yeni tesislerin kurulması, işçi istihdamını artıracak ve bölgedeki işsizlik sorununa çözüm oluşturacaktır. İşletmelerin büyümesiyle birlikte, yerel halkın istihdam edilme şansı artacak ve sosyo-ekonomik refahı arttıracaktır.
Projede kullanılacak olan kenevir katkılı kontrplak üretim teknolojileri, bölgedeki teknolojik inovasyonları teşvik edecektir. Yenilikçi üretim yöntemleri ve ekipmanlar, yerel işletmelerin rekabet gücünü artıracak ve bölgenin endüstriyel altyapısını güçlendirecektir.
Proje, Kastamonu’nun kenevir yetiştiriciliği ve kontrplak üretimi konusundaki uzmanlığını ve potansiyelini vurgulayarak bölgenin tanıtımına katkıda bulunacaktır. Bu, bölgenin markalaşmasını ve turizm potansiyelini artırarak uzun vadeli ekonomik etkiler sağlayabilir.
Kenevir bitkisinin yetiştirilmesi, toprak iyileştirmesi, erozyon kontrolü ve karbon emisyonlarını azaltma gibi çevresel faydalar sağlayabilir. Bu, bölgenin çevresel sürdürülebilirliğini artırarak doğal kaynakların korunmasına katkı sağlayacaktır.
Yukarıda bahsedilen katkılar, proje sonucunda elde edilecek olan verimli sonuçlarla birlikte bölgenin ekonomik, çevresel ve sosyal açıdan daha sürdürülebilir bir geleceğe doğru ilerlemesine dolayısıyla Türkiye’nin uluslararası arenada öne çıkmasına katkı sağlayacaktır.
