Production Of Boron And Mineral Reinforced Cellulosic Insulation Material And Its Characterization

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 20121980’lerle birlikte gelişen çevre bilinci selülozik yalıtımın yaygınlaşmasında etken olmuştur. Selülozik yalıtım, üç ana tema üzerinde durur; fosil enerji kaynaklarının etkin kullanımı (ısı), kullanılmış kâğıtların geri kazanımı (çevre) ve güvenli ses, sağlıklı iç mekân havası sağlanması (sağlık). Çalışma, bu ana temalar çerçevesinde şekillendirilmiş, insan ve çevresi ile uyumlu bir yalıtım malzemesi üretimi planlanmıştır. Organik bir yapıya sahip selüloz ve bileşimin diğer ortağı mineraller, bor ürünleri, bağlayıcılar ve bunların oluşturduğu kompozit bir yapı olan selülozik yalıtım malzemesinin, ısı ve ses yalıtım özelliklerinin iyileştirilmesi amacıyla, selüloza ilave olarak; perlit, vermikülit, pomza ve kil gibi farklı mineral katkılar da kullanılmıştır. Levha şeklinde, yüksek yoğunlukta ve yarı sertlikte üretilmiş ola selüloz bazlı yalıtım malzemesinde, bağlayıcı olarak % 7-11 oranında farklı bağlayıcılar kullanılmıştır. Üretilen selüloz plakaların yoğunluğu 98-163 kg/m3arasındadır. Su buharı geçirgenliği yüksek olan yalıtım malzemesinin termal performansını kaybetmeden % 17 oranında nem tutma özelliğine sahip olduğu tespit edilmiştir. Bor ve farklı mineral katkılarıyla; mineral katkısız levhalarda %0.043-0,055 W/mK ölçülen ısı iletim katsayısı değeri daha da aşağılara çekilmiş olup aynı zamanda yanmaya karşı da % 56 oranında bir iyileşme sağlanmıştır. Ses yalıtımı için gerekli homojen, gözenekli, kompakt yapı formu sıkıştırılmış atık kağıt elyafı ile yakalanmaya çalışılmış fakat lif ve tabakalanma yapısının özelliği nedeni ile istenilen düzeye ulaşılamamıştır. 0.4-1.2 mm boyutlu mineral katkı malzemelerinin ses yutumu değerlerinde olumlu etkisi gözlenmiştir. Sonuç olarak, selüloz (atık kağıt), bor ve perlit, vermikülit, pomza ve kil gibi farklı mineral katkılar yardımıyla, DIN 4102 normlarına göre A2 yanmaz malzemeler sınıfında, kokusuz, paslandırma etkisi olmayan, yanmaya ve küflenmeye karşı yüksek dirençli bir yalıtım malzemesi üretilmiştir.Since the inception date of 1980s, cellulosic insulation has become a more common application in insulation material industry with an increase on environment-conscious population. Its application lies on three basic concepts; effective consumption of fossil energy resources (energy), recycling of used papers (environment) and secure sound-healthy indoor conditioning air (Health). The aim of this study was therefore to produce insulation material compatible with human comfort and environmental concerns. For this purpose, several cellulosic insulation materials including used paper, boron products and various binders were produced and then reinforced with various mineral additions such as perlite, vermiculite, pumice and clays to enhance their sound and heat insulation properties. Cellulose based insulation materials with high density ( 98-163 kg/m3) and semi-strength characteristics were composed of 75 % used paper and 20-25 % binder. It was observed that the produced insulation materials have high water vapor transmission and also moisture adsorption capacity of 17 %. When reinforced with boron products and various mineral additives, the thermal transmission coefficient of the basic cellulosic insulation material was reduced to 0.043-0,055 W/mK levels and 56 % of improvement on resistance to ignition (flame retardancy) was also achieved. Some attempts for sound insulation enhancement were failed due to the mineral particle size of 0.4-1.2 mm which caused to failure of that the dispersion of these particles uniformly and to produce porous and also compact form were not possible. That is, it was found that mineral addition has no positive effect on sound insulation. As a conclusion, an insulation material in A2 class in accord with DIN 4102 standards was produced and this product was scentless, noncorrosive and resistant to mold and fungus.DoktoraPh