ÖnsÖz - İtÜpolen.itu.edu.tr/bitstream/11527/2679/1/1734.pdf · 2.5 yer kaplama malzemeleri 12...
TRANSCRIPT
ii
ÖNSÖZ
Arçelik A.Ş. Araştırma ve Teknoloji Geliştirme Merkezinde gerçekleştirdiğim
“Ev Tozunun Tanımı” konulu yüksek lisans çalışması kapsamında, çalışmalarımda
bana yol gösteren ve bilgi birikimleriyle bana destek olan değerli hocam İTÜ
Öğretim Üyesi Sn. Prof. Dr. A. Nusret BULUTÇU’ya, Arçelik A.Ş. ATGM’de bana
gerekli çalışma ortamını ve çalışma imkanlarını sağlayan ATGM Mekanik
Teknolojiler Yöneticisi Sn. Doç. Dr. M.Yalçın TANES’e, Ürün Grup Sorumlusu
Sn.Varol DİNDORUK’a, çalışmanın başından itibaren bana her zaman fiili ve
manevi olarak destek ve yardımcı olan değerli ağabeyim Çamaşır Makinası -
Elektrikli Süpürge Ürün Sorumlusu Sn. Nazmi ÖZTÜRK’e, SEM analizleri ve
yoğunluk ölçüm çalışmalarında gerekli desteği veren ATGM Teknisyeni Sn.Turgay
GÖNÜL’e ve akışkan yatak deneylerinde yardımcı olan ATGM Mühendisi
Sn. Deniz ŞEKER ve ATGM Teknisyenleri Sn. Çetin LALE ve Sn. Mehmet
MARAŞLI’ya teşekkürü bir borç bilirim.
Ayrıca, hayatım boyunca bana destek olan ve iyi bir eğitim alabilmem için ellerinden
gelen herşeyi yapan çok değerli aileme de şükranlarımı sunarım.
Haziran, 2002 Hakan TATAR
iii
İÇİNDEKİLER
TABLO LİSTESİ v
ŞEKİL LİSTESİ vi
ÖZET vii
SUMMARY viii
1. GİRİŞ 1
1.1 Giriş ve Çalışmanın Amacı 1
2. LİTERATÜR / TEORİK ÇALIŞMALAR 2
2.1 Doğada Bulunan Kirletici Parçacıklar 2
2.1.1 Kirletici Partiküllerin Bileşimi 3
2.1.2 Kirletici Partiküllerin Konsantrasyonu 4
2.1.3 Kirletici Partiküllerin Kaynakları 4
2.2 Toz Nedir ? 5
2.3 Ev Tozunun Tanımı 6
2.3.1 Ev Tozunun İçindeki Partiküller ve Boyutları 6
2.3.2 Ev Tozunun Kaynağı 6
2.3.3 Akarlar (Mite) 7
2.4 Tozların İncelenmesine Yönelik Çalışmalar 8
2.4.1 Ofis Tozlarının İncelenmesi 8
2.4.2 Ev Tozundaki Kurşun Miktarının Analizi 9
2.4.3 Ev Tozundaki PCDD/F Maddesinin Analizi 10
2.4.4 Ev Tozundaki Bileşenler ve Bu Bileşenlerin Miktarlarının Günlük
Değişimi 10
2.5 Yer Kaplama Malzemeleri 12
2.5.1 Ahşap Yer Kaplama Malzemeleri 12
2.5.1.1 Tahta (Rabıta) Taban Döşemesi 13
2.5.1.2 Parke Taban Döşemesi 13
2.5.1.3 Laminant Parke 13
2.5.2 Ahşap Olmayan Yer Kaplama Malzemeleri 16
2.5.2.1 Tabii Taş Kaplamalar 16
2.5.2.2 Dökme Kaplamalar 17
2.5.2.3 Karo Kaplamalar 18
2.5.2.4 Linolyum Kaplama 19
2.5.2.5 Marley Kaplama 19
2.5.2.6 PVC Yer Kaplamaları 19
iv
2.5.2.7 Lifli Yer Kaplamaları 20
2.6 Toz ve Yüzey Etkileşim Mekanizmaları 22
2.6.1 Fiziksel ve Kimyasal Etkileşimler 22
2.6.1.1 Kovalent ve Metalik Bağ Etkileşimleri : 23
2.6.1.2 Moleküller Arası Etkileşimler : 23
2.6.1.3 Coulomb Kuvvetleri ve Statik Elektriklenme 25
2.6.2 Mekanik Tutunma Mekanizmaları 35
2.7 Tozlarla İlgili Standartlar 36
2.7.1 ASTM Standardı (E 1728-99) 36
2.7.2 ASTM Standardı (D 5438-94) 36
KAYNAKLAR 40
ÖZGEÇMİŞ 42
v
TABLO LİSTESİ
Sayfa No
Tablo 2.1. Havada Asılı Olarak Bulunan Partikül Madde (PM) Bileşimi. ........... 3
Tablo 2.2. Ev Tozu partiküllerinin boyut aralıkları. .............................................. 6
Tablo 2.3. Ev Tozu Akarı Türleri. ......................................................................... 7
Tablo 2.4. Gevşek yapılı ev tozunun yapısı. ....................................................... 10
Tablo 2.5. Partikül boyutuna göre tozun sınıflandırılması. ................................. 11
Tablo 2.6. Tozların boyutlarına göre ağırlık yüzdesi dağılımları. ....................... 11
Tablo 2.7. Tipik Elektrostatik Gerilim Değerleri (Volt). .................................... 32
Tablo 2.8. Halı türüne göre akış oranı ve basınç düşüşü değişim değerleri. ....... 38
Tablo 2.9. F 608A Laboratuar Test Metodu kullanılarak hesaplanan örnek
toplama verimi. ................................................................................. 39
vi
ŞEKİL LİSTESİ
Sayfa No
Şekil 2.1 : London kuvvetleri ile etkileşimin şematik gösterimi. ....................... 24
Şekil 2.2 : Dipol-dipol etkileşimin şematik gösterimi. ....................................... 24
Şekil 2.3 : Hidrojen bağı (köprüsü) oluşumu...................................................... 25
Şekil 2.4 : Triboelektrik Seri. ............................................................................. 30
Şekil 2.5 : Örnek toplamada kullanılan elektrikli süpürge sistemi. .................... 37
vii
EV TOZUNUN TANIMI
ÖZET
Bu çalışmada ilk olarak, yaşanılan ortamlarda biriken ve insan sağlığına zarar verdiği
için temizlenmesi gereken ev tozları hakkında literatür taraması gerçekleştirilmiştir.
İlk aşama sonuçlar ile tozun tanımı yapılabilmiş ve toz içeriğindeki bileşenler
hakkında ayrıntılı bilgi elde edilmiştir.
Tozun fiziksel ve kimyasal özelliklerinin anlaşılmasına yönelik birçok deneysel
çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bu deneysel çalışmalar için, çok sayıda ev ve ofisden
toz torbaları toplanmıştır. Toplanan toz torbalarından elde edilen tozlar, elek seti
vasıtasıyla boyutlarına göre elenerek sınıflandırılmış ve herbir sınıftaki tozların
yoğunluk değerleri piknometre ile ölçülmüştür.
Sınıflandırılan toz bileşiminin, literatürde yer alan bilgilerle kıyaslanması amacıyla
ışık ve taramalı elektron mikroskopları ile deneysel çalışmalar yürütülmüştür. Tozun
kimyasal bileşiminin belirlenmesi için yine taramalı elektron mikroskobu
kullanılmıştır. Sonuçların literatürdeki verilerle uyumlu olduğu görülmüştür.
Yer kaplama malzemeleri üzerinde tutunmuş halde bulunan tozların, yerden
kaldırılabilmesi için gerekli olan hava debisinin belirlenebilmesi için hazırlanan bir
düzenek ile deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bu deneysel çalışmalarla, herbir
toz fraksiyonu için gerekli hava debisi hesaplanmıştır.
Tozun fiziksel ve kimyasal özelliklerinin belirlenmesine yönelik çalışmaların
tanımlanması sonrası, toz ve yüzey etkileşim mekanizmaları ile ilgili deneysel
çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalar kapsamında farklı tipte elektrikli
süpürge fırçaları ve yer kaplama malzemeleri kullanılarak elektriksel özelliklerin,
ortam koşullarının ve malzemelerin etkileri araştırılmıştır.
Farklı tipte mekanik etkili elektrikli süpürge fırçaları kullanılarak, mekanik
kuvvetlerin elektrikli süpürgenin toz toplamasına olan etkisi hesaplanmıştır.
viii
DEFINITION OF HOUSE DUST
SUMMARY
In this study, firstly, a literature survey on house dust, which accumulates in living
environment and threatens human health, was performed. Definition of dust and also
detailed information about each of the parts in the dust ingredient was obtained by
means of results of this survey.
Several experimental studied were carried out to understand physical and chemical
properties of house dust. Many dust-bags were collected from several houses and
offices for experimental studies. Dust in the gathered dust-bags was classified via a
sieve set to obtain several size fractions. Density of the each fraction was also
measured using a picnometer.
Optical and scanning electron microscopes were used to compare the dust fraction
compositions with literature data. Scanning electron microscope was also used to
obtain the chemical composition of dust fractions. It was found that experimental
and literature data had similarity.
An experimental setup was prepared to calculate the necessary air flow rate to lift up
dust particles present on the floor coverings. An experimental air flow rate was
calculated for each of the dust fraction.
A new experimental set was performed to understand dust-floor interaction
mechanisms. Effects of electrical properties, environmental conditions and materials
were also investigated with different vacuum cleaners and floor coverings.
Several different mechanically activated vacuum cleaner brushes were used to
quantify the effect of mechanical forces on dust collection yield of a vacuum cleaner.
1
1. GİRİŞ
1.1 Giriş ve Çalışmanın Amacı
Yaşanılan ortamlarda biriken ve insan sağlığı açısından tehdit oluşturan tozun;
fiziksel ve kimyasal özelliklerinin belirlenmesi ve toz ile yüzey arasındaki etkileşim
mekanizmalarının saptanması amacıyla gerçekleştirilen bu çalışma kapsamında;
Tozun tanımının yapılması ve içeriğinin belirlenmesi,
Gerçekleştirilen benzer çalışmaların incelenmesi,
Yer kaplama malzemelerinin özelliklerinin belirtilerek sınıflandırılması,
Toz ve yüzey etkileşim mekanizmalarının belirlenmesi,
Ev tozu ile ilgili benzer çalışmaların ve standartların incelenmesi,
Tozların elek analizi ile sınıflandırılması,
Toz yoğunluğu ölçüm çalışmaları,
SEM (Scanning Electron Microscope) analizi çalışmaları,
Akışkan yatakta hız ölçüm deneyleri,
Elektriksel kuvvetlerin tozun yüzeye tutumasına etkileri,
Ortam koşullarının tozun yüzeye tutumasına etkileri,
Mekanik etkiye sahip fırçaların toz toplama verimine etkileri,
üzerine teorik ve deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir.
2
2. LİTERATÜR / TEORİK ÇALIŞMALAR
2.1 Doğada Bulunan Kirletici Parçacıklar
Doğada bulunan kirletici parçacıklar; optik özelliklerine, doğalarına ve boyutlarına
bağlı olarak şu şekilde sınıflandırılırlar :
Duman parçacıkları: Karbonlu bileşiklerin tam yanması sonucu oluşan ve
boyutları 0,05 – 1,0 m arasında değişen sıvı ve katı zerrecikleridir. Bu
parçacıklar; sülfür oksit, azot oksit, karbon monoksit ve hidrokarbon benzeri gaz
kirleticilerinden meydana gelmektedirler.
Toz parçacıkları: Boyutları 1 ile 100 m arasında değişen çok ince katı
partiküllerdir ve aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilirler:
Mekanik işleme sırasında oluşanlar (Örnek : kumlama işleminden çıkan
kum)
Doğrudan mekanik işlem sırasında malzemenin kendisinden elde edilen
tozlar (Örnek : ağaç işleri sırasında çıkan testere tozları)
Doğrudan malzemenin işlenmesinde çıkan tozlar (Örnek : kömür)
Sis ve sıvı parçacıkları: Buharın yoğuşmasıyla ile oluşan ve 10 m’den daha
küçük boyuta sahip parçacıklardır. (Ör: SO2 (gaz) SO2 (sıvı), T=220C)
Spreyler; birbirine yakın sıvılardan atomizasyon gibi mekanik parçalanma işlemi
ile elde edilen sıvı partiküllerinden oluşmaktadır.
Dumanlar; buharların yoğuşması, süblimasyon, kaynama, distilasyon,
kalsinasyon ve diğer çeşitli kimyasal reaksiyonlar sonucu ortaya çıkmaktadır.
Genellikle organik çözücüler, metaller ve metal oksitler 1 m’den daha küçük
boyuta sahip duman parçacıklarını oluştururlar. Karbon parçacıkları, kül, asbest,
3
gres yağı ve asitler havada yaygın bir şekilde dağılmış olarak bulunan
parçacıkları oluşturmaktadırlar [1].
2.1.1 Kirletici Partiküllerin Bileşimi
Kirletici partiküller, organik ve inorganik maddeleri, azot bileşiklerini, kükürt
bileşiklerini, polisiklik aromatik hidrokarbonları, çeşitli metaller ve oksitlerini
içerirler. Bir tahmine göre partiküler kirleticiler yaklaşık 22 metalik element içerirler.
En çok bulunan elementler, kalsiyum, sodyum, silisyum, alüminyum ve demir’dir.
Ayrıca havanın içinde önemli miktarda çinko, kurşun, bakır, magnezyum ve
manganez’de bulunur. Bu partiküler kirleticilerin konsantrasyonu endüstriyel
emisyonun doğasına bağlıdır. Mesela trafik yoğunluğunun fazla olduğu yerlerde
kurşun miktarı daha fazla görülür, çünkü taşıtlarda kullanılan petrol yakıtlarında
vuruntuya karşı direnci arttırmak için kurşun tetra etil kullanılmaktadır.
Amerika Birleşik Devletleri’nin kentsel yerleşim yerlerinde yapılmış olan bir analize
göre atmosferde asılı olarak bulunan partikül madde miktarları şu şekilde
bulunmuştur:
Tablo 2.1 Havada Asılı Olarak Bulunan Partikül Madde (PM) Bileşimi.
Partikül Derişim
(µg/m3)
Partikül Derişim
(µg/m3)
Partikül Derişim
(µg/m3)
Partikül Derişim
(µg/m3)
Nitrat iyonları 2.6 Nikel 0.30 Çinko 0.68 Bizmut 0.0004
Amonyum iyonları 1.3 Kalay 0.02 Antimon 0.01 Kobalt 0.0005
Sülfat iyonları 10.5 Titanyum 0.04 Organik
solventler 6.8 Sodyum 1.0
Kurşun 0.79 Bakır 0.09 Arsenik 0.02 Silikon 13.4
Demir 1.59 Krom 0.01 Molibden 0.005 Kalsiyum 10.4
Manganez 0.10 Vanadyum 0.05 Berilyum 0.0005
Bacalardan çıkan ve filtre sistemleri kullanılmadığı için tutulmadan atmosfere verilen
küller atmosferi kirletir. Ayrıca, metallerin oksitleri halinde çıkan mineral partikül
maddeler ve yüksek miktarda kül bırakan fosil yakıtların yanmasıyla oluşan diğer
bileşikler de yüksek atmosfer kirleticilerdendir [1].
4
Kömür, odun veya linyit gibi mineral maddeler yanma sırasında camsı erimiş bir
taban külü bırakırlar; bu kül dünya yüzeyine çöker ve az miktarda da olsa hava
kirliliği oluşturur. Ancak, atmosferde büyük oranda kirlilik yaratanlar, endüstriyel
yanma prosesleri sonucunda ortaya çıkan ve tutulmayan uçucu küllerdir. Gerçekte bu
ince partiküllerin varlığı insan, hayvan ve bitki hayatına zarar vermek için yeterlidir.
2.1.2 Kirletici Partiküllerin Konsantrasyonu
Atmosferdeki partiküllerin yoğunluğu temiz havada bir kaç yüz g/cm3 mertebesinde
iken kirli havada bu partiküllerin yoğunluğu 100.000 g/cm3’ten fazla
olabilmektedir. Bununla beraber kentsel bölgelerde bu oran cm3’te 60 g ile 2000 g
arasında değişmektedir. Genellikle havada yaygın olarak bulunan partiküllerin
boyutları 0,1 m ile 10 m arasındadır. Kırsal kesimlerdeki partikül yoğunluğu
10 g /m3’ten daha düşük olabilmektedir. Bu partiküller geniş yüzey alanlarına
sahiptirler, bundan dolayı farklı organik ve inorganik maddelerin tutulması için
uygun ortamlar oluştururlar.
2.1.3 Kirletici Partiküllerin Kaynakları
İnsanoğlu çeşitli yollarla atmosfere her yıl 450 milyon ton partikül yayımlamaktadır.
Bu partiküllere örnek olarak, inşaat sırasında oluşan toz ve asbestleri, termik
santrallerin bacalarından çıkan partikülleri, madencilik işlemlerinden çıkan
partikülleri ve tamamlanmamış yanma proseslerinden çıkan dumanları gösterebiliriz.
Bir tahmine göre sabit yanma kaynakları (kömür, odun, petrol ve doğalgaz),
endüstriyel prosesler ve çeşitli kaynaklar (kömür tozlarını yakma, zirai yakma,
orman yangınları, yapı ve bina yangınları v.b.) insanoğlunun yapmış olduğu yıllık
partikül madde emisyonunun (450 milyon ton) üçte birini oluşturmaktadır. Buna
karşın doğal prosesler atmosfere yıllık 800 – 2000 milyon ton partikül madde
bırakmaktadırlar. Bu prosesler volkanik patlamalar, rüzgarla taşınan toz ve toprak ile
deniz ve okyanuslardan taşınan tuzlardır [1].
5
2.2 Toz Nedir ?
Toz; atmosferde asılı olarak bulunan, partikül boyutları 0,001 m ile 100 m
arasında değişen katı ve sıvı zerrecikleri içeren partiküler bir kirleticidir. Bu toz
doğrudan yayınabildiği gibi, atmosferdeki gaz kirleticilerin (SO2 ve NOx gibi) küçük
partiküller oluşturmak için reaksiyona girmeleri sonucunda da meydana gelebilir.
Endüstri, ulaşım ve evsel kullanım öğelerinden çıkan toz partikülleri atmosferde asılı
olarak kalırlar ve sera etkisi oluşturarak güneş enerjisinin dünya yüzeyine varışı ve
ayrılışı sırasındaki dengeyi bozarak global ısınmaya neden olurlar. İnsanların bu toza
maruz kalmaları, birçok akciğer rahatsızlığına, alerjiye ve hatta kansere neden
olmaktadır. Ayrıca bu partiküller göz ve solunum yolları rahatsızlıklarına da yol
açmaktadır. Her ne kadar 10 m’nin üzerindeki partikülleri insanın bağışıklık sistemi
tutarak dışarı atabilmekteyse de, 10 m’nin altındaki çok ince partikülleri
yakalayamamakta, böylece bu partiküllerin akciğerlere ve hatta kana geçebilmesine
neden olmaktadır.
Sıvı ve katı zerreciklerden oluşan partikül maddelerin boyutları ve şekilleri onların
havada asılı kalmalarına müsaade etmektedir (Furmanczyk 1987). Bazı partiküller,
kurum ve duman gibi, gözle görülebilir boyutta ve koyulukta olurken diğerleri ancak
elektron mikroskobu ile gözlemlenebilmektedir. Çünkü, partiküllerin sabit veya
hareketli kaynaklar (dizel kamyonlar, odun sobaları, güç santralleri v.b. gibi)
tarafından meydana getirilişlerine göre fiziksel ve kimyasal bileşimleri yaygın
farklılıklar göstermektedir. Genellikle görünemeyen boyutlardaki bu partiküller, hava
kirliliğinin en belirgin şekli olarak görüş mesafesini azaltmakta; elbiselerde,
arabalarda ve evlerde kirliliklere neden olmakta ve insan sağlığını tehdit etmektedir.
Genellikle partikül çapı 20 m’den büyük olanlar büyük partiküller olarak kabul
edilmektedir. Havadaki partiküllerin havada kalma süreleri, çökelme hızlarına,
boyutlarına, yoğunluklarına ve havanın türbülans etkisine bağlı olarak birkaç saniye
ile birkaç ay arasında değişebilmektedir [1].
6
2.3 Ev Tozunun Tanımı
Tozun en büyük kaynaklarından biri de ev tozudur. Ev tozu; astım, bronşit, solunum
yolları enfeksiyonları gibi rahatsızlıklara neden olan, insan ve hayvan deri
döküntüleri, bakteriler, küfler ve akarlar (mite’lar) gibi farklı alerjik bileşenleri
içeren heterojen bir karışımdır [2].
2.3.1 Ev Tozunun İçindeki Partiküller ve Boyutları
Ev tozunun içinde; sigara tütünü ve külü, yanma sonucu oluşan partiküller, tekstil
elyafları, cam kırıkları, yiyecek kırıntıları, deterjan ve deodorant kalıntıları, böcek
ilacı kalıntıları, insan ve hayvan deri döküntüleri ve kılları, toprak, polen, tuz ve
şeker kristalleri, bitki parçacıkları, taş parçacıkları, böcek ölüleri, akarlar, odunsu
parçacıklar, boya döküntüleri, kağıt parçacıkları vb. gibi parçacıklar bulunur.
Ev Tozunun içerisindeki bazı partiküllerin boyutları Tablo 2.2’de verilmiştir [3].
Tablo 2.2 Ev Tozu partiküllerinin boyut aralıkları.
Bileşen Boyut (m)
İnsan saçı 60,0 – 90,0
Mite dışkıları 10,0 – 24,0
Küf 4,0 +
Polen 10,0 – 40,0
Bakteri 0,3 – 50,0
Asbest 3,0 – 20,0
Bilindiği üzere insan gözü çıplak olarak 10 m’nin altını görememektedir ve
havadaki partiküllerin çoğunluğunun boyutu 2,4 m civarındadır. Solunum yolları
rahatsızlıklarına neden olan kısım ise 0,3 m boyutlarındadır.
2.3.2 Ev Tozunun Kaynağı
Ev tozunun çoğunluğu evin içerisine dışarıdan hava yoluyla taşınarak değil de,
genellikle ev içindeki kaynaklar tarafından üretilerek oluşmaktadır. Bu kaynaklar şu
şekilde sıralanabilir [4] :
7
a. Elbiselerden ve halılardan gelen yünler, pamuklar ile hayvanlardan gelen
kıllar ve tüyler,
b. Yastıklarda, yorganlarda, döşeklerde kullanılan iç dolgu maddelerinden ve
kumaşla kaplanmış mobilyalardan gelen pamukçuklar,
c. İnsan derisi döküntüleri, hayvan döküntüleri, hamam böceği gibi haşerelerin
dışkıları, akarlar ve polenler,
d. Sigara külleri, pipo tütünleri, kozmetik tozları, bebek pudraları, çamaşır
deterjanları, aerosoller, hava temizleyiciler ve temizlik ürünleri artıkları...
e. Zorunlu tüketim malzemelerinin (tuz, şeker, çay v.s.) kullanımı sırasında
dökülen kısımlar ve kırılabilir ev gereçlerinin kırılması ile oluşan partiküller.
Dış kaynaklı ev tozları ise, atmosferle taşınan tozlar ve insanların genelde
ayakkabıları ve elbiseleri aracılığıyla taşıdığı tozlardır.
2.3.3 Akarlar (Mite)
Ev tozunun içinde bulunan ev tozu akarları beyazımsı renkli küçük canlılardır.
Boyları 0,1 - 0,6 mm arasında değişen ev tozu akarları örümcek ailesinin bir üyesidir.
Tamamen zararsız olan bu canlılar insanlarda alerjilere neden olurlar. Diğer akar
türlerinin aksine, ev tozu akarları sadece deri döküntüsü ve kıl (insan ve
hayvanlardan dökülen) yedikleri için parazit değildirler. En yaygın olarak görülen iki
tür ev tozu akarı Tablo 2.3’te verilmiştir:
Tablo 2.3 Ev Tozu Akarı Türleri.
Genel Adı Bilimsel Adı
Kuzey Amerika Ev Tozu Akarı Dermatophagoides farinae Hughes
Avrupa Ev Tozu Akarı Dermatophagoides pteronyssinus (Trouessart)
Fosil çalışmaları göstermiştir ki akarlar dünyada 400 milyon yıldan beri varola
gelmektedir. Varolmaya başlayışları dinozorların tarihi kadar eskidir. Bugüne kadar
okyanus derinliklerinden, çöllerin uzak köşelerine kadar birçok yerde 100 milyon
farklı akar türü varlık göstermiştir. Ev tozu akarları; bundan yaklaşık 23 milyon yıl
8
önce ilk olarak kendilerini kuş yuvaları ve benzeri ortamlarda artık yiyici olarak
göstermişlerdir. Yaklaşık olarak 10000 yıl önce insanların bulundukları ortamlarda
yaşamaya başlamışlardır.
Akarlar; yetersiz bir sindirim sistemine sahip olmalarından dolayı bir günde yaklaşık
20 tane pislik topağı dışkılarlar. Bu dışkılar nem içermez ve dışları özel bir film
tabakası ile sarılmış gibidir. Ayrıca bu dışkılar yiyecek artıkları, döküntüler ve güçlü
enzimler içerirler. Akarlar tarafından üretilen bu enzimler kalan besin parçalarını
parçalayarak akarların daha sonraki beslenmelerini garantiler. Bir başka deyişle;
akarlar, üç veya daha fazla kez kendi dışkılarını yiyebilirler. Akarların bu
mikroskobik dışkıları, eğer havalandırılmayan bir odaya yayılırsa havada 20 dakika
asılı kalabilirler. Bu süre boyunca insanlar tarafından kolayca solunabilirler.
Ev tozu akarları sekiz bacaklıdır. Her bacakta emici borular ve çengel şeklinde tüyler
bulunur. Bu bacaklar onların elbise, battaniye ve yumuşak oyuncaklar üzerinde
kolayca hareket etmelerini sağlamaktadır.
Ilık, nemli ve karanlık ortamlar onların yaşamaları için çok elverişlidir. Akarlar,
vücut ısılarını ayarlayamazlar, gözleri ve düzenli solunum sistemleri yoktur.
Akarların vücut ağırlığının %80’inin su olmasına karşın bir şey içmezler.
Yumurtadan erişkinliğe kadar geçen süre 30 gündür ve yaşam koşullarına bağlı
olarak ortalama 3 ay yaşarlar. Dişi akarların yaşam süreleri erkeklerine nazaran daha
uzundur [5,6].
2.4 Tozların İncelenmesine Yönelik Çalışmalar
2.4.1 Ofis Tozlarının İncelenmesi
Danimarka’da yürütülmüş olan bu çalışmada ofis tozları incelenmiştir. Çalışma için
1047 kişinin çalıştığı 12751m2 lik bir iş merkezindeki 7 tane ofisten elektrikli
süpürgeler ile toz toplanmıştır. Her ofis haftada bir kere olmak üzere 8-10 hafta
boyunca, normal ev temizleme prosedürüne uygun olarak toz toplama işlemi
gerçekleştirilmiştir.
9
Bu süpürme işini yaparken (Nilfisk Model GM90.filters ref 816200) tipi bir elektrikli
süpürge kullanılmıştır.
Bu süre sonunda 11 kg toz elde edilmiştir. Fakat daha sonra bu miktar, toz kütlesinin
genelini tanımlayacak şekilde standardize edilerek 5,5 kg’a indirilmiştir. Elde edilen
bu toz kütlesi (bulk dust) havalandırılarak iki ayrı faz oluşması sağlanmıştır ki
bunlar; havada asılı kalan kısım (airborne dust) ve çöken kısım (settled dust) olarak
isimlendirilmiştir. Daha sonra elde edilen bu toz fazları üzerinde ayrı ayrı deneysel
çalışmalar yapılmış ve bu çalışmalar sonucunda tozun kimyasal bileşiminin, insan ve
hayvan deri döküntüleri, kağıt parçacıkları, cam yünü, odun ve tekstil iplikleri ile
inorganik ve metal parçalarını içerdiği gözlenmiştir. Partikül boyutlarının 0,001-1
mm arasında değiştiği ve ortalama yoğunluğun 1g/m3 olduğu saptanmıştır. Ayrıca
SEM, A Climet CI-252 gibi görüntüleme yöntemleri kullanılarak partikül
tanımlaması ve boyut belirlemesi yapılmıştır. Daha sonra analitik yöntemler
kullanılarak tozun spesifik olarak, biyolojik veya kimyasal içeriği belirlenmeye
çalışılmıştır [7].
2.4.2 Ev Tozundaki Kurşun Miktarının Analizi
Ev tozu üzerine gerçekleştirilen bir diğer çalışma da, ev tozunun kurşun içeriğinin
analizi etkin örnek alma yöntemleri kullanılarak yapılmış ve çocukların kanlarındaki
kurşun seviyelerinin ne kadarının ev tozundan kaynaklandığı araştırılmıştır. Toz
numunelerinin boyutlarına göre sınıflandırılması yürütülmüş olan tez çalışmasına
ışık tutmuştur. Yapılan bu çalışmada birçok evden elektrikli süpürgelerle toplanmış
olan tozlar 1 mm’lik pirinç elekten elendikten sonra küçük yonga parçaları, cam
kırıkları, böcekler ve kağıt parçacıkları ayrılarak bunların partikül dağılımı
incelenmiştir. Daha sonra kalan fraksiyon (yaklaşık 1 kg) 149 m’lik bir elekten
geçirilmiş ve eleğin üzerinde kalan kısım gevşek yapılı ev tozu olarak
tanımlanmıştır. Bu çalışmada toplanan toz numunesinin partikül boyut dağılımının
bulunması için 44; 44-149; 149-177; 177-246; 246-392; 392-833 m’lik elek serisi
kullanılmıştır. Yapılan eleme işlemi sonucunda toplanan numunenin partikül
boyutuna göre ağırlık dağılımı Tablo 2.4’de verilmiştir [8].
10
Tablo 2.4 Gevşek yapılı ev tozunun yapısı.
Boyut Bölgesi (m) Ağırlık Yüzdesi Pb Konsantrasyonu (m Pb/g)
<44 18 1440
44-149 58 1180
149-177 4,5 1330
177-246 2,7 1040
246-392 6,1 1110
392-833 11 1090
Fraksiyonlanmamış Toz 100 121413
2.4.3 Ev Tozundaki PCDD/F Maddesinin Analizi
Ev tozu üzerine yapılan bu çalışmada; evdeki elbiselerden, halılardan, döşemelerden
ve penta-kloro-fenol içeren ağaç koruyucuların kullanıldığı mobilyalardan
kaynaklanan ev tozundaki poliklorlanmış dibenzo–para dioksinlerin ve
dibenzofuranların (polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (PCDD/F))
miktarı araştırılmıştır. Bunun için Almanya’nın değişik bölgelerindeki 12 evden toz
örnekleri toplanmıştır. Elektrikli süpürgelerle toplanan bu tozlar 2 mm’lik elekten
geçirilerek 2 mm’nin altında kalan partiküllerin analizi yapılmıştır [9].
2.4.4 Ev Tozundaki Bileşenler ve Bu Bileşenlerin Miktarlarının Günlük
Değişimi
Tokyo Büyükşehir Araştırma Laboratuvarı Halk Sağlığı Bölümü yıllık raporu olarak
1994 yılında yayınlanan bu raporda, ev tozundaki bileşenlerin ve bu bileşenlerin
miktarlarının günlük değişimlerinin incelenmesi konusunda bilgiler verilmiştir. Bu
çalışma için dört tane normal tip evden, sekiz tane de konak tipi evden elektrik
süpürgeleri vasıtasıyla toz toplanmıştır. Toplanan bu tozlar 1000 m’lik ve
75 m’lik elekler kullanılarak elenmiş ve üç farklı toz fraksiyonu elde edilmiştir.
Elde edilen fraksiyonlar Tablo 2.5’te verilmiştir:
11
Tablo 2.5 Partikül boyutuna göre tozun sınıflandırılması.
Büyük Boyutlu Toz d > 1000 m
Orta Boyutlu Toz 75 m < d < 1000 m
İnce Boyutlu Toz d < 75 m
Elde edilen fraksiyonların komponent analizi, X ışını spektroskopisi ve X ışını
floresans analizörü ile yapılmış ve fraksiyonlardaki elementler belirlenmiştir.
Çalışmada ev tozunun günlük değişimi, kış ve yaz mevsimleri için ayrı ayrı olmak
üzere aşağıda belirtilen üç farklı durum için araştırılmıştır. Bu durumlar;
a. İç ortamda sigara içicisinin bulunduğu durumlar,
b. Geleneksel Japon tarzı yatakların hazırlanması ve kaldırılmasından sonraki ve
süpürme işleminin yapılmasından sonraki durumlar ve
c. Yaz mevsiminde sivrisinek ilaçlarının kullanıldığı durumlardır.
Yapılan çalışmalar sonucunda şu sonuçlara ulaşılmıştır:
1. Fraksiyonlama sonucunda tozların ağırlık yüzdesine göre dağılımları
belirlenmiştir (Tablo 2.6).
Tablo 2.6 Tozların boyutlarına göre ağırlık yüzdesi dağılımları.
Toz Boyutu Ağırlık Yüzdesi (%)
Büyük Boyutlu Toz 20
Orta Boyutlu Toz 30
İnce Boyutlu Toz 50
2. Tozun ağırlıkça %70’nin organik esaslı, %30’unun inorganik esaslı olduğu
saptanmıştır.
3. Gözle yapılan gözlemler sonucunda, büyük boyutlu toz içerisinde saç, ev
malzemeleri kalıntıları ve kum benzeri partiküller saptanırken; orta boyutlu toz
12
içinde yiyecek parçaları, boya malzemeleri kalıntıları, böcekler ve benzeri
partiküller görülmüştür.
4. İnorganik toz partiküllerinin, dış ortamdaki partikülerle ve havalandırma
borularındaki partiküllerle benzer olduğu saptanmıştır. Kristal yapılı partiküller
olarak en çok deterjandan geldiği düşünülen Na2SO4 kristallerine rastlanmıştır.
5. Orta boyutlu toz içerisinde, insan sağlığı için zararlı olduğu düşünülen elyaf
partiküllerine çok miktarda rastlanmıştır.
6. Özellikle sigara içilen ortamlarda günlük toz değişiminin kış mevsiminde yaza
oranla iki kat daha fazla olduğu gözlemlenmiştir. Bunun nedeni ise havalandırma
olayının yaz mevsimine oranla daha az miktarda gerçekleşiyor olmasıdır [10].
2.5 Yer Kaplama Malzemeleri
Binalarda, kullanım amaçlarına ve dekoratif görünüşlerine göre birçok yüzey
kaplama malzemesi kullanılabilmektedir. Bu malzemeleri yapılarına göre iki sınıfa
ayırmak mümkündür : Ahşap Yer Kaplama Malzemeleri ve Ahşap olmayan Yer
Kaplama Malzemeleri.
2.5.1 Ahşap Yer Kaplama Malzemeleri
Temeli ağaca dayanan bu kaplama malzemeleri, ya ağaçtan elde edilen ham
tahtaların doğrudan kullanılmasıyla, ya da ağaçtan elde edilen malzemenin özel
işlemlere tabi tutulması ve dekoratif şekiller verilmesi sonucunda üretilirler. Ahşap
yer kaplama malzemeleri olarak adlandırılan bu malzemeler tahta, parke ve laminant
parke taban döşemeleridir. Toz tutma özellikleri bakımından herhangi bir literatür
bilgisi bulunmamakla birlikte, genel yüzeye tutunma mekanizmaları gözönüne
alındığında, bu üç taban döşemesi içerisinde tahta taban döşemesi, yüzeyinin cilasız
olması nedeniyle en çok toz tutan yer kaplama malzemesidir. Diğer iki taban
döşemesinden parke, döşendikten hemen sonra cilalanması, laminant parke ise
yüzeyi özel kaplama malzemesiyle kaplanmış şekilde imal ediliyor olması nedeniyle
toz tutma açısında tahta’ya oranla daha cimridirler [11].
13
2.5.1.1 Tahta (Rabıta) Taban Döşemesi
Çeşitli iş yerlerinin, konutların ve toplumun devamlı bulunduğu yerlerin tabanlarının
beton ve benzeri malzemelerden oluşu, insan sağlığı açısından çeşitli sakıncalar
doğurur. Bu sakıncaların ortadan kaldırılması için, zeminler rabıta denilen taban
döşeme tahtaları ile kaplanır. Bu malzemeler genellikle düzgün elyaflı, nem oranları
%6 - %10’u geçmeyecek şekilde kurutulmuş kestane veya cam ağaçlarından
seçilirler.
2.5.1.2 Parke Taban Döşemesi
Parke, yüzeyleri düzgün, kalınlığı homojen, yan ve baş kısımlarında birbiriyle
birleşmelerini sağlayacak lamba ve zıvana açılmış olan prizma şeklinde masif
kaplama elemanıdır.
Parke ısıyı iyi izole eder, zeminden gelen soğuğa karşı koyarak insan sağlığına
önemli fayda sağlar. Esnek bir zemin oluşturur. Parkenin elektrik iletkenliği düşüktür
ve bulunduğu ortamın atmosferine uygun bir malzemedir. Uzun ömürlü olduğundan
ekonomiktir. Yeniden onarılıp cilalanabilir. Isıya ve sese karşı yalıtım sağlar. Ancak
düşük elektriksel iletkenliği statik elektriklenmeye uygun bir yapı oluşturur.
Organik bir yapı malzemesi olan parke, bulunduğu hacim içindeki rutubet değişimine
uyum sağlar. Higroskopik yapıya sahip olduğundan, şekil değişmeleri
sınırlandırılmalıdır. Parkeler kullanım yerlerine göre rutubet miktarları şöyle
olmalıdır.
Kalorifer ile ısıtılan yerlerde : %7-9 arasında
Soba ile ısıtılan yerlerde : %9-12 arasında
Isıtılmayan yerlerde : %12-15 arasında
2.5.1.3 Laminant Parke
Laminat parke, ahşap parkeye bir alternatif olarak üretilmiş bir üründür. Ahşap doğal
bir malzeme olmasına karşın parke, çevre koşullarından etkilenmesi, değişik ısı ve
rutubet şartlarında çalışması sonucunda çekmesi, yumuşaklığı nedeniyle ezilmesi,
14
desen ve renk standardı olmaması, malzeme temininde güçlükler yaşanması,
uygulama sırasında yere zift veya muadili kimyasallar ile yapıştırma, sistre ve cila
gerektirmesi gibi nedenlerle yavaş yavaş gündemden çıkmaktadır. Bu nedenlerden
dolayı günümüzde laminant parke, ahşap parkenin yerini almıştır.
Laminant parke, yüzey kaplaması sayesinde yüzeyin gözeneklerinde kir ya da bakteri
barındırmaz. Bundan dolayı, alerjik rahatsızlığı olanlar için en ideal zemin kaplama
maddesidir.
Son kat olarak, 11 kat U.V dayanımlı cila uygulanmaktadır. Laminat parke bu
nedenle çalışma, açma, çatlama gibi sorunlar çıkartmamaktadır. Üzerinde 11 kat
cilanın bulunması sebebiyle esnek bir yapıya sahip olan laminat parke uzun yıllar
sorunsuz kullanım sağlamaktadır. Laminat parke iç mimariye sıcaklık ve yeni bir
soluk getirmiştir. Laminat yer kaplamasının yüzeyi, çok kuvvetli melamin tutma
özellikleri sayesinde kalitesini uzun yıllar boyunca korumaktadır. Zeminde ağır
mobilyaların izleri, solmuş kenarlar yada aşınma izleri görülmez.
Laminat parke banyo, sauna, WC gibi ıslak zeminli ortamlarda kullanılmaz. Laminat
parke mutfak, oturma odası, yatak odası, yemek odası, çocuk odası, giriş holü,
normal yoğun mekanlar ve ticari mekanlarda kullanılır.
Laminat parke doğal ahşapla karşılaştırıldığında önemli bazı üstünlüklere sahiptir.
Bu üstünlükler aşağıda açıklanmıştır.
Çevrecilik
Laminat parke üretiminde, ana malzeme olarak HDF (High Density Fibreboard)
kullanılmaktadır. Bu malzeme ömrünü doldurmuş yaşlı ağaçlardan üretilmektedir.
Ağaç cinsi, yaşı, desen kalitesi vs. konular göz önüne alınmamaktadır.
Sağlamlık
Darbelerden ve rutubetten etkilenmez. Türkiye’ye ithal edilmekte olan bazı
markalarda HDF (High Density Fibreboard) nin yanı sıra MDF (Medium Density
Fibreboard) veya Yonga levha kullanılmaktadır. Bu konu kullanım açısından önemli
bir sakınca teşkil etmektedir. Çünkü MDF ve Yonga levha, HDF’ye göre daha
yumuşaktır, bu nedenle ezilme riski artmaktadır. Ayrıca 1 m3 yonga levha 650 kg,
15
1 m3 MDF 750-800 kg iken 1 m
3 HDF 900-950 kg ağırlığındadır. Bu nedenle
HDF’nin su alma ihtimali daha azdır, rutubetten daha az etkilenir, diğer malzemelere
göre daha serttir ve darbelere daha dayanıklıdır.
Kalite
Laminat parke üretiminde kullanılan üretim teknolojisi ve ölçü standardı en az yüzey
dayanıklılığı kadar önemlidir. Kullanılan HDF, MDF veya Yonga levha gibi
malzemelerin kesildiği her noktada kalınlığının aynı olması gerekmektedir. Aksi
taktirde iki ayrı kalınlıkta parça yan yana gelecek olursa (bu kalınlık farkı mikron
düzeyinde de olsa) ayak bastıkça yüksek kalan bölüm aşınacak, hem melamin katı,
hem de desen kağıdı silinecek, ortadaki malzeme açığa çıkacaktır. Ayrıca, parkenin
üretim aşamasında teknik nedenlerle (banana effect) muz etkisi denilen bir sorun
ortaya çıkmaktadır, bu etki nedeniyle 128 cm ’lik boyda belli bir çarpılma-yamulma
olmaktır. Bu yamulma belli bir tolerans içerisinde kalmalıdır. Parkenin iki ucu ile
ortası arasındaki bu yamulma bu toleransın dışında ise, bu durumda orta bölüm ek
yerlerinden açabilecektir. Bu da ileri dönemlerde parkenin su almasına veya
görüntüsünün bozulmasına neden olacaktır. Bazı ithal parkelerde alt yüzeyde kraft
kağıdı kullanıldığı görülmektedir. Bu malzeme su ve rutubet geçirimsizliği olmayan
bir malzemedir, bu nedenle zeminden gelebilecek rutubetin parkenin içine işlemesi
tehlikesi doğmaktadır. Ayrıca altta kullanılan malzeme ile üstte kullanılan
malzemenin aynı vasıfta olmaması nedeniyle parkenin dönmesi söz konusu olacaktır.
Laminat parkelerde alt kaplama ile üst kaplama aynı malzemeden olması parkenin
dengeli ve tam düzgün olmasını sağlayacaktır.
Dayanıklılık
Laminat parke standartlarında "Taber" testi denilen bir test sonucunda ortaya çıkan
bir değer sıkça satış için kullanılmaktadır. Bu test sırasında dönen bir diske her 500
turda bir değiştirmek kaydıyla zımpara takılmakta, bu zımpara parkenin üzerinde
döndürülerek aşınma durumuna bakılmaktadır. İlk aşınmanın görüldüğü nokta
IP (Initial point) desen kağıdının bitip HDF veya MDF katının ortaya çıktığı nokta
ise EP (End point) olarak adlandırılmaktadır. Bu iki değerin toplanıp ikiye
bölünmesiyle elde edilen noktaya ise AT (Average Turns) denmektedir.
16
2.5.2 Ahşap Olmayan Yer Kaplama Malzemeleri
2.5.2.1 Tabii Taş Kaplamalar
Tabii taş kaplamalar, tabiatta çeşitli taş yataklarından çıkartılan ve daha sonra uygun
kesme, biçimlendirme ve cilalama işlemlerine tabi tutulan ve evlerde genellikle
banyo, balkon ve koridor gibi yerlerde kullanılan kaplama malzemeleridir. Bu
kaplama malzemelerinin en çok bilinen çeşitleri, mermer kaplamalar ve granit
kaplamalardır. Toz tutma özellikleri bakımından her hangi bir literatür bilgisi
bulunmamakla birlikte, genel yüzeye tutunma mekanizmaları gözönüne alındığında
yüzeylerinin cilalanmış olması nedeniyle bu kaplamaların toz tutma özelliklerinin
düşük olduğu düşünülmektedir. Fakat zaman içerisinde yüzeydeki cila tabakasının
gitmesiyle birlikte toz tutma eğilimleri artmaktadır [11].
Mermer Kaplama
Mermer, kireç taşı ve benzeri kaya tabakalarının yüksek ısı ve basınç altında yeniden
kristal yapılarını değiştirmeleri sonucunda meydana gelir. Mermerin çeşitli renkler
alması az miktarda demir veya diğer metal oksitlerin bileşiminde yer almasındandır.
Mermere renk veren mineraller arasında talk, mika, grafit, demiroksitler, prit, kuartz
sayılabilir.
Mermer, yer kabuğunda bazen kilometrelerce derinlere kadar uzanabilir. Karalarda
bol miktar da bulunur. Fransa, İtalya, Belçika, İspanya mermer yönünden zengindir.
Uruguay renkli mermerleri ile meşhurdur. En kaliteli mermer Hindistan, Afrika ve
Amerika’nın Vermont bölgesinden çıkarılmaktadır.
Mermerin topraktan çıkarılması, teknik imkanlarla arttırılmaktadır. Delme ve kesme
makinaları, kaldırma ve taşıma araçları ile kabaca topraktan çıkarılan mermer taşları
sonra atölyelerde, özel tersanelerde, planyalarla, tornalarla işlenir. İnce sanat işleri el
ile yapılır. Dekorasyonda mermer en çok binaların dış yüzeylerinde ve zeminlerin
kaplanmasında kullanılır. Mermer imalatından artan kırık parçalar da yol, suni taş
dolgu maddesi olarak kullanılır.
17
Dünyada belli başlı mermer üreten ülkeler: İtalya, A.B.D, Fransa, Portekiz, Almanya,
Türkiye, Belçika, İsviçre, Yugoslavya, Avusturya ve İspanyadır. Bu ülkelerin
içerisinde en güzel mermer İtalya’da çıkmaktadır.
Türkiye’de bilinen belli başlı mermer yatakları :
Marmara Adası, Ankara, Afyon İsçehisar, Sivrihisar, Haymana, Sakarya,
Harmantepe ve Akyazı Doyurcum, Yalova, Bandırma, Kayacık, Muğla,
Hamursuztaşı, Akhisar, Kırşehir-Temirli, Maraş-Göksun, Bursa, Gebze, Kutlıca,
Hotan, İskenderun, Yayla Dağ, Konya-Bozkır, Milas-Gölcük, Adana-Toroslar.
Mermer Çeşitleri :
Hakiki mermerler (Marmara Adası, Afyonkarahisar)
Kristalize mermerler (Bursa- Orhaneli)
Magnetik mermerler (Gemlik)
Traverten mermerler (Hotan)
Yapay mermerler (mermer tozu ve yapıştırıcısı)
2.5.2.2 Dökme Kaplamalar
Dökme Kaplamalar, şap döşeme kaplaması ve mozaik döşeme kaplaması olmak
üzere iki kısma ayrılırlar. Bu kaplamalar için toz tutma özellikleri bakımından her
hangi bir literatür bilgisi bulunmamakla birlikte, genel yüzeye tutunma
mekanizmaları gözönüne alındığında, yapılarının dökme yöntemiyle oluşturulması
nedeniyle yüzeylerinin pürüzlü olması, çok fazla toz tutacakları ve hatta zaman
içerinde dökme yapılarındaki bozunmalardan dolayı kendilerininde toz parçacıkları
üretmeye başlayacakları düşünülmektedir.
a) Şap Döşeme Kaplaması
Doğrudan doğruya döşeme olarak kullanılan veya diğer kaplama malzemelerinin
altına döşenmek için kullanılan Şap Döşeme Kaplamalarının beş çeşidi vardır.
Bunlar aşağıda açıklanmaktadır:
18
Alçı Şaplar: Alçı şaplar doğrudan doğruya döşeme olarak veya linolyum, lastik
veya diger plak döşemeler için alt döşeme olarak kullanılabilir. 10-20 mm
kalınlıkta bir yalıtım tabakası üzerine 35-40 mm kalınlıkta şap olarak imal edilir.
Kisilotit Şaplar: Kisilotit şaplar doğrudan doğruya döşeme olarak iki katlı veya
parke alt döşemesi olarak tek katlı kullanılır. Ahşaba ait döşemede iyi bir bağlantı
sağlamak için galvanize çivi veya tel bir örgüye ihtiyaç vardır.
Dökme Asfalt Şaplar: Nemli mekanlar ve hızlı yapılan yapılar için uygundur
(Nokta yük etkisi kısıtlıdır).
Yerinde Dökme Mozaik: Gri tonlar için normal çimento, açık renkler için beyaz
çimento kullanılarak ve derzler arası pirinç veya plastik çitalı olacak şekilde,
1m2’lik bölmeler halinde uygulanır.
Sert Beton Şaplar: Sert döşeme gerektiren yerler için kullanılır.
b) Mozaik Döşeme Kaplaması
Mozaik Döşeme Kaplaması, yer üzerine özellikle hazırlanmış mermer parçaları veya
diğer dekoratif malzemeler kullanılarak, beton gibi fakat katlı olarak dökülen
kaplama malzemesidir. Bu dekoratif malzeme daha sonra yüzeyi taşlanarak düzeltilir
ve istenilen renklerde yüzeyde güzel bir görüntü elde edilmiş olunur. Binalarda, oda,
mutfak, balkon ve terasta döşeme kaplaması olarak çok yaygın bir şekilde kullanılan
dayanıklı fakat esnek olmayan bir yer kaplamasıdır [11].
2.5.2.3 Karo Kaplamalar
Karo seramik kaplamalar günümüzde çok yaygın bir şekilde, terasların, koridorların,
mutfakların, tuvaletlerin ve banyoların duvar ve zemin kaplamalarında
kullanılmaktadır. Karo seramik kaplamalar temizlenmelerinin kolay olması, aşınma
miktarlarının az olması, insan psikolojisi yönünden çok çeşitli renklerde ve
desenlerde olmaları, renk bütünlüğü sağlamaları, ısıya ve neme karşı yıllarca direnç
göstermeleri gibi niteliklerinden dolayı yaygın bir şekilde kullanılmaktadırlar.
Seramik karolar için, toz tutma özellikleri bakımından her hangi bir literatür bilgisi
bulunmamakla birlikte, genel yüzeye tutunma mekanizmaları gözönüne alındığında,
19
yüzeylerinin üretimleri sırasında özel kaplama malzemeleri ile kaplanmasından
dolayı toz tutma özelliklerinin düşük olduğu düşünülmektedir [11].
2.5.2.4 Linolyum Kaplama
Linolyum kaplama, bezir yağı içerisine kaucuk esaslı dayanıklı bir malzeme ilave
edilerek elde edilen karışıma, mantar, testere talaşı, renk vericiler ve diğer
maddelerin karıştırılması ve bunların kaneviçe üzerine serilip preslenmesiyle
üretilmektedir.
Linolyum kaplamalar kalınlıkları 1,2 - 6 mm, genişlikleri 1 - 2 m arasında değişen
ölçülerde imal edilirler. Düz, renkli ve desenli olmak üzere 3 çeşittir. Düz renkli
linolyumda aşınma nedeniyle renk değişimi olmaz. Bu nedenle daha kullanışlıdır.
Toz tutma özellikleri hakkında, diğer kaplama malzemeleri gibi her hangi bir
literatür bilgisi bulunmamakla birlikte, genel yüzeye tutunma mekanizmaları
gözönüne alındığında kauçuk ve bezir yağı esaslı olan bu kaplamaların toz tutma
eğilimlerinin diğer yukarıda bahsi geçen kaplama malzemelerine oranla daha fazla
olduğu düşünülmektedir [11].
2.5.2.5 Marley Kaplama
Termo plastik bağlayıcılar ile plastik taneli mineral liflerin ve pigmentlerin belirli
oranlarda karıştırılması ile istenilen renk ve özellikte üretilebilen bir yer kaplama
malzemesidir.
Marley kaplamalar, kalınlığı 1,8 - 4 mm, genişliği 180 cm olan rulolar halinde veya
20x20 cm, 25x25 cm ebatlarında karolar halinde bulunmaktadır.
Marley kaplamalar diğer kaplama elemanlarına oranla esnek bir malzemedir.
Piyasadaki adı Vinly Aspestos karodur.
2.5.2.6 PVC Yer Kaplamaları
Polivinil klorür, termo plastik bağlayıcı ve vinil klorür kopolimeri ile değişik dolgu
maddeleri ve pigmentler kullanılarak yapılan düzgün yüzeyli kare, dikdörtgen veya
levha biçiminde olan genellikle bina döşemelerinde kullanılan bir yapı malzemesidir.
20
Toz tutma özellikleri bakımından PVC ve Marley yer kaplamaların, yapılarında
termoplastik bağlayıcılar içermelerinden dolayı benzer özellikler gösterecekleri ve
genel yüzeye tutunma mekanizmaları gözönüne alındığında, bu kaplama
malzemelerinin Linolyum yer kaplamaları gibi toz tutma özelliklerinin yüksek
olacağı düşünülmektedir [11].
2.5.2.7 Lifli Yer Kaplamaları
Lifli Yer Kaplamaları olarak bilinen kaplamalar, halı, kilim ve hasır dokumalardır.
Bu kaplamalardan halı ve kilimin havlı yapılara, hasır dokumaların ise dokumalı
yapılara sahip olmaları, yapılarının arasında tozun tutunabilmesini kolaylaştırır.
Genel yüzeye tutunma mekanizmaları ve bu kaplamaların dokuma şekilleri gözönüne
alındığında, konu hakkında her hangi bir literatür bilgisi bulunmamakla birlikte,
yukarıda belirtilen nedenlerden dolayı bu kaplamaların toz tutma özelliklerinin, tüm
yer kaplama malzemelerinden daha fazla olduğu düşünülmektedir. Bu kaplamalar
aşağıda açıklanmıştır [11].
a) Halı
Yer kaplama malzemesi olarak kullanılan halıların tarihi, insanoğlunun dokumacılığı
öğrendiği tarih kadar eskiye dayanır. İlk başlarda dokuma ipliği olarak yün
kullanılırken, zaman içerisinde fiyatının çok pahalı olmasından dolayı yünün yerini
naylon, polyester, polipropilen ve poliamid gibi farklı malzemeler almıştır. Bu
dokuma iplik malzemeleri içerisinde en yaygın olarak kullanılanı naylondur.
Günümüzde halı üretiminde kullanılan iplik malzemelerinin %65’lik kısmı
naylondur. Naylon liflerin en büyük özelliği üzerinde gezilmesi sonucunda liflerin
tekrar yukarı kalkma özelliğinin yüksek olmasıdır. Son yıllarda kullanılmaya
başlayan ve akıllı iplik olarak nitelendirilen poliamid iplikler, naylon ipliklere göre
daha çabuk doğrulma kabiliyetine sahiptirler.
İlk zamanlarda halı üretiminde kullanılan el dokuma tezgahları, teknolojinin
ilerlemesi ve sanayileşme ile birlikte yerlerini sanayi boyutlu dokuma tezgahlarına
bırakmışlardır. Bu tezgahların devreye girmesiyle birlikte tek parça halindeki
halıların yerini, günümüzde duvardan duvara halı olarak nitelendirilen rulo halılar
almıştır. Rulo halıların kullanımı git gide yaygınlaşmıştır, fakat bunların en büyük
21
sorunu firelerinin çok fazla olması ve döşendikleri yerden söküldüklerinde
kullanılışlıklarının pek fazla olmamasıdır. Bu nedenlerden dolayı rulo halılara
alternatif olarak karo halılar kullanılmaya başlanmıştır. Karo halıların en büyük
özelliği döşendikleri zaman firelerinin çok az olması ve döşendikleri yerlerden
sökülüp tekrar başka yerlere rahatlıkla döşenebilmeleridir.
Karo halıların bunların dışında da bir çok kullanım avantajı vardır. Bunlardan
bazılarını şu şekilde sıralayabiliriz:
Taban malzemeleri: Karo halıların tabanları, rulo halılar gibi jüt dokumalardan
oluşmaz. Tabanları, bitüm + karpit + 2 kat cam elyafın oluşturduğu tabakalardan
oluşur. Bunlar ısı ve ses yalıtımında çok etkilidir.
Elektrostatik taban bantı: Karo halının tabanının orta kısmında boydan boya
mevcut olan bir şerit vardır ve bu bant üzerinde halının tabanından üst kısmına kadar
uzanan delikler bulunur. Bu delikler yüzeydeki statik elektriğin tabandaki banta ve
bu bant vasıtasıyla yere iletilmesini sağlar. Bu bantlar Avrupa’da üretilen halılarda
sadece karo halının orta kısmında bir şerit halinde bulunurken, Amerika’daki karo
halılarda halı tabanının tamamında bulunmaktadır. Eğer sıfır elektrostatik yük
isteniyorsa o zaman tabandaki bu bant kısma bakır teller de döşenebilmektedir.
Teflon katkısı: Karo halıların lekeyi emmesini engellemek için ipliğin içerisine
teflon katılır.
Karo halıların en yaygın olarak kullanıldığı ülkeler, Belçika,İngiltere ve ABD’dir.
Halıların bir diğer gruplandırılma şekli, dokuma şekilllerine ve hav yüksekliklerine
göredir. Halılar dokuma şekillerine göre ilmekli ve kesme havlı olarak
sınıflandırılırken, hav yüksekliklerine göre de kısa havlı ve uzun havlı olmak üzere
iki ana gruba ayrılırlar [11].
b) Kilim
Ebatları, halılar kadar büyük olmayan ve doğal kök boyaları kullanılarak boyanmış
ipliklerden dokunan yer sergileridir. Kilimler üzerine dokunan motifler bölgelere ve
kültürlere göre faklılıklar gösterirler. Bir başka deyişle dokunduğu yörenin kültürünü
yansıtmaktadırlar. Geçmişte daha çok günlük hayattta yere serilmek için kullanılan
22
bu dokumalar, günümüzde genellikle hediyelik eşya olarak ve süs eşyası olarak
evlerde kendini göstermektedir.
c) Hasır Dokumalar
Lifli yapıdaki bir diğer kaplama malzemeside hasır dokumalardır. Hasır dokumaların
dokunmasında sazlıklardan elde edilen otsu bitkiler kullanılır. Evlerde çok yaygın
olmamakla birlikte kullanılan bir yer kaplama malzemesidir.
2.6 Toz ve Yüzey Etkileşim Mekanizmaları
Günlük hayatta karşılaşılan en büyük sorunlardan biri de yaşanılan ortamlardaki yer
kaplamalarının tozlanması ve sağlık açısından insanları tehdit etmesidir. Hem sağlık
hem de hijyen sorunları oluşturan bu tozlar, yüzeylere yerçekimi etkisi ile
inmektedirler. Fakat yüzeylerde tutunmalarına neden olan tek etken yerçekimi
değildir. Bu yüzdendir ki toz ve yüzeyler arasında bazı etkileşim mekanizmaları
olduğu bir gerçektir. Toz ve yüzey arasındaki bu etkileşim mekanizmaları iki ana
başlık altında toplanabilir. Bunlardan birincisi fiziksel ve kimyasal etkileşimle
meydana gelen tutunmalar iken ikincisi mekanik olarak meydana gelen
tutunmalardır.
Aşağıdaki bu etkileşim mekanizmaları sistematik olarak incelenmiş olup, tüm
mümkün mekanizmalar gözönüne alınmıştır. Bu mekanizmaların bir kısmının yüzeye
tutunma açısından çok büyük etkisi olmayacağı açıktır.
2.6.1 Fiziksel ve Kimyasal Etkileşimler
Bilindiği üzere, toz parçacıkları ve yüzey kaplama malzemeleri, çeşitli atomlardan ve
bu atomların bir araya gelmesiyle oluşan moleküllerden oluşmaktadırlar. Yapılar
oluşturan bu atomlar arasındaki kovalent ve metalik bağ etkileşimleri ile moleküller
arasındaki etkileşimler tozun yüzeye tutunmasına neden olan mekanizmaların
oluşmasında önemli rol oynamaktadırlar. Tozun yüzeyde tutunmasına neden olan bu
fiziksel ve kimyasal etkileşimler şunlardır [12-18]:
23
2.6.1.1 Kovalent ve Metalik Bağ Etkileşimleri :
Kovalent bağlar, iki atomun kararlı hale geçmek için son yörüngelerindeki serbest
elektronlarını ortaklaşa kullanma eğilimleri sonucu oluşan bağlardır. Kovalent bağın
daha iyi anlaşılabilmesi için kolay bir örnek verelim: Hidrojen atomu tek bir
elektrona sahiptir ve elektron sayısını 2’ye çıkarıp kararlı bir atom olma
eğilimindedir. Bu yüzden hidrojen atomu ikinci bir hidrojen atomuyla kovalent bağ
yapar. Yani, iki hidrojen atomu da birbirlerinin tek elektronlarını 2. elektron olarak
kullanır. Böylece H2 molekülü oluşur. Kovalent bağ etkileşimleri çok kuvvetlidir ve
bu bağlar arasındaki enerji 80-200 kcal/mol’dür.
Eğer çok sayıda atom, birbirlerinin elektronlarını ortaklaşa kullanarak birleşiyorlarsa,
bu kez "metalik bağ" söz konusudur. Günlük hayatta çevremizde gördüğümüz ya da
kullandığımız pek çok araç ve gerecin ana maddesini oluşturan demir, bakır, çinko,
alüminyum, vs. gibi metaller, kendilerini oluşturan atomların birbirleri aralarında
metalik bağlar yapmaları sonucunda, elle tutulur, gözle görülür, kullanılabilir bir yapı
kazanmışlardır.
2.6.1.2 Moleküller Arası Etkileşimler :
a) London Kuvvetleri (Van der Waals Kuvvetleri) :
Maddelerin elektron yapısını tanımlarken, belli bir anda belirli bir bölgede elektron
yük yoğunlundan ya da olasılığından sözederiz Belli bir anda elektronların bir
atomun ya da molekülün bir bölgesine yığılması olasılığı vardır. Elektronların böyle
hareket etmesi, normal olarak apolar olan bir molekülün polarlaşmasına yol açar. Bir
anlık dipol oluşur. Bu olaylardan sonra komşu atom ya da moleküldeki elektronların
hareketleride bir dipol oluşturur. Bu bir indüklenme olayıdır ve oluşan yeni dipole
indüklenmiş dipol denir.
Bu iki olay, moleküller arası çekim kuvvetleri oluşmasına yol açar. Buna biz anlık
dipol – indüklenmiş dipol çekimi diyebiliriz, fakat yaygın olarak kullanılan adlar
“dağılma kuvveti” ya da “London kuvveti” dir (Şekil 2.1).
Moleküllerarası kuvvetlerin en zayıfı olan bu kuvvetler tüm atomlar ve moleküller
arasında görülür. Bu kuvvetler 1 kcal/mol’den daha küçüktür.
24
Şekil 2.1 London kuvvetleri ile etkileşimin şematik gösterimi.
b) Dipol – Dipol Etkileşimleri :
Dipol – Dipol etkileşimleri, polar iki molekül arasında ortaya çıkar. Bu etkileşimlerin
görülebilmesi için polar bağlara ve asimetrik moleküllere ihtiyaç vardır. Bu
moleküller her zaman pozitif ve negatif yüklere sahiptirler.
Aşağıdaki şekilde de görüleceği üzere HCl molekülündeki H atomu sürekli olarak az
bir pozitif bir yüke, Cl atomu ise her zaman az bir negatif yüke sahiptir. Burada
moleküllerin birindeki H atomu, komşu moleküldeki Cl atomu tarafından çekilir.
Moleküller arasındaki bu etkileşim kovalent bağlara oranla zayıf olmalarına karşın,
London kuvvetlerinden daha kuvvetlidirler (Şekil 2.2).
Şekil 2.2 Dipol-dipol etkileşimin şematik gösterimi.
c) Hidrojen Bağı :
Hidrojen Bağı, yüksek elektronegatiflikte bir atoma (F, O ya da N) bağlı bir hidrojen
atomunun, komşu molekülün yüksek elektronegatiflikte küçük bir atomu tarafından
da eş zamanlı olarak çekildiği zaman oluşur. 5 kcal/mol seviyesinde enerjiye sahip
olan hidrojen bağları moleküller arası kuvvetlerin en kuvvetlileridir.
Hidrojen bağı oluşumunda, H atomunun kovalent olarak bağlandığı yüksek
elektronegatiflikteki atom, bağ elektronlarını kendine doğru çekerek, hidrojen
25
çekirdeğini (proton) çıplak bırakır. Elektronsuz kalan bu proton komşu moleküldeki
elektronegatif atomun ortaklanmamış bir elektron çiftini çeker. Hidrojen bağı
yalnızca H atomuyla oluşabilir, çünkü tüm öteki atomların iç kabuk elektronları atom
çekirdeklerini perdeler. Bu nedenle hidrojen bağı yalnızca bazı hidrojen bileşiklerine
özgüdür. Bildiğimiz su, hidrojen bağının oluştuğu başlıca ve en tanınmış bileşiktir.
Ortamda bulunan nem nedeniyle toz ve yüzey arasında hidrojen köprülerinin
oluştuğu ve tozun yüzeye tutunmasında hidrojen bağı mekanizmasının etkili olduğu
düşünülmektedir.
Şekil 2.3 bir su molekülünün, hidrojen bağlarıyla dört komşu moleküle bir düzgün
dörtyüzlü düzeninde nasıl tutunduğunu gösteriyor.
Şekil 2.3 Hidrojen bağı (köprüsü) oluşumu.
2.6.1.3 Coulomb Kuvvetleri ve Statik Elektriklenme
Toz ve yüzey etkileşim mekanizmalarının içerisinde yer alan Coulomb Kuvvetleri ve
Statik Elektriklenme, tozun yüzeye tutunmasında en etkili mekanizmalar olarak
düşünülmektedir. Bu mekanizmalar aşağıda ayrı ayrı açıklanmıştır.
26
a) Coulomb Kuvvetleri (Yük – Yük Etkileşimleri)
İki aynı veya farklı elektriksel yükle yüklü partiküller arasındaki mesafenin karesiyle
ters orantılı olan Coulomb kuvvetleri, fiziksel kuvvetlerin en güçlüsü olup bir çok
kimyasal bağlanma kuvvetinden de daha güçlüdür.
Q1 ve Q2 yükleri arasındaki Coulomb Etkileşimi için serbest enerji eşitliği şu
şekildedir;
r
ezz
r
QQrw
....4
..
....4
.)(
0
2
21
0
21
(1.1)
= Ortamın dielektrik sabiti
o = Boş uzayın elektriksel geçirgenlik sabiti (8,854*10-12
C2. J
-1. m
-1)
r = Yükler arasındaki mesafe
e = Elektron yükü (1,602*10-19
C)
z = Yükün valans elektron değeri
Örneğin : Tek valans elektronlu Na+ katyonu için z = +1
Tek valans elektronlu Cl - katyonu için z = -1
Buradan Coulomb Kuvveti F şu şekilde yazılır ;
2
0
2
21
2
0
21
....4
..
....4
.)(
r
ezz
r
dr
rdwF
(1.2)
Benzer yükler için w ve F pozitiftir ve kuvvet itme kuvvetidir. Zıt yükler için ise w
ve F negatiftir ve kuvvet çekme kuvvetidir [18].
b) Statik Elektriklenme
Tozun yüzeye tutunmasında en etkili mekanizma olarak görülen Statik
Elektriklenme, toz ve yer kaplama malzemelerinin yüzeylerinde oluşturulan statik
elektrikten dolayı meydana gelen bir mekanizmadır. Bu mekanizmanın oluşmasına
neden olan statik elektrik, statik elektriğin malzemeler üzerindeki yüklenme
27
şekilleri, triboelektriklenme ve triboelektrik seri, yüzeylerin elektriksel olarak
yüksüzleştirilmesi ve yüksüzleştirme yöntemleri, insan ve elektrostatik yük
etkileşimleri ve yürüme ile elektriksel yükleme konuları aşağıda sırasıyla
açıklanmıştır [19-22].
Statik Elektrik
Statik elektrik, iletkenlik özellikleri çok düşük olan yalıtkan malzemelerin (plastik,
kağıt v.b.) moleküler yapılarındaki dengesizliklerden dolayı oluşur. Bütün maddeler
atomlardan oluşur ve nötr haldeki bir atom çekirdeğinde pozitif yükler bulunurken,
yörüngesinde de buna eşdeğer sayıda negatif yüklü elektronlar bulunur. İki yük
miktarı eşit olduğundan dolayı atomun yükü sıfırdır. Eğer atomun elektron
konfigürasyonu değiştirilirse ve elektronlardan bazıları ortamdan uzaklaştırılırsa
madde pozitif yüklenir. Tersine, ortama elektron ilave edilirse o zaman madde
negatif yüklenir.
Elektrostatik yük, genellikle aynı cins veya farklı cins iki maddenin teması ve
ayrılması sonucu oluşur. Örneğin, bir insanın yer üzerinde yürümesi sırasında,
ayakkabı tabanının yer yüzeyi ile teması ve ayrılması sonucunda statik elektrik
üretilir. Aynı cins veya farklı cins iki maddenin birbirine teması ve ayrılması sonucu
üretilen elektrostatik yüke “triboelektrik yüklenme” adı verilir. Triboelektrik
yüklenme sonucu üretilen yük miktarı, temas yüzeyine, ayrılma hızına, bağıl neme
ve diğer faktörlere bağlı olarak değişir.
Elektrostatik yük, indüksiyon, iyon bombardımanı veya yüklü bir nesne ile temas
sonucu da oluşturulabilir. Fakat en yaygın şekli triboelektrik yüklenmedir [21].
Elektrostatik Yüklenme Şekillerine göre Malzemeler :
Yalıtkanlar : Yalıtkan malzemeler statik yük üretilmesini sağlar ve bu yükü
üzerlerinde tutarlar. Bu malzemeler yüklerin nesne boyunca hareket etmesine ve
dağılmasına izin vermezler. Topraklama işlemi, yalıtkanları nötralize etmek için pek
yeterli bir yöntem değildir, çünkü yükler yalıtkanlar üzerinde akamazlar. Yalıtkanlar
üzerindeki bu statik alanlar muhakkak ki sürekli değildirler. Bunlar serbest iyonların
kademeli rekombinasyonları ile nötralize edilebilirler.
28
İletkenler : Topraklanmış iletken malzemeler yükleri çok hızlı bir şekilde ve
tamamen boşaltabildikleri için, iletken malzemelerin yük üretmediği şeklinde yanlış
bir kavram vardır. Fakat bu kavramın aksine topraklanmamış olan iletkenlerin yük
üretebildiği ve bu yükleri tutabildiği gözlemlenmiştir.
İletken malzemeler, düşük elektriksel dirence sahip oldukları için elektronların yüzey
boyunca veya tüm hacim boyunca kolayca akmasına izin verirler. İletken
malzemeler, elektron fazlalığında veya noksanlığında yüklü hale geldiklerinde, bu
yükü malzemenin tüm yüzeyi boyunca dağıtabilirler. Eğer yüklü iletken malzeme
yüklü başka bir malzeme ile temasa geçirilirse, elektronlar iki malzeme arasında
kolaylıkla transfer olurlar. Eğer ikinci iletken malzemede yer yüzeyi ile temasta ise o
zaman yükler kolaylıkla toprağa akar ve iletkenler nötralize olmuş olur.
Triboeletriklenme yoluyla, yalıtkanlarda olduğu gibi iletkenler üzerinde de
elektrostatik yük oluşturulabilir. İletken malzemeler, topraktan veya diğer
iletkenlerden uzak tutulduğu sürece üzerlerindeki yükü tutabilirler.
Statik Dağıtıcı Malzemeler : Statik dağıtıcı malzemeler, iletken ve yalıtkan
malzemeler arasında bir elektriksel dirence sahiptirler. Dağıtıcı malzemeler
üzerindeki elektron akışı, malzemenin yüzey direnci veya hacim direnci ile kontrol
edilebilir.
Triboelektriklenme yoluyla, statik dağıtıcı malzemeler üzerinde de yük
oluşturulabilir. İletken malzemelerdekine benzer olarak statik dağıtıcı malzemelerde
yükün toprağa veya başka iletken nesnelere akmasına izin verirler. Ancak yükün
statik dağıtıcı malzemeden olan transferi, aynı ölçüdeki iletken malzemeye oranla
daha uzun zaman alırken, aynı ölçüdeki yalıtkan malzemeye oranla kayda değer
biçimde daha kısa zaman alır [19].
Triboelektriklenme ve Triboelektrik Seri :
Eğer statik yük iki yüzeyin birbirine sürtünmesi ile oluşturulmuşsa, bu
triboelektriklenme olarak isimlendirilir. İki malzemenin temasa getirilip ve daha
sonra da ayrılmalarıyla oluşan yükün polaritesi ve şiddeti triboelektrik seri
içerisindeki malzeme pozisyonları ile belirtilmiştir. Triboelektrik Seri, malzemeleri
sadece bağıl triboelektrik yüklenme özelliklerine göre listeler [22].
29
İki malzeme temasa getirilip ve daha sonra da ayrıldığında seri başına yakın olan
malzeme pozitif yüklü, diğer malzeme ise negatif yüklü demektir. Pozitif yüklü olan
parçacıklara (Asbest, Asetat, Cam, Mika, İnsan saçı, Naylon, Yün, İpek, Aluminyum,
Kağıt, Pamuk) bakıldığında bunların ev tozunu oluşturan genel maddeler olduğu
dikkati çekerken, negatif yüklü parçacıkların (Polyester, Orlon, Akrilik, Poliüretan,
Polietilen, Polipropilen) ise evsel kullanım gereçlerinin hammaddeleri olduğu
görülmektedir. Coulomb çekim kuvvetlerine göre negatif ve pozitif yüklerin birbirini
çekeceğini daha önce belirtmiştik. Bu çekim kuvvetlerinden dolayı, zıt yüklere sahip
oldukları görülen ev tozunu oluşturan maddeler ile evsel kullanım gereçleri arasında
kuvvetli elektriksel etkileşim mekanizmalarının meydana geldiği düşünülmektedir.
Şekil 2.4’te bazı malzemeler için hazırlanmış triboelektrik seri verilmektedir [22].
30
Giderek Artan
Pozitiflik
Giderek Artan
Negatiflik
İnsan Elleri
Asbest
Asetat
Cam
Mika
İnsan Saçı
Naylon
Yün
İpek
Aluminyum
Kağıt
Pamuk
Çelik
Odun
Kehribar
Sert Kauçuk
Nikel, Bakır
Gümüş, Pirinç
Altın, Platin
Kükürt
Selüloit
Orlon
Akrilik
Poliüretan
Polietilen
Polipropilen
PET
PVC (Vinil)
PBT
Silikon
Teflon
Silikon Kauçuk
Şekil 2.4 Triboelektrik Seri.
31
Elektriksel Yüksüzleştirme
Çeşitli nedenlerle yer kaplama malzemeleri üzerinde oluşturulan ve tozun yüzeyde
tutunmasını arttıran nedenlerden biri olarak düşünülen elektrostatik yükün ortadan
kaldırılması işlemlerine genel olarak elektriksel yüküzleştirme adı verilir. Malzeme
yapılarına bağlı olarak değişen elektriksel yüksüzleştirme işleminin birçok yöntemi
vardır. Bu yöntemler aşağıda açıklanmıştır.
Yük Oluşumunu Önleme : Yük oluşumu, yük oluşumuna neden olan
gereksiz aktivitelerin eliminasyonu, yük üretici olarak bilinen gereksiz
malzemelerin kaldırılması ve antistatik malzemelerin kullanılmasıyla
önlenebilir. Antistatik malzemeler, sürtünme ve ayrılmaya maruz
kaldıklarında genellikle 200 volt’tan daha az statik yük üreten malzemelerdir.
Antistatik bir malzeme 105 /m
2’lik değere kadar iletken, 10
5 – 10
11 /m
2
değerleri arasında dağıtıcı ve 1012
/m2 değerinden itibaren yalıtkan özellik
gösterir. Bunlar arasında sadece iletken veya dağıtıcı antistatik malzemeler
elektrostatik deşarja karşı güvenli alanlar oluşturmada kullanılabilirler.
Topraklama : Topraklama işlemi sadece iletkenlere uygulanabilir. Çünkü
yükler yalıtkanlar üzerinde akamazlar. Bundan dolayıdır ki yalıtkanları
nötralize etmek için topraklama uygun bir yöntem değildir.
Koruyucu Kılıf : Koruyucu kılıf, elektrostatik yüke karşı duyarlı cihazların
dış elektrostatik alanlara maruz kalmalarını engellemek veya depolama ve
taşınım sırasında yüklü bir nesnenin doğrudan temasını önlemek için
kullanılır. Bu Faraday Kafesi kavramı kullanılarak yapılır. Statik elektriğe
duyarlı elektronik komponentler için genellikle dışları metal kaplı ve montaj
şekilleri sayesinde Faraday Kafesi etkisi oluşturan çantalar kullanılır.
Nötralizasyon : İletken olmayan malzemeler elektriksel yükü iletemedikleri
için topraklama yöntemi bir işe yaramaz. Dolayısıyla bunlar başka
yöntemlerle nötralize edilmelidir. İşte yalıtkanların nötralizasyonu için bu
sözü geçen yöntemlerden en yaygın ve en genel olanı iyonizasyondur. Bu
yöntemde ortama pozitif ve negatif yüklü iyonlar verilir. Yüklü olan parçacık
kendisine zıt yükteki parçacıkla etkileşerek hemen nötr hale gelir. Böylece
ortam çabucak nötralize edilmiş olur [22].
32
İnsan ve Elektrostatik Yükler :
Günlük hayatta, ev ve işyerlerinde insanlar işlerini yaparken bir yerden bir yere
devamlı yürür ve koşuştururlar. Bu yürüyüşler sırasında sürekli olarak statik
elektriklenmeye maruz kalırlar. Bu statik elektrik vücuttan toprağa aktarılmadığında
birikmeye başlar. Etrafta yapılan en basit bir yürüyüş bile, insan vücudunda binlerce
volt gerilimin oluşmasını sağlayabilir.
Bir kişi yürüdüğü zaman ayakkabılarının tabanları yerden negatif yükü alır ve
ayrıldığı yerde pozitif yüklü iz bırakır. Bu sırada kişinin vücudundaki yük dengesi
bozulur ve negatif yük miktarı artar. Atılan bir çok adımdan sonra kişinin
vücudundaki elektriksel yük miktarı çok yüksek seviyelere çıkar.
Benzer şekilde arabaların ve diğer tekerlekli araçların hareketleri ile de statik yükler
üretilebilir ve bu yükler bu araçların taşıdıkları ürünlere veya nesnelere kolaylıkla
transfer olurlar [20].
Tablo 2.7’de bağıl nem miktarındaki artışa karşılık çeşitli durumlardaki elektrostatik
gerilim değişimleri verilmiştir.
Tablo 2.7 Tipik Elektrostatik Gerilim Değerleri (Volt).
Gerilim Oluşumuna Neden Olan Olay Bağıl Nem
%10 %40 %55
Halı üzerinde yürüme 35.000 15.000 7.500
Marley üzerinde yürüme 12.000 5.000 3.000
Tezgah işçisinin hareketi 6.000 800 400
Elektrostatik yükler tarafından oluşturulan kıvılcımlar 750 volta kadar görülmezler.
Bunları, insan vücudunda 1000 voltun üzerindeki değerlere kadar hissedebilmek çok
zordur. Eğer insan vücudundaki gerilim 1000 voltun üzerine çıkarsa kıvılcımlar acı
hissi verebilirler çünkü son derece sıcaktırlar.
Ortam içerisinde bu kıvılcımların oluşmasını aşağıda belirtilen yöntemler
uygulanarak engellenebilmektedir.
33
Ayakkabı tabanlarını deri gibi malzemelerle değiştirmek
Odadaki nem miktarını arttırmak
Halılara ve yerlere antistatik sıvılar içeren spreyler sıkmak
İyon dengeleyici fan sistemi kullanmak
Tabanı metal kaplı ayakkabılar giymek
Kablo vasıtasıyla topraklanmış kelepçe bileklik giymek
Ortamdaki nem miktarının artması ayakkabıların ve halıların birazcık iletken
olmasını sağlar, böylece üzerlerindeki ayrık yükler birlikte hemen toprağa akabilirler.
Genellikle bağıl nem miktarı %60’ların üzerine çıktığında statik elektrik ortadan
kalkar.
Bir diğer yol olan antistatik spreyler sıkmak ise yüzeyin basit bir şekilde iletken hale
gelmesini sağlar, böylece yük ayrımı meydana gelmez.
Yürüme İle Elektriksel Yükleme
Bir kişinin ayakkabı tabanları ile yer arasındaki her temas ve sürtünme ile ayrık bir
q yükü oluşur. Eğer kişi birim zamanda n adım atarsa bu, yüklenme akımına (İC)
karşılık gelir ve İC = n . q şeklinde ifade edilir. Bu yolla kişi bir gerilim (V)
meydana getirir. Gerilim başlangıçta ortalama bir hızla yükselmeye başlar.
C
qn
t
V
. (1.3)
C= Kişinin kapasitansı
Gerilim, verilen sabit oranda düzgün bir şekilde yükselmez fakat gerçekten bir adım
fonksiyonu gibidir. Kişinin ayağı yerden ayrıldığında kapasitansı düşer ve daha sonra
tekrar yere yaklaştığında ise kapasitansı yükselir. Gerilim (V) artışını korur fakat
sonsuza kadar değil, çünkü yükleme akımının etkisi bozunma akımı (İd) ile
azalabilecektir.
34
R
Vİ
d (1.4)
İd = Bozunma Akımı
R = Kişi ve yer kaplaması boyunca olan direnç
V = Gerilim
İki akım kendi aralarında dengeye geldiklerinde gerilim maksimum değerine (Vm)
ulaşır. Aşağıda gösterildiği gibi;
qnRVR
Vqn
m
m ... (1.5)
Yer ve ayakkabı kombinasyonu için bozunma direncini hesaplamak oldukça
kolaydır. Adım oranı ISO standatlarında saniyede iki adım şeklinde belirlenmiştir ki
buradan n = 2 s-1
’dir. Her ne kadar her adımda transfer edilen yükü ele almak zor gibi
görünse de, aşağıdaki yöntem ile makul bir üst limit bulmak mümkündür.
Eğer yukarı kaldırılmış ayakkabı tabanı ile yer arasındaki bozunma alan kuvveti Eb
ise maksimum yük yoğunluğu (m)
bmE.
0 (1.6)
Burada 0 vakum geçirgenliği olup
0 = 8,85 . 10-12
F/m-1
(1.7)
Eğer ayakkabı taban alanı A ise o zaman her adımda transfer olan
maksimum yük b
EAq ..0max
(1.8)
maksimum gerilim REAnVbm
....0
(1.9)
olur.
Eğer yerden kalkmış olan ayakkabı tabanı ve yer yüzeyi bir çift düzlemsel paralel
elektrotlar olarak ele alınırsa Eb = 3 . 106 V. m
-1 olur. Ortalama olarak ayakkabı
35
tabanı 150 cm2 alınırsa (Bu değer ayakkabı ölçüsüne göre değişmektedir.) ve bu
değerler (1.9) eşitliğinde yerine yazılırsa ;
Vm = 10-6
. R (1.10)
bulunur.
Burada Vm’nin birimi volt, R’nin birimi ohm’dur [22].
2.6.2 Mekanik Tutunma Mekanizmaları
Toz parçacıklarının yer kaplama malzemelerine bir diğer tutunma şekli de mekanik
tutunmadır. Mekanik tutunmalar, parçacıkların ve yer kaplama malzemelerinin
fiziksel yapılarından kaynaklanan tutunma mekanizmalardır.
Mekanik tutunmanın en çok görüldüğü yer kaplama malzemeleri lifli kaplama
malzemeleridir. Bu malzemeler sahip oldukları lifler sayesinde parçacıkları mekanik
olarak çok rahatlıkla tutabilmekte, hatta bazı durumlarda çok sıkı bağlanmaların
meydana gelmesi nedeniyle parçacıkların yüzeyden uzaklaştırılması da oldukça
zorlaşmaktadır.
Bilindiği üzere toz heterojen bir karışımdır ve içerisinde çok farklı özelliklere sahip
parçacıklar bulunmaktadır. Bu parçacıklar genellikle başka parçalardan veya
nesnelerden koptukları için fiziksel yapıları çok düzensizdir. İşte yapılardaki bu
girinti ve çıkıntılar parçacıkların yüzeylere tutunmalarını kolaylaştıran unsurları
oluşturmaktadırlar.
Yapılan gözlemlerde görülmüştür ki, yoğunluğu fazla olan taş ve toprak benzeri
parçacıklar lifli kaplamaların alt kısmına yakın yerlerde tutunurken, yoğunluğu daha
az olan otsu bitkiler benzeri parçacıklar yüzeye yakın yerlerde tutunmuşlardır.
Mikroskop altında yapılan gözlemlerde, lifli yapılar üzerine parçacıkların mekanik
olarak tutundukları gözlemlenmiştir. Bunun üzerine bu yapılardaki tutunmaları daha
iyi belirlemek için, bu yapılar SEM analizlerine tabi tutulmuşlardır. Elde edilen
görüntüler mikroskop altında yapılan gözlemleri doğrulamıştır.
36
Diğer yer kaplama malzemelerinde de yüzeylerindeki pürüzlülüklerden dolayı
mekanik tutunma meydana gelebilmektedir. Fakat bunlar lifli yer kaplamalarında
meydana gelen tutunmalara oranla daha azdır.
2.7 Tozlarla İlgili Standartlar
2.7.1 ASTM Standardı (E 1728-99)
Bu çalışmada, sert yüzeylerde yerleşmiş olan tozun, silme ile toplanması sonucu
içerisindeki kurşun miktarının belirlenmesine çalışılmaktadır. Bunun için çeşitli
Laboratuar Analiz Yöntemleri kullanılmaktadır. Bunlar;
Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES)
Flame Atomic Absorption Spectrometry (FAAS)
Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry (GFAAS) [23].
2.7.2 ASTM Standardı (D 5438-94)
Bu standart tozun halıdan ve çıplak yüzeyden; kurşun, pestisit ve diğer kimyasal
bileşik ve elementlerin analiz edilmesi için toplanması prosedürünü içermektedir. Bu
standardın halı kaplı yüzeylere uygulanışı ile çıplak yüzeylere uygulanışı farklıdır.
Bu standart, tozun asbest elyaflar varlığında toplanmasını ve değerlendirilmesini
planlamamaktadır.
Bu standarda göre, partikül maddeler halıdan veya çıplak yüzeyden bir örnekleme
nozülü içinde sağlanan spesifik hız ve akış oranındaki hava akışı yardımıyla
yüzeyden emilerek çekilmekte ve siklonda toplanmaktadır. Siklon, yaklaşık olarak
5 m ve daha büyük ortalama aerodinamik çapa sahip partikülleri toplamaktadır.
Örnek toplama cihazının ucundaki nozülün bağlandığı tüpten uç kısmına olan
uzaklığı 12,4 cm, uç genişliği 1 cm ve uç kısımdaki flanş payı 13 mm’dir. Bu
nozülün şekli, bağlandığı tüp ile uç kısmı arasında, dikey eksende 30o den fazla
olmayacak şekilde sağlanan bir açı sayesinde konik şekildedir. Verimli bir emiş
sağlayabilmek için cihaz; nozülün ucunu yüzeylere paralel olacak şekilde
37
ayarlayabilecek bir ayar mekanizmasına sahip olmalıdır . Emme kaynağı 12 l/s
(26,5 CFM) çekiş yapabilecek şekildedir [24].
Şekil 2.5 Örnek toplamada kullanılan elektrikli süpürge sistemi.
Halı Kaplı Yüzeyden Örnek Alma
Halı kaplı yüzeyden örnek almak için daha önceden hazırlanmış boyları 0,5-1,5 m
arasında değişen yan yana şeritler halinde sıralanmış olan ölçüm bantları
kullanılmaktadır. Örnek toplama işlemine başlamadan önce cihazın tekerlekleri ve
nozülün ağzı steril bir bezle iyice temizlenmektedir. Örnek alma işlemi, örnekleyici
cihaz, ölçüm bantlarının iki ucu arasında dört defa bir yönde, dört defa da diğer
yönde olacak şekilde toplam olarak şerit üzerinden 8 defa geçilecek şekilde bir ileri
bir geri 0,5 m/s hızla hareket ettirilerek yapılmaktadır. Ölçüm bantlarının genişliği
kullanılan nozülün ucunun boyu ile aynıdır. Etkin nozül genişliği CS3 örnekleyici
cihazı için 13 cm’dir. Yaklaşık olarak 0,5 m2’lik ölçüm alanından örnek toplandıktan
sonra yakalama şişesindeki toplanan madde miktarı belirlenmektedir. 55 mm
çapındaki yakalama şişesindeki 6 mm yüksekliğe karşılık gelen toz miktarı yaklaşık
olarak 6-8 g’dır. Eğer toplanan örnek 6 mm’den azsa bir 0,5 m2’lik ölçüm alanı daha
taranmaktadır. Tozun miktarı hesaplanırken saç, halı tüyü ve diğer geniş nesneler
ayrılmakta ve ondan sonra gerekli miktarın toplanıp toplanmadığına bakılmaktadır.
Eğer örnek alınan halı yüzeyi çok kirli ise veya çok sık temizlenmiyorsa siklon
yakalama şişesinin tamamen dolmasını engellemek için 0,25 m2’lik örnek alma
alanlarıyla işleme başlanmaktadır.
38
Aşağıdaki tabloda halı tipine göre ayarlanan akış oranları ve basınç düşüşleri
verilmiştir;
Tablo 2.8 Halı türüne göre akış oranı ve basınç düşüşü değişim değerleri.
Halı Türü Akış Oranı (l/s) Nozül Basınç Düşüşü (kPa)
Uzun Tüylü 9,5 (20 CFM) 2,2
İlmek Dokumalı 7,6 (16 CFM) 2,5
Çıplak Yüzeyden Örnek Alma
Örnek alınacak yüzey 0,5m–1,5m uzunluğunda paralel şeritler halinde
bölünmektedir. Her şerit arası 30 cm olacak şekilde kapatılarak maskelenmelidir.
Nozülün yerden yüksekliğini, yerden 1mm yukarıda (yaklaşık 1 U.S. penny’sinin
kalınlığı) olacak şekilde gerekli ayarlama yapılmaktadır. Örnek alma verimini
etkileyen iki faktör vardır. Bunlar akış oranı ve basınç düşüşüdür. Nozüldeki basınç
düşüşü, akış oranının ve yüzey ile nozülün flanşı arasındaki mesafenin bir
fonksiyonudur.
Örnek toplama işlemine başlamadan önce cihazın tekerlekleri ve nozülün ağzı steril
bir bezle iyice temizlenmektedir. Örnek alma işlemi, örnekleyici cihaz ölçüm
bantlarının iki ucu arasında iki defa bir yönde, iki defa diğer yönde olacak şekilde
toplam olarak bantın üzerinden dört defa geçecek şekilde, bir ileri bir geri 0,5 m/s
hızla hareket ettirilerek yapılmaktadır. Ölçüm bantlarının genişliği, kullanılan
nozülün uç kısmının genişliği ile aynıdır. Etkin nozül genişliği CS3 örnekleyici cihazı
için 13 cm’dir. Yaklaşık 10 m2’lik ölçüm alanından örnek toplandıktan sonra,
yakalama şişesindeki toplanan madde miktarı kontrol edilmektedir. 55 mm çapındaki
yakalama şişesindeki 6 mm yüksekliğe karşılık gelen toz miktarı yaklaşık olarak
6-8 g’dır. Eğer toplanan örnek 6 mm’den az ise örnek almaya devam edilmektedir.
6 g’lık tozu küçük bir çıplak ölçüm alanından toplayabilmek mümkün değildir, daha
fazla ölçüm alanı üzerinde örnek toplamak gerekmektedir. İstenen miktara ulaşılınca
vakum cihazının düğmesi kapatılmaktadır. Akış oranı 9,5 l/s (20 CFM) olarak
ayarlanmaktadır.
39
Numune Analizi
Yakalama şişesinde toplanan örnekler D 422 Metoduna göre elek setinde 5 dakika
boyunca sallanmaktadır. 150 m’den geçip, 100 m’nin üzerinde kalan ince toz
miktarı belirlenmektedir. 0,1 mg hassasiyetli terazide 100 m’lik elek üzerinde kalan
toz miktarı tartılmaktadır. Bu değerden eleğin ağırlığı çıkartılmaktadır. Elde edilen
ağırlık, örnek toplama alanına bölünmekte ve m2’deki toz miktarı hesaplanmaktadır.
Toplanan toz 100 m’lik elekten geçirilmeye çalışılarak F 608 Laboratuar Test
Metodu ile toz toplama verimi hesaplanmakta ve yaklaşık %99’luk verim elde
edildiği ifade edilmektedir.
Tablo 2.9 F 608A Laboratuar Test Metodu kullanılarak hesaplanan örnek toplama
verimi.
Parametreler Halı Tipi
Uzun Tüylü İlmek Dokumalı
Akış Oranı (l/s) 9,4 7,6
P (kPa)B 2,3 2,5
Siklondan toplanan ortalama kütle % si 69,5 66,8
Standart Sapma 1,2 2,8
Testlerin Sayısı 3 3
A : Halının toz yükü 15 g/m2
B : Nozüldeki Basınç Düşüşü
40
KAYNAKLAR
[1] http://www1.ldc.lu.se/iiiee/emissions/DUST/DUST.HTML
[2] http://www.labsec.co.za/
[3] http://www.hepavac.com/home.html
[4] http://ohioline.osu.edu/cd-fact/0191.html
[5] http://members.ozemail.com.au/~lblanco/topics.htm
[6] http://ohioline.osu.edu/hyg-fact/2000/2157.html
[7] Molhave, L., Schneider, T., and Kjaergaard, S.K., 2000. House dust in seven Danish
offices, Atmospheric Enviroment, Oxford, 34, 4767-4779.
[8] Que Hee, S.S., Peace, B., Clark, C.S., Boyle, J.R., Bornschein, R.L. and Hammond,
P.B., 1985. Evolution of Efficient Methods to sample lead Soursces, such as House
Dust and Hand Dust, in the Homes of Children, Environmental Research, 38, 77-95.
[9] http://www.hygiene.ruhr-uni-bochum.de/hygiene/dioxin/www-public/house-dust
[10] Sato, Y., 1994. Study on Chemical Components and Amount in Daily Change of
Indoor Dust, Tokyo Metropolitan Research Laboratory of Public Health annual report,
Tokyo, Japan.
[11] http://www.mobdek.8m.net/
[12] http://www.chemistry.gatech.edu/faculty/williams/bCourse_Infor.../mol_int.htm
[13] http://faculty.ssu.edu/~dfrieck/212/rev/forces/london.htm
[14] http://mpcfaculty.net/mark_bishop/London_polar_molecules.htm
[15] http://www.wpi.edu/~carruth/ph1121.html
[16] http://www.newi.ac.uk/buckleyc/fbmolecules.htm
41
[17] http://www.richmond.edu/~egoldman/205/review/IF.html
[18] Israelachvili, J., 1991. Intermolecular&Surface Forces, Academic Press Limited,
London.
[19] ESD Asssociation, 1998. An Introduction to ESD, Compliance Engineering
Magazine.
[20] Beaty, W.J., Human and Sparks, http://www.eskimo.com/~billb/billb.html
[21] Smallwood, J., Static Electricity, http://web006.pavilion.net/users/jeremys/home.htm
[22] Kalenderli, Ö. And Merev, A., 2001. Electrostatic Discharge Phenomena, I.T.U. and
I.U., İstanbul
[23] E 1728-99, Standard Practice for Field Collection o Settled Dust Using Wipe
Sampling Methods for Lead Determination by Atomic Spectrometry Techniques,
ASTM.
[24] D 5438-94, Standard Practice for Collection of Floor Dust for Chemical Analysis,
ASTM.
42
ÖZGEÇMİŞ
1977 yılında Elazığ’da doğdu. Lise eğitimini Haydarpaşa Anadolu Teknik Lisesi
Elektronik Bölümünde tamamladı. 1995 yılında İstanbul Teknik Üniversitesi Kimya
Mühendisliği Bölümünde başladığı lisans eğitimini, 1999 yılında üçüncülük derecesi
ile mezun olarak tamamladı. Halen İstanbul Teknik Üniversitesi Kimya Mühendisliği
Bölümünde Yüksek Lisans eğitimini devam ettirmektedir.