Bazı Antibakteriyel Nano Malzemelerin Vernik Katman Sertliğine Etkileri

Year 2023, Volume: 26 Issue: 4, 1705 - 1714, 01.12.2023

Cansu Özder Musa Atar

https://doi.org/10.2339/politeknik.1325355

Abstract

Bu çalışmada, bazı antibakteriyel nano malzeme katkılı verniklerin ahşap malzemede katman sertliğine etkisi araştırılmıştır. Sarıçam (Pinus sylvestris L), Doğu kayını (Fagus orientalis Lipsky), sapsız meşeden (Quercus petraea Liebl.) hazırlanan örneklere, %0,1, %0,3 nano bor (NaB) ve nano gümüş (NaAg) ilave edilmiş su bazlı ve sentetik vernik ile ASTM D-3023’e göre verniklenmiştir. Vernikleme işleminden sonra örneklerin yüzey sertliği (salınım) ASTM D 4366-95’e uyularak yapılmıştır.
Sonuç olarak; yüzey sertlik değeri malzeme çeşidi bakımından en yüksek, Doğu kayını, sentetik vernik, nano bor ve %0,1’de, en düşük sarıçam, su bazlı vernik, nano gümüş ve %0,3’de tespit edilmiştir. Çoklu etkileşimde en yüksek Doğu kayını+sentetik vernik+%0,1 nano bor (28,00)’de, en düşük sarıçam+sentetik vernik+%0,3 nano gümüş (11,20)’ de elde edilmiştir. Kontrol örneklerine göre, nano malzemeler verniklerin yüzey sertliğine azaltıcı etki gösterdiği tespit edilmiştir. Bu durum, vernik sertliğinin önemli olduğu uygulama alanlarında dikkate alınması avantaj sağlayabilir. Antibakteriyel özelliği yüksek olan nano malzemelerin ahşap üst yüzey işlemlerinde kullanılması ile yeni fikirler ortaya çıkacak ve aşınma riski yüksek olan kullanım alanlarında avantaj sağlayacaktır.

Keywords

Ahşap malzeme, sertlik, vernik, nano bor, nano gümüş, modifikasyon

Project Number

FDK-2022-7848

The Effects of Some Antibacterial Nano Materials on Varnish Layer Hardness

Abstract

In this study, , it was researched the effect of some antibacterial nanomaterial added varnishes on the layer hardness of wood. Samples prepared from Scots pine (Pinus sylvestris L), Oriental beech (Fagus orientalis Lipsky), Sapless Oak (Quercus petraea Liebl.) were mixed with 0,1%, 0,3% nano boron (NaB) and nano silver (NaAg), it is varnished with water based and synthetic varnish according to ASTM-D 3023. After varnishing, the surface hardness (oscillation) of the samples was made according to ASTM D 4366-95. As a result; in terms of material type, the highest surface hardness value was determined in Oriental beech, synthetic varnish, nano boron and 0,1% and the lowest in Scotch pine, water based varnish, nano silver and 0,3%. In the multiple interaction, peak Oriental beech+ synthetic varnish+0,1% nano boron (28,00) and least Scotch pine+ synthetic varnish+0,3% nano silver (11,20) were obtained. Compared to the control samples, it was detected nanomaterials had a reducing impact on surface hardness of the varnishes. This may be advantage to consider in application areas where varnish hardness is important.
New ideas will emerge with the use of nanomaterials with high antibacterial properties in wood surface treatments and it will provide advantages in usage areas with high risk of abrasion.

Keywords

Wood material, hardness, varnish, nano boron, nano silver, modification

Supporting Institution

Gazi Üniversitesi BAP BİRİMİ

Project Number

FDK-2022-7848

Thanks

This work has been supported by Gazi University Scientific Research Projects Coordination Unit under grant number FDK-2022-7848

References

• [1] Nanoteknoloji strateji grubu., Nanobilim ve nanoteknoloji stratejileri, Vizyon 2023 projesi, TÜBİTAK, 18 sayfa, Ankara, ( 2004).
• [2] Bozkurt A. Y., Erdin N., “Ağaç Teknolojisi” İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi ,yayın no: 445, ISBN: 975-404-449-X. İstanbul, (1997).
• [3] Sow, C.; Riedl, B; Blanchet, P., UV-waterborne polyurethane-acrylate nanocomposite coatings containing alumina and silica nanoparticles for wood: mechanical, optical, and thermal properties assessment. Journal of Coatings Technology and Research, 8(2): 211-221., (2011).
• [4] Kurtoğlu A., Ağaç malzeme Yüzey İşlemleri, genel bilgiler, Cilt I, İstanbul Üniversitesi Yayınları, İstanbul Üniversitesi Yayın no: 4262 (2000).
• [5] Vardanyan V., Galstian T., Riedbl B., Effects of addition of cellulose nanocrystals to wood coatings on color changes and surface roughness due to accelerated weathering, Journal of Coatings Technology and Research, 12(2), 247-258, (2015).
• [6] Frigione, M; Lettieri, M., Novel attribute of organic–inorganic hybrid coatings for protection and preservation of materials (stone and wood) belonging to cultural heritage. Coatings, 8(9): 319, (2018).
• [7] Kaygın, B.; Akgün, E., A nano-technological product: An innovative varnish type for wooden surfaces. Scientific Research and Essay, 4 (1): 1-7, (2008).
• [8] Candan, Z., “Ahşap Sandviç Panel ve Laminat Parke Üretiminde Nanopartikül Kullanımı ve Teknolojik Özellikler Üzerine Etkisi”, İstanbul Üniversitesi, Doktora Tezi, İstanbul, (2012).
• [9] Atar, M.; Keskin, H.; Yavuzcan, H. G., Varnish layer hardness of oriental beech (Fagus orientalist L.) wood as affected by impregnation and bleaching. Journal of Coatings Technology and Research, 1(3), 219–224, (2004).
• [10] Yakın, M., “Su bazlı verniklerde sertlik, parlaklık ve yüzeye yapışma mukavemetinin tespiti, Yüksek Lisans Tezi”, Gazi Üniversitesi, Ankara, (2001).
• [11] Long, L.; Xu, J.; Wan, X; Qian, L., Surface modification of nano-alumina and its application in preparing polyacrylate water-based wood coating. Journal of Polymer Engineering, 33(8): 767-774, (2013).
• [12] Keskin, H.; Atar, M.; Yavuzcan, H. G., Impact of impregnation and bleaching on the surface hardness of oak (Quercus petraea L.) wood. Journal of Applied Polymer Science, 93(2), 498–504., (2004).
• [13] Budakçı, M., “Ahşap verniklerinde katman kalınlıgının sertlik, parlaklık ve yüzeye yapışma mukavemetine etkileri”. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 68. (1997).
• [14] Özen, R; Sönmez A., Özen, R., Sönmez A., Ahşap verniklerin harici etkilere karşı dayanıklılığına ilişkin araştırmalar, Devlet Planlama Teşkilatı Araştırma Projesi Kesin Raporu, Ankara. (1996).
• [15] Rai, M.K., Yadav, A.P., Gade, A.K., “Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials”, Biotech Adv., 27 (1):76-82 (2009).
• [16] Dhoke S.; Mahajan P.; Kamble R.; Khanna A.; Effect of Nanoparticles Suspension on the Growth Mung (Vigna radiata) seedlings by foliar spray method, India, 3(1), (2013).
• [17] Atılgan A., Peker H., Atar M., “Çevreci organik üst yüzey işlem maddesinin ahşap malzemede uygulanması ve bazı yüzey özelliklerine etkisi” Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 37:1 107-120, (2022).
• [18] Budakçı, M.; Uysal B.; Esen R.,). Borik asit modifikasyonunun su bazlı vernik sertlik değerine etkisi, 5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS’09), Karabük-Türkiye, 1160, (2009).
• [19] Şimşek, H., “Ülkemiz için yeni bazı borlu bileşiklerin ağaç malzemenin yoğunluk, mekanik özellikler, biyolojik direnç ve üst yüzey özellikleri üzerine olan etkilerinin belirlenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Muğla Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Muğla, (2009).
• [20] Örs Y.; Özçiftçi A.; Şahinkol H.; Yapıcı F., “Üstyüzey işlemlerinin Doğu ladini (Picea orientalis L.) odununun renk, parlaklık ve pandüllü sertlik değerine etkisi”, Ladin Sempozyumu, Trabzon, 994–1005, (2005).
• [21] Aykaç S., Sofuoğlu D. S., “Bambu ağaç malzemede vernik tiplerinin yüzey özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi” Politeknik Dergisi, 24(4): ss 1353-1363, (2021).
• [22] Sönmez A., Budakçı M., ve Yakın M., “Ağaç Malzemede Su Çözücülü Vernik Uygulamalarının Sertlik, Parlaklık ve Yüzeye Yapışma Direncine Etkileri” Politeknik Dergisi, cilt 7, sayı:3, ss 229-235, (2004).
• [23] Pelit H., Korkmaz M., “Kayın Kayın (Fagus orientalis Lipsky) Odununun Yüzey Özelliklerine Nano-Grafen Katkılı Su Bazlı Verniklerin Etkisi” Politeknik Dergisi, 22(1), ss.203-212, (2019).
• [24] ISO 3129 “Wood-Sampling methods and general requirements for physical and mechanical testing of small clear wood specimens. İsviçre: International Organization for Standardization, (2019).
• [25] Baykan, İ.; Kılıç, Y.; Bakır, K.., Mobilya Endüstrisinde Üstyüzey İşlemleri, Ankara, 102-104, (2000).
• [26] Temiz, A.; Gezer, E. D.; Yildiz, U. C.; Yildiz, S., Combustion properties of alder (Alnus glutinosa L.) Gaertn. subsp. barbata (C.A. Mey) Yalt. and southern pine (Pinus sylvestris L.) wood treated with boron compounds. Construction and Building Materials, 22(11), 2165–2169, (2008).
• [27] Lines, M.G., Nanomaterials for practical functional uses, Journal of Alloys and Compounds. 449-(1-2), Australia, (2008).
• [28] DPT, “Bor Tuzları–Trona–Kaya Tuzu–Sodyum Sülfat–Stronsiyum. Çalışma Grubu Raporu”, Cilt, Ankara, (2001).
• [29] Cansızı, E.; Kırmusaoğlu, S., “Nanoteknolojide nano gümüşün antibakteriyel özelliği” Haliç Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü, İstanbul, (2018).
• [30] ASTM-D3023., “Standard practice for determination of resistance of factory-Applied coatings on wood products to stains and reagents”. American Society for Testing and Materials, U.S.A., (2017).
• [31] TS ISO 13061-1., “Odunun fiziksel ve mekanik özellikleri – Kusursuz küçük ahşap numunelerin deney yöntemleri” - Bölüm 1: Fiziksel ve mekanik deneyler için nem muhtevasının belirlenmesi. Ankara: Türk Standardları Enstitüsü, (2021).
• [32] ASTM D 4366 -95, “Standard test methods for hardness of organic coatings by pendulum damping tests”. American Society for Testing and Materials”, U.S.A., (1984).
• [33] TS EN ISO 3251., “Boyalar, vernikler ve plastikler - Uçucu olmayan madde içeriğinin tayini. Türk Standardları Enstitüsü, Ankara, (2019).
• [34] Sönmez, A., “Ağaçtan yapılmış mobilya üst yüzeylerinde kullanılan verniklerin önemli mekanik, fiziksel ve kimyasal etkilere karşı dayanıklılıkları”. Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 142, (1989).
• [35] Peker H., Ulusoy H., “Ahşapta nanoteknolojik vernik/tutkal kullanımı ve etkileri” 3nd International Symposium on Innovative Approaches in Scientific Studies, April 19-21, Ankara, (2019).
• [36] Peker H., “Atık çay ekstrakt boyasının çeşitli mordan-su çöüzücülü vernikle ahşapta kullanımı ve sertlik değişimine etkisi”, Politeknik Dergisi, 18 (2) : 73-78, (2015).
• [37] Örs Y., Atar M., Çolakoğlu H.M., “Impact of ımpregnation with boron compounds on the surface hardness of varnished wood”, Journal of Applied Polymer Science, cilt.105, sa.4, ss.2327-2331, (2007).