Effect of Sanding Factors on Surface Roughness of African Rosewood (Dalbergia melanoxylon)

Abstract

Dalbergia melanoxylon (African Blackwood/Mpingo) is a tree species known for its high density and hard structure and is widely used in producing musical instruments, luxury furniture, and handicrafts. The surface roughness of wood is determined by certain sanding factors. This study investigated the factors affecting the surface roughness of Dalbergia melanoxylon wood and determined optimal sanding conditions. Surface roughness was evaluated using Ra (average roughness), Rq (root mean square roughness), and Rz (maximum profile height) parameters, and differences between groups were statistically examined using analysis of variance. The results showed that the most influential factor for Ra and Rq was the sandpaper grit size, with contributions of 53.29% and 36.39%, respectively, while for Rz, the measurement direction was the most influential factor, with a contribution of 43.20%. The highest roughness values were obtained with 80 grit sandpaper, 15 s of sanding time, and measurements taken perpendicular to the grain, with Ra = 4.071, Rq = 5.668, and Rz = 35.207 µm. On the other hand, the lowest roughness values were obtained with 220 grit sandpaper, 60 s of sanding time, and measurements taken parallel to the grain, with Ra = 2.116 µm, Rq = 3.160 µm, and Rz = 22.668 µm. According to the Duncan test results, the combination with the lowest surface roughness was 220 grit sandpaper, 60 s of sanding time, and measurements taken parallel to the grain. In conclusion, for dense and hard-grained woods such as Dalbergia melanoxylon, fine sandpaper and longer sanding times are the most suitable conditions for optimizing surface quality. These findings provide an important reference for quality control processes and industrial applications of wooden decorative surfaces.

Keywords

• Dalbergia melanoxylon
• Surface roughness
• Sanding
• Surface quality
• Rosewood

Ethical Statement

The author(s) declare(s) that they have no potential conflicts of interest regarding the research, authorship, and/or publication of this article. The author(s) also state that the materials and methods used in this study do not require ethics committee approval or any legal special permissions.

Zımparalama Faktörlerinin Afrika Gül Ağacı (Dalbergia melanoxylon) Yüzey Pürüzlülüğüne Etkisi

Abstract

Dalbergia melanoxylon (Afrika gül ağacı / Mpingo), yüksek yoğunluğu ve sert yapısıyla bilinen, müzik aletleri, lüks mobilya ve el sanatları gibi alanlarda yaygın olarak kullanılan bir ağaç türüdür. Bu ağacın yüzey pürüzlülüğü, bazı zımparalama faktörlerinin etkisiyle şekillenir. Bu çalışmada, Dalbergia melanoxylon ahşabının yüzey pürüzlülüğünü etkileyen faktörler incelenerek en uygun zımparalama koşullarını belirlenmiştir. Yüzey pürüzlülüğü, Ra (ortalama pürüzlülük), Rq (kare ortalama pürüzlülük) ve Rz (maksimum profil yüksekliği) parametreleri ile değerlendirilmiş ve varyans analizleriyle gruplar arasındaki farklılıklar istatistiksel olarak incelenmiştir. Sonuçlar, Ra ve Rq parametrelerinde en etkili faktörün sırasıyla %53,29 ve %36,39 oranlarında zımpara kum boyutu olduğunu, Rz için ise %43,20 ile ölçüm yönünün en etkili faktör olduğunu göstermiştir. En yüksek pürüzlülük değerleri, 80 kum zımpara, 15 saniye zımparalama süresi ve liflere dik yönde yapılan ölçümlerde sırasıyla Ra = 4,071 µm, Rq = 5,668 µm ve Rz = 35,207 µm olarak bulunurken, en düşük pürüzlülük değerleri ise 220 kum zımpara, 60 saniye zımparalama süresi ve liflere paralel yönde yapılan ölçümlerle sırasıyla Ra = 2,116 µm, Rq = 3,160 µm ve Rz = 22,668 µm olarak elde edilmiştir. Duncan testi sonuçlarına göre, en düşük yüzey pürüzlülüğüne sahip kombinasyonun 220 kum zımpara, 60 saniye zımparalama süresi ve liflere paralel yönde yapılan ölçümlerde olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak, Dalbergia melanoxylon gibi yoğun ve sert lifli ağaçlarda, ince kum zımpara, uzun süreli zımparalama uygulamaları, yüzey kalitesini optimize etmek için uygun koşullar olarak öne çıkmaktadır. Elde edilen bulgular, ahşap dekoratif yüzeylerde kalite kontrol süreçleri ve endüstriyel uygulamalar için önemli bir referans sağlamaktadır.

Keywords

• Dalbergia melanoxylon
• Yüzey pürüzlülüğü
• Zımparalama
• Yüzey kalitesi
• Gül ağacı

Ethical Statement

Yazar(lar), bu makalenin araştırılması, yazarlığı ve/veya yayımlanmasıyla ilgili herhangi bir potansiyel çıkar çatışması bulunmadığını beyan eder(ler). Ayrıca yazar(lar), bu çalışmada kullanılan materyal ve yöntemlerin etik kurul onayı veya herhangi bir özel yasal izin gerektirmediğini belirtir(ler).

References

1. C. Y. Altun, “Ahşap eserlerin kullanım alanlarının sınıflandırılması”, Akademik Sanat 5:10 (2020) 1-18. Doi:10.34189/asd.5.10.001.
2. J. Nwoanjia, J. J. E. Biwôlé, J. Z. Mfomo, E. F. Fongnzossie, A. Pizzi, S. N. Essiane, A. B. Biwole, “Physical, mechanical and chemical properties as a decision-support tool to promote alternative woods: Case of Dabema (Piptadeniastrum africanum) in Cameroon”, Journal of Renewable Materials 13:5 (2025) 901-914. Doi:10.32604/jrm.2025.02024-0005.
3. M. Chavenetidou, V. Kamperidou, “Impact of wood structure variability on the surface roughness of chestnut wood”, Applied Sciences 14:14 (2024) 6326. Doi:10.3390/app14146326.
4. F. M. F. A. Varasquim, M. C. S. Alves, M. T. T. Gonçalves, L. F. F. Santiago, A. J. D. de Souza, “Influence of belt speed, grit sizes and pressure on the sanding of Eucalyptus grandis wood”, Cerne 18:2 (2012) 231-237. Doi:10.1590/S0104-77602012000200007.
5. S. Boonsermsuk, Y. Trisurat, H. Ma, T. Yanuariadi, P. Kant, P. K. Thulasidas, “Teak management in Thailand”, in Teak in Mekong for a Sustainable Future, Kasetsart University, KU, ITTO and TEAKNET, Bangkok, Thailand (2022) 22-36.
6. CITES, “Inclusion of Dalbergia melanoxylon in Appendix II of CITES (CoP9 Prop. 79)”, Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora. [Online]. Available: https://cites.org/sites/default/files/eng/cop/09/prop/E09-Prop-79_Dalbergia.PDF.
7. M. Mpele, M. Théophile, “Synthesis on the Bubinga wood properties”, International Journal of Engineering Research & Technology 3:11 (2014) 1698-1702.
8. Forest Products Laboratory, Wood Handbook: Wood as an Engineering Material, Agriculture Handbook No. 72, U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Washington, DC, 1999.

9. M. Güneş, “Machine learning-based prediction of surface roughness in heat-treated and sanded Siberian pine wood”, European Journal of Wood and Wood Products 84:1 (2026) 21. Doi:10.1007/s00107-025-02374-1.
10. E. Magoss, R. Rozs, S. Tatai, “Evaluation of wood surface roughness by confocal microscopy”, Wood Research 67:6 (2022) 919-928. Doi:10.37763/wr.1336-4561/67.6.919928.
11. E. A. Papp, C. Csiha, “Contact angle as function of surface roughness of different wood species”, Surfaces and Interfaces 8 (2017) 54-59. Doi:10.1016/j.surfin.2017.04.009.
12. O. Sulaiman, R. Hashim, K. Subari, C. K. Liang, “Effect of sanding on surface roughness of rubberwood”, Journal of Materials Processing Technology 209:8 (2009) 3949-3955. Doi:10.1016/j.jmatprotec.2008.09.009.
13. S. Hiziroglu, “Surface roughness analysis of wood composites: A stylus method”, Forest Products Journal 46:7-8 (1996) 67-72.
14. Ü. Ayata, “Tek ve çift bileşenli ahşap ağartıcılarının Okan (Cylicodiscus gabunensis [Taub.] Harms) odununa uygulanması ile meydana gelen bazı yüzey değişimlerinin araştırılması”, Mekansal Çalışmalar Dergisi 1:2 (2024) 123-130.
15. M. Türk, Ü. Ayata, “200 °C’de ısıl işlem görmüş mor kalp ağacı odununda Shore D sertlik değerinin ve yüzey pürüzlülüğü parametrelerinin incelenmesi”, Eurasian Journal of Forest Science 9:3 (2021) 134-142. Doi:10.3195/ejejfs.974039.
16. E. Topaloğlu, D. Ustaömer, M. Ozturk, N. Ay, “Investigation of some technological properties of Anatolian boxwood (Buxus sempervirens L.) stem wood”, Ormancılık Araştırma Dergisi 9 (2022) 178-185. Doi:10.17568/ogmoad.1088765.
17. S. S. Leite, G. M. K. Jesus, M. D. S. Alves, I. D. D. Valarelli, M. A. P. Bueno, F. Christiane, V. M. Salvadeo, “Analysis of the parameters affecting the surface sanding of Pinus elliottii and Corymbia citriodora wood species”, BioResources 14:2 (2019) 2773-2783. Doi:10.15376/biores.14.2.2773-2783.
18. M. Türk, Ü. Ayata, “Avokado (Persea americana Mill.) odununda yüzey pürüzlülüğü parametrelerinin ve Shore D sertlik değerinin araştırılması”, İleri Mühendislik Çalışmaları ve Teknolojileri Dergisi 2:2 (2021) 75-84.
19. Ü. Ayata, “Ayous odununun bazı teknolojik özelliklerinin belirlenmesi ve ısıl işlemden sonra renk ve parlaklık özellikleri”, Mobilya ve Ahşap Malzeme Araştırmaları Dergisi 3:1 (2020) 22-33.
20. R. D. D. Araujo, J. D. Santos, C. C. D. Nascimento, C. S. D. Nascimento, S. V. D. S. Barros, M. D. P. Lima, “Surface roughness of edge glued panels (EGP) of Amazon managed species”, Ciência e Agrotecnologia 43 (2019) e19119. Doi:10.1590/1413-7054201943019119.
21. L. Adamčík, L. Dzurenda, A. Banski, R. Kminiak, “Comparison of surface roughness of beech wood after sanding with an eccentric and belt sander”, Forests 15:1 (2023) 45. Doi:10.3390/f15010045.
22. K. de Jesus Reis, M. R. N. Lima, J. A. Santos, L. S. R. dos Santos, I. L. S. M. Vieira, A. A. C. Júnior, A. C. de Almeida Andrade, “Qualidade superficial da madeira de massaranduba após lixamento com diferentes granulometrias”, Research, Society and Development 14:3 (2025) e6214348468. Doi:10.33448/rsd-v14i3.48468.
23. S. Demirci, “Determination of the effect of cutting direction and grit sizes of the abrasive on surface roughness of Scotch pine (Pinus sylvestris L.) and Oriental beech (Fagus orientalis L.) woods”, Kastamonu University Journal of Forestry Faculty 19:2 (2019) 164-172. Doi:10.17475/kastorman.626270.
24. G. Keturakis, D. Kulikauskas, A. Baltrušaitis, “Effect of the sanding time and abrasive grit size on surface roughness of wood”, Proceedings of the 11th Meeting of the Northern European Network for Wood Sciences and Engineering (WSE), Poznań, Poland, September 14-15 (2015).
25. A. Laskowska, A. Piwek, K. Lipska, T. Kłosińska, K. Rybak, P. Boruszewski, “Evaluation of the selected surface properties of European oak and Norway maple wood sanded with aluminum oxide sandpapers of different grits”, Coatings 15:7 (2025) 813. Doi:10.3390/coatings15070813.
26. J. Kúdela, L. Mrenica, Ľ. Javorek, “The influence of milling and sanding on wood surface morphology”, Acta Facultatis Xylologiae Zvolen 60:1 (2018) 71-83. Doi:10.17423/afx.2018.60.1.08.
27. M. Sydor, R. Mirski, K. Stuper-Szablewska, T. Rogoziński, “Efficiency of machine sanding of wood”, Applied Sciences 11:6 (2021) 2860. Doi:10.3390/app11062860.