The Effect of Temperature and Duration Changes on MDF Properties in Lamination Process

Abstract

Medium density fiberboards (MDF) are widely used especially in furniture production and most of them are coated on their surfaces. The coating process called lamination improves the surface properties and dimensional stability of the boards. The properties and lamination parameters of the coating material vary according to the material to be coated. In this study, it is aimed to determine the effect of temperature and duration changes used in the lamination process of the medium density fiberboards on the board properties. For this purpose, lamination was carried out at constant pressure (30 kg-f/cm2), using 4 different press durations (18s, 20s, 22s, 24s) and 2 different temperatures (195 °C, 205 °C) and the properties of the coated boards for each variation determined. According to the results obtained, it was determined that the thickness swelling (TS) and water absorption (WA) values were improved at lower temperatures and press duration. It was concluded that the internal bonding strength (IB) improves with increasing temperature, but there is no linear change in the time change. It has been understood that the bending strength (BS) and modulus of elasticity (MOE) values generally increase with the rise in temperature at all times and at the same temperature, the increase in press duration causes a linear increase for both resistance values, except for 195°C-22s. It was determined that the most suitable temperature-time parameters were 195°C-22s for BS and 205°C-24s for MOE. In addition, it has been determined that the results obtained from all lamination parameters used meet the requirements (general purpose boards in dry and humid conditions) of the TS EN 622-5 (2011) standard.

Keywords

• Lamination
• decor paper
• urea formaldehyde
• MDF
• overlay.

Laminasyon İşleminde Sıcaklık ve Süre Değişiminin MDF Özelliklerine Etkisi

Öz

Orta yoğunlukta lif levhalar (MDF) mobilya üretiminde yaygın olarak kullanılmakta ve yüzeyleri genellikle reçine emdirilmiş dekor kağıtları ile kaplanmaktadır. Laminasyon adı verilen kaplama işlemi, levhaların yüzey özellikleri ile boyutsal kararlılığını iyileştirmektedir. Kaplama malzemesinin özellikleri ve laminasyon parametreleri kaplanacak malzemeye göre değişmektedir. Bu çalışmada orta yoğunlukta lif levhaların laminasyon işleminde kullanılan sıcaklık ve süre değişiminin levha özellikleri üzerine etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. 30 kg-f/cm2 sabit basınç altında 18s, 20s, 22s, 24s süre, 195 °C, 205 °C sıcaklık şartlarında laminasyon işlemi yapılmıştır. Her bir varyasyon için kaplanmış levhaların özellikleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre daha düşük sıcaklık ve sürelerde kalınlığına şişme (TS) ve su alma (WA) değerlerinin iyileştiği belirlenmiştir. Yüzeye dik çekme direncinin (IB) sıcaklığın artmasıyla iyileştiği, süre değişiminde ise doğrusal bir değişimin olmadığı sonucuna varılmıştır. Eğilme direnci (BS) ve eğilmede elastikiyet modülü direnci (MOE) değerlerinin genel olarak tüm sürelerde sıcaklık artışı ile arttığı, aynı sıcaklıkta ise süre artışının 195°C-22s koşulu hariç, her iki direnç değeri için doğrusal bir artışa neden olduğu anlaşılmıştır. En uygun sıcaklık-süre parametrelerinin BS için 195°C-22s, MOE için ise 205°C-24s olduğu belirlenmiştir. Ayrıca kullanılan tüm laminasyon parametrelerinden elde edilen sonuçların TS EN 622-5 (2011) standardında istenen (kuru ve nemli şartlarda genel amaçlı levhalar) özellikleri karşıladığı tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Laminasyon
• dekor kağıdı
• üre formaldehit
• MDF.

References

1. Aksu, S. (2009). Dekor Kâğıdı ve Reçine Tipinin Yonga Levhaların Fiziksel–Mekanik ve Yüzey Kalitesine Etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Bartın Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Orman Endüstri Mühendisliği Anabilim Dalı, Bartın, 126s.
2. Barret, R. (1993). Amino Resins, Surface Overlaying Raw Materials and their Usage, Chapman & Hall, London
3. Büyüksarı, Ü. (2012). Physical and mechanical properties of particleboard laminated with thermally compressed veneer. BioResources, 7(1), 1084-1091.
4. Cavdar AD, Yel H, Kalaycıoglu H, Hiziroglu S (2013) Effect of waste melamine impregnated paper on properties of oriented strandboard. Mater Design 51(4):751–755
5. Composite Panel Association (2007). Laminating Composite Panels: Technical Bulletin, Composite Panel Association, Ontario, USA.
6. Istek, A., Aydemir, D., Aksu, S. (2010). The effect of décor paper and resin type on the physical, mechanical, and surface quality properties of particleboards coated with impregnated décor papers. BioResources, 5(2), 1074-1083.
7. İstek, A., Gözalan, M., Özlüsoylu, İ. (2017b). Yonga levha özelliklerine yüzey kaplama veya boyama işlemlerinin etkisi. Kastamonu Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 17(4), 619-629.
8. İstek, A., Özlüsoylu, İ., Aydın, U. (2016). The Effect of Resin Paper Coating on Some Particleboard Properties. Conference: 2nd International Conference on Engineering and Natural Sciences (ICENS 2016) Sarajevo, Bosnia and Herzegovina 1312-1317.

9. İstek, A., Özlüsoylu, İ., Kızılkaya, A. (2017a). Türkiye ahşap esaslı levha sektör analizi. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 19(1), 132-138.
10. Jämsä, S., Viitaniemi, P. (2001). Heat treatment of wood: better durability with out chemicals. In Rapp AO. Review on heat treatments of wood. In: Special Seminar: Environmental Optimization of Wood Protection (pp. 21-26).
11. Kandelbauer, A., Petek, P., Medved, S., Pizzi, A., Teischinger, A. (2010). On the performance of a melamine–urea–formaldehyde resin for decorative paper coatings. European Journal of Wood and Wood Products, 68(1), 63-75.
12. Kara, M. E., Yerlikaya, Z., Ateş, S., Olgun, Ç. (2016). Effect of pressing conditions on some surface properties of HDF laminate parquets. Indian Journal of Engineering & Materials Sciences, 23, 274-278.
13. Kara, M.E., İstek, A., Esgin, E. (2014). The effect of lamination conditions on surface characteristics of particleboard, 3rd International Non-Wood Forest Products Symposıum. 8-10 Mayıs.Kahramanmaraş /Turkey. Syf: (1031-1037)
14. Lee PW, Kim CS. (1985). Bending strength of veneered particleboard composite with variations in shelling ratio and veneer grain angle. Wood Sci Technol. 3:23–5.
15. Liu, Y., Zhu, X. (2014). Measurement of formaldehyde and VOCs emissions from wood-based panels with nanomaterial-added melamine-impregnated paper. Construction and Building Materials, 66, 132-137.
16. Liu, Y., Shen, J., Zhu, X. D. (2015). Evaluation of mechanical properties and formaldehyde emissions of particleboards with nanomaterial-added melamine-impregnated papers. European Journal of Wood and Wood Products, 73(4), 449-455.
17. Nemli G., Çolakoglu G. (2005).The influence of lamination technique on the properties of particleboard. Building and Environment, 40(1), 83-87.
18. Nemli, G. (2008). Factors affecting some quality properties of the decorative surface overlays. journal of materials processing technology, 195(1-3), 218-223.
19. Nemli G, Usta M. (2009). Influences of some manufacturing factors on the important quality properties of melamine-impregnated papers. Build Environ. 39:567–70.
20. Nemli, G., Usta, M. (2004). Influences of some manufacturing factors on the important quality properties of melamine-impregnated papers. Building and Environment, 39(5), 567-570.
21. Nemli, G., Hiziroglu, S. (2009). Effect of press parameters on scratch and abrasion resistance of overlaid particleboard panels. Journal of composite materials, 43(13), 1413-1420.
22. Nemli, G., Gezer, E. D., Hızıroǧlu, S. (2003). The changes in important quality properties of continuous pressed laminates (CPL) with some changes in thickness and press parameters. building and environment, 38(7), 913-917.
23. Nemli, G., Yıldız, S., Gezer, E. D. (2005). Effects of melamine raw paper weight, varnish type and the structure of continuous pressed laminate (CPL) on the physical, mechanical properties and decay resistance of particleboard. International biodeterioration & biodegradation, 56(3), 166-172.
24. Sparkes, T. (1993). Substrate Selection for End Use Applications, pp. 27_31, European Plastic
25. TS 64-1 EN 622-1 (2005). “Lif levhalar- Özellikler- Part 1: Genel özellikler,” Türk Standartları Enstitüsü (TSE), Ankara.
26. TS EN 310 (1999). “Ahşap esaslı levhalar-Eğilme dayanımı ve eğilme elastikiyet modülünün tayini”, Türk Standartları Enstitüsü (TSE), Ankara.
27. TS EN 317 (1999). “Yonga levhalar ve lif levhalar-Su içerisine daldırma işleminden sonra kalınlığına şişme tayini,” Türk Standartları Enstitüsü (TSE), Ankara.
28. TS EN 319 (1999). “Yonga levhalar ve lif levhalar-Levha yüzeyine dik çekme dayanımının tayini,” Türk Standartları Enstitüsü (TSE), Ankara.
29. TS EN 322 (1999). “Ahşap esaslı levhalar-Rutubet miktarının tayini,” Türk Standartları Enstitüsü (TSE), Ankara.
30. TS EN 323 (1999). “Ahşap esaslı levhalar-Birim hacim ağırlığının tayini,” Türk Standartları Enstitüsü (TSE), Ankara.
31. TS EN 326-1 (1999). “Ahşap esaslı levhalar-Numune alma kesme ve muayene bölüm 1: Deney numunelerinin seçimi, kesimi ve deney sonuçlarının gösterilmesi,” Türk Standartları Enstitüsü (TSE), Ankara.
32. TS EN 622-5 (2011). “Lif levhalar- Özellikler- Bölüm 5: Kuru işlemli levhalar (MDF) için gerekler,” Türk Standartları Enstitüsü (TSE), Ankara.
33. TS EN 14322 (2021). “Ahşap esaslı levhalar- İç mekan kullanımları için melamin yüzlü levhalar- Tarif, gerekler ve sınıflandırma,” Türk Standartları Enstitüsü (TSE), Ankara.
34. Unsal, O., Candan, Z., Buyuksari, U., Korkut, S., Chang, Y-S., Yeo, H. (2011). “Effect of thermal compression treatment on the surface hardness, vertical density propile and thickness swelling of eucalyptus wood boards by hot-pressing,” Mokchae Konghak 39(2), 148-155.