Some Properties of Heat–treated Wood Materials Impregnated with Various Nano Particles

Abstract

The aim of this study is to investigate to the effects of impregnation with nano sized titanium dioxide and boron nitride on some properties of heat-treated Beech (Fagus orientalis) and Oak (Quercus robur) woods. Heat treatment of wood materials were conducted in an oven under air medium. The impregnation process was applied to wood materials by using full-cell method in a chamber. After impregnation process, the samples were dried in the climate cabin created the medium such as 65% Rh and 20°C during a month. The densities at 0% and %12 moisture content (MC), water absorption and dimensional stability of the obtained samples were determined according to the related standards. The results showed that the impregnation of wood with nano boron nitride and heat treatment of wood generally decreased the water-wood relations. The heat treatment of wood materials was determined to be more an important factor on the decrease of water absorption and dimensional stability as comparison with the nanoparticle impregnation. The impregnation with TiO₂ was also found to increase the water absorption according to the impregnation with nanoboron nitride

Keywords

• Wood,Nano particle Impregnation,Wood modification,Heat-treatment,water uptake,dimensional stability

Çeşitli Nano Partiküllerle Emprenyelenmiş Isıl İşlemli Ahşap Malzemelerin Bazı Özellikleri

Öz

Bu çalışmanın amacı, ısıl işlem görmüş Kayın (Fagus orientalis) ve Meşe (Quercus robur) odunlarının bazı özellikleri üzerine nano boyutlu Titanyum dioksit ve Bor nitrür ile emprenyenin etkilerini araştırmaktır. Ahşap materyallerin ısıl işlemi hava ortamında bir etüvde gerçekleştirilmiştir. Emprenye işlemi, bir tankta dolu hücre metodu kullanılarak ahşap malzemelere uygulanmıştır. Emprenye işleminden sonra; örnekler, % 65 bağıl nem ve 20 °C sıcaklığa sahip bir ortam oluşturulan iklimlendirme kabininde bir ay boyunca kurutulmuştur. Elde edilen örneklerin %0 ve %12 denge rutubetinde (MC) yoğunluklar, su alma ve boyutsal kararlılığı ilgili standartlara göre belirlenmiştir. Sonuçlar ahşabın nano bor nitrür ile emprenye edilmesinin ve ısıl işlemin genellikle odun-su ilişkilerini azalttığını göstermiştir. Ahşap materyallerin ısıl işlemi, su alma ve boyutsal kararlılığındaki düşüşte nano partikül emprenyesine göre daha önemli bir faktör olduğu belirlenmiştir. TiO₂ ile yapılan emprenyenin, nano bor nitrür ile yapılan emprenyeye göre ahşap numunelerin daha fazla su almasına sebep olduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Ahşap,Nano partikül Emprenyesi,Ahşap modifikasyonu,Isıl işlem,su alma,boyutsal kararlılık

References

1. Afrouzi, Y.M., Omidvar, A. ve Marzbani, P. (2013). Effect of artificial weathering on the wood impregnated with nano-zinc oxide. World Applied Sciences Journal, 22 (9): 1200-1203.
2. Akhtari, M. ve Arefkhani, M. (2013). Study of microscopy properties of Wood impregnated with nano particles during exposed to white-rot fungus. Agriculture Science Developments, 2(11): 116-119.
3. Akhtari, M., Kokandeh, M.G. ve Taghiyari, H.R. (2012). Mechanical properties of Paulownia Fortinei wood impregnated with silver, copper and zinc oxide nano particles. Journal of Tropical Forest Secience, 24(4): 507-511.
4. Aydemir, D., Çivi B., Alsan, M., Can, A., Sivrikaya, H., Gündüz, G. ve Wang, A. (2016). Mechanical, morphological and thermal properties of nano-boron nitride treated wood materials. Maderas. Ciencia y tecnología, 18(1): 19-32
5. Bardak, T., Tankut, A. N., Tankut, N., Sözen, E., Aydemir, D. (2016). The effect of nano-TiO2 and SiO2 on bonding strength and structural properties of poly (vinyl acetate) composites. Measurement, 93, 80-85.
6. Bardak, T., Tankut, A. N., Tankut, N., Aydemir, D., Sözen, E. (2017). The bending and tension strength of furniture joints bonded with polyvinyl acetate nanocomposites. Maderas. Ciencia y tecnología, 19(1), 51-62.
7. Clausen, C. A., Green, F., Kartal, S. N. (2010). Weatherability and leach resistance of wood impregnated with nano-zinc oxide. Nanoscale research letters, 5(9): 1464.
8. Çıtak, O. (2012). Boraks ve Borik Asit ile Emprenye Edilmiş ve Isıl İşleme Tabi Tutulmuş Kayın Odununun Bazı Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi (yayımlanmış). Karabük Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mobilya ve Dekorasyon Eğitimi Anabilim Dalı, Karabük, 85 s.

9. Gökmen, K. (2017). Tall Yağı Emprenyesi ile Isıl İşlemin Ağaç Malzemenin Özellikleri Üzerine Etkisi. Yüksek Lisans Tezi (yayımlanmış), Bartın Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Orman Endüstri Mühendisliği Anabilim Dalı, Bartın, 57 s.
10. Habibzade, S., Taghiyari, H. R., Omidvar, A., Roudi, H. R. (2016). Effects of impregnation with styrene and nano-zinc oxide on fire-retarding, physical, and mechanical properties of poplar wood. Cerne, 22(4): 465-474.
11. Kızılırmak, S., Bürüç, G., Özaydın, M., Aydemir, D., Gunduz, G. (2018). Distribution of Nano Particles in the Wood Impregnated with Nano Scale Boron Nitride. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 20(3), 503-508.
12. Project on Emerging Nanotechnologies-PEN (2019). https://www.nanotechproject.org/cpi/products/nanoseal-wood/. Son Giriş Tarihi: 19.09.2019.
13. Perçin, O., Sofuoğlu, S.D. ve Uzun, O. (2015). Effects of boron impregnation and heat treatment on some mechanical properties of oak (Quercus petraea Liebl.). BioResources, 10(3): 3963-3978.
14. Sözen, E., Zor, M., Aydemir, D. (2018). The Effect of Nano TiO2 and Nano Boron Nitride on Mechanical, Morphological and Thermal Properties of WF/PP Composites. Drvna Industrija, 69(1), 13-22.
15. Taghiyari, H. R. (2011). Study on the effect of nano-silver impregnation on mechanical properties of heat-treated Populus nigra. Wood science and technology, 45(2): 399-404.
16. Taghiyari, H.R. (2013). Effects of heat-treatment on permeability of untreated and nanosilver-impregnated native hardwoods. Wood Science and Technology Department, 15(2): 183 - 194
17. Taghiyari, H.R., Layeghi, M. ve Liyafooee, F.A. (2012). Effect of dryice on gas permeability of nano-silver-impregnated Populus Nigra and Fagus Orientalis. Wood and Paper Science and Technologies Department, 6 (2): 40-44.
18. Tankut, N., Bardak, T., Sozen, E., Tankut, A. N. (2016). The effect of different nanoparticles and open time on bonding strength of poly (vinyl acetate) adhesive. Measurement, 81, 80-84.
19. Viitaniemi, P. (1997). Decay-resistant wood created in a heating process. Industrial Horizons, 23: 77-85.
20. ASTM D1413 (1999). Standard Test Method for Wood Preservatives by Laboratory Soil-Block Cultures, ASTM International, West Conshohocken, PA, www.astm.org
21. TS 53 (2005). Odunun fiziksel özeliklerini tayin için numune alma, muayene ve deney metotları. TSE Standartları, Ankara, www.tse.org.tr
22. TS 4084 (1983). Odunda radyal ve teğet doğrultuda şişmenin tayini. TSE Standartları, Ankara, www.tse.org.tr
23. TS 2595 (1977). Odunun liflere paralel doğrultuda basınç dayanımı tayini, TSE Standartları, Ankara, www.tse.org.tr.
24. TS 2471, (1976). Odunda mekanik ve fiziksel deneyler için rutubet miktarı tayini, TSE Standartları, Ankara, www.tse.org.tr.