Farklı Yaşlandırma Şartlarının Bazı Ağaç Türlerinin ThermoWood® Ürünlerinde Renk Değişimine Etkisi

Abstract

Bu çalışmada ısıl işlem uygulanmış ağaç türlerinde yoğunluk ve renk değişimi gibi fiziksel, statik eğilme direnci ve statik eğilmede elastikiyet modülü gibi mekanik özellikler araştırılmıştır. Fiziksel özelliklerden renk değişimi üst yüzey işlemi uygulanmış deneme örneklerinde doğal ve hızlandırılmış yaşlandırma sonrası ayrı ayrı belirlenmiştir. İlk olarak, Türkiye'de doğal olarak yetişen çalışma ağaçları kavak (Populus tremula-TK), dişbudak (Fraxinus angustifolia-DYD), ladin (Picea orientalis-DL) ve göknar (Abies bornmülleriana-UG) seçilmiştir. Ardından çalışma ağaçları ThermoWood® yöntemi ile ısıl işleme tabi tutulmuşlardır. Daha sonra, DYD ve UG için tam kuru yoğunluk (TKY), hava kurusu yoğunluk (HKY) ve statik eğilme direnci (ED) ve statik eğilmede elastikiyet modülü (EM) test örnekleri, aynı zamanda tüm ağaç türlerinden yaşlandırma çalışması yapılacak deneme örnekleri hazırlanmıştır. Yaşlandırma test örneklerine tek bileşenli (STB), çift bileşenli (SÇB) ve renkli olmak (SRV) üzere üç farklı içeriğe sahip su bazlı vernik (SBV) ile yüzey işlemi uygulanmıştır. Örnekler üzerinde daha sonra 190 gün boyunca doğal yaşlandırma (DY), 336 saat hızlandırılmış yaşlandırma (QUV) işlemi gerçekleştirilmiştir. Yaşlandırma testleri sonrasında en küçük ΔE değerleri SRV elde edilmiştir. Çalışma sonuçlarına göre ısıl işlem görmüş ağaç malzemelerin dış hava koşullarına açık kullanımlarında renk değişimine karşı alınabilecek en etkili tedbirlerden birisinin SRV kullanılmasının olduğu söylenebilir. Öte yandan HT test örneklerinde kontrol örneklerine (K) göre yoğunluk değerleri ile ED’nin azaldığı, EM değerinin ise arttığı belirlenmiştir.

Keywords

• ThermoWood®
• Isıl İşlem
• Su bazlı renkli vernik
• Yaşlandırma

Supporting Institution

Düzce Üniversitesi

Project Number

BAP-2015.21.07.314 numaralı Bilimsel Araştırma Projesiyle desteklenmiştir

Thanks

Düzce üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğüne katkılarından dolayı teşekkür ederiz.

The Effect of Different Aging Conditions on Color Change of Some Wood Species in ThermoWood® Products

Abstract

In this study, mechanical properties such as static bending resistance and elastic modulus of elasticity in static bending with physical properties such as density were investigated in heat-treated wood species. The color change from the physical properties was determined separately after natural and accelerated weathering in the test samples on which the surface treatment was applied. Firstly, study trees which naturally grown in Turkey were selected aspen (Populus tremula-TK), ash (Fraxinus angustifolia-DYD), spruce (Picea orientalis-DL), and fir (Abies bornmülleriana-UG). Subsequently, they were subjected to heat treatment with the ThermoWood® method. Afterward, test samples for oven-dry density (TQM), air-dry density (HKY) and static bending resistance (ED), and static bending elasticity modulus (EM) test samples for DYD and UG, as well as test samples to be weathering from all tree species were prepared. Surface treatment was applied to the weathering test samples with a water-based varnish (SBV) with three different contents: one-component (STB), two-component (SÇB) and colored (SRV). Then, natural weathering (DY) for 190 days and accelerated weathering (QUV) for 336 hours were performed on the samples. After weathering tests, the smallest values in SRV were obtained. According to the results of the study, it can be said that one of the most effective measures to be taken against color change in outdoor use of heat-treated wood materials is to use SRV. On the other hand, it was determined that the density values and static bending resistance (ED) decreased and the elastic modulus (EM) value in static bending increased in HT test samples compared to the control samples (K).

Keywords

• ThermoWood®
• heat treatment
• water-based colored varnish
• aging

Project Number

BAP-2015.21.07.314 numaralı Bilimsel Araştırma Projesiyle desteklenmiştir

References

1. 1. Akter, M., Aytin, A., Konmaz, C.K. (2019). “ The Effects Of Water-Based Color-Protectıve Barrıers On Natural Wood Veneer”, Sigma J Eng & Nat Sci, 10 (1), 2019, 59-68.
2. 2. URL-1 (2010). http://www.thermowood.fi (28 Haziran 2010).
3. 3. URL-2 (2012). http://www.q-lab.com (26 Aralık 2012).
4. 4. URL-3. (2021). https://www.google.com/search?q=t%C3%BCrkiye+haritas%C4%B1 (03 Şubat 2021).
5. 5. ASTM D 2224 2 e1 (2003). Standart Practice for Calculation or Color Tolerances and Color Differences from Instrumentally Measured Color Coordinates, American Society For Testing and Materials, U.S.A.
6. 6. ASTM D 1641 (2004). Standard Practice for Conducting Outdoor Exposure Tests of Varnishes. American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania.
7. 7. ASTM G 154-06 (2006). Standard practice for operating fluorescent light apparatus for UV exposure of nonmetallic materials, ASTM, USA, 2-8.
8. 8. Aytin, A. (2013). Yabani Kiraz (Cerasus Avium (L.) Monench) Odununun Fiziksel, Mekanik ve Teknolojik Özellikleri Üzerine Yüksek Sıcaklık Uygulamasının Etkisi, Doktora tezi, Düzce.

9. 9. Bekhta, P., Niemz, P. (2005). Effect of high temperature on the change in color, dimensional stability and mechanical properties of spruce wood, Holzforschung, 57(5), 539–546.
10. 10. Borrega, M. (2011). Mechanisms affecting the structure and properties of heat-treated and high-temperature dried Norway spruce (Picea abies) wood, Dissertationes Forestales, Faculty of Science and Forestry University of Eastern Finland, Finlandiya.
11. 11. Budakçı, M., Akkuş, M., Budakçı, A.A. (2011). Su Bazlı Boya ve Verniklerin Türkiye’deki Üretimi ve Kullanımı, 6 th International Advanced Technologies Symposium (IATS’11), 16-18 May 2011, Elazığ, Türkiye.
12. 12. Dubey, M.K. (2010). Improvements in stability, durability and mechanical properties of radiata pine wood after heat-treatment in a vegetable oil, Forestry at the University of Canterbury, New Zealand
13. 13. Gonzalez-Pena, M.M., and Hale, Michael D.C. (2009). Colour in Thermally Modified Wood of Beech, Norway Spruce and Scots Pine. Part 1: Colour Evolution and Colour Changes, Holzforschung, 63 (2009) 385–393
14. 14. Güller, B. (2012). Effects of heat treatment on density, dimensional stability and color of Pinus nigra wood, African Journal of Biotechnology, 11(9), 2204-2209.
15. 15. Horvath, N., Csupor, K., Molnar, S., Nemeth, R. (2012). Chemical-free wood preservation – the effect of dry thermal treatment on wood properties with special emphasis on wood resistance to fungal decay, International Scientific Conference, Sopron-Hungary.
16. 16. Huang, X., Kocaefe, D., Kocaefe, Y., Boluk, Y., Pichette, A. (2012). A spectrocolorimetric and chemical study on color modification of heat-treated wood during artificial weathering, Applied Surface Science, 258 (14), 5360–5369
17. 17. Johnson, R. (1997). Waterborne Coatings An Overview of Waterborne Coatings: A Formulator’s Perspective. Journal of Coatings Technology. Vol.69. Page.117-121.
18. 18. Li, X., Cai, Z., Mou, Q., Wu, Yi., Liu, Y. (2011). Effects of heat treatment on some physical properties ofdouglas fir (pseudotsuga menziesii) wood, Advanced Materials Research Vols. 197-198, 90-95.
19. 19. Nuopponen, M. (2005). FT-IR and UV Raman spectroscopic studies on thermal modification of scots pine wood and its extractable compounds, Doctoral dissertation, Helsinki University of Technology, Espoo-Finland.
20. 20. Özçiftçi, A., Altun, S., Yapıcı, F. (2009). Isıl işlem uygulamasının ağaç malzemenin teknolojik özellikleri üzerine etkisi, 5.Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu, Karabük.
21. 21. Poncsak S., Kocaefe D., Younsi R. (2011). Improvement of the heat treatment of Jack pine (Pinus banksiana) using ThermoWood technology, Eur. J. Wood Prod., 69, 281–286.
22. 22. Rapp, A.O. (2001). Review on heat treatments of wood. European Thematic Network for Wood Modification. Hamburg-Almanya.
23. 23. Sefil, Y. (2010). Thermowood yöntemiyle ısıl işlem uygulanmış göknar ve kayın odunlarının fiziksel ve mekanik özellikleri, Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi.
24. 24. Shi, J. L., Kocaefe, D. and Zhang, J. (2007). Mechanical behaviour of québec wood species heat-treated using thermowood process, Holz als Roh-und Werkstoff, 65(4) 255-259.
25. 25. Todorovic, N., Popovic, Z., Miliç, G., Popadic, R. (2012). Estimation of heat-treated beechwood properties by color change, BioResources, 7(1), 799-815.
26. 26. TS 4176 (1984). Odunun fiziksel ve mekaniksel özelliklerinin tayini için homojen mescerelerden numune ağacı ve laboratuvar numunesi alınması, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
27. 27. ISO 7724-2 (1984). Paints and varnishes-colorimetry-part2:colour measurement, ISO standart.
28. 28. ISO 7724-3 (1984). Paints and varnishes-colorimetry-part 3:Calculation of colour differences”, ISO standart.
29. 29. TS 4318 (1985). Boya ve vernikler, metalik olmayan boya katmanlarının 20º, 60º ve 85º açılarda parlaklık ölçümü, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
30. 30. TS CEN/TS 15679 (2010). Isıl işlemle şekil verilmiş kereste-terimler ve karakteristikler, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
31. 31. TS 2471 (1976). Odunda, fiziksel ve mekaniksel deneyler için rutubet miktarı tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
32. 32. TS 2472 (1976). Odunda, fiziksel ve mekaniksel deneyler için birim hacim ağırlığı tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
33. 33. TS 2474 (1976). Odunda statik eğilme dayanımının tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
34. 34. TS 2478 (1976). Odunun statik eğilmede elastikiyet modülünün tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
35. 35. YILDIZ, E. (1999). Su Bazlı Boya ve Kaplamalar Beklentiler ve Su Bazlı Poliüretan Bağlayıcı Sistemleri. Tübitak.
36. 36. Tuong, VM. M(2010). Li J., Effect of heat treatment on the change in color and dimensional stability of acacia hybrid wood, BioResources 5(2), 1257-1267.
37. 37. Atar, M., Yalınkılıç, A.C., ve Keskin H. (2019). “Isıl işlemin vernikli ağaç malzemede renk değişimine etkisi”, Politeknik Dergisi, 22(2), 407-413.
38. 38. Kart, Ş., Baysal, E., Altay, Ç., Toker, H., Türkoğlu, T., Cibo, C. (2018), “Isıl İşlem Uygulanan ve Verniklenen Odunun Doğal Yaşlandırma İşleminden Sonra Renk Kararlılığının Belirlenmesi” , Mesleki Bilimler Dergisi, MBD 2018, 7 (2): 142 – 152.
39. 39. Türkoğlu, T., Kabasakal, Y., Baysal, E., Gündüz, A., Küçüktüvek, M., Bayraktar, D.K., Toker, H., Peker, H. (2017). Surface Characteristics of Heated and Varnished Oriental Beech After Accelerated Weathering, Wood Research, 62(6): 961-972.
40. 40. Ayata, Ü. (2014). Isıl İşlem Görmüş (Thermowood) Bazı Ağaç Türlerinde Kullanılan Su-Bazlı Vernik Katmanlarının Hızlandırılmış Uv Yaşlandırma Etkisine Karşı Direncinin Belirlenmesi, Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Düzce Üniversitesi, Düzce.