Effects of Heat Treatment Applied to Brutian Pine (Pinus brutia Ten.) Particles on the Formaldehyde Emission and Burning Properties of Produced Boards

Abstract

In this study, particles obtained from brutian pine (Pinus brutia Ten.) wood were heat-treated at 120, 160 and 180 oC and boards were produced from the particles. Formaldehyde emission values of boards produced from control and heat-treated particles of brutian pine were determined by perforator method. The burning properties of the boards were examined using a single source flame test. The continuous increase in the heat-treatment temperature led to the continuous increase in formaldehyde emission values obtained from the boards. A continuous decrease was observed in the burning trace values of the boards with the continuous increase in the heat-treatment temperature. The results showed that if the boards produced from heat-treated particles are evaluated in the products to be used in indoor environments, the negative impact on the ambient air quality and human health in terms of formaldehyde emission will increase. However, it has been observed that the boards produced from heat-treated particles may be used in partially fire-resistant exterior structures.

Keywords

• Brutian pine
• heat-treatment
• particleboard
• formaldehyde emission
• single source flame test

Kızılçam (Pinus brutia Ten.) Yongalarına Uygulanan Isıl İşlemin Üretilen Levhaların Formaldehit Emisyonu ve Yanma Özellikleri Üzerine Etkileri

Abstract

Bu çalışmada, kızılçam (Pinus brutia Ten.) odunundan elde edilmiş yongalara 120, 160 ve 180 oC’lerde ısıl işlem uygulanmış ve yongalardan levhalar üretilmiştir. Kızılçamın kontrol ve ısıl işlem görmüş yongalarından üretilen levhalarda perforatör yöntemi ile formaldehit emisyonu değerleri belirlenmiştir. Levhaların yanma özellikleri ise tek kaynaklı alev testi yardımıyla incelenmiştir. Kontrol yongalarından üretilen levhalardan itibaren uygulanan sıcaklık derecesi arttıkça ısıl işlem görmüş yongalardan üretilen levhalarda elde edilen formaldehit emisyonu değerlerinde sürekli yükselmenin gerçekleştiği gözlenirken, levhaların yanma izi değerlerinde sürekli düşüş tespit edilmiştir. Çalışma sonucunda, ısıl işlem görmüş yongalardan üretilen levhaların iç ortamlarda kullanılacak ürünlerde değerlendirildiği taktirde formaldehit emisyonu salınımı bakımından ortamdaki hava kalitesi ve insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkinin artacağı anlaşılmıştır. Bununla birlikte, ısıl işlem görmüş yongalardan üretilen levhaların kısmen yanmaya dayanıklı dış yapılarda kullanılmasının önerilebileceği görülmüştür.

Keywords

• Kızılçam
• ısıl işlem
• yongalevha
• formaldehit emisyonu
• tek kaynaklı alev testi

References

1. Aksakal, F.N., Vaizoğlu, A.S., Güler, Ç. (2005). Mobilyalardaki Kimyasallar ve Sağlık Etkileri, Sted, 14(12), 268-272.
2. Altun, S., Esmer, M. (2017). Isıl işlemin bazı ağaç malzemelerde yüzey pürüzlülüğü ve vernik yapışma direncine etkisi. Politeknik Dergisi, 20(1), 231-239.
3. Ateş, S., Akyıldız, M.H., Özdemir, H. (2009). Effects of heat treatment on calabrian pine (Pinus brutia Ten.) wood. Bioresources, 4(3), 1032-1043.
4. Ateş, S., Akyıldız, M.H., Özdemir, H., Gümüşkaya, E. (2010). Technological and chemical properties of chestnut (Castanea sativa Mill.) wood after heat treatment. Romanian Biotechnological Letters, 15(1), 4949-4958.
5. Baumann, M.G.D., Lorenz, L.F., Batterman, S.A., Zhang, G.Z. (2000). Aldehyde Emission From Particleboard and Medium Density Fiberboard Products. Forest Product Journal, 50(9), 75-82.
6. Bilgin, Y. (2010). Türkiye'de Masif Panel Sektörünün Yapısal Durumu ve Ağaç İşleri Endüstrisindeki Kullanım Olanakları. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Üniversitesi, İstanbul.
7. Boran, S., Usta, M. (2010). Odun Esaslı Panellerde Açığa Çıkan Formaldehit ve Formaldehit Sınırları Hakkında Bilgiler. 3.Ulusal Karadeniz Ormancılık Kongresi, Cilt:5, 1968-1975.
8. Boran, S., Usta, M., Gümüşkaya, E. (2011). Decreasing Formaldehyde Emission From Medium Density Fiberboard Panels Produced By Adding Different Amine Compounds to Urea Formaldehyde Resin. International Journal Of Adhesion and Adhesive, 31, 674-678.

9. Boran, S., Usta, M., Ondaral, S. ve Gümüşkaya, E. (2012). The Efficiency of Tannin as a Formaldehyde Scavenger Chemical In Medium Density Fiberboard. Composites Part B: Engineering, 43(5), 2487-2491.
10. Bourgois, J., Bartholin, M.C., Guyonnet, R. (1989). Thermal Treatment of Wood: Analysis of The Obtained Product. Wood Science and Technology, 23(4), 303-310.
11. Eroğlu, H., Usta, M. (2000). Lif Levha Üretim Teknolojisi, KTÜ Orman Fakültesi Genel Yayın No:200, Fakülte Yayın No:30, 152 p, Trabzon.
12. Güler, G. (2019). Kanola (Brassica napus L.) saplarından üretilen yongalevhaların termal, yanma ve yüzey pürüzlülük özellikleri. Bilge International Journal of Science and Technology Research, 3(2), 114-120.
13. Gündüz, G., Korkut, S., Korkut, D. S. (2007). The effects of heat treatment on physical and technological properties and surface roughness of Camiyanı Black Pine (Pinus nigra Arn. subsp. pallasiana var. pallasiana) wood. Bioresource Technology, 99(7), 2275–2280.
14. Gündüz, G., Niemz, P., Aydemir, D. (2008). Changes in specific gravity and equilibrium moisture content in heat-treated fir (Abies nordmanniana subsp. bornmulleriana Mattf.) wood. Drying Technology, 26(9), 1135–1139.
15. Hematabadi, H., Behrooz, R., Shakibi, A., Arabi, M. (2012). The Reduction of Indoor Air Formaldehyde From Wood Based Composites Using Urea Treatment for Building Materials. Construction and Building Materials, 28:743-746.
16. Hill, C. A. S. (2006). Wood modification: chemical, thermal and other processes. John Wiley and Sons Ltd., 232 p, England.
17. İstek, A., Özlüsoylu, İ., Çelik, S., Gönül, Ş. (2017a). Ahşap Esaslı Levha Sektöründe Kullanılan Yanma Geciktiriciler. İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi, 6(3), 389-399.
18. İstek, A., Yalcınkaya, G., Özlusoylu, İ. (2017b). The Effect of Some Boron Compounds on Physical and Mechanical Properties of Particle Boar. International Conference on Agriculture, Forest, Food Sciences and Technologies, 526 p.
19. İstek, A., Özlüsoylu, İ., Bakar, S., Öz, E. (2018). Tutkal Çözeltisine Üre İlavesinin Formaldehit Emisyonu ve Levha Özelliklerine Etkisi. II. International Scientific and Vocational Studies Congress, Kırıkkale, 824-830.
20. Korkut, D.S., Korkut, S., Bekar, İ., Budakçı, M., Dilik, T., Çakıcıer, N. (2008). The effects of heat treatment on the physical properties and surface roughness of Turkish Hazel (Corylus colurna L.) wood. İnternational Journal of Molecular Sciences, 9(9), 1772–1783.
21. Maloney, T.M. (1993). Modern Particleboard and Dry-Process Fiberboard Manufacturing. Miller Freeman Publications, San Francisco, CA, USA.
22. Mayes, D., Oksanen, O. (2002). Thermowood Handbook, Finnforest, Finland, 5-15.
23. Perçin, O., Özalp, M. (2009). Yongalevhalara Uygulanan Isıl İşleminin Teknolojik Özelliklerine Etkileri, e-Journal of New World Sciences Academy ,Technological Applied Sciences, 2A0014, 4, (2), 163-172.
24. Obataya, E., Tanaka, F., Norimoto, M., Tomita, B. (2000). Hygroscopicity of heat-treated wood 1. Effects of after-treatments on the hygroscopicity of heat-treated wood. Journal of Wood Science, 46(2), 77–87.
25. Özalp, M. (2010). The Effect of Borax Pentahydrate Addition to Urea Formaldehydeon the Mechanical Characteristics and Free Formaldehyde Content of Medium Density Fiberboard (MDF), Eur. J. Wood Prod., 68:117–119.
26. Özcan, S., Özçifçi, A., Hızırıoğlu, S., Toker, H. (2012). Effects of heat treatment and surface roughness on bonding strength. Construction and Building Materials, 33, 7-13.
27. Özdemir, F. (2016). Orta Yoğunluklu Lif Levhanın (MDF) Yüzey Pürüzlülüğü Üzerine Isıl İşlemin Etkisi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 19(3), 57-61.
28. Özlüsoylu, İ., İstek, A. (2015). Mobilya Üretiminde Kullanılan Panellerden Salınan Formaldehit Emisyonu ve İnsan Sağlığı Üzerine Etkileri. Selçuk Üniversitesi Selçuk-Teknik Dergisi, Özel Sayı-1 (UMK-2015), 213-227.
29. Roffael, E. (2006). Volatile Organic Compounds And Formaldehyde in Nature Wood and Wood Based Panels. Holz als Roh- und Werkstoff, 64, 144-149.
30. Schafer, M., Roffael, E. (2000). On the formaldehyde release of wood. Holz als Roh- und Werkstoff , 58, 259–264.
31. TS EN ISO 11925-2 (2011). Yangın dayanımı deneyleri- Aleve doğrudan maruz kaldığında tutuşabilirlik - Bölüm 2: Tek alev kaynağıyla deney, TSE, Ankara.
32. TS EN ISO 12460-5 (2016). Ahşap esaslı levhalar- Formaldehit salınımının belirlenmesi- Bölüm 5: Ekstraksiyon yöntemini (perforatör yöntemi olarak adlandırılan), TSE, Ankara.
33. Ünsal, Ö., Ayrılmış, N. (2005). Variations in compression strength and surface roughness of heat-treated Turkish river red gum (Eucalyptus camaldulensis) wood. Journal of Wood Science, 51(4), 405-409.
34. Yaşar, S., Uz, A., Beram, A. (2020). Isıl İşlem Görmüş Kızılçam (Pinus brutia Ten.) Yongalarından Üretilen Levhaların Bazı Özellikleri. Bilge International Journal of Science and Technology Research, 4 (1): 14-20.
35. Yıldız, S., Gümüşkaya, E. (2007). The effects of thermal modification on crystalline structure of cellulose in soft and hardwood. Building and Environment, 42(1), 62-67.