Determination of some surface properties of UV curable varnish-applied cedar wood after artificial aging application

Abstract

The use of UV curing applications has become widespread with the development of technology today. The advantages of these UV curable systems also support customers' various usage characteristics (volatile organic compound, resistance, etc.). These applications are preferred in terms of many sectors, and one of the application areas is wood material surfaces. In this study, changes in the surfaces of Taurus cedar (Cedrus libani A. Rich) wood surfaces, which are exposed to an artificial aging environment with UV-B 313 lamps, on materials with UV curing parquet varnishes were investigated according to industrial applications. According to the research results; in aging applications, brightness (parallel and perpendicular to the fibers at 20o, 60o, and 85o) values and luminance (L*) values decreased, while red (a*) and yellow (b*) color tone values increased. In addition, the pendulum hardness values decreased after aging in the 3-coat application and increased in the 5-coat application. After 504 hours of aging, the total color difference (∆E*) values in both varnish types gave the “different color” criterion. As a result, it can be said that Taurus cedar can be used in the UV system parquet industry when compared with the studies in the literature.

Keywords

• Cedrus libani A. Rich.
• aging
• UV varnish
• gloss
• color
• pendulum hardness
• surface adhesion

UV kürlenmeli vernik uygulanmış sedir odununun yapay yaşlandırma uygulaması sonrasında bazı yüzey özelliklerinin belirlenmesi

Abstract

UV kürlenmeli uygulamaların kullanımları, günümüzde teknolojinin gelişmesi ile yaygın bir hale gelmiştir. Bu UV kürlenmeli sistemlerin avantajları da, müşterilerin kullanıma ait çeşitli özelliklerini (uçucu organik bileşik, direnç, vb.) desteklemektedir. Bu uygulamalar birçok sektör açısından tercih edilmekte olunup, uygulama alanlarından biriside ahşap malzeme yüzeyleri olmaktadır. Bu çalışmada, endüstriyel uygulamalara göre Toros sediri (Cedrus libani A. Rich) odunu yüzeylerine UV kürlenmeli parke vernikleri uygulanmış malzemeler üzerinde UV-B 313 lambalarının bulunduğu yapay yaşlandırmaya ortamına maruz bırakılması ile meydana gelen yüzeylerdeki değişiklikler araştırılmıştır. Araştırma sonuçlarına göre; yaşlandırma uygulamaları, parlaklık (20o, 60o ve 85o’de liflere paralel ve dik) değerlerinde ve ışıklılık (L*) değerlerinde azalmalara, kırmızı (a*) ve sarı (b*) renk ton değerlerinde ise artışlar görülmüştür. Buna ek olarak, salınımsal sertlik değerleri 3 kat uygulamada yaşlandırma sonrasında azalırken, 5 kat uygulamasında artmıştır. 504 saatlik yaşlandırma sonunda her iki vernik türünde toplam renk farkı (∆E*) değerleri “farklı renk” kriterini vermiştir. Sonuç olarak, literatürdeki çalışmalarla kıyaslandığında Toros sedirinin UV sistem parke endüstrisinde kullanılabileceği söylenebilir. 

Keywords

• Cedrus libani A. Rich.
• yaşlandırma
• UV vernik
• parlaklık
• renk
• salınımsal sertlik
• yüzeye yapışma

References

1. ASTM D 2244-3, (2007), Standard practice for calculation or color tolerances and color, differences from instrumentally measured color coordinates, ASTM International, West Conshohocken, PA.
2. ASTM D 4366-95, (1984), Standard test methods for hardness of organic coatings by pendulum test, ASTM, Philadelphia, PA.
3. ASTM D 4541, (1995), Standard test method for pull-off strength of coatings using portable adhesion testers, ASTM International, West Conshohocken, PA.
4. Ayata, Ü. (2019), Effects of artificial weathering on the surface properties of ultraviolet varnish applied to lemonwood (Citrus limon (L.) Burm.), Bioresources, 14(4), 8313-8323. DOI: 10.15376/biores.14.4.8313-8323.
5. Ayata, Ü., Bal, B. C. (2019), Mikrobiyolojik olarak aktif olan toprağa maruz kalmış Toros sediri (Cedrus libani A. Rich.) odununda ısıl işlemin etkisi, Avrasya 4. Uluslararası Uygulamalı Bilimler Kongresi, 27-29 Eylül, Kiev, Ukrayna, 13-18.
6. Ayata, Ü., Çavuş, V., Bal, B. C., Efe, F. T. (2018), Dut, doğu çınarı, kızılçam ve sedir ağaç türlerinde janka sertlik değerinin belirlenmesi, 2. Uluslararası Bilimsel Çalışmalarda Yenilikçi Yaklaşımlar Sempozyumu, 30 Kasım - 2 Aralık, Samsun, Türkiye, 1490-1494.
7. Ayata, Ü., Çakıcıer, N., Gürleyen, L. (2021a), İç mekânda kullanılan UV sistem parke verniği uygulamasına sahip kayısı odununda yapay yaşlandırma performansının belirlenmesi, Mobilya ve Ahşap Malzeme Araştırmaları Dergisi, 4(1), 40-50. DOI: 10.33725/mamad. 922311.
8. Ayata, Ü., Esteves, B., Gürleyen, L., Çakıcıer, N., Ferreira, J., Domingos, I., Türk, M. (2021b), Effect of accelerated ageing on some surface properties of UV-coated hackberry (Celtis australis L.) wood parquet, Drevno, 64(208). DOI: 10.12841/wood.1644-3985.383.09.

9. Barański, J., Klement, I., Vilkovská, T., Konopka, A. (2017), High-temperature drying process of beech wood (Fagus sylvatica L.) with different zones of sapwood and red false heartwood, BioResources, 12(1), 1861-1870. DOI: 10.15376/biores.12.1.1861-1870.
10. Bruen, K., Davidson, K., Sydes, D. F. E., Peter, M. (2004), Benefits of UV-curable coatings, European Coatings Journal, 4, 42-48.
11. Can, A. (2018), Su itici maddeler ile kombine edilmiş bazı emprenye maddelerinin performansının incelenmesi, Bartın Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora tezi.
12. Can, A., Sivrikaya, H. (2019), Surface characterization of wood treated with boron compounds combined with water repellents, Color Research & Application, 44(3), 462-472. DOI: 10.1002/col.22357.
13. Cavus V., Sahin S., Esteves B., Ayata U. (2019), Determination of thermal conductivity properties in some wood species obtained from Turkey, Bioresources, 14(3), 6709-6715. DOI: 10.15376/biores.14.3.6709-6715.
14. Çavuş, V. (2021), Weathering performance of mulberry wood with UV varnish applied and its mechanical properties, BioResources, 16(4), 6791-6798. DOI: 10.15376/biores.16.4.6791-6798.
15. Chiang, W., Chan, S. (1987), Preparation and properties of photocurable unsaturated oligoester acrylourethanes, Journal of Applied Polymer Science, 34(1), 127-141. DOI: 10.1002/app.1987.070340111.
16. Dutkuner İ., Akten M. (2000), Kahramanmaraş’ta kent içi park ve ağaçlandırmalarda kullanılabilecek ağaç taksonları, KSÜ, Fen ve Mühendislik Dergisi, 3(1-2), 28-35.
17. Efe, F. T. (2021), Sedir odununun bazı fiziksel ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi üzerine bir araştırma, Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 8(1), 43-52. DOI: 10.30910/turkjans.809010.
18. Evans, P. D., Thay, P. D., Schmalzl, K. J. (1996), Degradation of wood surfaces during natural weathering, Effects on lignin and cellulose and on the adhesion of acrylic latex primers, Wood Science and Technology, 30, 411-422.
19. Gheno, G., Ganzerla, R., Bortoluzzi, M., Paganica, R. (2016), Accelerated weathering degradation behaviour of polyester thermosetting powder coatings, Progress in Organic Coatings, 101, 90-99. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2016.07.004.
20. Gürleyen, L. (2020), UV sistem parke verniği uygulanmış gülibrişim (Albizia julibrissin) odununda bazı yüzey özellikleri üzerine yapay yaşlandırmanın etkisi, Türkiye Ormancılık Dergisi, 21(4), 451-460. DOI: 10.18182/tjf.795597.
21. Gurleyen, L. (2021), Effects of artificial weathering on the color, gloss, adhesion, and pendulum hardness of UV system parquet varnish applied to doussie (Afzelia africana) wood, BioResources, 16(1), 1616-1627. DOI: 10.15376/biores.16.1.1616-1627.
22. Gurleyen, T., Ayata, U., Gurleyen, L., Esteves, B., Sivrikaya, H., Can, A. (2017), The determination of colour and glossiness properties on santos, rose and rowan woods heat treated according to ThermoWood method, 2nd International Conference on Material Science and Technology in Cappadocia (IMSTEC’17), October 11-13, 2017, Nevsehir/Turkey, 401-407.
23. Hon, D. N. -S. (2001), Weathering and photochemistry of wood, In: Hon DN-S, Shiraishi, N., (eds) Wood and cellulose chemistry, Marcel Dekker, New York, pp 513-546.
24. ISO 2813, (1994), Paints and varnishes - determination of specular gloss of non-metallic paint films at 20 degrees, 60 degrees and 85 degrees, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland.
25. ISO 4892-3, (2016), Plastics - Methods of exposure to laboratory light sources - Part 3: Fluorescent UV lamps, The International Organization for Standardization.
26. Kilambi, H., Reddy, S. K., Schneidewind, L., Stansbury, J. W., Bowman, C. N. (2014), Copolymerization and dark polymerization studies for photopolymerization of novel acrylic monomers, Polymers, 48(7), 2014-2021. DOI: 10.1016/j.polymer.2007.02.006.
27. Liu, F., Liu, A., Tao, W., Yang, Y. (2020), Preparation of UV curable organic/inorganic hybrid coatings-a review, Progress in Organic Coatings, 145, 105685. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2020.105685.
28. Pedrón, S., Bosch, P., Peinado, C. (2008), Using hyperbranched macromers as crosslinkers of methacrylic networks prepared by photopolymerization, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 200(2-3), 126-140, DOI: 10.1016/j.jphotochem. 2008.07.002.
29. Rogers, S. O., Kaya, Z. (2006), DNA from ancient cedar wood from King Midas Tomb, Turkey, and Al-Aksa Mosque, Israel, Silvae Genetica, 55(2), 54-62. DOI: 10.1515/sg-2006-0009.
30. Söğütlü, C., Sönmez, A. (2006), Değişik koruyucular ile işlem görmüş bazı yerli ağaçlarda UV ışınlarının renk değiştirici etkisi, Gazi Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 21(1), 151-159.
31. TS 2471, (1976), Odunda, fiziksel ve mekaniksel deneyler için rutubet miktarı tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
32. Wicks, Z. W. (2007), Organic Coatings: Science and Technology, third ed., Wiley-Interscience, Hoboken, NJ, 574-584.