Investigation of the effect of hygrothermal aging on color change, surface roughness and screw direct withdrawal resistance of MDF and particleboards

Abstract

It is possible to determine the long-term use performance of wood and wood-based materials with hygrothermal aging. In this study, it was basically aimed to investigate the effect of hygrothermal aging on the color, surface roughness and screw withdrawal resistance of MDF and particleboard. For this purpose, the test specimens prepared in 50×50 mm dimensions were climatized at 65±5% relative humidity and 20±2 °C for 2 weeks. For hygrothermal aging, the samples were kept in a water bath filled with distilled water at 20 °C for 30 days. Color measurements of the samples were carried out using a Konica Minolta brand spectrophotometer according to ASTM-D 2244-2 standard. Surface roughness tests were performed with Tokyo Seimitsu Accretech Handysurf E-35 B needle scanning portable surface measuring device according to ISO 4287 standard. Screw direct withdrawal resistance tests were carried out in accordance with the TS EN 13446 standard. According to the test results, it was determined that hygrothermal aging has a decreasing effect on the screw direct withdrawal resistance. It was understood that the total color changes of the test samples increased with hygrothermal aging compared to the control group. It has been determined that MDF and particleboard boards subjected to hygrothermal aging test have lower screw direct withdrawal resistance than control samples.

Keywords

• Hygrothermal aging
• Color
• Surface roughness
• Screw direct withdrawal resistance

Higrotermal yaşlandırmanın, MDF ve yonga levhalarda renk değişimi, yüzey pürüzlülüğü ve vida çekme direncini üzerine etkisinin incelenmesi

Abstract

Higrotermal yaşlandırma ile ahşap ve ahşap esaslı malzemelerin uzun süreli kullanım performansının belirlenebilmesi mümkündür. Bu çalışmada higrotermal yaşlandırmanın, MDF ve sunta levhalarda renk, yüzey pürüzlülüğü ve vida çekme direnci üzerine etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla 50×50 mm boyutlarında hazırlanan test örnekleri, 2 hafta boyunca 65±5% bağıl nem ve 20±2 °C sıcaklıkta klimatize edilmiştir. Higrotermal yaşlandırma için numuneler saf su ile doldurulmuş 20 °C sıcaklıktaki su banyosunda 30 gün boyunca bekletilmiştir. Numunelerin renk ölçümleri ASTM-D 2244-2 standardına göre Konica Minolta marka spektrofotometre kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Yüzey pürüzlülüğü testleri ISO 4287 standardına göre Tokyo Seimitsu Accretech Handysurf E-35 B iğne taramalı portatif yüzey ölçüm cihazı ile yapılmıştır. Vida çekme direnci testleri TS EN 13446 standardına uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Test sonuçlarına göre higrotermal yaşlandırmanın vida çekme direncini düşürücü bir etkisi olduğu belirlenmiştir. Higrotermal yaşlandırma ile birlikte test örneklerinin kontrol örneklerine göre toplam renk değişimlerinin arttığı, anlaşılmıştır. Higrotermal yaşlandırma testine tabi tutulmuş MDF ve sunta levhaların kontrol örneklerine göre daha düşük vida çekme direncine sahip oldukları tespit edilmiştir.

Keywords

• Higrotermal yaşlandırma
• renk
• yüzey pürüzlülüğü
• vida çekme direnci

References

1. ASTM D2244 - 02. (2002). Standard Practice for Calculation of Color Tolerances and Color Differences from Instrumentally Measured Color Coordinates.
2. Bardak, T., Sözen, E., 2018. Yonga Levha ve Lif levhaların su alma davranışlarının dijital görüntü korelasyon (DGK) yöntemi ile karakterize edilmesi. Bartın Orman Fakültesi Dergisi 20(3): 525-534.
3. Battegazzore, D., Alongi, J., Duraccio, D. Frache, A., 2018. All natural high-density fiber- and particleboards from hemp fibers or rice husk particles.
4. Candan, Z., Akbulut, T., 2015. Physical and mechanical properties of nanoreinforced particleboard composites. Maderas Cience y Technologia 17(2), 314-334. Journal of Polymers and the Environment, 26: 1652-1660.
5. Davim, J.P., Clemente, V.C., Silva, S., 2009. Surface roughness aspects in milling MDF (medium density fibreboard). The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 40(1-2): 49-55.
6. Göker, Y., Akbulut, T., Ayrılmış, N., 2004. Türkiye' de üretilen MDF levhaların teknolojik özellikleri. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi 54(1A): 13-36.
7. Hızıroğlu, S., Kosonkorn, P., 2006. Evaluation of surface roughness of Thai medium density fiberboard (MDF). Building and Enviroment 41: 527-533.
8. ISO 4287. (2015). Geometrical Product Specifications (GPS) — Surface texture: Profile method — Terms, definitions and surface texture parameters.

9. İstek, A., Muğla, K., Yazıcı, H., 2015. Mobilya üretiminde kullanılan ticari MDF levhaların özellikleri. Selcuk University Journal of Engineering Sciences, Özel Sayı-1, UMK-2015: 333-343.
10. Kasal, A., 2007. Bazı masif ve kompozit ağaç malzemelerin kavela tutma performanslarının belirlenmesi. Gazi Üniverstiesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi 22(3): 387-397.
11. Karamanoğlu, M., Kaymakcı, A., 2018. Higrotermal yaşlandırma işleminin ısıl işlem görmüş kestane odununun renk ve sertlik özellikleri üzerine etkisi, Mobilya ve Ahşap Malzeme Araştırmaları Dergisi 1(1): 31-37.
12. Leng, W., Hunt, J.F., Tajvidi, M., 2017. Screw and nail withdrawal strength and water soak properties of wet-formed cellulose nanofibrils bonded particleboard, BioResources 12(4): 7692-7710.
13. Nemli, G., Öztürk, İ., Aydın, İ., 2005. Some of the parameters influencing surface roughness of particleboard. Building and Enviroment 40(10): 1337-1340.
14. Odabaş Serin, Z., Usta, M., 2010. Melez kavak (Populus euramerican I-214) liflerinin suksinik anhidritle modifikasyonu: II. üre formaldehit tutkalı kullanılarak üretilen MDF’lerin fiziksel ve mekanik özellikleri. Bartın Orman Fakültesi Dergisi 12(18): 61-66.
15. Özlüsoylu, İ., İstek, A., Can, A., 2018. Silan ve parafin ilavesinin lif levhaların bazı yüzey özellikleri üzerine etkisi. Bartın Orman Fakültesi Dergisi 20(3): 509-518.
16. Rajak, Z.I.B.H.A., Eckelman, C.A., 1993. Edge and face withdrawal strength of large screws in particleboard and medium density fiberboard. Forest products journal 43(4): 25.
17. Sıradağ, H., İstak, A., Özlüsoylu, İ., Mercik, Ş., 2018. Orta yoğunluklu lif levhaların (MDF) bazı özellikleri üzerine tutkal kullanım oranının etkisi. International Congress on Agriculture And Forestry Research, Marmaris, 8-10 Nisan, pp. 688-694.
18. Şahin, H.T., Arslan, M.B., 2011. Weathering performance of particleboards manufactured from blends of forest residues with Red pine (Pinus brutia) wood. Maderas Cience y Technologia 13(3): 337-346.
19. Tor, Ö., 2019. Effects of pilot hole diameter on screw-driving torques in medium density fiberboard. Cerne 25: 54-59.
20. TS - EN 13446. (2005). Ahşap esaslı levhalar - Bağlayıcıların geri çıkma kapasitesinin tayini.
21. Xu, C., Xing, C., Pan, H., Matuana, L.M., Zhou, H., 2015. Hygrothermal aging properties of wood plastic composites made of recycled high density polypropylene as affected by ınorganic pigments. Polymer Engineering and Science 55(9): 2127-2132.
22. Yörür, H., Birinci, E., Günay, M.N., Tor, Ö., 2020. Effects of factors on direct screw withdrawal resistance in medium density fiberboard and particleboard, Maderas Cience y Technologia 22(3): 375-384.