Increasing the Fire Resistance of Particleboard Used in Architecture with Colophony Doped Boron Compounds

Year 2022, Volume: 25 Issue: 3 , 1157 - 1165 , 01.10.2022

Taner Aşçı , Mustafa Küçüktüvek , Hakan Keskin

https://doi.org/10.2339/politeknik.895063

Cited By: 1

https://izlik.org/JA77PL86DZ

Abstract

One of the important factors that should be considered in architecture is the fire resistance of the materials used. This study, it is aimed to increase the fire resistance of particleboards, which are widely used in architecture. For this purpose, it is aimed to improve the fire resistance by using a new type of impregnation material obtained by modifying boron compounds with rosin additive. Within this context, particleboard samples prepared in accordance with TS 642 ISO 554 were sized according to ASTM-E 160-50. Combustion tests of prepared samples were done in accordance with ASTM-E 160-50 E, and the values obtained through the tests on the basis of burning time, weight loss ratios, FsC, SC, Gp temperatures were compared with the control samples. As a result, it was observed that average temperature values of FsC, SC decreased by 5%, Gp decreased by 1,8%, weight loss was reduced by 0,5% and the combustion period was increased by 2%. This case can be taken into account in the field where particleboard is used with high fire risk in architecture. 

Keywords

Architectural materials , particleboard , boron compounds , colophony , combustion resistance

Mimaride Kullanılan Yonga Levhaların Kolofan Katkılı Borlu Bileşikler ile Yangın Dayanımının Artırılması

https://izlik.org/JA77PL86DZ

Abstract

Mimaride göz önüne alınması gereken önemli faktörlerden birisi de kullanılan malzemelerin yangın dayanımıdır. Bu çalışmada, mimaride yaygın olarak kullanılan yonga levhaların yangın dayanımlarının artırılması amaçlanmıştır. Bu maksatla borlu bileşiklerin kolofan katkısı ile modifiye edilmesinden elde edilen yeni tip emprenye maddesi kullanılarak yanma direncinin artırılması hedeflenmiştir. Bu kapsamda TS 642 ISO 554’e uygun oalrak hazırlanan yonga levha örnekleri ASTM-E 160-50’ye uygun olarak boyutlandırılmıştır. Hazırlanan numunelerin yanma deneyleri ASTM-E 160-50 E’ye göre yapılmıştır. Deneylerde yanma süresi, ağırlık kaybı oranları, AKY, KKY, KHY sıcaklıları belirlenerek kontrol numuneleri ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak yeni tip emprenye maddesininAKY, KKY sıcaklık değerlerinde ortalama %5, KHY sıcaklık değerlerinde % 1,8, ağırlık kaybında %0,5 düşüş ve yanma süresinde %2 oranında artış sağladığı ölçülmüştür. Mimaride yangın riski yüksek olan yonga levha kullanım alanlarında bu durum dikkate alınabilir. 

Keywords

Mimari malzeme , yonga levha , borlu birleşikler , kolofan , yanma direnci

Thanks

Çalışmalarımızda, özellikle deneylerin yapılması sırasında desteklerini esirgemeyen Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Ağaçişleri Endüstri Mühendisliği yönetimi ve akademisyenlerine teşekkür ederiz.

References

• [1] Carpenter, M.W., “Characterizing The Chemistry of Yellow-Poplar Surfaces Exposed to Different Surface Energy Environments Using DCA, DSC and XPS” Master Thesis. West Virginia University, College of Agriculture, Forestand Consumer Sciences. Department of WoodScience,Morgantown. West Virginia (1999).
• [2] TS EN 309. Yongalevhalar, Tarif ve Sınıflandırmalar. TSE. Ankara (2008).
• [3] Kalaycıoğlu, H., Özen, R., “Yongalevha Endüstrisi Ders Kitabı”, KTÜ-Trabzon (2012).
• [4] Bozkurt, Y., Göker, Y., “Yongalevha Endüstrisi”, İ.Ü. Orman Fakültesi Yayın No: 3614/413, İstanbul (1990).
• [5] Bozkurt, A., Y.,Göker,Y., “Yonga levha endüstrisi”. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Yayınları, 100-263 (1985).
• [6] Güler, C. ve Sancar, S., “Yongalevha Fabrikasının Çalışma Prensibi ve Farklı Presleme Tekniğinin Levha Kalitesi Üzerine Etkisi” Düzce Üniversitesi Ormancılık Dergisi Cilt:12, Sayı:1 (1-10) (2016).
• [7] Baysal, E., Yalinkilic, M. K., Çolak, M., Göktaş, O., “Combustion Properties of Calabrian Pine ( Pinus brutia Ten.) Wood Treated with Vegetable Tanning Extracts and Boron Compounds”, Turkish Journal of Agriculture and Forestry, (27) 245-252(2003).
• [8] Altuntaş, E., Karaoğul, E., Alma, M.H., “Effect of boron compounds on the thermal and combustion properties of wood-plastic composites”. Turkish Journal of Forestry, 18(3): 247-250. DOI: 10.18182/tjf.308944 (2017).
• [9] Özdemir, F., Tutuş, A., “Effects of Fire Retardants on the Combustion Behavior of High-Density Fiberboard,” BioResources 8(2), 1665-1674(2013).
• [10] Çavdar, A. D., Mengeloglu, F., Karakuş, K.,. “Effect of boric acid and borax on mechanical, fire and thermal properties of wood flour filled high density polyethylene composites”. Measurement, 60: 6-12. (2015)
• [11] Özdemir, F., Ayaz, A., “Investigation of the effect on combustion resistance of ammonium polyphosphate and boric acid chemicals added to surface coating” Kastamonu University., Journal of Forestry Faculty, 17 (2): 290-297, Doi: 10.17475/kastorman.310967 (2017).
• [12] Ali Var, A .“Farklı Katılım Oranlarında Uygulanan Çesitli Emprenye Maddelerinin Yongalevhanın Yanma Özellikleri Üzerine Etkileri” . Düzce University, Faculty of Foresty, Journal of Forestry , 4 (1-2) , 26-45 (2008).
• [13] Wang, D., Sun, X., S., “Low density particleboard from wheat straw and corn pith” Industrial Cropsand Product, 15, 43-50 (2002).
• [14] Özdemir F., “Investigate on effect of dolomite mineral on some properties of high density fiberboard (HDF)”, KSU. Journal of Engineering Sciences, 19(2), (2016).
• [15] Le Van, SL.,Winandy, JE., “Effects of Fire Retardant Treatments on Wood Strentgh: A Rewiew”, Wood and Fiber Science , 22 (1) 113-131 (1990). [16] Özdemir, F., “ Yüksek Yoğunluklu Lif Levhanın Bazı Özellikleri Üzerine Dolomit Mineralinin Etkisinin Araştırılması” KSU Mühendislik Bilimleri Dergisi, 19(2) (2016).
• [17] Aşçı T., Keskin H., “Strengthening the retention amount and leaching resistance of boron compounds used as impregnation material”, Politeknik Dergisi, 24(1): 103-112, (2021).
• [18] Berkel, A. “Wood Material Technology Vol. II”,İstanbul University Journal of Faculty of Forest, 167-228, İstanbul (1972).
• [19] Jiang, J.,Li, J., Gao, Q., “Effect of flame retardant treatment on dimensional stability and thermal degradation of wood” Construction and BuildingMaterials 75, 74–81 (2015).
• [20] Wang, F.,Liu, J.,Lyu, W., “Effect of Boron Compounds on Properties of Chinese Fir Wood Treated with PMUF Resin”, Journal of Bioresources and Bioproducts, Volume 4, Issue 1, Pages 60-66, ISSN 2369-9698, https://doi.org/10.21967/jbb.v4i1.182 (2019).
• [21] Nemli, G., Kalaycıoğlu, H., “Effects of Surface Coating Materials on the Thermal Conductivityand Combustion Properties of Particleboard” Turkısh Journal Of Agrıculture And Forestry, TUBİTAK, 26 (2002) 155-160 (2002).
• [22] Kurt, R., Mengeloğlu, F., “The Effect Of Borıc Acıd / Borax Treatment On Selected Mechanıcal And Combustıon Properties Of Poplar Lamınated Veneer Lumber” Journal of Wood Research 53 (2): 2008 113-120 (2008).
• [23] İstek, A., Yalçınkaya, G., Özlüsoylu, İ., “The Effect Of Some Boron Compounds On Physical And Mechanical Properties Of Particle Board” International Conference on Agriculture, Forest and Food Technologies (ICAFOF), Nevşehir/Turkey, 15th-17th May (2017).
• [24] Ayrılmış, N., “Çeşitli Kimyasalların Bazı Ahşap Levha Ürünlerinde Yanma ve Teknolojik Özellikler Üzerine Etkisi”. Doktora Tezi. İ.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü. İstanbul (2006).
• [25] Polisan. https://polisankimya.com.tr/ure-formaldehit-recineleri.html(2020).
• [26] Güler, C., “Pamuk saplarından yonga levha üretimi olanaklarının araştırılması” Doktora Tezi,Karaelmas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 10-90 (2001).
• [27] Wang, Q., Li, J., Winandy, J.E., “Chemical mechanism of fire retardance of boric acid on wood”, Wood Science and Technology 38: 375-389 (2004).
• [28] Örs Y, Atar M, Keskin H, Çolakoğlu H.M., “Impacts of impregnation with boron compounds on the surface roughness of some woods and varnished surfaces” Journal of Applied Polymer Science (JAPS) 102/5:4952–7 (2006).
• [29] Under, A.,Schniewind, A.P., Unger, W. Conservation of woodarticrafts. A Handbook, Germany: Springer Europe, 165-274 (2001).
• [30] TS 642 ISO 554. Kondisyonlama ve/veya deney için standard atmosferler-özellikler. T.S.E.Ankara (1999).
• [31] TS EN 323. Ahşap esaslı levhalar – Birim hacim ağırlığının tayini. T.S.E.Ankara (1999).
• [32] TS EN 326–1. Ahşap esaslı levhalar – Numune alma kesme ve muayene bölüm 1: Deney numunelerinin seçimi, kesimi ve deney sonuçlarının gösterilmesi. T.S.E.Ankara (1999).
• [33] Keskin, H., “Technological properties of laminated massive wood materials and its usage facilities in wood working industry”, PhD Thesis,Gazi University, Institute of Applied Science, Ankara, (1999).
• [34] ASTM-E 160 - 50. Standard Test Method For Combustible Properties of reated Wood By The Crib Test, 809-813 (1975).
• [35] İstek, A., Özlüsoylu İ., “The Effect of Using Siriono and Boric Acid on the Combustion Performance in Particleboard Production” International Forestry Symposium (IFS)”, Kastamonu/TURKEY, 1012-1019 (2016).
• [36] Terzi, E., “Fire-resistant Particleboards” BioResources, 13 (2), 4239-4251 (2018).
• [37] İstek, A., Özlüsoylu İ., Çelik, S., Gönül, Ş., “Fire Retardants Used In Wood Based Panel Sector” Journal of Advanced Technology Science, ISSN:2147-345: 389-399 (2017).
• [38] Yalınkılıç, M., K., Imamura, Y., Takahashi, M., Demirci, Z., “Effect of Boron Addition to Adhesive and/or Surface Coating on Fire Reterdant Properties of Particleboard”, Journal of Wood and Fibre Science, V.30 (4) (1998).
• [39] Izran, K. Abood.,F., Yap, K.C., Abdul Rashid, A.M., Zaidon, A., “Properties and Performance of Rubberwood Particleboard Treated With Bp® Fire Retardant” Journal of Science and Technology, ISSN 2229-8460 -3(2) D (2011).
• [40] Peker, H., Atılgan, A., “Doğal Bir Enerji Kaynağı Odun: Yanma Özelliği ve Koruma Yöntemleri” Afyon Kocatepe University Journal of Science and Engineering, 15 022201 (1-12)