The Effect of Acid Rain on Varnish Layer Hardness in the Ecological Cycle

Year 2024, Volume: 27 Issue: 6, 2231 - 2242

Nisanur Yıldız , Cansu Özder , Musa Atar

https://doi.org/10.2339/politeknik.1407804

Abstract

This study was carried out to determine the effect of acid rain on the hardness of varnishes used on wooden materials in outdoor weather conditions. For this purpose, sessile oak (Qııercııs petrae Liebl) and Scots pine (Pinus Sylevestrıs L.) woods, which are frequently used, were chosen as test materials. After the samples were covered with synthetic and water-based varnish according to ASTM-D-3023 principles, they were exposed to the effects of sulfuric and nitric acid solutions at different concentrations and different amounts in the test samples, surface hardness according to ASTM-D 4366 principles. According to the experimental results, the highest hardness resistance in terms of material type was determined as oak, synthetic varnish, 5% Na, 120 (I), and the lowest was determined as Scots pine, water-based varnish, 5% Sa, 150 (II). According to the binary interaction, it is highest in Sc+Sn, M+III, Sn+I, M+5N, Sn+5N, II+3N, and lowest in Sc+Sb, Sc+II, Sb+II, Sc+5S, Sb+3S was detected in II+5S. According to the trible interaction, it is highest in Sc+Sn+I, Sc+Sn+3N, M+II+5N, Sn+I+5N, and lowest in Sc+Sb+II, Sc+Sb+3S, Sc+II+. 5N was found in Sb+II+3S. In multiple interaction, the highest hardness value was obtained as Sç+Sn+I+3S (37.6) and the lowest was obtained as Sç+Sb+I+3S (10.0). Accordingly, taking into account the values found in this study in wooden materials such as wooden yachts, garden furniture, wooden bridges, wooden houses, benches, walking paths etc. may be beneficial in terms of their effects on varnish hardness.

Keywords

Wood material, acid rain, hardness, sulfuric acid, nitric acid

Ekolojik Döngüde Asit Yağmurlarının Vernik Katman Sertliğine Etkisi

Abstract

Bu çalışma, dış hava şartlarında bulunan ağaç malzemelerde kullanılan verniklerin sertliğine asit yağmurlarının etkisini belirlemek amacıyla yapılmıştır. Bu maksatla çok sık kullanılan sapsız meşe (Qııercııs petrae Liebl) ve sarıçam (Pinus Sylvetsris L.) odunları deney materyali olarak seçilmiştir. Örnekler, ASTM-D-3023 esaslarına göre sentetik ve su bazlı vernik ile kaplandıktan sonra yüzeyler farklı konsantrasyon ve farklı miktarlarda sülfürik ve nitrik asit çözeltisi etkilerine maruz bırakılmıştır. Deney örneklerinde yüzey sertliği ASTM-D 4366’ya göre belirlenmiştir. Deney sonuçlarına göre, sertlik direnci malzeme çeşidi bakımından en yüksek, meşe, sentetik vernik, %5 Na, 120 (I)’de, en düşük sarıçam, su bazlı vernik, %5 Sa, 150 (II)’de tespit edilmiştir. İkili etkileşime göre en yüksek, Sç+Sn, M+III, Sn+I, M+5N, Sn+5N, II+3N’de, en düşük Sç+Sb, Sç+II, Sb+II, Sç+5S, Sb+3S, II+5S’de tespit edilmiştir. Üçlü etkileşime göre en yüksek, Sç+Sn+I, Sç+Sn+3N, M+II+5N, Sn+I+5N’de, en düşük Sç+Sb+II, Sç+Sb+3S, Sç+II+5N, Sb+II+3S’de bulunmuştur. Sertlik değeri çoklu etkileşimde en yüksek Sç+Sn+I+3S (37,6) en düşük ise Sç+Sb+I+3S (10,0) elde edilmiştir. Buna göre, ahşap yat, bahçe mobilyaları, ahşap köprü, ahşap ev, bank, yürüyüş yolları vb ahşap malzemelerde bu çalışmada bulunan değerlerin dikkate alınması vernik sertliğine etkileri bakımından yarar sağlayabilir.

Keywords

Ahşap malzeme, asit yağmuru, sertlik, sülfürik asit, nitrik asit

Ethical Statement

Bu makalenin yazarları çalışmalarında kullandıkları materyal ve yöntemlerin etik kurul izni ve/veya yasal- özel bir izin gerektirmediğini beyan ederler.

References

• [1] Karadağ, A. A., Korkut, S. D., Korkut, S., Köylü, G. P., and Akıncı K, G. “Use of wooden materials in the landscape applications in Turkey”. İnönü University Journal of Arts and Design, 7(15): 1-17, (2017).
• [2] Yıldız, Ü. “Dış mekânda ahşap kullanımı ders notları”. T.C. Karadeniz Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi, Orman Endüstri Mühendisliği Bölümü, Trabzon, (2011).
• [3] Feist, W. C., and Hon, D. N. S. “Chemistry of weathering and protection”. The Chemistry of Solid Wood, 207:401-451, (1984).
• [4] Kılıç, A. ve Hafızoğlu, H. “Açık hava koşullarının ağaç malzemenin kimyasal yapısında meydana getirdiği değişimler ve alınacak önlemler”. Turkish Journal of Forestry, 8(2): 175-183, (2007).
• [5] Hon, D., and Shiraishi, N., “Wood and cellulosic chemistry”, USA: Markel Dekker Inc., 385-442, (2001).
• [6] Sümer, G. Ç., “Hava kirliği kontrolü: Türkiye’de hava kirliliğini önlemeye yönelik yasal düzenlemelerin ve örgütlenmelerin incelenmesi”. Uluslararası İktisadi ve İdari İncelemeler Dergisi, (13), 37-56, (2014).
• [7] https://acikders.ankara.edu.tr/pluginfile.php/15356/mod _resource/content/0/4.%20hafta [8] Hook, J, Jacox, P., and Spence, J., “Acid rain effects on the exterior durability of architectural coatings on wood” Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 9(5): 500-550, (1994).
• [9] İ lhan, A., Balta, T., ve Rasar, G., “Asit yağmurları teknik rapor” Araştırma Dairesi Başkanlığı Çevre Şube Müdürlüğü, Ankara, 1-27, (2018).
• [10] Uysal, B., Atar, M. and Özçiftçi, A., “The effects of chemicals for using the bleaching of the wood surfaces on the layer hardness of varnish”, Journal of Agriculture and Forestry of Agriculture Forestry, 23(4):443-450, (1999).
• [11] Atar, M., Keskin, H. and Yavuzcan, H. G., “Varnish layer hardness of oriental beech (Fagus orientalist L.) wood as affected by impregnation and bleaching”, Journal of Coatings Technology and Research, 1(3):219-224, (2004).
• [12] Keskin, H., Atar, M. and Yavuzcan, H. G., “Impact of impregnation and bleaching on the surface hardness of oak (Quercus petraea L.) wood”, Journal of Applied Polymer Science, 93(2): 498-504, (2004).
• [13] Çakıcıer, N., Korkut, S. and Korkut, D. S., “Varnish layer hardness, scratch resistance and glossiness off various wood species as affected by heat treatment”, BioResources, 6(2): 1648-1658, (2011).
• [14] Ayata, Ü. and Çakıcıer, N., “Determination of pendulum hardness (König method) values against artificial weathering in water-based varnishes applied to some wood species after heat treatment (thermowood)”, Drewno, 64(208), 1-17, (2021).
• [15] Williams, R., Winandy, J. E. and Feist, W. C., “Outdoor wood weathering and protection” Washington DC: American Chemical Society, 263-298, (1987).
• [16] Williams, R. S., “Effects of acidic deposition on painted wood: A review.” Journal of Coatings Technology and Research, 63(800): 53-73, (1991).
• [17] Kılıç, A. ve Hafızoğlu, H., “Açık hava koşullarının ağaç malzemenin kimyasal yapısında meydana getirdiği değişimler ve alınacak önlemler”, Turkish Journal of Forestry, 8(2):175-183, (2007).
• [18] Zhang, Y., Li, Q., Zhang, F. and Xie, G., “Estimates of economic loss of materials caused by acid deposition in China.” Challenges and Responses To Population Health and Urbanization In The 21st Century, 9(4):488, (2017).
• [19] www.hubgages.com, “The Causes and Effects of Acid Rain".
• [20] Feist, W. C., “Weathering performance of painted wood pretreated with water-repellent preservative”. Forest Products Journal, 40(7-8):21-26, (1990).
• [21] Irwin, J.G. and Williams, M.L., “Acid rain: chemistry and transport. Environ Pollution”, 50(1-2):29-59, (1988).
• [22] Budakçı, M. ve Karamanoğlu, M., “Açık hava koşullarının odunun bazı fiziksel özelliklerine etkileri”, Kastamonu University Journal of Forestry Faculty, 14(1):37-47, (2014).
• [23] TS ISO 3129, Odun - Küçük kusursuz odun numunelerinin mekanik ve fiziksel muayenesi için genel gerekler ve numune alma yöntemleri. Ankara: Türk Standardları Enstitüsü, (2021).
• [24] Temiz, A., Gezer, E. D., Çakır, U. and Yıldız, S., “Combustion properties of alder (Alnus glutinosa L.) Gaertn. Subsp. Barbata (C.A. Mey) Yalt.) and southern pine (Pinus sylvestris L.) wood treated with boron Compound”. Construction and Building Materials, 22(11): 2165-2169, (2008).
• [25] Sönmez, A. ve Budakçı, M., “Ağaçişlerinde üstyüzey işlemleri II. (1. Baskı). Ankara: İndeks İletişim, 14-90, (2004).
• [26] Yurtseven, G., “Gümüşçülük işletmelerinde maliyetlerin oluşumu ve bir uygulama”, Yüksek Lisans Tezi, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Çanakkale, (2010).
• [27] ASTM-D3023, “Standard practice for determination of resistance of factory-Applied coatings on wood products to stains and reagents”. American Society for Testing and Materials, U.S.A. (2017).
• [28] https://www.mgm.gov.tr/veridegerlendirme/yillik- toplam-yagis-verileri
• [29] ASTM D 4366 – 95. Standard test methods for hardness of organic coatings by pendulum damping tests. American Society for Testing and Materials, U.S.A, (1984).
• [30] Söğütlü, C., “Konut mutfak tezgâhlarında kullanılan malzemelerin mekanik etkilere karşı performanslarının karşılaştırılması” Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 29, (1998).
• [31] Salca, E., A. ve Hızıroğlu, S., “Evaluation of hardness and surface quality of different wood species as function of heat treatment”, Materials and Design, 62:416-423, (2014).
• [32] Ayata, Ü. and Çakıcıer, N., “Determination of pendulum hardness (König method) values against artificial weathering in water-based varnishes applied to some wood species after heat treatment (thermowood)”, Drewno, 64(208):1-17, (2021).
• [33] Veziroğlu, N., “Asit yağmurlarının çılgınlığı”, Mimari Üni. Temiz Enerji Araş. Ens.Müd. Çev: Ö. F. Noyan, Ekoloji Çevre 27: S:33-37, (1998).