Determination of bonding strength in heat treated some wood materials

Abstract

This study was carried out to determine the bonding strength of PVAc-D4 adhesive in the heat treated for some wood materials. For this purpose, bonding strentgh of the Oriental beech (Fagus orientalis L.), oak (Quercus petraea L.), scots pine (Pinus sylvestris L.) and poplar (Populus nigra L.) woods was determined according to BS EN 205 after the samples were subjected to heat treatment of 150, 175 and 200 ºC for 2 hours, for total 38 hours and prepared with PVAc-D4 glue according to BS EN 204. As a result, bonding strength of parallel to grain of the control samples subjected to heat treatment generally decreased. The highest bonding strength of parallel to grain was obtained for oak samples subjected to heat treatment at 150 ºC (15,97 N/mm2), the lowest bonding strength of parallel to grain was obtained for poplar samples subjected to heat treatment at 200 ºC (4,10 N/mm2). Accordingly, oak may give better results for bounding with PVAc- D4 glue of wood materials subjected heat treatment. In addition, losses of bounding strength may be minimized with investigating different methods and heat treatment conditions. Keywords: Heat treatment, Bonding strength, Wood material, PVAc-D4

Keywords

• Heat treatment, Bonding strength, Wood material, PVAc-D4

Isıl işlem uygulanmış bazı ağaç malzemelerde yapışma direncinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışma ısıl işlem uygulanmış bazı ağaç malzemelerde PVAc-D4 tutkalının yapışma direncini belirlemek için yapılmıştır. Bu maksatla Doğu kayını (Fagus orientalis L.), sapsız meşe (Quercus petraea L.), sarıçam (Pinus sylvestris L.) ve kara kavak (Populus nigra L.) odunları 150, 175 ve 200 ºC'de 2 saat, toplam 38 saat süren ısıl işleme tabi tutulduktan sonra hazırlanan örnekler PVAc-D4 tutkalı ile BS EN 204'e göre hazırlanmış ve BS EN 205'e göre yapışma dirençleri belirlenmiştir. Sonuç olarak; ısıl işleme tabi tutulan örneklerde kontrol örneklerine göre liflere paralel yapışma direnci genellikle düşerken, en yüksek 150 ºC'de ısıl işleme tabi tutulan sapsız meşede (15,97 N/mm2), en düşük 200 ºC'de ısıl işleme tabi tutulan kara kavakta (4,10 N/mm2) elde edilmiştir. Buna göre ısıl işlem uygulanmış ağaç malzemelerin, PVAc- D4 tutkalı ile yapıştırılmasında sapsız meşe odunu daha iyi sonuçlar verebilir. Ayrıca, değişik ısıl işlem koşulları ve metotları araştırılarak, yapışma direnci kayıpları minimize edilebilir. Anahtar kelimeler: Isıl işlem, Yapışma direnci, Ağaç malzeme, PVAc-D4

Keywords

• Isıl işlem, Yapışma direnci, Ağaç malzeme, PVAc-D4

References

1. Altınok, M., 2002. Ahşap tutkallı birleştirmelerde yapışma performansına sıcaklık artışının etkileri. Politeknik Dergisi, 5(4) : 341-345.
2. Atar, M., Örs, Y., 1999. Klebit 303, kleiberit 305.0 ve süper–lackleim 308 tutkallarının yapışma dirençleri. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 23(3): 757– 761.
3. Atar, M., Özçifçi, A., Uysal, B., 1999. Ağaç malzemede renk açıcı kimyasal maddelerin PVAc tutkalının yapışma mukavemetine etkileri. Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 11(1): 145-151.
4. Atar, M., 2007. PVAc tutkalında viskozite değişiminin bazı ağaç malzemelerde yapışma direncine etkileri. Politeknik Dergisi, 10(1): 85-91.
5. Bengtsson, C., Jermer, J., Clang, A., Ek-Olausson, B., 2003. Investigation of some technical properties of heat- treated wood. International Research Group On Wood Preservation, 18-23.
6. BS EN 204, 1991. Non-structural adhesives for joining of wood and derived timber products. British Standarts, England.
7. BS EN 205, 1991. Test methods for wood adhesives for non-structural applications- determination of tensile shear strength of lap joints. British Standards Institution, England.
8. Change, C.I., Keith, C.T., 1978. Properties of heat-darkened wood. II- Mechanical properties and gluability. Fisheries and Environment, 1–19.

9. Chow, S.Z., 1971. Infrared spectral characteristics and surface inactivation of wood at high temperatures. Wood Science Technology, 5:27-39.
10. Doruk, Ş., 2010.Lamine ağaç malzemede vernik ve emprenye belirlenmesi. Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara. yaşlandırmaya etkisinin
11. Follrich, J., Müller, U., Gindl, W., 2006. Effects of thermal modification on the adhesion between spruce wood (picea abies karst.) and a thermoplastic polymer. Holz Roh Werkst, 64: 373-376.
12. Kleiberit, Aktif Yapıştırıcı ve Kimya Sanayi Ticaret A.Ş Kataloğu., 2013. http://www.aktifas.com.tr/kleiberitpvca beyaztutkallari.asp, Erişim: 04.04. 2013.
13. Kol, H.Ş., Özbay. G., Altun. S., 2009. Shear strength of heat-treated tali (erythrophleum ivorense) and ıroko (chlorophora excelsa ) woods bonded with various adhesives. Bio Resources, 4(4): 1545-1554.
14. Kolmann, F., Schneider, A., 1963. On the sorption behaviour of heat stabilized wood. Holz Roh-Werkst, 21(3): 77–85.
15. Korkut, S., 2009. Gürgen yapraklı kayacık (ostrya carpinifolia scop.) odununun bazı mekanik özelikleri üzerine ısıl işlem sıcaklık ve süresinin etkisi. Düzce Üniversitesi, Ormancılık Dergisi, 5(1): 121-130.
16. Mayes, D., Oksanen, O., 2002. Thermowood handbook. Finnforest, Finland.
17. Örs.Y., Atar. M., Özçifçi.A., 1999. Farklı ağaç türleri ile yonga ve lif levhalarda PVAc veya Desmodur VTKA tutkalı kullanarak uygulanan kavelalarda çekme mukavemeti. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 1: 151-156.
18. Örs, Y., Atar, M., Özçifçi, A., 2000. Bonding strength of poly(vinyl acetate)-based adhesives in some wood materials treated with impregnation. Journal of Applied Polymer Science, 76: 1472-1479.
19. Özçifçi, A., Özen, R., Altınok, M., 1997. Determine of strength join of polimarin adhesive in boiling, cold and hot water conditions of wooden material. Dünya Ormancılık Kongresi, Antalya, s. 45-46.
20. Özçifçi, A., Altun, S., Yapıcı, F., 2009. Isıl işlem uygulamasının ağaç malzemenin teknolojik özelliklerine etkisi. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu, 13- 15 Mayıs, Karabük Üniversitesi, Karabük, s. 1169-1175.
21. Petrissans, M., Gerardin, P., El Bakali, I., Serraj, M., 2003. Wettability of Heattreated Wood. Holzforsch, 57: 301- 307.
22. Rapp, O, A., 2001. Rewiew on heat treatments of wood. Printed by The European Commission Research Directorate. Belgium, ISBN:3-926301-02-3.
23. Rusche, H., 1973. Termal degradation of wood at temperatures up to 200ºC, Part I, strength of dried wood after heat treatment. Holz Roh-und, Werkstoff, 31: 273- 281. Sernek, M., Kamke,
24. F.A., Glasser, W.G., 2004.
25. Comparative analysis of inactivated wood surface.
26. Holzforschung, 58: 22-3.
27. Sernek, M., Boonstra, M., Pizzi, A., Despres, A., Gerardin, P., 2008. Bonding performance of heat treated wood with structural adhesives. Holz Roh Werkst, 66(3): 173- 180.
28. Sivonen, H., Maunu, S., Sundholm, F., Ja¨msa, S., Viitaniemi, P., 2002. Magnetic resonance studies of thermally modified wood. Holzforschung, 56: 648–654.
29. Söğütlü, C., Döngel, N., 2007. Polivinilasetat (PVAc) ve poliüretan (PU) tutkalları ile yapıştırılmış bazı yerli ağaçlarda çekmede makaslama dirençleri. Politeknik Dergisi, 10(3): 287-293.
30. Stamm, A., Hansen, L., 1937. Minimizing wood shrinkage and swelling: effect of heating in various gases. Industrial Engineering Chemistry, 29(7) : 831–833.
31. Tjeerdsma, B., Boonstra, M., Pizzi, A., Tekely, P., Militz, H., 1998. Characterisation of thermally modified wood: molecular reasons for wood performance improvement. Holz Roh-Werkst, 56: 149-153.
32. TS 2472, 1972. Odunda fiziksel ve mekanik deneyler için birim hacim ağırlığı tayini. TSE, Ankara.
33. Viitanen, H., Jämsä, S., Paajanen L., Nurmi, A., Viitaniemi, P., 1994. The effect of heat treatment on the properties of spruce. IRG/WP, 94-40032: 4.
34. Vital, B R., Lucia, R M D., 1983. Effect of heating on some properties of eacalyptus saligna wood. Revista-Arvore, 7(2) :136-146.