Effect of hot press speed on mechanical, physical, and formaldehyde emission properties of particle board

Öz

In this study, the effect of variations in the hot pressing speed on the physical, mechanical, and formaldehyde emission values of particleboard (PB) was investigated. For PB production, wood raw materials consisting of 40% oak (Quercus petraea L), 50% Scots pine (Pinus sylvestris L), and 10% poplar (Populus alba) planer shavings were utilized. A urea-formaldehyde adhesive (UF) was used at a 65% concentration (1/1.35 mol), ammonium sulfate (AS) was employed as a hardener at a 20% concentration, and liquid paraffin (LW) was used as a water-repellent chemical at a 60% concentration. During the preparation of PB test samples, production recipe values were kept constant, and only the production speed was altered. Press speeds were adjusted to 240 mm/s (PH240), 245 mm/s (PH245), and 258 mm/s (PH258). The physical, mechanical, and emission characterization of PB samples was conducted according to the relevant TSE standards. The obtained results were subjected to statistical analysis, revealing significant differences among them. It was observed that these differences were attributed to the hot pressing speed. An increase in press speed positively influenced the mechanical properties and resistance tests of PB, while an increase in press speed reduced the mechanical resistance of the board.

Anahtar Kelimeler

• particleboard
• Physical properties
• Mechanical properties
• Press speed
• Formaldehyde emission

Yonga levhanın mekanik, fiziksel ve formaldehit emisyon özellikleri üzerine sıcak pres hızının etkisi

Öz

Bu çalışmada, sıcak pres hızındaki değişimin yonga levha (PB)’nın fiziksel, mekanik ve formaldehit emisyon değerleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. PB üretiminde, odun hammaddesi olarak %40 meşe (Quercus petraea L), %50 sarıçam (Pinus sylvestris L) ve %10 akkavak (Populus alba) planya talaşı kullanılmıştır. Tutkal olarak %65 konsantrasyonda üre formaldehit (UF) (1/1:35 mol), sertleştirici olarak %20 konsantrasyonda amonyum sülfat (AS) ve su itici kimyasal olarak %60 konsantrasyonda sıvı parafin (LW) kullanılmıştır. PB deney örnekleri hazırlanırken üretim reçete değerleri sabit bırakılmış ve yalnızca üretim hızı değiştirilmiştir. Pres hızları 240 mm/sn (PH240), 245 mm/sn (PH245) ve 258 mm/sn (PH258) olacak şekilde ayarlanmıştır. PB numunelerinin fiziksel, mekanik ve emisyon karakterizasyonu ilgili TSE standartlarına göre yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar istatistiksel olarak analiz edilmiştir. Sonuçlar arasında önemli farklılıklar bulunmuştur. Bu farklılıkların sıcak pres hızından kaynaklandığı görülmüştür. Pres hızının artması, PB’nin mekanik özelliklerini ve direnç testlerini olumlu yönde etkilemiştir. Pres hızındaki artış levhanın mekanik direncini düşürmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Yonga levha
• Fiziksel özellikler
• Mekaniksel özellikler
• Pres hızı
• Formaldehit emisyonu

Teşekkür

Yazarlar Kastamonu Entegre Ağaç Sanayi Tic. A.Ş, Kastamonu Fabrikalar Direktörü Enüs KOÇ’a, yardımlarından dolayı teşekkür etmektedir.

Kaynakça

1. Atoyebi OD, Osueke CO, Badiru S, Gana AJ, Ikpotokin I, Modupe AE, Tegene GA (2019) Evaluation of particle board from sugarcane bagasse and corn cob. International Journal of Mechanical Engineering and Technology, 10(1):1193-1200.
2. Bardak S, Nemli G, Sarı B, Baharoǧlu M, Zekoviç E (2011) Effects of density profile and hot press diagram on the some technological properties of particleboard composite. High Temperature Materials and Processes, 30(1-2).
3. Bardak S, Tiryaki S, Nemli G, Aydın A (2016) Investigation and neural network prediction of wood bonding quality based on pressing conditions. International Journal of Adhesion and Adhesives, 68:115-123.
4. Bulian F, Battaglia R, Ciroi S (2003) Formaldehyde emission from wood based panels. Holz als Roh- und Werkstoff, 61:213-215.
5. Çamlıbel O (2020) Sıcak pres parametrelerinin yongalevhanın fiziksel özellikleri ve formaldehit emisyonuna etkisi. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 21(2):276-283.
6. Çamlıbel O (2021) Yonga levha üretiminde çok katlı sıcak pres parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 8(3):800-807.
7. Feng L, Musto CJ, Suslick KS (2010) A simple and highly sensitive colorimetric detection method for gaseous formaldehyde. Journal of the American Chemical Society, 132(12):4046-4047.
8. Ferg EE, Pizzi A, Levendis DC (1993) 13C NMR analysis method for urea-formaldehyde resin strength and formaldehyde emission. Journal of Applied Polymer Science, 50(5):907-915.

9. Gündüz G, Masraf Y (2005) Üç tabakalı yatık yongalı yonga levha üretiminde üretim şartlarının değiştirilmesinin levhaların mekanik ve fiziksel özellikleri üzerine etkisi. ZKÜ Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 7(8):49-57.
10. He Z, Zhang Y, Wei W (2012) Formaldehyde and VOC emissions at different manufacturing stages of wood-based panels. Building and Environment, 47:197-204.
11. Hematabadi H, Behrooz R (2012) The effect of urea pretreatment on the formaldehyde emission and properties of straw particleboard. Journal of Forestry Research, 23(3):497-502.
12. Iosifov N, Vlcheva L, Ganev S (1991) The effect of the wood species on the physical and mechanical properties of particleboards. Nauka-za-Gorata, 28(1):87-92.
13. Iswanto, AH, Azhar I, Supriyanto, Susilowati A (2014) Effect of resin type, pressing temperature and time particleboard properties made from sorghum bagasse. Agriculture, Forestry and Fisheries, 3(2):62-66.
14. Kaptı T, Ayrılmış N (2016) Ahşap Esaslı Levhalardan Ayrışan Formaldehit Emisyonu ve Organik Uçucu Bileşikler için Yönetmelikler ve Standartlar. Uluslararası Malzeme Bilimi ve Teknolojisi Konferansı, Kapadokya (IMSTEC’16), Nevşehir.
15. Kevin EI, Ochanya, OM, Olukemi AM, Bwanhot, STN, Uche I (2018) Mechanical properties of urea formaldehyde particle board composite. American Journal of Chemical and Biochemical Engineering, 2(1):10-15.
16. Marutzky R (1989) Release of formaldehyde by wood products. In Wood Adhesives Chemistry and Technology, Pizzi, A, Ed: Marcel Dekker, 2(10).
17. Park BD, Causin V (2013) Crystallinity and domain size of cured urea-formaldehyde resin adhesives with different formaldehyde/urea mole ratios. European Polymer Journal, 49(2):532-537.
18. TS 4894 EN 120 (1999) Ahşap Esaslı Levhalar, Formaldehit Miktarının Tayini, Ektraksiyon Metodu ile Ayırma. TSE, Ankara.
19. TS 642 ISO 554 (1997) Kondisyonlama ve/veya Deney için Standard Atmosferler-Özellikler. TSE, Ankara.
20. TS EN 310 (1999) Ahşap Esaslı Levhalar-Eğilme Dayanımı ve Eğilme Elastikiyet Modülünün Tayini. TSE, Ankara.
21. TS EN 311 (1999) Ahşap Esaslı Levhalar-Yüzey Sağlamlığı-Deney Metodu. TSE, Ankara.
22. TS EN 312 (2012) Yonga Levhalar-Özellikler. TSE, Ankara.
23. TS EN 317 (1999) Yonga Levhalar ve Lif Levhalar-Su İçerisine Daldırma İşleminden Sonra Kalınlığına Şişme Tayini. TSE, Ankara.
24. TS EN 319 (1999) Yonga Levhalar ve Lif Levhalar-Levha Yüzeyine Dik Çekme Dayanımının Tayini. TSE, Ankara.
25. TS EN 322 (1999) Ahşap Esaslı Levhalar-Rutubet Miktarının Tayini. TSE, Ankara.
26. TS EN 323 (1999) Ahşap Esaslı Levhalar-Birim Hacim Ağırlığının Tayini. TSE, Ankara.
27. TS EN 324-1 (1999) Ahşap Esaslı Levhalar-Levha Boyutlarının Tayini-Bölüm 1:Kalınlık, Genişlik ve Uzunluğun Tayini. TSE, Ankara.
28. TS EN 325 (2012) Ahşap Esaslı Levhalar-Deney Numunelerinin Boyutlarının Tayini. TSE, Ankara.
29. TS EN 326-1 (1999) Ahşap Esaslı Levhalar-Numune Alma, Kesme ve Muayene-Bölüm 1:Deney Numunelerinin Seçimi Kesimi ve Deney Sonuçlarının Gösterilmesi. TSE, Ankara.
30. Ucuncu T, Durmaz E, Kaymakci A (2017) Characteristics of hot-compressed poplar wood boards. BioResources, 12(4):9038-9049.
31. Wang SY, Yang TH, Lin LT, Lin CJ, Tsai MJ (2007) Properties of low-formaldehyde-emission particleboard made from recycled wood-waste chips sprayed with PMDI/PF resin. Building and Environment, 42(7):2472-2479.
32. Wang JL, Guo YJ, Long GD, Tang YL, Tang QB, Zu XT, Ma JY, Du B, Torun H, Fu YQ (2020) Integrated sensing layer of bacterial cellulose and polyethyleneimine to achieve high sensitivity of ST-cut quartz surface acoustic wave formaldehyde gas sensor. Journal of Hazardous Materials, 388:121743.
33. Wi S, Kim MG, Myung SW, Baik YK, Lee KB, Song HS, Kwak MJ, Kim S (2020) Evaluation and analysis of volatile organic compounds and formaldehyde emission of building products in accordance with legal standards:A statistical experimental study. Journal of Hazardous Materials, 393:122381.