Determination of whiteness index, color, and gloss values in Iroko (Milicia excelsa Welw. C.C. Berg) wood treated with waste vegetable oils

Öz

Today, there are many different methods (heat treatment, impregnation, bleaching, etc.) of changing the color of wood material. The use of environmentally friendly products during these processes is important for both human health and wood industries. In this study, some surface properties that occur after the application of waste vegetable oils (olive oil, corn oil, and walnut oil) to the surfaces of iroko (Milicia excelsa Welw. C.C. Berg) wood were investigated. Whiteness index values (WI*) [perpendicular (⊥) and parallel (║)], color parameters (∆L*, ∆a*, ∆b*, ∆C*, ∆H*, ∆E*, a*, C*, L*, b*, and ho) and glossiness values [perpendicular (⊥) and parallel (║) to the fibers at 20o, 60o, and 85o] were determined on wooden surfaces before and after the application. While a* and C* values increased in experimental samples where all waste vegetable oil types were applied, decreases in L*, b* and ho values were observed. The lowest ∆E* value was found in waste corn oil (23.70), while the highest value was found in waste olive oil (24.48). The WI* values for both directions in the samples treated with used cooking oil were found to be lower compared to the control samples. Decreases in WI* values were determined with the applied waste oils. While it decreased at 20o and 60o for glossiness values in the perpendicular and parallel directions to the fibers in all 3 types of waste oil, it increased at 85o. It has been observed that all used cooking oils have a modifying effect on the surface properties of iroko wood.

Anahtar Kelimeler

• Waste oils
• Colour
• Glossiness
• Whiteness index
• Iroko wood

Atık bitkisel yağlarla muamele edilmiş İroko (Milicia excelsa Welw. C.C. Berg) odununda beyazlık indeksi, renk ve parlaklık değerlerinin belirlenmesi

Öz

Günümüzde ahşap malzemenin sahip olduğu rengi değiştirmenin birçok farklı metotları (ısıl işlem, emprenye, ağartma, vb.) bulunmaktadır. Bu işlemler esnasında çevre dostu ürünlerin kullanılması gerek insan sağlığı gerekse ahşap endüstrileri için önem teşkil etmektedir. Bu çalışmada, atık bitkisel yağların (zeytinyağı, mısır yağı ve ceviz yağı) İroko (Milicia excelsa Welw. C.C. Berg) odunun yüzeylerine bir fırça ile uygulanması sonrasında meydana gelen bazı yüzey özellikleri araştırılmıştır. Uygulama öncesi ve sonrasında ahşap yüzeylerde beyazlık indeksi (WI*) [liflere dik (⊥) ve paralel (║)] değerleri, renk parametreleri (∆L*, ∆a*, ∆b*, ∆C*, ∆H*, ∆E*, a*, C*, L*, b* ve ho) ve parlaklık değerleri [20o, 60o ve 85o’lerde liflere dik (⊥) ve paralel (║)] belirlenmiştir. Bütün atık bitkisel yağ türleri uygulanmış deney örneklerinde a* ve C* değerleri artış gösterirken, L*, b* ve ho değerlerinde azalışlar elde edilmiştir. En düşük ∆E* değeri atık mısır yağında (23.70) bulunurken, en yüksek değer atık zeytinyağında (24.48) tespit edilmiştir. Her iki yöne ait olan WI* değerlerinde atık yağların uygulandığı örneklere ait sonuçlar kontrol örneklerininkine nazaran daha düşük olarak tespit edilmiştir. Uygulanan atık yağlar ile WI* değerlerinde azalış belirlenmiştir. Bütün atık yağ türlerinde liflere dik ve paralel yönlerde parlaklık değerleri 20o ve 60o’lerde azalırken, 85o’de artmıştır. Kullanılan tüm atık yağların iroko odunu yüzeylerinde yüzey özelliklerini değiştirici etkide bulunduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Atık yağlar
• Renk
• Parlaklık
• Beyazlık indeksi
• İroko odunu

Kaynakça

1. ASTM D 2244-3 (2007) Standard practice for calculation or color tolerances and color, differences from instrumentally measured color coordinates, ASTM International, West Conshohocken, PA.
2. ASTM E313-15e1 (2015) Standard practice for calculating yellowness and whiteness indices from instrumentally measured color coordinates, ASTM International, West Conshohocken, PA.
3. Athar M, Nasir SM (2005) Taxonomic perspective of plant species yielding vegetable oils used in cosmetics and skin care products. African Journal of Biotechnology, 4(1): 36-44.
4. Ayata Ü, Bal BC (2023) Atık zeytin, ceviz ve mısır yağları uygulanmış Avrupa melezi (Larix decidua Mill.) odununda bazı yüzey özelliklerinin belirlenmesi. European Conferences 2. Uluslararası Sağlık, Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Kongresi, 4-6 Ağustos 2023, Belgrad, 115-125.
5. Bal BC, Ayata Ü (2022) Farklı sıcaklıklarda bitkisel yağ ile ısıl işlem görmüş kavak odununda bazı yüzey ve mekanik özelliklerinin araştırılması. Latin Amerika 4. Uluslararası Bilimsel Araştırmalar Kongresi, 5-6 Kasım 2022, Mexico City, 341-353.
6. Bansal R, Nair S, Pandey KK (2022) UV resistant wood coating based on zinc oxide and cerium oxide dispersed linseed oil nano-emulsion. Materials Today Communications, 30: 103177.
7. Bazyar B (2012) Decay resistance and physical properties of oil heat treated aspen wood. BioResources, 7(1): 0696-0705.
8. DIN 5033 (1979) Deutsche Normen, Farbmessung. Normenausschuß Farbe (FNF) im DIN Deutsches Institut für Normung eV, Beuth, Berlin März.

9. Goldberg I, Williams R (1999) Biotechnology and Food Ingredients. Kluwer Acad. Publishers, New York, NY.
10. Gunstone FD (2002) Vegetable Oils in food technology: composition, properties and uses. CRC Press, Cambridge.
11. Honzíček J (2019) Curing of air-drying paints: a critical review. Industrial and Engineering Chemistry Research, 58(28): 12485-12505.
12. Hyvönen A, Nelo M, Piltonen P, Hormi O, Niinimaki J (2007) Using iron catalyst to enhance the drying properties of crude tall oil-based wood preservative. Holz als Roh-und Werkstoff, 65(2): 105-111.
13. ISO 2813 (1994) Paints and varnishes - determination of specular gloss of non-metallic paint films at 20 degrees, 60 degrees and 85 degrees, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland.
14. Jirouš-Rajković V, Miklečić J (2021) Enhancing weathering resistance of wood - A review. Polymers, 13(12): 1980.
15. Lange DR (1999) Fundamentals of colourimetry-application report. No. 10e. DR Lange: New York, NY, USA.
16. Mahltig B, Swaboda C, Roessler A, Böttcher H (2008) Functionalising wood by nanosol application. Journal of Materials Chemistry, 18(27): 3180-3192.
17. Pánek M, Reinprecht L (2016) Effect of vegetable oils on the colour stability of four tropical woods during natural and artificial weathering. Journal of Wood Science, 62(1): 74-84.
18. Rafiq M, Lv YZ, Zhou Y, Ma KB, Wang W, Li CR, Wang Q (2015) Use of vegetable oils as transformer oils-a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 52: 308-324.
19. Reinprecht L (2016) Wood Deterioration, Protection, and Maintenance; John Wileys & Sons: Chichester, UK. ISBN: 9781119106531.
20. Suri IF, Purusatama BD, Lee S, Kim N, Hidayat W, Maruf SD, Febrianto F (2021) Characteristic features of the oil-heat treated woods from tropical fast growing wood species. Wood Research, 66(3): 365-378.
21. Teaca CA, Roşu D, Mustaţă F, Rusu T, Roşu L, Roşca I, Varganic CD (2019) Natural bio-based products for wood coating and protection against degradation: a review. BioResources, 14(2): 4873-4901.
22. Tomak ED, Viitanen H, Yildiz UC, Hughes M (2011) The combined effects of boron and oil heat treatment on the properties of beech and Scots pine wood. Part 2: Water absorption, compression strength, color changes, and decay resistance. Journal of Materials Science, 46: 608-615.
23. TS ISO 13061-1 (2021) Odunun fiziksel ve mekanik özellikleri - Kusursuz küçük ahşap numunelerin deney yöntemleri - Bölüm 1: Fiziksel ve mekanik deneyler için nem muhtevasının belirlenmesi. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, Türkiye.
24. Vereshagin AG, Novitskaya GV (1965) The triglyceride composition of linseed oil. Journal of the American Oil Chemists Society, 42(11): 970-974.
25. Vidholdová Z, Slabejová G, Šmidriaková M (2012) Quality of oil-and wax-based surface finishes on thermally modified oak wood. Coatings, 11(2): 143.