Varnished Wood Aging to Surface Adhesion and Hardness Value of Varnishes on Sinks and Bathtubs Impact of the Process

Öz

This study was carried out to determine the effects of long and short-term aging on the surface adhesion and hardness of varnishes on varnished wooden sinks and bathtubs. For this purpose, cellulosic and acrylic varnishes were applied to the test sample surfaces prepared from sessile oak and iroko after epoxy application according to ASTM D 3023. The prepared sessile oak (Quercus petraea Liebl.) and iroko (Chlorophora excelsa) samples were subjected to artificial aging for 252 and 504 hours in a device with UVB - 313 lamps. After aging, varnish surface hardness was determined according to ASTM D 4366 - 95 and adhesion value was determined according to TS EN ISO 4624 standard. As a result; the highest surface hardness value was found in terms of material type, oak (40.31), cellulosic varnish (41.03) and long time (54.50), the lowest, iroko (33.94), acrylic varnish (33.22), short time (38.04). In multiple interaction, the highest was oak + cellulosic varnish + long time (63.67), the lowest was iroko + acrylic varnish + short time (27.67). The highest surface adhesion value in terms of material type was obtained with oak (370.47 N), cellulosic varnish (360.36 N), short time (340.29 N), the lowest with iroko (310.28 N), acrylic varnish (320.39 MPa), long time (310.88 N). In multiple interaction, the highest surface adhesion value was determined as oak + acrylic varnish + short time (460.67 N), the lowest as iroko + acrylic varnish + long time (160.17 N). If wood is used in bathtubs and sinks, it is necessary to undergo some processes to increase its resistance to water and moisture. Considering these values obtained in the research in the construction of wooden sinks and bathtubs may provide advantages in terms of the service life of the products.

Anahtar Kelimeler

• wooden sing
• surface hardness value
• surface adhesion
• UV aging

Verniklenmiş Ahşap Lavabo ve Küvetlerde Verniklerin Yüzeye Yapışma ve Sertlik Değerine Yaşlandırma İşleminin Etkisi

Öz

Bu çalışma, verniklenmiş ahşap lavabo ve küvetlerde uzun ve kısa süreli yaşlandırma işleminin verniklerin yüzeye yapışma ve sertlik değerine etkilerini belirlemek amacı ile yapılmıştır. Bu maksatla sapsız meşe ve irokodan hazırlanan deney örnek yüzeylerine epoksi uygulama sonrası üzerine ASTM D 3023’e göre selülozik ve akrilik vernik atılmıştır. Hazırlanan sapsız meşe (Quercus petraea Liebl.) ve iroko (Chlorophora excelsa) örnekleri UVB - 313 lambalarına sahip cihazda 252 ve 504 saat, yapay yaşlandırmaya tabi tutulmuştur. Yaşlandırma sonrası test örneklerinde ASTM D 4366 – 95’e göre vernik yüzey sertliği ve TS EN ISO 4624 standardı esaslarına göre yapışma değeri belirlenmiştir. Sonuç olarak; yüzey sertlik değeri, malzeme çeşidi bakımından en yüksek, meşe (40,31), selülozik vernik (41,03) ve uzun sürede (54,50), en düşük, iroko (33,94), akrilik vernik (33,22), kısa sürede (38,04) bulunmuştur. Çoklu etkileşimde en yüksek meşe + selülozik vernik + uzun süre (63,67), en düşük iroko + akrilik vernik + kısa sürede (27,67) çıkmıştır. Yüzey yapışma değeri(Newton) malzeme çeşidi bakımından en yüksek meşe (370,47 N), selülozik vernik (360,36 N), kısa sürede (340,29 N), en düşük iroko (310,28 N), akrilik vernik (320,39 N), uzun sürede (310,88 N) elde edilmiştir. Çoklu etkileşimde, yüzeye yapışma değeri, en yüksek meşe + akrilik vernik + kısa süre (460,67 N), en düşük iroko + akrilik vernik + uzun sürede (160,17 N) tespit edilmiştir. Küvet ve lavaboda ahşap kullanılması halinde su ve neme karşı dayanımını artırmak için bazı işlemlerden geçirilmesi gereklidir. Araştırmada elde edilen bu değerlerin, ahşap lavabo ve küvet yapımında göz önünde bulundurulması, ürünlerin kullanım ömürleri bakımından avantaj sağlayabilir.

Anahtar Kelimeler

• Ahşap lavabo
• yüzey sertlik değeri
• yüzey yapışma
• UV yaşlandırma

Kaynakça

1. [1] Chang, H. T., Chang S. T. “Correlation between softwood discoloration induced by accelerated lightfastness testing and by indoor exposure”, Polymer Degradation and Stability”, 72, 361–365, (2001).
2. [2] Özen, R., Sönmez, A. Ahsap Verniklerin Harici Etkilere Karşı Dayanıklılığına İliskin Arastırmalar. D.P.T. Arastırma Projesi Kesin Raporu, Ankara. (1996).
3. [3] Ulay, G. “Yat ve Tekne Mobilyalarında Kullanılan Bazı Ağaç Türlerine Uygulanan Termal Modifikasyon ve UV Yaşlandırma İşlemlerinin Vernik Katman Performansları Üzerine Etkisinin İncelenmesi”. Doktora Tezi, Düzce Üniversitesi, F.B.E. Düzce. (2018).
4. [4] Keskin, H., Atar, M., 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).
5. [5] Özen, R., Sönmez, A. “Effect of Exterior Exposure on the Hadrness of Varnishes Coating” J. of Agriculture & Forestry, c. 23, ss. 323-328, (1999).
6. [6] Holzhausen, U., Millow, S. and. Adler H. J. P. “Studies on the thermal ageing of organic coatings,” In Macromolecular Symposia, Wiley-WCH Verlag GmbH, Weinheim, vol. 187, no. 1, pp. 939-952, (2002).
7. [7] Bulcke, J.V., Acker, J.V., Stevens, M. “Experimental & theoretical behavior of exterior wood coatings subjected to artificial weathering,” J. of Coatings Technology & Research, vol. 5, no. 2, pp. 221-231, (2008).
8. [8] Miklečić, J., Jirouš-Rajković, V. “Accelerated weathering of coated and uncoated beech wood modified with citric acid,” Drvna Industrija, vol. 62, no. 4, pp. 277-282, (2011).

9. [9] Altun, S., Esmer, M. “Isıl İşlemin Bazı Ağaç Malzemelerde Yüzey Pürüzlülüğü ve Vernik Yapışma Direncine Etkisi” Politeknik Dergisi, 2017; 20 (1). (2017).
10. [10] Ayata, Ü., Gürleyen, L., and Çakıcıer, N. “The determination of the surface adhesion resistance and pendulum hardness values on laminated parquets of a UV system varnish applied oak wood derived by using different water-based paints”, Int. Forestry Symposium, Kastamonu, Turkey, 827-831. (2016).
11. [11] Wang, J., Wu, H., Liu, R., Long, L., Xu, J., Chen, M., and Qiu, H., “Preparation of a fast water-based UV cured polyurethane-acrylate wood coating and the effect of coating amount on the surface properties of oak (Quercus alba L.)”, Polymers, 11: 1414., (2019).
12. [12] Gürleyen, L. “Effects of artificial weathering on the color, gloss, adhesion, and pendulum hardness of UV system parquet varnish applied to douse wood”, BioResources, 16(1): 1616-1627., (2021).
13. [13] Ayata Ü., Çakıcıer N., Gürleyen L. “Determination of the artificial aging performance of the apricot wood applied with UV system parquet varnish used indoors”, Furniture and Wooden Material Research Journal, 4(1), 40-50, (2021).
14. [14] Kaygın, B., Akgun, E. “Comparison of conventional varnishes with nanolacke UV varnish with respect to hardness and adhesion durability”, Int. J. of Molecular Sciences, 9(4), 476–485, (2008).
15. [15] Özalp, M., Korkut, S. “The Research of Borax Pentahydrate Effects with Water- Based Double Components in Varnish Applications of Wooden Materials”, Wood Research, 56(1), 105-114. (2011).
16. [16] Kesik, H. İ. “Değişik Kimyasallar ile Ön İşlem Görmüş Ağaç Malzeme Yüzeylerinde Su Bazlı Verniklerin Katman Performansı”, Doktora Tezi, G.Ü., F.B.E., Ankara, (2009).
17. [17] Gürleyen L., Ayata Ü., Esteves B., Gürleyen T., Çakıcıer N. “Impacts of thermal modification of oak wood upon selected properties of coating systems”, Bioresources, 14 (1): 1838-1849., (2019).
18. [18] Vardanyan V., Poaty B., Chauve G., Landry V., GalstianT., Riedl B. “Mech. properties of UV-waterborne varnishes reinforced by cellulose nanocrystals”, J. of Coatings Technology & Research, 11 (6): 841-852.. (2014).
19. [19] Gürleyen T., Ayata Ü., Gürleyen L., Esteves B., Çakıcıer N. “Üvez Odununa Uygulanan Tek ve Çift Kat UV Sistem Parke Vernik Katmanlarında Renk, Parlaklık ve Salınımsal Sertlik Değerlerinin Belirlenmesi” V. Uluslararası Müh. & Bilim Alanında Yenilikçi Teknolojiler Sempozyumu, Mimarlık ve İnşaat Üniv., Azerbaycan, 1327-1336, (2017).
20. [20] Salca E.A., Krystofiak T., Lis B., Mazela B., Proszyk S. “Some coating properties of black alder wood as a function of varnish type and application method”, BioResources, 11 (3): 75807594., (2016).
21. [21] Ayata Ü., Çavuş V. “Determination of the surface adhesion resistance & pendulum hardness on the parquets applied UV varnish as single and double layers”. Journal of Engineering Sciences and Design, 6 (4), 541-545., (2018).
22. [22] Uysal, B., Peker, H. “The effects of exterior conditions on the adhesion strength of varnishes”, Teknoloji Dergisi, Ankara, 2 (1-2) 66. (1999).
23. [23] ISO 3129.” Wood - Sampling methods and general requirements for physical and mechanical testing of small clear wood specimen”. Switzerland: International Organization for Standardization. (2019).
24. [24] Kaya, F. “Ana Hatları ile Yapıştırıcılar”, Birsen Yayınevi, İstanbul. (2004).
25. [25] Baykan, İ., Kılıç, Y., Bakır, K. Mobilya endüstrisinde üst yüzeyişlemleri kitabı. Ankara: Hacettepe Üniversitesi, 345. (2000).
26. [26] Kurtoğlu, A., “Ağaç Malzeme Yüzey İşlemleri”, Genel Bilgiler, Cilt I, İÜ. Orman Fak. Orman End. Müh. Böl., İstanbul. (2000).
27. [27] Şener, N. “Mobilyada kullanılan ahşap malzeme, yüzey, üst yüzey işlemler ve koruma” Yüksek lisans Tezi,. Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. (2006).
28. [28] ASTM-D3023. “Standard practice for determination of resistance of factory-Applied coatings on wood products to stains and reagent”. American Society for Testing and Materials, USA. (2017).
29. [29] ASTM D 4366-95. Standard test methods for hardness of organic coatings by pendulum damping test. American Society for Testing and Materials, USA (1984).
30. [30] TS EN ISO 4624. “Boyalar ve vernikler - Yapışmanın tayini için çekme deneyi.” Ankara: Türk Standartları Enstitüsü, (2016).
31. [31] Çakıcıer, N., Korkut, S., Korkut, D.S., Kurtoğlu, A., Sönmez, A. “Effects of UV accelerated aging on surface hardness, surface roughness and color difference for some wood species,” Int. J. of the Physical Sciences, vol. 6, no. 8, pp. 1929-1939, (2011).
32. [32] Özdemir T., “Türkiye’de yetişen bazı ağaç türlerinde verniklerin özelliklerinin araştırılması”, Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2003).
33. [33] Şimşek, H., Baysal, E., Yilmaz, M., Culha, F. “Some Mechanical Properties of Wood Impregnated with Environmentally - Friendly Boron and Copper Based Chemicals”. Wood Research, 58(3), 495-504, (2013).
34. [34] Sönmez, A. “Ağaçtan Yapılmış Mobilya Üstyüzeylerinde Kullanılan Verniklerin Önemli Mekanik, Fiziksel ve Kimyasal Etkilere Karşı Dayanıklılıkları”, Doktora tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (1989).
35. [35] Jaıć, M., Źıvanovıć, R., Stevanovıć-Janeźıć, T., Dekanskı, A., “Comparison of Surface Properties of Beech and Oakwood as Determined by ESCA Method, Holz als Roh-und Werkstoff, V.34,11, P.37-41. (1998).
36. [36] Budakçı M., Pnomatik Adezyon Deney Cihazı Tasarımı, Üretimi ve Ahşap Verniklerinde Denenmesi, Doktora tezi, Gazi Üniversitesi F.B.E., (2003).
37. [37] Çakıcıer, N. Ağaç Malzeme Yüzey İşlem Katmanlarında Yaşlanma Sonucu Belirlenen Değişiklikler, Doktora Tezi, İstanbul Üniversitesi F.B.E., İstanbul, (2007).