Investigating the Effect of Clay Nanoparticles and Various Coatings on Increasing Thermal Properties and Fire Resistance of Wood

Document Type : Original Article

Authors

1 Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran

2 Department of Wood and Paper Science & Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran

Abstract

In this study, the effect of different coatings on improving flame resistance and fatigue temperature at the coating surface was investigated. Abies alba wood species and alkyd, polyurethane, oil, chromium, and phosphorescence coatings were used. Thermal weight tests and contact angle tests were also used to evaluate the performance of the coatings. The results of the flame resistance test, melting rate, mass reduction percentage, and carbonization level showed that the coatings resistances were different. In general, the best performance was for phosphorescence, chromium, oil, and polyurethane coatings, respectively. The results showed that alkyd coatings have the lowest resistance. Its mass reduction began at a temperature of about 50 to 75 degrees. One of the main reasons for the low resistance of alkyd coatings is its thinner, rigid, and fragile structures. The contact angle test results showed that after temperature fatigue treatments, the moisture absorption resistance in the coatings significantly reduced. The lowest and the highest contact angles were observed in the phosphorescent coated sample (60 ºC) and chromium coating (130 ºC), respectively.

Keywords

Main Subjects

References

  1. د. پارساپژوه، م. فائزی‌‌پور، ح. تقی‌‌یاری، حفاظت صنعتی چوب، چاپ پنجم، انتشارات دانشگاه تهران، تهران. (1392)، ص 657.
  2. N. Papadopoulos, Chemical modification of solid wood and wood raw material for composites production with linear chain carboxylic acid anhydrides. a brief review. Bioresour. 1(2010), 1-8.
  3. Jinshu, L. Jianzhang, Zh. Wenrui, Zh. Derong, Improvement of wood properties by urea-formaldehyde resin and nano-Sio2, Front. For. China. 1(2007), 104-109.
  4. I. Mantanis, A. N. Papadopoulos, Reducing the thickness swelling of wood based panels by applying a nanotechnology compound. Eur. J. Wood Wood Prod. 2(2010), 237-239.
  5. N. Kartal, F. Green, C.A. Clausen, Do the unique properties of nanometals affect leachability or efficacy against fungi and termites, Int. Biodeterior. Biodegrad. 4(2009), 490-495.
  6. د. افهامی سیسی، م. غازان، ر. اولادی، ع. کریمی مزرعه شاهی، قابلیت نفوذ نانو ولاستونیت در چوب صنوبر و اثر آن بر مقاومت زیستی و ثبات ابعاد چوب. مجله صنایع چوب و کاغذ ایران. (1396)2، 282-267.
  7. Tarmian, A. Mastouri, Water-repellent efficiency of thermally modified wood as affected by its permeability. J. For. Res. 3(2018), 859-867.
  8. Bautista, J. Gonzalez, J. Gilabert, M. J. Ibanez, V. Sanz, Correlation between the wear resistance, and the scratch resistance, for nanocomposite coatings. Prog. Org. Coat. 70(2011), 178–185.
  9. R. Rodríguez, M. Estevez, S. Vargas, M. A. Mondragón, Hybrid ceramic-polymer material for wood coating with high wearing resistance mater. Mater. Res. Innovations. 7, 2(2003) 80-84.
  10. ه. غلامیان، ا. طارمیان، ک. دوست حسینی، م. آزاد فلاح، بررسی اثرگذاری رنگ های شفاف و نانوذرات زایکوفیل و زایکوسیل بر زاویه تماس و جذب آب در چوب صنوبر. مجله صنایع چوب و کاغذ ایران. (1390)1، 26-17.
  11. آ. طلایی، م. م. رضوانی، ح. دوست محمدی، بررسی مقاومت چسبندگی پوشش‌های شفاف آلکیدی و نیتروسلولزی در فرآیندهای مختلف اصلاح گرمایی چوب صنوبر. نشریه علمی علوم و فناوری رنگ. (1397)12، 180-171.
  12. K. Pandey, Study of the effect of photo-irradiation on the surface chemistry of wood. Polym. Degrad. Stab. 90(2005), 9-20.
  1. ه. غلامیان، ا. طارمیان، ک. پورطهماسی، بررسی میکروسکوپی اثرات اصلاح سطح چوب با فرایند سل‌ژل بر کیفیت پوشش‌دهی آن با پوشش‌های آلکیدی و پلی‌اورتان. مجله صنایع چوب و کاغذ ایران. 8، (1396) 4، 520-509.
  2. Gholamiyan, Improvement of water and weathering resistance of wood using nanozycosil, nanozycofil and clear coatings, MSc. Thesis, Faculty of Natural Resources. University of Tehran, Iran, 2010.
  3. D. Rajput, P. P. Mahulikar, V. V. Gite, Biobased dimer fatty acid containing two pack polyurethane for wood finished coatings. Prog.Org. Coat. 77(2014), 38-46.
  1. م. غفرانی، س. خجسته خسرو، اثر کیفیت پرداخت سطح چوب بر مقاومت چسبندگی در شفاف پوشه‌ها. نشریه علمی علوم و فناوری رنگ. (1392)4، 345-339.
  2. Cheng, Y. Wen, X. An, X. Zhu, Y. Ni, TEMPO-oxidized cellulose nanofibers (TOCNs) as a green reinforcement for waterborne polyurethane coating (WPU) on wood. Carbohydr. Polym. 151(2016), 326-334.
  3. Babai, Investigation of the Effect of antifungal compounds of syriac juice on the natural existence of beech Wood. Master Thesis. University of Tehran, 2016.
  4. Juita, B. Z. Dlugogorski, E. M. Kennedy, J. C. Mackie, Low temperature oxidation of linseed oil. a review. Fire Science Reviews. 3(2012), 1-36.
  1. م. محمدی آچاچلویی، ح. احمدی، ک. پورطهماسی، مطالعه تیمار روغن بزرک در چوب کبوده (Populus alba L) به‌عنوان تیمار سنتی آثار تاریخی چوبی در برابر هوازدگی.مجله صنایع چوب و کاغذ ایران.5، (1393)2، 106-93.
  2. Bazyar, D. Parsapajouh, H. Khademi-Eslam, A. H. Hemmasi, Physical characteristics of poplar wood treated with hot linseed oil. J. Agric. Sci. 13(2008), 197-206.
  3. Lazzari, O. Chiantore, Drying and oxidative degradation of linseed oil. Polym. Degrad. Stab. 65(1991), 303-313.
  4. Bayramoglu, B. Onat, N. Geren, Statistical optimization of process parameters to obtain maximum thickness and brightness in chromium plating. J. Mater. Process. Technol. 203(2008), 277-286.
  5. R Newby, Functional chromium plating. Met. Finish. 105(2007), 182-191.
  1. ا. نوروزی، ب. محبی، تاثیر پوشش دهنده‌های گوناگون بر برخی از ویژگی‌های سطحی چوب راش. نشریه جنگل و فرآورده های چوب. 69، (1395)1، 184-173.
  2. Tshabalala, L.p Sung, Wood surface modification by in-situ sol-gel deposition of hybrid inorganic-organic thin films. J. Coat. Technol. Res. 4(2007), 483–490.
  3. M. Fufa, B. P. Jelle, P. J. Hovde, Effects of TiO2 and clay nanoparticles loading on weathering performance of coated wood. Prog. Org. Coat. 76(2013), 1425-1429.
  4. M. Fufa, A. Steen Hansen, B. P. Jelle, P. J. Hovde, Reaction to fire and water vapour resistance performance of treated wood specimens containing TiO2 and clay nanoparticles. Fire Mater. 38(2014), 717-724.
  1. د. هرندی، ح. احمدی، م. محمدی آچلویی، بررسی تغییرات رنگی و ساختاری چوب اصلاح‌شده با نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم و اکسید روی به‌عنوان محافظ پرتو UV. نشریه علمی علوم و فناوری رنگ. (1394)9، 21-207.
  2. ه. تقی‌زاده، ن. چاخرلو تاج بخش، بررسی اثر سیکل دمایی قبل از بارگذاری سیکلی بر روی عمر خستگی صفحات دارای تداخل و تخمین عددی عمر خستگی. نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر، (1398)51، 10-1.
  3. Xing, and J. Li, Effects of heat treatment on thermal decomposition and combustion performance of Larix spp. Wood, Bioresour. 9(2014), 4274-4287.
  4. ه. غلامیان، بهبود چسبندگی پوشش‌های رنگی به چوب با استفاده از آمایش سطحی پلاسما. نشریه علمی علوم و فناوری رنگ، (1399)14، 47-41.
Journal of Color Science and Technology
Volume 15, Issue 3 - Serial Number 57
December 2021
Pages 165-176

Files

Share

How to cite

Statistics