تاثیر استفاده از مواد کندسوز کننده در ساختار پوشش آکریلیکی بر کندسوز شوندگی چوب صنوبر رنگ شده

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دادانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 گروه تکنولوژی و مهندسی چوب ، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

سابقه و هدف: چوب به عنوان یک ماده تجدیدپذیر و دوستدار محیط‌زیست، دارای ویژگیهای منحصر به فردی از نظر مکانیکی، فیزیکی و ظاهری می‌باشد که همین امر باعث استفاده گسترده آن در صنعت ساختمان، مبلمان و دکوراتیو می‌شود. چوب بعنوان یک ماده زیست تخریب توسط عوامل مختلفی مانند عوامل بیولوژیک، هوازدگی، آتش و., مورد حمله قرار می‌گیرد. تلاش های زیادی برای افزایش دوام چوب صورت گرفته است بعنوان مثال برای حفاظت چوب در برابر هوازدگی و رطوبت، از رنگ‌ها استفاده می شود. اما از آنجایی که چوب و رنگ‌های پلیمری اشتعال‌پذیر هستند، با استفاده از مواد کندسوز کننده در ساختار رنگ‌ها می‌توان شدت اشتعال‌پذیری را کاهش داد. به همین منظور در این مطالعه تاثیر مواد کندسوزکننده بر مقاومت به آتش و تغییرات رنگی پوشش آکریلیکی اعمال شده بر روی چوب صنوبر مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق تاثیر مواد کندسوز کننده (بورات روی، دی آمونیوم فسفات، نانوسیلیکا و نانورس) در غلظت‌های 10، 20 درصد و ترکیب دو تایی از این مواد (20 درصد) در ساختار رنگ آکریلیکی بر مقاومت به آتش چوب صنوبر رنگ شده مورد بررسی قرار گرفت. سپس مقاومت کششی فیلم رنگ ، تغییرات رنگی نمونه‌های چوبی رنگ شده و هم چنین مقاومت به آتش آنها مورد مطالعه قرار گرفت.
یافته‌ها: یافته‌های این تحقیق نشان داد که بورات روی و دی آمونیوم فسفات تاثیری بر مقاومت کششی فیلم رنگ نداشته‌اند، اما نانو رس به طور معنی‌داری مقاومت کششی فیلم را افزایش داد این در حالی است که نانو سیلیکا باعث کاهش معنی‌دار این مقاومت شد . کمترین تغییرات رنگی در نمونه‌های حاوی بورات روی و دی آمونیوم فسفات مشاهده شد. استفاد از مواد کندسوز کننده در ساختار رنگ باعث افزایش مقاومت به آتش گردید که در این بین، دی آمونیوم فسفات و نانو رس کارایی بهتری را از خود نشان دادند. در بسیاری از آزمون-ها اختلاف قابل توجهی بین غلظت‌های 10 و 20 درصد مواد کند سوز مشاهده نشد. در تیمارهای ترکیبی هم ترکیب دی آمونیوم – بورات روی و دی آمونیوم -نانو رس کارایی مناسبتری را در تغییرات رنگی و مقاومت به آتش از خود نشان دادند.
نتیجه‌گیری: در بین مواد کندسوز کننده، دی آمونیوم فسفات و بورات روی با کمترین تاثیر منفی در مقاومت کششی فیلم و تغییرات رنگی نمونه‌ها و فیلم رنگ، بهترین عملکرد را نیز در افزایش مقاومت به آتش از خود نشان دادند. به همین خاطر می توان از این دو ماده جهت کندسوز کردن رنگ آکریلیکی مورد استفاده بر روی چوب استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effects of fire-retardant additives for acrylic coating on flame-retardancy of painted poplar wood

نویسندگان [English]

  • Zahra Elahi Fard 1
  • Davood Rasouli 2
  • Taghi Tabarsa 3
  • Mohammad Reza Mastery Farahani 2
1 Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
2 Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources,.
3 Department of Technology and wood engineering, Faculty of wood and paper engineering,, Gorgan university of agri
چکیده [English]

Background and objectives: Wood, as a renewable and environmentally friendly material, possesses unique mechanical, physical, and aesthetic properties that make it widely used in the construction, furniture, and decorative industries. However, wood is susceptible to degradation by various factors such as biological agents, weathering, and fire. Extensive efforts have been made to enhance the durability of wood, including the use of paints for protection against weathering and moisture. However, both wood and polymer-based paints are flammable. To address this issue, flame retardant materials have been incorporated into paint formulations to reduce flammability. This study aims to investigate the effects of flame retardants on the fire resistance and color changes of acrylic coatings applied to pine wood.
Materials and methods: In this research, the impact of flame retardant materials (zinc borate, di ammonium phosphate, nanosilica, and nanoclay) at concentrations of 10% and 20%, as well as their binary combinations (20%), in the structure of acrylic paint was examined for their fire resistance on colored pine wood. Subsequently, the tensile strength of the paint film, color changes of the wood samples, and their fire resistance were analyzed.
Results: The results of this investigation indicate that zinc borate and di ammonium phosphate did not have a discernible effect on the tensile strength of the paint film. However, the incorporation of nanoclay significantly increased the film's tensile strength, while the addition of nanosilica led to a notable decrease in this property. Among the tested samples, those containing zinc borate and di ammonium phosphate exhibited the least significant color changes. The introduction of flame retardant materials into the paint formulation resulted in improved fire resistance, with ammonium phosphate and nanoclay exhibiting superior performance in this regard. Importantly, there were no substantial differences observed between the 10% and 20% concentrations of the flame retardant materials across many of the conducted tests. Notably, the combination treatments of di ammonium phosphate-zinc borate and di ammonium phosphate-nanoclay demonstrated more effective outcomes concerning color changes and fire resistance.
Conclusion: The findings of this study reveal that di ammonium phosphate and zinc borate had the least detrimental effects on the tensile strength of the paint film and the color changes observed in both the wood samples and the paint film. Furthermore, these two flame retardant materials exhibited superior performance in enhancing fire resistance. Therefore, it is strongly recommended to incorporate di ammonium phosphate and zinc borate as flame retardants in acrylic paint formulations specifically intended for use on wood surfaces

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flame retardant
  • Fire resistance
  • Acrylic coating
  • Tensile strength
  • Painted Poplar wood