Rostirányra merőleges tömörítés

A famodifikálási eljárások célja a faanyag tartósságának, mechanikai tulajdonságainak, méretstabilitásának, színének, színtartósságának javítása, és a nedvességre való érzékenységének csökkentése. Sorozatunk ötödik részében a termo-higromechanikus modifikációval (THM) foglalkozunk – s azon belül a rostirányra merőleges tömörítéssel.

AZ ELJÁRÁSRÓL
A faanyag THM-kezelésének két fő változata ismeretes, a rostirányú és a rostirányra merőleges préselés. A rostirányú tömörítés könnyen és nagymértékben hajlítható faanyagot eredményez. A rostokra merőleges tömörítés, mellyel a cikk foglalkozik, magasabb sűrűségű végterméket eredményez, melynél a felület vagy akár a teljes keresztmetszet tulajdonságai változtathatóak.

A termo-higromechanikus modifikáció egyszerűen fogalmazva a faanyag összenyomása magas hőmérsékleten, nedvesség jelenléte mellett. A faanyagban lévő víz a hőmérséklet hatására fellazítja a sejtek közti kötőszövetet, illetve a sejtfalakat. A fellazult sejtes szerkezet így kevésbé tud ellenállni a tömörítésnek és a sejtek összelapulnak. Tömörítés után a faanyag még őrzi rugalmas tulajdonságait és csak a keresztmetszet lehűlése után rögzülnek a szerkezeti elváltozások, ezért a technológiában a fűtés mellett fontos szerepe van a hűtésnek is.

Az eljáráshoz többféle technológiai megvalósítást dolgoztak ki. Az alkalmazott közeg alapján megkülönböztetünk nyitott (légköri nyomás) és zárt (túlnyomásos gáz környezetben) rendszerű technológiákat, illetve ezek kombinációját. A tömörítés iránya alapján egy- vagy többirányú,
a tömörítés mértéke alapján felületi vagy teljes keresztmetszetű tömörítésről beszélhetünk. Ez a modifikálási mód nagyon érzékeny a faanyag minőségére; egyenletes szövetszerkezetű és károsodások tól mentes alapanyag szükséges. Az eljáráshoz általában szórtlikacsú lombos
fafajokat és fenyőket használnak, az egyenletesebb szöveti szerkezetük miatt.

A rostirányra merőlegesen tömörített faanyag tulajdonságai
A tömörített fa esetén a legjellemzőbb változás a sűrűség növekedése, mely a tömörítés mértékévelarányosan növekedik. Egyes technológiákkal fenyők esetén elérhető akár a z 130 0 kg/m3 sűrűségérték, mely közel háromszorosa a kezdeti értéknek. A sűrűség növekedése mellett
a mechanikai tulajdonságok javulnak. A faanyag merevsége és hajlítószilárdsága növekszik, de legjelentősebb mértékben a  keménység és a kopásállóság értékei növekednek. 

A sejtfal fizikai elváltozása mellett az alkalmazott magas hőmérséklet hat á sára a sejt fal kémiai szerkezete is módosul. Ezen változások a hőkezelt faanyagoknál tapasztaltakkal hasonlóságot mutatnak. A sejtfal kémiai szerkezetének átalakulása egyre jelentősebb a hőmérséklet, illetve a kezelési idő növekedésével. A magasabb hőmérséklet alkalmazása segít a szöveti szerkezet fellazításában a tömörítést megelőzően, hatására javul a faanyag nedvességgel szembeni ellenálló kép es sége ( kevésbé dagad, méretstabilabb), a színe  egváltozik, ugyanakkor a mechanikai tulajdonságai romlanak, rideggé válik. A tömörítéssel viszont a mechanikai tulajdonságok javíthatók, így fontos a kezelési paraméterek optimális összehangolása.

IPARI ELTERJEDÉS
Az eljárással sokféle terméket készítenek. Az 1900-as évek közepén kezdték el a gyártását és a mai napig a legnagyobb mennyiségben előállított THM-termék a nagysűrűségű nagysűrűségű rétegelt lemez. A nagykeménységű anyag felhasználása széles körű: a lemeztermékektől
a profil idomokig, a transzformátor alkatrészektől a járműiparig (autó-, vonat-, repülőgépgyártás), sokféle terméket készítenek, de léteznek különleges tulajdonságú lemezek, akár „golyóállóak” is. A 2000-es évek környékén kezdtek ismét behatóbban foglalkozni faanyagokból készített tömörített termékek gyártásával. Mára több cég foglalkozik tömörített fenyő fűrészáruk gyártásával és forgalmazásával. Komoly fejlesztések folynak tömörített anyagokból készített üreges oszlopok félipari- ipari körülmények között történő gyártásával, de kidolgozták a
hengeresfa tömörítéssel történő négyszögesítését is.

FELHASZNÁLÁS
A tömörített faanyagok használata a nagysűrűségű rétegelt lemezeken kívül még nem túl elterjedt, de jól mutatja a technológiában rejlő lehetőségeket az elmúlt közel húsz évben kifejlesztett, tömörített fából készített termékek és technológiák egész sora. A minőségi faanyagok
iránti kereslet növekedése miatt előtérbe kerül a gyengébb mechanikai tulajdonságokkal rendelkező faanyagok tömörítéssel történő „feljavítása”. Ezzel olyan fafajok is alkalmazhatók lesznek, amelyeknek szerkezeti tulajdonságai eddig nem feleltekmeg az adott felhasználási körnek. A tömörített termék legnagyobb előnye, hogy azonos mechanikai tulajdonság biztosításához kisebb keresztmetszet szükséges. A keménység és a kopásállóság növekedése pedig a burkolatként történő felhasználásnál előnyös.

ÉRDEKES KUTATÁSOK
Az ipari alkalmazásokkal párhuzamosan a témában történő kutatások, fejlesztések is folyamatosak – kezdve a meglévő technológiák más fafajokra történő optimalizálásától, egészen az új termékek és technológiák kifejlesztéséig. A külföldi kutatóhelyek mellett a soproni Simonyi Károly Kar Faanyagtudományi Intézetében is folynak ilyen irányú kutatások. Vizsgálatainkban megállapítottuk,hogy nyár faanyag 20%-os tömörítésével a hajlítószilárdság és a hajlító rugalmassági modulusz 10 –1 5% - kal növekedett, míg a felületi keménység
közel 60%-kal. A kezelési paraméterek változtatásával a felületi keménység értékét 130%-kal tudtuk növelni.

Talán a legfontosabb terület, hogy a termék párával/vízzel szembeni ellenálló képességét úgy növeljük, hogy közben a mechanikai tulajdonságok ne csökkenjenek. De előnyös lenne olyan technológia fejlesztése, amivel csak a keresztmetszet adott részét (felületet) tömörítjük. A gyártási folyamatok egyszerűsítése, gyorsítása nagymértékben növelné a termelékenységet, ezáltal a gazdaságosabb előállítást, mely segíthetné a termékek szélesebb körű elterjedését.

ÖSSZEGZÉS
A faanyag rostirányra merőleges THM-kezelésének célja, hogy javítsuk a faanyag mechanikai tulajdonságait, ezáltal a faanyag szélesebb körben legyen felhasználható. A gyártási technológiák összetettek és jó minőségű alapanyagot igényelnek, ezért az így készült termékek ára viszonylag magas. Emiatt egyelőre a felhasználása legtöbb esetben csak speciális területekre korlátozódik. Az utóbbi időben azonban egyre több olyan termék jelenik meg a piacon, mely a háztartásokat célozza meg. Az eljárással kapcsolatos kérdések felmerülése esetén forduljanak hozzánk bizalommal a nemeth.robert@nyme.hu e-mail címen vagy a +36-99/518-152-es telefonszámon.

Ábrahám József – intézeti munkatárs Faanyagtudományi Intézet, NYME, Sopron

Kapcsolódó dokumentum:

Tetszett a cikk?