A faanyagok kémiai modifikációja - DMDHEU

A famodifikálási eljárások célja a faanyag tartósságának, mechanikai tulajdonságainak, méretstabilitásának, színének, színtartósságának javítása, és a nedvességre való érzékenység csökkentése. Sorozatunk nyolcadik részében ennek kémiai úton történő megvalósításával foglalkozunk.

AZ ELJÁRÁSRÓL 

A kémiai módosító eljárások nagyban hasonlítanak a telítő eljárásokra, mivel a kezelések menete mindkét esetben azonos módon történik. Valamilyen idegen anyagot juttatunk be a faanyagba vákuum és túlnyomás alkalmazásával, oldat formájában (telítőszert vagy reagenst), majd egy záró lépésként fixáljuk ott. A lényegi eltérés a telítő és a kémiai modifikáció között a hatásmechanizmusban van. A telítő eljárások esetén ún. passzív eljárásról beszélünk, mivel a bejuttatott telítőszer nem lép kémiai kölcsönhatásba a faanyaggal. A fixálódás fizikai úton történik. Ezzel szemben a kémiai módosítás ún. aktív eljárás, melynek során a bejuttatott reagens kémiai kölcsönhatásba lép a faanyag sejtfalalkotóival. A fixálódás a faanyagban tehát kémiai úton történik, megváltoztatva annak kémiai összetételét. A kémiai módosító eljárások közül sorozatunk ezen részében a z ún. DMDHEU -va l tör ténő kezelést mutatjuk be. Ennek az eljárásnak a külön tárgyalását indokolja, hogy ipari alkalmazással is rendelkezik. Maga az eljárás nem új keletű, az első próbálkozások a ’70-es években történtek. Ezt követően azonban egészen a ’90-es évekig kellett várni a módszerrel foglalkozó szélesebb körű kutatásokra és az ipari alkalmazásra. Az eljárás során a textiliparban már korábban is (vízlepergető képesség növelésére) ha szná lt 1,3 - di - metilol-4,5-dihidroxietilén-karbamid nevű anyaggal telítik a faanyagot. A reagens ismertebb megnevezése DMDHEU, amely a z angol nevének rövidítéséből származik. A kezelést telítő berendezésben végzik, a hol először vákuumot képeznek, hogy eltávolítsák a levegőt a faanyagból, majd nyomás alatt beadagolják a hatóanyag vizes oldatát. A telítést követően szárítókamrába kerül a faanyag, ahol 100 °C feletti hőmérsékleten a sejtfal szerkezetének ’térhálósítása’ történik meg a reagens segítségével, valamint a felesleges víz eltávozik. Ezt követően a faanyag kezelése késznek tekinthető, és a faanyag tovább feldolgozható. Az eljárás során a faanyag teljes keresztmetszetű színezése is lehetséges. Ezt úgy érik el, hogy a telítésnél a hatóanyag vizes oldatához vízben diszpergálható pigmenteket kevernek, amik aztán lerakódnak a faanyag teljes keresztmetszetében. Így szinte korlátlan az előállítható színvariációk száma.

A z eljárás során a faiparban egyébként is használatos berendezések alkalmazhatók, nem igényel speciális berendezést.

A MÓDOSÍTOTT FAANYAG TULAJDONSÁGAI

A kezelés során a reagens (DMDHEU) kémiai reakcióba lép a faanyaggal, melynek során a sejtfalon belül keresztkötések jönnek létre. Ezzel tulajdonképpen a sejtfal térhálósítását érjük el. A reakció a sejtfalon belül megy végbe, a sejtüregek azonban szabadon maradnak.

A többi modifikációs eljáráshoz hasonlóan ez a kezelés is több faanyagjellemzőre hatással van. Előnyös tulajdonságváltozásként jelentkezik, hogy a kültéri felhasználásra természetes módon alkalmatlan faanyagok tartóssága (pl. bükk, erdeifenyő) a kezelés hatására eléri, sőt meg is haladhatja az egyik legtartósabb teakfáét (1-es tartóssági osztály). Szintén pozitív, hogy a keménység jelentősen megnő a kezelés hatására, a kezelt erdeifenyő és bükk keménysége a tölgyének 1,5–2-szerese is lehet. További előny, hogy a DMDHEU-val kezelt faanyagok dimenzióstabilitása is jelentősen nő, vagyis csökkennek a zsugorodás-dagadás ér tékek (~50–80%-kal). A DMDHEU-val kezelt faanyagok külső megjelenése nem változik semmiben, sem a színük, sem a szaguk nem lesz másabb a kezeletlen faanyagénál. Ugyanúgy megmunkálhatók lesznek, mint a kezeletlen faanyag. A legtöbb szilárdsági jellemző változatlan marad, a nyomószilárdság azonban 30–50%-kal megnő. Ezzel szemben az ütő-törő szilárdság  kismértékben csökken. Ez azt jelenti,hogy a sejtfalszerkezet térhálósítása csökkenti a faanyag szívósságát, merevebbé teszi azt. Ez utóbbi jellemző változásával számolni kell a szerkezetek méretezésénél.

IPARI ELTERJEDÉSE

A technológia ipari termelésbe emelése nem tekint vissza nagy múltra, mindössze a ’90-es évek közepétől folyik ipari előállítás. Az eljárást a BASF nevű vállalat szabadalmaztatta, bükkre és erdeifenyőre alkalma z va, Belmadur márkanéven. A BASF vállalat a saját gyártást 2011-ben leállítot ta, a technológia azonban továbbra is elérhető együttműködési szerződés által, valamint gyártópartnereik több üzemben is folytatják a termelést napjainkban is. A Belmadur-termékek előállítása elsősorban Németországban történik. A legelterjedtebb modifikációs eljáráshoz, a hőkezeléshez képest jóval kisebb volumenben található meg a piacon a Belmadur faanyag.

FELHASZNÁLÁSA 

A Belmadur faanyagok felhasználá si területe elsősorban a kültéri alkalmazásokra terjed ki. Ezek közül a leggyakoribbak a különböző teraszburkolatok, homlokzatburkolatok, kerti/kültéri bútorok. Különböző talajjal, illet ve édes vagy sós víz zel érintkező szerkezetek építéséhez is felhasználják. Különösen figyelemre méltó felhasználási területe a z időjárásálló rétegelt lemezek készítése. Ennek során magát a rétegelt lemezhez felhasznált furnért telítik a reagenssel. Az így készített rétegelt lemezek időjárás- és vízállósága kiváló. Az ilyen rétegelt lemezekből leggyakrabban kültéri, idompréselt bútorokat készítenek. Előszeretettel alkalmazzák nyílászárók anyagaként kiváló méret- és formastabilitása miatt. Kimagasló keménysége és kopásállósága révén gyakori beltéri alkalmazási területe a padlóburkolatként történő felhasználás.

ÖSSZEGZÉS

A faanyagok DMDHEU-val történő kezelése hatékony alternatívája lehet az elterjedt modifikációs eljárásoknak. Segítségével homogén, kedvező tula jdon - ságokkal rendelkező faanyag állítható elő. Többek között a fokozott dimenzióstabilitás és a kiemelkedő biológiai tartósság, valamint a jelentősen megnövelt keménység emelhető ki. A technológiaelőnye, hogy a kezelt faanyag VOC- (illékony szerves összetevő) kibocsátása nagyon alacsony, a legtöbb természetes faanyagénál is alacsonyabb. Az ily módon kezelt faanyag ennek köszönhetően nem jelent környezeti vagy egészségügyi kockázatot a felhasználás során. A technológia szélesebb körű terjedése esetén az előállítási költségek jelentős mérséklődése várható.

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.

Kapcsolódó dokumentum:

Tetszett a cikk?