A faanyag száradása

A faanyag száradása

A faanyag száradása

A faanyag szárítása kiemelt fontosságú. A faanyag nedvességtartalmának megfelelő mértékű csökkentése elengedhetetlen annak érdekében, hogy a belőle létrehozott termékek képesek legyenek megőrizni esztétikai értéküket és a lehető legtovább elláthassák feladatukat. Ez azonban még közel sem minden. A faanyag szárítása nem csak azért szükséges, hogy megvédjük azt a különböző gomba és rovarkárosítóktól, illetve a baktériumoktól (, ezek nagy része ugyanis csak a 20-60%-os fanedvesség tartományában veszélyezteti a faanyagot). A fafeldolgozás számos művelete is csak megfelelően előkészített száraz faanyag esetén végezhető el eredményesen, és csak az alapanyagok megfelelő mértékű, gondos szárításával előzhetjük meg a fatermékek nedvességváltozás hatására bekövetkező térfogat, és alakváltozásait, illetve az azokból adódó esetleges értékcsökkenését.

A nedves faanyag megmunkálása meglehetősen sok gondot okoz:

– A nedves faanyag túlságosan rugalmas, ezért felfűrészelése nagyobb vágásrés alkalmazását teszi szükségessé, ami rontja a kihozatalt.

  • A nedves faanyag túlzott rugalmassága mellett puhább is. Ez a gyalulási, és marási műveletek során is gyakorta vezet rosszabb minőségű felületet kialakulásához. Különösen puha faanyagoknál, mint a nyír, vagy a nyár, a megmunkált felület gyakran kibolyhosodik. A megmunkáló szerszám fellazítja a faanyag rostjait, melyek apró „szőrökként” jelennek meg a felületen.
  • A nedves faanyag nehezebben ragasztható és felületkezelhető, de ezzel összefüggésben azt is meg kell jegyeznünk, hogy a faanyag túlszárítása is hasonló problémákkal jár.
  • A különböző szárítási folyamatok során a környező levegő relatív páratartalmának és hőmérsékletének megfelelően nedvesség, pára lép ki a faanyag felületi rétegeiből.A faanyag száradásának folyamata

A különböző szárítási folyamatok során a környező levegő relatív páratartalmának és hőmérsékletének megfelelően nedvesség, pára lép ki a faanyag felületi rétegeiből. A faanyag sajátos szerkezeti felépítéséből adódóan azonban az anyag bütüfelületéről a nedvesség sokkal könnyebben, és gyorsabban távozik. (1. ábra)

A felületi rétegekből kilépő víz vízhiányos állapotot idéz elő. Mivel az anyag felülete alacsonyabb nedvességtartalmúvá válik, mint annak belseje, megindul a faanyagban egy belső nedvességáramlási folyamat is. A belső nedvességáramlás a faanyag belső rétegeiben található vizet a szárazabb felszíni rétegbe szállítja, pótolva, az ott jelentkező vízhiányt. (2. ábra)

A faanyag felületéről távozó nedvesség csökkenti a felső réteg nedvességtartalmát. A belső nedvességáramlás azonban, amíg csak tudja, folyamatosan pótolja a felületi rétegből elpárolgott vízmennyiséget. A folyamat csak akkor áll le, mikor a faanyag belsejének nedvességtartalma (teljes keresztmetszetben) megegyezik a külső réteg nedvességtartalmával. Ez az állapot, az egyensúlyi fanedvesség elérésével következik be.

Az egyensúlyi fanedvesség beállásakor a faanyag nem vesz fel és nem ad le vizet, nedvességtartalma teljes keresztmetszetben azonos, aminek következtében a belső és a külső nedvességáramlás egyaránt szünetel.

Hasonlóképpen zajlik le a nedvességáramlás a faanyag nedvesítése során is. (Mikor az anyagot olyan közegbe helyezzük, melynek paraméterei nagyobb egyensúlyi fanedvesség beállását követelik meg). A faanyag felülete, amilyen könnyen képes leadni a vizet, épp olyan könnyen fel is veszi azt. Így a nedvesítés során annak nedvességtartalma nagyobb lesz, mint a belső rétegé, ami egy a faanyag belseje felé irányuló belső nedvességáramlást indít el…

Optimális esetben a faanyagban lévő belső, és külső nedvességáramlás sebessége megközelítőleg azonos. A belső nedvességáramlás megfelelő gyorsasággal képes a felületről elpárolgó víz utánpótlására, így a faanyag belső és külső rétegei között nem lép fel jelentős mértékű nedvességkülönbség.

Amennyiben azonban a szárítás túlságosan gyors, vagyis a belső nedvességáramlás nem képes megfelelő ütemben pótolni a felületi rétegekből távozó vízmennyiséget, a faanyagon felületi repedések jelennek meg. A rosttelítettségi határ alá érve ugyanis a felületi réteg elkezd zsugorodni. A belső rész azonban, ezekben az esetekben, magasabb nedvességtartalma révén még nem áll készen a térfogatcsökkenésre. Akadályozza a felületi réteg zsugorodását, melyben belső feszültségek alakulnak ki. A nedvességkülönbség növekedésével a belső feszültségek is növekedni kezdenek, egészen addig, míg a sejtek fala végül már nem képes ellenállni erejüknek. Azok fala összeroppan (sejtkollapszus), s a felületi réteg zsugorodása annak felhasadásával, a faanyag felületén létrejövő repedések kialakulásával jön létre. (3. ábra)

Ez a folyamat több szempontból is rendkívül káros:

– A összeroppant sejtfalak a továbbiakban akadályozzák a víz, belső szövetekből történő kijutását. Ezzel csökken a kipárolgás sebessége, és növekszik a szárítás időszükséglete.

– A repedések, megjelenésükkel feltárják a faanyag mélyebben fekvő, nedvesebb részeit, ahol nagy sebességgel kezdődik meg a száradás. A nagy sebességű száradás újabb sejtkollapszushoz (a sejtfalak összeroppanásához) vezet, melynek következtében a kialakult felületi repedések folyamatosan növekednek, és tovább mélyülnek.

A kialakult repedések csökkentik a fűrészáru szilárdságát, esztétikai, és anyagi értékét. Rontják a kihozatalt, sőt kiterjedésüktől, és mennyiségüktől függően akár alkalmatlanná is tehetik az anyagot a további faipari felhasználásra.

A megfelelő minőségű, asztalosipari fűrészáru előállításának tehát elengedhetetlen feltétele a megfelelően lassú, kíméletes, és egyenletes szárítás.

A szárítás gyorsaságára már nem csak a hőmérséklet, és a relatív páratartalom van hatással, ügyelnünk kell a megfelelő légsebességre is. A faanyagból távozó vizet ugyanis az azt körülvevő levegő veszi fel

z alakváltozás oka, hogy az egyenlőtlen szárítás során, a faanyag különböző részei eltérő mértékben zsugorodnak. Ez a faanyagon belül feszültségek (különböző irányokba ható nyomó és húzó igénybevételek…) kialakulásához vezet melyek az anyag görbülését, csavarodását, teknősödését… okozzák.

 

A faanyag nedvességtartalma II.

A faanyag nedvességtartalma II.

A faanyag nedvességtartalma II.

A fatestben jelenlévő víz megjelenési formájától függően lehet szabad, illetve kötött állapotú. Ennek alapján:

szabad vizet, illetve

kötött vizet különböztethetünk meg egymástól.

A szabad víz:

A fatestben jelenlévő szabad víz, az élő fában tápanyagszállító szerepet tölt be. A sejtfalak által körülzárt térben, az edények-, illetve fenyők esetén az álledények sejtüregeiben helyezkedik el, cseppfolyós vagy gőz halmazállapotban. Mennyisége (megközelítőleg a fafaj nedvességtartalmának 30% fölötti része) nagymértékben befolyásolja a faanyag súlyát, illetve sűrűségét, de nincs hatással a faanyag alak-, és méretváltozásaira. A kötött víz fatestből történő eltávolítása sem annak zsugorodását, sem annak alakváltozását (kajszulását, görbülését) nem okozza! Jelenléte azonban nagymértékben csökkenti a faanyag hőszigetelő képességét, és növeli elektromos vezetőképességét. (A vizes fa jobb hő és elektromos vezető.) A szárítási folyamatok során ez a vízmennyiség távozik el először a faanyagból. Eltávolításához viszonylag kis energiamennyiség szükséges.

A kötött víz:

Kötött víz alatt, a fatestet alkotó sejtfalváz cellulózrostjai között jelenlévő molekuláris szinten kötött vízmennyiséget értjük. A fatest sejtszerkezetének sejtfal-vázát mikroszkopikus cellulóz fonalmolekulák alkotják, melyek elemi rostokká, mikrofibrillákká és fibrillákká szerveződve specifikus orientációval biztosítják a sejtfal különböző rétegeinek megfelelő szilárdságát, és rugalmasságát. Közöttük található az elemi szinten jelenlévő, molekuláris szinten kötött, ún. kötött víz.

A kötött víz, a szabad víznél jóval erősebben kötődik a fatesthez, ezért eltávolítása nehézkesebb, nagyobb energia befektetést kíván. A szárítási folyamatok során, távozása csak a szabad víz elpárologtatását követően kezdődik meg. Ezt a határt, amikor a faanyag sejtüregeiben már nem található (ún. szabad)víz, a sejtfalat alkotó fibrillák között azonban még az általa megkötni képes maximális mennyiségű (ún. kötött)víz van jelen, rosttelítettségi határnak nevezzük.

Értéke, mint ahogy a kötött víz fában lévő mennyisége is fafaj-függő, de általánosságban a faanyag nedvességtartalmának 30% alatti részét tekintjük kötött víznek, és a 30%-os nedvességtartalmi határt nevezzük rosttelítettségi határnak.

A rosttelítettségi határ, és a kötött víz fogalmának ismerete, a faanyag fizikai tulajdonságaira gyakorolt hatásuknak megfelelően kiemelt jelentőségű:

A sejtfalakba beépült ún. kötött víz eltávolítása csökkenti a sejtfalak vastagsági méretét. A sejtfalak zsugorodásával, pedig megkezdődik a fatest száradás közbeni zsugorodása (, ami az egyenetlen száradás következtében gyakorta a faanyag alakváltozásával is együtt jár.)

A zsugorodás folyamata természetesen visszafordítható. A rosttelítettségi fok alatt, vízfelvétel esetén a felvett nedvesség először mindig kötött vízként a sejtfalakba rakódik le, ami az anyag dagadását okozza. A dagadás ez esetben is a rosttelítettségi határ eléréséig tart. Ezt követően azonban a további nedvesség felvétele már nem okoz méretváltozást.

– A kötött víz távozása mindezek mellett a sejtfalak szerkezetének átalakulásával a faanyag rugalmasságát is csökkenti.

– A kötött víz mennyisége többé-kevésbé egyenesen arányos a faanyag elektromos ellenállásával. Csökkenése, a faanyag ellenállásának, arányos növekedését okozza. Ez lehetővé teszi a fanedvesség, ellenállás alapú elektromos nedvességmérők által történő meghatározását.

Nedvességtartalmi fokozatok

A faanyag nedvességtartalmának vizsgálata közben (a rosttelítettségi határral együtt) 9 fő nedvességtartalmi fokozatot különböztetünk meg:

  1. abszolút száraz állapot: u=0%
  2. túlszárított állapot: u<8%
  3. szobaszáraz állapot: u=8-12%
  4. légszáraz állapot: u=12-18%
  5. félszáraz állapot: u= kb. 25%
  6. rosttelítettségi állapot: u=kb. 30%
  7. félnedves állapot: u= kb. 50%
  8. élő nedves állapot: u= kb. 89%
  9. abszolút nedves állapot: u= kb. 138%

 

1.: abszolút száraz állapot: u=0%-os nedvességtartalom

Kizárólag laboratóriumi körülmények között, szárítókemencében történő szárítással érhető el, ezért jelentősége leginkább elméleti jellegű. A faanyag ugyanis természetes körülmények között (a tároló helység hőmérsékletének és relatív páratartalmának megfelelően) mindig rendelkezik valamennyi nedvességtartalommal. Abszolút száraz állapotban, a faanyag nedvességtartalma 0%. Ilyen állapotban, a faanyagban csak a sejtfalszerkezet és a megszilárdult tartalmi részek vannak jelen. A megfelelő eredmény érdekében a szárítás legyen kíméletes, hőmérséklete ne haladja meg a 103±2C°-ot!

 2.: túlszárított állapot: u=8% alatti nedvességtartalom

A gyakorlatban ez az érték inkább csak 5-7% közötti. Oka a faanyag helytelen mesterséges szárítása, (túlszárítása, egyenlőtlen szárítása,) de lehet a termék előállításának technológiai következménye is. Túlszárított fatermék keletkezik pl. a forgácslap gyártás során, amikor is a magas préselési hőmérséklet folyományaként, 7% alatti nedvességtartalmú lapok jönnek létre. Ezeket a lapokat a nedvességtartalmuk növekedése érdekében a forgalomba hozatal előtt 20-25C°-os, 45-65%-os relatív páratartalmú helységekben kell pihentetni.

Az esetek nagy többségében ugyancsak túlszárított anyaggal dolgoznak a laminált fapadlót, illetve szalagparkettát fektető szakemberek is. Bár ezek nedvesség hatására bekövetkező méretváltozása kisebb, mint a tömör faanyagé, mégis kiemelt fontosságú (főleg új építésű házaknál), hogy a padlóburkoló elemeket a lerakás előtt 3-7 napig kicsomagolt állapotban, szakszerűen rakásolva, a burkolandó helységekben klimatizálják.

 A túlszárított anyagból készített fatermékek esetén (, a várható alak-, és méretváltozás következtében) növekszik a termék nedvességfelvétel hatására bekövetkező károsodásának esélye. Mindezek mellett, az ilyen anyag költségesebben és nehezebben is ragasztható, illetve felület kezelhető. ( Az alacsony nedvességtartalom miatt az anyag igen gyorsan jelentős mennyiségű ragasztót, illetve felületkezelő anyagot szív magába. Ez akadályozhatja a kötések kialakulását, a felületkezelő anyag egyenletes terülését, és természetesen növeli az anyagszükségletet…)

3.: szobaszáraz állapot: u=8-12%-os nedvességtartalom

Egyike a legnagyobb gyakorlati jelentőségű nedvességtartalmi fokozatoknak. Értéke csak mesterséges szárítás útján érhető el! A szobaszáraz állapot, ahogy a neve is mutatja, az ember által lakott szobákban, fűtött helyiségekben beálló egyensúlyi fanedvesség értéke, mely megközelítőleg 45-65%-os relatív páratartalom, és 20-25C°-os hőmérséklet mellett áll be. Ismerete azért is különösen fontos, mert ilyen alapanyagból kell készíteni a bútorokat, illetve belsőépítészeti fatermékeket, annak érdekében, hogy elkerüljük a faanyag nedvességtartalom-változás hatására bekövetkező káros alak-, és méretváltozásait.

4.: légszáraz állapot: u=12-18% nedvességtartalom

Ilyen nedvességtartalmú alapanyagból kell készíteni a kültéri, szabad levegőn, csapadéktól védett helyen alkalmazásra kerülő faszerkezeteket (tetőszerkezet), illetve fatermékeket (kerti bútor). Ilyen egyensúlyi fanedvesség alakul ki a természetes úton szárított: szabad levegőn, az időjárás viszontagságaitól védett, fűtetlen helyen huzamosabb ideig tárolt faanyag esetén.

A szabvány a légszáraz fán a fenti határ középértékét, a 15%-os nedvességtartalmú faanyagot érti.

5.: félszáraz állapot: u=25% körüli nedvességtartalom

Az ilyen faanyag épület- és bútorasztalos ipari faszerkezetek gyártására, viszonylag magas nedvességtartalma miatt még nem alkalmas. Ilyen nedvességtartalom esetén azonban már:

  • jelentősen csökken a gomba és rovarkártevők támadásának veszélye (ezek jó része ugyanis hatását csak 20-60%-os nedvességtartalom esetén képes kifejteni),
  • és igény szerint megkezdhető a faanyag védőszeres telítése is, a gomba, illetve rovarkártevők elleni megelőző faanyagvédelem, és-vagy a tűzgátlás érdekében.

6.: rosttelítettségi állapot: u=30% körüli nedvességtartalom

Értékének a különböző fafajok rosttelítettségi határértékei alapján a közelítő 30%-os nedvességtartalmi fokozatot tekintjük. (Extrém esetben azonban ez a mennyiség ennél jóval több, illetve jóval kevesebb is lehet. A rendkívül könnyű, és puha Balsa fa rosttelítettségi határa pl. 64%, az igen kemény Pockfa rosttelítettségi határa azonban mindössze 16%). Jelentősége azért is kiemelt, mert a faanyag szárítása során a rosttelítettségi határ elérésével kezdődik meg a faanyag zsugorodása, mely azt követően egészen az abszolút száraz állapot eléréséig tart. Ebben a tartományban oszlik el a faanyag zsugorodása, mely:                                

  • 0,2-0,6% rostirányban
  • 6-8% sugár irányban
  • 10-12% (16%) húr irányban.

Néhány fontosabb hazai fafaj rosttelítettségi határa 20C°-os hőmérsékleten:

  • Nyár:               kb. 40%
  • Lucfenyő:        34,8%
  • Bükk:               35,6%
  • Erdei fenyő:    31,3%
  • Vörösfenyő:    26,1%
  • Tölgy:             24,5%
  • Akác:               19,5%

7.: félnedves állapot: u=50% körül

A félnedves állapotú faanyag a kötött vízen túl, már jelentősebb mennyiségű szabad vizet is tartalmaz. A faanyag ebben az állapotában van talán a legjobban kitéve a farontó organizmusok támadásainak. A különféle baktériumok, gomba és rovarkárosítások elkerülése érdekében az ilyen anyag helyes tárolására, szakszerű, szellős máglyázására különösen nagy gondot kell fordítani, nedvességtartalmát a lehető leggyorsabban le kell csökkenteni. Ilyen nedvességtartalmú anyagnak tekinthetjük a fűrészüzemek készáruterén tárolt frissen termelt fűrészipari választékokat.

8.: élő nedves állapot: u= kb. 89%

 A fentiekben megadott értéke, a rosttelítettségi határhoz hasonlóan csupán egy átlagérték. Ahogy neve is sejteti, az élő faanyag nedvességtartalmi viszonyait próbálja tükrözni, az azonban évszaktól, fafajtól, és az anyag rönkben elfoglalt helyétől függően rendkívül tág határok között mozog. Különösen fenyőfélék esetén, a szíjács jóval több nedvességet tartalmaz, mint pl. a geszt rész, de akadnak olyan lombos fajok is, melyeknél frissen döntött állapotban bizony a geszt rész a magasabb nedvességtartalmú. Ilyen pl.: a nyár, a nyír, a fűz, vagy a dió.

Ismeretére a faanyag szállításának, védelmének és szárításának tervezése során lehet szükség. ( Az élő nedves faanyag, különösen, ha nedvességtartalma 60% fölötti, csak kevéssé van kitéve a farontó organizmusok támadásainak. Azoknak ugyanis életműködésükhöz a faanyagban nagyobb mennyiségű levegőre is szükségük van.)

9.: abszolút nedves állapot: u= kb. 138%

Az abszolút nedves állapotú faanyag egyáltalán nem tartalmaz levegőt. A benne található összes makro és mikro üreget víz tölti ki. Pontos értéke nagymértékben fafaj függő, a hazai fafajok esetén nagyjából 90-230% körül mozog (Akác 90%, Simafenyő 231%). A nagy pórustérfogatú puha fák több, a keményebb, tömöttebb szerkezetű fafajok kevesebb mennyiségű víz felvételére képesek.

Értéke csak huzamosabb ideig történő áztatással érhető el, még az egyes faanyagokból vett kisebb próbatestek maximális nedvesítése is megközelítőleg 10 napos áztatást igényel.

A faanyag nedvességtartalma I.

A faanyag nedvességtartalma I.

A faanyag nedvességtartalma I.

A különböző növényi szervezetek, így a fák életműködésének is elengedhetetlen feltétele a fában lévő, megfelelő mennyiségű víz.

  • Víz szükséges a fa gyökérzeten keresztül történő tápanyagfelvételéhez.
  • Víz szállítja a gyökérzet által felvett, vízben oldott ásványi sókat a szíjácson keresztül a levélzetbe.
  • És ugyancsak víz szállítja a fotoszintézis útján létrehozott (tápanyagként szolgáló) szőlőcukrot, illetve keményítőt a levélzetből, a háncson keresztül a még élő sejtekhez, és a raktározást végző bélsugarakhoz.

Ennek megfelelően a faanyag élő állapotban jelentős mennyiségű vizet tartalmaz.

A frissen döntött fatörzsek nedvességtartalma, fafajtól és a döntés idejétől függően megközelítőleg 80-120%. Ez a kezdeti időszakban viszonylag gyorsan csökken, így a frissen termelt fűrészáru nedvességtartalma az esetek többségében már csak mintegy 60-70%. Tekintve azonban, hogy az asztalos ipar által felhasznált faanyag nedvességtartalmának 8-18% között kell lennie,

(bútorasztalos, és épületasztalos ipar esetén 8-12%, egyes építőipari célokra maximum 18%) a faanyagot a további felhasználás előtt a kívánt értékre le kell szárítani. Ennek legegyszerűbb és leggazdaságosabb módja a természetes szárítás.

A faanyag száradása az esetek többségében már a döntés pillanatában elkezdődik. Gyorsasága normál légköri viszonyok mellett leginkább a környező levegő relatív páratartalmától, és hőmérsékletétől függ, de a relatív páratartalommal összefüggésben jelentős hatást gyakorol rá a levegő mozgásának sebessége is, és mindezeken túl különböző fafaj jellemzők is befolyásolják.

Tetszőleges nedvességtartalmú faanyagot adott, relatív páratartalomú és hőmérsékletű légtérbe helyezve az mindig egy adott, az értékekhez tartozó nedvességállapot felvételére törekszik, melyet egyensúlyi fanedvességnek hívunk. Amennyiben a szóban forgó faanyag nedvességtartalma az egyensúlyi fanedvességnél nagyobb, az anyag száradni kezd. Amennyiben azonban az anyag nedvességtartalma az egyensúlyi fanedvesség értékénél kisebb, nedvességfelvételére számíthatunk. A faanyag elkezdi megkötni a levegőben lévő párát, melyet egészen az egyensúlyi fanedvesség beálltáig folytat.

Relatív páratartalom, illetve relatív légnedvesség (jele:φ ) alatt azt az értéket értjük, mely megmutatja, hogy adott hőmérsékleten, a levegő hány %-át tartalmazza annak a vízmennyiségnek, amely teljesen telítetté tenné azt. A telített levegő relatív páratartalma 100%, mely értéknél a levegő már nem képes több nedvesség megkötésére. Az ilyen körülmények között lévő nedvességtöbblet apró cseppekben csapadékot képezve kiválik a levegőből (pl.: köd). A levegő relatív nedvességtartalma nagymértékben függ annak hőmérsékletétől. Minél nagyobb a levegő hőmérséklete, annál több nedvesség befogadására képes, így az adott mennyiségű nedvességet tartalmazó levegő relatív nedvességtartalma melegítés hatására csökken.

 Az egyensúlyi fanedvesség állapota akkor következik be, mikor a fában lévő víz mozgása teljesen leáll. Ilyenkor a faanyag nedvességtartalma teljesen összhangban van a környező levegő klímájával, és értéke teljes keresztmetszetben állandó. Ennek következtében a további tárolás során sem nedvességfelvétel, sem pedig nedvességleadás nem történik.

Az, hogy hogyan befolyásolja a faanyag egyensúlyi nedvesség-taralmát a levegő hőmérséklete és páratartalma, az alábbi grafikonról olvashatjuk le.

( A grafikon, a függőleges tengelyről kiinduló görbék segítségével ábrázolja az egyensúlyi fanedvesség különböző értékeinek relatív páratartalommal, illetve hőmérséklettel való kapcsolatát.)

Otthonainkban használt, az épület-, és bútorasztalos ipar által előállított termékeinket a legtöbb esetben normál klímára tervezzük. Ez megközelítőleg 50-60%-os relatív páratartalmat és 22-25C° hőmérsékletet jelent, mely az emberi tartózkodásra legalkalmasabb, legkellemesebb klímaviszonyokat foglalja magában.

A grafikon függőleges tengelyén jelölt 50-60%-os relatív páratartalom vízszintes irányú vetítésével, és a vízszintes tengelyen jelölt 22-25C°-os hőmérséklet függőleges vetítésével, a tartományba eső görbék alapján, ilyen körülmények között 8,9-10,9%-os egyensúlyi fanedvesség kialakulására számíthatunk.

Érdemes megfigyelni, hogy az egyensúlyi fanedvesség értéke 100C°-on, 100%-os relatív légnedvesség mellett is csak 19-20%! Ennek köszönhetően a faanyag abszolút nedves környezetben, pl. a gőzölés és a főzés során is képes száradni, amennyiben nedvességtartalma magasabb, mint az adott eljárás paramétereihez tartozó egyensúlyi fanedvesség.

Összegezve a fent leírtakat: amennyiben a faanyagot adott nedvességtartalmú és hőmérsékletű légtérbe helyezzük, és ott huzamosabb ideig tároljuk, annak nedvességtartalma megközelítőleg a hisztogrammról leolvasható egyensúlyi értékre fog beállni. A „megközelítőleg” kifejezés használatára azért van szükség, mert az egyensúlyi fanedvesség értéke, ha kis mértékben is, de az egyéb fafaji jellemzőktől is függ, így adott körülmények között enyhén eltérő nedvességállapot alakul ki pl. egy lucfenyő, vagy egy tölgy alapanyag esetén. Ez az eltérés azonban az esetek nagy többségében elhanyagolható.

A táblázatban foglalt értékek első számjegyei a szárítás segítségével beállított egyensúlyi fanedvességet mutatják, a második számjegyek pedig a nedvességfelvétel által felvett egyensúlyi fanedvesség értékeit. Ez utóbbi akkor áll be, mikor a faanyag szárazabb, mint a légtér paraméterei által megkövetelt fanedvesség, így az egyensúly eléréséhez az anyagnak a levegőből nedvességet kell felvennie.

A faanyag ezen tulajdonságát, nevezetesen hogy a szárítással, illetve nedvesítéssel beállított egyensúlyi fanedvességek értékei egymástól eltérnek (a szárítással beállított értékek rendre kisebbek) hiszterézisnek nevezzük.

Poliuretán műgyanta ragasztók

Poliuretán műgyanta ragasztók

Poliuretán műgyanta ragasztók

A kémiai úton kikeményedő műgyanta ragasztók csoportjába tartozik, a kikeményedést levegő-, illetve a faanyagban lévő nedvesség katalizálja.

A poliuretán-prepolimer (, vagy hétköznapi szóhasználatban prepo) műgyanták

  • poli-izocianátokból, és
  • polialkoholokból, vagy poliészterekből

poliaddíciós reakcióval előállított ragasztóanyagok. (A poliaddíció olyan kémiai reakció, melynél a reakcióban résztvevő különböző monomerek úgy kapcsolódnak egymáshoz, hogy eközben melléktermék nem keletkezik.)

Lehetnek egykomponensű, vagy kétkomponensű ragasztóanyagok. Az egyalkotós rendszerek a fában lévő nedvesség révén, a kétalkotós rendszerek a hozzáadott térhálósító (katalizátor) hatására keményednek ki.

Az egykomponensű ragasztóanyagok térhálósodása két fő lépésre bontható:

  1. A víz hatására, a ragasztóanyagban található blokkolt izocianátokból széndioxid felszabadulása mellett aminocsoportok keletkeznek. A fejlődő CO2 nyomás alatt, a faanyagon keresztül eltávozik a ragasztórétegből, miközben az feszültség nélkül tovább növekszik.
  2. Ezt követően a keletkező aminocsoportok reakcióba lépnek a fennmaradó izocianátokkal, és a faanyagban található szabad hidroxil csoportokkal, minek hatására egy rendkívül erős kötés alakul ki. A teljes szilárdság elérése hosszú ideig tart, akár 24-48 órát is igénybe vehet.

Egykomponensű ragasztók esetén a ragasztandó anyagok nedvességtartalma, és a kötési idő hossza, szoros összefüggést mutat. Egy 12%-os nedvességtartalmú anyag ragasztásához kb. 20%-kal kevesebb időre van szükség, mint egy 9%-os nedvességtartalmúhoz.

A poliuretán ragasztóanyagok számtalan előnyös tulajdonsággal rendelkeznek:

  • Tulajdonságai könnyen módosíthatók, ezáltal a legkülönfélébb alkalmazási területeken is helytállnak.
  • Használhatók hideg-, meleg-, vagy forró ragasztáshoz.
  • A ragasztási fuga igény szerint lehet rugalmas, vagy merev. A ragasztóanyag sárgás színe jól illeszkedik a faanyaghoz, fenyőféléknél a ragasztási fuga szinte láthatatlan.
  • 100% szárazanyag tartalmú rendszerek. Réskitöltő képességük szinte egyedülálló. A ragasztóanyag kötés közben  megdagad, így laza csapozásoknál is eredményesen alkalmazható. A ragasztás szilárdsága nagyobb rétegvastagság esetén sem csökken számottevően.
  • A nyíltidő széleskörű változtatásával (5-60 perc), az egyszerűbb és bonyolultabb ragasztási műveletek elvégzéséhez is találhatunk megfelelő ragasztóanyagokat.
  • Segítségével nem csak porózus anyagok ragaszthatók, bátran felhasználható fa-fém, fa-műanyag, üveg, kerámia, parafa, vagy akár kő, gipsz, beton… ragasztásához is. ( Egykomponensű ragasztóknál, a különböző anyagok ragasztásánál alapfeltétel, hogy az egyiknek tartalmaznia kell bizonyos fokú nedvességet, így üveg-üveg, fém-fém… ragasztására, kötésmechanizmusuk miatt ezek a ragasztóanyagok nem használhatók!)
  • A teljesen kikeményedett ragasztóréteg hőre nem lágyul, D4-es kategóriájú tartósan ellenáll a nedvesség és a hő hatásának, így az időjárás viszontagságainak kitett területeken is használható.
  • A velük előállított ragasztás nagy szilárdságú, a ragasztási fuga nem kúszik, így teherviselő faszerkezetek gyártására is alkalmas.
  • Tartószerkezetek gyártására leginkább az egykomponensű rendszereket használják. Az ezeken a területeken alkalmazott 11-12%-os nedvességtartalmú anyagok ugyanis elegendő nedvességet tartalmaznak a ragasztó gyors kikeményítéséhez, és így nincs szükség a ragasztóanyag kényes bekeverésére…
  • Kiadósságuk rendkívül jó, kb. 200 g/m2.
  • Némiképp hátrányos tulajdonságnak számít, hogy a PUR ragasztóanyagoknak nincs oldószerük. Amíg a ragasztóanyag meg nem szilárdul, addig PUR-hab lemosóval eltávolítható ugyan, a kikeményedést követően azonban vegyileg oldhatatlan, ezért használatkor védőkesztyű használata javasolt.
  • További hátrányos tulajdonsága, hogy az egykomponensű ragasztó meglehetősen híg, a felvitelt kövezően gyakran, még a kikeményedés előtt jelentős mennyiség kifolyik a ragasztási fugából. Erre érdemes lehet odafigyelni a ragasztási műveletet követő tárolási szakaszban.

Kőris mintadarabok ragasztása PUR ragasztóval

Felületek kémiai előkészítése

Felületek kémiai előkészítése

Felületek kémiai előkészítése

Gyantamentesítés-felülettisztítás

Gyantamentesítés:

Nagyobb gyantatartalmú faanyagok felületkezelése előtt mindenképpen érdemes gyantamentesítést végezni. A fa felületi rétegeiben található gyanta ugyanis akadályozza a felületkezelő anyag megfelelő mélységben történő beszívódását, annak egyenetlen eloszlása pedig (főleg pácolás esetén) a felületek foltosodását eredményezheti.

A problémát okozó gyanta eltávolítására kétféle lehetőség kínálkozik:

  • az elszappanosítás, vagy
  • a gyanta oldószerekkel történő kioldása.

Gyantamentesítés elszappanosítással:

Az elszappanosítással történő gyantamentesítés során a felületeket lúgos oldattal kezeljük. A lúg az anyag 1-1,5 mm-es felületi rétegeibe hatolva elszappanosítja az ott található gyantát, ami ezt követően vízoldhatóvá, így a felületről eltávolíthatóvá válik. A reakció következtében kicsapódott, elszappanosodott gyantamaradékot gyökérkefe segítségével, erőteljes mozdulatokkal lekeféljük a felületről. A megfelelő eredmény elérése érdekében az oldatokat bőségesen kell felvinni a felületre. A gyantamentesítéshez használt lúgok azonban megváltoztathatják a páclé színét és világosabb fafaj esetén a faanyag barnás elszíneződését is okozhatják. Ezért a további felületkezelés előtt a felületeken található vegyszermaradványokat semlegesíteni kell. Erre a célra híg ecetsavat, citromsavat, vagy vasmentes sósav háromszoros hígítású oldatát használhatjuk. A semlegesítést követően a felületeket langyos vízzel átmossuk, majd száradás után átcsiszoljuk és portalanítjuk.

Az elszappanosításhoz leggyakrabban használt anyagok:

1.: szalmiákszesz (ammóniumhidroxid) háromszoros hígítású vizes oldata (NH4OH):

(Többnyire már eleve 30%-os töménységű, vizes oldat formájában forgalmazzák, így nem szükséges hígítani.) Színtelen, jellegzetes szúrós szagú folyadék, lényegében ammónia gáz vizes oldata (NH3 + H2O).

A fa rostjai közé szívódva az ammónia kiválik a vízből, minek során a felület bebarnul. Erős, maró hatású anyag. Bőrrel érintkezve pirosodást, vagy égési sebeket okoz. Belélegzése égő érzést, köhögést, nehézlégzést vált ki.

2.: szóda (nátrium-karbonát) 6%-os oldata (Na2CO3 + H2O),

Vízben rendkívül jól oldódó fehér, vagy színtelen kristályos anyag. 1 liter vízhez 60g port adagolunk, majd jól elkeverjük. A por oldódása exoterm folyamat, ami hő fejlődéssel jár.

3.: hamuzsír (kálium-karbonát) 6%-os oldata,

A nátrium-karbonáthoz hasonló, annak megfelelően felhasználható fehér kristályos anyag. Vízben történő oldása exoterm (hő termelő) folyamat. Régebben szil, illetve bükk fák hamujából állították elő. Ebből és zsíros tapintásából származik a hamuzsír elnevezés.                                   

4.: marólúg (nátriumhidroxid) (marónátron, zsírszóda) 4-6%-os oldata,

Fehér kristályos anyagként, vagy vizes oldatban kerül forgalomba. A szilárd lúg reakcióba lép a levegő CO2-tartalmával, és olajszerű folyadékká alakul, ezért légmentesen lezárt edényben kell tartani. Rendkívül erős méreg! Bőrre kerülve azonnal súlyos égési sérülést-, szembe kerülve vakságot okoz.

Alumíniummal érintkezve robbanásveszélyes Hidrogén gáz fejlődik.

Oldása exoterm folyamat.

5.: kenőszappan:

Kenőcsszerűen kenhető anyag, magas (kb. 32%) zsírtartalommal. Elszappanosításra 3%-os forró vizes oldata használható. A gyantamentesítésen kívül alkalmas glutinenyvvel történő ragasztás enyvátütéseinek eltávolítására is. Ha a kenőszappan oldat a szembe kerül, azt bő vízzel kell mosni.

A felületek vegyszeres kezelését követően az elszappanosított gyantát vizes keféléssel eltávolítjuk, majd a vegyszermaradványokat ecetsavas átmosással semlegesítjük.

A gyanta oldása szerves oldószerekkel:

Az elszappanosítás mellett a faanyag felületi rétegeiben található gyanta kioldása a gyantamentesítés másik módja. A gyanta kioldását különféle apoláros vegyületekkel végezhetjük, mint:

– aceton(CH3COCH3): Rendkívül drága, színtelen, aromás szagú, csípős ízű folyadék. Kitűnő oldószer, vízzel, és alkoholokkal is korlátlanul elegyedik. Egészségre ártalmas. Tűzveszélyes, szobahőmérsékleten is igen intenzíven párolog.

– benzol: Színtelen, jellegzetes, kellemes szagú folyadék. Vízzel nem, de alkoholokkal minden arányban elegyedik. Gyantamentesítésre ezek keveréke is használható. Tűzveszélyes gyorsan párolgó anyag. Rendkívül mérgező, bőrön keresztül is felszívódik.

metilén-klorid (CH3Cl):

Kámforra emlékeztető, kellemes szagú, színtelen folyadék. Vízzel nem elegyedik, alkoholban azonban minden arányban jól oldódik. Párolgása lassú, nem gyúlékony, de nagyobb mennyiségben mérgező, így igen ritkán használják.

szén-tetraklorid (CCl4): Színtelen, kámforra emlékeztető, édeskés szagú folyadék. Sűrűsége a víznél nagyobb, abban nem, de alkoholokban jól oldódik. A zsírok, olajok, gyanták kitűnő oldószere. Nem tűzveszélyes, viszont nagyon mérgező. Súlyosan károsítja a vesét, és a májat, és bőrgyulladást is okozhat.

benzin, Víztiszta, színtelen, tűzveszélyes folyadék. Vízben nem oldódik, jól oldja a különböző olajokat, kencéket, és egyes lakkokat. Egészségre ártalmas.

különféle alkoholok, mint:

  • a denaturált szesz – C2H5OH (etanol),
  • a borszesz – C2H5OH,
  • a faszesz – CH3OH,

Az ipari etil-alkohol különböző vegyszerekkel élvezhetetlenné tett keveréke. Víztiszta, vízben jól oldódó, jellegzetes szagú folyadék. Gőzeinek hosszabb időn át történő belélegzése bódító hatású.

A fentiek közül leggyakrabban benzint, acetont, különféle alkoholokat, illetve nitrohígítót használunk a gyanta kioldására. Ezek közül az acetont, és az alkoholokat vízzel hígítva is használhatjuk, ami alkalmazásukat még gazdaságosabbá teszi.

Nitrohígító: Különböző oldószerek összekeverésével gyárilag előállított vegyület. A gyantamentesítés mellett a faiparban leggyakrabban Nitro-cellulóz lakkok hígítására használják. Víztiszta, színtelen, kellemetlen szagú, rendkívül gyorsan párolgó, tűzveszélyes anyag. Mérgező, hosszabb időn át belélegezve súlyos egészségkárosodást okozhat, szem, és bőrizgató hatású. A gőzei álmosságot és szédülést okozhatnak.

Az oldószerekkel végzett gyantamentesítés kevésbé agresszív vegyületeket igényel, és emellett további jó tulajdonsága, hogy egalizálja a felület felső rétegeiben található gyanta mennyiségét, ami elősegíti az egyenletes pácbeszívódást. Hátránya azonban, hogy az oldószerek elpárolgását követően a felületen egy vékonyan eloszlatott gyantaréteg marad. És magas hőmérsékleten történő szárításkor a faanyag alsóbb rétegeiben található gyanta utánfolyására is számítani kell.

 A fenti elszappanosító anyagokon, és oldószereken túl, gyakran használnak az iparban különböző összetett gyantakioldó szereket is, melyek a két eljárás jó tulajdonságait ötvözik.

Ilyen például:

– az ammóniumhidroxid és aceton-, vagy

– a 25 g nátriumhidroxid és 600 ml víz oldatának, valamint 400 ml acetonnak a keveréke.

 

A felsorolt elszappanosító anyagokon, és oldószereken mellett, a gyakorlatban, és az iparban is különböző összetett gyantakioldó szereket használunk, melyek a két eljárás jó tulajdonságait ötvözik. Ilyen például:

  • az ammóniumhidroxid és aceton-, vagy
  • a 25 g nátriumhidroxid és 600 ml víz oldatának, valamint 400 ml acetonnak a keveréke.

Würth gyantaoldó koncentrátum (Kémiai bázis: Káliumidroxid. PH érték:14)

Würth gyantalemosó (Kémiai bázis:Etanol, 2-propanol, 2-fenilfenol)

Felületek kémiai tisztítása

Zsírtalanítás, zsíros, olajos szennyeződések eltávolítása:

                        A fa természetes tartozékaként jelenlévő zsírtartalom, és a faipari gépek zsíros alkatrészeivel történő érintkezés nyomán keletkező külső szennyeződések akadályozzék a felületkezelő anyagok beszívódását, illetve azok fafelülethez történő tapadását. Ezek eltüntetése épp ezért elengedhetetlen a felületkezelés megkezdése előtt.

Eltávolításuk a következőképpen zajlik:

Megfelelő mennyiségű benzint, vagy acetont krétaporral, vagy magnéziumporral (magnézium-oxid= talkum) keverünk össze. A kenőcsszerű pépet a felületre kenjük, majd a benzin, ill. aceton elpárolgását követően a felületen maradt anyagmaradványt eltávolítjuk.

 Az olajfoltok eltávolítása ennél jóval egyszerűbb, azok a legtöbb esetben egyszerű benzines átmosással is eltávolíthatók.

Rozsdafoltok eltávolítása:

A felületen lévő rozsdafoltokat 4-5%-os heresó (kálium-hidrogén-oxalát) oldattal távolíthatjuk el. A kezelés után ajánlott a felület meleg vizes átmosása.

A heresót forró vízben oldjuk, a felületre ecseteljük, néhány percig a folton hagyjuk, majd tisztára öblítjük.

Mész-, gipsz- és cementfoltok:

Vasmentes sósav, vagy ecetsav 10%-os oldatával távolíthatók el a felületről. A kezelés után az anyagot tiszta vízzel jól át kell mosni. (A legtöbb esetben mechanikai úton csiszolással is eltávolítható.)

A tinta-, és más festékfoltok eltávolítása:

A tintafoltokat oxálsavval, vagy hidrogén-peroxiddal, vagy más fehérítőszer segítségével, hipó-, vagy a citromsav 10%-os oldatával tüntethetjük el a felületről. De erre a célra használhatunk Oliva olajban oldott 5% kámfort is.

A hidrogén-peroxidot 1: l -es vizes oldatban, 3 % szalmiákszesz hozzáadásával használjuk

Enyvátütések:

A felületkezelés megkezdése előtt elengedhetetlen a furnérozás során keletkező enyvátülések eltávolítása. A faanyag rostjai közé beivódott ragasztómaradványok ugyanis akadályozzák a feületkezelő anyag beszívódását, megváltoztatják a felület színét, illetve szürke foltokat képeznek a felületen. A felületen foltokban jelenlévő ragasztóanyag néha csiszolással eltávolítható, a legtöbb esetben azonban vegyszerekkel kell kioldani őket a faanyagból.

Az enyvátütések eltávolításához használt vegyi anyagok típusa az alkalmazott ragasztóanyag függvénye.

Glutinenyvnél: a felületet 3-5, maximum 10%-os kenőszappan lehetőleg forróvízes  oldatával kenjük be, majd a ragasztómaradványt gyökérkefével egyszerűen kikeféljük a felületből. A kezelés után, különösen csersav tartalmú fáknál, a felület  híg savval kell átmosni (pl. vasmentes sósavval).

Kazein enyvnél: az enyvátütés a felület sósav, vagy ecetsav 10%-os oldatával történő átmosásával tüntethető el.

A diszperziós (PVAc) ragasztónál: az enyvfoltok teljes kikeményedés előtt még meleg vízzel kimoshatóak a felületből, a kikeményedést követően azonban eltávolításukhoz már aceton szükséges.

A különböző ragasztóanyagok eltávolításánál mindig ügyeljünk arra, hogy a felületeket ne áztassuk fel. A ragasztók oldására használt vegyszerek ugyanis a furnér alatti ragasztóréteget is feloldhatják, ami a furnér teljes rétegben történő felválásához vezethet.

Hőre keményedő műgyanta alapú ragasztóanyagok enyvátütése sajnos nem távolítható el.

Töltőanyagokkal, és a ragasztóanyag viszkozitásának növelésével az enyvátütésből származó hibák elkerülhetők. Nagypórusú fafajokkal végzett furnérozás során azonban gyakran ezek a megoldások sem célra vezetőek. Ilyenkor a ragasztó színezésével lehet megakadályozni az enyvátütések által okozott elszíneződéseket.

FIGYELEM! Az itt felsorolt anyagok szinte kivétel nélkül mérgezőek! A velük végzett munka során éppen ezért kötelező az előírt egyéni védőeszközök használata, mint:

szemüveg, gumikesztyű, védőruha… esetleg légzésvédő.

Használatuk közben tilos enni, inni, dohányozni, és biztosítani kell a megfelelő szellőztetést. A munkafolyamat befejeztével pedig mindig alaposan kezet kell mosni.

A felvitelhez növényi rostokat tartalmazó ecsetet, kefét, vagy olyan eszközöket használjunk, melyeket a vegyszerek nem károsítanak. Tárolásukra üveg-, vagy porcelánedényeket használjunk. Az edényeken mindig jól láthatóan tüntessük fel a bennük tárolt vegyszerek nevét, és a mérgezőséget jelölő piktogramot.