Szám: H_000097

A cikk szerzőjének a neve: Tomek. Antalné ; Bártfai, Judit

A cikk címe: Forgácslapok higroszkóposságának mérséklése méretre szabott alkatrészek utólagos vegyszeres kezelésével és a felhasznált nyersanyag hőkezelésével.

Forrás: FAIPARI KUTATÁSOK, Faipari Kutató Intézet [FaKI] Budapest, 1965. 2. sz. 3 – 52 oldal, Mezőgazdasági Könyvkiadó, Budapest 1965

Lásd a teljes cikket: Teljes_cikk

Kulcsszavak: forgácslap, higroszkóposság, impregnálás, polisztirol, fenol-gyanta

Kivonat:

A természetes fa higroszkopikus tulajdonságai a forgácslapoknál módosulnak és csak az előállítási körülmények összefüggéseinek ismeretében értelmezhetők. A kutatás során ezért meghatározott konstans paraméterek mellett állítottak elő mintalapokat, hogy a vízfelvevő és dagadási tulajdonságok változásainak lehetőségeit minimálisra csökkentve, zavartényezőktől mentes hű képet nyerjenek.

Az első rész az Irodalmi áttekintést tartalmazza.

Mivel a forgács hidrofóbizáló eljárások közel állnak a természetes fánál alkalmazott eljárásokhoz ezért ezek általánosabb jellegű szakirodalmi közleményekkel is foglalkoztak. Ilyenek a védőréteg kialakítása a fa külső felületén, bevonat kialakítása a fa belső felületén, a micella-közök lezárása, a fa kémiai átalakítása, amelyeket a szerző a továbbiakban röviden ismertet. Összegezésként megállapítja, hogy a fa hidrofób tulajdonságainak változását hőkezelés hatására - feltehetően a fakomponensek aránya, szerkezeti változásai, valamint a degradációs, és az azt követő kevésbé tisztázott mechanizmusú kondenzációs és polimerizációs reakciók - idézik elő.  A hőkezelés a szilárdsági értékekre is kihatással van.

Az Elméleti részben először

A.) Forgácslapok higroszkopikus tulajdonságait vizsgálják az alábbi megoszlásban. 1. A természetes fa higroszkopikus tulajdonságai során kiemelik a dagadási és zsugorodási tulajdonságokban fő szerepet játszó cellulózmolekulák szerepét. Az 1. ábra a cellulóz vázlatos belső szerkezetét ábrázolja Frey - Wyssling szerint.

A szerzők leírják a kapillárisokba hatoló, majd a fibrillák felületén adszorbeáló, illetve az interkrisztallitos hézagokba jutó víz útját. Megállapítják, hogy a kapillár kondenzáció lényegesen nagyobb mértékű nedvesség megkötést eredményez, mint az adszorpció. Felhívják a figyelmet, hogy a fa, illetve cellulóz nedvességfelvételét és leadását jellemző görbék a kapillár kondenzáció adszorpciós izotermáira emlékeztetnek. A hiszterézis jelenségét - a víz adszorpcióját és deszporcióját fehérített szulfit cellulózon ábrázolva - a 2. ábrán mutatják be.

A cellulózláncok elhelyezkedését adszorpciónál a 3. ábra, deszorpciónál a 4. ábra szemlélteti.

2. A forgácslapok kötőanyagaként használt műgyanták adszorpciós tulajdonságainak tárgyalása során először a kísérleteik során felhasznált műgyanták vízfelvételét az idő függvényében ismertető 1. táblázatot, majd a műanyagok vízfelvételét súly-százalékban ábrázoló 5. ábrát közlik.

3. „A forgácslapok higroszkopikus tulajdonsága” címszó alatt először a részecskék dagadásával, a dagadás következtében fellépő nyomás hatásával foglalkoznak a szerzők, majd meghatározzák, hogy a forgácslapok hidrofóbizálására milyen lehetőségek állnak fenn: a felhasznált forgács módosítása, a műanyag hidrofób hatásának fokozása, valamint a természetes fa hidrofóbizálásánál bevált impregnálási módszerek alkalmazása utóműveletenként. B). Kész forgácslapok utólagos vegyi kezelésén alapuló hidrofóbizáló eljárások hatásmechanizmusa téma keretében először az 1. Az impregnáló, illetve bevonó-anyag felületre való felvitelét vizsgálják. Ennek során a védőanyag és a lap közötti kapcsolatot meghatározó folyamatokat foglalják össze, majd a felviteli módtól és anyagtól függő változó specifikáltságú folyamtok, illetve paraméterek tárgyalására kerül sor. Az utóbbiak közül kiemelik, és röviden ismertetik az adszorpció és a diffúzió alapjait és levonják a felviteli módra vonatkozó következtetéseket.  2. A védőanyag stabilitása a felületen, illetve az impregnált rétegben, témában rövid magyarázatot adnak. C). A fa termikus változásai. A téma tárgyalása során a szerző kitér az 1. Cellulóz termikus változásai 2. Hemicellulóz változásai, valamint 3. Lignin termikus változásai kérdések rövid ismertetésére.

A Kísérleti rész ismertetése során elsőként

A). Méretre szabott alkatrészek utólagos vegyszeres kezelésére vonatkozó kísérletek és eredmények ismertetésére térnek ki a szerzők. Először a kísérleti lapok jellemzőit közlik és a 2. táblázatban az utólagos vegyszeres kezelési kísérletekhez felhasznált forgácslapok minőségi jellemzőit is megadják.

Az alkalmazott kezelések közül elsőként a polisztirolos felületkezelés elvégzéséről adnak tájékoztatást, majd a PVC-pasztás felületkezelés módját, beleértve a végleges PVC paszta receptjét ismertetik. A 3. táblázatban a késztermék vizsgálatának eredményeit, a PVC - vel bevont forgácslapok vízfelvételének és dagadásának értékeit közlik.

A szerzők részletesen foglalkoznak a fenol-gyantás impregnálás ismertetésével. A kísérletekhez felhasznált gyantaoldat elkészítésének leírása után a 4. táblázatban közlik az oldatkoncentráció és a higroszkopikus tulajdonságok közötti összefüggés adatait.

Az alkalmazott kísérleti eljárás körülményeinek és tapasztalatainak ismertetését kiegészíti a kapott vízfelvételi és dagadási értékeket, valamint a főbb befolyásoló tényezők – térfogatsúly, impregnálási idő, pihentetési idő – függvényében megadó táblázatok közlése. Az 5. táblázat a forgácslapok térfogatsúlyának hatását mutatja a fenol-gyantával bevont lapok vízfelvételére és dagadására.

A 6. táblázat az impregnálási időnek a lapok higroszkopikus tulajdonságaira gyakorolt hatását ismerteti.

A 7. táblázat a pihentetési idő és a kialakuló higroszkopikus sajátosságok közötti összefüggést mutatja.

A szerzők az 5.,6. és 7. táblázat adatai alapján, táblázatonként közlik megállapításaikat, majd a fenol-gyantás impregnálási kísérletek, összefoglaló megállapításaként úgy találják, hogy a lapok a metodikai terv szerint zsaluzófa és külső elemek készítésénél lesznek felhasználhatók, ezért az eljárásra vonatkozó fél-üzemi kísérletek, elvégzését javasolják. B). A forgácslapok készítéséhez használt forgács higroszkóposságának mérséklésére irányuló termikus kezelés kísérleti eredményei. A szerzők elöljáróban az előző kísérletekre utalva igen röviden ismertetik: 1. Kísérletek alapanyagát, azok specifikációját, kísérleti anyag mennyiségét, kísérletek számát. 2. Hőkezelés füstgázzal létesített 0₂ – szegény gázkamrában címszó alatt megadják a) Kísérleti berendezés leírása-t, b) A berendezés működését, a hőkezelés műveleteit, amelyhez technológiai vázlatot is csatol. C). Ellenőrző mérések, vizsgálatok ismertetése során foglalkoznak a hőmérséklet és idő, a füstgáz összetétele, nedvességtartalom és súlyváltozás kérdésével. A 8. táblázat a hőkezelés alatti füstgáz összetétel értékeit mutatja.

A 9. táblázat pedig a hőkezelési kísérletek paramétereinek és a vizsgált tényezőinek összefoglalását adja meg.

Végül a hőkezelés során mért tényezők alapján megállapítható következtetéseket foglalják össze. 3. A hőkezelt forgács feldolgozása lapokká és a lapok fizikai - mechanikai vizsgálatai pont alatt a szerzők a). A mintalapok elkészítése keretében ismertetik a felhasznált kísérleti anyagokat (forgács, műgyanta). A készítés technológiájának ismertetése során kitérnek a lapok méreteire, a lapösszetételre, a gyanta bekeverésének adataira, a préstényezők ismertetésére. b) Vizsgálatok leírása során a vizsgált tulajdonságok mellett a lapok térfogatsúlyát, mint a sajátságokat erősen befolyásoló tényezőt is megadják a Kontroll lapok higroszkopikus tulajdonságai megnevezésű 10. táblázatban.

A kontroll lapok hajlítószilárdságának mért adatait a 11. táblázat tartalmazza.

Mindkét táblázathoz csatolják főbb megállapításaikat. A hőkezelt forgácsokból készült lapok vizsgálatánál a fő hangsúlyt a dagadási értékek kezelési paraméterrel történő változásaira helyezték. A vizsgált összefüggések adatait a tanulmány végén található 12. összesítő táblázat tartalmazza. (48. oldalon) 

A kezelési paraméterek és a térfogatsúly dagadásra és hajlítószilárdságra gyakorolt befolyását a szerzők négy pontban grafikonokon szemléltetik. A vizsgálthoz minden esetben egyrétegű cserfából készült 10 mm vastag lapokat használtak. 1. A kezelési hőfok és dagadási százalék közötti összefüggést a 6. ábra mutatja be.

2. A kezelési idő és dagadási százalék közötti összefüggést a 7. grafikon szemlélteti.

3. A térfogatsúly és adagadási százalék közötti összefüggés a 8. ábrán látható.

4. A kezelési hőfok és idő hajlítószilárdságra gyakorolt hatását a 9. ábra mutatja (a tanulmányban tévesen 15. ábra szerepel). A vonatkozó értékeket az összesítő táblázatban adják meg.

Mivel a forgács higroszkópos tulajdonságai közvetlen kapcsolatban állnak a forgács adszorpciós képességével, a hőkezelés okozta higroszkópossági változások a forgácsok adszorpciós képességével jellemezhetők. A szerzők ezért a kezeletlen és a hőkezelt forgácsok adszorpciós képességét is meghatározták. Részletesen ismertetik a mérés lefolyását, majd a 10. ábrán a kezeletlen és hőkezelt cserforgácsok adszorpciós izotermáit ábrázolják.

Minden egyes befolyásoló tényező, illetve grafikon után a szerzők közlik a legfontosabb megállapításaikat. 5. Hőkezelt forgács kémiai vizsgálatai címszó alatt a szerzők részletesen ismertetik a kémiai vizsgálatok anyagát és előkészítésének módját, majd a cellulóz meghatározás keretében a 13. táblázatban megadják a kezeletlen és hőkezelt cserforgács cellulóztartalmát.

A lignin meghatározás módjának ismertetése után a 14. táblázatban a kezeletlen és hőkezelt cserforgács lignintartalmát, míg a 15. táblázatban a lignintartalom statisztikus értékelését adják meg.

A pentozán tartalom meghatározásának ismertetését követően a 16. táblázat a kezeletlen és hőkezelt cserforgács pentozán tartalmát, míg a 17. táblázat a pentozán tartalom statisztikus értékelését tartalmazza.

Az extrakt anyag-tartalom meghatározásának rövid leírása után a szerzők a kémiai vizsgálatok összefoglalásával, a hőkezelés hidrofóbizáló hatásának elméleti értelmezésével foglalkoznak. A 18. táblázat a kezeletlen és hőkezelt cser forgács cellulóz, lignin, pentozán tartalmát és azok összes mennyiségét tartalmazza.

A hőkezelés hidrofóbizáló hatásának elméleti értelmezés során a szerzők foglalkoznak a magas hőmérséklet hatására a cellulóz-cellulóz és cellulóz-víz közötti hidrogénhidak felszakadásával, a felszabadult víz - a közölt energia hatására történő – elpárolgásával, a szabaddá vált hidroxil - csoportok sorsával, amelyek vagy vízvesztéssel oxigénkapcsolódást alakítanak ki, vagy a víz kiiktatásával hidrogénkötések formájában lépnek kapcsolatba. Feltételezik, hogy az így kialakuló hidrogénkötések energetikailag stabilabbak, mint az eredeti hidrogénkötések és így ismételt felszakadás, illetve a víz hidratációs megkötése nem, vagy csak igen kismértékben mehet végbe. Az elméleti feltételezések alátámasztását követően a szerzők itt is összefoglalják a legfontosabb megállapításaikat.

Gazdasági értékelés.

A pontos értékelést megnehezítette, hogy a vizsgált módszerek üzemi műveletei, gépesítettsége, általában alkalmazástechnikai kérdései még nem voltak megoldottak. Így a szerzőknek esetenként feltételezésekre kellett támaszkodniuk, ezért a nyert adatok csak tájékoztató jellegűek, amelyek összehasonlítási alapul felhasználhatók ugyan, konkrét értékelés azonban csak félüzemi kísérletek szerint korrigált adatok alapján válik lehetővé. A szerzők ennek ellenére felhasználási területenként megadják a helyettesítésből eredő megtakarítás becsült értékeit. A polisztirollal, fenol-gyantával impregnált lapok esetében százalékos formában közlik az önköltség növekedés és a teljes önköltségen belül az impregnálás költségét, valamint utalást tesznek a lapok várható felhasználási területére. A PVC pasztás felületkezelésű lapok esetében a feldolgozási körülmények ismeretének hiányában csak hidrofóbizált forgácslapok esetében megállapítják, hogy az eljárás pozitív eredményeket az anyag költségekből számítható önköltség-növekedést adják meg. 4. Hőkezeléssel hidrofóbizált forgácslapok tartós nedvességgátlása és szilárdsági értékeinek növekedése jelentősen emeli a lapok használati értékét. Alkalmazása akkor is gazdaságos, ha az önköltségben semmiféle megtakarítás sem mutatkozik, vagy ha az önköltség a használati érték növekedésénél kisebb mértékben növekszik. Véleményük szerint az új eljárás – a tervezett magas hőmérsékletű füstgáz-szárító felhasználásával – a forgács alapanyag szárítási költségeit mintegy a felére csökkenti. Összefoglalás. Az elvégzett munka kiértékelő megállapításait a szerzők négy pontban foglalják össze. 1. A polisztirolos eljárást nagyfokú nedvességhatásnak kitett forgácslap elemek impregnálására tartják alkalmasnak. Az elérhető higroszkóposság csökkenés – a vízfelvétellel és dagadással jellemezve – a kezelés nélküli termék vonatkozó értékeihez viszonyítva 75, illetve 70 %. Az impregnálás azonban jelentősen növeli a forgácslapok önköltségét ezért megfelelő felhasználási terület hiányában az eljárás esetében félüzemi kísérleteinek elvégzését nem javasolják. 2. A PVC-s felületvédelem padlóburkoló lapok, előállítását teszi lehetővé. Az árkalkuláció szerint a termék gazdaságos. Az eljárást kivitelezését alkalmazástechnikai szempontból azonban nem látják biztosítottnak. Bútoripari feldolgozásra alkalmas kemény PVC-lemezzel borított forgácslapok kialakítására vonatkozó kísérletek elvégzését azonban javasolják a szerzők. 3. Fenol-gyantás impregnálású lapok felhasználása zsalutábla gyártás céljára - műszaki és gazdaságossági szempontból egyaránt - kedvező. A kezeletlen lapokhoz képest az elérhető vízfelvétel és dagadási százalék csökkenés 90 - 95 %. A magyar viszonyoknak megfelelő felhasználási területen elérhető megtakarítás zsaluzódeszkához és zsaluzótáblához viszonyítva is jelentős. Félüzemi kísérletek elvégzését itt is javasolják. 4. A cserforgács termikus kezelése lecsökkenti a forgács adszorpciós képességét, amelyet részben a hőkezelt forgácsokból készített lapok vastagsági dagadásának 45 - 50 % - os csökkenése, részben a hajlítószilárdsági értékek 20-25 % - os emelkedése kísér. A szerzők az utóbbi eredményt különösen jelentősnek ítélik, mivel a hőkezeléssel cserforgácsból olyan forgács-alapanyag készíthető, amely bútoripari célokra alkalmas forgácslapok előállítását teszi lehetővé. Az eljárás félüzemi kísérleteinek elvégzését javasolják.