Sorszám: H_000079

A cikk szerzőjének a neve(i): Gönczöl, Imre ; Gippert, László ;  Molnár, Tiborné.

A cikk címe: Gőzöléssel, illetve főzéssel végzett lemezipari rönkelőkészítés összehasonlító vizsgálata.              

Forrás: FAIPARI KUTATÁSOK, Faipari Kutató Intézet [FaKI] Budapest, 1964. 1. sz. 137 – 224 oldal, Mezőgazdasági Könyvkiadó, Budapest 1964

Lásd a teljes cikket: Teljes_cikk

Kulcsszavak: gőzölés, főzés, hőkezelés, nedvességfelvétel, rönkelőkészítés.

Kivonat:

A hazai faipar három klasszikus értelemben vett lemezgyárral rendelkezik. Ezek közül kettőben a Furnír és Lemezművekben, valamint a Hárosi Falemezművekben gőzöléssel végzik a rönkelőkészítést, míg a harmadikban a Szegedi Falemezgyárban főzik a rönköket. Az előkészítés általában rönkhosszban történik, de a FURLEM-ben a rönkök egy részét az aknaméretek miatt hossztolt állapotban gőzölik. Irodalmi feldolgozás. A furnír- és lemezgyártásban igen nagy jelentőségű a feldolgozás előtti rönkelőkészítés, mivel döntő mértékben ettől függ a hámozott, illetve késelt furnir minősége, a gépkapacitás kihasználhatósága, a megmunkáló szerszámok élettartama stb. Mivel a problémakörnek hazai szakirodalma nincs, az irodalmi feldolgozás alapjául elsősorban L. Vorreiter és A.V. Szmirnov ide vonatkozó munkáit választottuk, de más szakirodalmi közleményeket is átnéztünk. Az alábbiakban kivonatosan ismertetjük a két szakíró munkáját. L. Vorreiter Holztechnologisches Handbuch II. A szerző szerint a faanyag előzetes gőzölése, vagy főzése a következő esetekben szükséges: a furnir és lemezgyártásban; a hajlított fagyártmányoknál; a rostanyag előállításánál; fafajok nemesítésénél. A furnir és lemezgyártásban a hőkezelés célja az, hogy a farostok meglágyulása révén elérhető legyen, hogy a fatest, illetve ennek egyes rétegei a nyomógerendától egyenletesen és tömören összenyomódjanak, a kés vágóéle mentén repedések nélkül elhajoljanak, sima metszést adjanak, a kapott furnir a hámozás után repedezés nélkül kisimítható legyen és a vágás lehetőleg csekély erőfelhasználást igényeljen. Gőzöléssel csupán a fa felmelegítésére törekszenek és csak olyan fánál kell alkalmazni, amelynek kezdeti nedvessége a rosttelítettségi nedvesség felett van, s amelyben a gőz hatására nem következnek be kellemetlen színelváltozások. A főzéssel egyenletesebb felmelegítés és hosszabban tárolt fák külső száraz rétegeiben szabályozható nedvességfelvétel érhető el, a megmunkálás vagy a termékek külalakja szempontjából hátrányos anyagok jobban kilúgozódhatnak. Ha a fa gőzbe kerül, meleget vesz fel és azt a mélyebb rétegekbe vezeti. A fa egyúttal többé-kevésbé képlékennyé válik, higroszkópossága csökken és növekszik a gombafertőzéssel szembeni ellenállása. A gőzölés kezdetén a fa felületére gőzpára csapódik le, amelyet a külső farétegek, ha nincsenek vízzel telítve, felvesznek. Ez a folyamat addig tart, amíg a külső rétegek a levegő-gőz keverék harmatpontja fölé nem melegszenek. A gőzölési eljárásoknak a gőzölési célhoz kell igazodniuk. A gőzölési eljárások alatt az egyes különböző hőmérsékletű és időtartamú gőzölési szakaszok egymásutánját, a gőzölési folyamatok alkalmazási módját, és egy sor gőzölési szabály végrehajtását értjük. Eljárásként különböztetik meg a nedves fa kondenzvíz nélküli, vagy a száraz fa kondenzvízzel történő gőzölését is. A gőzölési eljáráshoz hozzátartozik még a fűtés módja. A gőzölendő anyagot, vagy közvetlen fűtéssel melegítik, vagy közvetett fűtéssel. A közvetlen fűtés előnyei a csővezetékrendszer egyszerűségében és a csekély nyomású fáradt gőz felhasználásában rejlenek, hátrányai viszont abban, hogy a kondenzvíz nem nyerhető vissza. Elsősorban azt kell megállapítani, hogy a rendelkezésre álló fafajnál a gőzölés, vagy a főzés célszerűbb-e. Egy gőzölő aknába csak azonos fafajú furnír rönköt szabad berakni. A gőzölési folyamat szabályozásához, az egyes gőzölési szakaszok hőmérsékletét és időtartamát illetően, úgynevezett gőzölési diagramot célszerű készíteni. A gőzölési cél és az alkalmazott hőmérséklet, illetve gőznyomás alapján meg kell választani a gőzölő berendezés fajtáját és felszerelését. Megkülönböztetünk földalatti és föld feletti gőzölőket. A különböző hátrányok ellenére nagy mennyiségű furnírfa gőzölésére a jó hőszigetelés és az egyszerű ellátás miatt a gőzölő aknák bizonyultak előnyösnek. A fa tulajdonságváltozásai. A hő és a nedvesség elválaszthatatlan együttműködésére a fában, pontosabban a fa egyes alkotóelemeiben, változások mennek végbe, amelyek a fa minden tulajdonságára hatással vannak. Az anyag átalakulás és az ezzel kapcsolatos higroszkópikus nemesedés előrehaladásának külső jele a színváltozás. Kémiai változások. Először és legerősebben a hidrolizálható szénhidrátok ezek közül is a pentozánok bomlása megy végbe. mivel a lombosfák több pentozánt tartalmaznak, mint a fenyők könnyebben formálhatók, alakíthatók. Fizikai változások. A gőzölt fa a színváltozással együtt a térfogatsúlyából is veszít, mégpedig annál többet, minél nagyobb vízfelesleggel rendelkezik. Növekvő gőzölési hőmérséklettel csökken a fa rosttelítettségi nedvessége. Az a tény, hogy emelkedő hőmérséklet esetén abszolút száraz fánál is érhető el maradandó alakváltozás, azt bizonyítja, hogy a képlékenység szempontjából a hőmérséklet a döntő tényező. Szilárdságváltozások. A gőzölt fa törésmentes alakíthatósága szempontjából döntő a rugalmassági modulusnak meleg-nedves állapotban mért csökkenése. Emelkedő gőznyomás, növekvő gőzölési időtartam és kondenzvíz-felvétel fokozza a fa lágyulását. A gőzölés után a száraz fának csaknem minden szilárdsági tulajdonsága többé-kevésbé csökken. A szilárdsági értékek csökkenése általában a térfogatsúly csökkenéssel van arányban. Hőgazdálkodás. A fa gőzölésénél jelentkező hőfelhasználás a szárításéhoz hasonlóan alakul, de míg ott a hő túlnyomórészt a nedvesség elpárologtatására, itt a fának a felmelegítésére szolgál. A fa főzése. Főzésnél a meleg vízben elmerülő fa felmelegszik és magas vízfelvétel mellett meglágyul. Ez az előkezelés csak bizonyos fafajoknál, a nekik megfelelő vízhőmérséklet mellett jön számításba. Elengedhetetlen a fa főzése, ha pl. cserzőanyagot, alkaloidákat, gyantákat stb. kell belőle eltávolítani. Azonos feltételek mellett a főzés erősebb változásokat okoz a fában, mint a gőzölés, az alacsony hőmérsékletek következtében a fát kíméletesebben és jobb hőgazdálkodással lágyítja meg. A főzés hátránya a fokozott balesetveszélyben van, ezért biztonsági intézkedéseket kell foganatosítani. Főzőberendezések. Rövid rönkdarabok főzéséhez legegyszerűbb a vasból készült, kívül és belül korrózió gátlóval bekent, lefedhető főzőtartály. A hosszú rönkfát kizárólag tégla- vagy betonfalazatú főzőaknákban főzik. A. V. Szmirnov: Furnir és enyvezettlemez-gyártás. A lemeziparban a faanyag feldolgozása előtt a rostokat képlékennyé kell tenni. A hideg és fagyos rönk hevítése hőátadással történik. A hőt víz, gőz, vagy levegő adja át. A közeg (gőz vagy víz) hőmérsékletét az üzemben bevezetett hevítési eljárásoknak megfelelően állapítják meg. A hő vezetőképesség tényezője a faanyag anatómiai szerkezetétől és tömörségétől, a rostok irányától és a hőmérséklettől függ: annál nagyobb, minél tömörebb a faanyag, a rostok mentén kétszer olyan nagy, mint azokra keresztirányban és a hőmérséklet emelkedésével nő. A forró vízzel végzett hőkezelés csak 1926-tól kezdett meghonosodni és ez idő szerint majdnem az összes enyvezett lemezt gyártó üzemek e szerint az eljárás szerint dolgoznak. A rönk gőzölése. A gőzöléssel végzett puhítás lényege az, hogy a légmentesen lezárt helyiségbe közvetlenül 1,5-2 atm. nyomású gőzt bocsátanak. A rönkök teljes hosszban vagy hossztolt állapotban gőzölhetők. A gőzölés időtartama a rönkátmérőtől, a fafajtól, a rönk és a gőz kezdeti hőmérsékletétől, a rönk véghőmérsékletétől és a helyiség szigeteltségétől függ. A gőzölés fogyatékosságaihoz a rönk elszíneződését és megrepedését sorolhatjuk. A vizet fáradt, vagy friss gőz melegíti fel. A főzés. A helyes főzéshez a folyamat megkezdése előtt a rönköt 2 cm-es vastagsági fokozatok szerint kell csoportosítani. A főzővíz hőmérsékletét úgy kell megállapítani, hogy a legjobb minőségű hámozott furnírt a legrövidebb idő alatt kapjuk. A hőmérséklet növelése meggyorsítja a főzési folyamatot, de lerontja a hámozott furnír minőségét, mivel a rönk megreped és a rostok meglazulása érdessé teszi a feldolgozott anyagot. A lapátkerekes főzőmedence beton, vagy téglából kirakott betonsimításos kád. A lapátkerék sugara rendszerint 1,9-2,4 m. A medencét úgy építik, hogy elegendő hely legyen az esetleg összetorlódó, beékelődő rönkök kiszabadítására. A medence fenekén egy ülepítő akna van, a piszok és kéreghulladékok összegyűjtésére. A víz hőmérsékletét időnként meg kell mérni, hogy a szükséges hőmérséklet tartható legyen. A helyiségben okvetlenül szívó-nyomó szellőztetést kell beépíteni. A medencék fölé fakürtőket helyeznek a ventillátorhoz vezető szívócsővel. A főzés hibáit érintve legelőször arra kell rámutatni, hogy a főzött fa bizonyos fűfajok esetén elszíneződik, bár jóval kisebb mértékben, mint a gőzölésnél. A rönk, főzés közben nem re­ped és nem hasad. A lapátkerekes medencék egyik leglényegesebb fogyatékossága az, hogy ha a lapátkerékbe rönk ütközik. A fa gőzölésének szükségességét különféleképpen indokolják. A gőzölés célja: az alakváltozási képességet úgy befolyásolni, hogy a fát a nyomóléccel össze lehessen nyomni, közvetlenül ezt követően vágni és felcsévélni, végül kiteríteni anélkül, hogy károsodást szenvedjen. Az üzemek gőzölő aknáinak kiszolgálását illetően azonban hiányoznak a gyakorlati útmutatások. A gyakorlatban a gőzölési előírások a helyi viszonyoktól függően igen eltérnek egymástól. Többnyire megelégszenek a gőzölési időknek a tapasztalatok alapján történő megállapításával. A szakirodalom adatai 3,5-szeres eltérést mutatnak. Ennek oka a hiányzó bázisban keresendő, amely egyébként lehetővé tenné az összehasonlítást és annak egyértelmű megállapítását, hogy mikor tekinthető a gőzölési folyamat befejezettnek. Elsősorban a fában végbemenő hő- és nedvességben változások közötti kölcsönös kapcsolatok a döntők. Ha az egymáshoz kapcsolódó befolyásoló tényezőket (számuk több mint 30) a gőzölési folyamattal összefüggésben vizsgáljuk, megállapítható, hogy a gőzölési folyamat alatt gyakorlati­lag csak egyetlen értéket befolyásolunk, nevezetesen a fa belsejében a kezdeti nedvességnek megfelelően fellépő hőmérsékletet. Alakváltozási képesség a gőzölésnél. A fa rugalmas alakváltozási ellenállásának mérőszáma a rugalmassági modulusz, amelynek a változása a higroszkopikus tartományban, a nedvesség 1 %-os növekedése mellett kb. 2 %-ot tesz ki és a 20-100 C° tartományban emelkedő hőmérséklettel csökken. A rosttelítettségi határ felett tehát csak a hőmérséklet növe­lésével lehet a rugalmassági modulusz csökkenését előidézni. Fontos tudni, hogy a furnírgyártásnál szóba jövő atmoszferikus gőznyomás mellett a rugalmassági modulusz bizonyos idő után egy határértékhez közeledik. A fa további gőzölése ekkor már céltalan. A fa nedvességváltozása gőzölés esetén. Hogy a rosttelitettség feletti és alatti viszonyokat nyomon lehessen követni, a talált fanedvessé­gi értékek közül a legnagyobbat (55 %) és a legkisebbet (23 %) ábrázolták grafikusan. Mindkét esetben ugyanaz játszódik le; először súlygyarapodás, egy rövid nyugalmi állapot, azután súlycsökkenés. A hőmérséklet alakulása a fában. A mérési helyeket úgy jelölték ki, hogy a hőmérséklet a fa különböző mélységében megfigyelhető legyen. Annak érdekében, hogy az üzemekben végrehajtott nagyarányú kísérleteket össze lehessen hasonlítani, szükséges volt méréssel rögzíteni a folyamat szokásos menetét, ami üzemi szinten a legtöbb esetben beavatkozás nélkül játszódott le. A kísérletek során bebizonyosodott, hogy a fa belsejében végbemenő 60 C°-ot elérő felmelegedés esetén a szokásosnál rövi­debb idő elegendő ahhoz, hogy ami a gőzölési folyamatot illeti, kifogástalan minőséget kapjunk. A hőmérsékletellenőrzés által nyújtott előnyök röviden az alábbiakban foglalhatók össze: A tiszta gőzölési időnek kb. a felére való csökkentése, a gőzölési kapacitásnak kb. 1/3 -dal való növelése, egyenletes furnír minőség biztosítása, a kések élettartamának fokozása és tüze­lőanyag megtakarítás. Dr. Dietrich Holz: Furnírfák gőzölése (Holzindustrie 1961. 5. sz.) Ezzel a témával kapcsolatban 1960 szeptemberében közlemény jelent meg, amelyet R. Preusser írt. Az idézett kísérleti eredmények értékes végkövetkeztetéseket tartalmaznak a furnírfák gőzölési technikáját illetően. A gőzölés során olyan falágyulást kell elérni, amely a hámozási vagy késelési művelet elvégzéséhez szükséges optimális keménységi, illetőleg fellazulási fokot biztosítja, s ami csak részben magyarázható fizikai okokkal. Az elért hatást illetően igen lényegesek a fában végbemenő kémiai folyamatok, amelyek főleg a hemicellulózok hidrolízisében nyilvánulnak meg. A közvetlen forróvizes kezelésnél vízzel telített próba­testeket vizsgáltak. A kuta­tások eredménye maradéktalanul alátámasztja E. Plath és L. Plath azon véleményét, hogy a rönköknek egy bizonyos hőmérsékletre történő felmelegítése nem elegendő, mert "optimális hámozási viszonyok", csak akkor következnek be, ha "a gőzkezelést részben a rönkben létrejövő hőegyensúly elérése után is alkalmazzuk." A.N. Ebszockij: A fafeldolgozó üzemek tervezése (Részlet) Főzőmedencék a furnírüzemekben. A faanyagok hámozás előtti hőkezelése két úton történhet: főzéssel vagy gőzöléssel. A főzést főzőmedencékben végzik, ame­lyek közül a legelterjedtebbek a motollával felszerelt medencék, a gőzöléshez pedig a gőzölő kamrákat, illetve gőzölő vermeket használják. A főzőmedencékre vonatkozó hőtechnikai számítások megegyeznek a melegítőmedencékre vonatkozó szemitásokkal. A gőzölés célja ezen felül a könnyebb kéregtelenítés, - egyes esetekben, pl. bükknél, dió- és körtefáknál szebb szín elérése, a hámozógép késének hosszabb élettartama, valamint a furnír zsugorodásának és dagadásának csökkentése, miáltal csökken a szárításnál és préselésnél fellépő vetemedés veszélye. A gőzölés következtében a fában levő kártevők is elpusztulnak. A fák gőzölés okozta elszíneződéseinek okai. A gőzöléskor fellépő elszíneződés a hőnek és nedvességnek egyidejű és heves behatására fellépő tipikus reakció. Ennél a folyamatnál nem oxidációról van szó, mint eddig hitték, hanem a lignin és a hemicellulózok területén fellépő hidrolízis - és kondenzáció jelenségekről.  A gőzölők építése és üzemelése. Az aknák számát az a szükségszerűség befolyásolja, hogy a gőzölt fát a lehető leggyorsabban kell hámozni. Növekvő aknaszámmal az aknák méretei természete­sen csökkenthetők, de bizonyos minimális méreteknél kisebbeket ne alkalmazzunk. Ajánlatos a rönköket a lehető leghosszabb időre az aknában hagyni, mivel így a repedés-képződés kockázata száza­lékosan csökken. Trópusi fáknál ezen felül a nagy méretekkel is számolni kell. A gőzölők még a rönktéren, illetve a vizes tároló és a kérgelőtér között vannak s daru szolgálja ki őket. Az építéshez klinkeren és üreges téglán kívül, mindenekelőtt vasbetont használnak. Mindig alkalmazandó egy olyan vakolat, amely a gőzölés alatti igénybevételeknek (1,5 atmoszféráig terjedő gőznyomás, savbehatás) és a gőzölési műveletek következtében fellépő klímaingadozásoknak ellenáll. Ez sajnos még mindig nem teljesen megoldott, és költséges probléma. A műanyagiparral való együttműködés jobb eredményekre vezethetne. Üzemeinkben, figyelembe véve a feldolgozásra került fafa­jokat, rönkelőkészítésre elvben mind a gőzölés, mind a főzés alkalmazható. Jelenleg gyakorlatilag az üzemekben meglevő berendezések - gőzölő, vagy főzőaknák - döntik el, hogy melyik eljárást alkalmazzák, a távlati fejlesztési lehetőségek miatt azonban mégis szükséges a gőzölésnek és a főzésnek gazdaságossági szempontból történő összehasonlítása. A témával kapcsolatos feladatokat az alábbiak szerint oldottuk meg. Felmértük lemezgyáraink rönkelőkészítési adottságait és mindhárom üzemre vonatkozóan rögzítettük az alkalmazott technológiát. Mivel a témakörnek hazai szakirodalma nincs, részletes irodalmi feldolgozást készítettünk a rendelkezésre álló német és a szovjet szakirodalomból. Az irodalmi feldolgozás kiterjedt a rönkelőkészítés elméleti alapjaira és a rönkkezelés legfontosabb paramétereinek meghatározására vonatkozó számítási eljárásokra. Az irodalmi feldolgozás alapján a hazai helyzet ismeretében kiválasztottuk azokat a számítási eljárásokat, amelyekkel a legfontosabb rönkelőkészítési paraméterek meghatározhatók. Fafajonként és vastagsági csoportonként számítottuk az optimális hőkezelési hőmérsékleteket és időtartamokat. Szerkesztettünk egy például szolgáló összetett nomogramot, amelynek segítségével kielégítő pontossággal megállapíthatók egy adott technológiai feladat (például hámozásra kerülő rönkök gőzölése tk = 18 C kezdeti hőmérséklet mellett) megoldá­sához szükséges rönkelőkészítési paraméterek. Összehasonlító számítást végeztünk a kétféle rönkelőkészítési módszer gőzfogyasztását illetően. Következtetések. Az üzemeinkben alkalmazott rönkelőkészítési módszerek ma már korszerűtlenek. A hőkezelési folyamat befejeződését szubjektíven ítélik meg. Szükséges tehát, hogy lemez üzemeink a zárójelentésben foglaltakat megismerjék és hasznosítsák. Értékesebb és hőre érzékenyebb fafajoknál feltétlen előnyösebb a közvetett gőzölés. A gőzöléssel, illetve főzéssel végzett rönkelőkészítés időtartamát illetően megállapítható, hogy a gőzölés 10-15 %-kal több időt igényel. A hőkezelési időtartamok nagymértékben függenek a rönkátmérőktől. Ennél fogva a vastagsági csoportosítás hőgazdálkodási szempontból megtakarítást eredményez, és jobb minőséget biztosít (nincs túlgőzölés, vagy elégtelen gőzölés).