Szám: H_000099
A cikk szerzőjének a neve: Zombori, János
A cikk címe: Újabb vizsgálatok keményfa keretfűrészforgács feldolgozására a forgácslap gyártásban.
Lásd a teljes cikket: Teljes_cikk
Kulcsszavak: keményfa, keretfűrész, forgácslap, céforgács, keverőforgács.
Kivonat:
A szerző a fűrészüzemekben, jelentős mennyiségben keletkező és túlnyomó részben tüzelőanyagnak használt bükk-tölgy vegyes keretfűrészforgács felhasználási lehetőségeit vizsgálta a forgácslap-gyártásban. A bevezetésben utalt a faipari Kutatások 1965. 1. füzetében megjelent tanulmányukra, amely a kérdés népgazdasági jelentőségével és helyzetével foglalkozott. Annak a jelentésnek több fontos megállapítása tette lehetővé a keresztfűrész-forgács morfológiai, enyvezés- és ragasztás-technikai sajátosságaival kapcsolatosan a téma elméleti megalapozását. Jelen munka a karbamid - formaldehid alapú gyantával ragasztott, bútoripari és építészeti felhasználásra alkalmas, értékes bükk – tölgy fűrész-forgácslapok előállítására irányult. A kutatás azért is jelentős, mert a szakirodalom korábban csak a lucfenyő keretfűrészpor hasonló célú feldolgozásával foglalkozott. A kutatás fő iránya ezért a kemény lombos (bükk, tölgy) keretfűrészporból előállított fűrész-forgácslapok mechanikai stabilitását és minőségét alapvetően befolyásoló gyártástechnológiai kérdések (fűrészpor összetétele, kötőanyag tartalom, szálas forgácsok bekeverése, felületborítás) tisztázása, tekintettel a fűrész-forgácslapok felhasználására. 1.0 Bükk és tölgy keretfűrészforgács szemcsenagysága és a fűrész-forgácslapok műszaki tulajdonságai közötti összefüggések vizsgálata. A szerző Klauditz vizsgálatai alapján abból indul ki, hogy a faforgácsok morfológiai jellege, méreti és fajlagos felülete jelentősen befolyásolja a forgácsok enyvezhetőségét és az előállított forgácslapok fizikai - mechanikai tulajdonságait. Megállapította, hogy hazai fűrészüzemekben keletkező bükk-tölgy vegyes keretfűrészforgács egyenlőtlen összetételű forgácskeverék, amelynek apró forgácsai alacsony, mintegy 2-6 karcsúsági tényezővel rendelkeznek. Konstans kötőanyag tartalom esetén a finomabb forgácsfrakciók enyvezésekor csökken a fajlagos kötőanyag-felvitel. A forgácsok között kialakuló ragasztási fúga ezért nem lesz összefüggő, csökken a ragasztott rendszer szilárdsága. Annak eldöntéséhez, hogy mely forgácsfrakciók alkalmasak lapok előállítására, illetve a rendelkezésre álló forgács-nyersanyagból, mely frakciókat célszerű eltávolítani, a bükk- és tölgy keretfűrészport frakciókra bontották. Az eredmények – más vizsgált tulajdonságok eredményeivel együtt – az 1. táblázatban (139 oldal) láthatók.
A frakciókra bontott keretfűrész forgácsból a korábbi kísérleteiknél kidolgozott - a szerző által röviden ismertetett - optimális ragasztás-technológiai paraméterek betartásával forgácslapokat készítettek. A szerző részletesen ismerteti a nyersanyag komponensek pontos számítási módszerét, majd kitér préselési paraméterekre. Kitér arra, hogy a préselés előtt az előpréselt paplan gyorsabb és egyenletesebb átmelegedése érdekében a lap felületére vizet permeteztek. Az elkészült lapok hajlítószilárdsági és dagadási tulajdonságait a német DIN szabvány vonatkozó előírásai szerint vizsgálták. A méréssorozatok átlagértékeit, matematikai-statisztikai jellemzőit ugyancsak az 1. táblázat tartalmazza. A táblázati átlagokat grafikusan az 1. és 2. ábra is szemlélteti.
A szerző megállapítja, hogy mindkét fafajnál a hajlítószilárdsági maximumot a 3 x 3 mm2 lyukméretű szitán áthulló, és a 0,7 x 0,7 mm2 lyukméretűn fennmaradó forgácsfrakciónál érték el. Ugyanakkor a vastagsági dagadás minimumot mutat, ami arra enged következtetni, hogy ennek a szitafrakciónak ragaszthatósága a legkedvezőbb. A 0,7 x 0,7 mm2 lyukméretű szitán áthulló forgácsfrakció viszont már észrevehetően lerontja a fűrész-forgácslapok hajlítószilárdságát és különösen vastagsági méretváltozását. A szerző ezért meggondolandónak tartja, az utóbbi forgácsfrakció hasznosítását a lapgyártásban. 1.1. Enyvezett fűrészforgács kötőanyag tartalmának és a forgácsenyvezés egyenletességének vizsgálata. A szerző a forgács kötőanyag tartalmának meghatározását Klauditz W. és Meyer K módszerei alapján végezte. Mivel a lapokat a szerző rozsliszttel nyújtott karbamid gyantával ragasztotta, és a rozsliszt nitrogént is tartalmaz, ezért a kötőanyag tartalom meghatározására új számítási módszert kellett kidolgozni. Ezt követően a szerző részletesen ismerteti az új módszert, amely a Klauditz - Meyer módszertől abban is eltér, hogy a kötőanyag tartalmat a faforgács és nem a forgácslap abszolút száraz súlyára vonatkoztatja. Mivel a módszer pontossága az analitikai módszer pontosságától függ, azt a Kjeldahl - módszerrel ellenőrizték és jól reprodukálható eredményeket, kaptak. Az utókeverési idő növelésével az enyvezés egyenletessége is javult, a kötőanyag-tartalom szórása csökkent. Mivel a lapok szilárdságának alakulása a forgács alakja és fafaja mellett a lap, valamint az egyes forgácsok kötőanyagtartalmától is függ, az enyvezés hatásfokának értelmezéséhez – Kjeldahl eljárással - maghatározták a különböző szemcsenagyságú szitafrakciók kötőanyagtartalmát. A 3. ábra kötőanyag-tartalom és fajlagos felvitel alakulását mutatja bükk-fűrészforgács enyvezésekor, a szemcsenagyság függvényében.
Az ábra alapján látható, hogy a kötőanyag-tartalom a fűrészforgács felületével növekszik. (Míg a durva frakciónál mindössze 4 %, a finom frakciónál 12,2 %) A műgyanta-tartalom a szemcsenagyságtól függően hasonlóképpen változik, csak a felvett értékek kisebbek. Ha a kötőanyag tartalomból kiszámítják a fajlagos kötőanyag felvitelt, akkor a nagyobb méretű szitafrakcióra például 11,2 g/m2, a finomabb frakcióra csak 3,4 g/m2 kötőanyag felvitel jut. A szerző további beható kutatást javasol a fűrészforgács enyvezési fokának a lapok szilárdsági tulajdonságaira gyakorolt hatásának vizsgálatára. 2.0 A kötőanyag-tartalom és műszaki tulajdonságok (térfogatsúly, szilárdság, higroszkóposság) összefüggéseinek kísérleti vizsgálata bükk – fűrészforgács-lapoknál. A kísérleti gyártás során az összefüggéseket félnehéz bútoripari forgácslapok és az építészetben felhasznált könnyű szigetelő lapok esetében vizsgálták. A laptípus választás indokolását követően a szerző felhívja a figyelmet, hogy a forgácslapok préselése során préselési nyomás megszűnése után a visszarugózási erőket a beágyazott műgyantának kell felvennie, ezért a préselésnél bekövetkező tömörödésnek igen nagy jelentősége van. A forgácslapok térfogatsúlyát általában három tényező határozza meg, a fa abszolút száraz térfogatsúlya, a fa tömörödési foka, és a kötőanyag tartalom. A szerző ismerteti az összefüggést e tényezők és a forgácslap abszolút száraz térfogatsúlya között. A tömörödési fok ismeretében tehát a forgácslap tömörödés utáni térfogatsúlya meghatározható. A matematikai levezetés végén megállapítja, hogy a forgácslap térfogatsúlya és a kötőanyag-tartalom között lineáris függvénykapcsolat áll fenn. Ha a mechanikai szilárdság és a kötőanyag-tartalom közötti összefüggés is lineáris, akkor a szilárdság és a térfogatsúly hányadosa az úgy nevezett alkalmassági szám állandó. Ez a feltétel azonban csak a természetes állapotú faanyagnál áll fenn. Forgácslapoknál a műgyanta tartalom és tömörödés következtében a mechanikai szilárdság nem számítható át más térfogatsúlyra a regressziók kísérleti ellenőrzése nélkül. Az összefüggések alapján az is megállapítható, hogy ha a tömörödési fok állandó, akkor a térfogatsúly arányos a kötőanyag tartalommal, vagyis a kötőanyag tartalom hasonló módon befolyásolja a forgácslapok tulajdonságait, mint a térfogatsúly. A szerző az elméleti kérdések tisztázása után ismerteti a kísérleti gyártás technológiai paramétereit és a lapok vizsgálatánál alkalmazott szabványelőírásokat. A gyártott fűrészforgács-lapok kötőanyagtartalma és műszaki tulajdonságai közötti összefüggés vizsgálatának eredményeit a 2. táblázat tartalmazza.
A vizsgálati eredmények alapján megállapítja, hogy mind a 400, mind a 700 kg/m3 térfogatsúlyú forgácslapoknál a hajlítószilárdság lineárisan növekszik a gyantatartalommal, amit a 4. ábra szemléltet.
A szerző példaként felhívja a figyelmet, hogy az adatok alapján számítva a lucfenyő és erdeifenyő keretfűrész forgácsból gyártott - 8 % kötőanyag tartalmú - forgácslapok hajlítószilárdsági értékét a (700 kg/m3 térfogatsúlyú) bükk fűrészforgácsból gyártott lapoknál csak 15 % kötőanyag tartalom bevitellel lehet elérni. A könnyű - 400 kg/m3 térfogatsúlyú - fűrészforgács-lapok gyártása bükk alapanyagból pedig már nem is jöhet számításba, olyan kicsi lenne a lapok hajlítószilárdsága. Azonban a rövid és minden irányban közel azonos méretű fűrészforgácsok beékelődő ragasztása következtében a fűrészforgács-lapok lapleemelő szilárdsága aránylag magas, amit az 5. ábra szemléltet.
A 6. ábrán látható, hogy a vastagsági méretváltozás görbéi - a vártnak megfelelően - a kötőanyag tartalom növekedésével csökkenő tendenciát mutatnak.
A vizsgálat eredményeit összefoglalva a szerző beigazolódottnak látja, hogy tisztán bükk-fűrészforgácsból – még magas kötőanyag tartalom mellett sem - gyárthatók a félnehéz és könnyű térfogatsúly tartományban (450 – 750 kg/m3) tartozó olyan forgácslapok, amelyek kielégítik a bútor- és építőiparban a gyakorlati felhasználás szilárdsági követelményeit.
3.0 A felületborítás és szálas forgácsok szilárdság és minőségjavító hatásának kísérleti vizsgálata. A szerző megállapítja, hogy a fűrészpor-forgácslapoknak - a szeletelt célforgácsból gyártott forgácslapokhoz viszonyítva - aránylag kedvező a lapleemelő szilárdsága, vastagsági méretváltozása, hő- és hangszigetelő képessége, de gyenge a hajlítószilárdsága. A további kutatás célja ezért - a szendvicsszerkezet elvének megfelelően - hajlítószilárdság növelése volt, amelyet az alábbi felületborításokkal kívántak elérni. 3.1 Célforgács borítás (háromrétegű lapszerkezet) szilárdság- és minőségjavító hatásának vizsgálata. A hajlító- és húzószilárdság növelése szempontjából legfontosabb műszaki tényező a borítórétegek vastagsága és térfogatsúlya. Azt is figyelembe kell venni, hogy a préseléskor fellépő erősebb tömörödés következtében a borítórétegek térfogatsúlya – még azonos jellegű forgácsok alkalmazása esetén is - mindig nagyobb, mint a középrétegé. A következőkben a szerző az egyrétegű forgácslapok korábban már ismertetett számítási módszeréhez hasonló számítást ismertet, amelynek alapján a háromrétegű forgácslapok átlagos térfogatsúlya, kötőanyagtartalma és a forgácspaplan nedvességtartalma pontosan számítható. A számítás kísérleti ellenőrzése céljából háromrétegű 700 kg/m3 térfogatsúlyú forgácslapokat készítettek, ahol a fedőrétegben vékony lapkás lucfenyő forgács volt 12 %, kötőanyag tartalommal, míg a bükk fűrészforgács középrész kötőanyag tartalma 6 % volt. A lapokat a korábban tárgyalt technológiai irányelvek szerint készítették és vizsgálták a hajlító- és lapleemelő szilárdság, valamint vastagsági méretváltozás szempontjából. Az eredményeket a 3. táblázat szemlélteti.
Az eredményekből látható, hogy a háromrétegű szerkezeti felépítés - az egyrétegű fűrészforgács- lapokhoz viszonyítva - jelentős szilárdságnövekedést eredményezett. Ennek alapján megállapítható, hogy a célforgáccsal borított bükk fűrészforgács-lapok szilárdság szempontjából helyettesíthetik a szeletelt célforgácsból készült normál bútoripari forgácslapokat. Továbbá a középréteg szerkezete a lapleemelő szilárdság és így a szeg- és csavarállóság szempontjából is kedvező. 3.2 A színelés szilárdság- és minőségjavító hatásának vizsgálata. Mivel a hajlítószilárdság növelése szempontjából a színelő-lemez rugalmassági modulusa, valamint hajlító merevsége döntő tényező a szerző számítja a színelt lapok rugalmas tartományban átvihető hajlító nyomatékát, hajlító-feszültségét, rugalmassági modulusát, tehetetlenségi nyomatékát. A kísérleti gyártás során 1 mm vastag nyárfurnér, 1,2 mm vastag papírvázas műanyaglemez (Dekorit) borítású fűrészforgács-lapokat készítettek és vizsgáltak. A gyártási körülmények ismertetése után az eredményeket a szerző a 4. táblázatban ismerteti.
A szerző megállapítja, hogy az utólagos színeléssel, merevítéssel általában az alakállóság javítását érték el. Az eltérő térfogatsúly azonban - különösen a Dekoritlemezzel borított lapoknál - a forgácsoló megmunkálásnál veszélyes berezgéseket okozhat. 3.3 Szálas forgácsok szilárdság- és minőségjavító hatásának kísérleti vizsgálata. A fűrészforgácshoz kevert szálas forgácsok szilárdság- és minőségjavító hatásának vizsgálatakor a megfelelő keverési arány megállapítása volt a fő feladat. Mivel a forgácslapok rugalmas - mechanikai tulajdonságait döntően az határozza meg, hogy a faforgácsok szilárdsága milyen mértékben vihető át a ragasztott forgácsrendszerbe, szükséges volt a forgácsok karcsúsági fokának vizsgálta. A szerző forgácshossznak a forgácsvastagsághoz viszonyított arányát jelentő – Klauditz által továbbfejlesztett - karcsúsági tényező és a laptulajdonságok összefüggését vizsgálta. Megállapítja, hogy a forgácsoknak a forgácslapok szerkezetétől és tulajdonságaitól, valamint a fafajtól és a ragasztás minőségétől függően meghatározott karcsúsági fokkal kell rendelkezniük. Ismerteti lucfenyőből előállított félnehéz forgácslapok gyártásához Klauditz által javasolt forgácsméreteket, amelynek alapján a keverőforgácsnak használt szeletelt bükk forgács méreteit választották. A fűrészforgácshoz kevert szálas forgácsok szilárdság- és minőség javító hatását bükk forgács és kenderpozdorja keverésével tisztázták. A szerző ismerteti a felhasznált anyagok jellemzőit és a kísérleti gyártás menetét. Ellenőrzésként tisztán fűrészforgácsból és kenderpozdorjából is készítetek lapokat. A Különböző forgácskeverékekből készült forgácslapok hajlító- és lapleemelő szilárdságot vizsgáltak. A mérési eredményeket az 5. táblázatban foglalták össze.
A hajlító- és lapleemelő-szilárdságra kapott mérési eredményeket a keverőforgács részarányának függvényében a 7. és 8. ábra szemlélteti.
A vizsgálati eredményekből látható, hogy a forgácslapok hajlító- és lapleemelő szilárdsága lineárisan növekszik a célforgács és kenderpozdorja részarányának növekedésével. Azonban az is látható, hogy kemény-lombos fűrészforgácsból a félnehéz térfogatsúly tartományban szálas forgácsok bekeverésével nem állíthatók elő bútoripari és építészeti felhasználásra alkalmas forgácslapok. A hajlítószilárdság még 50 % keverőforgács bevitellel sem éri el a szabványban előírt értéket. Végül a szerző megállapítja, hogy a kemény-lombos fűrészforgácsot csak a célforgácsból vagy pozdorjából előállított forgácslapok adalékanyagaként lehet felhasználni, mintegy 10-20 % mennyiségben. Összefoglalás címszó alatt a szerző megismétli a tanulmányban szereplő fontosabb megállapításokat. Az eredmények alapján a keményfa keretfűrészforgács ipari hasznosítására a forgácslap-gyártás keretében az alábbi lehetőségek kínálkoznak: Hasznosíthatók 1. Lágyfa vagy pozdorja nyersanyagú, egy- vagy háromrétegű félnehéz forgácslapokhoz adalékanyagként 10-20 % mennyiségben; 2. Lágyfa, vagy pozdorja nyersanyagú, háromrétegű, félnehéz forgácslapok középrétegéként, illetve a lágyfa középréteg keverőforgácsaként kb. 30 -50 % mennyiségben; 3. Fafurnérokkal vagy műanyag lemezekkel színelt kombinált lapok középrétegeként, illetve a lágyfa vagy pozdorja keverőforgácsaként.