Szám: H_000375
A cikk szerzőjének a neve: Dr.Hadnagy, József ; Rivasz, László ; Nagy, Sándor
A cikk címe: Nedves eljárással gyártott farostlemezek új termékfajtáinak kutatása.
Lásd a teljes cikket: Teljes_cikk
Kulcsszavak: farostlemez, fűrészpor, defibrálás, őrlésfok, faköszörület.
Kivonat:
Az első pontban téma jelentőségét, illetve szükségességét indokolja a szerző. Információik szerint a nyugati országokban már különböző felületi tulajdonságú és eltérő igénybevételek megfelelő farostlemezeket gyártanak. A kutatások pedig újabban a fűrészpor felhasználására irányulnak. A Faipari Kutató Intézet a farostlemez választék bővítése céljából kutatási programot indított, amelynek témája a finom rostréteggel borított, valamint keretfűrészpor felhasználásával gyártott lemezek vizsgálata volt. A finom borítóréteggel készült esztétikailag kedvező hatású farostlemezek jobban megfelelnek a bútoripari, valamint belső építészeti felhasználásra, mint a hagyományos lemezek, és több célra furnérozás nélkül is felhasználhatók. Az irodalmi adatok feldolgozása és összefoglalása keretében először a fűrészpor bekeverés lehetőségeivel foglalkozik a szerző. Elsősorban a leningrádi Erdészeti Akadémia kutatásaira hivatkozik, ahol tűlevelű és lombos fafajták fűrészporának felhasználásával, jó minőségű farostlemezeket készítettek. Eredményeiket az 1. táblázat tartalmazza.
Megállapították, hogy jó minőségű farostlemezlemez - kötőanyag alkalmazása nélkül - csak nagyszilárdságú plasztikus rostokat tartalmazó fűrészpor felhasználásával gyártható.
Nyírfából készült monoszulfátos masszából is készítettek - változó fűrészpor tartalommal –farostlemezeket, amelyek tulajdonságait a 2. táblázat tartalmazza.
A mésztejes masszából készült lemezek vizsgálati eredményeit a 3. táblázat mutatja.
Megállapították, hogy ezekből, a rostanyagokból még 40 % fűrészpor bekeveréssel is gyártható magas szilárdsági-, kedvező vízfelvételi és dagadási tulajdonságokkal rendelkező farostlemez. A másik tanulmányozott téma a különböző fafajok rostjainak felhasználási lehetőségeivel foglalkozott. Közismert, hogy a farostlemezek fő alapanyaga a fenyő. Választék tekintetében pedig – elsősorban Svédországban és Lengyelországban - a fűrészüzemi darabos hulladék. A cellulózipar növekvő igénye miatt jelentkező fenyő alapanyaghiány a lombos fafajok gyengébb minőségű választékai felé irányította a farostlemezgyártók figyelmét. A gyorsan növő lágy lombos fafajok alkalmazását, dorongfa, ágfa stb. felhasználását kutatják. Felmerült a jobb minőségű rostanyag felöntésének lehetősége a gyengébb minőségű alapanyagból készült rostpaplanra. A kevert rövidrostú keményfáknál azonban gondot okoz a megfelelő őrlésfinomság beállítása. A szerző a továbbiakban részletesen kitér a kísérletekhez használt anyagok ismertetésére. Rostanyag, fűrészpor, hidrofóbizáló anyagok, papírgyári faköszörület, valamint különböző fafajok rostanyaga. Rostanyagként a Mohácsi farostlemezgyár által üzemi körülmények között alkalmazott – 25 % nyár, 25 % fűz, 25 % lucfenyő, 25 % erdei fenyő összetételű – 12-14 % kéreganyagot is tartalmazó alapanyagot használtak. A rostanyag frakcióvizsgálatának eredményét a szerző táblázatos formában is megadja.
Számozatlan táblázat.
A fűrészpor adagolása rostosítás nélkül (bükk keretfűrészpor), és rostosított formában (defibrált lucfenyő fűrészpor) történt. Hidrofobizáláshoz 10 % -os parafinemulziót használtak, a 4 - 4,5 pH értéket 30 % koncentrációjú alumíniumszulfáttal állították be. A Csepeli Papírgyárból származó papírgyári faköszörület 25 % nyár és 75 % kérgezett lucfenyő alapanyagból készült. Különböző fafajokból készített rostanyagokat háromféle őrlésfinomságra állították be. Ezek 18-20 Ds; 23-24 Ds; 27-28 Ds. (defibrátorsecund őrlésfokmérővel meghatározott értékek.) A rostosított anyag jellemzőit a 4. táblázat tartalmazza.
A negyedik pont a kísérleti lemezek készítéséhez használt berendezések ismertetését tartalmazza. Aprító, rostosító gépek, lapképzők, hideg előprés, hőprés, enyvezés, nedvesítés, klimatizálás eszközei, valamint a vizsgálatokhoz használt eszközök (súlymérés, hossz- és vastagságmérés, mechanikai vizsgálatok, adatok és számítások).
Az aprítás és rostosítás a Mohácsi Farostlemezgyár aprító és rostosító berendezésein történt az üzemivel egyező körülmények között. Az egyes kísérlet sorozatokhoz szükséges anyagok előkészítését, vizsgálatát, a Faipari Kutató Intézetben készült ülepítő szekrény, síkszita rendszerű laboratóriumi lapképző és víztelenítő eszköz segítségével végezték. Az ülepítő szekrényben készült magas nedvességtartalmú paplanokat préselés elött hidraulikus présben előpréselték. A hőpréselés elektromos fűtésű laboratóriumi hidraulikus présben, a próbalapok klimatizálása laboratóriumi klímakamrában történt. Az ötödik pontban a szerző részletesen ismerteti a kutatás módszertanát. Az alkalmazott kutatási módszerek leírását részletes metodikai terv tartalmazza ezért a szerző csak a gyakorlati végrehajtás egyes módszertani kérdéseit, foglalja össze. A metodikai tervnek megfelelően fűrészpor, illetőleg különböző fafajok rostjainak bekeverésével keverékanyagokat állítottak elő, melyekből laboratóriumi körülmények között nedves eljárással kísérleti lemezeket készítetek. A rostkeverékhez a hidrofób tulajdonságok javítása érdekében 0,1 % parafin emulziót adtak. A gyártáshoz semmiféle kötőanyagot nem használtak. Az elkészült lemezekből a fizikai-mechanikai tulajdonságok meghatározására szolgáló próbatesteket vágtak ki, azokat vizsgálták. A szerző ezt követően ismerteti a kísérletek gyakorlati kivitelezésének módszereit. Részletesen kitér a keverékkészítés, hidrofobizálás, paplanképzés, hideg előpréselés és préselés, edzés, klimatizálás műveleteire, valamint a vizsgálatok elvégzésének jellemzőire. A vizsgálatokat az MSZ-7087 magyar szabvány előírásai szerint végezték. A préselési paraméterek ismertetésénél a szerző az alkalmazott présdiagramot is bemutatja az 1. ábrán.
Ábra.
A hatodik fejezet a mérési eredmények értékelésével foglalkozik. Az elemzéseknél arra törekedtek, hogy az egyes sorozatok átlagértékei egymás közötti összehasonlításánál 99 %-os megbízhatósággal megállapíthassák a tényleges, vagy véletlen jellegű eltéréseket. A másik fő szempont az egyes sorozatmérések eloszlásának összehasonlítása volt. A mérési eredmények eloszlását normál eloszlásnak vették és ennek megfelelően Gauss-értékelési módszert, alkalmaztak. A kisebb mérésszámú sorozatokat pedig a normál eloszlásból vett mintaelemek Student eloszlása alapján értékelték. Ezt követően a szerző ismerteti az egyes mérési sorozatoknál a statisztikai jellemzők számítását. A mérések megbízhatóságának vizsgálatánál a mérőeszközök hibái, az anyagvizsgáló gép hibáit, a számítási pontatlanságokat vették figyelembe. A 2. ábra a térfogatsúly és hajlítószilárdság - az átszámításhoz használt – összefüggését ábrázolja a mérések számának feltüntetésével.
A 3. ábra a térfogatsúly és szakítószilásság összefüggését mutatja.
A 4. ábra a térfogatsúly és a vízfelvétel összefüggését ábrázolja.
Az 5. ábrán pedig a térfogatsúly és a vastagsági dagadás - ugyancsak az átszámításhoz használt - összefüggése látható.
A hibák figyelembevételével az eredmények átlaghibáját vizsgálat-fajtánként számították.
Meghatározták a térfogatsúlymérés, hajlítószilárdság mérés, a szakítószilárdság mérés, vízfelvételmérés, valamint a vastagsági dagadás mérésének átlaghibáját. A végzett munka tartalma címszó alatt először a nem rostosított fűrészporral kevert lemezek vizsgálatait, ismerteti. Megadja az alapsorozat térfogatsúly adatait és közli, hogy az összes többi jellemzőt a térfogatsúly 1000 kp/m3 értékre vonatkoztatja. A következőkben a 2 - 5. számú ábrákon feltűntetett grafikonok alapján számított összefüggések egyenleteit, vagyis a hajlítószilárdság, szakítószilárdság, vízfelvétel és dagadás mérési adatok felhasználásával kapott egyenleteit ismerteti. A megadott összefüggések alapján az alapsorozat – valamint az 5, 10 és 15 % nem rostosított, valamint rostosított fűrészporral bekevert lemezek 1000 kp/m3 térfogatsúlyra átszámított értékeit az 5. és 6. táblázatokban adják meg.
A két táblázat adatainak részletes elemzése előtt még az alapsorozat mérési adatainak normalitását is ellenőrzik. Megállapítják, hogy a korrekció nélkül elvégzett számítások szerint a négy jellemző mérés adatai egyöntetűen normál eloszlásnak tekinthetők. A 7. táblázatban közli, hogy az A, B, C, D, E, F sorozatok egyes jellemzői esetében milyen eredményt kaptak.
Ezt követően az egyes jellemzők alakulását már a fűrészpor bekevert mennyiségének függvényében vizsgálták. A hajlítószilárdság és a szakítószilárdság vizsgálat eredményei azt mutatják, hogy a rostosított fűrészpor 15 % mennyiségig nem rontja a szilárdsági értékeket. A rostosítás nélkül bekevert fűrészpor azonban már 10 % - on felül kedvezőtlen hatást gyakorol. A vízfelvétel és vastagsági dagadás esetében az 5 % bekeverési arány – mind a nem rostosított, mind a rostosított fűrészpornál – optimumnak tekinthető. A rostosítás nélküli fűrészpor adagolása már 5 % felett, a rostosított pedig 10 % felett kezd káros hatást gyakorolni. A 6. ábra a fűrészpor bekeverési arányának a hajlító- és szakítószilárdságra gyakorolt hatását ábrázolja.
A 7. ábra pedig a rostosítás nélküli és rostosított fűrészpor bekeverési arányának a vízfelvételre és vastagsági dagadásra gyakorolt hatását, szemlélteti.
Az eredményeket összegezve a szerző ismét megállapítja, hogy a fűrészpor bekeverése általában 5 % mennyiségig javasolható, rostosított állapotban, azonban 10 % mennyiségig is kedvező hatást gyakorol. A nyolcadik fejezet a különböző fafajok rostjainak bekeverésével készített lemezek vizsgálataival foglalkozik. Abból indultak ki, hogy a farostlemez termékválasztékot egyes műszaki tulajdonságok változtatásával is lehet bővíteni. A tiszta fenyőből készült lemezek helyett más faanyagok rostjainak, gyengébb minőségű fafajok alkalmazásával még önköltségcsökkentés is elérhető. A módszer lényege, hogy különböző fafajok rostjainak bekeverésével változtatni kívánják a készlemezek minőségi mutatóit. A kutatók első feladatuknak a hatásjellegek meghatározását tekintették, majd bizonyos optimális paraméterek meghatározását tűzték ki célul. Az alkalmazott fafajokhoz, különböző finomságúra defibrált rostokhoz, mint független változókhoz a minőségi jellemzők függő változóit kellett mérésekkel meghatározniuk. A rostfinomság, a bekeverési arány mennyiségi változók, de a műszaki jellemzők is azok. Fafajonként négy kétváltozós függvénykapcsolat meghatározása volt a céljuk. Két-két paraméter változását 3-3 pont meghatározásával rögzítették. Az összefüggések áttekinthetősége és az elemzések megkönnyítése érdekében a végzett mérési sorozatok adatait egyszer konstans paraméterek szerint diagrammokon, és egyszer összefüggésükben, axonometriában ábrázolták. Az adatokat számszerűleg, statisztikusjellemzőikkel együtt a 8, 9, 10, és 11 táblázatokban foglalták össze. A 8. táblázat a Különböző fafajok rostjainak bekeverésével készítet lemezek hajlítószilárdságának változását, tartalmazza a rostfinomság és keverési arány függvényében.
A 9. táblázat a szakítószilárdság változásának adatait tartalmazza.
A 10. táblázat a vízfelvétel adatainak változását szemlélteti.
A 11. táblázat pedig a lemezek dagadásának változását mutatja a különböző fafajok rostjainak bekeverésével készült lemezek esetében.
Az eredményeket először a kísérletekhez felhasznált fafajok függvényében vizsgálták. A 12. táblázat a vizsgált tulajdonságok átlagainak a bázissorozat átlagaihoz viszonyított arányszámait tartalmazza.
Látható, hogy a rostbekeverés finomságának és mennyiségének hatása egyik tulajdonság tekintetében sem állapítható meg. Ez a megállapítás valamennyi fafajra egyaránt érvényes. Tehát a defibrálás mértékének, valamint a különböző fafajoknak a készlemezek tulajdonságaira gyakorolt hatását nem sikerült egyértelműen meghatározni. A szerző azonban mégis úgy látja, hogy ha az általános érvényű összefüggések megállapításától eltekintünk és az értékelést részletek szerint, végezzük, akkor a mérési eredményekből hasznos következtetések is levonhatók. Ilyen jellegű értékelés megkönnyítésére összeállították a 12. táblázatot, amelyben az egyes sorozatok átlagainak és a bázis sorozat átlagának viszonyszámait tüntették fel. Ezek a hányadosok egyszersmind az eltérések százalékarányát is adják. A vizsgált fafajok a, b, c őrlésfokú 5-10-15 % - ban bekevert defibrátumainak a vizsgált tulajdonságokra gyakorolt hatását grafikonokon ábrázolták. A 8. ábra az „a” őrlésfokú különböző fafajú finomrostoknak a hajlítószilárdságra gyakorolt hatást mutatja, a finomrost tartalom százalékában.
A 9. ábra a „b” a 10 ábra pedig a „c” őrlésfokú finomrostok hajlítószilárdságra gyakorolt hatását szemlélteti.
A 11. ábra az „a”, a 12. ábra a „b”, a 13. ábra a „c” őrlésfokú finomrostoknak a szakítószilárdságra gyakorolt hatását mutatja be.
A 14. ábra az „a”, a 15. ábra a „b”, a 16 ábra a „c” őrlésfokú finomrostoknak a vízfelvételre gyakorolt hatását mutatja.
A 17. ábra az „a”, a 18. ábra a „b”, a 19 ábra a „c” őrlésfokú finomrostoknak a dagadási százalékra gyakorolt hatását szemlélteti.
A szerző a vizsgálati eredményekből az alábbi egyértelmű következtetéseket vonja le: A vizsgált tulajdonságok javítására alkalmas a bálványfa 27-27 Ds (defibrátor szekundum) és a nyírfa 18-20 Ds finomságú rostja és a használt faköszörület, a vizsgált mennyiségi határok között. A vizsgált fafajok mindegyike alkalmas a szakítószilárdság növelésére. Leglényegesebb javító hatást a bálványfa 27-28 Ds frakciója és a faköszörület mutatja. Előnyösek még a többi fafaj 18-24 Ds finomságú rostjai. A hidrofób tulajdonságok javítására legalkalmasabb a bálványfa 27-28 Ds finomságú frakciója, a faköszörület, valamint az erdei fenyő, fűz és nyír 18-20 Ds finomságú rostjai. A szerző szerint az előző megállapítások, valamint a 12. táblázat viszonyszámai alapján a választékbővítés irányának megfelelő fafaj és rostfinomság kiválasztható. A kutatómunka eredményeinek összefoglalása során a szerző az alábbi megállapításokat, javaslatokat fogalmazza meg: A farostlemezek nyersanyagbázisának szélesítése érdekében végzett kutatás eredményeként megállapítható, hogy a fűrészüzemekben keletkező keretfűrészpor adalék-anyagként felhasználható. A fűrészpor bekeverése esztétikai szempontok miatt rostosítás nélkül csak kivételes esetben jöhet szóba. Fűrészport ezért – a kész lemezfelület esztétikai követelményeinek biztosítása érdekében - csak rostosítva javasolja bekeverni. A vizsgálatok eredményei szerint a fűrészpor rostosításával és 10 % arányban történő bevitelével a kész lemez műszaki tulajdonságainak javítása is elérhető. A rostosítás nélkül csak az 5 % mennyiségig bekevert fűrészpor javítja a tulajdonságokat, 10 %-ig az adagolás még lényegesen nem befolyásolja a rostalapanyag tulajdonságait. 10 % felett azonban minden esetben romlanak a lemez műszaki jellemzői. A fűrészpor adagolással kapcsolatos eredmények alapján a szerző végül egyértelműen leszögezi, hogy 5 %-g a bekeverés a nyersanyag tömeg növelése érdekében bármilyen formában javasolható. Az adagolás 5-10 % között csak rostosított formában javasolható. 10 % feletti adagolás pedig nem javasolható. A termékválaszték növelése érdekében, valamint a különböző fafajok felhasználhatóságának megállapítása céljából végzett kísérletek eredményei alapján a szerző megállapítja, hogy a minőségi jellemzők általános javítására a bálványfa 27-28 Ds finomságú rostjai, valamint a faköszörület (75 % fenyő, 25 % nyár összetételű és 60 Ds rostfinomságú) bekeverése 15 % mennyiségben javasolható. A választékok iránt támasztott követelményeknek megfelelően az elkészített táblázatok alapján kiválaszthatók a megfelelő tulajdonságokat javító egyéb fafajok, azok rostosításának paraméterei és a megfelelő bekeverési mennyiség.