Sorszám: H_000615
A cikk szerzőjének a neve: Dr. Filló, Zoltán
Cikk címe: A hőkezelés hatásának szubmikroszkópos vizsgálata a bükk rostszövetében.
Forrás: FAIPARI KUTATÁSOK, Faipari Kutató Intézet [FaKI] Budapest, 1968. 1. sz. 247 – 257 old. Mezőgazdasági Könyvkiadó, Budapest 1968
Lásd a teljes cikket: Teljes_cikk
Kulcs szavak: hőkezelés, bükk, faanyagtudomány, rost szövetelemek, hidrotermikus kezelés
Kivonat:
A hőkezelés a faanyagok fizikai és mechanikai tulajdonságaira gyakorolt hatása ismertebb, kevésbé a szövetelemekre gyakorolt hatás. A hőkezelés hatásának nyomon követése szubmikroszkópos vonatkozásban nem érdektelen, mind a nagy mennyiségű lignint tartalmazó köztes lamella, mind az egyedi rostok sejtfal-rétegeinek hővel szembeni viselkedése szempontjából. E strukturális rétegek hőhatása okozta magatartásának megismerése ipari szempontból (gőzölés, szárítás, hajlítás, nemesítés stb.) jelentős.
Vizsgálataink kiterjedtek a köztes lamellában, illetve a mechanikai szövetelemek sejtfalában hőhatásra bekövetkező deformálódások, méretváltozások, repedések, rétegelválások és egyéb, elektromikroszkópban megfigyelhető fizikai jellegű változások rögzítésére, illetve lehetőség szerint a fenti jelenségek – a kezeletlen (kontroll) anyaghoz viszonyított – nagyságrendjének megállapítására.
Vizsgálati anyagnak a bükköt választottuk, két okból: egyrészt mert a bükk iparilag elterjedten felhasznált lombos fa, s a gyakorlatban sok esetben vetik alá különböző hőkezelésnek, másrészt mert a többi lombos fafajhoz képest vastagabb falú rostjain a hőkezelés hatását jobban lehet megfigyelni, tanulmányozni.
A hőkezelés fára gyakorolt hatásának kérdésével többen foglalkoztak. E vizsgálatok nagyobb csoportjába azok a kísérletek sorolhatók, melyek a hőokozta lebontódás vegyi folyamatának megfigyelésével kapcsolatosak. Az ilyen irányú munka közül csak néhány fontosabbat említünk: Isschakow (1), Keylwerth (2), Fengel (7), Kürschner – Melcerova (9,10),Domansky (3), Sandermann – Augustin (4,5). Utóbbiak a fa fő komponenseinek lebontódási folyamatát differenciál termoanalízis segítségével – különböző feltételek között – vizsgálták és határozták meg annak mértékét a hőmérséklet függvényében, többek között a bükkre vonatkozóan is.
A fa három fő komponense közül hőhatásra általában először a hemicellulózok bontódnak le, stabilabb a cellulóz, legjobban ellenálló a lignin.
A fa szövetében hőkezelés következtében jelentkező strukturális változások megfigyelésével ez ideig kevesen foglalkoztak. Az idevonatkozó elektronmikroszkópos vizsgálatok – melyeket főleg Fengel (6) és Nečesaný (15) végeztek – faltöredezéseket, repedezéseket, sejtfal-rétegeltolódásokat mutattak ki a sejtfal cellulóz anyagában. Nagyobb hőmérsékletnél a sejtfalak zsugorodása, a rostok egymásra száradása volt megfigyelhető. Nečesaný, a faanyag furnérra történő jobb megmunkálhatóságát célzó vizsgálatában, hidrotermikus kezelés során – elektronmikroszkóp segítségével – megállapította, hogy hámozáshoz és késeléshez az ideális előfeltételek közel 100 C° hőmérsékletnél vannak. Ezek az előfeltételek alacsonyabb (80, 60 C°) hőmérséklet esetén fokozatosan rosszabbodnak. A faanyag teljes lehűlésénél többé-kevésbé megújul a sejtfalak között eredetileg fennálló szilárd összeköttetés.
Fengel (7) lucfenyőből készített ultravékony metszeteket 180, illetve 200 C°-on tartott 24 órán át, majd ultrahangkezelésnek vetette alá, hogy mind a hő, mind a mechanikai hatást tanulmányozza a szövetelemeken. Azt tapasztalta, hogy a szövetelemek strukturális változáson mennek át, tekintve, hogy hőkezelésnél a zsugorodással fellépő erő károsított, ultrahangkezelésnél pedig a rezgési igénybevételből eredő károsodás lépett fel a szövetekben.
Hasonló eredményre jutott Kallmann – Sachs (8) is, 200 C°-on, illetve ezt meghaladó hőmérsékleten hőkezelt bükk, illetve lucfenyő vizsgálatánál.
Arra vonatkozóan viszont, hogy egy meghatározott közegben végbemenő termikus kezelés során az idő, illetve hő függvényében mikor következik be maradandó strukturális változás a szövetrendszerben, ez ideig irodalmi adat sem áll rendelkezésre.
Ultrastruktúra-vizsgálatokhoz az ismert fém és egyéb árnyékolási módszerek alapján összeállítottunk, kipróbáltunk és begyakoroltunk egy kontrasztos árnyékolási módszert, a platina szénárnyékolás módszerét.
A Pt-C árnyékolási módszer előnyét ultra struktúra vizsgálatainknál abban láttuk, hogy a szerkezeti felépítés differenciái élesebben jelentkeztek. E módszer alkalmazásával jobb lehetőség nyílik a faanyagokban fizikai, mechanikai vagy kémiai hatás ((kezelés) következtében fellépett finomszerkezeti változások megfigyelésére és ellenőrző mintákkal való összehasonlítására.
A 120 C°-on, gőztében kezelt bükkfaanyagok vizsgálata a kutatási gyakorlatban is igazolta a módszer alkalmasságát, a kontroll anyagok szöveti szerkezetéhez hasonlítva a kezelési idő függvényében rögzíthetővé váltak a hőkezelés hatására jelentkező szerkezeti változások.
A kutatás igazolta, hogy a hidrotermikus kezelés okozta szerkezeti változás mértéke a fizikai, mechanikai és kémiai változásokhoz hasonlóan függ a kezelési időtől. A 120 C° hőmérséklet mellett rövid hőkezelési idők még nem okoznak kimutatható szerkezeti változást. Ez csak 24 órás kezelési idő után jelentkezik, s mértéke a hőkezelési idővel fokozódik.
A vizsgálati eredmények, a hőfok és időtartam tekintetében jól egyeztethetők az Intézetben korábba végzett hőkezelési kísérletek során kapott fizikai, mechanikai és kémiai vizsgálatok eredményeivel. Így lehetőség nyílik arra, hogy a hőkezelés hatására bekövetkező tulajdonság-változások, nemzetközi vonatkozásban sem feltárt kérdéskomplexumát a jövőben összehangolt fizikai, mechanikai, kémiai és ultrstruktúrális vizsgálatokkal jobban megközelíthessük.