Új lehetőségek az akác faanyag hidrotermikus kezelésénél



Hasonló dokumentumok
Fenyő faanyagok színének homogenizálása gőzöléssel. Colour homogenisation of conifers by steam treatment. woodscience.

A fotodegradációs folyamat színváltoztató hatása a bútoriparban felhasználható faanyagoknál

σhúzó,n/mm 2 εny A FA HAJLÍTÁSA

TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI DOLGOZAT A FAANYAGOK TŰZÁLLÓSÁGÁNAK VIZSGÁLATA:

LOMBOS FAFAJOK GİZÖLÉSSEL TÖRTÉNİ FAANYAGNEMESÍTÉSE ÉS A FAANYAGOK FOTODEGRADÁCIÓJÁNAK VIZSGÁLATA

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

Természeti tőke értékelése egy nagyerdei mintatterületen.

C-J-2011/ SZOLVEGY Kft.

SZENT ISTVÁN EGYETEM GÖDÖLLŐ. DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS - TÉZISFÜZET

Magyarkúti József. Anyagvizsgálatok. A követelménymodul megnevezése: Mérőtermi feladatok

Ausztenites acél keményforrasztáskor fellépő szemcsehatármenti repedése

Vitaminliszt előállítása erdei- és feketefenyőtűből DR. LUKÁCS ISTVÁN MILOTA ERIK

A projekt eredetileg kért időtartama: 2002 február december 31. Az időtartam meghosszabbításra került december 31-ig.

Természetközeli erdőnevelési eljárások faterméstani alapjainak kidolgozása

Kompenzátoros szintezőműszer horizontsík ferdeségi vizsgálata

A tölgyek nagy értékű hasznosítását befolyásoló tényezők vizsgálata és összehasonlító elemzése c.

MŰSZAKI ISMERETEK. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

XVIII-XIX. SZÁZADBAN KÉZMŰVES TECHNOLÓGIÁVAL KÉSZÍTETT KOVÁCSOLTVAS ÉPÜLETSZERKEZETI ELEMEK VIZSGÁLATA

Védjegyoltalmak és a regionális innovációs aktivitás

TV IV. sávi lemezantenna SZABÓ ZOLTÁN

Szerkesztette: Varga Júlia. A kötet szerzői Hajdu Tamás Hermann Zoltán Horn Dániel Varga Júlia. Kutatási asszisztens: Tir Melinda

A DUNA VÍZJÁTÉKÁNAK ÉS A KÖRNYEZŐ TERÜLET TALAJVÍZSZINTJEINEK KAPCSOLATA. Mecsi József egyetemi tanár, Pannon Egyetem, Veszprém

Egyrétegű tömörfalapok ragasztási szilárdságának vizsgálata kisméretű próbatesteken

Fábos Róbert okl. mk. őrnagy, adjunktus. Doktori (PhD) értekezés TERVEZET. Témavezető: Dr. habil. Horváth Attila alezredes CSc. Budapest 2013.

DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI A ZÖLDHÁLÓZAT TERVEZÉS METODIKAI FEJLESZTÉSE BUDAPEST PEREMTERÜLETÉNEK PÉLDÁJÁN. Almási Balázs

Vibrációs ártalmak vizsgálata és megelőzése

Szabó Márk, Takáts Péter! The influence of cutting direction on drying rate

SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY

NYUGAT-MAGYARORSZÁGI EGYETEM ERDÉSZETI ÉS FAIPARI VIZSGÁLÓLABORATÓRIUMA Laboratórium igazgató: Dr. Varga Mihály

Füstmentesítő berendezések állandó üzemképességének fenntartása

ACÉLÍVES (TH) ÜREGBIZTOSÍTÁS

Készítette: Bujnóczki Tibor Lezárva:

DOKTORI (Ph.D.) ÉRTEKEZÉS DR. KOMAREK LEVENTE

KÖZPONTI VIZSGÁLÓLABORATÓRIUM

MŰANYAGFAJTÁK ÉS KOMPOZITOK

Jelentés. Tóvári Péter. NAIK Mezőgazdasági Gépesítési Intézet

Veres Judit. Az amortizáció és a pénzügyi lízingfinanszírozás kapcsolatának elemzése a lízingbeadó szempontjából. Témavezető:

FAIPARI ALAPISMERETEK

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS. Pálinkás Sándor okleveles anyagmérnök. Tudományos témavezető: Dr. Roósz András egyetemi tanár


Tűgörgős csapágy szöghiba érzékenységének vizsgálata I.

A 2. fejezet (68 oldal) a határfelületek mikroszkopikus tulajdonságaival kapcsolatos eredményeket összegzi. A 4 alfejezet mindegyike szakirodalmi

Az iskolareform és a középfokú erdészeti szakoktatás

Készítsen elvi szabadkézi vázlatokat! Törekedjen a témával kapcsolatos lényeges jellemzők kiemelésére!

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a kötőcsavarok szilárdsági tulajdonságainak jelölési módját!

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

DEnzero 2013/9. Debrecen január december 31.

E110G jelű üzemanyag burkolat viselkedése LOCA körülmények között

Cél: természetes csapadék mellett a növényzet igényeinek megfelelő többlet vízmennyiség leggazdaságosabb kijuttatása.

A termikus faanyngnemesítós az akácfelhasználás szolgálatában

MUNKAANYAG. Tóth György. Gyalugépek ellenőrzése, beállítása. A követelménymodul megnevezése: A biztonságos munkavégzés feladatai

MUNKAANYAG. Bukovinszky Márta. Otto motorok felépítése és működési elve I. A követelménymodul megnevezése: Gépjárműjavítás I.

MUNKAANYAG. Szám János. Síkmarás, gépalkatrész befoglaló méreteinek és alakjának kialakítása marógépen. A követelménymodul megnevezése:

MUNKAANYAG. Gergely József. Keresztmetszeti megmunkálás kézi gyalulással. A követelménymodul megnevezése: Alapvető tömörfa megmunkálási feladatok

A FENYŐHELYETTESÍTÉS LEHETŐSÉGEINEK FELTÁRÁSA A FAIPARI KUTATÁS PROGRAMJÁBAN

Prof. Dr. Molnár Sándor NYME, FMK, Faanyagtudományi Intézet Faanatómia Fahibák III.

MŰSZAKI ISMERETEK DR. CSIZMAZIA ZOLTÁN

A követő mérés eredménye a 2. évfolyamon

Juhász Zsolt. A bibliográfiáról és a tudománymetriáról általánosságban

Készítette:

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

Méréstechnika 5. Galla Jánosné 2014

Szemcseméreteloszlás vizsgálata Barta Emil, Lampart Vegyipari Gépgyár Rt. IX. MZE konferencia, Eger, 1997

A természet ébredése avagy tavasz a Tolvaj árokban

TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUMON

Anyagszerkezettan és anyagvizsgálat (BMEGEMTAGK1)

SZÁMÍTÓGÉPES MÉRÉSEK AZ AUDACITY PROGRAMMAL EXPERIMENTS USING THE AUDACITY PROGRAM

FERROMÁGNESES ANYAGOK RONCSOLÁSMENTES VIZSGÁLATA MÁGNESESHISZTERÉZIS-ALHURKOK MÉRÉSE ALAPJÁN. Mágneses adaptív teszt (MAT) Vértesy Gábor

9. Radioaktív sugárzás mérése Geiger-Müller-csővel. Preparátum helyének meghatározása. Aktivitás mérés.

A NEMESNYÁR-TERMESZTÉS FEJLESZTÉSÉNEK

Infrakamerás mérések alkalmazásának alapjai

Dr. Németh Gábor. Fafeldolgozási hulladékok kezelése, felhasználhatósága

Szilárd gyógyszerformák hatóanyagának kioldódási vizsgálata

Nemlineáris és femtoszekundumos optika Szakmai záróbeszámoló OTKA K 47078

Poliészterszövet ragasztása fólia alakú poliuretán ömledékragasztóval

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

MISKOLC MJV ENERGETIKAI KONCEPCIÓJA

Visszatérítő nyomaték és visszatérítő kar

Táncoló vízcseppek. Tartalomjegyzék. Bevezető

MUNKAANYAG. Fekete Éva. Marási műveletek végzése fogazó. marógéppel, másoló marógéppel, láncmarógéppel, és pánthely maró géppel

INFORMATIKA. 6 évfolyamos osztály

FÉNYT KIBOCSÁTÓ DIÓDÁK ALKALMAZÁSA A KÖZÉPISKOLAI FIZIKAOKTATÁSBAN

A kisfeszültségű kapcsoló- és vezérlőberendezések új szabványai

A gyakorlati képzés a szakképzésben

A TERMÉK. A termék marketing szempontból:

4. Sajtolás és fröccs-sajtolás

Többfejes gyalugépek rezgésvizsgálata

MUNKAANYAG. Gergely József. Keretszerkezetek készítése. A követelménymodul megnevezése: Alapvető tömörfa megmunkálási feladatok

A CSALÁDOK ÉS HÁZTARTÁSOK ELŐRESZÁMÍTÁSA, BUDAPEST 1988/2

ph mérés indikátorokkal

FAIPARI SZÁRÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A XXI. SZÁZAD KÜSZÖBÉN TAMÁSYNÉ BÁNÓ MARGIT

2. OPTIKA 2.1. Elmélet Geometriai optika

A lineáris dörzshegesztés technológiai paramétereinek megválasztása

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

Topográfia 7. Topográfiai felmérési technológiák I. Mélykúti, Gábor

2005. évi SZAKMAI ZÁRÓJELENTÉS: A mezőgazdasági biztosítások szerepe és jövője a mezőgazdasági termelés kockázatkezelésében

A melegen hengerelt acélszalagok tulajdonságainak javítása a szalaghűtő-rendszer optimalizálásával

Minimális fluidizációs gázsebesség mérése

Erdőgazdálkodás. Nemzetközi és hazai kitekintés

Átírás:

Bevezetés Új lehetőségek az akác faanyag hidrotermikus kezelésénél Varga Dénes 1 Takáts Péter 2 Tolvaj László 1 1 Nyugat-Magyarországi Egyetem, Faipari Mérnöki Kar, Fizika Intézet 2 Nyugat-Magyarországi Egyetem, Faipari Mérnöki Kar, Fa- és Papírtechnológiai Intézet A fa hidrotermikus kezelése során a fa anyagát különféle eljárásokkal víz illetve gőz segítségével hő hatásának tesszük ki, hogy ezáltal többirányú felhasználásra és feldolgozásra tegyük alkalmassá. A kezelés során a víz vagy gőz által közölt hő hatására a természetes állapotú faanyagok szerkezete és alkotórészei bizonyos mértékű fizikai és kémiai átalakuláson mennek keresztül. Ennek következtében a fa egyes tulajdonságai átmenetileg vagy végleg megváltoznak. Az átmeneti tulajdonságváltozások általában a könnyebb megmunkálhatóságot segítik elő, míg a maradandó változások a faanyag nemesítését szolgálják. A gőzölés mely történhet nagyméretű kamrákban, harangokban (100 o C alatt), és (100 o C fölött) nagynyomású gőzölő hengerekben mint színváltoztató hatás már régóta ismert a faiparban. A gőzölés megvalósítható közvetlen gőzbevitellel, illetve a gőznek fűtő közegként történő felhasználásával. Közvetett gőzölés esetén a gőzt a kamra alján lévő víz felfűtésére használják, zárt csőrendszerben keringtetve. A modern gőzölő kamrák ezt a módszert alkalmazzák. Gőzölésnél fontos, hogy a gőzölő térben telített vízgőz legyen, ellenkező esetben a gőz vizet von el a faanyagból, és a gyors vízvesztés repedéseket okozhat. Kutatómunkánk során eddig még nem alkalmazott megoldásként akác faanyag szárítást követő gőzölését végeztük el. Ismeretes, hogy a fehér akác (Robinia pseudoacacia L.) fája járulékos anyagaiban jelentős mennyiségben tartalmaz színképző vegyületeket, melyek gőzölés hatására a színét jelentősen sötétítik, és vörös felé tolják. A trópusi fák felhasználásával szembeni ellenállás megnövelte az akác jelentőségét, szerepét, mivel gőzöléssel e fafajokéhoz hasonló szín érhető el. Természetes állapotában az akác faanyagának színe a sárgás-szürkétől a zöldes-sárgáig tág határok között változik, s ez az inhomogenitás egy mintán belül is megfigyelhető. A gőzölés hatására azonban a faanyag színének homogenizálódása, valamint irányított színárnyalata érhető el. Tudományos eredményként értékelendő, hogy a színváltoztatás szempontjából a legfontosabb paraméter a hőmérséklet, ill. hogy ennek növekedésével a színváltozás sebessége exponenciálisan nő. Ezért fontos, hogy a gőzölés során a hőmérséklet ne változzék. A régi típusú, közvetlen gőzbefúvásos gőzölőknél a hőmérséklet állandósága nem biztosítható, ezért a színváltozás esetenként egymástól eltérő, nem reprodukálható. Legújabb vizsgálataink szerint az a régi állítás, hogy csak az élő akác faanyagot lehet jól gőzölni, nem állja meg a helyét. Megállapítást nyert, hogy kellően magas hőmérsékleten, telített vízgőzben a faanyag is jól gőzölhető. Kutatómunkánk során laboratóriumi körülmények között meghatároztuk a vákuumszárítást követő gőzölés optimális paramétereit. Megvizsgáltuk továbbá, hogy a gőzölés során mennyi vizet vesz fel a faanyag, és szükség van-e újabb szárítási ciklus beiktatására a gőzölés után. Az akác faanyag felhasználásával, laboratóriumban elvégzett vizsgálatok során megállapított paraméterek kellő alapot nyújtanak egy ipari méretű kísérletsorozathoz, melynek előkészületeit pályázati támogatással megtettük. 218

Anyagok és módszerek Az akác gőzölés és a színmérés kapcsolata A színérzet a felületről diffúz módon visszaverődő és a szemünkbe jutó fénysugarak spektrumától (hullámhossz szerinti intenzitás eloszlásától) függ. A fafajra jellemző színt a járulékos anyagokban lévő kromofor szerkezetek alakítják ki, melyek elektronjait a fény energiája gerjeszteni tudja, és ezáltal fény elnyelésére képesek [Németh 1998]. Ezek nagy fokú érzékenysége a felelős a színváltozásért is. Az akác fája járulékos anyagaiban jelentős mennyiségben tartalmaz színképző vegyületeket (robinetin, kvercetin). Gőzölés hatására színe jelentősen sötétedik, és vörös felé tolódik. A trópusi fák felhasználásával kapcsolatos ellenállás megnövelte az akác szerepét, mivel gőzöléssel azokhoz hasonló szín érhető el. Természetes állapotában az akác faanyagának színe a sárgás-szürkétől a zöldes-sárgáig tág határok között változik (1. ábra), s ez az inhomogenitás egy mintán belül is megfigyelhető. A gőzölés további fontos eredménye a faanyag színének homogenizálódása. A korábbi kutatások elsősorban a gőzölés fizikai-mechanikai tulajdonságokra gyakorolt hatásával foglalkoztak, a színváltozás vizsgálata csak az utóbbi évek kutató munkájára jellemző, hiszen ehhez megfelelő berendezés, és a faanyag színezetét egzakt módon megjelenítő számítógépes szoftver szükséges. 1.ábra A natúr akác faanyagának színbeli változatossága A gőzölés hatásosságát a gőzölési hőmérséklet és az időtartam határozza meg. A hőmérséklet rendkívül fontos tényező nemcsak a színváltozás, hanem a gőzölőben uralkodó nyomás szempontjából is. A nyomást meghatározó szerepéből kifolyólag határt kell húznunk az atmoszférikus nyomás alatti, és az azt meghaladó hidrotermikus kezelés között. 219

Molnár és munkatársai [Molnár S. 1979; Kovács I.-Molnár S. 1980; Molnár S. és munkatársai 1994; Molnár S. és munkatársai 1998] akác gőzöléssel kapcsolatos kísérleteket végeztek, melyek során a faanyag műszaki tulajdonságait vizsgálták. A gőzölés színváltoztató hatásának leírásával először a magyar szakirodalomban találkozunk. Dessewffyné (1964) és kollégái a Faipari Kutató Intézetében a gőzölésnek az akác faanyag fizikai-mechanikai tulajdonságaira gyakorolt hatásával foglalkoztak. Gőzölés hatására bekövetkező színváltozás objektív mérésével először Stubenvoll (1988) munkájában találkozhatunk. Tolvaj (1989, 1992) az akác és a bükk 90 o C-os hőmérsékleten történő gőzölés hatására bekövetkező színváltozást vizsgálta. Tolvaj és Faix (Tolvaj L. 1994; Tolvaj L.-Faix O. 1996) akác, nyár, lucfenyő, erdei fenyő és vörösfenyő 90 o C-os gőzölés során bekövetkező színváltozását vizsgálták a CIELABrendszerben. A gyakorlatban elsősorban élő, vagy ehhez közel álló ségtartalmú faanyagot gőzölnek. A faanyag körüli telített gőztér elsősorban a vízvesztés megakadályozását szolgálja. Az elszíneződés sebességét és mértékét döntően az alkalmazott hőmérséklet határozza meg (Horváth Sz. E. 2000; Horváth Sz. E.-Varga D. 2000). Magasabb hőmérsékleten a termikus folyamatok felgyorsulnak, így intenzívebb lesz a színváltozás. A gőztelítettség kritériuma a megfelelő nyomás meglétét is megköveteli. A CIELAB objektív színmérő rendszer A CIELAB-színingertér minden egyes színingerhez egy pontot rendelt az L*, a*, b* térbeli derékszögű koordinátarendszerben, ezeket színkoordinátáknak nevezzük [Lukács Gy. 1982]. Az a* tengely pozitív irányban a vörös, negatív irányban a zöld színezetet jelenti, a b* tengely pozitív irányban a sárgát, negatív irányban a kéket. Az a*, b* tengelyekre merőlegesen helyezkedik el az L* tengely, amelyen a színinger világosságát ábrázoljuk. Meghatározásukhoz az alapot a méréssel megállapított X, Y, Z színinger-összetevők adják [Lukács 1982], amelyekből a színkoordináták a következő összefüggésekkel számíthatók: a* = 500 [(X/X 0 ) 1/3 - (Y/Y 0 ) 1/3 ] b* = 200 [(Y/Y 0 ) 1/3 - (Z/Z 0 ) 1/3 ] L* = 116 (Y/Y 0 ) 1/3-16 ahol: X,Y, Z a vizsgált anyag színinger-összetevői, X 0, Y 0, Z 0 a fehér etalon színinger-összetevői. 220

A 95 C, 105 C, 115 C hőmérsékleteken végzett gőzölési kísérletek eredményei Vizsgálatainkhoz a rosttelítettségi állapothoz közeli, 20-30 % nettó ségtartalmú, fahibáktól mentes mintákon (a továbbiakban próbatest) kívül szárított, 12-14 % nettó ségtartalmú próbatesteket (a továbbiakban próbatest) is gőzöltünk. A vizsgálati anyagok kialakított mérete 240x60x30 mm volt. A mintákat középen keresztben elvágtuk, s a megfelelő jellel elláttuk: egyik felét kezeletlenül mértük (etalon darabok), a másik felét gőzöltük. Az atmoszférikus nyomáson végrehajtott gőzöléshez a mintákat zárt exikátorban, vízréteg felett helyeztük el. A túlnyomásos gőzöléshez nyomástartó edényt használtunk, a gőztelítettség kritériumát szintén vízréteg biztosította. A klímakamra hőmérsékletét egy kontakthőmérővel vezérelt automatika segítségével a kívánt értékre beállítottuk. A felfűtés 6 órát vett igénybe, a gőzölési időt a kívánt hőmérséklet elérésétől számítottuk. A gőzölési eljárást három hőmérsékleti értéken, 95, 105, 115 o C-on, 100 %-os relatív légség mellett végeztük el. A gőzölési idő (a mintadarabok gőztérből történő kivétele) gőzölési hőmérsékletenként eltérő volt, mivel magasabb hőmérsékleten a termikus folyamatok felgyorsulnak. 95 o C-on 1; 2; 4; 6; 9; 12; 15; 18; 22 nap, 105 o C-on 0,5; 1; 1,5; 2; 3; 4; 5; 6 nap, 115 o C-on 0,25; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6 nap időpontokban vettünk ki mintákat. A gőzölt faanyagot ezután egy hónapig szobahőmérsékleten tároltuk, majd a színmérés előtt körfűrész géppel hosszában félbevágtuk. Az így kialakított friss felületet használtuk fel a színmérés során. A színmérés eszköze a spektrofotométer, amely a spektrálisan felbontott optikai sugárzás intenzitásának mérésére alkalmas. A faanyag vonatkozásában a fény reflexiós tulajdonságai érdekesek, így a fa színének mérése tekintetében a reflexiós spektrofotometriát alkalmazzuk. Ezzel a módszerrel a fa felületéről visszavert fény intenzitását mértük a hullámhossz függvényében. A méréseket MINOLTA 2002 típusú színmérővel végeztük. A reflektancia spektrumot 400-700 nm-es tartományban mértük. Az L*, a*, b* színkoordinátákat a gép a D65 fényforrás alapján számolta. Az adatok további feldolgozása számítógépen, az erre a célra szerkesztett program segítségével történt. Vizsgálataink eredményeit az a*-idő, b*-idő, illetve L*-idő diagramok mutatják. Az a*-idő diagramokról leolvasható, hogy a kezdeti gyors színezetváltozás után a vörös tartalom nem változik jelentős mértékben. Minél magasabb a gőzölési hőmérséklet, annál gyorsabban megy végbe a kezdeti változás. A b* koordináta (sárga tartalom) változása már nem ilyen gyorsan megy végbe, inkább egy fokozatos, lassú változás figyelhető meg. Az L*-idő diagramok a világosság eleinte gyors, majd egyenletes csökkenéséről tanúskodnak, fokozatosan közelítve egy állandó értékhez. A diagramokon üres körrel jeleztük a mintákat, teli négyzettel a mintákat ábrázoló színpontokat. A 2.a. ábra a vörös tartalom időbeli változását szemlélteti 95 o C-os gőzölés esetében. Látható, hogy a kezeletlen minták színpontja mind a, mind a próbatest esetében közel azonos helyre esik, tehát a vörös színezet szempontjából nagy különbség nem volt a két faanyag színe között. Ez a tendencia megfigyelhető a folyamat további részében is, hiszen a két pontsorozat szorosan egymás mellett halad. A kisebb ingadozásoktól eltekintve az a* koordináta értéke 4-6 nap alatt állandó értékre áll be, tehát a vörös színezet szerepe ezután háttérbe szorul. 221

a* (vörös tartalom) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 2.a. ábra Az a* (vörös színezet) változása a és a állapotban 95 C-on gőzölt akác faanyag esetében 11 10 a* (vörös tartalom) 9 8 7 6 5 4 3 0 1 2 3 4 5 6 2.b. ábra Az a* (vörös színezet) változása a és a állapotban 105 C-on gőzölt akác faanyag esetében A görbék hullámzása azzal magyarázható, hogy a minták eredeti színe nem volt egyforma, tehát a minták színváltozása nem azonos szintről indult. Ugyanez a jelenség figyelhető meg a 105 o C-os kezelés során is (2.b. ábra) azzal a különbséggel, hogy az állandó a* értéke már 2 nap alatt elérhető. 222

a* (vörös tartalom) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 0 1 2 3 4 5 6 2.c. ábra Az a* (vörös színezet) változása a és a állapotban 115 C-on gőzölt akác faanyag esetében Most figyeljük meg e hőmérsékleten is a és minták pontsorozatának viszonyát! Az etalon minták helyzete itt fordított: a próbatest színpontja valamivel a minta színpontja alatt helyezkedik el. Ez nem túl nagy távolság, de a folyamat gyors szakaszára (az első 2 nap) döntő hatással van. A minták pontsorozata itt is meredekebben fut felfelé csakúgy, mint a 2.a. ábrán, de mivel kiinduláskor a pontok helyzete fordított, ezért itt a két pontsorozat nem keresztezi egymást, hanem egyre távolabb kerül egymástól. A meredek szakasz után a pontok közel kerülnek egymáshoz, és a folyamat további részében szorosan együtt futnak értéküket nem változtatva. Hasonló megállapítások tehetők a 115 o C-os hőmérsékleten végrehajtott gőzölés a*-idő diagramjára is (2.c. ábra). A két etalon minta vörös tartalma megegyezik, de a minták pontsorozata itt is meredekebben fut. A gyorsan növekvő szakasz mindössze 1 napig tart, a folyamat további részében egy enyhén csökkenő tendencia jellemző, de a és pontsorozat együtt fut. A három ábrát összevetve megállapítható, hogy a színezet eltolódása relatív, minél magasabb az etalon vörös tartalma, annál magasabb a maximálisan elérhető érték, illetve az eljárás végén kialakuló színezet. Egyik hőmérsékleten sincs lényeges eltérés a és a minták vörös színezetének változásában. Tekintsük most a b*-idő diagramokat (3.a., 3.b., 3.c. ábrák). A sárga tartalom változása alapvetően három szakaszra bontható. A hőmérséklet emelkedésével ez a három szakasz egyre jobban összeolvad, a határvonalak mindinkább elmosódnak, így a részfolyamatok 95 o C-os hőmérsékleten figyelhetők meg legjobban. A kezdeti egy napos szakaszban a sárga tartalom nem változik döntő mértékben, ezután viszont (ez a második szakasz) egy erőteljes csökkenés jelentkezik, mely a hőmérséklet növekedésével egyre gyorsabban következik be. 95 o C-on ez a tartomány 1-9 napig, 105 o C-on 1-6 napig, 115 o C-on 0,5-3 napig tart. A harmadik szakaszban a sárga tartalom már nem változik döntő mértékben, a pontsorozat futása ellaposodik. 223

Mindhárom diagramnál megfigyelhető az az érdekesség, hogy a mintákhoz tartozó pontsorozat keresztezi a minták színpontjait. A hőmérséklet emelkedésével ez a jelenség egyre korábban következik be (95 o C-on a 10. nap körül, 105 o C-on a 3. napnál, 115 o C-on már 1,5 nap után). Ennek azonban gyakorlati jelentősége nincsen, hiszen a két pontsorozat kis különbséggel egymás mellett fut, így a sárga tartalom szempontjából szintén nincs jelentősége a faanyag induló ségtartalmának. b* (sárga tartalom) 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 3.a. ábra A b*(sárga színezet) változása a és a állapotban 95 C-on gőzölt akác faanyag esetében b* (sárga tartalom) 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 0 1 2 3 4 5 6 3.b. ábra A b*(sárga színezet) változása a és a állapotban 105 C-on gőzölt akác faanyag esetében 224

b* (sárga tartalom) 35 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 3.c. ábra A b*(sárga színezet) változása a és a állapotban 115 C-on gőzölt akác faanyag esetében A hidrotermikus nemesítés során bekövetkező színváltozást legjobban a világosságváltozással lehet jellemezni. Ehhez nyújtanak információt az L*-idő diagramok (4.a., 4.b., 4.c. ábrák). Az ábrák összevetésével megállapítható, hogy a folyamat két részre bontható. A kezdeti stádium egy viszonylag gyors világosságcsökkenés. A változás sebessége a gőzölési hőmérséklettől függ. 95 o C-os hőmérsékletet alkalmazva ez a szakasz nagyjából a 12. napig tart. 105 o C-on 5-6 nap, 115 o C-on pedig mindössze 3-4 nap elegendő. A kezdeti gyors világosságcsökkenés egy állandó érték felé tart, s ez az érték annál kisebb, minél kisebb az induló világosság érték. L* (világosság) 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 4.a. ábra A világosság változása a és a állapotban 95 C-on gőzölt akác faanyag esetében 225

L* (világosság) 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 0 1 2 3 4 5 6 4.b. ábra A világosság változása a és a állapotban 105 C-on gőzölt akác faanyag esetében L* (világosság) 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 0 1 2 3 4 5 6 4.c. ábra A világosság változása a és a állapotban 115 C-on gőzölt akác faanyag esetében Ha a diagramokat a minták ségtartalma szempontjából vizsgáljuk, megállapíthatjuk, hogy a világosság szempontjából nincs szerepe a ségtartalomnak, hiszen a pontsorozatok együtt futnak a gőzölés teljes időtartama alatt. Mindhárom diagram típusnál (a*-t, b*-t, L*-t) megállapítottuk, hogy az egyes színkoordináták az idő előrehaladtával telítődést mutatnak, a változás sebessége csökken. Ez a szubjektív megfigyelő számára azt jelenti, hogy a gőzölt minták színbeli, árnyalati differenciáltsága csökkenő mértékű. 226

Megállapítható, hogy a végső árnyalat szempontjából a leggyorsabb eredményt a 115 o C-os gőzölés biztosítja, a folyamat gyorsasága miatt azonban nehezen kontrolálható, a köztes színárnyalatok nehezen biztosíthatók. A ségtartalom változása Kutatómunkánk során feltártuk, hogy a gőzölés folyamán, a telített vízgőzben levő faanyag milyen mértékben vesz fel séget. Megvizsgáltuk azt is, hogy a gőzölés közben felvett ségtartalom hogyan távolítható el anélkül, hogy a faanyagot ismét szárítási ciklusnak vetnénk alá. A vizsgálat során megmértük a próbatestek tömegét a gőzölés előtt és után, majd átlagos laboratóriumi körülmények között (20-22 C és 45% relatív páratartalom) tároltuk őket. A száradás során naponta végeztünk tömegmérést. A mérési eredményeket 95 -on gőzölt akác faanyag esetében az 1. táblázat és az 5. ábra tartalmazza. Az adatokból megállapítható, hogy a gőzölés során a faanyag 4-6 %-nyi séget vesz fel, de azt az egyheti tárolás során mesterséges szárítás nélkül leadja. A gőz formájában a faanyagba kerülő ségtartalomnak a faanyaghoz való kötődésének módja további vizsgálatokat igényel. Ezek elméleti szempontból nagyon fontos vizsgálatok, eredményei jelen téma szempontjából nem lényegesek. A vizsgálatok alapján megállapítható, hogy a gőzölés során a akác faanyag vesz fel vizet, de ez a víz nem kötődik erősen a faanyaghoz. Egyhetes tárolás során a faanyag megszabadul a gőzölés során felvett vízmennyiségtől. A szárítás utáni gőzölés tehát nem igényel újabb mesterséges szárítást. Nedvességtartalom (%) 18 17 16 15 14 13 12 11 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Kezelési idő (nap) 5. ábra A ségtartalom változása a gőzölés (1-4. nap) és a száradás során, 95 C-on gőzölt akác faanyag esetében 227

1. táblázat A 4 napig 95 C-on gőzölt akác faanyag ségtartalmának meghatározását szolgáló tömegmérés adatai (abszolút állapot, gőzölés előtti állapot és a gőzölést követő állapotok), és a bázison számolt ségtartalmak értékei Minta sorszáma Abszolút tömeg [g] Eredeti tömeg [g] Nedv. tart. % Gőzölés utáni tömeg [g] Nedv. tart. % 1 nap utáni tömeg [g] Nedv. tart. % 2 nap utáni tömeg [g] Nedv. tart. % 4 nap utáni tömeg [g] Nedv. tart. % 7 nap utáni tömeg [g] 1. 45,1 50,57 12,1 52,51 16,4 51,74 14,7 51,47 14,1 50,94 12,9 50,6 12,2 2. 42,93 48,2 12,3 50,24 17,0 49,36 15,0 49,11 14,4 48,58 13,2 48,24 12,4 3. 46,5 52,36 12,6 54,14 16,4 53,58 15,2 53,36 14,8 52,86 13,7 52,43 12,8 4. 44,39 49,59 11,7 51,89 16,9 51,22 15,4 50,98 14,8 50,47 13,7 50,04 12,7 5. 46,35 52,28 12,8 53,66 15,8 53,07 14,5 52,87 14,1 52,52 13,3 52,12 12,4 6. 45,75 51,23 12,0 53,19 16,3 52,4 14,5 52,18 14,1 51,82 13,3 51,34 12,2 7. 44,43 50,31 13,2 51,88 16,8 51,12 15,1 50,91 14,6 50,48 13,6 50,07 12,7 8. 45,15 50,66 12,2 52,53 16,3 51,85 14,8 51,65 14,4 51,21 13,4 50,81 12,5 9. 44,77 50,7 13,2 52,89 18,1 51,96 16,1 51,61 15,3 51,03 14,0 50,49 12,8 10. 44,41 49,78 12,1 52,63 18,5 51,5 16,0 51,08 15,0 50,39 13,5 49,92 12,4 Átlag: 44,97 50,56 12,4 52,56 16,9 51,78 15,1 51,52 14,6 51,03 13,5 50,60 12,5 Nedv. tart. % 228

Következtetések Széles hőmérséklet tartományt megvizsgálva megállapítható, hogy a színváltozás erősen függ a hőmérséklettől és a gőzölés idejétől. Ezért a gőzölő berendezés hőmérsékletének konstans értéken tartására nagy figyelmet kell fordítani. A sötétebb árnyalatok eléréséhez a magasabb hőmérséklet javasolt, itt viszont a vörös árnyalatok egy része nem érhető el. 90 o C alatti hőmérsékleten viszont szélesebb színezeti skála valósítható meg mérsékelt színbeli sötétedés mellett. A vizsgált hőmérséklet tartományban 6 napnál tovább nem érdemes az akác faanyagot gőzölni. A hőmérséklet növekedésével ez az időtartam rövidül, 115 o C-on egy napra csökkenthető. A gőzölés során az akác faanyag kedvezőtlen zöldes-sárga színe esztétikus, barnás árnyalatúvá változik, és csökken a színbeli inhomogenitás. Telített vízgőz térben 95 o C fölött nincs különbség a és a akác faanyag színváltozása között, tehát a akác faanyag éppen olyan jól gőzölhető, mint a. További előnyös tapasztalat, hogy az elért, végső szín nem korlátozódik bizonyos helyekre (felszín vagy belső rétegek), hanem a keresztmetszet teljes területére kiterjed. A másodlagos modifikáció veszélye nem áll fenn a további felhasználás során, s az alkalmazott kezelés egészségre egyáltalán nem ártalmas. etalon 1 nap 2 nap 4 nap 6 nap 9 nap 12 nap 15 nap 18 nap 22 nap 90 C 95 C 98 C 6. ábra Az intézet által korábban végzett kísérletsorozat mintái jól szemléltetik a gőzölési idő és a gőzölési hőmérséklet (azaz a két meghatározó gőzölési paraméter) fontosságát A gőzölés képes csökkenteni a fehér akác faanyag színének heterogenitását. Ismerve az akác kiemelkedő mechanikai tulajdonságait, érdemes az esztétikai megjelenés kérdésére több figyelmet fordítani, mivel így jelentősen nőne piaci értékesíthetőségének lehetősége, felhasználási területeinek száma. 229

Felhasznált irodalom 1. Dessewffy I-né (1964): Az akác anyagának hidrotermikus kezelése Kutatási jelentés, FAKI, 1964. 2. Horváth-Szováti E. (2000): Az akác faanyag gőzölése során bekövetkező színváltozás vizsgálata Doktori (Ph.D.) értekezés, NYME Sopron 2000. 3. Horváth-Szováti E., Varga D. (2000): Az akác faanyag gőzölése során bekövetkező színváltozás vizsgálata II. A 105, 110 és 115 C-on történő gőzölés eredményei, javaslat az ipari hasznosításra Faipar (4) 11-13 (2000) 4. Kovács I.-Molnár S. (1980): A gőzölés hatása az akác műszaki tulajdonságaira Az Erdő, 1980. március, 103-107. 5. Lukács Gy. (1982): Színmérés Műszaki Könyvkiadó, Budapest 1982, 125-262. 6. Molnár S. (1979): A természetes állapotú és hőkezelt akác mechanikai megmunkálásának főbb technikai és technológiai jellemzői Műszaki doktori értekezés, Sopron 1979. 7. Molnár S. és munkatársai (1994): Az akácfa hidrotermikus nemesítése atmoszférikus könnyűszerkezetes gőzölő kamrában Kutatási jelentés, EFE Faanyagismerettani Tanszék, 1994. 8. Molnár S. (1998): Die technischen Eigenschaften und hydrotermische Behandlung des Robinienholzes In:Die Robinie Rohstoff für die Zukunft (Erfahrungen und Forschungergebnisse), Redaktor: Molnár, S. Stiftung für die Holzwissenschaft, Budapest 1998, 50-63. 9. Németh K. (1998): A faanyag degradációja Mezőgazdasági Szaktudás Kiadó, Budapest 1998. 10. Stubenvoll A. (1988): A gőzölés hatása a fa színének alakulására Faipar 37 (1988)/1., 26-33. 11. Takáts P. (2000): Szárítás és gőzölés Egyetemi jegyzet, Sopron 2000. 230

12. Tolvaj L. (1989): Az akác gőzölés újabb kísérleti eredményei Faipar 38.(1989)/4.,119-120. 13. Tolvaj L. (1992): A diffúz reflexiós spektroszkópia alkalmazása a faanyagok felületén fény és termikus hatásokra bekövetkező változások vizsgálatakor Kandidátusi Értekezés, Sopron 1992. 14. Tolvaj L. (1994): A faanyag optikai tulajdonságai. (A faipari műveletek elmélete. Szerkesztette: Dr. Sitkei György) Mezőgazdasági Kiadó, Budapest. 87-103 15. Tolvaj, L.-Faix, O. (1996): Modification of Wood Colour by Steaming ICWSF 96 Conf. (10-12 April, 1996) Sopron,10-19. 231