Faanyagok modifikációja_03



Hasonló dokumentumok
Faanyagok modifikációja_04

A faanyag kémiai átalakulása / átalakítása

Ragasztás, ragasztóanyagok. Kötés kialakulása kémiai úton. Kötés kialakulása kémiai úton. Kötés kialakulása kémiai úton

LOMBOS FAFAJOK GİZÖLÉSSEL TÖRTÉNİ FAANYAGNEMESÍTÉSE ÉS A FAANYAGOK FOTODEGRADÁCIÓJÁNAK VIZSGÁLATA

Faanyagok modifikációja_06

NYUGAT-MAGYARORSZÁGI EGYETEM FAIPARI MÉRNÖKI KAR CZIRÁKI JÓZSEF FAANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIÁK DOKTORI ISKOLA

6. Zárványtestek feldolgozása

Faanyagok modifikációja_08

Diszperz rendszerek. Kolloid rendszerek. Kolloid rendszerek

Megújuló kompozitok, anyagok

Biomassza anyagok jellemzése termikus analízis és analitikai pirolízis alkalmazásával

FÖLDMŰVELÉSTAN. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

A szénhidrátok az élet szempontjából rendkívül fontos, nélkülözhetetlen vegyületek. A bioszféra szerves anyagainak fő tömegét adó vegyületek.

Mérnöki anyagtudomány

Elektrokémia. A nemesfém elemek és egymással képzett vegyületeik

FOLYÉKONY AMMÓNIÁS KEZELÉS HATÁSA LEN ÉS

A szárított faanyag minıségének korrekt meghatározása, különös tekintettel az EU-s szabványokra

FAIPARI ALAPISMERETEK

FAIPARI ALAPISMERETEK

Környezettechnológia. Dr. Kardos Levente adjunktus Budapesti Corvinus Egyetem Talajtan és Vízgazdálkodás Tanszék

Zwaluw 2k Dőbelragasztó (poliészter) 300ml

TABLETTÁK. Compressi

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

Archenius egyenlet. fehérje denat. optimum

FAIPARI ALAPISMERETEK

MTA DOKTORI ÉRTEKEZÉS

Aerogél a megszilárdult füst

Kalcium-foszfát alapú antibakteriális kerámiai port tartalmazó

Nagy tejtermelésű tehenek szénhidrát ellátásának optimalizálása

σhúzó,n/mm 2 εny A FA HAJLÍTÁSA

FAIPARI ALAPISMERETEK

Kerámia, üveg és fém-kerámia implantátumok. BME Anyagtudomány és Technológia Tsz.

a NAT /2012 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

1. táblázat: Az atrazin egészségügyi hatásai az egyes nemzetközi szervezetek álláspontja szerint (http3) Akut toxicitás

2 képzıdése. értelmezze Reakciók tanult nemfémekkel

( ) / Nyers tégla, természetes kő és műkő burkolatok, vakolat és beton felületi védelme

Komposztálás Hogy is csináljam?

Fafizika 7. elıad. Akusztikai és s optikai tulajdonságok NYME, FMK,

Ragasztás, ragasztóanyagok

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 2001

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

Új lehetőségek az akác faanyag hidrotermikus kezelésénél

A VALSPAR INDUSTRIAL MIX TERMÉKEI A LEGMAGASABB KÖVETELMÉNYEKNEK IS MEGFELELNEK

Szakmai ismeret A V Í Z

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

Felületi jelenségek. Gáz folyadék határfelület. γ V 2/3 = k E (T kr -T) Általános és szervetlen kémia 8. hét. Elızı héten elsajátítottuk, hogy

A fotodegradációs folyamat színváltoztató hatása a bútoriparban felhasználható faanyagoknál


A javításhoz kb. az érettségi feladatok javítása az útmutató irányelv. Részpontszámok adhatók. Más, de helyes gondolatmenetet is el kell fogadni!

Speciálkollégium. Dr. Fintor Krisztián Magyary Zoltán Posztdoktori Ösztöndíj TÁMOP A/ Nemzeti Kiválóság Program Szeged 2014

Tartószerkezeti mőszaki munkarész Bábszínház az alsógödi Szakáts-kertben. Kohout Dávid. Komplex 2 Tervezıi szakirány, Középülettervezési Tanszék

KATIONAKTÍV BITUMENEMULZIÓ AZ ERDÉSZETI ÚTÉPÍTÉSEKNÉL

MÓDOSÍTOTT RÉSZLETEZÕ OKIRAT (1)

A 10/2007 (II. 27.) 1/2006 (II. 17.) OM

A TALAJOK PUFFERKÉPESSÉGÉT BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK ÉS JELENTŐSÉGÜK A KERTÉSZETI TERMESZTÉSBEN

C-J-2011/ SZOLVEGY Kft.

Növényélettan Phytophysiologia

2. A MIKROBÁK ÉS SZAPORÍTÁSUK

Növénytermesztéstani alapismeretek (SMKNZ2023XN) Minőség, minőségvizsgálat

Anyagvédelem a faházban

Ha a szántóföldet égetett mészszel trágyázzuk meg, úgy az égetett mész a talajból vizet vesz fel és átalakul mészhydrattá (vagyis oltott mészszé).

IX. Szénhidrátok - (Polihidroxi-aldehidek és ketonok)

O k t a t á si Hivatal


3

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Fűrészüzemi technológia gazdaságosságának növelése a gyártás során keletkező melléktermékek energetikai hasznosításával

A BAKTÉRIUMOK SZAPORODÁSA

FAIPARI ALAPISMERETEK

FAIPARI ALAPISMERETEK

Biztonsági Adatlap. 1907/2006/EK, 31. cikk szerint, továbbá a 44/2000.(XII.27.) EüM és 33/2004.(IV.26.) ESZCS mód. Szerint. Biztonságtechnikai adatlap

Royal Jelly (Méhanya-pempő) Első Magyar Apiterápia Konferencia Budapest. Medicus curat, natura sanat.

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

Új kötőanyagrendszer előállítása ipari hulladékanyag mechanokémiai aktiválásával

Mechanikai megmunkálás Ipari termék- és formatervezıknek

Minta MELLÉKLETEK. FAIPARI ALAPISMERETEK ÉRETTSÉGI VIZSGA ÍRÁSBELI TÉTEL Középszint. Szakrajz. Minta

DU-PLAN MÉRNÖKI IRODA KFT.

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

Erősítőszálak választéka és tulajdonságaik

TELEPÜLÉSI SZENNYVÍZISZAP HASZNOSÍTÁSÁNAK LEHETİSÉGEI 3.

Nehézgépkezelő Építő- és anyagmozgatógép kezelője

Dr. Gánti Tibor Természetismeret Verseny I. forduló. Boronkay György Műszaki Szakközépiskola, Gimnázium és Kollégium

Tejtermékek csomagolása

A TERMİHELYI TÉNYEZİK ÉS A KÖLTSÉG-HOZAM ADATOK KÖZÖTTI ÖSSZEFÜGGÉSEK

Az anyagok mágneses tulajdonságai

301. TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUMON füzet

Csupor Károly. Vízben oldható faanyagvédıszer kioldódási tulajdonságai. Doktori (Ph.D.) értekezés. Nyugat-Magyarországi Egyetem

M E G O L D Ó L A P. Egészségügyi Minisztérium

Tárgyszavak: polilaktid; biológiai lebomlás; komposztálhatóság; megújuló nyersanyagforrás; feldolgozás; tulajdonságok.

Légszennyezés. Légkör kialakulása. Őslégkör. Csekély gravitáció. Gázok elszöktek Föld légkör nélkül maradt

A furatfémezett nyomtatott huzalozású lemezek előállítása

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

TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUM

A 2007/2008. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második fordulójának feladatlapja. KÉMIÁBÓL I. kategóriában ÚTMUTATÓ

BIZTONSÁGI ADATLAP Útszóró só

A szilika aerogélek 15 Guinness rekordot tartanak!

MŰANYAGOK ÉS A KÖRNYEZET

Nemzeti Akkreditáló Testület. RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAT /2014 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

NÁTRIUM-POLIAKRILÁT ALAPÚ SZUPERABSZORBENS POLIMEREK (SAP) ELŐÁLLÍTÁSA ÉS VIZSGÁLATA

Kiadó: Baranya Természeti Értékeiért Alapítvány. Szöveg: Bank László. Lektor: Dr. Szép Tibor. Nyomda: Borgisz-Print Kft.

Átírás:

Faanyagok modifikációja_03 A faanyag modifikálásának alapjai Dr. Németh Róbert, NymE Faipari Mérnöki Kar, Sopron, Faanyagtudományi Intézet, 2009. nemethr@fmk.nyme.hu

Homlokzat - Hıkezelt lúcfenyı, (P. Niemz, ETH)

Homlokzat - Hıkezelt fa 2 éves kitettség, (P. Niemz, ETH)

Zajvédı fal - Hıkezelt lúcfenyı, (P. Niemz, ETH)

Beltéri használat (Öregített fa) (P. Niemz, ETH)

Padlóburkolat - Hıkezelt fából (P. Niemz, ETH)

A fa strukturális szintjei Fa (0,1-1m) Szelvényáru 10.100mm Évgyőrőszélesség: 0.5 15mm Sejtfal 1-5µm Tracheidák :20-40µm Molekulák:<1nm Mikrofibrillák: 3 10nm (University of Canterbury, New Zealand)

A fa mint biopolimer (O. Faix, Hamburg) Nano (micro) pórusok

A nano (mikro) pórusok szerepe Sejtfalon belüli OH-csoportokkal történı kémiai reakció Modifikáló ágensek sejtfalba juttatása Modifikáló ágensek sejtfalban tartása pl. dimenzióstabilitás növeléséhez Sejtfali nanopórusok blokkolása, pl. gombaállóság növelése Sejtfalban keresztkapcsolatok (fa-fa kötések) kialakulása, ami a mikropórusok nyitását gátolja (pl. nedvesség hatása). Ált. vizes oldatokat alkalmaznak, melybe a vizes fát belemerítik. A molekulák belépnek a makropórusokba (edények pl.), és ha elég kicsik, akkor a sejtfali mikropórusokba is. Ez lehetıséget teremt a modifikálásra és a sejtfali pórusok méretének feltérképezésére is.

A faanyag kémiai felépítése Fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságokat is befolyásolja. Az anyag viselkedése csak ennek ismeretében érthetı meg. A modifikáció számos esetben a faanyag polimer szerkezetének módosítását jelenti. Három fı polimer összetevı: Cellulóz Hemicellulóz Lignin

A cellulóz 40-50% os arány a) β-d glükopiranóz b) Cellobióz c) Glükopiranóz váz d) Glükopiranóz egységek lineáris elrendezıdése

A cellulóz Polimerizációs foka faanyagnál 10.000 Cellulózláncok H-hidas kötésekkel mikrofibrillákká kapcsolódnak össze Kristályos és amorf részekkel Mikrofibrillák kristályos jellege erısebb, ezért a hınek ellenáll.

A hemicellulózok A hemicellulóz molekuláris felépítése (O-acetil galaktoglükomannán)

A hemicellulózok Poliszaharidok, akárcsak a cellulóz, de számos cukoregységbıl épülnek fel Polimerizációs fok: 200-300 Kevésbé rendezettek mint a cellulóz, de lehetnek kristályos részek A cellulóz gerincszerkezetével szemben elágazó cukrok. Erıs amorf jellege miatt sok OH-csoport hozzáférhetı, emiatt reakcióképes, és hıre könnyebben bomlik, mint a cellulóz v. a lignin.

A hemicellulózok Szerepük: kapcsolatot (kötést) létesítenek az erısen poláros mikrofibrilla felszín (cellulóz) és az apoláros lignin mátrix között. A hemicellulózok degradációja fát rideggé és törékennyé teszi, tehát a viszkoelasztikus tulajdonságokhoz hozzájárul. A hemicellulózok H-hidas kötéseket létesítenek a mikrofibrillákkal és kovalens kötéseket a lignin mátrixszal. Lombosokban több hemicellulózt találunk, mint fenyıkben, tovább a lombosok hemicellulózainak pentozán aránya magasabb és acetilezettségük aránya is magasabb.

Fenyık ligninjének molekuláris szerkezete A lignin

A lignin Rendkívül amorf fenolos polimer, meghatározatlan molekulatömeggel. A lignifikáció random jellegő polimerizációs folyamat, eredménye egy 3D-s random hálózat. Emiatt a ligninnek nincs egzakt szerkezete, csak az egyes kötéstípusok gyakoriságával jellemezhetı.

A lignin Szerepe: - faanyag keménységéért felel és - sejtek ragasztóanyaga a középlamellában Szobahımérsékleten merev, de 140 C-tól felfelé nedvesség hatására plasztifikálódik. OH-csoportban viszonylag szegény, a poliszaharidokhoz képest Lombosok magas sziringil-tartalommal, míg a fenyıkl alacsony sziringil tartalmúak.

Extrakt anyagok Fafajfüggı, 0,5%-tól akár 20%-ig (m%)!!. Modifikációs eljárásoknál problémát jelenthet. Pl. az extraktanyagok kimosódása a kezelı közegbe meghamisítja a kezelıszer felvételi mennyiségét. Hıre és vákuumra eltávoznak (részben).

Hidroxil-csoportok (OH) hozzáférhetısége OH-csoportok (sejtfal polimerszerkezetében) a faanyag számos tulajdonságát meghatározzák OH-csoportok felelısek a víz megkötéséért is (adszorpció), ami méretváltozáshoz és biológiai támadás lehetıségéhez vezet. Molekuláris szinten az OH-csoportok befolyásolják leginkább a faanyag tulajdonságait. Kristályos mikrofibrilla részekben az OH-csoportok nem hozzáférhetık vizet nem vesznek fel. Legtöbb hozzáférhetı OH-csoport a hemicellulózban van jelen Ca. 8,6x10-3 mol/g fa a hozzáférhetı OH csoportok száma (EF).

Fa-víz kapcsolatok Faanyag higroszkópos, zsugorodik és dagad Szorpciós modellek, BET adszorpció, Hailwood-Horrobin (HH) oldat Rosttelíttetségi pont (átlag ca. 30%, de 21 (akác) -44% (nyár)!!!)

Fa-víz kapcsolatok Egyensúlyi fanedvesség (EMC) Modifikált faminta nedvességtartalma (fa+modifikátor). EMC (%) = [(M 2 -M 1 )/M 1 ]x100 EMC Reduced (%) = [(M 2 -M 1 )/M 0 ]x100, ahol M 2 modifikált faminta nedves tömege M 1 modifikált faminta absz. száraz tömege M 0 faminta absz. száraz tömege modifikálás elıtt

Fa-víz kapcsolatok A tömegnövekedés (WPG) hatása az EMC-re a kémialag módosított faanyag esetén

Fa-víz kapcsolatok A faanyag méretbeli instabilitása Radiális/tangenciális irányok különbözısége (tang. kb. 2x nagyobb mint rad.) Méretváltozások csak a rosttelítettségi határ (FSP) alatt. Modifikáció hatására javul a méret instabilitása = ASE (Anti-Swelling-Efficiency), számítása: ASE(%) = [(Zs nat - Zs mod )/ Zs nat ]x100 /sugár, húr és térfogatra is számítható/ /értéke függhet attól, hogy milyen nedvességtartományban határozták meg, és a próbatestek méretétıl is!!!

Fa-víz kapcsolatok Méretek stabilizálása a sejtfal feltöltésével, ami eleve dagadással jár (kovalens kötés vagy sem) A modifikált faanyag B- kezeletlen faanyag WS - vízbe merítés OD absz. szárazra szárítás Idealizált eset, mert a ciklusokkal anyagvesztés is van!

Fa-víz kapcsolatok A módosított faanyag térfogatának változása ismételt nedvesítés és szárítás hatására a) Sejtfal anyagának vesztése (hemicell. frakció), de a modifikátor marad ASE marad b) Modifikátor vesztése ASE csökken WS - vízbe merítés OD absz. szárazra szárítás

Fa-víz kapcsolatok A módosított faanyag térfogatának változása ismételt nedvesítés és szárítás hatására a) Sejtfal anyagának vesztése (hemicell. frakció), de a modifikátor marad ASE marad b) Modifikátor vesztése ASE csökken WS - vízbe merítés OD absz. szárazra szárítás

Modifikált faanyag mechanikai Nedvességfüggı tulajdonságai FSP (rosttelítettség) alatt változik, ha nedvesség csökken, akkor nınek a szilárdságok A modifikációs eljárások csökkentik az EMC-t (egyensúlyi fanedvesség), tehát nı a szilárdság adott RH (rel. páratartalom) mellett. DE!!! Hıkezelés = sejtfal degradációja Kémiai kezelések = savas melléktermékek esetén degradáció

Modifikált faanyag és a biológiai degradáció A faanyag természetes úton lebomlik (+ /-) Életciklus növelése a cél Makrobiológiai kártevık (rovarok, emlısök) Mikrobiológiai kártevık (farontó gombák, kékfestı gombák, penészek és baktériumok)

Faanyag bontása korhasztó gombák által Víz, oxigén és tápanyagforrás kell a bontáshoz Legjobb megoldás a jó szerkezettervezés, a víz távoltartása DE! Rossz tervezés miatt, vagy pl. talajjal való állandó érintkezés esetén gombatámadás veszélye megnı Gyakran szükséges a gombák elleni védelem

Barnakorhasztó gombák: poliszaharidokat támadják (cellulóz, hemicellulóz). Lignin marad, töredezett, kubusos szerkezet, komoly szilárdságvesztés Fehérkorhasztó gombák: lignint és poliszaharidokat is bontják, szálas szerkezet. Zsugorodik az anyag, fıleg lombosoknál fordul elı. Eleinte csekély szilárdságvesztés Lágykorhasztó gombák: puha, fekete felszín, de alatta érintetlen farész. Ha kiszárad finom felszíni repedések hálózatosan. Magas nedvességtartalmú helyeken fordul elı. Korhasztó mechanizmus: egy sor enzim bontja a fa polimerjeit. Az enzim-molekulák nagyobbak, mint a mikro (nano pórusok, ezért a gombák alacsony molekulatömegő ágensekkel lazítják fel a sejtfalat. Ezen anyagok diffúziójához nedvesség szükséges.

Gombaállóság vizsgálata Egy sor szabvány a laboratóriumi steril tesztekre kiválasztott gombatenyészettel és a Kültéri tesztekre vegyes gombatenyészetekkel (pl. pálcák talajba süllyesztése) DE!! A fa természetes változékonysága és a gombatenyészetek lustasága vagy éppen fokozott étvágya sokszor ellentmondásos eredményeket hoznak (tudományos vita zajlik a szabványok átdolgozásáról).

Gombaállóság vizsgálata Egy sor szabvány a laboratóriumi steril tesztekre kiválasztott gombatenyészettel és a Kültéri tesztekre vegyes gombatenyészetekkel (pl. pálcák talajba süllyesztése) DE!! A fa természetes változékonysága és a gombatenyészetek lustasága vagy éppen fokozott étvágya sokszor ellentmondásos eredményeket hoznak (tudományos vita zajlik a szabványok tdolgozásáról).

Egyéb organizmusok Kékfestı gombák esztétikai hiba Baktériumok gombák kiszorítás esetén (védelem) támadnak: erodálnak, üregeket alakítanak ki a sejtfalban Rovarok: általában száraz fát támadják Tengeri károsítók..

Megtörtént a modifikálás? Ellenırzés? Kémiai modifikálásnál az ágens felvétele mérvadó. WPG(%) = [(M mod - M nat )/M mod ]x100 M mod modifikált faanyag absz. száraz tömege M nat natúr faanyag absz. száraz tömege Hıkezelésnél: színváltozás mérvadó

Köszönöm a figyelmet!