POLIMERTECHNIKA TANSZÉK Dr. Morlin Bálint Természetes polimer szerkezeti anyagok: FA 2017. Szeptember14. 1
A fa szerkezete - Kéreg -Háncs -Kambium -Fatest -Szijács -Geszt: Gesztfák, Érett fák, Szijácsfák Évgyűrű: Késői fa-korai fa gyűrűs likacsú, szórtlikacsú Edények Gyantajáratok Bélsugarak A fa szerkezete Bélsugarak Edények: Gyűrűs likacsú/ Szórt likacsú fa Szijács Geszt Juvenilisfa Érettfa Törzs Ág Tuskó/gyökér 2
A fa szerkezete Hárs ág Erdei fenyő Csertölgy törzs Fahibák A fahiba az adott fafajra jellemző alaktól, felépítéstől, színtől való eltérés. A fahibák keletkezhetnek a fa növekedése során; kitermelése, szállítása és feldolgozása közben. I. Alaki hibák - sudarlósság (1,25cm/m) - tővastagodás - bordásnövés - görbeség - ovalitás - villásnövés - Göcsösség (kieső/benőtt) 3
II. Felépítési hibák (eltérő évgyűrűszerkezet) - göcsösség - csomósság - nyomott- /húzottfa -évgyűrűtorzulás - hullámos rostúság (furnér?) - csavartrostúság -bütűrepedés -álgeszt - gyantásodás/ gyantatáska Fahibák Fahibák III. III. Baktériumok és gombák által okozott hibák - fülledés (gomba sejtfalat) - felületi elszíneződés /kékülés (gombák) - bélkorhadás IV. Térfogatváltozás okozta hibák -bél -gyűrűs - fagyrepedés - száradási kéregrepedés V. Egyéb hibák - mechanikai sérülések - madarak, vadak és rovarok okozta hibák -elszenesedés 4
A fa fizikai és mechanikai tulajdonságai A fatest fizikai szempontból egy háromfázisú rendszer, amely: - Kristályos szerkezetű, jelentős amorf részek - Inhomogén, anizotróp - Pórusos szerkezetű, méretét kis mértékben képes változtatni. 1. Sűrűség ~0,16-1,08 (~1,53g/cm 2 ) Balsa 0,16 Vörösfenyő 0,59 Tölgy 0,69 Nyár 0,41 Cseresznye 0,60 Kőris 0,69 Jegenyefenyő 0,45 Juhar 0,63 Körte 0,72 Lucfenyő 0,47 Nyír 0,65 Teak 0,75 Erdeifenyő 0,52 Tiszafa 0,65 Akác 0,77 Éger 0,53 Dió 0,66 Gertyán 0,83 Hárs 0,53 Bükk 0,68 Puszpáng 0,95 Fűz 0,56 Szil 0,68 Ében 1,08 2. Fa és a hőmérséklet kapcsolata -hőtágulás -fajhő -hővezető képesség Abszolult tömör Pórustérfogat hányad Sűrűségek: Nyers (nedves) Normál (20 o C, 65%- 12%), Felületi, stb. A fa fizikai és mechanikai tulajdonságai 3. Fa és a víz kapcsolata - nedvességtartalom - zsugorodás - dagadás vízzel telített, élőnedves, félnedves, félszáraz, légszáraz, szobaszáraz, túlszárított, abszolút száraz Zsugor: Simafenyő 8,5% Feketefenyő 14,1% Akác 10,1% Hárs 14,9% Bükk 17,9% Gyertyán 18,8% rosttelítettségi határ: fafajtól és hőmérséklettől függően ~30% szabad víz 5
A fa fizikai és mechanikai tulajdonságai 4. Elektromos tulajdonságok - fajlagos ellenállóképesség - fajlagos vezetőképesség (nedvességtartalom) - dielektromos állandó 5. Akusztikai tulajdonságok - hang sebessége fában - hangelnyelés, hangszigetelés 6. Optikai tulajdonságok -szín -rajzolat Vizsgálatok Húzó, hajlító, nyomó, csavaró, ütve hajlító. A mechanikai tulajdonságok irányfüggők (rost, sugár, húr) Szilárdság: s r, s s, s h Rug. modulus: E r, E s, E h Csúszt. rug. mod.: G rs, G rh, G sh Poisson szám: ν rs, ν rh, ν sh, ν sr, ν hr, ν hs 1. Keménységvizsgálat : Brinell (10 mm), Janka-féle (11,28 mm) 2. Hasítószilárdság vizsgálat 3. Szeg és csavarállóság 4. Súrlódási tényező Fa-fa: 0,3-0,4 szárazon 6
Vizsgálatok A mechanikai tulajdonságok irányfüggők (rost, sugár, húr)! Rost: 100% Sugárirányú: 50/80% Húrirányú: 50-60% Húzás: 100% Nyomás: 50% Szilárdság Lucfenyő Bükk [MPa] Rostirányú Párhuzamos Rostirányú Párhuzamos Nyomó 50 5,8 62 9,5 Szakító 90 2,7 135 10 Hajlító 78 4,6 123 14 Nyíró 6,7 22 15 35 Haszonfák, fenyők 35.000. Fajta fa 1.500 Ipari feldolgozásra 1. Lucfenyő 2. Jegenyefenyő 3. Erdei fenyő 4. Fekete fenyő 5. Vörös fenyő 6. Sima fenyő 7. Douglas fenyő 7
Haszonfák, lombos 8. Kocsányos tölgy 9. Kocsánytalan tölgy 10. Csertölgy 11. Vörös tölgy 12. Szelid gesztenye 13. Fehér akác 14. Magas kőris 15. Diófa 16. Közönséges nyír Haszonfák, lombos 17. Bükk 18. Gyertyán 19. Juharfa 20. Hársfa 21. Körtefa 22. Almafa 23. Szilvafa 24. Platánfa 25. Vadgesztenye 26. Fehér fűz 27. Nyárfa 28. Szilfa 29. Eperfa 8
Fák tartóssága Tartósság években Tartósság Szabadban a talajjal Épületben Víz alatt minősége/fafaj érintkezve nem érintk. száraz h. Igen tartós 10 20 60 80 500 1000 500 Tartós 7 18 50 80 500 1000 500 Kevesbé tartós 4 5 10 40 120 700 70 Nem tartós 2 5 5 35 60 70 50 Időjárásálló: Rovaroknak ellenálló: Gombáknak ellenálló: Saválló fafajok: tölgy, vörösfenyő, akác, tiszafa, ében, teak akác, ében, cédrus tiszafa, akác, cédrus lucfenyő, vörösfenyő Faanyagvédelem Abiotikus hatások: -Hőmérséklet - Nedvesség - Vegyi terhelés -Sugárzások -Tűz Biotikus hatások: - Baktérium (Sejtfalat oldás) -Gomba - Elszíneződés (kék, barna, szürke, piros, rózsaszín, fekete csíkos, stb.) - Fülledés - Álgesztesedés - Félparazita virágos növények (fagyöngy, stb) - Állat (Rovar, stb.) Faanyagvédelem (A-D veszélyességi osztály) - megelőző - megszüntető -előző kettő kombinációja 9
Favédelem technológiái Fizikai eljárások: Faanyagvédelem -Hőkezelés (lassan, víztartalom csökk) - Gázosítás (mérgesgáz, CO 2 ) Kémiai eljárások: A faanyagvédőszer olyan vegyület, amelynek a döntött, tárolt, beépített faanyagot veszélyeztető károsítók hatását csökkentik, ill. megakadályozzák azok behatolását. Bejuttatás - Diffúziós/kapilláris elven: Mázolás - Légnyomásos elven Szórás Mártás- fürösztés Forró-hideg Vákum Fafeldolgozás Fűrészelt termékek Hossz [m] Vastag [mm] Széles [mm] Gerenda Fenyő 3-6,5 100-300 100-300 Lombos 2,5-6 100-300 100-300 Palló Fenyő 1-6,5 44-80 80-320 Lombos 0,5-6 45-100 min 80 Deszka Fenyő 1-6,5 16-40 75-320 Lombos 0,5-6 19-40 min 80 Léc Fenyő 1-6,5 16-40 16-75 Lombos 1-6 19-40 19-80 Bányadeszka 1-3 18, 25, 30, 35 min 120 Talpfa 2,3-2,6 140 x 210, 160 x 260 Egyéb Parketta, szalagparketta, szegélyléc, hordó donga, stb. 10
Fűrészüzemi feldolgozás összetétele 1. Főtermék - deszka és palló (44 %) - gerenda és léc (12%) 2. Oldaltermék - hosszú deszka és palló (29%) - rövid deszka és palló (10%) - extra rövidárú (1%) -léc (4%) 3. Maradék termék Fafeldolgozás Fakitermelés Fa alapanyaggyártás Késztermékgyártás Fűrészipari feldolgozás Rönktér Fürészcsarnok Készárutér 1. Osztályozás, ellenőrzés (minőség, méret, stb.) 2. Kéregeltávolítás (kézi, gépi) Osztályozás, faanyagvédelem, tárolás 3. Tárolás (szárazon - vízben) 4. Egyéb (hengerremarás, fémkeresés) 11
Fafeldolgozás Fűrészipari termelési módok Fürészcsarnok 1. Élesvágás 2. Prizmavágás 3. Csillagvágás széldeszka, oldaldeszka, középdeszka, béldeszka 4. Profilozás 12
Köszönöm a figyelmet! 13