Faipari anyagok és technológiák Gép- és Terméktervezés Tanszék 2009
Tartalomjegyzék Anyagok Natúrfák .............................................................................................................................................3 Félkész termékek ................................................................................................................................6 Műszaki fatermékek ...........................................................................................................................7 Technológiák Fűrészelés...........................................................................................................................................9 Gyalulás, marás, fúrás.......................................................................................................................11 Csiszolás ...........................................................................................................................................14 Hajlítás .............................................................................................................................................17 Ragasztás..........................................................................................................................................18 Felületkezelés ...................................................................................................................................19 Források ...........................................................................................................................................21 További ajánlott irodalom.................................................................................................................21
2
Anyagok Natúrfák Vörös és fehér tölgy: Igényes alapanyagok, a fehér tölgy rajzolata erősebb, de esztétikus mind a kettő. Kemény, gőzölve mégis hajlítható, tömörsége az egyik legnagyobb a létező fafajták közül (különösen a fehér tölgyé). Tisztafaként gondozása több odafigyelést igényel. Pácolható és festhető. Natúr, lakkozott állapotában a legszebb, de lassan szárad. Fény és hőállósága kiváló. Bükk: Keményfa, de keménysége alatta marad a tölgyének, faanyagának esztétikája azonban finomabb annál. Gyorsan szárad, de vetemedik, ezért szárítása, kezelése körültekintést igényel. Fény- és hőállósága kiváló. Szil: Tömör keményfa. A vörös szilt gyönyörű sötét színe tette kedveltté. Szövetszerkezete igen durva, ami sajátos külsőt kölcsönöz a belőle készült tárgyaknak. Festve, színezve faszerkezete igen erős hatást kelt. Megmunkálása makacs rostszerkezete miatt nem könnyű, de a már elkészült lapok illeszthetősége, rögzíthetősége – akár ragasztással is – rendkívül jó. Fény- és hőállósága jó. Cseresznye: Faanyaga már friss korában is nagyon szép vöröses, ami a korral csak mélyül. A fa keménysége mérsékelt, rostja rendkívül finom, egységes. Gyorsan és szépen szárad, amelyet követően alakváltozást alig mutat. Fény- és hőállósága jó. Az anyag szépsége és könnyen ragyogóan simára csiszolhatósága miatt népszerű hangszer alapanyag is. Dió: Csokoládébarna anyaga, vastag rostjai ámulatba ejtően szépek. Ha nem gőzöljük, akkor egészen világos, fehéres részek fogják tarkítani a belőle készült felületeket, ami nagyobb felületek, esetleg egy padló esetében egyenesen ajánlott. Rajzolata, esztétikája a diónak a legváltozatosabb. Csak igen lassan, rendkívül nagy gonddal szárítható. Fény- és hőállósága kiváló. Pácolással különleges hatást kelt, mindamellett lakkozva a legszebb. Nyár (fekete, rezgő): A csekély igénybevételű, inkább puhább, világosabb, páratartalom változást jobban tűrő területeken alkalmazzák, alacsony a hővezető képessége. A vágási felületeken könnyen bolyhosodik, ami megfelelő kezeléssel megszüntethető. (Ha nem tesszük, könnyen kitépi használója ruháját). Fűz: Világos krém színe és sajátos szálszerkezete miatt meglehetősen egyedi esztétikájú. Nem túl kemény. Könnyen szárítható, de a széleken bolyhosodik. Szilárdsága gyenge, teherbírása csekély.
3
Hárs: Teljesen egységes, szinte szálmentes, rostmentes világos krém színe teszi népszerűvé. Nem túl kemény. Könnyű megmunkálhatósága miatt elsőrendű faszobor alapanyag. Ragyogóan csiszolható. Könnyen és gyorsan szárad. Juhar (kemény és puha fajtáját különböztetjük meg): Kanada jellegzetes fája. Szép, egyenes rostszerkezete jellegzetes. Lassan és nagy alakváltozással szárad. Fény- és hőállósága megfelelő. Könnyen lakkozható sötétebb tónusra, nagy felületeken jól fest. A kemény juhar (keménysége 25%-kal nagyobb puha társánál) kopásállósága kiváló. Kőris: A faanyag szövetszerkezete még a szilénél is durvább, ám annak remek esztétikája nélkül. Gyakran még a vörös tölgy helyettesítésére is használják, amihez szintén hasonló a szálszerkezete, színében pedig egészen közel áll hozzá, leszámítva a tölgy gyönyörű vöröses árnyalatát. Minden egyéb faipari tulajdonsága ellenben igen kiváló. Platán: Rendkívül sűrű rostozatú, a világostól a sötétbarnáig terjedő árnyalatú megjelenése csodálatosan szép faanyaggá avatja. Nem túl kemény, mégis ütésálló, jó hő tűrő, egészen különleges fa. Erezete finomsága miatt szobai használatú edények készítésére is előszeretettel használják. Nyír: Különleges esztétikájú keményfa. Rostjának mintázata sima, egységes és fodros. Szépen színezhető. Száradása lassú, és erős zsugorodással jár együtt. A fa nehéz és kemény. Fény-, ütés- és hőállósága kiváló. Mind nagyobb felületű bútorok, mind falfelületek beborítására annak ellenére kiválóan alkalmas, hogy rostjai erős rajzolatúak, egységességük azonban megemeli a hatást. Éger: Frissen vágva szinte fehér, de gyorsan bevörösödik. Nem csupán a megmunkálás szempontjából kiváló, hanem pusztán lakkozással, pácolással is igen szép felületet ad. Dió, mahagóni és cseresznye színre pácolható. Maga a fa puha, ütés-, fény- és hőállósága egyaránt kívánnivalót hagy maga után. Tulipánfa: Krémes színe és szinte rajzolt erezete van. Könnyen szárad, könnyen megmunkálható, talán a legkönnyebben pácolható, lakkozható és festhető. Puha, ütés-, fény- és hőállósága egyaránt gyenge. Parafa: A parafa a paratölgy kérgéből gyártott anyag. Rendkívül értékes, különleges fafajta. Olyan egyedülálló tulajdonságokkal rendelkezik, mint a kis sűrűség, rugalmasság, tartósság, vízzáróság, kiváló hő-, hangszigetelés valamint rezgéscsillapítás. Emellett fagyálló, nehezen éghető, ózon és UV-álló, mérettartó, jól hajlítható, nagy terhelhetőségű, valamint penész-, baktérium- és korhadás álló.
Keménységvizsgálatok szerinti besorolás: •
igen puha: hárs, fűz, egyes nyárfák,
•
puhafák: luc-, jegenye-, erdei-, vörösfenyők,
•
közepesen kemény: szelídgesztenye, tölgy, bükk, kőris, platán, szil, hegyi juhar,
•
igen kemény: ébenfa.
4
Színminták: Bükk Tölgy Juhar Világos Tölgy Világos Nyír Világos Bükk Nyírfa Körtefa Cseresznyefa Tikfa
5
Félkész termékek Faforgácslap: fás vagy fás anyagok mechanikai úton történő aprítékából, kötőanyag hozzáadásával, hő és nyomás segítségével előállított lemeztermékek.
Farostlemez: fás vagy fás anyagok rostosításával előállított lemeztermék.
Furnér: a rönkből hasítással vagy hámozással előállított vékony (0,1 – 3,2 mm) falap.
Típusai: • Színfurnér: lapok és élek díszítő jellegű lezárására szolgáló furnér. • Műszaki furnér: rétegelt fatermékek alapanyagául szolgáló furnér. • Mikrofurnér: különleges, rendkívül vékony (0,1-0,3 mm) furnér, melyet rendszerint valamilyen hordozóanyagra ragasztanak. Furnéralapú termékek: • Rétegelt lemez • Rétegelt idomok • Bútorlapok • Furnér-forgácslapok • Speciális termékek: • Fa-fém lemez • Fatömbök • Furnéralapú tartók: LVL, PSL
6
Műszaki fatermékek Kompozit: különféle részekből vagy anyagokból felépülő termék Tulajdonságai: • nagy teherbírás • megfelelő méretek • nedvességgel szembeni ellenállás • tartósság • alakíthatóság Típusai: • 1-dimenziós
•
2-dimenziós
7
Fenyő fűrészáru minőségi és méreti kategóriái
Lombos fűrészáru minőségi és méreti kategóriái
8
Technológiák Fűrészelés A bútor- és épületasztalos-iparban a fűrészelés célja: • az alapanyagból, nyersméretű alkatrészek kialakítása (szabás); • az alkatrészek pontos főméreteinek kialakítása; • az alkatrészek keresztmetszeti, illetve szerkezeti megmunkálása. Fűrészipari alapgépek: • keretfűrészek • szalagfűrészek • körfűrészek Asztali körfűrész:
Hasító- (egy és kétoldalas szélezés, többlapú sorozatvágó) körfűrész gépeken végezhető műveletek:
9
Asztalos szalagfűrész:
Egyéb szalagfűrészen végezhető műveletek:
10
Gyalulás, marás, fúrás
Egyengető: gyalugép:
Asztalos marógép:
11
Hagyományos állványos felsőmaró:
Hosszlyukfúró gépek:
12
Eszterga gép:
13
Csiszolás A csiszolás szerepe sok élű, szabálytalan geometriával rendelkező csiszolószemcsékkel ellátott különböző finomságú csiszolószerszámokkal: • a pontos alkatrészméretek kialakítása • a korábbi megmunkálás során keletkezett ún. "makro-egyenetlenségek" megszüntetése, a felületkezelés előfeltételeinek biztosítása • esetleg lehet felületérdesítő szerepe is A gépi csiszolások fő csoportjai: • lapalkatrészek vastagsági méretre csiszolása; • tömörfa alkatrészek, illetve termékelemek (keret, káva) csiszolása; • furnérozott-, illetve borított lapalkatrészek csiszolása; • él- és profilfelületek csiszolása. Tömörfa alkatrészek, illetve termékelemek (keret, káva) csiszolása: A fa természetes struktúráját megmutató felületkezelés esetében a tömör faanyagok csiszolását három fokozatban célszerű végezni: • előcsiszolás (I. fokozat), • simító csiszolás (II. fokozat), és • finomcsiszolás (III. fokozat). A leggyakrabban alkalmazott géptípusok: • hengercsiszoló gép; • kétállványos, kézi csiszolópapucsos szalagcsiszoló gép; • széles szalagú csiszológép; • merevtámaszú szalagcsiszoló gép; • tárcsás csiszológép; • függőleges szalagú szalagcsiszoló gépek; • egyállványos, billenthető szalagú szalagcsiszoló gép; • rúd-csiszológép; • egyállványos, tömlős csiszológép és bolygó csiszolóegységes csiszológép. A hengercsiszoló gép tömörfa alkatrészek és keretszerkezetek párhuzamos és nem párhuzamos síkfelületeinek (sablonnal) csiszolására is alkalmas. A munkadarabokat célszerű ferdén adagolni (5-10°), hogy az alkatrész éle ne a csiszolóhenger alkotója mentén érintkezzen.
14
Kétállványos, kézi csiszolópapucsos szalagcsiszoló gép:
Tárcsás csiszológép:
Egyállványos, billenthető szalagú szalagcsiszoló gép;
15
Él- és idomcsiszoló gép:
16
Hajlítás
17
Ragasztás Ragasztás: szilárd anyagok felületét egy közvetítő anyag, a ragasztóanyag segítségével úgy kötik össze, hogy közben az összekötendő szilárd anyag felületei sajátosságai alapvetően nem változnak meg. Ragasztóanyag: azok a nemfémes anyagok, amelyek szilárd felületeket jó nedvesítéssel és ebből eredő tapadással, valamint kialakuló saját szilárdságukkal kötnek össze. A ragasztók kötésének folyamata: • Fizikai úton kötő ragasztók: oldószeres ragasztók, diszperziós ragasztók, olvadék ragasztók, nyomásra kötő ragasztók • Kémiai úton kötő ragasztók: polikondenzációs ragasztók, poliaddíciós ragasztók, polimerizációs ragasztók • Fizikai és kémiai úton kötő ragasztók Természetes alapú ragasztók: • fehérje alapúak: glutin enyvek, véralbumin enyvek, kazein enyvek • szénhidrát alapúak: keményítő alapú enyvek, cellulózszármazékok • szénhidrogén alapúak: természetes kaucsuk Ragasztási folyamat:
A ragasztandó anyagok előkészítése: • szabászat terítékképzés (furnéroknál), nedvességtartalom beállítása), • felületek csiszolása, felületek tisztítása
18
Felületkezelés A faanyagok felületkezelésének kettős célja: változtatni a faanyag esztétikai megjelenésén és védeni a faanyagot a káros környezeti hatásoktól • beltérben: Főként az esztétikai elvárásoknak, ill. a mechanikai igénybevételnek való megfelelés. Víz-, vegyszer- és hőállóság a cél. A beltéri felületkezelés anyagai: pácok, halványító szerek, lakkok, olajok, viaszok • kültérben: A faanyagot védeni kell az esőtől, miközben a faanyag és a környezet közötti páratranszportot lehetővé kell tenni. Védeni kell a káros UV sugárzástól, az elszürkülés és degradáció megelőzése érdekében. Minősítés az igénybevétel fajtái szerint: • Mechanikai igénybevételekkel szembeni ellenálló képesség • Vegyi hatásokkal és vízzel szembeni ellenálló képesség • Hőhatásokkal szembeni ellenálló képesség Pácok: A felületek színének megváltoztatására kifejlesztett anyagok, de felületi védelmet nem biztosítanak. Fajtái: vizes vagy szerves oldószeres, pozitív vagy negatív pácképet adó, kémiai vagy színező anyag pácok Halványító szerek: oxidáció vagy redukció útján ható szerek Lakkok: • Speciális UV lakkok • Szerves oldószeres lakkok: • nitrocellulóz (NC), • savra keményedő (SK), • poliuretán (PUR), • poliészter (UP), • poliakrilát (UA) • Vízbázisú lakkok: • egykomponensű poliuretán, akrilát és uretán/akrilát lakkok • két komponensű UV lakkok • Porlakkok: • hőre lágyuló műgyantákkal Olajok: szintetikus / bio • készre száradó olajok • impregnáló olajok • UV olajok Viaszok: • hideg viaszok • forrón szórható viaszok
19
Felviteli eljárások: • öntés • szórás • hengerlés • locsolás • vákuumos felvitel • mártás
Szárítási eljárások: • • UV sugaras lakkszárítás • • IR sugaras lakkszárítás • • Konvekciós lakkszárítás • • EN sugaras lakkszárítás
A kültéri felületkezelés anyagai, a lazúrok, mint speciális rendszerek: A lazúrok olyan anyagok, amelyek pigmenteket tartalmaznak az UV sugárzással szembeni védelem érdekében, kötőanyaguk olyan nanotechnológiával előállított műgyanta, amely lehetővé teszi a páratranszportot a faanyag és a környezet között, ugyanakkor kemény, de kellően rugalmas.
Veszélyszimbólumok és jelek használata a csomagoláson: Rendelet szabályozza a biztonsági adatlap mellékelését minden felhasznált anyagra vonatkozóan. A biztonsági adatlap 16 pontot tartalmaz, az anyagösszetétel CAS adatbázisnak megfelelő pontos megjelölésével, valamint az anyag biztonságos felhasználására vonatkozó utalásokkal az R és S mondatok formájában.
20
Források • Faipari technológiák (HEFOP tananyag) a GT3 tanszék gondozásában (http://gt3.bme.hu//index.php?option=com_wrapper&Itemid=144)
• Molnárné Posch Paula: Felületkezelés a faiparban, Faipari Tudományos Alapítvány, Sopron, 1996. • http://www.aktivbutor.hu
További ajánlott irodalom
•
Bastian, Hans-Werner: A fa mint alapanyag, Cser Kiadó, Budapest, 2004.
•
Gerencsér Kinga: Játékszerek fából, Faipari Tudományos Alapítvány, Sopron, 2001.
•
Henn, Guido: Fajátékok, Cser Kiadó, Budapest, 2001.
•
Hobbiasztalos: A fa megmunkálásának alapfogásai (The woodworker's handbook), Cser Kiadó, Budapest, 1999.
•
Németh Károly - Szabó Imre: Ragasztás a faiparban, Faipari Tudományos Alapítvány, Sopron, 1998.
•
Weissenfeld, Peter: Faanyagok védelme és felületkezelése, Cser Kiadó, Budapest, 1999.
21
