POLIMERTECHNIKA TANSZÉK
Dr. Morlin Bálint
Természetes polimer szerkezeti anyagok: FA
2015. Szeptember 18.
Erdők:
Földfelszín: Európa: Magyarország:
Finnország: Hasznosítható: ~60%
A fa
~28% ~31% ~19-22% 79% kitermelés 14% védelmi 2,8% közjóléti cél
~70%
1
Haszonfák Magyarországon Fafajcsoport, fafaj Tűlevelű fák Lombos fák
14,4% 85,6%
Lucfenyő Erdeifenyő Vörösfenyő
0,07% 1,5% 0,03%
Bükk Tölgy Cser Akác Nyár Egyéb lombos fa
12,7% 27,1% 13,2% 11,9% 6,3% 14,4%
Lombos: akác (25-45év), tölgy (80-100év), bükk (80-100év), cser(40-60év), gyertyán, kőris, éger, nyár Fenyők: erdei (80-100év), luc, vörös
A fa felhasználása Fűtés: Ipari szerkezet Papiripar
~ 55% ~ 33% ~ 12%
Import
Ezer m3
~50-60%
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
Föld feletti 7 013 bruttó
7 086
7 095
7167
7005
6609
7024
6940
7424
8080
7732
7875
Ipari fa
3 438
3 003
2 988
2804
2667
Tűzifa
2 398
2 781
2 672
3136
3246
57,6
56,7
55,6
51,1
50,8
53,6
51,5
56,5
61,8
59,3
60,3
Kitermelés 58,1 %
2
A fa felhasználása 35.000. 1.500
Fafaj ismert Ipari feldolgozásra
Felhasználása: Fűrészipar Furnér- és lemezipar, Farost- és forgácslapipar Cellulózipar Vegyipar
A fa szerkezete
I.Mikroszerkezet. - Építőelemek (C, O, H, N, P, S, B, Mn, Cu, Ca, K, Mg) - Fatest felépül: Cellulóz: 40-50%, kristályos váz, molekulatömeg 100 000 felett
Hemicellulóz: 20-35 %, rövidebb, amorf, elágazó molekula Lignin: 20-40 %, hálózatos molekula, amorf szerkezet, aromás Fa
→
polimer kompozit (cellulózrostok ligninbe ágyazva)
Egyéb: gyanták, zsírok, viaszok (víz, vagy szerves oldószer)
3
A C
B
A fa szerkezete
II. Makroszkópikus szerkezet. - bütüs metszet - sugármetszet - húrmetszet
- Kéreg - Háncs - Kambium - Fatest -Szijács -Geszt Évgyűrű Edények Gyantajáratok Bélsugarak
4
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: Szórt likacsú/ gyűrűs likacsú fa Szijács Geszt Juvenilisfa Érettfa Törzs Ág Tuskó/gyökér
5
A fa szerkezete Erdei fenyő Hárs ág 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)
6
Fahibák
II. Felépítési hibák (eltérő évgyűrűszerkezet) - göcsösség - csomósság - nyomott- /húzottfa - évgyűrűtorzulás - hullámos rostúság (furnér?) - csavartrostúság - bütűrepedés - álgeszt - gyantásodás/ gyantatáska
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
7
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/cm2)
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
Abszolult tömör Pórustérfogat hányad Sűrűségek: Nyers (nedves) Normál (20oC, 65%- 12%), Felületi, stb.
2. Fa és a hőmérséklet kapcsolata - hőtágulás - fajhő - hővezető képesség
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 Feketefenyő Akác Hárs Bükk Gyertyán
8,5% 14,1% 10,1%, 14,9%, 17,9%, 18,8%.
rosttelítettségi határ: fafajtól és hőmérséklettől függően ~30% szabad víz
8
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: sr, ss, sh Rug. modulus: Er, Es, Eh Csúszt. rug. mod.: Grs, Grh, Gsh Poisson szám: νrs, νrh, νsh, νsr, νhr, νhs
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
9
Vizsgálatok A mechanikai tulajdonságok irányfüggők (rost, sugár, húr)!
Rost: 100%
Sugárirányú: 50/80%
Húzás: 100%
Nyomás: 50%
Húrirányú: 50-60%
Szilárdság [MPa]
Rostirányú
Lucfenyő Párhuzamos
Rostirányú
Bükk 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
Köszönöm a figyelmet!
10
