A rostirányban tömörített faanyagokban rejlő nyúlási tartalék létezésének bizonyítása volt az egyik díjazott OTDK dolgozat témája. A vizsgálati eredményekből készített diagramok igazolták a nyúlási tartalék létezését, melynek ismerete fontos tényezőként szolgálhat a rostirányban tömörített faanyag további tudományos vizsgálatainál, valamint a gyakorlati, pl. bútoripari alkalmazásánál.
Sajdik Tamásnak, a Soproni Egyetem faipari mérnök szakos hallgatójának az Országos Tudományos Diákköri Konferencián (OTDK) különdíjban részesített dolgozata a rostirányú tömörítés köré épül. A modifikációs eljárás során a faanyag sokkal jobban hajlíthatóvá válik, valamint a hajlításhoz szükséges erő is csökken. Számos folyamat játszódik le rostirányú tömörítés közben, ennek megfelelően számos elmélet látott napvilágot a jelentősen javuló hajlíthatóság magyarázatára. Az elsődleges elmélet, hogy a tömörítés során a sejtfalak meggyűrésével a faanyagban nyújtási tartalék keletkezik, vagyis a gyűrött sejtfalak később képesek kiegyenesedni (első megjelenései: Hanemann 1920, Vorreiter 1949). Ez azért fontos, mert a faanyag tönkremenetele hajlítás során jellemzően a húzott zónában következik be (szakadás), a faanyag csekély mértékű rostirányú nyújthatósága következtében. A rostirányú tömörítés tehát elvileg nyújthatósági tartalékot képez a faanyagban, aminek egyenes következménye a nagyobb mértékű hajlíthatóság. A kutatás elsődleges célja e nyúlási tartalék elméletének igazolása, bizonyítása húzóvizsgálatok segítségével. A bemutatott munka hiánypótló kutatásnak számít.
A rostirányban tömörített faanyag nagy előnye, hogy nyersanyag felhasználás szempontjából nagyon gazdaságos. A tömörített faanyag és a furnérja sokkal hajlékonyabban viselkedik, így törés nélkül lehet alkalmazni bonyolult kialakítású, térgörbe felületeken is. A lombos fafajok választékban nagyom bőek, többségük kifejezetten alkalmas rostirányú tömörítésre, például a bükk, tölgy, fekete cseresznye, kőris, valamint az ezüst juhar. Csakis egyenes növésű fának a göcsmentes, keskeny évgyűrűs faanyaga alkalmazható tömörítésre. A rostirány párhuzamos kell, hogy legyen a munkadarab élével. A kutatásoknál bükk és tölgy fafajokat vizsgáltunk.
A modifikációs eljárás három fontos részből tevődik össze, rostlágyításból, magából a tömörítésből és az utókezelésekből. A rostlágyítást gőzöléssel hajtottuk végre. A tömörítési folyamat a Soproni Egyetemen egy kifejezetten erre a célra kifejlesztett gépegységben történik. Lehetőséget biztosít 20x20x200, valamint 20x30x200 mm nagyságú mintatestek rostirányú tömörítésére. Maximális tömörítési képessége lehetővé teszi, hogy a vizsgált anyagot hosszirányban rostokkal párhuzamosan az eredeti mérethez képest 33%-kal kisebb méretre préseljük. Oldalfalakba beépített fűtőszálak biztosítják a megfelelő hőmérsékletet, az oldallemezek pedig a megfelelő tömörítés elérésének érdekében képesek együtt mozdulni az éppen tömörödő faanyaggal. A vizsgálatok során 20%-os rostirányú tömörítést hajtottunk végre. A megfelelő préselési arány elérésekor megkezdődött a fixálás, ahol az anyagot nyomás alatt kell tartani állandó méreten, míg annak belső feszültségei csökkennek és a maradandó rövidülése, valamint hajlíthatósága növekszik. A fixálási időtartam 1 perc, valamint 3 óra volt.
Az elvégzett tömörítésekre a bükk és a tölgy minták eltérő módon reagáltak. Az alábbi ábrán bemutatottak szerint a 20% mértékű tömörítést követően az 1 percnyi fixálás hatására a bükk minták nyomófeszültsége 72,3%-ra csökkent, míg tölgy mintáknál ugyanez 65,6% volt. A hosszú fixálás (3 órán keresztüli összenyomva tartás) bükk esetében 37,1%-ra, míg tölgynél 27,9%-ra csökkentette a nyomófeszültséget.
Mindkét fafajnál megfigyelhető, hogy a húzóvizsgálatok során fordítottan alakulnak a megnyúlási és a húzóerő értékek. A hosszan fixált minták esetében, melyek 3 órán át voltak folyamatos nyomás alatt, sokkal kevesebb erő igénybevételével véghez tudjuk vinni a nyújtást.
Összeségében megállapítható, hogy a bükk mind a három vizsgálti állapotban sokkal jobban nyújtható anyag, mint a tölgy, mely a sejtszerkezeti felépítésének köszönhető. Egyúttal tökéletesen kimutatható, hogy a nyújthatósági mértéket figyelembe véve a hosszú idejű fixálás bizonyult a leghatásosabb eljárásnak, hiszen ennél a csoportnál lehetett elérni a legnagyobb megnyúlást a húzóvizsgálatok során. Ezzel a nyújthatósági tartalék megléte a rostirányban tömörített faanyagokban bizonyítva lett.
A kutatás részletei megtekinthetők Sajdik Tamás OTDK dolgozatában, mellyel kapcsolatban kérjük keressék e cikk szerzőit. További kutatások, kutatási eredmények hamarosan elérhetők lesznek tudományos cikkek formájában magyar és angol nyelven.
Soproni Egyetem, Faipari Mérnöki és Kreatívipari Kar, Faipari és Műszaki Intézet
Sajdik Tamás (sajdiktomi@gmail.com)
Dr. Báder Mátyás (bader.matyas@uni-sopron.hu)
