Értekezés

2. fejezet A hıkezelés tudományos és ipari vonatkozásai
2.3.3. A hı hatása a faalkotókra
Az elmúlt években a faanyagok ipari hıkezelésére számos országban
szabadalmaztattak eljárásokat, melyek tulajdonképpen a hı hatására történı
bomlásfolyamatok kézbentartására és új, módosított, minıségi faalapanyagok gyártására
irányultak. Az eljárások a gazdasági érdekeknek megfelelıen részben titkosak, de a
kutatásoknak köszönhetıen jól nyomon követhetı a hatásuk.
A faanyag, mint komplex makromolekulás rendszer, hı hatására rendkívül bonyolult,
összetett kémiai és fizikai-kémiai változásokon megy keresztül. A lejátszódó változások
elsısorban az összetett rendszer kémiai, fizikai, anatómiai felépítésétıl - mint belsı
tényezıktıl -, valamint az alkalmazott hımérséklettıl és nyomástól, a hıhatás idejétıl, a
rendszert körülvevı atmoszférától, mint külsı tényezıktıl függnek. Jelentısen
befolyásolhatják a lejátszódó folyamatokat a kis mennyiségben jelenlévı járulékos anyagok
is, így iniciálhatnak vagy inhibeálhatnak egyes folyamatokat. Hasonló hatásúak lehetnek a
faanyagban eredetileg jelenlévı vagy kezelés során bevitt szervetlen anyagok is. Fontos
szerepet játszik a hı okozta átalakulásokban, a faanyagban jelenlévı víz, nedvességtartalom
is. Befolyásolja a folyamatokat a faanyag anatómiai felépítettsége, fajlagos felülete és
szemcsemérete. A faanyag elsı közelítésben is három fı komponensbıl álló rendszer,
melybıl mindegyik komponens önmagában is összetett, vagy molekulatömeg eloszlását
tekintve, vagy a kémiai összetételébıl adódóan. Ebbıl következıen a faanyag termikus
bomlása számos egymást követı és versengı folyamatnak az eredıje (NÉMETH K. 1998).
A degradációs folyamatokat csak az egyes komponensekre jellemzı és a komplex
rendszernél lejátszódó átalakulások együttes ismeretében lehet helyesen értelmezni, a
degradációt a kívánt irányba vinni, vagy meggátolni (CSONKÁNÉ 2005).
A növényi eredető anyagok e három fı alkotórésze a cellulóz, a hemicellulóz és a
lignin. E természetes polimerek hı hatására igen eltérıen viselkednek. A poliszacharidok
viszonylag szők hımérséklettartományban bomlanak, a cellulóz termikusan stabilabb, mint a
hemicellulóz. A lignin egy aromás győrőket tartalmazó térhálós polimer, bomlása szélesebb
hımérséklettartományban megy végbe, mint a poliszacharidoké. A lignocellulózok termikus
sajátságainak vizsgálatakor figyelembe kell vennünk, hogy a növényi mintákban jelenlevı
egyéb komponensek (szervetlen ionok, extrahálható vegyületek) befolyásolják a természetes
polimerek hıbomlását. A szervetlen alkotók katalizátorként hatnak, jelenlétükben a növényi
anyagok bomlása alacsonyabb hımérsékleten megy végbe, és a folyamat során keletkezı
szenes maradék mennyisége megnı. Az extrahálható komponensek illékonyságuknak
köszönhetıen a növényi anyag gyúlékonyságát befolyásolják (MÉSZÁROS E. 2005).
A kezelés közegeként az ipari alkalmazásban légköri levegıt több vagy kevesebb
vízgıztartalommal, nitrogént és növényi olajokat (napraforgó-, repce-, lenolajat) használnak.
A faanyagot körülvevı közeg jellege határozza meg alapvetıen a lejátszódó
folyamatokat. Az inert gázatmoszféra (nitrogén) és a vákuum a termikus
bomlásfolyamatoknak kedvez, míg az oxigén, illetve a levegı jelenlétében - különösen
magasabb hımérsékleten - az oxidációs reakciók a mérvadók. A hidrolitikus folyamatokat a
vízgız segíti elı, mind az oxidatív, mind inert gázatmoszférában. Bizonyos esetekben
rövidebb idejő, magasabb hımérséklető, ill. hosszabb idejő, alacsonyabb hımérséklető
kezelés azonos hatást eredményezhet. (NÉMETH K. 1998)
A hıhatás következtében lejátszódó változások jellegzetesen hımérsékletfüggık, adott
hımérséklet-intervallumokhoz jellemzı folyamatok kapcsolhatók (NÉMETH 1998, WHITE
és DIETENBERGER 2001):
- 100°C-ig a fában levı vízzel összefüggı folyamatok játszódnak le, így elsısorban a
fagyás, olvadás, szorpciós folyamatok, párolgás. Ebben a hımérséklet tartományban
találhatók a hidrogénhidas kötésben bekövetkezı változásokhoz kapcsolható átalakulások,
10