Értekezés

2. fejezet A hıkezelés tudományos és ipari vonatkozásai
illetve az ezeket jelzı másodlagos átalakulási hımérsékletek is.
- 100-200°C között hasadnak a gyengébb kémiai kötések. Oxidatív atmoszféra
esetében ebben a tartományban oxidálódnak jelentısebb mértékben a járulékos alkotórészek,
a fa színének jelentıs változását eredményezve. Már keletkeznek kisebb mennyiségben
gázok, elsısorban szén-dioxid.
- 200-400°C között játszódik le a faanyag legintenzívebb átalakulása mind inert, mind
oxidatív atmoszférában. Gyakorlatilag minden fakomponensben alapvetı kémiai változások
zajlanak le, jelentıs mennyiségő gáz- és gızalakú termék keletkezése közben.
- 400°C felett elsısorban szenesedési folyamatok zajlanak az eredeti kémiai struktúra
teljes elbomlásával.
2.3.3.1. A cellulóz és a poliózok bomlása
A cellulóz termikusan stabilabb mind a kisebb polimerizációs fokú egyéb poliózok.
FENGEL és WEGENER (1984) a cellulóz és egyéb poliszacharidok hı hatására történı
lebomlását a következı reakciókategóriákkal jellemezték:
-levegıben történı melegítés a hidroxilcsoportok oxidációját okozza, mely a karbonil-
és karboxilcsoportok számának növekedéséhez vezet. Mindkét reakció lefutása fıként a
hımérséklettıl függ
-a poliszacharidok depolimerizációja, melynek során kb. 300 o C-nál levoglükozánt,
monoszacharid származékokat és egy sor véletlenül összekapcsolódott oligoszacharidot
tartalmazó kátrányfrakciót lehet elkülöníteni
- e reakciók kísérıje a cellulózban lévı cukoregységek dehidratációja, mely telítetlen
vegyületeket eredményez, így pl. a furfurol a furánszármazékok stb. Ezek egy része illékony
más részük a kátrányfrakcióban találhatóak meg.
- magasabb hımérsékleten a cukoregységek bomlása egy sor, könnyen párolgó
karbonil vegyületet eredményez, ilyen pl. az acet-aldehid, glioxál.
- a telítetlen vegyületek kondenzációja és az oldalláncok darabolódása, mely
szabadgyökös mechanizmusok által rendkívül reakcióképes széntartalmú maradékok
keletkezését eredményezi.
Természetesen a folyamatokat itt is különféle tényezık befolyásolják. Belsı
tényezıként szerepel a cellulóz jellege, kristályosságának mértéke, polimerizációs foka,
tisztasága. Külsı tényezı a hımérséklet, a környezeti atmoszféra, a nyomás és a hımérsékletidı
profil.
A cellulóz degradációja inert atmoszférában 300 o C-ig lassú - bár számos egymással
kapcsolatban lévı fizikai átalakulás játszódik le -, e hımérséklet felett viszont a bomlás gyors.
A gyors bomlás, a feltételektıl függıen, 300-320°C-nál indul, és közelítıleg 390 o C-ig
játszódik le teljes mértékben. A folyamat inert atmoszférában jelentısen endoterm, melynek
végén azonban egy exoterm lépés is meghatározható. Az exoterm lépés a bomlástermékek
polimerizációjából, ill. polikondenzációjából adódik. Az inert közegő bomlásfolyamat végén
mintegy 12-15% szenesült termék marad vissza. Levegıben a folyamat korábban indul, és a
nagy tömegcsökkenéssel járó fı bomlásfolyamat exoterm. A bomlás sebességének maximuma
is alacsonyabb hımérsékleten jelentkezik, 320-350 o C között. A degradáció oxidatív
atmoszférában a maradék teljes oxidációjával fejezıdik be, a minta jellegétıl és egyéb
körülményektıl függıen 410-500 o C közötti maximummal jelentkezı exoterm lépésben. A
visszamaradt anyag a hamutartalom (NÉMETH K. 1998). A 4. ábra a cellulóz
tömegcsökkenését (TG), ill. a lejátszódó folyamatok hıeffektusát (DTA) mutatja.
11