A faanyag nedvességtartalma II.

A fatestben jelenlévő víz megjelenési formájától függően lehet szabad, illetve kötött állapotú. Ennek alapján:

– szabad vizet, illetve

– kötött vizet különböztethetünk meg egymástól.

A szabad víz:

A fatestben jelenlévő szabad víz, az élő fában tápanyagszállító szerepet tölt be. A sejtfalak által körülzárt térben, az edények-, illetve fenyők esetén az álledények sejtüregeiben helyezkedik el, cseppfolyós vagy gőz halmazállapotban. Mennyisége (megközelítőleg a fafaj nedvességtartalmának 30% fölötti része) nagymértékben befolyásolja a faanyag súlyát, illetve sűrűségét, de nincs hatással a faanyag alak-, és méretváltozásaira. A kötött víz fatestből történő eltávolítása sem annak zsugorodását, sem annak alakváltozását (kajszulását, görbülését) nem okozza! Jelenléte azonban nagymértékben csökkenti a faanyag hőszigetelő képességét, és növeli elektromos vezetőképességét. (A vizes fa jobb hő és elektromos vezető.) A szárítási folyamatok során ez a vízmennyiség távozik el először a faanyagból. Eltávolításához viszonylag kis energiamennyiség szükséges.

A kötött víz:

Kötött víz alatt, a fatestet alkotó sejtfalváz cellulózrostjai között jelenlévő molekuláris szinten kötött vízmennyiséget értjük. A fatest sejtszerkezetének sejtfal-vázát mikroszkopikus cellulóz fonalmolekulák alkotják, melyek elemi rostokká, mikrofibrillákká és fibrillákká szerveződve specifikus orientációval biztosítják a sejtfal különböző rétegeinek megfelelő szilárdságát, és rugalmasságát. Közöttük található az elemi szinten jelenlévő, molekuláris szinten kötött, ún. kötött víz.

A kötött víz, a szabad víznél jóval erősebben kötődik a fatesthez, ezért eltávolítása nehézkesebb, nagyobb energia befektetést kíván. A szárítási folyamatok során, távozása csak a szabad víz elpárologtatását követően kezdődik meg. Ezt a határt, amikor a faanyag sejtüregeiben már nem található (ún. szabad)víz, a sejtfalat alkotó fibrillák között azonban még az általa megkötni képes maximális mennyiségű (ún. kötött)víz van jelen, rosttelítettségi határnak nevezzük.

Értéke, mint ahogy a kötött víz fában lévő mennyisége is fafaj-függő, de általánosságban a faanyag nedvességtartalmának 30% alatti részét tekintjük kötött víznek, és a 30%-os nedvességtartalmi határt nevezzük rosttelítettségi határnak.

A rosttelítettségi határ, és a kötött víz fogalmának ismerete, a faanyag fizikai tulajdonságaira gyakorolt hatásuknak megfelelően kiemelt jelentőségű:

– A sejtfalakba beépült ún. kötött víz eltávolítása csökkenti a sejtfalak vastagsági méretét. A sejtfalak zsugorodásával, pedig megkezdődik a fatest száradás közbeni zsugorodása (, ami az egyenetlen száradás következtében gyakorta a faanyag alakváltozásával is együtt jár.)

A zsugorodás folyamata természetesen visszafordítható. A rosttelítettségi fok alatt, vízfelvétel esetén a felvett nedvesség először mindig kötött vízként a sejtfalakba rakódik le, ami az anyag dagadását okozza. A dagadás ez esetben is a rosttelítettségi határ eléréséig tart. Ezt követően azonban a további nedvesség felvétele már nem okoz méretváltozást.

– A kötött víz távozása mindezek mellett a sejtfalak szerkezetének átalakulásával a faanyag rugalmasságát is csökkenti.

– A kötött víz mennyisége többé-kevésbé egyenesen arányos a faanyag elektromos ellenállásával. Csökkenése, a faanyag ellenállásának, arányos növekedését okozza. Ez lehetővé teszi a fanedvesség, ellenállás alapú elektromos nedvességmérők által történő meghatározását.

Nedvességtartalmi fokozatok

A faanyag nedvességtartalmának vizsgálata közben (a rosttelítettségi határral együtt) 9 fő nedvességtartalmi fokozatot különböztetünk meg:

1. abszolút száraz állapot: u=0%
2. túlszárított állapot: u<8%
3. szobaszáraz állapot: u=8-12%
4. légszáraz állapot: u=12-18%
5. félszáraz állapot: u= kb. 25%
6. rosttelítettségi állapot: u=kb. 30%
7. félnedves állapot: u= kb. 50%
8. élő nedves állapot: u= kb. 89%
9. abszolút nedves állapot: u= kb. 138%

1.: abszolút száraz állapot: u=0%-os nedvességtartalom

Kizárólag laboratóriumi körülmények között, szárítókemencében történő szárítással érhető el, ezért jelentősége leginkább elméleti jellegű. A faanyag ugyanis természetes körülmények között (a tároló helység hőmérsékletének és relatív páratartalmának megfelelően) mindig rendelkezik valamennyi nedvességtartalommal. Abszolút száraz állapotban, a faanyag nedvességtartalma 0%. Ilyen állapotban, a faanyagban csak a sejtfalszerkezet és a megszilárdult tartalmi részek vannak jelen. A megfelelő eredmény érdekében a szárítás legyen kíméletes, hőmérséklete ne haladja meg a 103±2C°-ot!

 2.: túlszárított állapot: u=8% alatti nedvességtartalom

A gyakorlatban ez az érték inkább csak 5-7% közötti. Oka a faanyag helytelen mesterséges szárítása, (túlszárítása, egyenlőtlen szárítása,) de lehet a termék előállításának technológiai következménye is. Túlszárított fatermék keletkezik pl. a forgácslap gyártás során, amikor is a magas préselési hőmérséklet folyományaként, 7% alatti nedvességtartalmú lapok jönnek létre. Ezeket a lapokat a nedvességtartalmuk növekedése érdekében a forgalomba hozatal előtt 20-25C°-os, 45-65%-os relatív páratartalmú helységekben kell pihentetni.

Az esetek nagy többségében ugyancsak túlszárított anyaggal dolgoznak a laminált fapadlót, illetve szalagparkettát fektető szakemberek is. Bár ezek nedvesség hatására bekövetkező méretváltozása kisebb, mint a tömör faanyagé, mégis kiemelt fontosságú (főleg új építésű házaknál), hogy a padlóburkoló elemeket a lerakás előtt 3-7 napig kicsomagolt állapotban, szakszerűen rakásolva, a burkolandó helységekben klimatizálják.

 A túlszárított anyagból készített fatermékek esetén (, a várható alak-, és méretváltozás következtében) növekszik a termék nedvességfelvétel hatására bekövetkező károsodásának esélye. Mindezek mellett, az ilyen anyag költségesebben és nehezebben is ragasztható, illetve felület kezelhető. ( Az alacsony nedvességtartalom miatt az anyag igen gyorsan jelentős mennyiségű ragasztót, illetve felületkezelő anyagot szív magába. Ez akadályozhatja a kötések kialakulását, a felületkezelő anyag egyenletes terülését, és természetesen növeli az anyagszükségletet…)

3.: szobaszáraz állapot: u=8-12%-os nedvességtartalom

Egyike a legnagyobb gyakorlati jelentőségű nedvességtartalmi fokozatoknak. Értéke csak mesterséges szárítás útján érhető el! A szobaszáraz állapot, ahogy a neve is mutatja, az ember által lakott szobákban, fűtött helyiségekben beálló egyensúlyi fanedvesség értéke, mely megközelítőleg 45-65%-os relatív páratartalom, és 20-25C°-os hőmérséklet mellett áll be. Ismerete azért is különösen fontos, mert ilyen alapanyagból kell készíteni a bútorokat, illetve belsőépítészeti fatermékeket, annak érdekében, hogy elkerüljük a faanyag nedvességtartalom-változás hatására bekövetkező káros alak-, és méretváltozásait.

4.: légszáraz állapot: u=12-18% nedvességtartalom

Ilyen nedvességtartalmú alapanyagból kell készíteni a kültéri, szabad levegőn, csapadéktól védett helyen alkalmazásra kerülő faszerkezeteket (tetőszerkezet), illetve fatermékeket (kerti bútor). Ilyen egyensúlyi fanedvesség alakul ki a természetes úton szárított: szabad levegőn, az időjárás viszontagságaitól védett, fűtetlen helyen huzamosabb ideig tárolt faanyag esetén.

A szabvány a légszáraz fán a fenti határ középértékét, a 15%-os nedvességtartalmú faanyagot érti.

5.: félszáraz állapot: u=25% körüli nedvességtartalom

Az ilyen faanyag épület- és bútorasztalos ipari faszerkezetek gyártására, viszonylag magas nedvességtartalma miatt még nem alkalmas. Ilyen nedvességtartalom esetén azonban már:

• jelentősen csökken a gomba és rovarkártevők támadásának veszélye (ezek jó része ugyanis hatását csak 20-60%-os nedvességtartalom esetén képes kifejteni),
• és igény szerint megkezdhető a faanyag védőszeres telítése is, a gomba, illetve rovarkártevők elleni megelőző faanyagvédelem, és-vagy a tűzgátlás érdekében.

6.: rosttelítettségi állapot: u=30% körüli nedvességtartalom

Értékének a különböző fafajok rosttelítettségi határértékei alapján a közelítő 30%-os nedvességtartalmi fokozatot tekintjük. (Extrém esetben azonban ez a mennyiség ennél jóval több, illetve jóval kevesebb is lehet. A rendkívül könnyű, és puha Balsa fa rosttelítettségi határa pl. 64%, az igen kemény Pockfa rosttelítettségi határa azonban mindössze 16%). Jelentősége azért is kiemelt, mert a faanyag szárítása során a rosttelítettségi határ elérésével kezdődik meg a faanyag zsugorodása, mely azt követően egészen az abszolút száraz állapot eléréséig tart. Ebben a tartományban oszlik el a faanyag zsugorodása, mely:                                

• 0,2-0,6% rostirányban
• 6-8% sugár irányban
• 10-12% (16%) húr irányban.

7.: félnedves állapot: u=50% körül

A félnedves állapotú faanyag a kötött vízen túl, már jelentősebb mennyiségű szabad vizet is tartalmaz. A faanyag ebben az állapotában van talán a legjobban kitéve a farontó organizmusok támadásainak. A különféle baktériumok, gomba és rovarkárosítások elkerülése érdekében az ilyen anyag helyes tárolására, szakszerű, szellős máglyázására különösen nagy gondot kell fordítani, nedvességtartalmát a lehető leggyorsabban le kell csökkenteni. Ilyen nedvességtartalmú anyagnak tekinthetjük a fűrészüzemek készáruterén tárolt frissen termelt fűrészipari választékokat.

8.: élő nedves állapot: u= kb. 89%

 A fentiekben megadott értéke, a rosttelítettségi határhoz hasonlóan csupán egy átlagérték. Ahogy neve is sejteti, az élő faanyag nedvességtartalmi viszonyait próbálja tükrözni, az azonban évszaktól, fafajtól, és az anyag rönkben elfoglalt helyétől függően rendkívül tág határok között mozog. Különösen fenyőfélék esetén, a szíjács jóval több nedvességet tartalmaz, mint pl. a geszt rész, de akadnak olyan lombos fajok is, melyeknél frissen döntött állapotban bizony a geszt rész a magasabb nedvességtartalmú. Ilyen pl.: a nyár, a nyír, a fűz, vagy a dió.

Ismeretére a faanyag szállításának, védelmének és szárításának tervezése során lehet szükség. ( Az élő nedves faanyag, különösen, ha nedvességtartalma 60% fölötti, csak kevéssé van kitéve a farontó organizmusok támadásainak. Azoknak ugyanis életműködésükhöz a faanyagban nagyobb mennyiségű levegőre is szükségük van.)

9.: abszolút nedves állapot: u= kb. 138%

Az abszolút nedves állapotú faanyag egyáltalán nem tartalmaz levegőt. A benne található összes makro és mikro üreget víz tölti ki. Pontos értéke nagymértékben fafaj függő, a hazai fafajok esetén nagyjából 90-230% körül mozog (Akác 90%, Simafenyő 231%). A nagy pórustérfogatú puha fák több, a keményebb, tömöttebb szerkezetű fafajok kevesebb mennyiségű víz felvételére képesek.

Értéke csak huzamosabb ideig történő áztatással érhető el, még az egyes faanyagokból vett kisebb próbatestek maximális nedvesítése is megközelítőleg 10 napos áztatást igényel.