A kísérleti LVL lapok készítésének célja egyrészt a tisztán nyár fafajtákból, másrészt a vegyes felépítéső (nyár-bükk, nyár-csertölgy) LVL termékek szilárdsági vizsgálata annak eldöntésére, hogy megfelelı szilárdsági tulajdonságokkal rendelkezı LVL termék készíthetı a rendelkezésre álló alapanyagokból.
Mivel hazai nyár klónok sőrősége és ezzel együtt szilárdsága is viszonylag széles határok között változik (7. táblázat), a tisztán nyár fafajtákból és különös tekintettel az Olasz nyár fajtából készült lapoknál szükséges megvizsgálni, azt hogy a tömörödés és a ragasztóanyag együttes hatása valóban olyan mértékben érvényesül -e az LVL termékekben mint ahogyan azt a rétegeltlemezek mechanikai tulajdonságai alapján becsülni lehet (Németh és tsai 2001-2004). Továbbá tekintettel arra, hogy az egyes nyárfa rönkök fajtájának megkülönböztetésére a furnéripari üzemek rönkterén nincs lehetıség, érdemes a kutatásnak jelen fázisában megvizsgálni, hogy van -e jelentıs vagy számottevı különbség a legnagyobb sőrőségő és a legkisebb sőrőségő nyárfafajtákból készült LVL termékek hajlító szilárdsága között.
Magyarországi rönkkereskedelemi és a furnéripari sajátosság, hogy általában nagy mennyiségő, gyenge minıségő keménylombos alapanyag áll a hazai gyártók rendelkezésére mivel a jó minıségő furnéripari rönkök Nyugat-Európában kerülnek értékesítésre. A gyenge minıségő rönkök nagy mennyiségő, alacsony minıségi besorolású furnértömeget eredményeznek a furnéripari egységek raktáraiban. További magyar fagazdálkodási sajátosság, hogy az magyarországi kiterjedt, eddig tőzifaként értékesített csertölgyes állományok faipari értékét elkezdték felfedezni és a megfelelı választékok más keménylombos fafajoknál jóval olcsóbban kerülnek értékesítésre ezért hámozásuk rendkívül gazdaságos. Ebben az esetben is természetesen nagymennyiségő gyenge minıségő fedıfurnérként nem alkalmazható választék keletkezik.
Mindebbıl kifolyólag feltétlenül gazdaságos lehet egy olyan termék gyártása amely szélsı, de nem a legszélsı rétegeiben keménylombos fafajták furnérjait tartalmazza, mennyiben ez jelentıs szilárdság növekedést eredményez. Jelen vizsgálat másodlagos célja tehát eldönteni azt, hogy jelentıs mértékben növeli -e meg, a keménylombos fafajták furnérjainak fent vázolt alkalmazásmódja az LVL termék hajlító szilárdságát.
10.2. Vizsgálat korlátainak behatárolása
Az LVL lemezek készítése során a lapok méretét a laboratóriumi prés lapjainak mérete (600mm x 600mm) határozta meg, mivel egyébként az LVL furnéripari termék szélességi mérete rendkívül nagy szélességi tartományban mozog.
A furnéripar által gyártott LVL lemezek rétegszáma általában 6-30-ig változik de természetesen a rétegszám ezt a tartományt jóval meg is haladhatja de 30-as rétegszám felett a hıpréselés már nem lehet gazdaságos. Az elızıeket figyelembe véve az LVL lemezek rétegszámát úgy határoztam meg, hogy a kísérleti LVL lemezek rétegszáma -tekintetbe véve a nyárfurnérok nagyobb mértékő tömörödését- az átlagosnál valamivel magasabb legyen. Így esett a választás a 15-ös rétegszámra. A kész LVL lemez vastagsága így -figyelembe véve nyárfurnérral végzett korábbi rétegeltlemez-ipari kutatások eredményeit [Németh és tsai 2003.]- kb. 40mm lett.
10.3. A présid ı meghatározása
A hıpréselés folyamata alatt lejátszódó bonyolult fizikai jelenségek még ma sem tisztázottak kellıképpen ahhoz, hogy elméletileg megalapozott képletet lehessen alkotni a présidı kiszámítására. A szükséges présidı meghatározásához termopár segítségével végeztem elızetes méréseket. A termopár két különbözı anyagú fémes szigetelt vezeték, melyeknek vége szigetelés nélkül érintkezik egymással. A fémekben az elektronok elektromosan terheletlen állapotban egy egyensúlyi helyzetet vesznek fel, ún. potenciál gödrökben helyezkednek el, amely mintegy meghatározza energia szintjüket. Az elektronok energiaszintjének nagysága fémenként általában eltérıek. Ha két különbözı energia szintő elektronokkal rendelkezı fémet érintünk össze, akkor az érintkezés környezetében az eltérı energiaszinteknek megfelelı, új egyensúlyi állapot fog beállni melynek során az érintkezı felületeken elektronok lépnek át egyik fémbıl a másikba. Ez az elektron eltolódás azonban az eredeti egyensúlyi állapothoz képes kis mértékő feszültséget idéz elı, mely a fémek megfelelı pontjain -esetünkben vezetékek végpontjain- megfelelı méréspontosságú mőszerrel mérhetı.
A mérés során figyelembe vettem a ragasztó gyártó mőszaki, használati utasításait, amely szerint a ragasztó anyag 100 °C-on 10 percig történı tartása mellett éri el a gyárilag szavatolt szilárdságot. A finom feszültségi értékeket kalibráció segítségével hımérsékleti értékekké alakítottam, melynek következtében az alábbi diagram (14. ábra) rajzolódott ki préselés közben:
14. ábra – Az LVL teríték belsejében mért hımérséklet diagramja az idı függvényében
A diagramm alapján a présidı mértékét 34 perc présidıben és 2 perc présnyitási idıben határoztam meg, melyet Németh J. és tsa (1999) által meghatározott T = f + d/2 képlet (14 + 42/2 = 36) jó közelítéssel alátámasztott.
A képletben T a présidı
f ragasztó rétegek száma d lemez névleges vastagsága
A présnyomás beállítását az alábbi nyomás diagramm szemlélteti (15. ábra):
Kb. 20 másodperces nyomásfelvétel után 20 perc teljes nyomáson tartás következett.
Amikor a hımérséklet diagram szerint a hımérséklet elérte azt a hımérsékletet, amikor a ragasztóanyag már jelentısmértékben polimerizálódik, a présberendezés nyomástartását megszőntettem, miután présnyomását a teríték relaxációval arányos nyomáscsökkenés határozta meg. Erre azért volt szükség, hogy a nyomáson tartással járó ismételt nyomásnövekedések ne roncsolják a már kialakult ragasztókötéseket.
15. ábra – Préselés közben alkalmazott présnyomás-idı diagram
2 10 20 30
50 75 100
Nyomás [bar]
Idı [Perc]
Nyomáson tartás
Relaxáció
Nyomás csökkentés
3436
10.4. Hajlító vizsgálat
Az elkészített LVL lemez szerkezeti felépítése és szilárdsági anizotrópiája közelebb áll a természetes faanyag anizotrópiai tulajdonságaihoz, mint lemezipari termékekéhez. Ezért a hajlító vizsgálatokat a nem a faalapú lemezekre vonatkozó magyar szabvány szerint, hanem az MSZ 390-76-os „Faanyagok statikus hajlítószilárdságának meghatározás” szabvány szerint végeztem el. Mivel az LVL lemezek vastagsága 40mm és a szabvány által elıírt 20 mm x 20 mm-es próbatest keresztmetszetet célszerőtlen lett volna kialakítani, ezért a mérés beállításait a szabványos beállítások méretarányos felnagyításával határoztam meg, melyet az alábbi ábra szemléltet.
A próbatest hosszúsága: (L) 600 mm A próbatest szélessége: (Sz) 40 mm
A próbatest vastagsága: (v) 40 mm Alátámasztások távolsága: (l) 480 mm
Szilárdság meghatározása:
F
l L
v
l/2
A szabványos hajlító vizsgálatokat két irányban végeztem el, elıször az alkotó furnérokat lapjára fektetve, majd azokat élére állítva. A vizsgálat elıtt a próbatestek szabványos körülmények között 20 °C-on 65%-os relatív páratartalmú helységben 2 hétig klimatizáltam.
10.5. Mérési eredmények:
A részletes eredmények táblázatos összefoglalása a 6-9. mellékletekben tekinthetı át.
A részletes eredményeket a 10. táblázat foglalja össze, melynek értékeit figyelembe véve elmondható, hogy a készített termék alapanyaghoz viszonyított szilárdsága a legkedvezıtlenebb esetben is több mint 25%-kal javult és így magas szilárdsági besorolású osztályba tartozik.
Fafaj
Hajlító szilárdság
[MPa]
Szórása [%]
Marilandika nyár 72.53 4.43
Olasz nyár (I214) 67.72 4.65
I214-bükk vegyes 82.65 2.65
I214-cser vegyes 84.07 2.76
10. táblázat – Kísérleti LVL lemezek hajlítószilárdság vizsgálatának eredményei
[ MPa ]
V Sz
l F
hajl 2
;
max
2 3
⋅
⋅