A fa fizikai tulajdonságai

 

A fa sűrűsége

 

 

A faanyag sűrűsége a térfogategységnyi faanyag tömegét (kg/m3) jelenti.

A sűrűséget befolyásolja:

                        fafaj

                        egyéb körülmények

                        víztartalom

                        szöveti tömöttség ( sok apró sejt - nagyobb sűrűség)

A legnagyobb sűrűségű fa a természetes előfordulási körzet, közepes minőségű területén keletkezik. Jobb termőhelyeken lazább szövet keletkezik. A nedves, hideg éghajlaton, és az fa északi oldalán is sűrűbb a faanyag.

 

•         Nagyon nehéz fák: CS, GY  850, 830 kg/m3

•         Nehéz fák: A, B, T   770, 720, 690 kg/m3

•         Középnehéz fák: J, VF, H, EF  660, 600, 530, 520 kg/m3

•         Könnyű fák: JF, NNY  450, 440 kg/m3

 

 

 

A fa higroszkópossága

 

 

A faanyag nedvszívó, vagyis higroszkópos anyag. A környezet nedvességtartalmától függően képes vizet felvenni és ettől megdagadni, vagy éppen száradni és zsugorodni, mivel a fa nedvességtartalma és a levegő relatív páratartalma mindig igyekszik egyensúlyba kerülni. Az élő fa vizet köt meg (50% víztartalom kötött + szabad víz), ám döntés után megindul a száradás. A száraz fa vízfelvételkor előbb a kötöttvíz-igényét elégíti ki. A rostok körül lepel formájában kötődik meg a víz, ekkor a rostok távolodnak egymástól, két ellentétes erő lép fel: a rostok közötti kohéziós erő, és a rost-víz adhéziós erő. A két erő kiegyenlítődésekor beáll a rosttelítettségi állapot. A rosttelítettségi állapot után felvett víz a sejtüregekbe kerül (szabad víz). Párologtatáskor előbb a szabad víz és aztán a kötött víz távozik. Ez utóbbinál kezdődik a zsugorodás, összeaszás. A fa különböző részei különböző mértékben veszítik el a nedvességüket, ezért a fa görbül, vetemedik. (A higroszkóposság hátrányos tulajdonság.)

 

               D, SZG, SZ, K, T, A: 24%

                VF, EF, CS: 27%

                NY, B: 33-35%

                H: 39% víztartalomnál éri el a rosttelítettségi határt

 

 A kereskedelem a légszáraz állapotú faanyagot igényli, melynek víztartalma 15%.

 

A száradás diffúzió útján belülről kifelé megy végbe. Mivel a fa sejtjei, edényei hosszirányban helyezkednek el, a száradás is ebben az irányban történik. A sok apró sejtekkel rendelkező, több vizet tudnak megkötni, lassabban száradnak. A nagy sejtű fenyők és lágyfák és fenyők pedig gyorsabban száradnak

 

Száradást befolyásoló tényezők:

-         a levegő relatív páratartalma (minél kisebb a relatív páratartalom, annál intenzívebb a száradás)

-         a levegő hőmérséklete (nagyobb hőmérséklet mellett, több vízpárát vesz fel a levegő, fokozódik a száradás)

-         a levegő mozgása (légcsere miatt csökken a relatív páratartalom, nő a száradás sebessége)

 

 

A száradás a fa különböző részein egyenlőtlen, a fa alakja a víz felvétele, és a víz leadása során változik. A méretváltozás irányonként változó, húrirányban a legnagyobb, rostirányban csekély. A sűrűség is befolyásolja a zsugorodás mértékét (minél nagyobb, annál nagyobb a zsugorodás)

Térfogat-zsugorodás:

                        Keményfa: 11%

                        Lágyfa: 10%

                        Fenyő: 8%

            (Ismerete fontos választékoláskor, a túlméret megállapításánál)

 

 

A fa vezetőképessége

 

A fa vezeti a hangot, elektromosságot, hőt.

 

Hangvezetés

A fát régóta használják hangszerek készítésére, és ennek oka nem csupán a könnyű megmunkálhatóság, hanem kiváló hangvezető képességéből is adódik. A fa a hanghullámokat hanghullámként továbbítja (nem alakítja át zörejjé). A fában, a rostok irányában, sok más anyagnál gyorsabban terjed a hang. Egyes finom szöveti felépítésű, sűrű évgyűrű-szerkezetű fákban (LF, JF, J) a rezgés terjedésekor fellépő veszteség csekély. Ezek az anyagok – megfelelő formai kialakítással – a hozzájuk érkezett rezgéseket felerősítve hanghullámokként adják át a levegőnek. Az ilyen különleges tulajdonságú ún. rezonáns fákat a hangszergyártás hasznosítja.

 

Elektromosság

A fa rossz elektromos vezető, különösen a száraz fa, de legalább jó szigetelő. A víz- és csersavtartalom növeli, a gyantatartalom csökkenti az elektromos vezetőképességét.

 

Hőmérséklet

Emelkedő hőmérséklet hatására a fa kitágul, csökkenő hőmérséklet hatására pedig összehúzódik. Ezek mértéke fagypont fölött jelentéktelen. Fagypont alatt az összehúzódás már jelentősebb, sőt egyenlőtlen is, hiszen a kéreg felé az összehúzódás erősebb. Az összehúzódás olyan mértékű is lehet, hogy repedések keletkeznek. Márpedig a repedések balesetveszélyt okozhatnak fadöntéskor. (Szórt likacsú fáknál jellemzőbb ez a jelenség).

A fa rossz hővezető, de legalább jó hőszigetelő. Mindez levegőtartalmából adódik. A rostokra merőleges irányú hővezetés különösen rossz.

 

Fűtőképesség

A fa elégetésekor hő fejlődik. Ez a tulajdonság a fűtőképesség, mértéke a fűtőérték

Mennyiségi fűtőérték – a faanyag teljes elégetése során nyert hőmennyiség. A gyakorlatban ez a fontosabb érték.

Minőségi fűtőérték – a legmagasabb hőfok, amit a fa elégetésekor keletkezik. Minél gyorsabban ég a fa, annál nagyobb a minőségi fűtőértéke, pl. fenyők.

A fa gyúlékonyságát szerkezeti felépítése és fizikai tulajdonságai befolyásolják. A sűrű szövetű fa könnyebben gyullad, mint a laza szövetű. A gyúlékonyság és a hővezető képesség között egyenes összefüggés van, a könnyen melegedő anyag könnyebben is gyullad, így a fenyők az illóolajok miatt alacsonyabb hőfokon gyulladnak meg. (A fenyők elégetésekor porózus szén keletkezik, és égése során erősen kormoz,  a vastag falú sejtek gátolják az égéskor keletkező gázok eltávozását, és az oxigénhez jutást). A lágy lombos fák a sok levegőtartalmuk miatt, könnyen ellobbannak, hirtelen nagy meleget fejlesztenek, ami gyorsan el is illan, ezért nem jó tűzifák. A gyűrűslikacsúak fái lassan égnek, mivel a kései pászta és a gesztesítő anyagok lassítják az égést. A cser különösen lassan ég.

A fontos, hogy az égő fa minél hosszabb ideig melegítsen. A keletkezett hőfok nagyságát az égő felület nagysága döntően befolyásolja. Így a nagyobb darab tűzifa hosszabb ideig melegít.

 

Ha a fát melegítik 105 °C-on kezd bomlani, 200 °C-on a bomlás felgyorsul, 225-260 °C-on eléri a lobbanáspontot,  260-290 °C-on meggyulladnak az éghető gázok. Fenyők 300 °C-on, lombos fák 600 °C-on gyulladnak meg. A meggyulladás hatására víz párolog el, ennek gyorsasága fafajonként változó.

 

 

A fa keménysége

 

Keménységnek nevezzük a fa behatoló szerszámmal szemben kifejtett ellenállását. Ez igen fontos tulajdonság, mely alapján osztályozzuk is a fákat:

• keményfa – körömmel alig benyomható
• lágyfa – körömmel benyomható lombos
• puhafa – fenyők

 

A fa keménysége a legnagyobb a bütü síkjában, a sugár- és húr síkjában kisebb.

A keménység egyenes arányban áll a sűrűséggel. A nehéz fák keményebbek.

A keménység a fa különböző részein más és más, a gyökéren a legkisebb, az ágtövekben a legnagyobb, a gesztben nagyobb, mint a szijácsban, a késői pásztában nagyobb, mint a koraiban. A keménységet befolyásolja a szöveti szerkezet is, a hullámosság, csavarodottság növeli.

A víz csökkenti, a gyanta növeli a keménységet. A fagyott fa igen kemény.

 

Csoportok:

 

Kemények: K, CS, B, A, GY

Középkemények: NYI, J, SZ, T

Lágyak: NNY, HNY

Puhák: EF, FF, VF

Nagyon puhák: LF, JF

 

Kopásállóság – kopással szembeni ellenálló képesség. B, T, J – jó kopásálló tulajdonságú. A F, LL – hamar kopnak.

Szegállóság – GY, CS, T, A  nehezen szegezhetők, a fenyők könnyen. Farost- forgácslapnál fontos tulajdonság.

Súrlódás – a testek felülete között fellépő ellenállás.

-         csúszósúrlódás (Súrlódótárcsák, tengelykapcsolók)

-         csapágysúrlódás (Kis fordulatszámú csapágyak készítése fából)

-         gördülősúrlódás (Fakerekekkel működő társzekerek)

 

 

A fa szilárdsága

 

 

 

A szilárdság az az ellenállás, amelyet a fatest szerkezete a szétválasztással szemben kifejt.

Az igénybevétel lehet nyomás, húzás, hajlítás, nyírás. Ha a terhelés fokozatosan éri az anyagot, és utána tartósan fennáll, statikus igénybevételről beszélünk. Ha az erőhatás hirtelen, ütésszerű, az igénybevétel dinamikus.

 

1. Statikus szilárdság:

 

Húzószilárdság

A húzószilárdság a fának a rostirányban vagy a rostokra merőlegesen ható húzóerővel szembeni ellenállása. A fa, belső rostszerkezetéből adódóan igen nagy húzóerőt tud elviselni. Az egyes edények rostjai, a szilárdító szövetek alkotóelemei spirálisan kapcsolódnak egymásba, és így egyenként is igen erős köteget képeznek. A nedvességtartalom, a lignintartalom, a túl sok gyanta, a hőmérséklet emelkedése csökkenti, a cellulóz, a mérsékelt gyantatartalom, a nagyobb sűrűség növeli a húzószilárdságot.

 

Nyomószilárdság

A nyomószilárdság a fának a nyomóerővel szemben kifejtett ellenállása. A nyomószilárdság főleg a magasépítési szerkezeteknél fontos. A faanyag másképpen viselkedik, ha a nyomóerő rost irányával párhuzamosan vagy erre merőlegesen hat.

 

 

Hajlítószilárdság

A hajlítószilárdság a fának az az ellenállása, amit a hajlítóerő hatásával szemben kifejt. Ha egy, két helyen alátámasztott, vízszintes helyzetű fatestet megterhelünk, az ívben meghajlik. Eközben a próbatest felső része rövidülni, alsó része pedig hosszabbodni igyekszik. Ennek következtében a felső részben nyomó-, az alsó részben húzófeszültségek keletkeznek. A kétféle igénybevétel határán van a semleges tengely. A próbatest középső keresztmetszetében a hajlítóigénybevétel a legnagyobb és mentes minden más hatástól.

 

Nyírószilárdság

A fának azt az ellenállását, amit a nyíróerők hatásával szemben kifejt, nyírószilárdságnak nevezzük. A nyírás a fatest két részét egymáson igyekszik eltolni.

A faanyagok nyírószilárdságának ismerete a gyakorlatban főleg a faszerkezetek tervezésénél fontos (különféle szerkezeti kötések, csapozások stb.).

 

Csavarószilárdság

A csavarószilárdság a faanyagok csavaróerőkkel szembeni ellenállása. A faanyagnál nincs jelentősége.

 

Hasítószilárdság

A fa síkban való szétválasztását teszi lehetővé a hasíthatóság, a hasítószilárdság pedig a hasítóerővel szemben kifejtett ellenállás.

 

2. Dinamikai szilárdság:

 

Ütőszilárdság

Szakítószilárdság

 

 

A fa jellemző tulajdonsága a rugalmasság, az erőhatás megszűnésekor visszanyeri eredeti alakját. Valójában minden alakváltozás egy múló és egy maradandó részből áll. A maradandó alakváltozás egy bizonyos határig – a rugalmassági határig - elenyésző. Ezen túl a maradandó alakváltozás nem hanyagolható el.

 

 

Tartósság

 

A tartósság a külső terméseti hatásokkal szemben tanúsított időbeli ellenállás.

A fa tartósságát azzal az időtartammal jellemezzük, amely alatt a faanyag megtartja eredeti előnyös tulajdonságait, és ellenáll a rontó hatásoknak.

A tartósságot befolyásolja:

 - fafaj (a gyűrűs likacsú fafajok tartósabbak)

- sejttartalom

- gesztnagyság

- tömöttség

- a fa tömege

- egyéb anyagok (gyanta, csersav)

 

A fa természetes tartósságára sűrűségéből, a sejtjeinek tápanyagtartalmából, gesztjének színéből, gyanta- és csersavtartalmából következtethetünk. Egy fajon belül legtöbbször a nagyobb sűrűségű anyag a tartósabb, de általában jellemző, hogy a kis és közepes sűrűségű lombos fafajok többsége nem rendelkezik nagy ellenálló képességgel. A farontó gombák, rovarok számára a vonzerőt elsősorban a sejtekben található fehérjék, cukrok, keményítő jelentik, ezek mennyisége nagyban befolyásolja a fa élettartamát. A szíjács ilyen szempontból veszélyeztetettebb, mint a geszt. A geszt színét a belerakódott tartósító hatású festő- és cserzőanyagok határozzák meg, ezért elmondható, hogy a sötétebb geszt általában ellenállóbb. A sejttartalom minősége és mennyisége az évszakokkal változik, a télen kitermelt faanyag e szempontból kedvezőbb. A fában megszilárduló gyanták és a csersavtartalom növelik a fa tartósságát.

A külső, környezeti tényezők lehetnek fizikai, kémiai természetűek, ilyen például a légkör oxigénjének korróziós hatása, vagy a napfény ultraibolya sugárzása általi roncsolás, melyek következtében a felület színe szürkül vagy halványul, az anyag rugalmassága csökken, rideg, törékeny lesz. A légköri tényezők hatására a fa veszít víztartalmából, megrepedezik, utat engedve a gombáknak. Állandóan száraz helyen minden fafaj eléggé tartós. A nedvesség a farontó gombák egyik életfeltétele, de víz alatt a másik fontos életelemük, az oxigén hiányzik; emiatt az állandóan víz alatt lévő fa szintén sokáig használható marad. A fa élettartama szempontjából a legrosszabb, ha a nedvesség és a szárazság váltakozik, vagy ha állandóan nagyon nedves levegő veszi körül.

A gombák mellett állati károsítók támadására is számíthatunk a faanyag esetében.

 

A fák csoportosítása tartósság szerint:

 

Legtartósabb: A, T, SZG, SZ, EP, VF

Tartós: EF, BO, FÜ

Kevésbé tartós: LF, JF, K

Nem tartós: B, GY, J, CS, É, NYI, CSNY, H, HNY, NNY

 

A fa élettartamának hosszabbítása:

- szárítás

- gőzölés

- telítés (olaj)

- pörkölés (régen)

A bejegyzés trackback címe:

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.