Alacsony sűrűségű faanyag fiziko-mechanikai és felületfizikai tulajdonságainak komplex elemzése
Title in English
Complex analysis of the physico-mechanical and surface-physical properties of wood with low density
Keywords in Hungarian
anyagtudomány, faanyag, fiziko-mechanikai és felületfizikai anyagtulajdonságok
Keywords in English
material science, wood, physico-mechanical and surface-physical material properties
Discipline
Agricultural engineering (Council of Complex Environmental Sciences)
100 %
Ortelius classification: Agricultural sciences
Panel
Complex agricultural sciences
Department or equivalent
Institute of Wood Engineering (University of Sopron)
Participants
Csiha, Csilla Mária Divós, Ferenc Horváth, Norbert Kánnár, Antal Makk, Ádám Nándor Papp, Éva Annamária Schantl, István Szeles, Péter
Starting date
2015-09-01
Closing date
2019-08-31
Funding (in million HUF)
22.948
FTE (full time equivalent)
6.60
state
closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. A kutatás célja a Pannónia nyár faanyag alaptulajdonságainak feltárása. A vágásérett törzsek faanyagáról komplex, tudományos ismeretanyag nem áll rendelkezésre. Az eltérő termőhelyi adottságoknak, eltérő meteorológiai viszonyoknak megfelelően a tulajdonságok eltérhetnek. Egyik célunk a Pannónia nyár termőhely függő minőségének leírása. Az ültetvényeken roncsolásmentes vizsgálatokkal gyűjtünk adatot a faanyagok szilárdsági jellemzőiről, majd laborvizsgálatok során a sűrűség, zsugorodás-dagadás, egyensúlyi fanedvesség, szöveti szerkezet, sejtfalvastagság, statikus szilárdsági jellemzők, ütő-törő munka, és reológiai viselkedés meghatározására kerül sor. Kültéri vizsgálatok során vizsgáljuk a faanyag tartósságát különböző kitettségek esetén (szabadtéren fedetlenül/fedetten tárolt, talajjal, ill. vízzel érintkezve) mivel a réteg ragasztott nyárfa faszerkezetek hosszú időtartamú teljesítő képessége nem ismert. Homogén szerkezetű anyagokkal ellentétben a faanyag felületének fiziko-kémiai állapotát nem sikerült még megfelelően leírni, főként a fafelületek változó érdességéből adódóan, amely egyaránt adódik az anatómia szerkezet mikrogeometriai,- valamint a megmunkálás sajátosságaiból. Olyan jelentős alapkutatási adatok hiányoznak, mint a felületi energia hibridek szerinti megoszlása, a nedvesítés, nedvesíthetőség érdesség függése, illetve ezek irányított befolyásolásának lehetőségei egy ellenőrzött mértékű adhézió elérése érdekében, amely hosszú időtartamú kitettség mellett is megfelelő teljesítményt nyújt. Céljaink egyike a faanyag felületi állapotának megértése, leírása és ellenőrzött irányú és hatékonyságú befolyásolása az adhézió és az élettartam növelése érdekében.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. A kutatás alapkérdése, hogy a gyorsan növekedő ültetvényes Pannónia nyár, mint hazánk megújuló nyersanyagforrása a vágásérettség elérésével milyen faanyag és milyen fafelület tulajdonságokkal bír az egyes termőhelyeket, ültetvényeket figyelembe véve. Az eddigi nemesítési kísérletek vizsgálatai főként csak a juvenilis, fiatalkori fatestre vonatkoztak, de a szakma nagy érdeklődéssel várja, hogy az érett fatest esetlegesen felhasználható-e például szerkezeti célokra. Fő hipotézisünk az, hogy a Pannónia nyár érett faanyagának alaptulajdonságai a szerkezeti felhasználásra alkalmassá teszik e faanyagot.
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! Kutatómunkánk eredményeképpen azt várjuk, hogy az ültetvényes Pannónia nyár faanyagával kapcsolatban olyan komplex ismertanyagot sikerül összeállítanunk, mely megalapozza a jövőbeni K+F+I munkák elindítását és egyben az importált szerkezeti fa alkalmazásának a visszaszorítását is előmozdíthatja. A hazai fa alapanyagok értéknövelő felhasználása fellendíti a belső gazdaságot, mely az itthoni munkahelyek számának és a hazai össztermék növekedéséhez is vezet. A hazai faanyagbázis hasznosításának innovatív bővítése, nem csak gazdasági, de a tudományterület fejlődéséhez, gazdagodásához is hozzájárul.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. Kutatásunk alapvető célja, hogy a hazai Pannónia nyár ültetvények faanyagának jellemzőit feltárjuk. E fafaj, egy hazai nemesítésű hibrid, melynek ültetvényes fatermesztése már a 80-as évektől megkezdődött Magyarországon. Sajnos e fafaj vonatkozásban még nincsen átfogó képünk arról, hogy az ültetvények az ország különféle területin milyen faanyag tulajdonságokkal rendelkeznek. Mivel az eltérő meteorológiai és talajviszonyok különféle hatással vannak a fatörzsek növekedésére, ezért egy az országunk jelentősebb ültetvényeire kiterjedő vizsgálattal szeretnénk eme ígéretes nyersanyagunkról laboratóriumi vizsgálatokkal alátámasztott leírást készíteni. Különös figyelmet szentelünk a Pannónia nyár esetleges teherviselő faszerkezetekben történő felhasználásához legfontosabb anyag és felületi tulajdonságok feltárására, mint pl. a teherviselő képesség, a terhelés alatti lehajlások időbeni változása, és a felületi szabad energia, nedvesíthetőség, beszívódás mint az adhézió meghatározó atribútumai. Vizsgálati eredményeinket szeretnénk a hazai és részben nemzetközi kutatókkal és egyben a fafeldolgozásban, és -felhasználásban jártas szakemberekkel megosztani azért, hogy felhívjuk a figyelmet e kiváló, gyorsan növő hazai nyersanyagunkra, jobb hasznosítására érdekében.
Summary
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. The goal of our research is the evaluation of base properties of the wood of Pannonia poplar as there is no complex, scientific data available. The properties differ according to the plantation characteristics and meteorological conditions. One of the targets is to reveal what properties are typical to the Pannonia poplar hybrids varying with the quality of the soil. Within the laboratory investigations done after the on-site non-destructive data collection the investigation of density, shrinkage and swelling, equilibrium MC, anatomical tissues structure, cell wall thickness, static properties, impact-bending strength and the determination of the rheological behaviour are the most important targets. Outdoor experiments are also planned in order to get information on the durability of poplar wood in different exposure conditions (uncovered/covered outdoor, in contact with soil and water) as the long time performance of glued-laminated beams is not properly investigated. Contrary to homogeneous materials the physico-chemical status of the inhomogeneous, anisotropic wood surface was not yet properly described due to the surface roughness, caused by machining and the peculiarities of the anatomical microstructure. Relevant basic research data are missing, such as the distribution of surface free energy of the hybrids, wetting/wettability as function of surface roughness and the influencing possibilities in order to achieve a controlled adhesion with long time performance in outdoor conditions. One of our targets is to understand and to influence in controlled conditions the status of the wood surface in order to enhance the adhesion and the long term durability.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. The basic question of the research is that which properties characterize the wood material and the machined surface of the Pannonia poplar as fast growing species and renewable prime material resource taking into account the variety of hybrids and plantations. The research in past mostly targeted the properties of the juvenile wood, whilst the professional public is strongly interested to know more about the properties of the mature trunks, about its suitability for structural purposes. The main hypothesis is that the mature bulk is suitable for to be used for structural purposes.
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. As research result we plan to succeed with putting together a complex scientific report on both the phisyco-mechanical and physico-chemical properties of the wood material deriving from plantation Pannonia poplar timber. The use of domestic wood species can give a lift to the internal economy leading to a growth in the number of work places and the GDP. The innovative extension of the domestic wood stock would contribute not only to the economic development but to the development of this field of science.
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. The goal of our research is the evaluation of base properties of Pannonia poplar wood. This wood species is a hybrid, its purification started in early 80’s in Hungary. Unfortunately there is no complex database on the properties of the hybrids deriving from the different plantations. We plan to compile a database upon laboratory investigations of samples deriving from most Hungarian plantations taking into account that the differing meteorological and soil conditions exert different effect on the quality of mature timber. We have in focus of attention the definition of the most important material and surface properties (load bearing capacity, time dependent changes in deflections under load, the surface free energy, wettability and penetration as most important attributes of adhesion). We plan to share our scientific result with national and international researchers and the representatives of the professional public in order to enable a better utilisation of these fast growing domestic species.
Final report
Results in Hungarian
Adatbázisunk alapján megállapítható, hogy mely hazai ültetvények vonatkozásában várhatók a legkedvezőbb mechanikai és felületfizikai tulajdonságok. A kutatási eredményeink egyértelműen rámutatnak, hogy a Pannónia nyár faanyaga a magyarországi fa- és építőiparban rendkívül gyakran alkalmazott, többnyire importált lucfenyő versenytársa lehet. Itt tartjuk fontosnak kihangsúlyozni, hogy nyár faanyagokban a beépített lucfenyőt gyakran károsító házicincér előfordulása nem várható. Ennek következtében a nyárfából készült fedett épületszerkezetek (tetőszerkezetek, födém- és falszerkezetek stb.) élettartama várhatón magasabb lesz.
Részletek: lásd a feltöltött Szakmai zárójelentésben, ill. publikációinkban
Results in English
Our scientific results support projects regarding development of wood products from Pannónia poplar. Pannónia poplar wood could be a competitor of the mostly imported spruce wood, which is widely used in the Hungarian timber and construction industry nowadays. Here it should be emphasized that the occurrence of the house longhorn beetle, which often damages the built-in spruce timber, will not be expected in case of poplar wood. Therefore, the lifetime of roof, ceiling etc. made of Pannónia poplar wood will be longer than constructions from spruce.
Details: see Final Technical Report uploaded, and our publications
Zoltan Pasztory, Laszlo Tolvaj, Denes Varga: Effect of water leaching on photodegraded poplar wood monitored by IR spectroscopy, Wood Research 65 (6): (megjelenés alatt), 2020
Rábai László, Horváth Norbert, Csiha Csilla: Study on the wettability of Pannónia poplar (P.× euramericana cv. Pannónia) from two Hungarian plantations: Győr and Soltvadkert, Proceedings of the 7th International Scientific Conference on Hardwood Processing, Delft, 2019. the proceedings is under editing, 2019
Horváth Norbert: A száraz termikus kezelés a technikai faanyagvédelem szolgálatában, Soproni Egyetem Kiadó (2019) p. 84. ISBN: 9789633343319, 2019
Events of the project
2021-09-23 10:52:42
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Fizikai és Elektrotechnika Intézet (Soproni Egyetem), Új kutatóhely: Faipari és Műszaki Intézet (Soproni Egyetem).
