Paulownia, mint faipari alapanyag

Paulownia wood as a raw material

Komán Szabolcs, Fehér Sándor, Németh Róbert

Faipari Mérnöki és Kreatívipari Kar, Faipari és Műszaki Intézet

koman.szabolcs@uni-sopron.hu

Kivonat

Az utóbbi évtizedben jelentősen megnőtt az érdeklődés a paulowniák iránt európaszerte. A fellelhető tudományos publikációk viszont nem adnak teljes képet a fafaj faanyagának tulajdonságairól. A vizsgált 232-300 kg/m3-es légszáraz sűrűséggel rendelkező faanyag alacsony hajlító-, nyomó-, nyíró-, húzó- és ütő-hajlító szilárdsági értékeket produkált. A zsugorodási anizotrópia értéke viszont nagyon kedvező.

Abstract

Over the recent decade, interest in paulownias increased significantly in Europe. However, the available scientific publications do not give a complete picture of the properties of the wood. The investigated wood with an air-dry density of 232-300 kg/m3 has shown low bending, compressive, shear, tensile and impact strength values. The ratio of tangential to radial shrinkage is very favourable.

Bevezetés

A faanyag kereskedelemben tapasztalható kereslet-kínálat közötti űr betöltésére egyre nagyobb igény mutatkozik a gyorsan növő fafajok iránt. A probléma megoldása érdekében ezek egyre nagyobb figyelmet kapnak az utóbbi időben, amelyek jeles képviselői a különböző paulownia fajták.

A nagylevelű császárfa (Paulownia tomentosa) felhasználási területeit tekintve a világ legsokoldalúbb fafaja. Ezt bizonyítja, hogy az ipari hasznosítástól (bútor- és épületfa, papíripari alapanyag, energia célú biomassza), a méhészeti és gyógyszeripari felhasználáson át, a díszítő funkcióig (parkfa, fafaragványok) találkozhatunk vele (Vityi-Marosvölgyi, 2012).

A paulownia az egyik leggyorsabban növekvő fafaj a világon (1. ábra), de egyben a legalacsonyabb sűrűségű fafajok között tartják számon. A faanyag felhasználhatóságát több jellemző befolyásolja, amelyek közül azonban kiemelkedik a sűrűség. A klasszikus faipari értelemben vett felhasználás szempontjából a légszáraz sűrűség értéke a mérvadó, amely a paulownia esetében 0,25-0,3 g/cm3.

Anatómia felépítését tekintve gyűrűs- vagy félig gyűrűslikacsú fafajnak tekinthető (2. ábra). A korai pásztában a nagyméretű edények önállóan vagy 2-3 tagú likacssugárba rendeződnek. Az edényekben tilisz, illetve spirális sejtfalvastagodás is megtalálható. Farostjai vékony falúak. Bélsugarai 3-5 sejtsor szélesek.

Az utóbbi évtizedben jelentősen megnőtt az érdeklődés a paulowniák iránt európaszerte. A vonatkozó jogszabályban az erdőt alkotó fafajok és cserjefajok valamint az idegenhonos termesztésbe vonható fafajok jegyzékében nem szerepel a paulownia. A NÉBIH nemzeti fajtajegyzékében az államilag elismert dísznövényfajták közt viszont már találhatunk két fajtát „Robust4″ és „Continental E.” néven.

1. ábra: Paulownia ültevény
Forrás: Komán 2022.

21. ábra: : Paulownia mikroszkópos keresztmetszete.
Forrás: http://delta-intkey.com

Hazánkban néhány éven belül több helyen lesznek olyan idősebb telepítések, amelyek már fűrészipari szempontból felhasználható méretekkel rendelkeznek majd. A fellelhető tudományos publikációk viszont nem adnak teljes képet a fafaj faanyagának tulajdonságairól. A különböző nemesített változatok esetében pedig elsősorban az alapfaj jellemzőire hivatkoznak.

A hazánkban forgalmazott különböző változatok és klónok faanyagminőségére vonatkozóan több információt közölnek a fajta tulajdonosok/forgalmazók, de ezekhez nem találhatók független vizsgáló laboratóriumok által közölt eredmények. Bár említések több esetben vannak különböző vizsgáló helyek által meghatározott eredményekről, egyedül a „Robust4” szelektált változat esetében található hivatalos jegyzőkönyv ezekről. Jelen publikációban ezért olyan alapvető anyagjellemzők meghatározására törekedtünk, amelyeket a felellhető irodalmak tudományosan nem támasztanak alá.

Anyag és módszer

A paulowniák tulajdonságairól olyan információkat gyűjtöttünk, amelyek bárki számára fellelhetők nyomtatott kiadványokban vagy elektronikus felületeken. Az ezekben megtalálhatókat, pedig a vonatkozó szabványoknak megfelelő vizsgálatok alapján határoztuk meg. Ezeken kívül olyan alapvető anyagjellemzők is vizsgálatra kerültek, amelyek fontosak a faanyag felhasználhatósága szempontjából.

Eredmények

A paulownia faanyagának esztétikai tulajdonságait tekintve megfigyelhető, hogy rendelkezik színes geszttel. Gesztje halványsárga, rózsaszínes vagy szürkés-barnás, míg szíjácsa világos sárgás árnyalatú. A bél 2-3 centiméter széles és rekeszekre osztva jelenik meg a fatestben (3. ábra). A rekeszek hossza a törzs magasságának függvényében változik.

  1. ábra: Paulownia fateste a nagyméretű béllel. Forrás: Komán 2022.

Nedvességtartalma élőnedves állapotban igen magas. Bruttó nedvességtartalma meghaladja a 60%-ot. Szárítása a hasonlóan alacsony sűrűséggel rendelkező nyár faanyaghoz alkalmazott szárítási menetrenddel történhet. Általában sem a feldolgozáskor, sem a szárítás után, nem jelentkezik jelentős deformáció a faanyagon, illetve a látható száradási repedések száma is elenyésző.

A sűrűség, mint alapvető anyagjellemző szempontjából az alábbi információkat olvashatjuk különböző helyeken:

  • „Könnyű, de erős, mivel nagy sűrűségű.”
  • „Keményfa.”

Vizsgálataink szerint (Komán et al. 2017, Komán-Fehér 2020) a paulowniák sűrűsége légszáraz állapotban (u=12%) 232-300 kg/m3 közé tehető.

A faanyag vízzel való kapcsolatára a következők találhatók a fafajleírásokban:

  • „nem abszorbeálja a nedvességet a levegőből”
  • „nedvesség ellenálló”
  • „vízálló”

A nedvességvesztés hatására a paulowniák faanyaga is mutat méretváltozást (Komán et al. 2017, Komán-Fehér, 2020). Zsugorodás szempontjából a legkisebb mértékű rostirányban (0,6-0,7%), amit a sugárirányú méretváltozás követ (2,2-3,2%), míg a legnagyobb húrirányban (3,7-5,0%). Térfogati méretváltozásuk 6,3-8,5% közöttire tehető.

A paulowniák szilárdságának jellemzésére többek között találkozhatunk az alábbi megfogalmazással is:

  • „teherbírása közel azonos a fenyőfáéval”.

A paulowniák faanyagának szilárdsága (Komán et al. 2017, Komán-Fehér, 2020) a lucfenyőhöz (Molnár et al. 2016) képest szilárdság típusonként az alábbi értékekkel alacsonyabb:

  • nyomószilárdság: 58%
  • szakítószilárdság: 60%
  • nyírószilárdság: 17%
  • hajlítószilárdság: 53%
  • hajlító rugalmassági modulusz: 67%
  • ütő-hajlító szilárdság: 65%

Következtetések

A paulowniák sűrűsége 232-300 kg/m3 közé esik, amely alapján semmiképpen nem nevezhető nagy sűrűségűnek illetve keményfának. Ez az érték hazai fafajaink közül pl. a nemesnyárak (320-420 kg/m3) vagy a lucfenyő (470 kg/m3) sűrűsége (MOLNÁR et al. 2016) alatt marad. Az alacsony sűrűség következménye a várhatóan jó hőszigetelő képesség, amely jellemzőt célszerű a jövőben alaposabban is megvizsgálni.

A faanyag méretváltozása sűrűségéből adódóan igen kedvező. Húr- és sugárirányban értékei nem érik el a nemesnyárak, illetve a lucfenyő méretváltozását. Húrirányú méretváltozása általában nem haladja meg a sugár irányban mért érték kétszeresét, ezért a zsugorodási anizotrópia szempontjából kedvező értékkel rendelkezik.

Szilárdsági jellemzőit előrevetíti alacsony sűrűsége, amelynek köszönhetően ilyen irányú értékei igen alacsonyak. A nyírószilárdság kivételével minden szilárdsági típus esetében kevesebb mint fele akkora értékkel rendelkezik, mint a szerkezeti célra gyakran alkalmazott lucfenyő.

Irodalomjegyzék

Koman, Sz. –  Feher S. –  Vityi, A. (2017): Physical and mechanical properties of paulownia tomentosa wood planted in hungaria. Wood Res. 62(2): 335-340. http://www.woodresearch.sk/wr/201702/15.pdf

Koman, Sz. – Feher, S. (2020): Physical and mechanical properties of Paulownia clone in vitro 112, Eur J Wood Wood Prod 78(2): 421-423. http://dx.doi.org/10.1007/s00107-020-01497-x

Molnár, S. – Farkas, P. – Börcsök, Z. – Zoltán, GY. (2016): Földünk ipari fái. Erfaret Nonprofit Kft. Sopron. ISBN 978-963-12-5239-2

Vityi, A. – Marosvölgyi, B. (2012): A Paulownia-fafajok alkalmazásának jelenlegi helyzete és jövőbeni lehetőségei. NYME, Környezeti Erőforrás-gazdálkodás és védelmi KKK, Sopron.

Watson, L. – Dallwitz, M. J. (1992): The grass genera of the world: descriptions, illustrations, identification, and information retrieval; including synonyms, morphology, anatomy, physiology, phytochemistry, cytology, classification, pathogens, world and local distribution, and references. http://delta-intkey.com.