Wood: Solid wood and wood-based composites CHEM-C2110 Materiaalitekniikan teolliset prosessit

Transkriptio

1 Wood: Solid wood and wood-based composites CHEM-C2110 Materiaalitekniikan teolliset prosessit Prof. Lauri Rautkari

2 Oppimistavoitteet Tunteen Suomen puutuoteteollisuuden perusteet Tuntee tärkeimmät puutuotteet Tuntee puutuotteiden valmistusmenetelmien perusteet Tuntee puun modifioinnin perusteet

3 Tärkeimmät puutuotteet

4 4 Suomen merkittävimmät vientituotteet Paperi ja kartonki Sahatavara ,8 mrd. EUR 1,5 mrd. EUR Selluloosa 1,4 mrd. EUR 2. Dieselpolttoaineet 5.8 mrd. EUR 3. Ruostumattomat teräslevyt 2,1 mrd. EUR 6. Sähkögeneraattorit ja moottorit 1,4 mrd. EUR Kuva ABB 7. Erikoiskoneet ja laitteet 1,2 mrd. EUR Kuva Planmeca 8. Moottoriajoneuvot henkilökuljetuksiin 1,1 mrd. EUR Kuva Valmet Automotive 9. Sähkömuuntajat ja taajuusmuuntajat 1,0 mrd. EUR 10. Nostamis- ja lastaamiskonee t 0,9 mrd. EUR LÄHDE: Tulli, SITC3-luokitus

5 Metsäteollisuus Suomen kansantaloudessa Osuus tehdasteollisuuden työllisyydestä, % a Puutuoteteollisuus* 9,3 9,6 9,8 9,1 9,0 Massa- ja paperiteollisuus 6,2 6,3 6,1 5,7 5,9 Metsäteollisuus yhteensä* 15,6 15,9 15,8 14,8 14,9 Osuus tehdasteollisuuden tuotannon bruttoarvosta, % b Puutuoteteollisuus* 5,8 6,2 5,9 6,0 5,9 Massa- ja paperiteollisuus 11,2 13,0 12,1 11,6 12,1 Metsäteollisuus yhteensä* 17,0 19,2 18,0 17,6 18,0 Osuus viennistä, % c Puutuoteteollisuus* 4,0 4,1 4,0 4,0 4,4 Massa- ja paperiteollisuus 15,6 16,4 15,8 15,5 15,9 Metsäteollisuus yhteensä* 19,6 20,5 19,8 19,4 20,3 a työllisyys Kansantalouden tilinpidon mukaan, 2013 tiedot julkaistu heinäkuussa 2014 b vuoden 2013 julkaistu joulukuussa 2014, Alueellinen yritystoimintatilasto c Tullihallitus: CN-luokittelulla * ml. huonekaluteollisuus LÄHDE: Tilastokeskus, Tulli

6 Puun hinnat: Kuitupuu vs. Tukkipuu

7 Puulevyjen viennin määrä ja arvo m 3 Milj Lastu- ja kuitulevy Vaneri Puulevyt -Vaneri Vienti m Muutos% 8 % 8 % Puulevyjen viennin arvo yhteensä Mlj. EUR 581 Muutos% 10 % LÄHDE: Tullihallitus

8

9 Suomen puutuoteteollisuus

10 ? Tukki

11 Tuotteet Sahatavara Liimapuu CLT LVL Vaneri Lastulevy OSB MDF

12 Miksi erilaisia puutuotteita?

13 Puun rakenne Puun syiden suuntainen vetolujuus on yleensä kertainen verrattuna puun lujuuteen kohtisuoraan syitä vastaan Kutistuminen / turpoaminen T ~10% R ~5% L < 0.1%

14 Sahatavara

15 Sahatessa puolet sahatavaraksi

16

17

18

19 Vaneri

20

21

22

23 CLT Cross Laminated Timber

24 CLT Cross Laminated Timber

25 Muut puupohjaiset levyt

26 Lastulevy Largest production volume worldwide Manufactured from particles of wood that have been chipped from larger pieces of wood Chips typically have dimensions of several millimetres or 10s of millimetres Usually bonded with Urea Formaldehyde (UF) resins, or resins fortified with melamine to make them more moisture resistant (MUF) Mainly used for furniture, worktops, DIY, flooring, roofing and general construction Particleboard density typically in the region of kg/m

27 MDF (Medium Density Fiber board) First made when fibre produced for wet formed hardboard was processed as particleboard Good machining and strength properties ensured that MDF rapidly became popular Technical developments such as blowline blending in the 1980 s spurred production Competition with particleboard manufacture has led to developments in both sectors

28 OSB (Oriented Strand Board) Engineered wood product manufactured from strands of wood several centimetres in length and width Strands are oriented in a similar manner to plywood Bonded with durable waterproof resins such as phenol formaldehyde or MDI Used for construction, sheathing, flooring, internal walls, roof decking, hoarding, shop-fitting, furniture and agricultural buildings

29 Puun modifiointi

30 Why modify wood? Increased demand for high quality wood Wood absorbs / desorbs water Dimensional instability Changes in mechanical properties Wood decay: Fungal, Bacterial, Insects, UV light Mechanical abrasion Wood burns Aesthetic reasons

31 Wood modification in brief (Source: Emil Engelund Thybring, Laitoksen nimi

32 Asetylointi Prof. Lauri Rautkari 32

33 Asetylointi Video: Department of Forest Products Technology 33

34 Thermal modification Probably oldest and most commercialised wood modification technology Reconstruction of stone age hut (6000 BC) thermally modified poles

35 Principles of thermal modification There are several ways in which the modification can be undertaken and this leads to a variety of process variables that need to be considered. These include: The temperature of treatment The duration of treatment The treatment atmosphere Whether is it a closed or open system Wood species Wet or dry Sample dimensions The use of catalysts

36 Normal pressure ThermoWood process Modification temperature C Modification time 2-4 h

37 ThermoWood properties Improves: Durability Dimensional stability - 70% Reduces: MOE (5-20%) MOR (10-20%) Hardness (0-10%) Impact strength (30-80%)

38