ITÄ-SUOMEN PUUPANEELI Joensuu

Transkriptio

1 ITÄ-SUOMEN PUUPANEELI Joensuu Kristiina Laine DI, tohtorikoulutettava Lauri Linkosalmi DI, tohtorikoulutettava

2 Sisältö Puunjalostustekniikan laitoksen yleisesittely Puutuotetekniikan tutkimuksen ajankohtaisia aiheita Puun materiaalitekniikan tutkimuksen ajankohtaisia aiheita

3 Aalto-yliopisto Kauppakorkeakoulu Perustieteiden korkeakoulu Sähkötekniikan korkeakoulu Taiteiden ja suunnittelun korkeakoulu Kemian tekniikan korkeakoulu Biotekniikan ja kemian tekniikan laitos Kemian laitos Materiaalitekniikan laitos Puunjalostustekniikan laitos

4 Puunjalostustekniikan laitos 12 professoria Noin 90 tutkijaa (post-doc ja jatko-opiskelijoita) Noin 40 tuki- ja teknistä henkilökuntaa 10 tutkimusryhmää Biojalostamot Biojalostamotekniikka Painatustekniikka Paperin jalostus- ja pakkaustekniikka Paperituotteet Puhtaat teknologiat Puukemia Puunjalostuksen pintakemia Puutuotetekniikka (Matti Kairi) Puun materiaalitekniikka (Mark Hughes) Puutekniikka / Wood technology

5 Puutekniikan opetus Pääaineen opetuskieli englanti Puutekniikan opetuksessa ollut jatkuvaa kehitystä, kursseja mm. Wood modification Advanced biocomposites Wood Material Science Myös muilta laitoksilta opetustarjontaa, esim. Arkkitehtuurin laitos Rakennustekniikan laitos Uusi koulutusohjelma Biotuotetekniikka ( Bioproducts Technology ) alkoi 2010

6 Puutekniikan tutkimus Puutuotetekniikan tutkimusryhmä (Matti Kairi): Tuotantoprosessien ja tuotantotympäristojen kehittäminen Puun käyttö rakennetussa ympäristössä Puun materiaalitekniikan tutkimusryhmä (Mark Hughes): Puupohjaiset materiaalit Puun materiaalitiede Puun modifiointi Puun ja luonnonkuitujen käyttö komposiittien valmistuksessa

7 Tutkimuksen rahoitus Yhteistyöprojektit (perus- ja soveltava tutkimus) Teollisuus Tekes FWR EU-rahoitus Suomen Akatemia RYM-Tohtorikoulu Muu rahoitus

8 Puutekniikan tutkimuksen ajankohtaisia aiheita

9 PRA yhteistyö Matti Kairi, puutuotetekniikka Jari Puttonen, talonrakennustekniikka Pekka Heikkinen, puurakentaminen

10 PRA yhteistyö Teollisen puurakentamisen osaamiskeskus Puurakentamisen teollisten prosessien ja tuotesuunnittelun tutkiminen, kehittämien ja opettaminen Palvelee yhteiskuntaa, teollisuutta, viranomaisia, tutkijoita ja opiskelijoita

11 PRA tutkimushankkeet Uudet hankeet Sisältö PRA:n osuudelta P R A Puinen nollaenergiatalo Hankkeen koordinointi sekä vastuu kahdesta työpaketista KLIKK Partneri, vastuu 1 työpaketista Urban Wood Feasibility Study Tilaustutkimus Energihus i praktiken Yhteistyökumppani Future industrialized and sustainable buildings (FISH) Partneri, vastuu 1 työpaketista Jatkuvat hankeet Sisältö PRA:n osuudelta P R A Energiatehokkaan puurakentamisen kehittäminen FiDiPro / Wood in energy suomalaisiin oloihin Eurooppalaista tietoa siirtämällä efficient houses and areas ja soveltamalla. CO2 Wood in Carbon Hankkeen koordinointi sekä vastuu kolmesta työpaketista Efficient Construction SmartTES Partneri, vastuu 2 työpaketista E2ReBuild Partneri, vastuu 1 työpaketista ServePuu Uusien palvelukonseptien kehittäminen puutuoteteollisuudessa Energihus i praktiken Energiatehokkaan puurakentamisen detaljien kehitystyö

12 FiDiPro-hanke

13 Massiivipuulattioiden käytettävyys Jonna Silvo

14 Case: Viikin kirkon puulattioiden kosteuseläminen

15 Seurantamittaukset Lattialaudan kosteus Lattian ja seinän välinen rako 18 mittauspaikkaa Sisäilman lämpötila ja kosteus Mitataan samat kohdat kuin vuosina

16 Puupintojen likaantuminen ja siihen vaikuttavat tekijät Katja Vahtikari

17 Puupintojen likaantuminen Tutkittavia asioita Puulaji Syysuunta Pintakäsittely (kalvoa muodostamaton) Likaavat aineet Mittausmenetelmät Kemikaalinkesto (EN 13442) Värimittaukset Kontaktikulmamittaukset ph mittaukset

18

19

20

21 Viilun kuivauksen tutkiminen Olli Paajanen

22 Taustaa Viilun kuivaus tärkeä osa vanerin valmistusta Konvektiokuivaus on yleisesti käytetty viilun kuivaustapa Viilun laatu kuivauksen jälkeen haasteellinen Kosteusjakauma epätasainen viilun sisällä ja viilujen kesken Liikakuivaus Halkeilu Liimattavuus Vaihtoehtoinen kuivaustapa Kontaktikuivaus

23 Konvektio- ja kontaktikuivauksen periaate-erot

24 Kontaktikuivauksen uusi idea: lämpötilaero

25 Kuivausmenetelmien vertailu: vapaa vesi poistuu kontaktikuivauksessa nopeammin

26

27 Objectives

28 Structure of the project

29

30 Boksi rakennukset

31 Boksi rakennuksien energian käyttö Cradle to Gate Primary energy consumption MJ Renewable Non- Renewable Renewable Non- Renewable Renewable Non- Renewable Renewable Ökobau IBO KBOB Ecoinvent Non- Renewable Light weight Massive PC

32 Boksi rakennuksien hiilijalanjälki (CO 2 -eqv) Cradel to Gate GHG emission and storage capacity kg CO2-eq / kg Emission Storage Emission Storage Emission Storage Emission Storage Emission Storage Ökobau Synergy IBO KBOB Ecoinvent Light weight Massive PC

33 Kiitos, kysymyksiä?

34 Puun materiaalitekniikan tutkimuksen ajankohtaisia aiheita

35 Jussi Ruponen: Puun itseliimautuminen Onko ilman ulkoisia liima-aineita aikaansaatu puu puu-liitos kehitettävissä vertailukelpoiseksi liimaliitoksen kanssa? raaka-aineina kosteus, paine ja riittävän korkea lämpötila Kehitystyön alla lujuusominaisuudet sekä sauman vedensieto Jos tässä onnistutaan, onko prosessi vietävissä teolliseen mittakaavaan? Kuvissa kosteusrasituksen jälkeiset kuvat liimattomasta vanerista, alla lämpökäsitelty, yllä lämpökäsittelemätön.

36 Edit Vilpponen: Reinforcing the mechanical properties of LVL with veneer layers of deciduous wood species By using around 14 % of the veneer sheets in LVL of deciduous hard-wood veneer layers can keep the cross-sectional sizes of LVL beams lower other wood species can be used for LVL hard-wood veneer layer (beech, turkey oak, tree of heaven) Mechanical properties Joint tests FEM (Finite Element Model) design structural beam 25 40

37 Anna Duplex: To develop on-line IR heating system Directly embedded on the peeling lathe to heat wood while peeling Activated when peeling comes to heartwood TO AVOID SOAKING Drawbacks of soaking IR radiation Peeling knife Cost Yield Veneer quality Bolt IR radiation Energy efficiency Water pollution Facilities requirements Stock downtimes Wood cohesion Handling Coloration Durability Wooly surface

38 Pekka Tukiainen: Puun murtokäyttäytyminen Puun murtokäyttäytyminen ja mekaaniset ominaisuudet d) F [N] CMOD [mm] E2, u = 49 % E2, micrograph 28 E2, micrograph 38

39 Anti Rohumaa: Sorvaushalkeamien vaikutus vanerin ominaisuuksiin Peeling checks

40 Anti Rohumaa: Affect of hydrothermal pre-treatment on bond strength development with PF resin Bond strength [N/mm2] Time [s] 50 ºC 70 ºC 20 ºC Also, different techniques for evaluation of surface chemistry were evaluated and XPS was highlighted as the most promising technique

41 Lauri Rautkari: Surface modification of solid wood using different techniques Eli massiivipuun pinnan modifiointia mm. puristamalla Väitöstilaisuus , klo 12 (Puu2-talo, Otaniemi) Yhteistyötä kotimaassa ja ulkomailla USA, UK, Sveitsi, Slovenia Alan yritykset ja tutkimuslaitokset Jatkotutkimuksia puun modifioinnista Lämpökäsittelyprosessin kehitystä Luonnonkuitujen modifiointia ja tutkimusta

42 Other topics Using photoelasticity in analysing natural fibre composites (Toni Antikainen) Nanomechanics: Project looking at the mechanics of micro- fibrillated cellulose reinforced composites. Funded by the Academy of Finland (Mindaugas Bulota) Biocomposites: Developing textile reinforcement from natural fibres like wood, flax and hemp for structural composite applications (NATEX)

43 Puun modifiointi puristamalla Kristiina Laine

44 Puun puristaminen: Inspiraatiota (NTT Docomo, 2009) (Olympus, 2006) (Forest Processing Group LTD, 2011)

45 Puun pintapuristaminen Load head position 20 mm 16 mm 15 mm Closing Holding Cooling 0.5 min 1 min ~0.5 min 5 min 10 min Time

46 Prosessiparametrien vaikutus tiheysprofiiliin Compression ratio 25 %, MC 12,4 %, closing time 0.5 min, holding time 10 min, temperature 150 C. Density [kg/m 3 ] Position [mm]

47 Prosessiparametrien vaikutus tiheysprofiiliin Compression ratio 6 %, MC 12,4 %, closing time 5 min, holding time 1 min, temperature 200 C. Density [kg/m 3 ] Position [mm]

48 Tutkimustavoitteita Palautumisen minimointi Ominaisuuksien parantaminen (esim. kovuus) Prosessin optimointi

49 Kiitos, kysymyksiä?