Puristetaan puusta vielä parempaa



Samankaltaiset tiedostot
Forest Knowledge Know how Well being. METLA Itä Suomen alueyksikkö Joensuu.

Lujempaa kuin teräs puun ominaisuuspotentiaali ja ominaisuuksien muokkaaminen

Hyvä tietää lämpöpuusta

Puun pinnan ominaisuuksien parantaminen eri menetelmillä

Energiapuun puristuskuivaus

Puun kosteuskäyttäytyminen

Harvennuspuun raaka-aineominaisuudet ja puutuotemahdollisuudet

Mäntyöljykyllästys vaihtoehto kreosootille?

Sään- ja lahonkestävyys. Martti Venäläinen ja Anni Harju Punkaharjun toimipaikka

KUNINGASPALKKI LIIMAPUU

HAAPA PUUTUOTETEOLLISUUDESSA

Koskettamaton ultraäänimittaus puun mittaussovelluksia

Puun termiset aineominaisuudet pyrolyysissa

HYVÄ TIETÄÄ LÄMPÖPUUSTA

Pienpuun uudet globaalit liiketoimintamahdollisuudet - kokemuksia tutkimus- ja tuotekehitystyöstä koulutusorganisaatioiden ja tutkimuslaitosten kanssa

Puulle sään- ja lahonkestoa omilla uuteaineilla. Martti Venäläinen & Anni Harju MMT, vanhempi tutkija Punkaharjun toimipaikka

ZEN Hoitavat luonnonöljyt ja -vahat puulle

Sahatavara. Laatutavaraa suomalaisesta kuusesta ja männystä

Puutuotealan tutkimuksen painopisteet. FINNISH WOOD RESEARCH OY Topi Helle

SUURELLE JULKISELLE RAKENNUKSELLE ASETETTAVIA VAATIMUKSIA

Energiapuun kuivaaminen - Erilaiset menetelmät. Ismo Makkonen, Metsäenergiatutkija

Pohjoismaisen männyn ominaisuudet kilpaileviin havupuulajeihin ja muihin materiaaleihin verrattuna rakennuspuusepäntuotteissa

puupinnat ulkona KUULLOTTEET PEITTOSUOJAT PUUÖLJYT POHJUSTEET

ThermoWood. ThermoWood - ominaisuudet. Taivutuslujuus hieman alentunut

HYVÄ TIETÄÄ LÄMPÖPUUSTA

Olosuhdehallinta, erityiskysymykset Kuvat: Puuinfo Oy ellei toisin mainittu

Energiapuun mittaus ja kosteus

Sentinel House Instituutin testi Epatherm kalsium-silikaattilevyjen puhtaudesta.

Pelletöinti ja pelletin uudet raaka-aineet Valtimo

Pellettien ja puunkuivauksessa syntyneiden kondenssivesien biohajoavuustutkimus

CLT-TUOTTEITA SUOMALAISESTA PUUSTA

TEOLLISUUSPINNOITTEET

TEKNINEN TIEDOTE Puun kosteuskäyttäytyminen

Suomalainen ja ruotsalainen mänty rakennuspuusepän-, sisustus- ja huonekalutuotteiden raaka-aineena

Ympäristöluokiteltu. Puunsuojausmenetelmä

Uutta liiketoimintaa jätteestä tuhkien modifiointi ja geopolymerisointi

Kuivausprosessin optimointi pellettituotannossa

WISA. Koivuvanerin pintalaadut. WISA -Birch WISA -Birch Special WISA -Birch Premium

Kiviaineksen tekniset laatuominaisuudet. Pirjo Kuula TTY/Maa- ja pohjarakenteet

thermowood 3 Thermowood Parantunut kestävyys Pidempi käyttöikä Muotopysyvyys Tasainen väri Ympäristöystävällinen materiaali

Tunne puuraaka-aineen lahoviat

T Puurakenteet 1 3 op

Futura kuivaimen edut takaavat patentoidut tekniset ratkaisut

Metsäenergian mahdollisuuudet Hake, pelletti, pilke

RAPORTTI MYNÄMÄEN KIRKON PAANUJEN ENSIMMÄISEN ERÄN VALMISTUSMENETELMISTÄ JA LAADUSTA LOKAKUUSSA 2018.

KOKSIN OMINAISUUDET MASUUNIN OLOSUHTEISSA

Valitse Kuhmo Oy. ja voit luottaa laatuun

Metsä Woodin palosuojatut tuotteet rakentamiseen

HOPEANHARMAA JA KESTÄVÄ PINTA PUULLE YMPÄRISTÖMERKITTY PUUNSUOJA

Liimatut rakenteet pikkutukista

ITÄ-SUOMEN PUUPANEELI Joensuu

Ajankohtaista ja näkymiä energiapuun mittauksessa

Puu luovuttaa (desorptio) ilmaan kosteutta ja sitoo (adsorptio) ilmasta kosteutta.

Nämä toimitusehdot korvaavat aikaisemmat Mäntypuisten ratapölkkyjen tekniset toimitusehdot 1281/731/97, kunnossapitoyksikön päällikkö

LVL by Stora Enso. Syysriihi Puu ja Bioenergia , Jyväskylä. Jaakko Huovinen

Laitteita ja laitoksia uusille puun kyllästys- ja modifiointiteknologioille ja biomassan kuivaukseen. Toimitusjohtaja Jukka Pakarinen, Kit-Sell Oy

Harjoitus 7. Kovettuvan betonin lämmönkehityksen arvioiminen, kuumabetonin suhteitus, betonirakenteen kuivuminen ja päällystettävyys

Hyvän rakentamistavan mukainen ohjeistus asuinhuoneistojen sisäisistä puuportaista

UDDEHOLM VANADIS 4 EXTRA. Työkaluteräksen kriittiset ominaisuudet. Käyttökohteet. Ominaisuudet. Yleistä. Työkalun suorituskyvyn kannalta

Puutuoteala ja puumateriaalit keskiössä biotalouden rakentamisessa. Erkki Verkasalo Professori

Puu vastaa haasteisiin -seminaari Hämeenlinna Yrjö Ylkänen, Suomen metsäkeskus EKP


Maalauksen vaikutus puulaudan sisäilmaemissioihin. Laura Salo Sitowise Oy

Luonnonkuidusta lujitteeksi. Kumi-instituutin ja TTY:n Luomaprojektin kevätseminaari Päivi Lehtiniemi,TTY

Puumateriaalin perusominaisuudet muotoutuvat

Kartoittaja: Esa Ahlsten E, Kiskonen

MC-160SA. Elektroninen kosteusmittari. puulle ja rakennusmateriaalille

Massiivipuurakenteet työmaaolosuhteissa kosteuskäyttäytyminen ja siirtymät - Puupäivä 2018 Ville Mertanen

PUUNJALOSTUS, PUUTAVARALAJIT, MITTA JA LAATUVAATIMUKSET OSIO 6

PUUN MODIFIOINTIMENETELMÄT

Liimattu mabashira -tutkimus

Stora Enso WoodPax höylätuotteet rakentamiseen ja sisustamiseen

Metsästä energiaa. Kestävän kehityksen kuntatilaisuus. Sivu 1

Tervetuloa! Jyrki Haataja aluejohtaja Suomen metsäkeskus julkiset palvelut Kainuun alue

WIN-hanke Esimerkkejä TKI-palveluista Savonialla

MIKÄ ON BAUBUCHE? BauBuchessa yhdistyvät kestäväkehitys, innovatiivisuus, esteettisyys ja kustannustehokkuus. - Ralf Pollmeier

Tuoteseloste. Adhesive Nopeasti sitova D3 PVAc liima. Tuotetiedot

Luennon 3 oppimistavoitteet. Solulajit PUUSOLUT. Luennon 3 oppimistavoitteet. Puu Puun rakenne ja kemia

Hammerglass melusuojajärjestelmä Bro-1

Construction. Sikadur -Combiflex CF liima, tyyppi N ja tyyppi R. Kaksikomponenttinen epoksipohjainen rakenneliima Osa Sikadur -Combiflex -järjestelmää

Puuaineksen tuhoutuminen, lahoaminen ja puun väri

MOBATIHD SELOSTE 8/1975. Opastinsilta 8 B HELSINKI 52 Puhelin 9o-1400ll OKSARAAKA-AINEEN T I I V I S T Ä M I N E N. Markku Melkko JOHDANTO

Finnforest Kesto. _ kun puun pitää kestää

Puutuotteiden kasvavat markkinat ja tulevaisuuden asiakasrakenteet

Sitoutumista jo 45 vuotta! Laatupuuta jo vuodesta Pölkky Oy on kasvollinen perheyritys. Lapin metsätalouspäivät Levi 13.2.

Puuhiilen tuotanto Suomessa mahdollisuudet ja haasteet

Johanna Tikkanen, TkT

Mineraalitäyteaineet komposiiteissa

TORREFACTION - UUDET VERKOTTUNEET BIOJALOSTAMOT EUROOPAN PELTO- JA METSÄBIOMASSAN ENERGIAKANTAJIKSI. Varastointi/säänkestokokeet Timo Järvinen VTT

PUUTISLEPOHJUSTUKSEN VAIKUTUS LÄMPÖKÄSITELLYN PUUN ADHEESIOON LIIMASAUMOISSA

Merkkausvärin kehittäminen

US Wood Oy Jäsperintie 6, MYLLYKOSKI

TALVIKAATOISEN KUUSIKUUITUPUUN KYLMÄVARASTOINTI

SUORITUSTASOILMOITUS NRO. MW/PW/ /CPR/DOP 1 (5)

UUSI AKUSTINEN VAAHTORAINATTU LUONNONKUITUMATERIAALI

Tikkurila ProHouse. Kestävien puutalojen puolesta

Metsäbiojalostamot. Energia-lehti 7/2006: "Biojalostamo pelastaa" "Kaasutuksessa muhii miljardibisnes" Metsätehon seminaari Helsinki, 17.3.

Good Vibrations-projekti

Biotalouden uudet tuotteet

Metsät ja puu biotalouden raaka-aineeksi. Agenda. 1. Biotalous, metsä ja puu 2. Puukuitu 3. Bioenergia 4.

Transkriptio:

Puristetaan puusta vielä parempaa Veikko Möttönen PUU-ohjelman loppuseminaari - 18.3.14

ESITYKSEN SISÄLTÖ Puun ominaisuuksien modifiointi Puunsuojaus mäntyöljyllä Tutkimustuloksia: puun lujuus ja vedenkestävyys Mäntyöljykyllästys painekyllästyksen vaihtoehtona Puristus- ja lämpömodifiointi puutuotteiden ominaisuuksien parantamiseksi Tutkimustuloksia: puristusaste ja tiheys Arvioita sovelluskohteista ja teollisista ratkaisuista Puun modifioinnin haasteita tutkimuksen kannalta

PUUN OMINAISUUKSIEN MODIFIOINTI Fysikaaliset, kemialliset tai muut puun kemiallista rakennetta muuttavat ei-biosidiset menetelmät, joilla vaikutetaan puun ominaisuuksiin Modifiointi ei saa lisätä puun haitallisuutta ihmisille tai ympäristölle eikä sen hävittäminen saa aiheuttaa suurempaa ympäristövaikutusta kuin modifioimattoman puun hävittäminenkään (Hill 2006: Wood modification: chemical, thermal and other processes)

PUUN OMINAISUUKSIEN MODIFIOINTI Puun modifioinnilla tavoitellaan mm.: Parempaa lahonsuojausta Parempaa mittapysyvyyttä Suurempaa lujuutta, kovuutta, kulutuskestävyyttä Parempaa ulkonäköä Puupinnan toiminnallisia ominaisuuksia, esim. vedenhylkivyys, vedenkesto, UV-kesto Modifioitaessa jotkut ominaisuudet yleensä myös heikkenevät Puun modifiointitutkimuksina PUU-ohjelmassa on tutkittu puunsuojausta mäntyöljykyllästyksellä ja puun lujuuden ja kestävyyden parantamista puristus- ja lämpömodifioinnin avulla

PUUNSUOJAUS MÄNTYÖLJYLLÄ Taustaa: Mäntyöljy (crude tall oil) on rasvahappojen, hartsihappojen ja saippuoitumattomien yhdisteiden (sterolit, vahat ja hiilihydr.) seos, jota saadaan sulfaattiselluloosateollisuuden sivutuotteena, käytetään joko energiantuotantoon tai jalosteiksi Mäntyöljy on potentiaalinen luonnonmukainen puunsuoja-aine esim. piha- ja puutarharakentamisessa Ympäristöystävällisempi ja luonnonmukaisempi vaihtoehto CCA-, CC-, ja C-yhdisteillä (biosideillä) tehtävälle painekyllästykselle

PUUNSUOJAUS MÄNTYÖLJYLLÄ Tavoitteet: Tutkia mäntyöljykyllästyskäsittelyn vaikutusta puun lahonkestävyyteen, lujuusominaisuuksiin sekä veden- ja säänkestävyyteen

PUUNSUOJAUS MÄNTYÖLJYLLÄ TOLPPATUOTTEIDEN LUJUUS Aineistot: Ydinkeskeiset sahatolpat 50 x 50 mm ja 100 x 100 mm Sorvitolpat läpimitaltaan 80 ja 120 mm

PUUNSUOJAUS MÄNTYÖLJYLLÄ Käsittelyt lujuustesteihin: 1. Mäntyöljykyllästys - alhainen viskositeetti 2. Mäntyöljykyllästys korkea viskositeetti 3. AB luokan painekyllästys kuparikyllästeellä 4. Käsittelemätön puu Kaksi alaryhmää 1. Suoraan taivutustestiin 2. Taivutustestit säärasitustestin jälkeen Säärasitustesti: 1-vaihe: T 10 C, RH 95 %, 36 t 2-vaihe: T 40 C, RH 15 %, 12 t Yht. 7 sykliä = 14 vrk Mäntyöljykäsittelyt tehtiin Ekopine Oy:n kyllästysprosessilla, jossa puutavara kuivataan kuumassa mäntyöljyliuoksessa. Prosessiin kuuluu myös lämpökäsittely mäntyöljyn kiinnittymisen tehostamiseksi,

PUUNSUOJAUS MÄNTYÖLJYLLÄ Lujuustestit: Taivutuskimmokerroin ja -lujuus (EN 408): 3 l ( F ) 2 - F1 3a a 3 E m, g = 3 [ ( ) - ( ) ] ( ) bh af f m 2 W = max w 2 - w 1 4l l

PUUNSUOJAUS MÄNTYÖLJYLLÄ Taivutusmurtolujuus - MOR Taivutuskimmokerroin - MOE Sahatolpilla mäntyöljykäsittely heikensi murtolujuutta 4-16 % (50 mm) ja 7-23 % (100 mm) käsittelemättömiin tolppiin verrattuna Sorvitolpilla mäntyöljykäsittely heikensi murtolujuutta 10-16 % (80 mm) ja 9-23 % (120 mm) käsittelemättömiin tolppiin verrattuna

PUUNSUOJAUS MÄNTYÖLJYLLÄ LIIMAPALKKITUOTTEIDEN VEDENKESTÄVYYS Veden absorptio upotuskokeessa: Käsittelyt veden absorptiotesteihin (liimapalkit, N=20/käsittely) Mäntyöljykyllästys, raaka-aine mäntyä AB luokan painekyllästys kuparikyllästeellä, raaka-aine mäntyä Käsittelemättömät, raaka-aine kuusta

Kosteussuhde, % PUUNSUOJAUS MÄNTYÖLJYLLÄ Vesiabsorptiokoe (8 viikkoa) ja kappaleiden kuivuminen: 80 70 60 50 40 30 20 Käsittelemätön Painekyllästys Mäntyöjlykyllästys Mäntyöljykyllästetyt liimapalkit imivät vettä selvästi vähemmän kuin painekyllästetyt tai kyllästämättömät Max kosteussuhde: mäntyöljy 22,7 %, painekyllästetty 71,0 % käsittelemätön 58,4 % 10 0 5.4. 5.5. 4.6. 4.7. 3.8. 2.9. 2.10. 1.11. Päivämäärä Upotuksen jälkeen mäntyöljykyllästetyt myös kuivuivat nopeasti alle 20 % kosteussuhteen

PUUNSUOJAUS MÄNTYÖLJYLLÄ Olosuhdetestit : Upotuskokeen jälkeen liimapalkkikappaleiden käsittelyä jatkettiin olosuhdekaapissa vaihtelevissa lämpö- ja kosteusoloissa Dimensioita (pituus, leveys, paksuus) ja massaa mitattiin säännöllisesti olosuhdetestin aikana

PUUNSUOJAUS MÄNTYÖLJYLLÄ Paksuuden ja leveyden muutos olosuhdetestissä

PUUNSUOJAUS MÄNTYÖLJYLLÄ Päätelmät 1: Mäntyöljykäsittely heikentää tolppien lujuutta (käsittely korkeassa lämpötilassa => materiaali haurastuu) Mäntyöljykäsittely parantaa puun vedenhylkivyyttä huomattavasti verrattuna käsittelemättömään tai painekyllästettyyn puuhun Jos kappaleen päät on suojattu, pysyy mäntyöljykyllästetty puu märissäkin olosuhteissa niin kuivana, että lahottajasienten kasvu ei ole mahdollista

PUUNSUOJAUS MÄNTYÖLJYLLÄ Päätelmät 2 - Mäntyöljykyllästys painekyllästyksen vaihtoehtona: Lahonsuojaus biosideillä perustuu niiden kykyyn estää lahottajasienten infektoitumista ja kasvua, ne eivät estä veden imeytymistä puuhun Kemiallisella modifioinnilla (myrkyttömällä käsittelyllä) ei voida estää lahottajasienen infektoitumista ja lahoamisen etenemistä kokonaan kuten biosideillä, mutta sillä voidaan hidastaa tai estää puun kostuminen lahonsuojauksen tavoitteena mahdollisimman tehokkaan ja kestävän vedenhylkimiskyvyn saavuttaminen Jatkotutkimusten haasteena vettähylkivien modifiointikemikaalien ominaisuuksien kehittäminen: parempi kiinnittyminen ja huuhtoutumisen estäminen pidempi käyttöikä

PURISTUS- JA LÄMPÖMODIFIOINTI Taustaa: Puu alkaa pehmetä lähestyttäessä sen komponenttien lasisiirtymälämpötilaa Puuta voidaan puristaa kasaan paineen, lämmön ja kosteuden avulla, jolloin huokostila vähenee ja tiheys kasvaa Puristaminen voisi mahdollistaa myös kevyiden puulajien (esim. haapa n. 390 kg/m 3, mänty 420 kg/m 3 ) hyödyntämisen tuotteissa joissa vaaditaan mekaanista lujuutta, kovuutta ja kulutuskestävyyttä (esim. lattia- ja huonekalutuotteet) Menetelmä ei ole yleistynyt sahatavaran jatkojalostuksessa, koska puun käyttäytyminen prosessissa ja sen jälkeen ei ole täysin hallinnassa ja teollisia sovelluksia on tarjolla vain vähän

PURISTUS- JA LÄMPÖMODIFIOINTI Tavoite: Tutkia teollisen mittakaavan modifiointimenetelmää, jossa massiivipuun kuivaukseen ja mekaaniseen puristuskäsittelyyn lämmön ja kosteuden avulla on yhdistetty jälkikäsittelynä lämpökäsittely puristustilan stabiloimiseksi Tutkia modifiointimenetelmän ja sen eri prosessiparametrien vaikutusta puristusasteeseen ja sen pysyvyyteen, puristuksen suuntaisen tiheysprofiilin muodostumiseen ja halkeiluun

PURISTUS- JA LÄMPÖMODIFIOINTI MATERIAALI JA MENETELMÄT Rauduskoivu (Betula pendula Roth) ja haapa (Populus tremula L.) Sahatavara 40 mm 100 mm 2700 mm Process Compression Thermal modification Starting of compression Target degree of compression Birch G Green 10% - Birch G + TM Green 10% 3 hours at 190 C Birch MC20 At 20% MC 10% - Birch MC20 + TM At 20% MC 10% 3 hours at 190 C Aspen G Green 30% - (Aspen G + TM* Green 30% 3 hours at 190 C) Aspen MC20 At 20% MC 30% - (Aspen MC20 + TM* At 20% MC 30% 3 hours at 190 C) G=puristus aloitettu tuoreesta puusta, MC20=puristus aloitettu 20% kosteudessa, TM=lämpökäsittely * = tulokset haapapuun lämpökäsittelytesteistä valmistuvat myöhemmin

PURISTUS- JA LÄMPÖMODIFIOINTI MATERIAALI JA MENETELMÄT Modifioinnit tehtiin Korwensuun Konetehdas Oy:n pilottilaitteella Laitteella voidaan yhdistää hydraulinen puristus, kuumakuivaus ja lämpökäsittely Tavoiteltu puristusaste Koivu 10 % Haapa 30 % Puristuksen aloitusvaihe Tuoreesta alkaen tai 20 % kosteuteen kuivatusta

PURISTUS- JA LÄMPÖMODIFIOINTI TULOKSET Koivu, 0 Koivu, G Koivu, MC20 Koivu, 0 Koivu, G+TM Koivu, MC20+TM Haapa, 0 Haapa, G Haapa, MC20 G = puristus aloitettu tuoreella puulla, MC20 = puristus aloitettu 20 %:n kosteussuhteessa, TM = käsittely sisälsi lämpömodifioinnin

PURISTUS- JA LÄMPÖMODIFIOINTI TULOKSET PURISTUSASTE, HALKEILU Process Degree of compressio n Poisson s ratio Surface checks End checks Internal checks Mean Max Mean Max Mean Max Birch G 9.6-1.17 1.01 11.0 1.01 6.0 1.22 3.0 Birch G + TM 12.5-0.92 0.57 5.0 0.32 3.0 0.13 2.0 Birch MC20 7.7-1.53 0 0 0 0 0 0 Birch MC20 + TM 10.7-1.23 0 0 0 0 0.35 2.0 Aspen G 27.3 0.22 30.75 200.0 8.96 21.0 0.89 5.7 Aspen G + TM Aspen MC20 8.0-0.7 15.70 84.0 10.94 23.0 1.01 5.3 Aspen MC20 + TM G = puristus aloitettu tuoreella puulla, MC20 = puristus aloitettu 20 %:n kosteussuhteessa, TM = käsittely sisälsi lämpömodifioinnin Lähtökosteus vaikutti saavutettuun puristusasteeseen erityisesti haavalla Lämpökäsittely mahdollisti tavoitellun puristusasteen saavuttamisen koivulla Tuoreena aloitettu puristus lisäsi halkeilua Haapa halkeili enemmän kuin koivu

PURISTUS- JA LÄMPÖMODIFIOINTI Tiheysprofiili

PURISTUS- JA LÄMPÖMODIFIOINTI Puupinnan spektrimittausten perusteella laskettu väriero (ΔE*) eri tavoin modifiointikäsiteltyjen ja ilmakuivatun sahatavaran välillä eri syvyyksillä paksuussuunnassa. ΔE* on dimensioton suure, minimissään noin 2 yksikön suuruinen väriero on silmin havaittava. TP = puristettu aloitettu tuoreena, P 20 % = puristus aloitettu 20 %:n kosteudessa, LK = lämpökäsittely.

PURISTUS- JA LÄMPÖMODIFIOINTI ARVIOITA SOVELLUSKOHTEISTA Prosessiparametreillä ja jälkikäsittelyllä voidaan vaikuttaa puristus- ja lämpömodifoidun puun ominaisuuksiin ja niiden pysyvyteen menetelmä mahdollistaa periaatteessa esim. alhaisen tiheyden puumateriaalin käyttämisen sille aiemmin soveltumattomissa kohteissa Jatkotutkimuksissa selvitettävä modifioidun puun käyttäytyminen erilaissa sille soveltuvissa tuotteissa (esim. kovuus ja kulutuskestävyys lattia ja huonekalutuotteissa), puristusvaikutuksen palautumisen minimoiminen pitkällä aikavälillä erilaisissa käyttöolosuhteissa sekä tuotannon kustannustehokkuus

PUUN MODIFIOINNIN HAASTEITA TUTKIMUKSEN KANNALTA Puun modifioinnin suurimmat haasteet: lahonkestävyys, mittapysyvyys, lujuusominaisuudet, kustannustehokkuus Puun modifioinnin tutkimus ja kehittäminen näiden ominaisuuksien parantamiseksi on välttämätöntä puumateriaalin kilpailukyvyn parantamiseksi Puu on kuitenkin edullisessa asemassa materiaalien välisessä kilpailussa, koska se on uusiutuva ja ympäristöystävällinen materiaali

Kiitos