ITÄ-SUOMEN PUUPANEELI 24.1.2012 Joensuu Kristiina Laine DI, tohtorikoulutettava kristiina.laine@aalto.fi 050 384 1758 Lauri Linkosalmi DI, tohtorikoulutettava lauri.linkosalmi@aalto.fi 050 597 9156
Sisältö Puunjalostustekniikan laitoksen yleisesittely Puutuotetekniikan tutkimuksen ajankohtaisia aiheita Puun materiaalitekniikan tutkimuksen ajankohtaisia aiheita
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
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
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
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
Tutkimuksen rahoitus Yhteistyöprojektit (perus- ja soveltava tutkimus) Teollisuus Tekes FWR EU-rahoitus Suomen Akatemia RYM-Tohtorikoulu Muu rahoitus
Puutekniikan tutkimuksen ajankohtaisia aiheita
PRA yhteistyö Matti Kairi, puutuotetekniikka Jari Puttonen, talonrakennustekniikka Pekka Heikkinen, puurakentaminen
PRA yhteistyö Teollisen puurakentamisen osaamiskeskus Puurakentamisen teollisten prosessien ja tuotesuunnittelun tutkiminen, kehittämien ja opettaminen Palvelee yhteiskuntaa, teollisuutta, viranomaisia, tutkijoita ja opiskelijoita
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
FiDiPro-hanke
Massiivipuulattioiden käytettävyys Jonna Silvo
Case: Viikin kirkon puulattioiden kosteuseläminen
Seurantamittaukset 2011-2012 Lattialaudan kosteus Lattian ja seinän välinen rako 18 mittauspaikkaa Sisäilman lämpötila ja kosteus Mitataan samat kohdat kuin vuosina 2005-2006
Puupintojen likaantuminen ja siihen vaikuttavat tekijät Katja Vahtikari
Puupintojen likaantuminen Tutkittavia asioita Puulaji Syysuunta Pintakäsittely (kalvoa muodostamaton) Likaavat aineet Mittausmenetelmät Kemikaalinkesto (EN 13442) Värimittaukset Kontaktikulmamittaukset ph mittaukset
Viilun kuivauksen tutkiminen Olli Paajanen
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
Konvektio- ja kontaktikuivauksen periaate-erot
Kontaktikuivauksen uusi idea: lämpötilaero
Kuivausmenetelmien vertailu: vapaa vesi poistuu kontaktikuivauksessa nopeammin
Objectives
Structure of the project
Boksi rakennukset
Boksi rakennuksien energian käyttö Cradle to Gate 250000 Primary energy consumption 200000 150000 MJ 100000 50000 0 Renewable Non- Renewable Renewable Non- Renewable Renewable Non- Renewable Renewable Ökobau IBO KBOB Ecoinvent Non- Renewable Light weight 116616 112405 160132 83505 120793 89121 136512 112091 Massive 178329 140053 229265 111112 224159 116040 208521 137684 PC 29599 155523 40374 150568 31254 157144 32288 164453
Boksi rakennuksien hiilijalanjälki (CO 2 -eqv) Cradel to Gate 25000 GHG emission and storage capacity 20000 kg CO2-eq / kg 15000 10000 5000 0 Emission Storage Emission Storage Emission Storage Emission Storage Emission Storage Ökobau Synergy IBO KBOB Ecoinvent Light weight 9341 12066 4284 9110 5737 9282 4687 9066 12722 Massive 10824 18122 5064 14614 8013 15371 5994 11249 19065 PC 7605 2884 7583 1784 7093 1579 7765 16033 2838
Kiitos, kysymyksiä? lauri.linkosalmi@aalto.fi
Puun materiaalitekniikan tutkimuksen ajankohtaisia aiheita
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.
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
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
Pekka Tukiainen: Puun murtokäyttäytyminen Puun murtokäyttäytyminen ja mekaaniset ominaisuudet d) F [N] 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 1 2 3 CMOD [mm] E2, u = 49 % E2, micrograph 28 E2, micrograph 38
Anti Rohumaa: Sorvaushalkeamien vaikutus vanerin ominaisuuksiin Peeling checks
Anti Rohumaa: Affect of hydrothermal pre-treatment on bond strength development with PF resin Bond strength [N/mm2] 12 10 8 6 4 2 0 0 100 200 300 400 500 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
Lauri Rautkari: Surface modification of solid wood using different techniques Eli massiivipuun pinnan modifiointia mm. puristamalla Väitöstilaisuus 24.02.2012, 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
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)
Puun modifiointi puristamalla Kristiina Laine
Puun puristaminen: Inspiraatiota (NTT Docomo, 2009) (Olympus, 2006) (Forest Processing Group LTD, 2011)
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
Prosessiparametrien vaikutus tiheysprofiiliin 1100 1000 900 Compression ratio 25 %, MC 12,4 %, closing time 0.5 min, holding time 10 min, temperature 150 C. Density [kg/m 3 ] 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1 3 5 7 9 11 13 15 Position [mm]
Prosessiparametrien vaikutus tiheysprofiiliin 1100 1000 900 Compression ratio 6 %, MC 12,4 %, closing time 5 min, holding time 1 min, temperature 200 C. Density [kg/m 3 ] 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 2 4 6 8 10 12 14 Position [mm]
Tutkimustavoitteita Palautumisen minimointi Ominaisuuksien parantaminen (esim. kovuus) Prosessin optimointi
Kiitos, kysymyksiä? kristiina.laine@aalto.fi