2
Kymenlaakson ammattikorkeakoulu Tutkimusjulkaisu 2007 3 Kotka ja Kouvolan seutu 2006 Kymenlaakson ammattikorkeakoulun julkaisuja. Sarja B.
4 Julkaisija Kymenlaakson ammattikorkeakoulu Kustantaja Kymenlaakson ammattikorkeakoulu Editorial Board Iiris Kuusinen, Pekka Malvela, Seppo Rainisto, Sari Ranta, Ansa Räsänen, Juhani Talvela Taitto Kymenlaakson ammattikorkeakoulu, viestintäpalvelut, Tuija Helkiö Paino Kotkan Kirjapaino Oy 12/2006 ISSN 1239-9094 ISBN 952-5214-87-7
Sisällys Rehtorin tervehdys 7 The Rector s Greeting 9 1 Modernin painekyllästyksen haasteet ja mahdollisuudet 11 2 SÖKÖ-hanke työvälineenä merkittävään öljyonnettomuuteen varautumisessa 23 3 Toimiva logistiikka kansainvälisessä verkostotaloudessa 43 4 Yhteistyön haasteet satamissa työturvallisuuden parantaminen 55 5 Itäisen Suomenlahden veneenveistoperinne kadonnutta kulttuuria vai elävää todellisuutta? 69 6 Ammattikorkeakoulun yhteistyöllä aluevaikuttavuutta 87 7 Intermodaaliset ja integroidut kuljetusketjut: tutkimustyön haasteita 97 8 Kaakkois-Suomen ensihoitotoimintaa kehittämässä onnistuuko kehittämistyö ammattikorkeakoulun hallinnoimassa projektissa? 113 9 SisältöTehdas DigOma monimediaalisen oppimateriaalin kehittäminen 127 10 Markkinoinnin ja merkkituoteosaamisen hyödyntäminen paikan taloudellisessa kehittämisessä teoreettinen ja empiirinen tarkastelu suomalaisten kaupunkiseutujen käytännöistä 135 11 Miten kehittää opiskelijan tutkivaa ajattelua? 151 12 Monitieteistä pienhiukkastutkimusta 165 13 Lyhyen kantaman langattomat tekniikat 181 14 Kulttuurinen aluekehitysprojekti KIIDE 207 15 Innovallan kenttä innovaatiopolitiikkaa sosiologian näkökulmasta 219 16 Hankkeistettu opetus T & K-toiminnan ja opetuksen yhdistämisen haasteita ja mahdollisuuksia 237 5
6
Rehtorin tervehdys Minulla on ilo ja kunnia esitellä Kymenlaakson ammattikorkeakoulun tutkimusjulkaisun ensimmäinen numero! Tämän julkaisun avulla esittelemme eri alojen yhteistyökumppaneillemme ammattikorkeakoulun monipuolista tutkimus- ja kehittämistoimintaa. Tarkoituksemme on, että Kymenlaakson ammattikorkeakoulun tutkimusjulkaisu alkaa nyt ilmestyä säännöllisesti vuosittain. Kymenlaakson ammattikorkeakoulu on panostanut voimakkaasti aluekehittämiseen ja soveltavaan tutkimus- ja kehittämistoimintaan - sitä edellyttää myös ammattikorkeakoululaki. Harjoittamamme monipuolinen soveltava tutkimustyö palvelee suoraan aluekehittämistä, työelämän tarpeita ja opetuksen kehittämistä. Opetus ja opinnäytetyöt tuottavat uusia innovaatioita, tietoa ja käytäntöjä työelämään. Se taas tuo uutta materiaalia opetukseen ja tuottaa näin positiivisen kehittämisen kierteen. Osaamisemme profiloituu kolmeen painopistealueeseen: logistiikkaan, terveyden edistämiseen ja kansainväliseen liiketoimintaan, ja nämä alueet ovat hyvin edustettuina myös tässä julkaisussa. Toisaalta ammattikorkeakoulun monialaisuus ilmenee myös hyvin, ja julkaisun 16 eri artikkelia esittelevät myös lukuisia eri toimiala- ja osaamisrajoja ylittäviä tutkimushankkeita. Usein parhaat innovaatiot syntyvätkin juuri eri alojen rajapinnoissa. Tavoitteemme on kehittää Kymenlaakson ainoa itsenäinen korkeakoulu tasokkaaksi osaajaksi ammattikorkeakoulujen kärkeen. Kiitän kaikkia hyvästä yhteistyöstä ja toivotan asiantuntijoillemme ja partnereillemme hyvää menestystä edelleen! Tutkimus- ja kehittämisterveisin Ragnar Lundqvist Rehtori 7
8
The Rector s Greeting I have the pleasure and honour to present the first issue of the research publication of Kymenlaakso University of Applied Sciences! Through this publication we present our versatile research activities and development to our partners in the cooperation of different fields. Our purpose is that the research publication becomes a regular publication each year. Kymenlaakso University of Applied Sciences has strongly invested in area development and in adapting research activities and development this is also required by the law relating to universities of applied sciences. The versatile adaptive research work practised by us directly serves area development, the needs of working life and the development of teaching. Teaching and dissertations produce new innovations, information and practices for working life. It also, however, provides new material for teaching and produces the helix for such positive development. Our expertise profile is focused on three areas: logistics, the promotion of health, and international business. These areas are also well represented here in this publication. On the other hand, our multi-sectored nature is also apparent, and the 16 individual articles present our numerous research projects that show cross-cooperation between various fields and sectors. Often the best innovations are indeed created in the interfaces of differing fields. It is our objective to develop Kymenlaakso s only independent university to become an expert of the highest skills among universities of applied sciences. I wish to thank everybody for their excellent cooperation and further wish every success to our experts and our partners! Research and development regards Ragnar Lundqvist Rector 9
10
1 Modernin painekyllästyksen haasteet ja mahdollisuudet MMT Hannu Boren Tutkimusjohtaja hannu.boren@kyamk.fi 11 METSÄ- JA PUUTALOUS
12
Tiivistelmä Kymenlaakson ammattikorkeakoulu, jatkossa KyAMK, on valinnut yhdeksi metsä- ja puutalouden T&K-toiminnan painopistealueeksi puutuotteiden ominaisuuksien parantamisen modernin painekyllästyksen keinoin. Toiminta-ajatuksena on tarjota yrityksille mahdollisuus kehittää, valmistaa ja testata teollisuusmittakaavassa sään ja kosteudenkestäviä, kulutuksenkestäviä, lahosuojattuja sekä palosuojattuja puupohjaisia rakennustuotteita. Lisäksi KyAMK panostaa itse kyllästystekniikan kehittämiseen huomioon ottaen erilaiset puutuotteet yhteistyössä laitevalmistajien kanssa. KyAMK:n kyllästyslaitteisto on modernisoitu vuonna 2006 täyttämään kaikki vaatimukset, mitä mm. palavilla nesteillä kyllästys asettaa laitteistolle ja varotoimenpiteille (atex-direktiivi). Laitteiston maksimi käyttöarvot ovat lämpötilan suhteen 160 C ja paineen -0,99 15 bar. Tehokkaiden pumppujen ja lämmitysjärjestelmien vuoksi laitteisto antaa mahdollisuuden jopa puiden mietoon lämpökäsittelyyn kyllästyksen yhteydessä. Laitteisto sisältää huippuautomatikkaa, joka sallii myös käsiajomahdollisuuden, jolloin erilaiset prosessivariaatiot ovat miltei rajattomat. Modernin painekyllästyksen valinta yhdeksi T&K - toiminnan painopistealueeksi perustuu puun painekyllästysalan murrokseen, jonka on käynnistänyt EU:n kemikaalien käyttöä rajoittava politiikka. Perinteisten kyllästysaineiden käytön kielto, käytönrajoitukset ja biosididirektiivin vuoksi alan toimijoiden täytyy panostaa nykyistä enemmän uusien ympäristöystävällisten puunsuoja-aineiden ja menetelmien kehittelyyn sekä testaamiseen. Koska perinteiset kyllästysaineet väistyvät joka tapauksessa, ainakin osalle uusista aineista ja menetelmistä löytyy varmuudella kaupalliset markkinat. Tämän artikkelin tavoitteena on esitellä puun painekyllästyksen nykytila, tiedossa olevat ja ennakoidut muutokset alalla sekä käsitellä näiden tietojen perusteella puun painekyllästyksen tulevaisuuden haasteita ja mahdollisuuksia. Lopuksi esitetään tulevaisuuden visioita modernissa painekyllästyksessä käytettävistä aineista ja menetelmistä sekä niillä saavutettavista lopputuotteen ominaisuuksista. Puun painekyllästyksessä on käytetty viimeiset 50 vuotta lähinnä vain kahta kyllästysainetta; kreosoottia ratapölkyissä ja pylväissä sekä CCA:ta (Kupari-, kromi- ja arseenikylläste) sahatavarassa ja pylväissä. Molemmat kyllästysaineet ovat tehokkaita ja edullisia, mutta samalla terveydelle vaarallisia yleisbiosideja. Arseenidirektiivin 2003/2/EY ja biosididirektiivin 98/8/EY vuoksi CCA:n käyttö loppuu EU:ssa 1.9.2006, jonka jälkeen CCA kyllästetty puu täytyy korvata täysin muilla aineilla kyllästetyllä puulla tai muilla materiaaleilla. Kreosoottidirektiivi 2001/90/EY rajoittaa taas kreosootin käytön pelkästään ratapölkkyihin ja pylväisiin. Kuparipohjaiset yhdisteet ovat korvanneet kuluttajatuotteissa CCA:n, mutta niiden hinta on korkeampi ja niillä kyllästetyn puun käyttöikä lyhyempi kuin CCA:n kyllästetyn puun. Tästä huolimatta lähes kaikki kuluttajakäyttöön painekyllästetty puu on valmistettu kuparipohjaisilla aineilla. Vaikein haaste uusien puunkyllästysaineiden ja menetelmien kehittämisessä on saada lopputuotteen hinta ja laatu vastaamaan asiakkaiden tarpeita. Markkinoille tulleet uudet menetelmät ja aineet ovat erittäin kalliita, kuten furfuraalialkoholilla kyllästys, joka on tehdashinnaltaan jopa kymmenkertainen verrattuna CCA-kyllästettyyn puuhun. Vaikka ominaisuudet ovat osin jopa paremmat kuin CCA-kyllästetyllä puulla, niin hinta tullee karkoittamaan suurimman osan asiakaskunnasta. Ja miksi käyttää erittäin kallista tuotetta esim. terassi- tai ulkoverhoilautana, joissa riittävä käyttöikä on mahdollista saavuttaa myös käyttämällä männyn sydänpuuta hieman normaalia järeämpänä dimensiona esim. 28*95 painekyllästetyn sijasta 38*95 männyn sydänpuuta. Aina ei tarvita 40 vuoden käyttöikää, sillä kyllästetty terassilaudoitus uusitaan pääsääntöisesti mekaanisten vaurioi- 13
den, halkeilun tai ulkonäköseikkojen takia, ei lahoamisen vuoksi. Toisaalta turvallisuuden kannalta kantavat rakenteet, kaiteet, laiturit jne. olisi hyvä tehdä mahdollisimman hyvin kestävästä puusta. Tosiasia on kuitenkin se, että suurin volyymi on aivan jossain muualla kuin turvallisuutta edistävissä rakenteissa eli volyymi tulee terassilaudoista ja ulkoverhouspaneeleista jne. On siis löydettävä kemikaaleja, jotka paitsi ovat hinnaltaan edullisia, myös puun kyllästykseen soveltuvia. Jotta kemikaali olisi puun kyllästykseen soveltuva, sen molekyylikoko ja viskositeetti tulee olla riittävän pieni hyvän tunkeuman ja tasaisen kyllästystuloksen aikaansaamiseksi. Lisäksi sen tulisi kiinnittyä puuhun esim. joko polymeroitumalla tai reagoimalla puun OH-ryhmien kanssa, mutta toisaalta voimakas reagoiminen puun kanssa johtaa suotautumiseen, jolloin hyvän tunkeuman aikaansaaminen vaikeutuu. Lahonsuojauksen kannalta hyvän kyllästysaineen tunnusmerkkejä on myös laaja yhdisteiden kirjo, jolloin vaikuttavia aineita on useita eli vaikka eliö olisi yhtä yhdistettä vastaan resistentti niin kyllästysaineesta löytyy kuitenkin joku yhdiste, joka toimii ko. eliötä vastaan. Samalla olisi muutettava myös puun fysikaalisia ominaisuuksia, siten että puu pysyy kuivempana, tasapainokosteus alhaisempana ja puuta vioittavien eliöiden ravinnonsaanti vaikeutuu. Hyvä esimerkki modernista kyllästysaineesta puun lahonsuojaukseen on raakamäntyöljy, joka tosin sisältää myös yhdisteitä, jotka ovat eliöille soveltuvaa ravintoa, joka taas edistää lahoamista. Näitä edellä mainittuja ominaisuuksia voidaan myös parantaa joko modifioimalla alkuperäistä kemikaalia tai käyttämällä/kehittämällä uusia, monipuolisia puun kyllästysprosesseja ja jälkikäsittelymenetelmiä. Puun kyllästämistä on tutkittu monilla eri aineilla, mutta hyvin usein on unohdettu kyllästysprosessin merkitys lopputuloksen kannalta. Monet kemikaalit ovat olleet hyvin lupaavia, mutta normaali Bethell-kyllätys ei ole tuottanut tavoiteltuja tuloksia esim. silikaattien kohdalla. Vasta kun myös kyllästysprosessi on räätälöity aineen ominaisuuksien mukaan, jossa on huomioitu aineen molekyylikoko, viskositeetti eri lämpötiloissa, mahdollinen polymeroituminen, esteröityminen, reaktiot puun kanssa, aineen suotautuminen jne. voidaan tehdä johtopäätöksiä aineen soveltuvuudesta puun kyllästämiseen. Tutkittaessa ja kehitettäessä uusia aineita puun kyllästämiseen on siis aineen ominaisuuksien lisäksi tutkittava eri kyllästysprosessien vaikutus lopputulokseen. Tämä vuoksi tutkittava kenttä on poikkeuksellisen laaja, jolloin tarvitaan poikkitieteellistä tutkimusta eri alojen yritysten ja tutkimusorganisaatioiden välillä hyvien tuloksien aikaansaamiseksi. 14 Lainsäädännön vaikutuksesta ja ympäristötietoisuuden kasvusta uudet ympäristöystävällisemmät puusuojausmenetelmät ja aineet tulevat valtaamaan markkinoita. Kuluttajatuotteissa kuparipohjaiset aineet säilyvät varmasti vielä vuosia valtatuotteena, varsinkin kun kuparin liukeneminen saadaan edullisella tavalla estettyä kyllästetystä puusta. Todennäköisesti tämä saadaan aikaan jollain kasviöljypohjaisella jälkikäsittelyllä, jolloin puun pintaan hapettunut, polymeroitunut tai esteröitynyt öljy estää kuparin liukenemisen puusta. Samalla öljy vähentää puun kosteuselämistä, värjää puuta ja parantaa säänkestoa. Mutta muut aineet ja menetelmät saavat myös markkinaosuuksia. Samalla painekyllästysteollisuus saa loistavan mahdollisuuden laajentaa tuotevalikoimaansa pelkästä puun lahonsuojauksesta myös kosteuden-, sään ja palonsuojaukseen sekä erilaisten puutuotteiden kovuuden parantamiseen. Tämä kehitys on jo nyt nähtävissä. Samalla kun on tutkittu ympäristöystävällisempiä kyllästysaineita puun lahonsuojaukseen, on havaittu, että nämä uudet aineet parantavat myös puun muita ominaisuuksia. Näin on myös perinteisillä kyllästysaineilla CCA:lla ja kreosootilla, mutta mm. niiden yleismyrkyllisyyden vuoksi niitä ei voitu käyttää muualla kuin ulkona. Koska painekyllästys on prosessina edullinen vain noin 5 eurosta 40 euroon kuutiolta, on painekyllästys varteenotettava vaihtoehto myös maalaukselle ja/tai värjäykselle. Painekyllästyksen avulla pigmenttiä (maalia), öljyä, vahaa jne. ei ole pelkästään pinnassa vaan myös itse puussa, jolloin lopputulos on parempi ja huoltovälit pidemmät. Moderneille, ympäristöystävällisille puun painekyllästysmenetelmille ja aineille on nyt tilaus.
Joku uusista menetelmistä tai joku vanhastaan tunnettu aine yhdistettynä moderniin painekyllästystekniikkaan tulee melkoisella varmuudella seuraavan kymmenen vuoden aikana korvaamaan myös vihreän kuparipohjaisilla yhdisteillä kyllästetyn puun. Kenttäkokeista ensimmäiset luotettavat tulokset saadaan noin kymmenen vuoden kuluttua, joten Kestopuuyhdistyksen Viikin koekentän vuonna 1992 perustetun kokeen tulokset raakamäntyöljyllä kyllästetyillä kappaleilla alkavat olla käyttökelpoisia. Kun vielä raakamäntyöljyn tahraavuus ja tihkuminen on saatu prosessiteknisesti hallintaan, lienee meillä ensimmäinen taloudellisessakin mielessä oleva moderni aine- ja menetelmä puun painekyllästykseen käytössä ainakin infrastruktuurituotteille lahonsuojauksessa. Silikaatteihin pohjautuvista kyllästysaineista löytyy varmuudella ratkaisuja ainakin puutuotteiden palosuojaukseen ja kovuuden parantamiseen. KyAMK:ssa tehtyjen tutkimusten mukaan silikaateilla voidaan jopa kolminkertaistaa puulattioiden kovuus painekyllästyksen keinoin, joka lienee myös yksi tulevaisuuden sovellutus. Erilaisten vahojen (pitkäketjuisten hiilivetyjen) ja öljyjen käyttö puun painekyllästyksessä yleistyy myös, mutta niiden käyttöä voi rajoittaa etenkin julkisella puolella palomääräykset. Abstract Challenges and future prospects of modern wood impregnation Traditionally wood was impregnated by creosote or CCA, but new EU directives have restricted the use of creosote, only for products for professional use and totally prohibited the use of CCA. Implementation of the Biocide Directive will also control what kind of new preservatives are allowed to be used in the EU. Since the use of traditional preservatives will decrease, there will be a market for new, more environmentally friendly preservatives and methods in wood impregnation. The department of Forestry and Wood Technology of Kymenlaakso University of Applied Sciences has decided to concentrate its R&D efforts to study and develop modern wood impregnation. University modernised pilot impregnation plant during year 2006. The pilot plant meets all requirements for ATEX-directive for explosive gases and air fumes, which is very essential when using oils in hot processes. The maximum allowed temperature of a pilot plant is 160oC and for pressure -0.99 15 bar. Through modern automation and handy manual control systems, there can be tested innumerable process alternatives. The idea is to offer industry and other research organisations the possibilities to carry out impregnation studies with a top class pilot plant. The aim is to concentrate on developing impregnation process technology, and develop and study preservatives with the co-operation of the chemical industry and research organisations. Traditionally wood is impregnated against decay. In some countries wood is impregnated also against termites and fire. During the last decade, there have been new methods developed to protect wood against decay. Furfural alcohol impregnation or hot oil heat treated wood are more valuable than traditionally impregnated wood, therefore their market share will be quite small, although these methods also improve other properties than decay resistance. These methods improve dimensional stability, hardness, and moisture resistance of wood products and in some cases also fire resistance. These properties are also very desirable for indoor uses. Simultaneously when developing new environmentally friendly methods for wood impregnation against decay, we might get new applications for improving wooden floor materials, panels, boards, plywood, roof trusses, furniture, etc. When developing new preservatives and methods for wood impregnation, several requirements set by the authorities have to be overcome. New preservatives and methods have to be studied according to the Biocide Directive. The other possibility is to apply 15
for exemption from the Biocide Directive. Both choices require studies of biological and chemical effects of preservatives. In addition, retention levels of preservative per cubic for different use classes needs to be studied, e.g. how much preservative is needed for wood in ground contact (UC4/P8) to have long enough service life. These are mainly economical challenges, since these studies are very expensive. The real challenge for the research is to find and develop preservatives and methods, priced at the same level as traditional preservatives and methods. The price must be quite low in order to have commercial potential, but at the same time it must be environmentally friendly, molecular size must be low enough, viscosity must be convenient, it has to react with wood somehow to avoid leaking, etc. At the same time it has to be known how temperature and other process parameters affect the properties of the preservative. The new regulations help to commercialise new environmentally friendly impregnation preservatives and methods, even if their price is somewhat higher than traditional or copper based preservatives. Crude tall oil and its distillates are certainly one preservative for the future, at least for products for professional use, e.g. railway sleepers, utility poles etc. Different kinds of silicates will be also be commercialised for fire protection and wooden floor materials. Impregnation by paints and waxes with different kinds of pigments will become more common if fire regulations will allow the use of them. 16
Johdanto Kymenlaakson ammattikorkeakoulu, jatkossa KyAMK, on valinnut yhdeksi metsä- ja talouden T&K-toiminnan painopistealueeksi puutuotteiden ominaisuuksien parantamisen modernin painekyllästyksen keinoin. Toiminta-ajatuksena on tarjota yrityksille mahdollisuus kehittää, valmistaa ja testata teollisuusmittakaavassa sään ja kosteudenkestäviä, kulutuksenkestäviä, lahosuojattuja sekä palosuojattuja puupohjaisia rakennustuotteita. Lisäksi KyAMK panostaa itse kyllästystekniikan kehittämiseen huomioon ottaen erilaiset puutuotteet yhteistyössä laitevalmistajien kanssa. KyAMK:n kyllästyslaitteisto on modernisoitu vuonna 2006 täyttämään kaikki vaatimukset, mitä mm. palavilla nesteillä kyllästys asettaa laitteistolle ja varotoimenpiteille (atex-direktiivi). Laitteiston maksimi käyttöarvot ovat lämpötilan suhteen 160 C ja paineen -0,99 15 bar. Tehokkaiden pumppujen ja lämmitysjärjestelmien vuoksi laitteisto antaa mahdollisuuden jopa puiden mietoon lämpökäsittelyyn kyllästyksen yhteydessä. Laitteisto sisältää huippuautomatikkaa, joka sallii myös käsiajomahdollisuuden, jolloin erilaiset prosessivariaatiot ovat miltei rajattomat. Kuvassa 1 on esitetty kyllästyslaitteisto sekä silikaattikyllästystutkimuksen yhden koekyllästyksen puutavaraa. Kuva 1. Kymenlaakson ammattikorkeakoulun modernisoitu kyllästyslaitteisto sekä silikaattikyllästettyä puutavaraa. Modernin painekyllästyksen valinta yhdeksi T&K - toiminnan painopistealueeksi perustuu puun painekyllästysalan murrokseen, jonka on käynnistänyt EU:n kemikaalien käyttöä rajoittava politiikka. Perinteisten kyllästysaineiden käytön kielto, käytönrajoitukset ja biosididirektiivi vuoksi alan toimijoiden täytyy panostaa nykyistä enemmän uusien ympäristöystävällisten puunsuoja-aineiden ja menetelmien kehittelyyn sekä testaamiseen. Koska perinteiset kyllästysaineet väistyvät joka tapauksessa, ainakin osalle uusista aineista ja menetelmistä löytyy varmuudella kaupalliset markkinat. Tämän artikkelin tavoitteena on esitellä puun painekyllästyksen nykytila, tiedossa olevat ja ennakoidut muutokset alalla sekä käsitellä näiden tietojen perusteella puun painekyllästyksen tulevaisuuden haasteita ja mahdollisuuksia. Lopuksi esitetään tulevaisuuden visioita modernissa painekyllästyksessä käytettävistä aineista ja menetelmistä sekä niillä saavutettavista lopputuotteen ominaisuuksista. 17
Puun painekyllästyalan nykytila ja tiedossa olevat muutokset Puun painekyllästyksessä on käytetty viimeiset 50 vuotta lähinnä vain kahta kyllästysainetta; kreosoottia ratapölkyissä ja pylväissä sekä CCA:ta (Kupari-, kromi- ja arseenikylläste) sahatavarassa ja pylväissä. Molemmat kyllästysaineet ovat tehokkaita ja edullisia, mutta samalla terveydelle vaarallisia yleisbiosideja. Arseenidirektiivin 2003/2/EY ja biosididirektiivin 98/8/EY vuoksi CCA:n käyttö loppuu EU:ssa 1.9.2006, jonka jälkeen CCA kyllästetty puu täytyy korvata täysin muilla aineilla kyllästetyllä puulla tai muilla materiaaleilla. Kreosoottidirektiivi 2001/90/ EY rajoittaa taas kreosootin käytön pelkästään ratapölkkyihin ja pylväisiin. Kuparipohjaiset yhdisteet ovat korvanneet kuluttajatuotteissa CCA:n, mutta niiden hinta on korkeampi ja niillä kyllästetyn puun käyttöikä lyhyempi kuin CCA:n kyllästetyn puun. Tästä huolimatta lähes kaikki kuluttajakäyttöön painekyllästetty puu on valmistettu kuparipohjaisilla aineilla. Kuparipohjaiset aineet liukenevat kuitenkin huomattavasti nopeammin puusta luontoon kuin CCA, jossa kromi toimii myös kiinnittävänä yhdisteenä. Ilman kromia kupari liukenee ympäristöön. Kuparin haittavaikutuksia lisää taas sen biokertyvyys eliöihin. Kromin käyttö puunsuoja-aineen osana on edelleen sallittua, jos voidaan todistaa, ettei se toimi puunsuoja-aineessa tehoaineena. Artikkelin kirjoittaja ei kuitenkaan usko, että kromin käyttö tullaan sallimaan tulevaisuudessa kuluttajatuotteissa. Markkinoille on myös tullut tai on tulossa monia uusia tuotteita, jotka ovat saaneet vapautuksen biosididirektiivistä eli ne eivät vaikuta kemiallisesti tai biologisesti eliöiden toimintaan vaan niiden vaikutus perustuu pelkästään fysikaalisiin ilmiöihin. Tälläisiä markkinoille tulleita uusia menetelmiä ovat mm. furfuraalialkoholilla kyllästys, erilaisiin silikaatteihin perustuva kyllästys sekä kuumassa öljyssä lämpökäsitelty puu. Näiden uusien tuotteiden ongelmana on kuitenkin niiden korkea hinta, pitkäaikaiskokeiden puute tai vähyys sekä tietotaidon puute ja/tai vähäisyys uusista tuotteista niin T&K-organisaatioissa, yrityksissä, jakeluketjussa ja loppukäyttäjien piirissä. Hyvä esimerkki edellä mainituista ongelmista on uuden tuotteen kohdalla kymmenen vuotta sitten markkinoille tullut lämpökäsitelty puu, jota aluksi mainostettiin jopa CCA-kyllästetyn puun korvaajaksi. Mutta lämpökäsitelty puu törmäsi kaikkiin edellä mainittuihin ongelmiin, mikä taas on pilannut lämpökäsitellyn puun mainetta. Vasta nyt lämpökäsitellylle puulle soveltuvat käyttökohteet ovat löytymässä, ominaisuudet sekä niihin vaikuttavat tekijät tunnetaan, tuotannon volyymi on teollisella tasolla ja asiakkaat ovat oppineet käyttämään lämpökäsiteltyä puuta oikeissa käyttökohteissa. Tämä vei noin kymmenen vuotta aikaa lämpökäsitellyn puun markkinoille tulosta. 18 Puun painekyllästyksessä uudet tuotteet ja menetelmät kohtaavat myös nyt enemmän viranomaisten asettamia vaatimuksia. Käytettävät aineet tulee joko arvioida biosididirektiivin mukaisesti tai sitten on anottava vapautusta arvioinnista. Molemmat vaativat tutkimustuloksia aineen kemiallisista ja biologisista vaikutuksista eliöihin. Lisäksi tulisi tutkia ja testata, millaisilla pitoisuuksilla puussa päästään EN 351-1 ja EN 351-2 mukaisiin käyttöluokkiin. Esimerkiksi maakosketuksissa vaaditaan käyttöluokkaa (UC) 4 ja tunkeumaluokkaa (P) 8, joka vastaa NTR: n A-luokan kyllästystä. NTR on taas Pohjoismaiden puunsuojausneuvosto, joka myöntää standardien EN 113, EN 73, EN 84, EN 807 ja EN 275 tehtävien tutkimusten perusteella, millaisilla pitoisuuksilla voidaan uusi kyllästysaine hyväksyä esim. NTR:n A-luokkaan käytettäväksi maaja vesikosketuksissa (UC4/P8). Lisäksi Suomessa uusi kyllästysaine on hyväksytettävä Suomen ympäristökeskuksessa (SYKE). Mikäli aine on kuitenkin arvioitu biosididirektiivin mukaisesti ja hyväksytty, SYKE:n on hyväksyttävä aine käyttöön Suomessa. Jotta uusien aineiden ja menetelmien käyttöönotto vauhdittuisi Suomessa, olisi SYKE:n nopeutettava toimintaansa huomattavasti,
sillä SYKE:ssä on tälläkin hetkellä arvioitavana yli viisi vuotta vanhoja hakemuksia. SYKE:n tulisi saada päätös aikaan puolessa vuodessa tai ilmoitettava tarvittavista lisätutkimuksista, jotta se ei jarruttaisi alan kehitystä. Todennäköisesti biosididirektiivin myötä tuleva vastavuoroinen hyväksyntä tulee viimeistään nopeuttamaan SYKE:n toimintaa, jolloin alalla on tasavertaiset mahdollisuudet kilpailla Ruotsin painekyllästysteollisuuden kanssa. Ruotsissa painekyllästysteollisuuden tuotanto on nelinkertainen verrattuna Suomeen ja siellä myös käytetään moderneja aineita, joita ei ole vielä hakemuksista huolimatta SYKE hyväksynyt käyttöön Suomessa. Modernin painekyllästyksen haasteet Puun ominaisuuksien parantaminen on periaatteessa helppoa: Puun lahoamisen ja homehtumisen estäminen sekä säänkeston parantaminen onnistuu, kun puu saadaan pidettyä kuivana. Mutta maakosketuksissa puun kostumista ei voida käytännössä estää millään tavoin. Puun lahonsuojauksessa hyvä kyllästysaine sisältää kuitenkin myös aina biosideja. Niiden määrää voidaan kuitenkin vähentää, mikäli puun kosteus on käytössäkin alhainen ja puuta vioittavien eliöiden ravinnonsaantia on rajoitettu. Palokestävyyden parantaminen on myös periaatteessa helppoa: yksi tapa on lisätä puuhun palamatonta ainetta, joka tukkii puun solukon, jolloin puun syttyminen/palaminen estyy ja/tai hidastuu hapenpuutteen vuoksi. Kovuuden parantamisessa toimitaan samoin, mutta aineen tulisi olla kovaa esim. piitä tai sitten muuttua polymeroinnin myötä kovaksi. Kilpailevia tuotteita on myös kehitetty, joista paras esimerkki on puu-muovikomposiitit. Näitä on mainostettu lahoamattomina, elämättöminä, kierrätettävinä jne. Mutta tulevaisuudessa muovin raaka-aineen, öljyn, hinta nousee ja samalla komposiittituotteissa joudutaan käyttämään yhä enemmän puuta ja vähemmän muovia kannattavuustekijöiden vuoksi. Lisäksi Pohjois-Amerikassa on havaittu vanhoissa puu-muovikomposiittirakenteisissa puutarhakalusteissa ja terasseissa yllättävä ongelma, ne lahoavat (kuva 2). Syyksi epäillään sitä, että komposiittirakenteissa käytettävä puhdas, uuteaineeton puukuitu, sellu, ei ole vastustuskykyinen lahottajasieniä vastaan (Manning et al. 2006). Tapauksista tulee väistämättä mieleen Suomessa tapahtunut lämpökäsitellyn puun lanseeraus markkinoille. Ilmeisesti puu-muovikomposiittien puukuituja joudutaan myös käsittelemään lahoamisen estämiseksi. Kuva 2. Pohjois-Amerikassa on havaittu vanhoissa puu-muovikomposiittirakenteisissa puutarhakalusteissa ja terasseissa yllättävä ongelma, ne lahoavat (Manning et al. 2006). 19
Vaikein haaste uusien puunkyllästysaineiden ja menetelmien kehittämisessä on kuitenkin saada lopputuotteen hinta ja laatu vastaamaan asiakkaiden tarpeita. Markkinoille tulleet uudet menetelmät ja aineet ovat erittäin kalliita, kuten furfuraalialkoholilla kyllästys, joka on tehdashinnaltaan jopa kymmenkertainen verrattuna CCA-kyllästettyyn puuhun. Vaikka ominaisuudet ovat osin jopa paremmat kuin CCA-kyllästetyllä puulla, niin hinta tullee karkoittamaan suurimman osan asiakaskunnasta. Ja miksi käyttää erittäin kallista tuotetta esim. terassi- tai ulkoverhoulautana, joissa riittävä käyttöikä on mahdollista saavuttaa myös käyttämällä männyn sydänpuuta hieman normaalia järeämpänä dimensiona esim. 28*95 painekyllästetyn sijasta 38*95 männyn sydänpuuta. Aina ei tarvita 40 vuoden käyttöikää, sillä kyllästetty terassilaudoitus uusitaan pääsääntöisesti mekaanisten vaurioiden, halkeilun tai ulkonäköseikkojen takia, ei lahoamisen vuoksi. Toisaalta turvallisuuden kannalta kantavat rakenteet, kaiteet, laiturit jne. olisi hyvä tehdä mahdollisimman hyvin kestävästä puusta. Tosiasia on kuitenkin se, että suurin volyymi on aivan jossain muualla kuin turvallisuutta edistävissä rakenteissa eli volyymi tulee terassilaudoista ja ulkoverhouspaneeleista jne. On siis löydettävä kemikaaleja, jotka paitsi ovat hinnaltaan edullisia, myös puun kyllästykseen soveltuvia. Jotta kemikaali olisi puun kyllästykseen soveltuva, sen molekyylikoko ja viskositeetti tulee olla riittävän pieni hyvän tunkeuman ja tasaisen kyllästystuloksen aikaansaamiseksi. Lisäksi sen tulisi kiinnyttyä puuhun esim. joko polymeroitumalla tai reagoimalla puun OH-ryhmien kanssa, mutta toisaalta voimakas reagoiminen puun kanssa johtaa suotautumiseen, jolloin hyvän tunkeuman aikaansaaminen vaikeutuu. Lahonsuojauksen kannalta hyvän kyllästysaineen tunnusmerkkejä on myös laaja yhdisteiden kirjo, jolloin vaikuttavia aineita on useita eli vaikka eliö olisi yhtä yhdistettä vastaan resistentti, niin kyllästysaineesta löytyy kuitenkin joku yhdiste, joka toimii ko. eliötä vastaan. Samalla olisi muutettava myös puun fysikaalisia ominaisuuksia siten, että puu pysyy kuivempana, tasapainokosteus alhaisempana ja puuta vioittavien eliöiden ravinnonsaanti vaikeutuu. Hyvä esimerkki modernista kyllästysaineesta puun lahonsuojaukseen on raakamäntyöljy, joka tosin sisältää myös yhdisteitä, jotka ovat eliöille soveltuvaa ravintoa, joka taas edistää lahoamista. Näitä edellä mainittuja ominaisuuksia voidaan myös parantaa joko modifioimalla alkuperäistä kemikaalia tai käyttämällä/kehittämällä uusia, monipuolisia puun kyllästysprosesseja ja jälkikäsittelymenetelmiä. 20 Puun kyllästämistä on tutkittu monilla eri aineilla, mutta hyvin usein on unohdettu kyllästysprosessin merkitys lopputuloksen kannalta. Monet kemikaalit ovat olleet hyvin lupaavia, mutta normaali Bethell-kyllätys ei ole tuottanut tavoiteltuja tuloksia esim. silikaattien kohdalla. Vasta kun myös kyllästysprosessi on räätälöity aineen ominaisuuksien mukaan, jossa on huomioitu aineen molekyylikoko, viskositeetti eri lämpötiloissa, mahdollinen polymeroituminen, esteröityminen, reaktiot puun kanssa, aineen suotautuminen jne., voidaan tehdä johtopäätöksiä aineen soveltuvuudesta puun kyllästämiseen. Tutkittaessa ja kehitettäessä uusia aineita puun kyllästämiseen on siis aineen ominaisuuksien lisäksi tutkittava eri kyllästysprosessien vaikutus lopputulokseen. Tämä vuoksi tutkittava kenttä on poikkeuksellisen laaja, jolloin tarvitaan poikkitieteellistä tutkimusta eri alojen yritysten ja tutkimusorganisaatioiden välillä hyvien tuloksien aikaansaamiseksi. T&K-toiminnan rahoittajat tuntevat tämän haasteen hyvin ja yleensä valvovat, että hankkeissa on riittävät resurssit ja osaaminen hankkeen tavoitteiden toteuttamiseksi.