Puun modifiointiklusteri : Loppuraportti
Väärä, Tuomo; Boren, Hannu (2012)
Väärä, Tuomo
Boren, Hannu
Kymenlaakson ammattikorkeakoulu
2012
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:1797-5972
https://urn.fi/URN:ISBN:1797-5972
Tiivistelmä
Puun modifiointiklusteri -hankkeen tavoitteena oli jatkaa Kymenlaakson ammattikorkeakoulun puutekniikan laboratoriossa aloitettua, painekyllästykseen perustuvaa puun modifioinnin tutkimus- ja kehitystyötä, jotta saataisiin uutta tietoa modifiointimenetelmistä ja modifiointiaineista. Tavoitteena oli myös perustaa Kymenlaaksoon moderni painekyllästysklusteri. Klusterin tarkoituksena oli, että laitevalmistajat voisivat yhteistyössä suunnitella ja valmistaa puun modifiointiin soveltuvan painekyllästyslaitteiston ja tarjota sitä edelleen puutavaraa valmistaville yrityksille uusien, modifioitujen puutuotteiden valmistamiseksi.
Hankkeessa laadittiin uusien, modifioitujen puutuotteiden tuotantoa varten ohjeet, joissa käsiteltiin kyllästysprosessien, kyllästysaineiden, kyllästämön teknisten
vaatimusten, mitoituksen sekä ympäristö- ja turvallisuusnäkökohtien huomioon ottamista kyllästyslaitteiston suunnittelussa. Tämän selvitystyön perusteella hankkeessa mukana olleet kone- ja laitevalmistajat suunnittelivat yhteistyössä KyAMK:n kanssa pilottikyllästämön ja tarjosivat sitä puutuoteteollisuudelle. Kyllästyslaitteiston suunnittelu ei kuitenkaan tässä hankkeessa johtanut kaupalliseen toimintaan. Uutta tietoa puun modifiointimahdollisuuksista hankittiin suomalaisille puulajeille tehtyjen koekyllästysten ja kansainvälisten vierailujen avulla. Koekyllästyksillä ja kyllästysten jälkeisellä lämpökäsittelyllä tuotettiin erilaisia materiaaleja, joiden ominaisuuksia testattiin. Hankkeessa tuotettiin myös uudella tavalla modifioitua puuraaka-ainetta puujalostusyrityksille, jotka valmistivat siitä jatkotestausta varten tuotteita, mm. paloikkunoita, puupylväitä ja ulkoverhouslautoja.
Vesilasikyllästys ja sen jälkeinen lievä lämpökäsittely ei parantanut puumateriaalin mittapysyvyyttä kosteusvaihteluissa. Kyseessä oli kuitenkin alkukehitysvaiheessa oleva tuote, jota on myöhemmin kehitetty eri käyttökohteisiin mm. muuttamalla vesilasiliuoksen konsentraatiota ja lämpökäsittelyn lämpötilaa. Näillä toimilla on saatu parannettua mm. vesilasikyllästetyn puun dimensiostabiliteettia.
Lujuustestien mukaan vesilasikyllästys ja siihen liitetty lämpökäsittely eivät vaikuta oleellisesti puun taivutus- ja leikkauslujuuteen. Kimmokerroin taivutuksessa sen sijaan hieman aleni vesilasikyllästetyllä ja lämpökäsitellyllä materiaalilla. Mäntyöljykeitto ei vaikuttanut puun kimmokertoimeen taivutuksessa, mutta taivutus ja leikkauslujuus heikkenivät mäntyöljykäsitellyllä puulla jopa 20 %. Liimauskokeissa käytettiin kylmäkovettuvaa melamiini-formaldehydihartsia, melamiini- urea-formaldehydihartsia, fenoli-resorsinoli formaldehydihartsia ja kosteuskovettuvaa polyuretaaniliimaa. Vesilasikyllästys ja siihen liitetty lämpökäsittely eivät oleellisesti heikentäneet liimauksen laatua. Kuitenkin vesilasimateriaalilla 6 polyuretaaniliiman liimaustulos oli selvästi muita heikompi, myös referenssimateriaalilla, joten liimauksessa on saattanut tulla virhe. Mäntyöljykäsiteltyjen materiaalien liimasauman leikkauslujuudet olivat kaikilla liimoilla selvästi pienemmät kuin käsittelemättömien vertailukappaleiden. Toisaalta myös mäntyöljykäsitellyn puun leikkauslujuus on pienempi kuin vastaavan käsittelemättömän referenssimateriaalin.
Tässä hankkeessa vesilasikyllästetyn materiaalin työstökokeet tehtiin niin pienellä otoksella, ettei tullut esille selvästi suurempaa terän kulumista referenssimateriaaliin
verrattuna. Kuitenkin vesilasikyllästetyn ulkoverhouslaudan höyläys palotestiseiniä varten osoitti höylän sivukutterien terien kuluvan erittäin nopeasti. Paloikkunan testaus VTT:llä osoitti, että vesilasikyllästetystä puusta valmistetulla
ikkunalla on mahdollisuus täyttää sekä sisä- että ulkopuolelta testattaessa paloluokan EI30 vaatimukset. SBI-palokoe MeKA:ssa Latviassa osoitti, että vesilasikyllästetyllä ulkoverhouspaneelilla on potentiaalia täyttää paloluokka D, s1, d0. SBI-testin tulosta heikensi se, että testimateriaalin sydänpuuosuus oli varsin suuri, mikä pienensi vesilasin jäämää tuotteessa.
Vesilasipurun poltto oli savukaasupäästöjen suhteen ongelmatonta, mutta poltettaessa yksistään vesilasipurua, tuhka sintraantui ja tarttui tulipesän seinille ja arinaan
lasimaiseksi laataksi. Vesilasipurun sekoittaminen puoliksi pellettien kanssa poisti tämän ongelman, joten korkeajäämäistä vesilasipurua ei tulisi polttaa yksistään,
vaan se tulisi polttaa yhdessä muiden polttoaineiden kanssa.
Hankkeessa laadittiin uusien, modifioitujen puutuotteiden tuotantoa varten ohjeet, joissa käsiteltiin kyllästysprosessien, kyllästysaineiden, kyllästämön teknisten
vaatimusten, mitoituksen sekä ympäristö- ja turvallisuusnäkökohtien huomioon ottamista kyllästyslaitteiston suunnittelussa. Tämän selvitystyön perusteella hankkeessa mukana olleet kone- ja laitevalmistajat suunnittelivat yhteistyössä KyAMK:n kanssa pilottikyllästämön ja tarjosivat sitä puutuoteteollisuudelle. Kyllästyslaitteiston suunnittelu ei kuitenkaan tässä hankkeessa johtanut kaupalliseen toimintaan. Uutta tietoa puun modifiointimahdollisuuksista hankittiin suomalaisille puulajeille tehtyjen koekyllästysten ja kansainvälisten vierailujen avulla. Koekyllästyksillä ja kyllästysten jälkeisellä lämpökäsittelyllä tuotettiin erilaisia materiaaleja, joiden ominaisuuksia testattiin. Hankkeessa tuotettiin myös uudella tavalla modifioitua puuraaka-ainetta puujalostusyrityksille, jotka valmistivat siitä jatkotestausta varten tuotteita, mm. paloikkunoita, puupylväitä ja ulkoverhouslautoja.
Vesilasikyllästys ja sen jälkeinen lievä lämpökäsittely ei parantanut puumateriaalin mittapysyvyyttä kosteusvaihteluissa. Kyseessä oli kuitenkin alkukehitysvaiheessa oleva tuote, jota on myöhemmin kehitetty eri käyttökohteisiin mm. muuttamalla vesilasiliuoksen konsentraatiota ja lämpökäsittelyn lämpötilaa. Näillä toimilla on saatu parannettua mm. vesilasikyllästetyn puun dimensiostabiliteettia.
Lujuustestien mukaan vesilasikyllästys ja siihen liitetty lämpökäsittely eivät vaikuta oleellisesti puun taivutus- ja leikkauslujuuteen. Kimmokerroin taivutuksessa sen sijaan hieman aleni vesilasikyllästetyllä ja lämpökäsitellyllä materiaalilla. Mäntyöljykeitto ei vaikuttanut puun kimmokertoimeen taivutuksessa, mutta taivutus ja leikkauslujuus heikkenivät mäntyöljykäsitellyllä puulla jopa 20 %. Liimauskokeissa käytettiin kylmäkovettuvaa melamiini-formaldehydihartsia, melamiini- urea-formaldehydihartsia, fenoli-resorsinoli formaldehydihartsia ja kosteuskovettuvaa polyuretaaniliimaa. Vesilasikyllästys ja siihen liitetty lämpökäsittely eivät oleellisesti heikentäneet liimauksen laatua. Kuitenkin vesilasimateriaalilla 6 polyuretaaniliiman liimaustulos oli selvästi muita heikompi, myös referenssimateriaalilla, joten liimauksessa on saattanut tulla virhe. Mäntyöljykäsiteltyjen materiaalien liimasauman leikkauslujuudet olivat kaikilla liimoilla selvästi pienemmät kuin käsittelemättömien vertailukappaleiden. Toisaalta myös mäntyöljykäsitellyn puun leikkauslujuus on pienempi kuin vastaavan käsittelemättömän referenssimateriaalin.
Tässä hankkeessa vesilasikyllästetyn materiaalin työstökokeet tehtiin niin pienellä otoksella, ettei tullut esille selvästi suurempaa terän kulumista referenssimateriaaliin
verrattuna. Kuitenkin vesilasikyllästetyn ulkoverhouslaudan höyläys palotestiseiniä varten osoitti höylän sivukutterien terien kuluvan erittäin nopeasti. Paloikkunan testaus VTT:llä osoitti, että vesilasikyllästetystä puusta valmistetulla
ikkunalla on mahdollisuus täyttää sekä sisä- että ulkopuolelta testattaessa paloluokan EI30 vaatimukset. SBI-palokoe MeKA:ssa Latviassa osoitti, että vesilasikyllästetyllä ulkoverhouspaneelilla on potentiaalia täyttää paloluokka D, s1, d0. SBI-testin tulosta heikensi se, että testimateriaalin sydänpuuosuus oli varsin suuri, mikä pienensi vesilasin jäämää tuotteessa.
Vesilasipurun poltto oli savukaasupäästöjen suhteen ongelmatonta, mutta poltettaessa yksistään vesilasipurua, tuhka sintraantui ja tarttui tulipesän seinille ja arinaan
lasimaiseksi laataksi. Vesilasipurun sekoittaminen puoliksi pellettien kanssa poisti tämän ongelman, joten korkeajäämäistä vesilasipurua ei tulisi polttaa yksistään,
vaan se tulisi polttaa yhdessä muiden polttoaineiden kanssa.