]impip(n)isir. Torkning av fönstervirke. Trätek. Drying of Wood for Window Manufacturing. Ove Söderström Katarina Nordman-Edberg

Transkript

1 ]impip(n)isir Ove Söderström Katarina Nordman-Edberg Torkning av fönstervirke Drying of Wood for Window Manufacturing Trätek INSTITUTET FOR TRATEKNISK FORSKNING

2 Ove Söderström Katarina Nordman-Edberg TORKNING AV FONSTERVIRKE Drying of Wood for Window Manufacturing Trätek, Rapport P ISSN ISRN TRÄTEK-R 92/072 SE Nyckelord drying windows Stockholm oktober 1992

3 Rapporter från Trälek Insiitutei för iräieknisk forskning är kompletta sammanställningar avforskningsresultat eller översikter, utvecklingar och studier. Publicerade rapporter betecknas med I eller P och numreras tillsammans med alla utgåvor från Trätek i löpande följd. Citat tillätes om källan anges. Trätek Institutet för träteknisk forskning betjänar de fem indusu-igrenama sågverk, urmanufaktur (snickeri-, trähus-, möbel- och övrig u^örädlande industri), u^äfiberskivor, spånskivor och plywood. Ett avtal om forskning och utveckling mellan indusffin och Nuick utgör grunden för verksamheten som utförs med egna, samverkande och externa resurser. Trätek har forskningsenheter i Stockholm. Jönköping och Skellefteå. Reporis issued by the Swedish Institute for Wood Technology Research comprise complete accounts for research results, or summaries, surveys and studies. Published reports bear the designation I or P and are numbered in consecutive order together with all the other publications from the Institute. Extracts from the lext may be reproduced provided the source is acknowledged. The Swedish Institute for Wood Technology Research serves the five branches of the industry:.sawmius. manufacturing (joinery, wooden houses, furniture and other woodworking plants), fibre hoard, particle board and plywood. A research and development agreement between the indilurv and the Swedish National Board for Industrial and Technical Development forms the basis for the Insiiiute's activities. The Institute utilises its own resources as well as those of its collaborators and other outside bodies. Our research units are located in Stockholm, Jönköping and Skellefteå.

4 INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1. SAMMANFATTNING 3 2. INLEDNING 3 3. FÖRSÖKSMATERIALET 3 4. TORKNING 3 5. YTBEHANDLING 4 6. EXPONERING I WEATHER-OMETER OCH 7 MÄTNING AV KVISTGULNING 7. RESULTAT OCH DISKUSSION 7 8. SLUTSATSER 9 9. REFERENSER 9 Sid

5 1. SAMMANFATTNING Framtida miljökrav gör att fönstervirke kommer att ytbehandlas med vattenburna färger. Efter normal torkning är kådan kvar i kvistarna och efter kort tids exponering i solljus bildas fula gulfärgningar kring kvistarna när fönsterämnena målats med dessa vattenlösliga färger. Detta är ett problem för fönstertillverkare. Idén med projektet var att höja temperaturnivån under torkningen så mycket att kådan transporterades ut mot ytan och kunde avlägsnas vid den mekaniska bearbetningen vid själva fönstertillverkningen. Resultatet blev att måttliga temperaturhöjningar inte gav någon påvisbar effekt. Högtemperaturtorkning, dvs. temperaturer över 100 C, måste tillgripas. Oimpregnerade bitar, som torkats i höga våttemperaturer och som var genomgående brunfärgade efter torkningen, gav en relativt låg kvistgulning. Detta första försök gav dock inte så stor effekt att det ännu kan betecknas som industriellt intressant. Resultaten är dock lovande. 2. INLEDNING Ett problem för tillverkare av fönster i trä är att vid kvistarna tränger kådan igenom täckfärgen och förorsakar "fula" gula märken, s.k. kvistgulning, efter kort tids exponering för solljus. Problemet har accentuerats i takt med att miljökraven tvingar fram enbart vattenlösliga färger. Syftet med detta projekt har varit att försöka behandla träet på sådant sätt vid torkningen så att kådan tränger ut t i l l ytan och kan borthyvlas vid tillverkningen av fönsterämnet. Tanken är att det då inte skall finnas så mycket kåda kvar i framförallt de ytliggande kvistarna. Härigenom skulle vattenlösliga färger kunna användas utan att kvistgulning uppstår. 3. FÖRSÖKSMATERIALET Virke med stora kådhaltiga levande kvistar valdes ut, för att få så stor utslag som möjligt. En stor del av kvistarna hade en diameter upptill 8 cm och var kådrika. Det är befogat att ifrågasätta om fönsterkarmsvirke överhuvudtaget skall innehålla kvistar av denna storlek. I denna undersökning är det dock befogat att välja bitar med sådana stora kvistar för att få så stora effekter att torkningssätten och ytbehandlingarna kan särskiljas. 4. TORKNING Försöksvirket av färsk furu hade tjockleken 63 mm. Bredderna var 150 och 200 mm. Materialet torkades enligt fyra olika schemata i försöken. Två torkningsschemata hade temperaturer över 100 C och två under. Följande torkningar utfördes: I. Träteks mobila laboratorietork.schemat som användes i denna tork kommer från den senaste framtagna torkningsmodellen, men med tillägget att våttemperaturen höjs t i l l 62 C efter minimat

6 (1,21. Eftersom maximala psykrometerdifferensen var 28 C blev den torra temperaturen i slutet av torkningen 90 C, vilket torde vara den högsta temperatur som torken tål. Torkningen åtföljdes av en konditionering. Schemats utseende framgår av det övre diagrammet i figur 1. I I. WSAB-tork. Detta är en tork, som används industriellt och är placerad på sågverket Bergkvist-Insjön. Det använda schemat var från den torkningsmodell som användes vid de tidigare praktiska utprovningarna av färdigtorkningsschemata /3,4/. våttemperaturen var 53 C. Den högsta torra temperaturen som torken klarar är 7 5 C, varför den våta temperaturen i slutet av torkningen sänktes till 47 C för att åstadkomma en psykrometerskillnad på 28 C. Ingen konditionering utfördes efter den industriella torkningen. Schemat framgår av det undre diagrammet i figur 1. I I I. HTl. I det första högtemperaturschemat ökades våta temperaturen linjärt efter uppvärmningen från 72 C t i l l 97,5 C. I slutet av torkningen var den torra temperaturen 115 C och psykrometerskillnaden 35 C, vilket medförde en sänkning av våta temperaturen t i l l 80 C. Ingen konditionering gjordes. Torkningen utfördes i laboratorietorken vid HLu:s trätekniska institution i Skellefteå. Schemat visas i den övre delen av figur 2. IV. HT3. I det andra högtemperaturförsöket användes färdigtorkningsmodellen i början av torkningen med en våttemperatur på 50 C, I slutet av torkningen höjdes våttemperaturen t i l l 75 C och maximala psykrometerskillnaden t i l l 35 C, vilket innebar en maximal torrtemperatur på 110 C. Schemat visas in nedre delen av figur 2. Ingen konditionering utfördes och försöket utfördes i samma tork som HTl. 5. YTBEHANDLING Ur försöksmaterialet togs provbitar ut med måtten 10*70*2 3 0 mm på de ställen på plankorna där kvistar fanns. En del av bitarna vakuumimpregnerades vid Trätek med Vascol. Samtliga bitar ytbehandlades av färgtillverkare: A. Impregnering med vakuumimpregneringsmedel och därefter strykning två gånger med vattenburen akrylatfärg. B. Som A, men utan impregnering före målning. C_j_ Impregnering. Grundmålning med lösningsmedelsburen polyuretanfärg och därefter toppstrykningen en gång med vattenburen akrylatfarg. D. Som C, men utan impregnering före målning.

7 MOB ILTORK 90 J O -- O TID (h) 150 WSAB-TORK 80 j O TID (h) Figur 1. Torkningsschemata. Heldragna kurvan visa våta temperaturen och streckade torra. Övre diagrammet visar schemat som användes i Träteks mobila laboratorietork (torkning I) och nedre schemat i industriella WSAB-torkar (torkning I I ).

8 HT r TID (h) HT3 120 T TID (h) Figur 2. Torkningsschemata. Heldragna kurvan visa våta temperaturen och streckade torra. Övre diagrammet visar schemat som användes i högtemperaturtorkningen med hög våttemperatur från början (torkning III) och nedre schemat med normal våttemperatur i början (torkning IV).

9 6. EXPONERING I WEATHER-OMETER OCH MÄTNING AV KVISTGULNINGEN För att påskynda kvistgulningen exponerades proverna i UV-ljus. Detta skedde i Atlas Weather-Ometer med en Xenonlampa på 6500W, som ger 0,35W/m^'nm vid våglängden 340 nm. Intensiteten av den gula färg som bildas på kvistarna är mätt efter 6, 12 och 24 timmars UV-strålning med Dator Color-reflector Elrepho Ljuset i de visuella våglängderna som provet reflekterar har mätts dels från kvisten, dels från omgivande trä. Genom att jämföra dessa mätvärden beräknas gulheten. Gulhetsvärdet O betyder ingen skillnad alls mellan värdena, medan ökande värde innebär att gulfärgningen vid kvisten ökar. Kvistgulningen betecknas ÄG. Ett samband mellan AG och hur det mänskliga ögat uppfattar kvistgulningen har konstaterats ("expertpanel"). Detaljer om själva Weather-Ometerns användning och mätning av gulning av trä kommer att publiceras på annat ställe /5/. 7. RESULTAT OCH DISKUSSION Deformationerna, slutfuktkvoten och relativa sprickarean uppmättes på virket från torkning I, i mobila torken. Torksatsen bestod av 70 st bitar. Resultatet presenteras i tabell 1. Där framgår att torkningen i mobila torken gav mycket sprickor, men relativt normala värden på deformationerna. Tabell 1. Resultat från torkning I i mobila försökstorken. Värdena inom parentes är standardavvikelserna i de enskilda mätningarna. Deformationerna är mätta på sågfallande längder. Kantkrok (mm) 2,4(2,4) Flatböj (mm) 2,2(2,4) Skevhet (mm) 11,9(13,7) Kupning rotänden (mm) 1,3(0,8) Kupning toppänden (mm) 1,7(0,7) Slutfuktkvot rotänden (%) 13,4(1,7) Slutfuktkvot toppänden (%) 11,8(1,0) Rel. sprickarea (%) 6,3(11,4)

10 8 Tabell 2. AG för de olika torkningarna och ytbehandlingarna Värdena inom parentes är standardavvikelserna i de enskilda mätningarna. Ref syftar på Träteks referensvirke torkat i 20 C vid RH 75%. Torkning/ Ytbehandling Exponeringstider 6h 12h 24h I/A 5,6(6,1) 6,2(5,8) 6,6(7,6) I/C 8,3(5,3) 10,1(5,5) 12,3(6,5) II/A 9,4(4,0) 11,9(5,2) 16,1(6,1) II/C 12,6(2,7) 15,3(3,9) 16,1(3,6) III/A 5,6(3,8) 7,6(5,2) 8,4(5,6) III/B 1,2(0,5) 2,4(1,2) 3,4(1,3) III/C 3,2(3,1) 4,1(4,1) 4,8(4,3) III/D 0,6(0,4) 0,8(0,6) 1,2(0,8) IV/A 16,1(6,0) 24,1(10,0) 26,3(11,1) IV/B 3,7(2,0) 6,5(3,7) 8,0(3,7) IV/C 9,3(5,9) 11,4(6,6) 13,0(9,5) IV/D 1,2(1,7) 2,7(1,7) 2,6(1,5) Ref/A 11,1(1,4) 11,9(3,8) 11,6(2,4) 7,9(3,6) 10,7(3,3) 9,8(3,3) ti 6,2(2,6) 9,2(3,4) 9,7(2,6) 6,6(3,4) 9,6(4,6) 10,7(5,0) Ref/C 4,5(4,2) 7,7(1,6) 9,0(2,1) II 2,3(1,3) 4,2(1,1) 5,7(1,3) I I 4,8(2,5) 6,9(3,3) 7,4(3,4) Ref/B 5,7(4,0) 6,1(4,2) 13,6(9,4) Ref/D 3,1(1,5) 5,8(0,5) 8,3(1,8)

11 Torkningarna I och I I gav normalfärgat virke, medan bitarna från torkning IV blev mörka på ytan. Torkning I I I däremot gav kraftig brunfärgning rakt igenom virkesstyckena. Kvistgulningen från de olika torkningarna och ytbehandlingarna presenteras i tabell 2. Varje mätning gjordes på ca. 2 0 st bitar. Resultaten från gulningsmätningarna uppvisar genomgående stora standardavvikelser i enskild mätning. Med bara 2 0 st. mätningar per ytbehandling medför detta att det inte går att påvisa statistiskt signifikanta skillnader i medelvärdena mellan alla fallen. Det klart gynnsammaste fallet med minst kvistgulning är torkning I I I och ytbehandling D. 8. SLUTSATSER Kvistgulningen är minst då virket högtemperaturtorkas med en hög våttemperatur i början (torkning I I I ). Den uppkomna genomgående brunfärgningen kan tyda på att de ämnen som förorsakar kvistgulningen sprids i hela träbiten vid denna torkning. Några andra olägenheter med brunfärgningen har inte kunnat påvisas förutom att virkets utseende före täckmålningen är mindre tilltalande. Oimpregnerade bitar från denna torkning, som grundmålats med polyuretanfärg och toppstrukits med akrylat, får ÅG-värde under 2, vilket gör observationen intressant eftersom det är det övre värde som kan accepteras. Problemet är dock att grundfärgen är lösningsmedelburen, vilket gör den ur allmän miljösynpunkt, och särskilt ur arbetsmiljösynpunkt, mindre lämplig. Virke torkat på samma sätt, som inte impregnerats, och målats två gånger med akrylat, får AG-värden lite över 3. Detta räcker inte for att bli industriellt intressant om stora kvistar skall kunna accepteras i virket. Sammanfattningsvis kan konstaters att kvistgulnongen kan reduceras markant om virket torkas med hög temperatur och lämpligt schema. De nu aktuella schemata ger dock inte en tillräckligt bra effekt. Här krävs betydligt större och mera systematiska insatser. Framtida miljökrav kommer att framtvinga vattenburna färger, som kan användas för fönster utan att kvistgulning uppstår. Problemet måste lösas om trä skall kunna behålla, och helst förstärka, sin ställning som fönstermaterial. Högtemperaturtorkning med lämpligt schema verkar lovande för att lösa problemet och bör utvecklas vidare. Den industriella torkningen har utförts vid sågverket Bergkvist-Insjön AB av dess personal (Björn Bergkvist, Rolf Pers och Ingvar Nordström). Laboratorietorkningarna har utförts av Träteks Ake Österman och Thomas Wamming. Författarna tackar alla inblandade.

12 10 9. REFERENSER /I/ Malmquist, L.: En förbättrad diffusionsmodell för kammartorkning. TräteknikCentrum, Rapport I , /2/ Söderström, O., Samuelsson, A.: Fortsatt utprovning av färdigtorkningsschema för virke. TräteknikCentrum, Rapport I , /3/ Malmquist, L.: Kammartorkning av virke på basis av en diffusionsmodell. TräteknikCentrum, Rapport I , /4/ Söderström, O., Samuelsson, A., Wamming, T., Bergkvist, Bj. och Bergkvist, Be.: Utprovning av färgigtorkningsschemata för virke. TräteknikCentrum, Rapport I , /5/ Johansson, I. och Nordman-Edberg, K.: Rapport under utarbetande, 1992.

13 Detta digitala dokument skapades med anslag från Stiftelsen Nils och Dorthi Troedssons forskningsfond Trätek INSTITUTET FOR TRATEKNISK I ORSKNING Box 5609, STOCKHOLM Besöksadress: Drottning Kristinas väg 67 Telefon: Telefax: Asenvägen 9, JÖNKÖPING Telefon: Telefax: Skeria 2, SKELLEFTE, Besöksadress: Bockholmsvägen Telefon: Telefax: