FBBB 4.3 Biobaserade skivmaterial Experimentella undersökningar

Relevanta dokument
Bestämning av mekaniska egenskaper för ett biokompositmaterial

Ackrediteringens omfattning

Vad är glasfiber? Owens Corning Sweden AB

Forskningen vid Polymera material och kompositer, Material och tillverkningsteknik, Chalmers. Antal Boldizar

Material som används i slöjden

Den genomfärgade träfiberskivan

Formändringar hos formpressade fönsterkarmar vid ändrad fuktkvot. Dick Sandberg & Lars Blomqvist Växjö University, School of Technology &

Betongprovning Hårdnad betong Elasticitetsmodul vid tryckprovning. Concrete testing Hardened concrete Modulus of elasticity in compression

Material föreläsning 4. HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

Europeisk brandklassning av träprodukter D-s2,d0

Fiberkompositer med ökad mekanisk och elektrisk prestanda för lindningskopplare

SVENSK STANDARD SS :2005. Betongprovning Hårdnad betong Avflagning vid frysning. Concrete testing Hardened concrete Scaling at freezing

SVENSK STANDARD SS-EN 300

FINLANDS BYGGBESTÄMMELSESAMLING

Produkter för vårdbäddar Allmänna bestämmelser Egenskaper, provning och kontroll

H1 Inledning 1 H1.1 Introduktion 1 H1.2 Innehåll 1. H2 Begrepp 2 H2.1 Beteckningar 2 H2.2 Benämningar 2

Lätta konstruktioner. HT2 7,5 p halvfart Lars Bark och Janne Färm

Rostfritt stål SS-stål Stainless steel SS steel 23 77

25% Undervisning. Gotland. Fulltofta Trädpromenad. 50% Konstruktör. 25% Forskning

Trä- och Bionanokompositer

Rostfritt stål SS-stål Stainless steel SS steel 25 84

Tentamen i Hållfasthetslära AK2 för M Torsdag , kl

& äe %s Statens väg- och trafikinstitut. VZfnotat. Nummer: V 04 - Datum: Titel: Inledande studier av tvåskiktsläggning av vältbetong

Naturfiberkompositer. Alnarp 28 mars 2012 Åke Nylinder, Hovås Komposit

Angående skjuvbuckling

Material, form och kraft, F4

Bestämning av skrymdensitet (ver 3) Metodens användning och begränsningar. Material. Utrustning

TMPT06 Material & materialval

Varia Dekorpaneler med miljoner möjligheter som standard.

Inverkan av ojämn limspridning på formstabiliteten hos skiktlimmade skal - Förstudie

SVENSK STANDARD SS-EN 622-5

I detta kapitel anges krav på egenskaper hos vägmarkering samt krav på utförande.

Inga hjälpmedel är tillåtna. För att få godkänd kurs måste man få minst 30 poäng på examen.

TMPT06 Material & materialval

SVENSK STANDARD SS-EN Träbaserade skivor för byggnader Egenskaper, utvärdering av överensstämmelse och märkning

SVENSK STANDARD SS-EN 622-1

ENDURA & FASTFORM BETONGFINISH MED HÖGRE KVALITET FORMSKIVOR MED LÄNGRE HÅLLBARHET

Föreläsning i kursen Konstruktionsmaterial (MPA001): Trä som material

SVENSK STANDARD SS-EN 312-5

GJUTEN ALUMINIUMPLATTA EN AW 5083 CAST ALUMINIUM PLATE EN AW 5083

Rostfritt stål SS-stål Stainless steel SS steel 25 62

PROVNING AV BORRKÄRNOR FRÅN FORSMARK

Material föreläsning 4. HT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Bestämning av stabilitet med pulserande kryptest (ver 1) Metodens användning och begränsningar. Princip

LättUHS Rapport 5. Trycksvarvning av ultrahöghållfasta stål. Boel Wadman, Swerea IVF

Delrapport 16 Materialrapport

Komposit mot metall i rymdmiljö KOMET-3. Stockholm, November, 2014

Tentamen i Hållfasthetslära AK

Seismik. Nils Ryden, Peab / LTH. Nils Rydén, Peab / Lunds Tekniska Högskola

CELLULOSAFIBERFÖRSTÄRKT BETONG. Bestämning av mekaniska egenskaper och tillämpning av kompositteorier

Sylodyn. Dynamiska prestanda för exceptionella krav. Fördelar. Leveransprogram

BISSY SOPBRUNN Underjordiska behållare

PRODUKTUTVECKLING 3. CAD & 3D-ritning. Erik Almers

PRESTANDADEKLARATION NR. MW/PW/ /CPR/DOP 1 (4)

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

FORMICA MAGNETIC LAMINATE

CASCOL 3346 HÄRDARE 3336

Christoffer Zandén David Karlsson Delon Mikhail Evelina Edström

Certificate 3032/78. Moelven Vänerply, Structural Plywood

Belastningsanalys, 5 poäng Fiberarmering - Laminat

MW SS-EN T5 DS(TH) CS(10)70 TR15 PL(5)100 WL(P)- MU1

Livens inverkan på styvheten

Förslag till beskrivningstext för Ucrete DP B4 (70 grader) enligt AMA för t ex. MHG.121 Vattentäta golvbeläggningar av plastmassa i tjockskikt

DAMMBILDNING VID AVRIVNING AV FOLIE FRÅN KOLFIBERVÄV. Bengt Christensson Jüri Vaher Göran Svensson

Board Boardprodukter 2. Spånskivor Bygg, Standard, V Spånskivor Golv, Melamin, Hyllplan 5. Plywood Form, Lantbruks, Karosseri 6

Ledande brandklassade SSC-paneler

Boardprodukter Bygg, Emballage, Snickeri 2. Spånskivor Bygg, Standard, V313, Tak 4. Spånskivor Golv, Melamin, Hyllplan 5

Skerike kyrka. Ny textilförvaring. Antikvarisk rapport. Skerike by 4:10 Skerike socken Västmanland. Helén Sjökvist

Framtidens biobaserade byggande och boende. Marie Johansson SP Hållbar samhällsbyggnad

Inverkan av limspridningen på formstabiliteten hos skiktlimmade skal. Dick Sandberg & Lars Blomqvist Växjö University, School of Technology &

Rostfritt stål SS-stål Stainless steel SS steel 23 33

TENTAMEN MTGC12, MATERIALTEKNIK II / MTGC10 MATERIALVAL

SVENSK STANDARD SS-EN 338

Publikation 2004:111. Allmän teknisk beskrivning för vägkonstruktion ATB VÄG Kapitel H Vägmarkeringar

Rostfritt stål SS-stål Stainless steel SS steel 23 01

Rostfritt stål SS-stål Stainless steel SS steel 23 43

Den ideala kombinationen av både fjäder och dämpare. Fördelar. Lång livslängd

Skogsägarnas Norrskogs Forskningsstiftelse Box KRAMFORS

Vidareutveckling husvagn SoliferPolar Möte i Stockholm

Modellteknik. pro.form industridesign

BANSTANDARD I GÖTEBORG, KONSTRUKTION Kapitel Utgåva Sida K 1.2 SPÅR, Material 1 ( 5 ) Avsnitt Datum Senaste ändring K Betongsliper

Tekniskt datablad Urealim P 4114

En kort introduktion till. FEM-analys

PRESTANDADEKLARATION NR. MWUK/FJI/ /CPR/DOP 1 (3) 1. PRODUKTTYP: Finnjoist I-balk - lätt träbaserad kompositbalk

Egenskap Provningsmetod Utgåva Fält

Tentamen i Hållfasthetslära AK

Board Boardprodukter 2. Spånskivor Bygg, Standard, V313, Garderober 4. Spånskivor Golv, Melamin, Hyllplan 5. Plywood Form, Lantbruks, Karosseri 6

Bilaga 1. Materialundersökning och redovisning av undersökningsresultat. K:\81_2\810582\Rapport\SBUF-rapport\Bilagor\Bilaga 1.doc

Från rulle till paket med samma leverantör

BRA ATT VETA OM TRÄ. [ Trä ger trevnad hemma ]

RAEX ANY TIME, ANY WEAR

Tillverkningen av papper har gamla anor. Historiska källor säger att papper baserat på cellulosafiber från lin, bomull och andra växter för första

PRESTANDADEKLARATION NR. MW/PW/ /CPR/DOP 1 (5)

SVENSK STANDARD SS

Förstärkning av massivträelement experimentell studie

Additiv tillverkning

Shinjo Stansmutter. Nynäshamn

Funktioner hos Typar

Färgsystem för underhåll - vidhäftning efter 5 år

Material. VT1 1,5 p Janne Färm

Transkript:

Projektrapport FBBB 4.3 Biobaserade skivmaterial Experimentella undersökningar Michael Dorn, Linneuniversitetet Helena Tuvendal, Södra skogsägarna Henrik Oxfall, Swerea Erik Serrano, Lunds Tekniska Högskolan Växjö, December 2018

Förord Rapporten är del av projektet Framtidens Byggande och Boende (FBBB), delprojekt 4.3 Biobaserade skivmaterial. I denna rapport presenteras resultatet av de mekaniska drag- och böjprov såsom DTMA analys. Materialet Durapulp, som tillverkas av Södra, är referensmaterialet i delprojektet. Provkroppar av Durapulp producerades med olika tillverkningsmetoder för att se skillnader i beteenden. Referensmaterialen är trä-baserade skivmaterial som anses vanligt förekommande i byggskeendet. I delprojektet deltog Projektet Framtidens biobaserade byggande och boende finansierades av Bioinnovation, projektnummer 2015-05852. i

Innehållsförteckning 1 Introduktion 1 2 Material 1 2.1 Durapulp 1 2.1.1 Airlaid (AL) 1 2.1.2 Våtformning (VF) 2 2.1.3 Torrforming (TF) 2 2.2 Referensmaterial 2 3 Provningsmetoder 3 3.1 Tillverkning av provkropparna 3 3.2 Materialprov 3 3.2.1 Dragprov 3 3.2.2 Böjprov 4 3.2.3 DMTA 4 3.3 Provade varianter 5 4 Resultat 6 4.1 Dragprov 6 4.2 Böjprov 8 4.3 DMTA analys 10 5 Referenser 12 Bilaga A Samtliga resultat från dragprov 13 A.1 Torrformade material (TF) 14 A.2 Airlaid material (AL) 15 A.3 Våtformade material (VF) 20 A.4 Referensmaterial 22 Bilaga B Samtliga resultat från böjprov 29 B.1 Torrformade material (TF) 30 B.2 Airlaid material (AL) 31 B.3 Våtformade material (VF) 36 B.4 Referensmaterial 38 iii

1 Introduktion Rapporten är del av projektet Framtidens Byggande och Boende (FBBB), delprojekt 4.3 Biobaserat skivmaterial. Delprojektet har syfte att hitta användningsområden för biobaserade skivmaterial. Materialet Durapulp, som tillverkas av Södra, är referensmaterialet i delprojektet. I denna rapport presenteras tillgångssättet och resultatet av de mekaniska provningar som gjordes på DuraPulp och olika referensmaterial. Provkroppar av Durapulp producerades delvis i egen produktion med olika tillverkningsmetoder för att se skillnader i beteenden. Referensmaterialen är träbaserade skivmaterial som anses vanligt förekommande i byggskeendet. Mekaniska tests genomfördes genom drag- och böjprov för Durapulp och referensmaterialen. Dessutom genomfördes DTMA studier på Durapulp. 2 Material 2.1 Durapulp Det oaktiverade materialet (dvs material med osmält PLA) är en blandning av cellulosafibrer och PLA som blandas in i form av små fibrer. Andelen av de två beståndsdelarna kan varieras men inom projektet används genomgående en viktsandel på 30 % PLA. Blandningen bereds i verket och råmaterialet levereras ut till kunderna. Tre olika tillverkningsmetoder för DuraPulp provades, som kallas för airlaid, våtformning och torrformning. Det tillverkades provmaterial själva för varianterna airlaid och våtforming med samma råmaterialet för båda metoderna. Produktionen av varianten torrformning gjordes externet. 2.1.1 Airlaid (AL) Produktionen av materialet genomfördes i första steget genom homogenisering av materialet. Det oaktiverade materialet matas ut på ett transportband i form av en lång matta. Kartongbrickor med en storlek på ca 30 x 30 cm 2 lades under mattan för att enklare kunna lyfta ut enstaka brickor senare. Mattan fördes in i en ugn för att få bort eventuellt överskott av vatten. I samband med denna torkning noterades även en viss bindning med smält PLA på mattans yta. Brickorna togs sedan ut i produktionskedjans ände. Brickorna blir för tunna för vidare pressning till materialprov om proceduren endast genomförs en gång, varför kartongbrickor med det oaktiverade materialet matades igenom på transportbandet två eller tre gånger, den totala tjockleken kunde därmed ökas. Materialet fördes sedan in i pressugnen och en press-/temperaturcykel kördes. Materialet uppvisade olika egenskaper efter pressningen, beroende på materialtjockleken eller temperaturen i ugnen. Olika kombinationer av antal skikt och presscykler genomfördes, se översikten i Tabell 1. Materialblandningen med 30 % PLA var densamma. Varianterna skiljer sig åt vad gäller antalet skikt och hur skikten satts samman (manuellt eller 1

maskinellt) samt vad gäller presstiden. Två olika presscykler användes, vilka skiljer åt vad gäller presstiden: 30 bar i 45 s, 86 bar i 45(90) s, i samtliga fall var temperaturen 200 C i både övre och undre platta av pressverktyget. Tabell 1: Tillverkningsmetoder för torrformade skivmaterial. Variant Antal skikt Malningar Presscykel Vikt innan press 1 2 manuellt 1 kort ca 170 g 2 2 manuellt 1 lång ca 170 g 3 3 manuellt 2 kort ca 150 g 4 3 manuellt 2 lång ca 150 g 5 2 maskinellt 1 lång ca 117 133 g 6 3 maskinellt 1 lång ca 160 185 g Numreringen av skivorna, som användes för att skära ut provkroppar, är baserad på materialtillverkningsmetoden (variant enligt Tabell 1) och löpnummer (skiva 1 eller 2 då det tillverkades flera skivor med nominalt sett samma metod). Se Tabell 3 för en fullständig överblick. 2.1.2 Våtformning (VF) Det torra, oaktiverade materialet blandades med vatten för att få en massa som homogeniseras. Under tillverkningens första steg sugs större delen av vattnet bort. Temperaturen i verktyget var 60 C med ett tryck av 30 bar över en period av 60 s. Materialet placeras därefter i en het press och en viss press-/temperaturcykel körs. Därmed avgår vattnet i form av ånga samtidigt som PLA smälter och binder till cellulosan. Det cykliska trycket tillåter att ångan kan evakueras utan att bubblor bildas i materialet som kan leda till delaminering. Materialet tillverkades i form av så kallade brick-ark (ca 60 cm x 60 cm totalt) med fyra mindre brickor (ca 23 cm x 23 cm jämn yta) i varje. Sex stycken brick-ark producerades totalt, samtliga med 30 % PLA-andel. Numreringen är baserad på löpnummer för brick-arken (variant) och löpnummer för delbrickor (skiva 1 eller 2). Se Tabell 3 för en fullständig överblick. 2.1.3 Torrforming (TF) Den torrformade varianten tillverkades av en extern part utan anknytning till projektet. Produktionsprocessen beskrivs därmed inte i detalj här, men den är en form av våtformning med låg vattenhalt. Tillverkningen skedes maskinellt och automatiserat. Materialet levererades i form av skivor i format ca A4 (221 mm x 296 mm) och med tjockleken 3.2 mm. Ytorna var glatta på ovansidan och räfflade på baksidan. Numreringen är baserad på förutsättningen att materialtillverkningsmetoden var densamma för samtliga ark (variant) och löpnummer för respektive skiva (skiva 1 eller 2). Se Tabell 3 för en fullständig överblick. 2.2 Referensmaterial Flera olika material som finns i nuläget användning inom byggsektorn testates som referensmaterial. Syftet med detta är att möjliggöra för intressenten att jämföra med kända produkter och relatera egenskaper av DuraPulp till dem. 2

Tabell 2 ger en överblick över referensmaterialet samt hänvisning till tillverkarna (om möjligt) och respektive produktstandard. Tabell 2: Översikt av referensmaterial. Namn Tjockle Beteckning k (mm) enl. standard Standard Tillverkare Hårdboard 2,8 HB (DIN EN 622-2, 2004) Finnish fiberboard 1 Hårdboard oljehärdad 3,2 HB.H (DIN EN 622-2, 2004) Finnish fiberboard 2 Byggplywood P30 8,9 Moelven 3 Spånskiva Bygg 9,8 P2 Kronospan 4 OSB 11,2 OSB 3 (DIN EN 300, 2006) Kronospan 5 Furuplywood 4,1 Moelven 6 Björkplywood 3,6 Moelven 7 Flugplansplywood 1,1 MDF 4,1 MDF Moelven 8 3 Provningsmetoder 3.1 Tillverkning av provkropparna Alla provkroppar skars ut med hjälp av laserskärning. Laserskärning ger en glatt yta utan att fibrerna förstörs och det är dessutom en enkel metod som tillåter automatisering. Därmed säkerställdes att samtliga provkroppar hade samma mått och kvalitet. Alla provkroppar hade samma geometri, vilken bestämdes av geometrin för dragprov (se Figur 1). 3.2 Materialprov 3.2.1 Dragprov Dragprov genomfördes enligt standarden för träbaserade kompositer (DIN EN 15534-1, 2014). I den standarden hänvisas till användningen av provkroppar enligt ISO 527-2/1A (SS EN ISO 527-2, 2012), se Figur 1. Provkropparnas tjocklek 1 http://www.finnishfibreboard.com/en/buildingboards/lionstandard 2 http://www.finnishfibreboard.com/en/buildingboards/lionoiltempered 3 http://www.moelven.com/se/produkter-och-tjanster/bygg-och-bo/bygg-och-inred-medskivor/produktguide-skivor/plywood/vanerply-p30-putsad-och-spacklad/ 4 http://se.kronospan-express.com/en/products/view/kronobuild/particle-board/particle-boardp2/particleboard-p2-16 5 http://se.kronospan-express.com/en/products/view/kronobuild/osb/osb-3/osb-3-22 6 http://www.moelven.com/se/produkter-och-tjanster/bygg-och-bo/bygg-och-inred-med- skivor/produktguide- Skivor/Plywood/Snickeriplywood/?filters=Kategori%205;Bj%C3%B6rkplywood%7CKategori%201;P lywood%7c 7 http://www.moelven.com/se/produkter-och-tjanster/bygg-och-bo/bygg-och-inred-med- skivor/produktguide- Skivor/Plywood/Snickeriplywood/?filters=Kategori%205;Bj%C3%B6rkplywood%7CKategori%201;P lywood%7c 8 http://www.moelven.com/se/produkter-och-tjanster/bygg-och-bo/bygg-och-inred-medskivor/produktguide-skivor/mdf/mdf/?filters=kategori%201;mdf%7c 3

varierade dock. Lokal mätning av töjning gjordes med två extensomtrar med en initiallängd LL 0 = 50 mm som applicerades på var sin sida av provkroppen. l1 = 80 mm l3 = 200 mm L = 115 mm r = 24 mm b1 = 10 mm b2 = 20 mm h = 4 mm L0 = 50 mm Figur 1: Geometri samt mått för provkroppar av typ ISO 527-2/1A (SS EN ISO 527-2, 2012). 3.2.2 Böjprov Böjprov genomfördes enligt standarden för bestämning av böjegenskaper hos plaster (DIN EN ISO 178, 2013). Se Figur 2 för den generella försöksuppställningen. Rekommendationen enligt standarden följdes om den var möjligt. Längden LL bestämdes enligt rekommendationen för provserier tjockare än 1,5 mm. Längden för tunnare material satts till 24 mm. Radie RR 2 varierades enligt rekommendationen. Bredden hos alla provkroppar var 10 mm med undantag av referensmaterialet PlyBygg, Spån och OSB som hade en bredd av 20 mm. Förskjutningshastigheten följde rekommendationen i standarden. l = 80 +/-2 mm L = (16 +/-1)h mm R1 = 5 +/-0,2 mm R2 = 2/5 +/-0,2 mm h = 4 +/-0,2 mm b = 10 +/-0,2 mm Figur 2: Provningsgeometri samt mått för böjprovning enligt (DIN EN ISO 178, 2013). 3.2.3 DMTA Dynamisk mekanisk termisk analys genomförde i single cantilever bending från -40 C till 175 C vid en frekvens på 1 Hz en temperaturökning på 2 C/min och en töjning på 0,1 %. 4

3.3 Provade varianter De olika provvariationerna är sammanställda i Tabell 3 för dragprovarna och Tabell 4 för böjprovarna. DTMA analys genomfördes på vissa av provariationerna och är markerade i Tabell 3. Tabell 3: Översikt av dragproverna med materialsammansättning, medel tjocklek och medeldensitet. material TF AL VF Referens beteckning antal prov tjocklek densitet DTMA mm g/cm 3 DP TF 1.1 11 3.2 1.20 X DP TF 1.2 12 3.2 1.19 X DP AL 1.1 12 1.4 0.94 DP AL 1.2 12 1.5 1.02 DP AL 2.1 13 1.4 0.98 DP AL 2.2 12 1.6 0.96 DP AL 3.1 12 1.3 0.88 DP AL 3.2 13 1.3 0.97 DP AL 4.1 13 1.7 0.99 DP AL 4.2 13 1.4 0.93 DP AL 5.1 11 1.1 0.93 DP AL 6.1 11 1.7 1.03 X DP VF 2.1 6 2.3 0.90 X DP VF 2.2 9 2.3 0.87 X DP VF 3.1 8 2.7 1.05 X DP VF 3.2 9 2.3 0.90 X HB 1.1 12 2.8 0.97 HB.H 1.1 12 3.3 0.98 Ply P30 1.1 5 8.9 0.42 Ply P30 1.3 12 8.9 0.42 Spån 1.1 6 9.9 0.70 OSB 1.1 6 11.1 0.64 Ply Furu 1.1 11 4.1 0.61 Ply Furu 1.3 12 4.1 0.60 Ply Björk 1.1 11 3.7 0.67 Ply Björk 1.3 11 3.6 0.68 Ply Flyg 1.1 11 1.2 0.73 Ply Flyg 1.3 11 1.2 0.72 MDF 1.1 10 4.1 0.74 5

Tabell 4: Översikt av böjproverna med materialsammansättning, medel tjocklek och medeldensitet. material beteckning antal prov tjocklek densitet mm g/cm3 TF DP TF 1.3 12 3.2 1.15 DP AL 1.3 12 1.3 0.99 DP AL 1.4 13 1.4 0.98 DP AL 2.3 13 1.3 1.02 DP AL 2.4 12 1.5 1.02 AL DP AL 3.3 13 1.1 0.99 DP AL 3.4 13 1.3 0.93 DP AL 4.3 13 1.0 0.98 DP AL 5.2 11 1.1 0.99 DP AL 6.2 11 1.6 1.06 DP VF 2.3 9 2.5 0.85 VF DP VF 2.4 9 2.2 0.86 DP VF 3.3 9 2.5 0.92 DP VF 3.4 9 2.3 0.83 HB 1.2 12 2.8 0.98 HB.H 1.2 12 3.2 1.01 Ply P30 1.2 9 8.9 0.42 Spån 1.2 11 9.8 0.70 OSB 1.2 11 11.2 0.64 Ply Furu 1.2 12 4.1 0.62 Ply Björk 1.2 12 3.6 0.67 Ply Flyg 1.2 12 1.1 0.74 MDF 1.2 12 4.1 0.76 Referens 4 Resultat 4.1 Dragprov Figur 3visar styvheten och hållfastheten i drag för de testade varianterna; resultat återfinns också i Tabell 5. Styvheten bestämdes genom linjär interpolation av mätta spännings- och lokala töjningsvärden; hållfasthet definierades som spännings vid maximal last; brotttöjningen definierades som töjning när den kraftiga lastavfall i slutet av försöken uppträde. De olika tillverkningsmetoderna visar tydliga skillnader vad gäller både styvhet och hållfasthet. Torrformade ger klart högst värden med ca 9,3 GPa i styvhet och 67,3 MPa draghållfasthet. Samtidigt är spridningen inom samma skiva mycket mindre jämfört med de andra materialen. Airlaid material visar stor spridning, både inom en skiva och mellan de olika skivorna. Styvheten ligger mellan 2,7 och 3,7 GPa; draghållfastheten mellan 18,3 och 24,5 MPa. Våtformade materialet visar mindre spridning och högre värden för styvhet (4,3 4,6 GPa) och hållfasthet (35,5 39,7 MPa). Medelvärden och spridning varierar väldigt mycket för referensmaterialen. 6

Tabell 5: Resultat från dragprovning: medelvärde (medel), standardavvikelse (SD) och variationskoefficient (COV) för styvhet, hållfasthet och brotttöjning. material TF AL VF Referens beteckning styvhet hållfasthet brotttöjning medel SD COV medel SD COV medel SD COV MPa MPa % MPa MPa % % % % DP TF 1.1 9370 122 1 66.70 1.45 2 2.09 0.20 10 DP TF 1.2 9199 151 2 67.97 1.10 2 2.62 0.21 8 DP AL 1.1 2756 612 22 18.26 3.32 18 1.21 0.32 26 DP AL 1.2 3524 531 15 22.51 2.90 13 1.16 0.23 20 DP AL 2.1 2831 905 32 19.15 5.27 28 1.45 0.24 16 DP AL 2.2 3006 289 10 19.58 1.52 8 1.32 0.18 14 DP AL 3.1 2846 893 31 20.57 4.81 23 1.82 0.56 31 DP AL 3.2 2836 435 15 20.44 2.69 13 1.55 0.18 11 DP AL 4.1 3249 1068 33 21.63 5.68 26 1.54 0.36 23 DP AL 4.2 2705 1068 39 18.47 5.50 30 1.78 0.65 36 DP AL 5.1 2893 196 7 19.39 1.34 7 1.21 0.17 14 DP AL 6.1 3712 291 8 24.45 1.61 7 1.35 0.19 14 DP VF 2.1 4270 219 5 35.45 2.53 7 2.64 1.02 39 DP VF 2.2 4301 491 11 38.41 4.72 12 2.81 0.36 13 DP VF 3.1 4510 600 13 39.05 4.53 12 3.45 0.65 19 DP VF 3.2 4587 590 13 39.70 5.65 14 3.02 0.54 18 HB 1.1 3629 97 3 18.55 0.44 2 1.06 0.09 9 HB.H 1.1 4567 260 6 23.90 1.50 6 0.84 0.05 6 Ply P30 1.1 6502 1743 27 30.17 8.70 29 0.47 0.05 11 Ply P30 1.3 1810 550 30 6.45 3.10 48 0.35 0.14 40 Spån 1.1 1653 102 6 4.62 0.73 16 0.30 0.08 26 OSB 1.1 3250 812 25 8.60 1.89 22 0.27 0.09 32 Ply Furu 1.1 10959 1271 12 48.35 14.62 30 0.45 0.13 28 Ply Furu 1.3 5566 1381 25 29.93 10.17 34 0.56 0.12 21 Ply Björk 1.1 11970 972 8 93.28 12.54 13 0.86 0.13 15 Ply Björk 1.3 7014 531 8 69.54 5.52 8 1.1 0.1 9 Ply Flyg 1.1 12765 609 5 109.43 9.35 9 0.90 0.06 7 Ply Flyg 1.3 7481 579 8 72.34 6.39 9 1.1 0.1 6 MDF 1.1 2962 65 2 20.84 0.44 2 1.41 0.06 5 a) styvhet 7

b) hållfasthet c) brottöjning Figur 3: Resultat från dragprovning för (a) styvhet, (b) hållfasthet, (c) brottöjning. 4.2 Böjprov Resultat från böjprovningarna sammanställs nedan i form av medelvärden samt statistisk utvärdering. Figur 4 visar styvheten och hållfastheten i böjning för de testade varianterna; resultat återfinns också Tabell 6. (Böj-)Styvheten bestämdes genom linjär interpolation av mätta kraft- och nedböjningsvärden (med maskinens förskjutning); hållfasthet definierades som (böj-)spänning vid maximal last; brotttöjningen definierades som töjning när den kraftiga lastavfall i slutet av försöken uppträde. De olika tillverkningsmetoderna visar tydliga skillnader vad gäller både styvhet och hållfasthet. Torrformade materialet ger klart högst värden med ca 7,1 GPa böjstyvhet och 97 MPa böjhållfasthet. Samtidigt är spridningen inom samma skiva mycket mindre jämfört med de andra materialen. Airlaid materialet visar större spridning inom samma skiva och stora skillnader mellan skivor. Böjstyvheten varierar mellan 1,5 och 3,2 GPa, hållfastheten mellan 38 och 51 MPa. Våtformade 8

materialet visar mindre spridning med styvheten mellan 3,1 och 3,9 GPA och hållfastheten mellan 51 och 61 MPa. Tabell 6: Resultat från böjprovning: medelvärde (medel), standardavvikelse (SD) och variationskoefficient (COV) för styvhet, hållfasthet och brotttöjning. material beteckning styvhet hållfasthet brotttöjning medel SD COV medel SD COV medel SD COV MPa MPa % MPa MPa % --- --- % TF DP TF 1.3 7129 121 2 97.28 1.74 2 4.72 0.20 7129 DP AL 1.3 2570 589 23 49.04 7.34 15 3.76 0.43 2570 DP AL 1.4 2997 397 13 47.70 6.47 14 3.95 0.46 2997 DP AL 2.3 2572 506 20 51.37 9.46 18 3.94 0.54 2572 DP AL 2.4 2664 540 20 40.54 6.37 16 4.30 1.43 2664 AL DP AL 3.3 2609 527 20 46.60 7.20 15 4.33 1.08 2609 DP AL 3.4 1494 631 42 38.25 8.18 21 4.83 0.91 1494 DP AL 4.3 2479 494 20 47.82 8.73 18 4.40 0.70 2479 DP AL 5.2 3109 759 24 46.52 10.71 23 4.44 0.95 3109 DP AL 6.2 3171 523 17 49.56 8.19 17 4.31 0.95 3171 DP VF 2.3 3460 466 13 53.64 7.09 13 7.60 1.10 3460 VF DP VF 2.4 3148 609 19 53.66 10.02 19 9.04 1.63 3148 DP VF 3.3 3935 529 13 60.80 10.77 18 7.20 1.15 3935 DP VF 3.4 3309 674 20 50.68 13.26 26 7.91 1.13 3309 HB 1.2 2511 79 3 29.18 0.92 3 3.20 0.29 2511 HB.H 1.2 3621 145 4 42.07 2.97 7 2.20 0.24 3621 Ply P30 1.2 6418 1201 19 52.56 9.57 18 1.78 0.82 6418 Spån 1.2 2519 33 1 12.44 1.11 9 0.83 0.14 2519 OSB 1.2 4515 480 11 28.00 5.40 19 0.92 0.13 4515 Ply Furu 1.2 7496 1154 15 73.24 6.80 9 2.23 0.65 7496 Ply Björk 1.2 13415 478 4 118.49 7.32 6 2.07 0.41 13415 Ply Flyg 1.2 14248 826 6 146.10 7.81 5 2.33 0.26 14248 MDF 1.2 3100 78 3 38.42 1.57 4 2.89 0.34 3100 Referens a) styvhet 9

b) hållfasthet c) brottöjning Figur 4: Resultat från böjprovning för (a) styvhet, (b) hållfasthet, (c) brottöjning. 4.3 DMTA analys DMTA har använts för att undersöka hur styvheten i de 3 materialvalen varierar med temperaturen. Samtliga materialen har en nedgång i styvhet, EE, vid ca 50 C. Detta beror på att matrismaterialet, PLA, har en glasomvandlingstemperatur, TT gg, vid ca 65 C vilket får genom att identifiera maxvärdet på tan(δδ), se Figur 5, Figur 6 och Figur 7 för resultaten. De torrformade proverna (DP TF) uppvisar en något annorlunda beteende än övriga prover då nedgången i styvhet inte är lika tydlig. Detta härrör troligtvis från att de torrformade proverna initialt är mycket styvare och mer kompakta och därför får en större del av sina egenskaper från cellulosafibrerna och inte från den termoplastiska matrisen. Således påverkas dessa mindre av PLA:ns minskade styvhet i samband med glasomvandlingstemperaturen. 10

a) DP TF 1.1 b) DP TF 1.2 Figur 5: Resultat från DTMA analys för variationerna DP TF. Figur 6: Resultat från DTMA analys för variationen DP AL 6.1. a) DP VF 2.1 b) DP VF 2.2 11

c) DP VF 3.1 d) DP VF 3.2 Figur 7: Resultat från DTMA analys för variationerna DP VF. 5 Referenser DIN EN 13986, 2015. Wood-based panels for use in construction Characteristics, evaluation of conformity and marking. DIN Deutsches Institut für Normung e.v. DIN EN 15534-1, 2014. Composites made from cellulose-based materials and thermoplastics (usually called wood-polymer composites (WPC) or natural fibre composites (NFC)) Part 1: Test methods for characterisation of compounds and products. DIN Deutsches Institut für Normung e.v. DIN EN 300, 2006. Oriented Strand Boards (OSB) Definitions, classification and specifications. DIN Deutsches Institut für Normung e.v. DIN EN 622-2, 2004. Fibreboards Specifications Part 2: Requirements for hardboards. DIN Deutsches Institut für Normung e.v. DIN EN ISO 178, 2013. Plastics Determination of flexural properties. DIN Deutsches Institut für Normung e.v. SS EN ISO 527-2, 2012. Plastics Determination of tensile properties Part 2: Test conditions for moulding and extrusion plastics. SIS, Swedish Standards Institute. 12

Bilaga A Samtliga resultat från dragprov 13

A.1 Torrformade material (TF) Figur 8: Resultat för DP TF 1.1: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 9: Resultat för DP TF 1.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 14

A.2 Airlaid material (AL) Figur 10: Resultat för DP AL 1.1: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 11: Resultat för DP AL 1.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 15

Figur 12: Resultat för DP AL 2.1: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 13: Resultat för DP AL 2.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 16

Figur 14: Resultat för DP AL 3.1: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 15: Resultat för DP AL 3.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 17

Figur 16: Resultat för DP AL 4.1: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 17: Resultat för DP AL 4.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 18

Figur 18: Resultat för DP AL 5.1: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 19: Resultat för DP AL 6.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 19

A.3 Våtformade material (VF) Figur 20: Resultat för DP VF 2.1: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 21: Resultat för DP VF 2.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 20

Figur 22: Resultat för DP VF 3.1: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 23: Resultat för DP VF 3.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 21

A.4 Referensmaterial Figur 24: Resultat för HB 1.1: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 25: Resultat för HB.H 1.1: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 22

Figur 26: Resultat för Plywood P30 1.1: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 27: Resultat för Plywood P30 1.3: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 23

Figur 28: Resultat för Spånskiva 1.1: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 29: Resultat för OSB 1.1: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 24

Figur 30: Resultat för Plywood furu 1.1: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 31: Resultat för Plywood furu 1.3: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 25

Figur 32: Resultat för Plywood björk 1.1: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 33: Resultat för Plywood björk 1.3: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 26

Figur 34: Resultat för flygplansplywood 1.1: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 35: Resultat för flygplansplywood 1.3: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 27

Figur 36: Resultat för MDF 1.1: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 28

Bilaga B Samtliga resultat från böjprov 29

B.1 Torrformade material (TF) Figur 37: Resultat för DP TF 1.3: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 30

B.2 Airlaid material (AL) Figur 38: Resultat för DP AL 1.3: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 39: Resultat för DP AL 1.4:spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 31

Figur 40: Resultat för DP AL 2.3: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 41: Resultat för DP AL 2.4: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 32

Figur 42: Resultat för DP AL 3.3: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 43: Resultat för DP AL 3.4: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 33

Figur 44: Resultat för DP AL 4.3: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 45: Resultat för DP AL 5.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 34

Figur 46: Resultat för DP AL 6.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 35

B.3 Våtformade material (VF) Figur 47: Resultat för DP VF 2.3: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 48: Resultat för DP VF 2.4: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 36

Figur 49: Resultat för DP VF 3.3: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 50: Resultat för DP VF 3.4: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 37

B.4 Referensmaterial Figur 51: Resultat för HB 1.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 52: Resultat för HB.H 1.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 38

Figur 53: Resultat för Plywood P30 1.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 54: Resultat för Spånskiva 1.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 39

Figur 55: Resultat för OSB 1.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 56: Resultat för Plywood furu 1.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 40

Figur 57: Resultat för Plywood björk 1.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre Figur 58: Resultat för flygplansplywood 1.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 41

Figur 59: Resultat för MDF 1.2: spännings-töjnings-diagram (övre vänster), styvhetsfördelning (övre 42

Fakulteten för teknik 351 95 Växjö tel 0772-28 80 00, fax 0470-76 85 40