Fanerfuktkvot och klimat i produktionslokaler vid Åberg & Söner AB Dick Sandberg Växjö University, School of Technology & Design Working paper no. 6:17
Sammanfattning I den nu genomförda undersökningen har klimatet, dvs. temperaturen och den relativa luftfuktighet, bestämts vid tre för produkten väsentliga platser i produktionslokalen hos Åberg & Söner i Lönsboda, nämligen i: Fanerlagret Torken Presshallen Temperatur och relativ luftfuktighet har loggats med logger Tinytag Ultra 2 vid dessa platser under perioden oktober 5 till juni 6. Följande slutsatser har kunnat dras: I fanerlagret har RF under den period mars juni 6 legat på en nivå som motsvarar en jämviktsfuktkvot på 7,5 12 % vid C. Detta innebär att problem kan uppstå vid limningen (HF) och torkning av faneren är därmed att rekommendera. Torkning av faneren är att rekommendera med tanke på variationen i leveransfuktkvot hos faneren och att faneren lagras i buntar som medför att en fuktutjämning går mycket långsamt. Torken fungerar tillfredsställande och det klimat som denna var inställd på under mätperioden bör ge en slutfuktkvot hos faneren mellan 2,5 % och 4,1 %. Klimatet i presshallen varierar i samklang med utomhusklimatet. Det innebär att under vintrar med minusgrader och regnfattiga vårar så kommer klimatet i lokalen att motsvara ca 5 % jämviktsfuktkvot. Under övrig tid på året kommer produkter som förvaras i lokalen att fuktas upp mot 8 % fuktkvot. Ur aspekten fanerens fuktkvot, så bör presshallen och fanerlagret inte förses med en befuktningsanläggning. Snarare bör det ordnas så att fanerens fuktkvot har möjlighet att utjämnas mot en lägre nivå. ii
Innehållsförteckning Bakgrund 1 Fanerens fuktkvot 1 Fanerlagret 2 Fanertorken 4 Presshallen 5 Slutsatser 6 iii
Bakgrund Formstabilitet är ett stort problemområde för böjda träprodukter som blivit allt tydligare ju mer avancerade produkterna blir. Att produkten är formstabilitet avses här dels att produkten har rätt dimension och form i de olika tillverkningsstegen, vilket är en förutsättning för en effektiv produktion, dels att produkten behåller avsedd form vid den slutliga användningen. Ett skiktlimmat ämne kommer i allmänhet att torka efter det att det tagits ur pressverktyget. Detta är en följd av att förhållandevis mycket vatten har tillförts de tunna faneren från limmet, vilket i allmänhet ökar fuktkvoten med flera procentenheter. Om inte fanerets fuktkvot är anpassat till detta kommer ämnets fuktkvot att ligga långt över vad som är optimalt för t.ex. möbler. Vid uttorkningen kommer ämnets tjocklek att minska på grund av träets krympning. Om formen på produkten är krökt medför detta i sin tur en geometrisk förändring av böjradien; radien minskar. Skulle produktionsförhållandena vara sådan att en uppfuktning istället sker, kommer radien att öka. Det är alltså mycket viktigt att ha kontroll på fuktigheten, dvs. fuktkvoten i faneret, den fukt som tillförs genom limmet och den fukt som avges under processen. Hur stor förändringen blir i böjradie vid fuktkvotsändringar beror dels på mallens böjradie, dels på materialets krympnings- och svällningsegenskaper. Om de olika faneren som bygger upp den skiktlimmade konstruktionen har olika fuktkvot kommer det med all säkerhet att inverka på produktens formstabilitet. Hur stor effekten är på den färdiga produkten finns det liten kunskap om. I den nu genomförda undersökningen har klimatet, dvs. temperatur och relativ luftfuktighet bestämts vid tre för produkten väsentliga platser i produktionslokalen, nämligen i: Fanerlagret Torken Presshallen Temperatur och relativ luftfuktighet har loggats med logger Tinytag Ultra 2 vid dessa platser under perioden oktober 5 till juni 6. Fanerlagret och presshallen är uppvärmda och har ventilationssystem, men har för övrigt ingen klimatstyrning. Fanerens fuktkvot Faneren skall ha en fuktkvot på högst 6 % vid leverans till fabriken. Stickprov tas ur varje fanerleverans (varje bunt) där fuktkvoten bestäms för ett fanerprov som tagits centralt ur ett fanerark. Faneren lagras därefter i fanerlagret tills användning. Faner (förutom ytfaner) som används vid pressning där uppvärmningen sker med högfrekvent växelspänningsfält (HF) torkas ned i fanertorken. Används tröga verktyg så sker ingen torkning av faneren. Vid för hög fuktkvot (9 %) hos faneren fungerar inte limningen bra vid HF pressning. Vid för låg fuktkvot hos faneren finns en misstanke om att penetreringen av lim blir sämre och att faneren blir sprödare (ändrad E-modul), med risk för limsläpp och sprickbildning som följd. Det finns dock ingen tillgänglig dokumentation kring detta. 1
Fanerlagret Figur 1 visar temperatur och relativ luftfuktighet i fanerlagret (vid bandsågen) under perioden 6-3-28 6-6-5. Temperaturen (T) är förhållandevis stabil kring C (min. 13 C, max 27 C). Kortvariga temperaturfall har registrerats ca 1 gång per dygn (olika tider) under maj månad, vilka kan härröra från ventilation eller vara mätfel. Den relativ luftfuktigheten (RF) ökar under perioden från ca % till ca 65 %. RF-värdena svänger kraftigt under kortare tidsperioder, vilket är helt normalt i lokaler utan klimatstyrning som en följd av att RF-värdet är mycket känsligt för temperaturändringar och utomhusluftens RF. Figur 2 visar temperaturen och den relativa luftfuktighetens variation under de tre dygnen 29 mars, 29 april och 29 maj, 6. Man kan konstatera att både temperatur och RF varierar lite under dygnet. Det klimat som bör eftersträvas i fanerlagret för att jämviktsfuktkvoten hos faneren skall bli 6 % är C och % RF. En måttlig variation i temperatur (± C) påverkar fuktkvoten ytterst lite, medan en förändring i RF (± %) medför en förändring i jämviktsfuktkvot motsvarande ± 1,5 %. Eftersom faneren förvaras i buntar kommer kortvariga svängningar i RF inte att påverka fuktkvoten nämnvärt, dock är det viktigt att RF som medelvärde under längre perioder (månadsvis) ligger på % eller lägre. Under den period mars juni 6 har RF legat mellan % och 65 %, vilket motsvarar en jämviktsfuktkvot på 7,5 12 % vid C. Detta innebär att problem kan uppstå vid limningen (HF) om faneren har hunnit kommit i jämvikt med den omgivande luften och torkning av faneren är därmed att rekommendera. 7 Relativ luftfuktighet (%) 6 6-3-28 6-4-7 6-4-17 6-4-27 6-5-7 6-5-17 6-5-27 6-6-6 Figur 1. Temperatur och relativ luftfuktighet i fanerlagret (vid bandsågen) under perioden 6-3-28 6-6-5. 2
Relativ luftfuktighet (%) 45 35 25 15 5 1: 3: 5: 7: 9: 11: 13: 15: 17: 19: 21: 23: Relativ luftfuktighet (%) 45 35 25 15 5 1: 3: 5: 7: 9: 11: 13: 15: 17: 19: 21: 23: Relativ luftfuktighet (%) 7 6 (%. *C) 1: 3: 5: 7: 9: 11: 13: 15: 17: 19: 21: 23: Figur 2. Temperaturen och den relativa luftfuktighetens variation under tre dygn (29 mars, 29 april och 29 maj, 6) i fanerlagret. 3
Fanertorken Torkningen är avsedd att ske vid ca C och % friskluft tas in med vissa intervall för att sänka RH. Figur 3 visar att temperaturen (T torr ) är ett par grader lägre än avsett. Den relativa luftfuktigheten i torken varierade under mätperioden mellan % och % och bör därmed ge en fuktkvot hos faneren mellan 2,5 % och 4,1 %, enligt tabell 1. Torkningen av faneren ger en fuktkvot hos faneren som väl understiger de önskade 6 %. Frågeställningen hur vida en för låg fuktkvot inverkar menligt på limningsresultatet är relevant för torkade faner. Tabell 1. Jämviktsfuktkvot som motsvaras av temperaturen och den relativa luftfuktigheten (RF) i fanertorken. Temperatur ( C) RF (%) Jämviktsfuktkvot (%) 38 2,5 38 15 3,2 38 4,1 Relativ luftfuktighet (%) 6-3-29 6-4-8 6-4-18 6-4-28 6-5-8 6-5-18 6-5-28 6-6-7 Figur 3. Temperatur och relativ luftfuktighet i fanertorken (på väggen bredvid givare) under perioden 6-3-28 6-6-5. 4
Presshallen Figur 4 visar temperatur och relativ luftfuktighet i presshallen under perioden 24 oktober, 5 till och med 5 juni, 6. Temperaturen (T) är förhållandevis stabil kring C (min. 14 C, max 27 C). Kortvariga temperaturavvikelser från C har registrerats. Den relativ luftfuktigheten (RF) varierar kraftigt under perioden från ca % till 55 % (min. 8 %, max 55 %). Den relativa luftfuktigheten i presshallen följer utomhusluftens klimat, dvs. - Fuktig (hög RF) och förhållandevis varm (+ C) uteluft på hösten ger hög RF i produktionslokalerna, vilket motsvaras av perioden oktober och del av november månad i figur 4. - Fuktig (hög RF) och kall (minusgrader) uteluft under vintern ger när denna luft värms upp ett torrt (låg RF) inneklimat, vilket motsvaras av perioden november till ca mars månad i figur 4. - Torr (låg RF) och förhållandevis varm (+ C) uteluft på våren ger låg RF i produktionslokalerna, vilket motsvaras av perioden mars till maj månad i figur 4. - Fuktig (hög RF) och förhållandevis varm (+ C) uteluft på sommaren ger hög RF i produktionslokalerna, vilket motsvaras av perioden slutet maj och del av juni månad i figur 4. Några riktvärden för den jämviktsfuktkvot som motsvaras av klimatet i presshallen (figur 4) visas i tabell 2. Tabell 2 visar att från att det blir minusgrader utomhus fram till försommaren så blir RF i presshallen så lågt att jämviktsfuktkvoten hos faneren som förvaras i presshallen blir lägre än 6 %. Man skall dock komma ihåg att en regning vår eller en varm vinter kan komma att förändra detta förhållande. Under övrig tid på året kommer faner och produkter som otäckta förvaras i presshallen att fuktas upp. 6 Relativ luftfukrighet (%) 5--15 5-12-4 6-1-23 6-3-14 6-5-3 6-6-22 Figur 4. Temperatur och relativ luftfuktighet i presshallen (vid kuren) under perioden 5--24 6-6-5. 5
Tabell 2. Jämviktsfuktkvot som motsvaras av temperaturen och den relativa luftfuktigheten (RF) i presshallen. Temperatur ( C) RF (%) Jämviktsfuktkvot (%) Period 22 45 8,2 24 oktober-5 15 november-5 22 24 5,2 16 november-5 17 maj-6 22 7,5 18 maj-6 5 juni-6 Slutsatser Denna undersökning baseras på registrering av temperatur och relativ luftfuktighet i produktionslokaler och tork hos Åberg & Söner under perioden 5--24 tom. 6-6- 5 (presshall) respektive perioden 6-3-28 tom. 6-6-5 (fanerlager och tork). Kompletterande registreringar bör göras under ett flertal år för att få en säkrare uppfattning av årsvariationer och variationer mellan år. Följande slutsatser kan dras: I fanerlagret har RF under den period mars juni, 6 legat på en nivå som motsvarar en jämviktsfuktkvot på 7,5 12 % vid C. Detta innebär att problem kan uppstå vid limningen (HF) och torkning av faneren är därmed att rekommendera, speciellt med tanke på variationen i leveransfuktkvot hos faneren och att faneren lagras i buntar som medför att en fuktutjämning går mycket långsamt. Torken fungerar tillfredsställande och det klimat som denna var inställd på under mätperioden bör ge en slutfuktkvot hos faneren mellan 2,5 % och 4,1 %. Klimatet i presshallen varierar i samklang med utomhusklimatet. Det innebär att under vintrar med minusgrader och regnfattiga vårar så kommer klimatet i lokalen att motsvara ca. 5 % jämviktsfuktkvot. Under övrig tid på året kommer produkter som förvaras i lokalen att fuktas upp mot 8 % fuktkvot. Ur aspekten fanerens fuktkvot, så bör presshallen och fanerlagret inte förses med en befuktningsanläggning. Snarare bör det ordnas så att fanerens fuktkvot har möjlighet att utjämnas mot en lägre nivå. 6