3.5.1 Fingerskarvning
När skog avverkas finns det en mängd faktorer som påverkar hur optimerad användningen av enskilda trädstammar kan se ut. Träden har olika längder vid avverkning, skador kan uppstå vid hantering, grenarnas position samt skador från djur, väder och vind. Vad virket ska användas till har även stor påverkan. Brädor till korslimmat trä eller limträ, reglar, spont med mera kommer i en mängd olika dimensioner och längder vilket påverkar hur mycket spill det blir vid ett sågverk. Idag hanterar sågverken råvaran för att undvika spill i största möjliga mån men det går inte att helt undvika kapspill (Naturvårdsverket 2010). Virket kan även bli hanterat i ett andra led, vid till exempel möbeltillverkning, där virket köps in och bearbetas för att passa en specifik produkt. Även där kan spill förekomma.
En viktig del vid kaskadering av trä samt för att uppnå en mer cirkulär ekonomi för råvaran är fingerskarvning. Det är utmärkt för att överkomma vissa av de problem som nämnts ovan som till exempel kapspill. Det finns idag företag som tar emot kapspill med syftet att omvandla detta till en färdig produkt med hjälp av fingerskarvning (Norsjö Trä 2019). På så sätt behöver inte virket flisas utan kan användas till en träprodukt, exempelvis en fingerskarvad list som kan ses i Figur 5. Om träavfall fingerskarvas kan virket bevaras i sin orginaldimension, vilket är bra sett till kaskadering då den behåller sitt ekonomiska värde samt har fler användningsmöjligheter.
Figur 5. Fingerskarvad list
Ytterligare en anledning till att fingerskarvning utförs är för att producera virke i långa längder. För KL-träelement förekommer längder på upp till 30 meter, där enskilda brädor kan skarvas men även hela element kan fingerskarvas till ett större element vilket visas i Figur 6.
Figur 6. Fingerskarvade brädor till vänster och fingerskarvade element till höger
Det finns även byggtekniska fördelar med fingerskarvning. För panelbrädor är fingerskarvning lämpligt för att undvika öppna skarvar där tillräcklig längd ej kan
uppnås. Öppna skarvar främjar fuktinträngning vilket kan förstöra färgskiktet som i sin tur kan leda till röta i träet (Blümer 2001).
Vid fingerskarvning sågas först defekter bort från virket. Kanterna fräses sedan innan lim appliceras och virket pressas samman under högt tryck. Virke kan fräsas med fingerskarven synlig antingen på flatsidan eller kantsidan beroende på användningsområde (Blümer 2001). Enligt Sågspecialisten (u.å) kan fingerskarvning ske med ingångslängder på 150-1000 mm. Korta längder är lämpliga för att ta tillvara på kapspill eller för kvistfria produkter.
3.5.1.2 Funktions- och produktionskrav för fingerskarvat konstruktionsvirke
Standarden Träkonstruktioner - Fingerskarvat konstruktionsvirke - Funktions- och produktionskrav, SS-EN 15497:2014, nämner inte om återvunnet virke får användas till fingerskarvat konstruktionsvirke. Hur reglerna tolkas blir avgörande för om det kan anses vara tillåtet.
Böjhållfastheten hos fingerskarvarna ska vara lika eller större än den deklarerade karakteristika böjhållfastheten för det oskarvade virket. Egenskaperna styrka, styvhet och densitet för det skarvade virket blir då samma som den oskarvade brädan. Det fingerskarvade virket ges samma hållfasthetsklass. Om skarvningen utförs maskinellt ska hållfasthetsklassen innehålla bokstaven M. Fingerskarvat virke får endast bestå av samma träslag genom hela längden.
Utöver träkvalité är bindemedel den viktigaste beståndsdelen vid fingerskarvning. Bindemedlet ska möjliggöra tillverkning av hållbara skarvar i det fingerskarvade virket under hela dess tilltänkta livstid enligt Eurokod 5: Dimensionering av
träkonstruktioner - Del 1-1: Allmänt - Gemensamma regler och regler för byggnader,SS-EN 1995-1-1. Beroende på vilken klimatklass virket ska användas i får olika bindemedel nyttjas. Det finns tre grupper av bindemedel som får användas och ska utföras enligt givna standarder som anges inom parentes:
- Fenol och aminoplastlim (EN 301)
- Fukthärdande enkomponent polyuretanlim (EN 15425, EN 302-5:2013, EN 302-2, EN 301:2013)
- Emulsionspolymer isocyanatlim (EN 15425)
När bindemedel som innehåller formaldehyd används måste kontroller av formaldehydutsläpp utföras. Det kan bli klassat antingen som klass E1 eller E2 där den senare är förbjuden i vissa av EU:s medlemsländer. Inom EU finns det ingen
gemensam överenskommelse för övriga farliga ämnen som kan ingå i limmet vilket innebär att enskilda länders regleringar blir gällande.
När en tillverkare har för avsikt att ange prestanda för en ny produkt krävs en rad tester för att fastställa väsentliga egenskaper. Det finns undantag som till exempel tidigare existerande data och konventionell accepterad prestanda.
Tester ska utföras:
- vid produktion av en ny eller modifierad fingerskarvad produkt. - när en ny eller modifierad metod för produktion ska tas i bruk.
- när en ändring sker av en produkts design, råmaterial, leverantör av komponenter eller metod för tillverkning. Tester ska utföras för de egenskaper som påverkas.
Ett stort antal tester måste genomföras för att få en produkt godkänd. Samtliga resultat skall dokumenteras och förvaras av tillverkaren i minst tio år. Tester görs inom följande kategorier.
- Mekaniskt motstånd (elasticitetsmodul, böjstyrka med mera) - Bindningsstyrka
- Hållbarhet för bindningsstyrka med avseende på träslag, egenskaper för bindemedlet samt fukthalt i virket
- Motståndskraft mot biologiska attacker - Motstånd mot brand
- Reaktion vid brand - Utsläpp av formaldehyd
- Utsläpp av övriga farliga ämnen
Tillverkare har möjlighet att använda testresultat som andra företag har tagit fram under vissa förutsättningar så länge som metod, design, råmaterial med mera överensstämmer.
3.5.2 Korslimmat trä
Med ett stort bostadsbehov och ett växande hållbarhetsfokus inom byggbranschen har intresset för att bygga i trä ökat kraftigt. Nyproduktion av trähus har fördubblats på bara några år. Det märks inte minst på de stora investeringar som gjorts i produktionskapacitet av korslimmat trä, KL-trä. Setra kommer i sin nya KL-fabrik i Långshyttan (färdig under första halvåret av 2020) ha en produktionskapacitet på 55 000 m3 per år (Setra 2018). Stora Enso investerade runt en halv miljard i sin
KL-fabrik i Gruvön som invigdes i maj 2019 och kan producera 100 000 m 3 per år (Stora Enso 2019). Båda företagen som nämnts ovan har egna sågverk och stor tillgång till egen råvara.
Trästommar har länge varit standard för småhus men idag byggs även flerbostadshus och större byggnader i trä. KL-trä används idag främst i bärande konstruktioner som balkar och väggelement. Trä klarar stora laster i förhållande till sin egenvikt vilket gör det lämpligt för prefabricering vilket idag är det vanligast sättet att bygga med KL-trä. Figur 7 visar hur KL-trä ser ut.
Figur 7. Korslimmat trä. Används med tillåtelse av Nordiska Effekt Byggen AB (2020).
3.5.2.1 Studie - Korslimmat trä av återanvänt träavfall
Vid nyproduktion av KL-trä kan små defekter i virket räknas bort om de används i det neutrala lagret så länge de yttre lagren har erfordrad hållbarhetsklass. Brädorna i det neutrala lagret har som primär funktion att öka böjtröghetsmomentet genom att öka avståndet mellan de yttre lagren. De horisontella skikten i ett element som utsätts för vertikal last (vägg) räknas i stort bort när beräkningar utförs på styrka och styvhet enligt Eurokod 5. För exempelvis golvelement som utsätts för böjande moment beräknas inte de skikten som går vinkelrätt mot spännvidden. En studie utfördes i England med utgångspunkt att nyss nämnda fakta bör göra det möjligt att i viss mån återanvända träavfall till KL-trä (Rose m.fl. 2018).
Den europeiska standarden Timber structures - cross laminated timber - requirements, BS EN 16351:2015, tillåter inte som en försiktighetsåtgärd användning av återvunnet virke i KL-element. Detta trots att samma standard har hållfasthetsklasser baserade på karakteristiska egenskaper där de tillåter avvikelser på upp till 35 % av deklarerad hållfasthet parallellt med fibrerna i 10 % av de
enskilda brädorna i ett element. Studien pekar på att det krävs en ökad förståelse för hur användning och åldrande påverkar virkets egenskaper för att få förtroende för återvunnet virke.
Under studien samlades brädor in från olika bygg- och rivningsprojekt och kontrollerades för defekter vilka sedan användes för att göra KL-trä. Hål orsakade av spik, skruv och bultar jämfördes med motsvarande naturliga defekter som maskhål och kvisthål i liknande storlekar. Antagandet var att spikhål, oavsett om spiken satt kvar eller inte, har samma effekt som kvisthål sett till de regler som finns i BS EN 16351:2015.
Resultatet av trycktester visade att utspridda små (<12 mm upp till tre hål) defekter försämrade konstruktionen genom minskad elasticitetsmodul med mindre än 6 %. Det var betydligt sämre med enskilda stora defekter då elasticitetsmodulen försämrades upp till 21 %, vilket innebär att vid sortering bör stora hål väljas bort eller att den defekta delen kapas bort.
Vid användandet av återvunnet virke för längsgående och korslagda brädor minskar böjstyvheten med 35 %. Används återvunnet virke endast i de korslagda brädorna är minskningen mellan 2,5 % till 14 % beroende på spännvidd och tjocklek. För att det återvunna virket ska fungera bäst, 2,5 %, bör förhållandet mellan längd och tjocklek vara så stort som möjligt. Ett element med fem skikt där de korslagda brädorna är av återvunnet virke uppvisar bättre resultat än ett treskikts-element med nytt virke. Slutsatsen blir att det kan vara fullt möjligt att använda återvunnet virke i de skikt där brädorna inte ligger i huvudbärriktning, korslagt mot lasten, medans de längsgående består av färskt virke. Studien nämner att KL-element av enbart återvunnet virke eventuellt kan användas i bland annat icke-bärande konstruktioner som innerväggar och i de fall där möjligheten finns att gå upp i dimension på elementen.
3.5.2.2 Tillverkning generell
Ett KL-element består av minst tre skikt ihoplimmade brädor. Varje skikt ligger vinkelrätt mot de omgivande skikten. Brädorna är sorterade efter dess hållfasthet enligt Träkonstruktioner - Sågat konstruktionsvirke - Del 1: Allmänna krav för visuell och maskinell hållfasthetssortering, SS-EN 14081-1. Tillverkare av KL-trä har olika dimensioner och hållfasthetsklasser de jobbar med och det kan även skilja mellan barrträ och lövträ (Träguiden 2017). I Sverige är merparten gran eller furu. Dimensionerna och hållfasthetsklasserna för brädor kan ses i Tabell 6 medan de mest använda dimensionerna på KL-element kan ses i Tabell 7.
Tabell 6. Vanligt förekommande dimensioner och hållfasthetsklasser för brädor baserat på Träguiden (2017)
Variabel Standard Förekommer
Tjocklek [mm] 20-45 20-60
Bredd [mm] 80-200 40-300
Hållfasthetsklass C14-C30 -
Tabell 7. Förekommande dimensioner på KL-element baserat på Träguiden (2017)
Variabel Standard Förekommer
Tjocklek [mm] 80-300 60-500
Bredd [m] 1,2-3 Upp till 4,8
Längd [m] 16 Upp till 30
Antal skikt [st] 3, 5, 7, 9 Upp till 25
Fuktkvoten i brädorna bestäms av vilket lim som används och vad produkten ska användas till, den ska dock ligga mellan 8 - 15 %. Fuktkvoten mellan intilliggande brädor får inte skilja mer än 5 % och limfogens hållfasthet blir bäst när fuktkvoten ligger nära jämviktsvärdet (fuktjämvikt - när virket varken avger eller tar upp fukt) för det färdiga byggelementet. Då förhindras sprickbildning i den mån som är möjligt (Träguiden 2017).
Brädor som går längs huvudbärriktning bör ha samma hållfasthetsklass. I KL-elementets tvärsnitt uppnås bäst resultat gällande hållfasthet när virket i huvudbärriktning samt i ytskiktet har en högre hållfasthetsklass, då påfrestningarna är störst där. I de skikt som är korslagda mot huvudbärriktning kan alltså hållfasthetsklassen på brädorna vara något lägre (Träguiden 2017).
Vid tillverkning fingerskarvas först virket ihop till långa brädor med hjälp av lim. Efter härdning hyvlas brädornas flatsidor innan de går vidare till limlinjen där de läggs ihop till stora skivor. Skivorna pressas sedan ihop med erforderligt presstryck. Efter sammanpressningen ska limmet härdas under en bestämd tid. Tiden avgörs beroende på fuktförhållanden i limhallen, temperatur och limtyp. Slutbearbetning av komponenterna sker i en CNC-maskin i form av till exempel sågning av kanter,
urfräsning för installationer och borrning av hål. Ytliga skivor putsas sedan innan en visuell kontroll samt märkning görs före de skickas vidare till antingen lager eller byggarbetsplats. Behöver de bearbetas ytterligare för att fungera som färdiga väggelement görs det av respektive tillverkare av modulerna (Träguiden 2017). En schematisk bild över processen kan ses i Figur 8.
Figur 8. Schematisk bild över processen (Träguiden 2017). Används med tillåtelse.
3.5.3 Lamellträ
Lamellskivan har ett mittskikt som består av ett flertal ihoplimmade trästavar (lameller). Det ger en hög böj- och skruvhållfasthet medan vikten är låg. Skivan används därför främst som bärande element vid möbeltillverkning och snickerier där krav på böjhållfasthet ställs som till exempel hyllplan och bordsskivor (Wiwood u.å.a). En lamellskiva kan ha flera skikt med lameller om ökad hållfasthet efterfrågas.
Beläggningar
En lamellskiva kan ha olika ytskikt beroende på vad den ska användas till. Synligt i möbeltillverkningen är det vanligaste att vardera sida beläggs med en tunn MDF med ett lager faner som slutligt ytskikt. Övriga beläggningar är bland annat spån, High Density Fiberboard (HDF) och melamin. Figur 9 visar exempel på olika beläggningar för lamellskivor.
Figur 9. Lamellskivor med olika beläggningar (Ceos u.å.a). Använd med tillåtelse.
3.5.3.1 CareWood
Carewood är ett europeiskt projekt med många samarbetspartners som utfördes i syfte att se vilka möjligheter det finns att återvinna träavfall till nya träprodukter (Irle m.fl. 2017). De ville ge ett ekonomiskt genomförbart alternativ för återvinning av träavfall utöver energiutvinning och spånskivor. Detta för att ge virket en längre livslängd innan det går vidare till energiutvinning. Idag går även virke i större dimensioner till flisning när träavfallet kommer in till återvinningsanläggningar, vilket anses vara slöseri med resurser. Projektet genomfördes 2014 - 2017 och visar på att det är fullt möjligt att genomföra i praktiken.
Fokus blev att såga virke till lameller som sedan skarvades till större lamellträprodukter. Användningsområden kan till exempel vara möbler och fönsterkarmar. Enligt studien kan lamellträprodukterna inte användas i bärande konstruktioner då olika träslag kan förekomma i träavfallet. Olika träslag är främst ett problem i övriga Europa, i Sverige är det mestadels gran och furu. Projektet samlade in 309 träprover från fem olika återvinningscentraler.
I ett tidigt skede av projektet diskuterades en process på hur de skulle behöva sortera virket med hänsyn till olika bredd och längd samt olika densiteter. Upp till 72 olika sorteringsalternativ skulle kunna krävas. Efter sorteringen sågas ett alternativ i taget för att minimera omställningar som krävs på sågen (Irle m.fl. 2015). Efter försök och beräkningar kom de fram till att det mest lämpliga för tillverkning samt med minsta möjliga spill var att såga virket i dimensionerna 20x60 mm med olika längder. Det ekonomiska värdet på de laminerade produkterna uppges vara minst 10 gånger så högt som för flis. Processen skulle gynnas avsevärt om träavfallet sorteras så att inga sammansatta träbitar är med (Irle m.fl. 2017). Efter användning kan de gå vidare i systemet och antingen bli nya träprodukter eller spån.
Tillverkning
Lösningen för kontaminerat trä, färg och lim till exempel, blev att ta bort sammanlagt 3 mm, 2 mm sågades bort och 1 mm hyvlades bort, från varje utsatt yta (Irle m.fl. 2017). Processen för färdig produkt ser ut som följer:
- Avlägsnande av metall och andra material genom att såga bort utsatta delar av virket
- Såga till lameller i så stora längder som möjligt samt såga bort minst 2 mm från varje yta
- Avlägsnande av eventuella defekter på lamellerna, till exempel kvisthål - Fingerskarva lameller för att få önskad längd på lamellskivan
- Hyvla bort minst 1 mm, dels för att uppnå kravet på att minst 3 mm ska tas bort från varje sida men även för att få släta kanter så att de kan sammanfogas effektivt.
- Limma ihop lamellerna - Laminera med valt ytskikt
- Hyvla kanterna för att säkerställa ett enhetligt tvärsnitt
3.5.3.2 Lamellträproduktion i Sverige
Den lamellproduktion som finns i Sverige är främst för möbeltillverkning. Nedan ges ett exempel på tillverkningsprocessen från Karl Andersson & söner i Huskvarna. De anger att olika träslag kan användas vid tillverkning av lamellskivor. I Sverige är gran, furu och al vanligt förekommande beroende på användningsområde. Virket ska vara torkat till ungefär 8 % fukthalt (möbeltorrt). Först kapas virket till på längden och går sedan igenom en lamellsåg (flera blad som kan ställas in med olika avstånd) där det sågas upp i flera lamellstavar med de bredder som efterfrågas. För att få exakta dimensioner och för att få rätt yta för limning hyvlas lamellerna i en listhyvel. Lamellerna läggs ihop och den beläggning som väljs påverkar nästa skede. För den vanligaste lamellskivan med faner limmas en tunn HDF på båda sidorna av lamellstavarna. Faneret klipps på längd och bredd som sedan klistras varsamt ihop för att få ett symmetriskt mönster. Faneret läggs på som ytskikt och hela skivan går vidare till fanerpressen där allt pressas samman under högt tryck och hög värme, cirka 100 grader Celsius (Karl Andersson & söner u.å).
3.5.3.3 Lamellträproduktion utanför Sverige
Lamellskivor kan även tillverkas med spillvirke från olika träindustrier (ES shelf 2019). Vid anläggningar som hanterar spillvirke “pusslas” träbitar i alla möjliga former ihop. Det finns även anläggningar som sågar till virket i specifika bredder innan de ska läggas ihop till en skiva.
Varje träbit limmas på kanterna innan de läggs upp på ett löpande band. Personal får sedan passa ihop bitarna till en hel skiva. När en viss längd är uppnådd pressas skivan ihop från sidan och kapas på längden för att uppnå vald dimension. Lamellerna går sedan vidare till en press som under högt tryck och värme skapar en solid skiva (ES shelf 2019).
3.5.4 Spånskivor
Spånskivan är ett byggmaterial som har ett brett användningsområde. Inom byggindustrin kan spånskivor användas i golv, väggar och tak. Nästan alla undergolv idag är spånskivor, i väggar används det ofta bakom gipsskivor för att ge en skruvbar innervägg och i tak kan den användas mot takstolsunderramar och glespanel med mera (Wiwood u.å.b). Spånskivor är även vanligt förekommande inom möbelindustrin. Främst som det bärande mittskiktet i fanerade och laminerade element som till exempel bordsskivor, köksinredning, luckor och hyllor.
Enligt Spånskivor - Specifikationer, SS-EN 312:2010, delas spånskivor in i olika klasser beroende på kvalitet och vart de ska användas. Klasserna ses nedan.
● P1 - allmän användning i torrt klimat.
● P2 - inredningsskivor för användning i torrt klimat. ● P3 - icke bärande skivor för användning i fuktigt klimat. ● P4 - lastbärande skivor för användning i torrt klimat. ● P5 - lastbärande skivor för användning i fuktigt klimat. ● P6 - tungt lastbärande skivor för användning i torrt klimat. ● P7 - tungt lastbärande skivor för användning i fuktigt klimat.
Sverige producerar 550 000 m3 spånskivor samtidigt som användningen uppgår till 909 000 m3. Det innebär att det finns utrymme för en ökad produktion som kan minska importering (FAO 2019). Det är önskvärt att kombinera en ökad produktion med ökat resursutnyttjande.
Beläggningar
För att ge spånskivorna en lämplig yta beläggs de oftast med olika dekormaterial. Det vanligaste är melaminpapper och det består av flera tunna lager papper som är indränkta i melamin. Dessa pressas på spånskivan under högt tryck och värme för att de ska fästa. Det ger en ren yta med behaglig färg och kan även vara mönstrad i trästruktur. Eftersom spånskivor har grövre träfibrer än till exempel en MDF lämpar sig inte kanterna för målning vilket gör att de beläggs med en kantlist av Akrylnitril-Butadien-Styren-plast (ABS-plast) som matchar den valda ytan. Efterfrågas en mer äkta träkänsla för spånskivan används faner där proceduren är densamma som för lamellskivor.
Spånskivan kan även kläs in i en folie efter önskat mönster och färg. Folien är dock inte lika slitstark som en faner- eller melaminbeläggning och nöts snabbare ut. Folie
är vanligt förekommande inom den storskaliga planmöbelindustrin då det är en snabb och billig metod att använda (Ceos u.å.b).
3.5.4.1 Produktion av miljöanpassade spånplattor från träavfall
I Sverige genomfördes ett projekt år 2017 - 2019 för att ta fram miljöanpassade spånplattor. Syftet var dels att producera ett miljövänligt bindemedel samt att återvunnet träavfall används som råvara istället för färskt virke. Projektet finansierades av RE:Source och Nordvästra Skånes Renhållnings AB (NSR) och utfördes i samarbete med Lunds universitet, MTA Bygg och Anläggning AB och Georg August universitet (Hameed m.fl. 2019).
Träavfallet togs från NSR:s egna anläggning i Helsingborg där det delas in i kvalitetsklasserna AI, AII, AIII och även trädgårdsavfall. AIII räknas som farligt avfall och används inte i projektet. I Figur 10 och Figur 11 visas AI respektive AII.
Figur 10. Sortering av kvalitetsklass AI (Hameed m.fl. 2019, s. 21). Använd med tillåtelse.
Figur 11. Sortering av kvalitetsklass AII (Hameed m.fl. 2019, s. 21). Använd med tillåtelse.
Tillverkning
Materialet från kvalitetsklasserna AI och AII samt trädgårdsavfall gick vidare för ytterligare behandling på anläggningen. Avfallet maldes fyra gånger och metaller (spikar, skruv med mera) separerades samtidigt med hjälp av ett magnetiskt band.