Lagrad lövved som fiberskiveråvara

B i r g i t Östman

LAGRAD LÖVVED SOM FIBER5KIVERÄVARA

TräteknikCentrum, r a p p o r t s e r i e P n r 19 Nyckelord hardboard hardwoods m i l l scale p i l o t p l a n t s raw m a t e r i a l s s t r e n g t h water a b s o r p t i o n

Stockholm september 1984 Detta digitala dokument skapades med anslag från

Stiftelsen Nils och Dorthi Troédssons forskningsfond

I N N E H Å L L S F Ö R T E C K N I N G Sid SAMMANFATTNING 3 INLEDNING 4 EXPERIMENTELLT 5 F l i s r f i v a r a 5 M a s s a f r a m s t a l l n i n g 5 S k i v f r a m s t e l l n i n g 6 S k i v p r o v n i n g 6

JÄMFÖRELSE FABRIKSSKALA - PILOTSKALA 7

INVERKAN AV LAGRING UPP TILL TVÄ ÄR 13

Veddensitet 13 Flisegenskaper 14 Massaegenskaper 16 Skivegenskaper 18 SLUTSATSER 21 LITTERATUR 22

SAMMANFATTNING

Lovved (björk) som l a g r a t s barkad r e s p e k t i v e obarkad upp t i l l tvfi fir har använts som rfivara f o r hfirda f i b e r s k i v o r . Färsk lovved och granved har u t -g j o r t r e f e r e n s r f i v a r o r . E f t e r f l i s n i n -g har veden d e f i b r e r a t s under l i k a r t a d e b e t i n g e l s e r både i f a b r i k s - och p i l o t s k a l a . Hfirda f i b e r s k i v o r h a r därefter

t i l l v e r k a t s i l a b o r a t o r i e s k a l a .

V e d f o r l u s t e n hos björkved v a r ca 10 % e f t e r tvfi firs l a g r i n g . Ved som lagras f l i s a d b r y t s ned b e t y d l i g t snabbare an rundved.

Massautbytet v i d d e f i b r e r i n g v a r ca 1 Ä-enhet högre för l a g r a d björk an f o r färsk björk, v i l k e t v a r oväntat. Orsaken §r s a n n o l i k t a t t den Ifigmolekylara och v a t t e n l o s l i g a vedsubstansen först b r y t s ner under l a g r i n g e n . Om bark-h a l t e n minskar under l a g r i n g e n , v i l k e t a r v a n l i g t , okar massautbytet också av den anledningen.

S k i v k v a l i t e t e n försämrades väsentligt dfi l a g r a d björk användes som r f i v a r a , d v s h f i l l f a s t h e t e n minskade och v a t t e n a b s o r p t i o n e n ökade. Styrkenedgfingen sker redan e f t e r e t t firs l a g r i n g , medan v a t t e n a b s o r p t i o n e n ökar Sven v i d

längre l a g r i n g . Om veden l a g r a t s barkad e l l e r obarkad visade s i g ha mindre b e t y d e l s e , v i l k e t a r förvfinande.

ökad f l i s t o r r h a l t försämrade ocksfi s k i v k v a l i t e t e n .

D e f i b r e r i n g i f a b r i k s - och i p i l o t s k a l a gav samma r e l a t i v a s k i l l n a d e r i massa- och skivegenskaper, men a b s o l u t n i v f i e r n a v a r o l i k a . Inverkan av o l i k a r f i v a r o r kan sfiledes v a l s t u d e r a s i p i l o t - och l a b o r a t o r i e s k a l a .

INLEDNING

F i b e r s k i v e i n d u s t r i n har idag okande rfivaruproölem. Dess t r a d i t i o n e l l a råvara b l i r a l l t m e r begärlig f o r bfide m a s s a i n d u s t r i n , som h a r e t t okande r f i -varubehov, och f o r värmeverk o d som i snabbt okande t a k t baserar s i n ener-g i p r o d u k t i o n p£ f a s t b r a n s l e .

Lovved kan ge sämre s k i v k v a l i t e t ( 1 , 2 ) . Man h a r därför t i d i g a r e sökt und-v i k a löund-vund-ved som rfiund-vara för f i b e r s k i und-v o r men har t r o t s d e t t a på senare t i d börjat använda a l l t m e r lövved, främst björk. E t t problem därvid är a t t björk skadas lättare v i d l a g r i n g än barrved och därmed utgör en sämre rå-vara.

Lagringens i n v e r k a n på massa och s k i v k v a l i t e t h a r t i d i g a r e i n t e k v a n t i -f i e r a t s i någon större utsträckning. En undersökning avseende -f l e r a års l a g r i n g men utan o l a g r a d referensråvara f i n n s p u b l i c e r a d ( 3 ) . För b l a massautbyte användes i den undersökningen i n t e gängse provmetoder, v i l k e t gör a t t r e s u l t a t e n är svårtolkade.

Lagringsskadad ved har s t u d e r a t s b l a v i d Sveriges L a n t b r u k s u n i v e r s i t e t . Henningsson / 4 / k o n s t a t e r a r a t t vedförlusten v i d l a g r i n g beror på rötan-grepp. Lövved a n g r i p s av vitröta som b r y t e r ned både c e l l u l o s a och l i g n i n . Av b e t y d e l s e f u l l a trädslag är björk mest känslig för röta. Substansförlus-t e r n a v i d l a g r i n g kan b l i avsevärda /5/. För björkved har Substansförlus-t ex uppmäSubstansförlus-tSubstansförlus-ts en substansförlust på 4 % v i d l a g r i n g i 1 år och 15 % v i d l a g r i n g i 3,5 år. De g e o g r a f i s k a och meteorologiska förhållandena h a r också b e t y d e l s e /5/. Sub-stansförlusten är t ex b e t y d l i g t större i södra än i norra S v e r i g e . Det f i n n s också samband mellan minskning i torr-rådensitet, d v s t o r r v i k t v i d rå volym, och summa temperatur under de månader av året som har en medel-temperatur över 5 *C r e s p e k t i v e summa nederbörd. Sambandet mellan

substansförlust och summa temperatur för t a l l och björk är s t a r k t men sämre för gran. Sambandet mellan summa nederbörd är något sämre g e n e r e l l t .

Torrrådensiteten s j u n k e r , d v s vedförlusten ökar, b e t y d l i g t mer i s t o c k -arnas ändar v i d l a g r i n g i mer än 1,5 år. D e t t a gäller särskilt för björk. En annan s t u d i e v i s a r s t o r a substansförluster när lagringsskadad björk barkas / 6 / . Dessutom b i l d a s mer f i n m a t e r i a l när den lagrade och barkade ve-den huggs t i l l f l i s .

Vid f l i s l a g r i n g är substansförlusten större än v i d r u n d v e d s l a g r i n g . Förlus-ter på ca 4 - 6 S på 4 månader har uppmätts /7/. Man fann a t t helträdsflis b r y t s ner snabbare än v a n l i g f l i s . Bergman / 8 / k o n s t a t e r a r a t t vedförlusten vid l a g r i n g av m a s s a f l i s i stack är ca 1 % p e r månad och a t t h a r t s e t för-ändras snabbare v i d f l i s l a g r i n g än v i d r u n d v e d s l a g r i n g .

Föreliggande undersökning avser a t t s t u d e r a

a) Inverkan av upp t i l l 2 års l a g r i n g av barkad och obarkad björkved på massa och skivegenskaper med färsk björkved och färsk granved som r e -

ferensråvaror-b) Jämförelse av d e f i b r e r i n g i f a b r i k s - och i p i l o t s k a l a v i d l i k a r t a d e be-t i n g e l s e r . Dessa s be-t u d i e r genomfördes i en försbe-ta ebe-tapp med björkved som l a g r a t s 1 år. R e s u l t a t e n har t i d i g a r e d e l r a p p o r t e r a t s ( 9 ) men huvuddra-gen återges här.

EXPERIMENTELLT F l i s r f i v a r a

Basrfivaran u t g j o r d e s i s a m t l i g a f a l l av barkad r e s p e k t i v e obarkad björkved samt obarkad granved.

Björkveden lagrades i 1 r e s p e k t i v e 2 fir f o r e f l i s n i n g och jämfördes med färsk björk- och granved.

A l l ved togs u t f r f i n samma växtplats i närheten av Svanskog, Varmland. Ve-den f a l i d e s pfi hösten (november 1981, september 1982 r e s p e k t i v e september 1983).

En d e l av den obarkade b j o r k f l i s e n , som l a g r a t s e t t fir, torkades i l a b o r a -t o r i e -t under -tvfi dagar f o r a -t -t oka -t o r r h a l -t e n .

L o v f l i s huvudsakligen av björk, som l a g r a t s i Svanskog som f l i s i ca 4 må-nader, togs också med i andra försoksetappen.

Före d e f i b r e r i n g sållades f l i s e n . F i n f r a k t i o n e n (mindre an 5 %, mest b a r k ) och de a l l r a största " v e d b i t a r n a " sållades därvid b o r t före d e f i b r e r i n g i p i l o t s k a l a . Större b a r k b i t a r plockades också b o r t f r f i n f l i s av barkad ved i andra försöksetappen.

Massaf r a m s t a l l n i n g

F l i s r f i v a r o r n a d e f i b r e r a d e s i första etappen d e l s i f u l l s k a l a i en LVP 36 D e f i b r a t o r v i d 1000 rpm i f a b r i k e n i Svanskog, d e l s i p i l o t s k a l a i en OVP 20 D e f i b r a t o r v i d 1500 rpm v i d Sunds-Defibrator AB. Den torkade f l i s e n d e f i b r e r a d e s men endast i p i l o t s k a l a . I andra etappen d e f i b r e r a d e s a l l f l i s i p i l o t s k a l a .

I f a b r i k d e f i b r e r a d e s v i d 0,77 - 0,78 MPa (7,7 - 7,8 kp/cm^) fingtryck. Mat-n i Mat-n g s h a s t i g h e t e Mat-n var 43 rpm och m a l s p a l t e Mat-n 0,8 mm miMat-ndre för barrved aMat-n för björkved för a t t f f i en acceptabel granmassa. Absolutvärden för m a l s p a l t saknas.

I p i l o t s k a l a d e f i b r e r a d e s v i d 0,8 MPa (8 kp/cm^) fingtryck. M a t n i n g s h a s t i g -heten v a r 6 rpm och m a l s p a l t e n ca 0,3 mm. I bfida f a l l e n v a r förvärmningsti-den sfi k o r t som möjligt, d v s f l i s e n matades r a k t genom förvärmaren utan n i v f i . I n g e t v a t t e n t i l l s a t t e s v i d d e f i b r e r i n g e n .

G r a n f l i s e n d e f i b r e r a d e s i första etappen även v i d 0,15 mm m a l s p a l t i p i l o t -s k a l a för a t t f f i en f i n a r e ma-s-sa. Nfigot v a t t e n , 0,2 1/kg f l i -s , mfi-ste dfi tillsättas i melzonen.

Den d e f i b r e r a d e massan r a f f i n e r a d e s e j .

Massan analyserades med avseende pfi d e f i b r e r i n g s u t b y t e / l O / bfide i f a b r i k och v i d STFI, f i b e r k l a s s i f i c e r i n g e n l i g t Bauer-McNett / 1 1 / , s p e t h a l t pfi 0,15 mm s l i t s a r e n l i g t S o m e r v i l l e /12/ och a v v a t t n i n g s t i d mätt som D e f i b r a -t o r s e k u n d e r , DS.

S k i v f r a m s t a l l n i n q

I första etappen t r a n s p o r t e r a d e s s a m t l i g a massor framställda i f a b r i k s - och p i l o t s k a l a t i l l STFI f o r s k i v f r a m s t a l l n i n g . I andra etappen t i l l v e r k a d e s s k i v o r n a v i d Sunds D e f i b r a t o r s l a b o r a t o r i u m .

I båda f a l l e n t i l l v e r k a d e s f y r a hårda s k i v o r , ca 1000 kg/m-' och 3,2 mm t j o c k a , av v a r j e massatyp. Våtark, 35 cm x 35 cm, formades v i d en massakon-c e n t r a t i o n av 1,0 - 1,5 %. A l u m i n i u m s u l f a t , 0,5 % AI2 ( 5 0 4 ) 3 * ^2^» räknat på t o r r f i b e r v i k t t i l l s a t t e s och pH j u s t e r a d e s t i l l 4,0 genom t i l l -s a t -s av -s v a v e l -s y r a , H2SO4.

Våtarken k a l l p r e s s a d e s v i d 1 MPa (10 kp/cm^) i en minut. De varmpressades därefter v i d 210*C. P r e s s t r y c k e t v a r 6 MPa (60 kp/cm2) i l minut och däre f t däre r 1 MPa (10 kp/cm^) i 5 m i n u t däre r . E f t däre r prdäressningdären värmdärehärdaddäres s k i -vorna v i d 165"C i 4 timmar. De k o n d i t i o n e r a d e s därefter v i d 65 % r . f . , 20*C i minst en vecka.

Skivorna från andra etappen värmehärdades dessutom en e x t r a omgång v i d 165 '0 1 4 timmar.

S k i v p r o v n i n q

Bojhållfasthet, slaghållfasthet, v a t t e n a b s o r p t i o n och tjocklekssvällning samt i andra etappen även tvärdraghållfasthet provades e n l i g t gängse meto-der /13/. Av v a r j e s k i v t y p användes 10 p r o v b i t a r f o r bojhållfasthet, 15 p r o v b i t a r f o r slaghållfasthet, 5 p r o v b i t a r f o r v a t t e n a b s o r p t i o n och tjocklekssvällning och 10 p r o v b i t a r f o r tvärdraghållfasthet. S k i v d e n s i t e t e n beräknades f o r s a m t l i g a p r o v b i t a r . R e s u l t a t e n ges f o r första etappen som a r i t m e t r i s k a medelvärden v i d s k i v d e n s i t e t e n 970 ± 30 kg/m^. I andra etappen var s k i v d e n s i t e t e n genomgående lägre och mera ojämn. R e s u l t a t e n har där räknats om t i l l s k i v d e n s i t e t e n 1000 kg/m-' genom linjär r e g r e s s i o n av samt-l i g a primärdata.

JÄMFÖRELSE FABRIKSSKALA - PILOTSKALA

R e s u l t a t e n f r f i n den första etappen med björkved l a g r a d 1 fir redovisas hä separat med särskild t o n v i k t pfi en jämförelse av d e f i b r e r i n g i f a b r i k oc och r p i l o t s k a l a

Förbrukningen av e l e k t r i s k e n e r g i ar ca 40 % högre i p i l o t s k a l a an i f a b r i k s s k a l a , h u v u d s a k l i g e n beroende pfi större andel tomgfingskörning, se f i

-gur 1 . Nfigon s i g n i f i k a n t s k i l l n a d mellan o l i k a l a g r i n g s t i d och b a r k h a l t kan e j observeras. Okad f l i s t o r r h a l t kräver mer d e f i b r e r i n g s e n e r g i . Det gör ocksfi en mindre m a l s p a l t , som dfi ger en f i n a r e massa.

Energiåtgång "•kWh/ton 5 0 0 H 3 0 0 H looH Vy

3 masso defibrerod i pilotskala fabrik lllilll malspalt 0.15 mm i pilotskalo

A

•'1

i

fdrsk forsk 12 man

obarkad gran oborkod björk forsk 12mon 60 85% barkad björk torrhalt obarkad björk

lagrod 12 mon

F i g u r 1 . Förbrukning av e l e k t r i s k malenergi v i d d e f i b r e r i n g i fab-r i k s - och p i l o t s k e i a .

Massautbytet är genomgående något högre i f a b r i k s s k a l a än i p i l o t s k a l a . De massautbyten som bestämts i f a b r i k är också genomgående något högre än de som bestämts v i d STFI. Se f i g u r 2. S k i l l n a d e r n a m e l l a n o l i k a råvaror är dock i s t o r t s e t t desamma i f a b r i k s - och p i l o t s k a l a .

Massautbytet är således ca 1 %-enhet högre f o r färsk g r a n f l i s än f o r färsk b j o r k f l i s , v i l k e t v a r väntat.

Lagrad björk gav oväntat högre u t b y t e än färsk björk. D e t t a förklaras åt-minstone d e l v i s av a t t b a r k h a l t e n minskat under l a g r i n g . Även små mängder bark har en avsevärd e f f e k t på u t b y t e t . Barkad f l i s ger t ex d r y g t 1 5&-en-het högre massautbyte än obarkad f l i s . Men här är s k i l l n a d e r n a i b a r k h a l t ca 7 ^ e n h e t e r medan b a r k f o r l u s t e n under l a g r i n g endast är ca 2 ^ e n h e t e r . Några säkra s l u t s a t s e r om l a g r i n g e n s i n v e r k a n på massautbytet kan därför i n t e dras från försöksresultaten i denna första etapp ( s e v i d a r e under k a p i t l e t Inverkan av l a g r i n g ) .

ökad f l i s t o r r h a l t ger e t t något okat massautbyte, ökad målning t y c k s också oka massautbytet, men här är e f f e k t e n l i t e n och h e l t inom felgränserna.

^ massa defibrerad i pilotskala Massautbyte ^ - - -fabnk 100-1

95^

90H

•/•

och proved i fabrik

malspalt 0.15 mm i pilotskala

m

15

färsk färsk 12 mon

obarkad gran obarkad björk färsk 12 mån 60 85% barkad björk torrhalt

obarkad björk

lagrad 12 man

9

A v v a t t n i n g s t i d e n för o l i k a massor pfiverkas nfigot o l i k a i f a b r i k s - och i

s k i l l n a d e r i massaegenskaper v i d f a b r i k s - och p i l o t d e f i b r e r i n g .

Nfigra g e n e r e l l a s l u t s a t s e r kan dock d r a s . ökad f l i s t o r r h a l t ger en massa med k o r t a r e a v v a t t n i n g s t i d och högre s p e t h a l t . En mindre m a l s p a l t ger n a t u r l i g t v i s en f i n a r e och mer svfiravvattnad massa.

Avvattningstid

2 0 n D S I massa defibrerod i pilotskola

V7Å •• -fabrik malspalt 0.15 mm i pilotskola 15-^ 10-^

i

VA

i

i

n

i

50 H 30H loH Spethalt 7o (Somerville 0,15mm]

P i

_{i i}

II

i

försk försk 12 mon

oborkod gran oborkod björk färsk 12 man 60 85% barkod björk torrholt oborkod björk

logrod 12 mån

F i g u r 3. A v v a t t n i n g s t i d och s p e t h a l t för massor d e f i b r e r a d e i f a b r i k s -och p i l o t s k a l a .

10

Den mekaniska skivhållfastheten är i s a m t l i g a f a l l något högre v i d d e f i b r e -r i n g i p i l o t s k a l a än i f a b -r i k s s k a l a , men s k i l l n a d e -r n a mellan o l i k a -råva-ro-r är i s t o r t s e t t desamma, se f i g u r 4 .

En hög f l i s t o r r h a l t v i d d e f i b r e r i n g e n sänker böj- och slaghållfastheten med 10 t i l l 15 %.

En f i n a r e granmassa som d e f i b r e r a t s v i d mindre m a l s p a l t ger s k i v o r med nå-got bättre s t y r k a , mest markant f o r böjhållfastheten och s l a g b r o t t a r b e t e t . Men s k i l l n a d e r n a står e j i p r o p o r t i o n t i l l den ökade energiåtgången, jämför med f i g u r 1 .

11 70-, 50^ 30H 10H BöjhAllfasthet MPa

I I mosso defibrerod i pilotskala

V7Å •• -fobrik

ITTTTI] molspalt 0.15 mm i pilotskola

il

i

i

i

E - modul GPa 4-^ 3H 2H

1

i

1

1

I

i

12-| 10- 8- 64 - 2-Slagbrottarbete k J / m 2

i

i

i

i i

I

i

försk försk 12mon

oborkod grön oborkod björk försk 12 män 60 i 85^ borkod björk torrholt oborkod björk

logrod 12 min

F i g u r 4. Styrkeegenskaper hos s k i v o r t i l l v e r k a d e i l a b o r a t o r i e s k a l a av f a b r i k s - och p i l o t d e f i b r e r a d massa.

12

V a t t e n a b s o r p t i o n e n är genomgående högre hos s k i v o r av f a b r i k s d e f i b r e r a d massa, se f i g u r 5. Detta b e r o r s a n n o l i k t på d e t högre massautbytet i f a b -r i k , se f i g u -r 2.

Tjocklekssvällningen är i s t o r t s e t t densamma för s k i v o r av f a b r i k s - och p i l o t d e f i b r e r a d massa.

En f i n a r e granmassa påverkar knappast v a t t e n a b s o r p t i o n och tjocklekssväll-n i tjocklekssväll-n g . Hög f l i s t o r r h a l t ökar v a t t e n a b s o r p t i o n e n något. 70-1 50 ^ 30H 1 0 ^ Vattenabsorption 2ih •/•

i

^ 1

iZt — i2u

i

i

30H loH

Tjocklekssvällning 2e.h C 3 ' ^ ^ f ' ^ ^ ^ r o d , pdotskaia 0/^ ^ " - •• fabrik

fTTlTil malspalt 0.15 mm i pilotskala

i

i

_i

i

i

il

färsk färsk 12 män

obarkad gnm obarkad björk färsk 12 män 60 85% _{barkad björk torrholt} obarkad björk

lagrad 12 man

Figur 5. V a t t e n a b s o r p t i o n och tjocklekssvällning hos s k i v o r t i l l v e r -kade i l a b o r a t o r i e s k a l a av f a b r i k s - och p i l o t d e f i b r e r a d e massa. S k i v d e n s i t e t 970 ± 30 kg/m-^.

13

INVERKAN AV LAGRING UPP TILL TVÄ ÄR

R e s u l t a t redovisas har f r f i n andra etappen där l a g r i n g upp t i l l tvfi fir stu-derades. De jämförs ocksfi med r e s u l t a t f r f i n förste etappens l a g r i n g i e t t fir, som r e d o v i s a t s i föregfiende k a p i t e l .

Veddensitet

Den l a g r a d e vedens d e n s i t e t mattes före f l i s n i n g e n för a t t f f i e t t mfitt pS n e d b r y t n i n g och substansförlust. Därvid sfigades t r i s s o r u t i m i t t e n pfi kubbar med ungefar 13 cm d i a m e t e r . T o r r - r f i d e n s i t e t e t , d v s t o r r v e d v i k t per volymsenhet r f i ved, bestämdes för ved under bark. D e t t a mfitt a r e n t y -d i g t för f u k t h a l t e r över f i b e r m S t t n a -d s p u n k t e n , -d v s i r f i ve-d, -dfi ve-den f f i r s i n maximala volym som sedan a r p r a k t i s k t t a g e t k o n s t a n t . D e n s i t e t e n kan sfiledes användas som e t t i n d i r e k t mfitt pfi vedförluster under l a g r i n g . Nedgången i d e n s i t e t framgfir av f i g u r 6. Den är mest markant för barkad björk, ca 12 och nfigot mindre, ca 9 %, för obarkad, v i l k e t är nfigot för-vfinande. Barkad björk är n o r m a l t mindre känslig för l a g r i n g , främst p g a e t t den t o r k a r och dfi b r y t s ner Ifingsammare /14/. A v v i k e l s e n här kan bero pfi det begränsade p r o v m a t e r i a l e t och den r e l a t i v t s t o r a normala s p r i d n i n g e n i v e d d e n s i t e t . Det är e m e l l e r t i d k l a r t a t t vedförlusterna är s t o r a under l a g r i n g och kan uppgfi t i l l ca 10 % under tvfi firs l a g r i n g .

500 ^00 torr-rd-densitet (ved) kg/m? barkad björk obarkad obarkad gran lagringstid 2 Ar

F i g u r 6. Vedförlust under l a g r i n g angiven som t o r r - r f i d e n s i t e t av ved under bark.

Fliseqenskaper

Den barkade och lagrade björkveden var svår a t t hugga t i l l f l i s , främst p g a hog t o r r h a l t . Stålen s l e t s k r a f t i g t . Denna f l i s var också mörkare än den färska.

T o r r h a l t e n hos f l i s av barkad och l a g r a d ved v a r markant högre än hos f l i s samma mönster. torrhalt. fils 100-

•/.

lövflis X ^ —o—• lövflis X ^ —o—• obarkad 50-A gran lagringstid 2 är 100 H 50 torrhalt. m a s s a 7. barkad björk lövflis -2^ _gran obarkad lagringstid 2 fir F i g u r 7. T o r r h a l t hos f l i s och d e f i b r e r a d massa

Barkhalten var lägre hos f l i s av l a g r a d obarkad ved än hos färsk ved, se f i g u r 8, beroende på a t t barken l o s s n a t under l a g r i n g och h a n t e r i n g av den lagrade veden. Hos f l i s av barkad ved är b a r k h a l t e n låg och k o n s t a n t .

barkhalt. flis 7. lOH X lövflis obarkad björk barkad 2 Är F i g u r 8. B a r k h a l t hos f l i s e f t e r sållning.

15

Mängden löslig substans i ved och bark minskade under l a g r i n g e n , se f i ^ qur 9. D e t t a gäller sfiväl v a t t e n l o s l i g som o r g a n i s k t löslig substans. H a l -t e r n a är genomgfiende högre i obarkad än i barkad f l i s och högs-t f o r enbar-t bark. Förklaringen t i l l nedgången är s a n n o l i k t e t t det a r främst de I f i g -molekylära och lösliga vedkomponenterna som b r y t s ner och försvinner under l a g r i n g e n . R e s u l t a t e n överensstämmer väl med andra s t u d i e r /14/.

3H

2^

vattenloslig substans i flis V. lövflis obarkad björk -barkad lagringstid

organiskt löslig substans i flis (diklormetan) 2 dr obarkad björk A gran X lövflis barkad lagringstid 20

vattenloslig substans i bark 7 . i granbark lövflis-bark björkbark t 2 &r

16

Massaegenskaper

Förbrukningen av e l e k t r i s k m a l e n e r g i v i d d e f i b r e r i n g e n u p p v i s a r inga k l a r a s k i l l n a d e r med o l i k a l a g r i n g s t i d e l l e r b a r k h a l t , se f i g u r 10. Energiför-brukningen är e m e l l e r t i d svår a t t beräkna i p i l o t s k a l a , v i l k e t gör a t t små s k i l l n a d e r i n t e kan observeras. T r o l i g e n åtgår något mera e n e r g i för d e f i -b r e r i n g av gran än av -björk, v i l k e t även framgår av f i g u r 1 . E r f a r e n h e t e r n a från framställning av mekaniska massor för papper är dock de m o t s a t t a , d v s a t t björk kräver mer e n e r g i /15/. Men fiberfriläggningen sker där på h e l t annat sätt, t ex v i d lägre t e m p e r a t u r , v i l k e t kan vara b e t y d e l s e f u l l t .

200 H 100 H energiåtgång - kWh/ton ' gran lövflis obarkad • —• —^5- — barkad björk - _lagringstid 0 1 2 år F i g u r 10. Förbrukning av e l e k t r i s k malenergi v i d d e f i b r e r i n g , Massautbytet är oväntat högre för l a g r a d björk än f o r färsk björk, se f i -qur 1 1 . För obarkad björk s k u l l e d e t t a kunna förklaras av den lägre bark-h a l t e n bark-hos f l i s av l a g r a d ved. Men tendensen är densamma för obarkad björk med låg och k o n s t a n t b a r k h a l t . Förklaringen är därför s a n n o l i k t den lägre h a l t e n vattenlöslig vedsubstans e f t e r l a g r i n g .

100 H

95 H

massautbyte 7.

gran lövflis -o— björk barkad - obarkad

lagringstid 2 år

17

A v v a t t n i n g s t i d e n matt som D e f i b r a t o r s e k u n d e r , DS, Sr ungefar densamma f o r s a m t l i g a massor och av s t o r l e k s o r d n i n g e n 12 - 13 DS, något högre f o r löv-f l i s , se löv-f i g u r 12. Det a r således ganska grova massor som använts, v i l k e t b e r o r på svårigheter a t t e f t e r l i k n a f a b r i k s r a f f i n e r i n g i p i l o t s k a l a . S p e t h a l t e n a r k o n s t a n t för barkad björk och okar med okad l a g r i n g s t i d f o r obarkad björk, möjligen beroende på a t t l a g r a d bark d e f i b r e r a s sämre. F i b e r f r a k t i o n e r i n g e n l i g t Bauer-McNett v i s a r också a t t d e t f i n n s större mängd grova p a r t i k l a r i massa från obarkad f l i s av l a g r a d ved an av o l a g -r a d , se t a b e l l 1 . 20

H

104 avvQttningstid DS lövflis X k-gran björk lagringstid 2 Är 30- 20- 10-spethalt (Somerville 0.15 mm) 7. obarkad lövflis ^ — - • ' ^ barkad björk obarkad gran lagringstid 2 ar

F i g u r 12. A v v a t t n i n g s t i d matt som D e f i b r a t o r s e k u n d e r , DS, och s p e t h a l t för o l i k a massor.

TABELL 1. F i b e r k l a s s i f i c e r i n g e n l Bauer-McNett.

a v t o t a l f i b e r v i k t

på mellan mellan mellan genom

Massa av duk n r : 16 16-30 30-50 50-100 100 maskvidd, mm: 1,2 1,2 - 0,6 0,6 - 0,3 0,3 - 0,15 0,15 Obarkad g r a n , färsk 35 33 14 4 14 Obarkad björk, färsk 18 24 35 10 13 " , 1 år 25 23 29 11 12 " " , 2 år 30 24 21 10 15 Barkad björk, färsk 30 21 26 9 14 " " , 1 år 30 21 27 11 11 " " , 2 år 26 25 27 12 10 Lövflis, ca 4 mån 22 24 23 13 18

18

Skiveqenskaper

S k i v d e n s i t e t e n v a r genomgfiende l a g r e f o r s k i v o r av b j o r k r f i v a r a , ca 850 - 900 kg/m^, an f o r s k i v o r av obarkad gran som hade medeldensiteten 950 kg/m^, t r o t s a t t samma schema användes v i d varmpressningen. Däremot på-verkades i n t e d e n s i t e t e n av l a g r i n g s t i d e n . S k i v o r av färsk björk hade unge-f a r samma d e n s i t e t som s k i v o r av l a g r a d björk.

A l l a skivegenskaper har omräknats och anges v i d s k i v d e n s i t e t e n 1000 kg/m^ f o r a t t underlätta jämförelse med andra data.

Färgen pfi s k i v o r av obarkad björk v a r mörkare an s k i v o r av barkad björk. Mörkast v a r s k i v o r av lövflis, som också hade högst b a r k h a l t , d r y g t 11 %, se f i g u r 9.

S f i g s n i t t e t v a r mera o r e n t ( f r a n s i g t ) för s k i v o r av l a g r a d björk an för färsk björk. D e t t a a r särskilt markant för s k i v o r av barkad f l i s .

J a m v i k t s f u k t k v o t e n v i d 65 % r . f . , 20 'C v a r 8,9 % för s k i v o r av gran och 8,0 - 8,4 % för s k i v o r av björk. Någon i n v e r k a n av b a r k h a l t och l a g r i n g s t i d kunde i n t e i a k t t a s .

Styrkeegenskaperna ar väsentligt l a g r e för l a g r a d björk an för färsk. Detta gäller s k i v o r av både barkad och obarkad björkved, som ar förvånansvärt l i -ka, se f i g u r 13. Den största nedgången sker redan e f t e r e t t års l a g r i n g . Därefter är nedgången o b e t y d l i g . Böjhållfasthet och e l a s t i c i t e t s m o d u l h a l -veras p r a k t i s k t t a g e t e f t e r e t t års l a g r i n g . Slaghållfastheten minskar e j f u l l t så mycket medan tvärdraghållfastheten minskar med 80 - 90 %, Denna styrkenedgång är mera d r a s t i s k än vad som uppmättes i första etappen, se f i g u r 4, och kan möjligen bero på grövre massor och lägre s k i v s t y r k a i ab-s o l u t a t a l i denna andra etapp (tvärdraghållfaab-sthet mätteab-s e j i förab-sta etappen). För a t t få en acceptabel s t y r k a bör björkmassan r a f f i n e r a s mera och t i l l högre DS, särskilt e f t e r l a g r i n g .

Lövflis som l a g r a t s i f y r a månader ger s k i v o r med en hållfasthet motsvaran-de ca e t t års l a g r i n g som rundved. Detta stämmer väl e f t e r s o m n e d b r y t n i n g e n sker mycket snabbare i finfördelat m a t e r i a l , t ex f l i s .

Färsk g r a n f l i s ger s k i v o r med högre s t y r k a än björkflis, men s k i l l n a d e n är förhållandevis l i t e n , särskilt vad gäller E-modulen.

19 50 ^ 30H 10 böjhAllfasthet MPa i gran Ibvflis obarkad barkad björk 1 2 Är E- modul GPQ övflis lagringstid 2 Är 20

H

k gran 10-^ slagbrottarbete kJ/m2 X lövflis barkad obarkad björk lagringstid 2 Är 1.0H -Ugran o.5^ tvärdraghÄllfasthet MPa lövflis X obarkad björk ^barkad 2 Är

20

V a t t e n a b s o r p t i o n e n och i nfigot mindre grad t j o c k l e k s s v a l l n i n g e n ökar mar-kant med okad l a g r i n g s t i d , se f i g u r 14. ökningen ar störst e f t e r e t t års l a g r i n g , särskilt f o r v a t t e n a b s o r p t i o n , men fortsätter aven v i d längre l a g -r i n g . Oba-rkad bjö-rkved ge-r s k i v o -r med något säm-re v a t t e n -r e s i s t e n s , men s k i l l n a d e r n a ar smfi.

L o v f l i s som l a g r a t s f y r a månader ger s k i v o r med en v a t t e n a r b s o r p t i o n och t j o c k l e k s s v a l l n i n g motsvarande ca e t t års l a g r i n g som rundved.

Färsk obarkad g r a n f l i s har bättre v a t t e n r e s i s t e n s an färsk b j o r k f l i s , v i l -k e t ar v a l -k a n t .

For a t t få en a c c e p t a b e l t låg v a t t e n r e s i s t e n s och t j o c k l e k s s v a l l n i n g hos s k i v o r av björk, måste f e n o l h a r t s t i l l s a t t a s , v i l k e t också okar s t y r k a n hos s k i v a n . 100^ vattenabsorption 0/ obarkad lövflis X _barkad björk jk gran lagringstid 1 2 dr 50H tjocklekssvällning •/. lövflis obarkad barkad björk gran lagringstid 1 2&r

Figur 14. V a t t e n a b s o r p t i o n och tjocklekssvällning hos hårda f i b e r s k i v o r v i d d e n s i t e t e n 1000 kg/m^.

Värmehärdning i en e x t r a omgång v i d 165 *C i 4 timmar hade r i n g a e f f e k t på styrkeegenskaperna som blev p r a k t i s k t t a g e t oförändrade medan vattenabsorp-t i o n e n minskade ca 20 %-enhevattenabsorp-ter och vattenabsorp-tjocklekssvällningen ca 10 ^-enhevattenabsorp-ter. E f f e k t e n var större v i d längre l a g r i n g s t i d .

21

SLUTSATSER

Vid l a g r i n g b r y t s vedkomponenter ned s u c c e s s i v t . D e t t a sker snabbare f o r lovved än för b a r r v e d , snabbare också f o r mer finfördelat m a t e r i a l , t ex f l i s . V e d f o r l u s t e n hos björkved matt som nedgång i v e d d e n s i t e t v a r ca 10 % e f t e r två års l a g r i n g e n l i g t denna undersökning. Mängden v a t t e n l o s l i g sub-stans minskade under l a g r i n g e n e f t e r s o m lågmolekylar subsub-stans b r y t s ner snabbast och massautbytet v i d d e f i b r e r i n g okade oväntat som följd härav. Skivegenskaperna b l e v markant sämre med l a g r a d björk som råvara jämfört med färsk björk. Styrkeegenskaperna halverades p r a k t i s k t t a g e t och v a t t e n a b -s o r p t i o n e n tredubblade-s v i d två år-s v e d l a g r i n g . Styrkenedgången -sker redan e f t e r e t t års l a g r i n g medan v a t t e n a b s o r p t i o n e n ökar aven v i d längre l a g -r i n g . Om veden l a g -r a t s ba-rkad e l l e -r oba-rkad hade mind-re b e t y d e l s e . Lövflis som l a g r a t s ca f y r a månader ger s k i v o r med ungefär samma egenskaper som f l i s av rundved l a g r a d i e t t år. Försämringen i skivegenskaper är särskilt markant i denna undersökning eftersom massan v a r r e l a t i v t g r o v . Styrkeegen-skaperna kan förbättras genom ökad målning, särskilt då l a g r a d ved används som råvara.

Lagringens n e g a t i v a i n v e r k a n på skivegenskaperna, fram för a l l t på v a t t e n -a b s o r p t i o n e n k-an n -a t u r l i g t v i s minsk-as genom t i l l s -a t s -av t ex f e n o l h -a r t s , något som e j ingått i denna s t u d i e . D e t t a förbättrar även s t y r k a n .

Hög f l i s t o r r h a l t försämrar i v i s s mån skivegenskaperna. D e t t a kan d e l v i s kompenseras med förlängd förvärmningstid e l l e r i n b l a n d n i n g av f u k t i g a r e f l i s . Då får man mindre spet och bättre styrkeegenskaper.

D e f i b r e r i n g i f a b r i k och i p i l o t s k a l a ger samma r e l a t i v a s k i l l n a d e r i och skivegenskaper. Men absolutnivåerna är o l i k a . Således var massa-u t b y t e t ca 1 S-enhet högre i f a b r i k s s k a l a och s k i v k v a l i t e t e n något lägre, v i l k e t n a t u r l i g t v i s har e t t samband. Energiförbrukningen v i d d e f i b r e r i n g i p i l o t s k a l a v a r ca 40 % högre v i l k e t är känt och förklaras av mer tomgångs-körning. R e l a t i v a s k i l l n a d e r mellan o l i k a råvaror och s k i v o r t i l l v e r k a d e därav kan således väl s t u d e r a s i p i l o t - och l a b o r a t o r i e s k a l a .

Färsk lövved av god k v a l i t e t kan vara en b r a råvara för f i b e r s k i v o r , jämför t ex med e u c a l y p t u s som kan ge acceptabel v a t t e n a b s o r p t i o n även utan l i m -t i l l s a -t s . Men d e -t är v i k -t i g -t a -t -t lövveden är färsk. F e n o l h a r -t s e l l e r någo-t annat bindemedel behöver i allmänhet tillsättas a t t få a c c e p t a b e l t låg v a t t e n a b s o r p t i o n . Det är särskilt k r i t i s k t a t t l a g r a f l i s a d lövved.

TACK

E t t särskilt tack r i k t a s t i l l C-0 östman, Swanboard Masonite AB som t a g i t i n i t i a t i v t i l l undersökningen och a n s v a r a t för a v v e r k n i n g , l a g r i n g och f l i s n i n g av råvaran; t i l l Bernt Grims, Sunds D e f i b r a t o r AB som ansvarat för d e f i b r e r i n g i p i l o t s k a l a samt t i l l Yu DeXin, gästforskare från Kina, och Åke österman, STFI, för s k i c k l i g t e k n i s k a s s i s t a n s .

22

LITTERATUR

/ I / Carlsson, K.E. och E l f v i n g , L.:

T i l l s a t s av bark och lovved v i d t i l l v e r k n i n g av hårda träfiberskivor. WCL-meddelande n r 14 B (1957).

/2/ Carlsson, K.E.;

T i l l s a t s av björkved v i d t i l l v e r k n i n g av hårda träfiberskivor. WCL-meddelande n r 16 B (1958).

/3/ Tamminen, Z.:

Utbyte och k v a l i t e t hos b o a r d s k i v o r framställda av l a g r i n g s s k a d a t r u n d v i r k e .

SLU, I n s t f o r virkeslära. Rapport n r 116 (1980).

/4/ Henningsson, B.:

Lbvmassaveden och l a g r i n g s s k a d o r n a .

Skogshogskolan, I n s t f o r virkeslära. Rapport nr 81 (1973).

/5/ Tamminen, Z.:

Rotskador hos 3 meters obarkad l a g r a d massaved av t a l l , gran, björk och k l i b b a l .

SLU, I n s t f o r virkeslära. Rapport nr 112 (1979).

/6/ W a l l i n , B.:

Storage d e f e c t s i n pulpwood.

Skogshögskolan, I n s t för virkeslära. Rapport n r 100 (1977)

Pl Bergman, ö. och N i l s s o n , T.:

Vednedbrytning v i d utomhuslagring av helträdsflis. P r o j e k t Helträdsutnyttjande. Rapport nr 29 (1977).

/8/ Bergman, ö.:

Wood substance losses i n some c h i p storage experiments. Skogshogskolan, I n s t för virkeslära. Rapport n r 83 (1973).

/9/ fJstman, B.:

Lagrad lövved som fiberskiveråvara ( l a g r i n g 1 å r ) . I n t e r n d e l r a p p o r t 5TFI, A p r i l (1983).

/ l O / Bestämning av massautbyte v i d d e f i b r e r i n g av wallboardmassa 1974, STFI-meddelande s e r i e B n r 228.

/ I l / F i b r e f r a c t i o n a t i o n o f mechanical pulp i n t h e McNett apparatus. SCAN-M 6:69.

23

/12/ TAPPI. U s e f u l t e s t method No. 242. November 1979.

Shives c o n t e n t o f mechanical p u l p ( S o m e r v i l l e F r a c t i o n a t o r )

/13/ Swedish standard method, 1975.

F i b e r b u i l d i n g boards t e s t i n g SIS 23 51 13.

/14/ Lönnberg, B.: L a g r i n g av björk.

KCL-rapport 1446 (1983).

715/ R a h k i l a , P.:

Björkprojektet. Framställning av mekaniska massor av björk KCL-rapport 1432 (1984).