Finns möjligheter att åtgärda kådlåpor? En förstudie

23 

Full text

(1)

0 0 0 2 0 0 2

Karl-OlofWidell

Finns möjligheter

att åtgärda kådlåpor?

En förstudie

T r ä t e k

(2)

Karl-OlofWidell

FINNS MÖJLIGHETER ATT ÅTGÄRDA KÅDLÅPOR? EN FÖRSTUDIE Trätek, Rapport P 0002002 ISSN 1102- 1071 ISRN TRÄTEK - R — 00/002- - S E Nyckelord chemical treatment high temperature drying lasers

microwaves resin pockets

(3)

Rapporter från Trätek — Institutet för träteknisk forskning — är kompletta sammanställningar av forskningsresultat eller översikter, utvecklingar och studier. Publicerade rapporter betecknas med I eller P och numreras tillsammans med alla ut-gåvor från Trätek i löpande följd.

Citat tillätes om källan anges.

Reports issued by the Swedish Institute for Wood Technology Research comprise complete accounts for research results, or summaries, surveys and

studies. Published reports bear the designation I or P and are numbered in consecutive order together with all the other publications from the Institute. Extracts from the text may be reproduced provided the source is acknowledged.

Trätek — Insätutet för träteknisk forskning — be-tjänar de fem industrigrenarna sågverk, trämanu-fakmr (snickeri-, trähus-, möbel- och övrig träför-ädlande industri), träfiberskivor, spånskivor och ply-wood. Ett avtal om forskning och utveckling mellan industrin och Nutek utgör grunden för verksamheten som utförs med egna, samverkande och externa re-surser. Trätek har forskningsenheter i Stockholm, Jönköping och Skelleftel

The Swedish Institute for Wood Technology Re-search serves the five branches of the industry: sawmills, manufacturing (joinery, wooden hous-es, furniture and other woodworking plants), fibre board, particle board and plywood. A research and development agreement between the industry and the Swedish National Board for Industrial and Technical Development forms the basis for the Institute's activities. The Institute utilises its own resources as well as those of its collaborators and other outside bodies. Our research units are located in Stockholm, Jönköping and Skellefteå.

(4)

Förord

Rinnande kådlåpor är en faktor som starkt har begränsat granvirkets användbarhet i många sammanhang, sannolikt dock främst när det gäller dess användning som möbel-virke. Detta är beklagligt då granvirket många gånger uppskattas för sin ljusa färg och sitt utseende i övrigt.

I de fall då gran idag används inom snickeriindustrin tvingas man att ta bort kådlåpoma mekaniskt och ersätta det borttagna stycket med inpassade bitar - lagning. Ett sådant förfarande är naturligtvis fördyrande för slutprodukten, samtidigt som det påverkar pro-duktens utseende och därmed dess användbarhet. Mycket skulle därför vara vunnet om kådan i låpan kunde fixeras så att den inte kunde röra sig vid normal eller förhöjd temperatur.

En förstudie kan aldrig ge definitiva svar på hur ett problem skall angripas utan bara peka på vilka vägar som kan vara möjliga att gå, och vilka som inte verkar vara lämp-liga. Så är det också med detta arbete.

I denna förstudie har förutsättningama för olika vägar att fixera kådan i låpan under-sökts. Där så har varit möjligt har praktiska försök utförts för att se vilka praktiska för-utsättningar metoden kan ha. I annat fall har de teoretiska förutsättningama beskrivits med lämpliga hänvisningar till litteraturreferenser.

(5)

Innehållsförteckning

Sid

Sammanfattning 5 Inledning 7 Detektering av kådlåpor 8

Trädslag med rik inlagring av kåda/harts 11 Är det möjligt att "härda ur" kådan i kådlåpan? 13

Olika sätt som prövats för att minimera/eliminera kådblödning 13

Värmebehandling 13 Försök 14 Försöksmaterial 14 Genomförande 14 Kemisk behandling 15 Laser 16 Med vilken eller vilka metoder kan "uthärdning" av kådlåpa ske? 16

Härdnings- och torkningsmetoder 17 Vilka konsekvenser medför en behandlingsmetod ur virkessynpunkt? 17

Torkning 17 Kemisk behandling 17

Laser 18 Är en eventuell härdningsmetod acceptabel ur inre-yttre miljösynpunkt? 18

Torkning 18 Kemisk härdning 18

Laser 18 Referenslista 19

(6)

Sammanfattning

Rinnande kådlåpor är i många sammanhang ett problem vid användande av granvirke. Att i skogen vid avverkningen kunna säga vilka träd som innehåller mer eller mindre kådlåpor finns det idag ingen möjlighet att göra. Inte heller senare vid sågen finns det metoder framtagna som på ett enkelt och säkert sätt gör det möjligt att sortera undan kådlåperika stockar. Dock skulle användande av ultraljud vara en framkomlig väg, sär-skilt som tekniken har visat sig vara användbar för detektering av kapsprickor. Kombi-nerades tekniken för att både ge information om kapsprickor och kådlåpor vore den sannolikt mycket intressant ur både kvalitets- och ekonomisk synvinkel.

Det är kådans sammansättning som bestämmer hur lätt eller trögflytande den är. Detta är artspecifikt och kan endast förändras genom långsiktigt förädlingsarbete eller gen-manipulering.

Att använda kemikalier för att "härda ut" kådlåpoma är sannolikt ingen framkomlig väg då inte kemikalierna kan diffundera ned i kådan tillräckligt snabbt och djupt för att ge fullständig uthärdning.

Laserljusets effekt på kådlåpor har undersökts med KTH-träs UV-laser och Laser novas CO2- och YAG laser. Ingen laserbehandling gav en uttorkad kådlåpa som resultat. Den idag bästa vägen att komma åt ytligt liggande kådlåpor är att använda sig av hög-temperaturtorkning av virket. Kådan kommer till en del att lämna kådlåpan och "rinna" ut på omkringgligande träyta men vara hård och inte bli rinnande igen. En 0,5 - 2 mm hyvling av materialet ger en av kåda opåverkad yta. Djupare i trät liggande kådlåpor är mindre påverkade av värmen vid torkningen och är ofta mer eller mindre flytande när materialet återuppvärms till ca 70°C. För att om möjligt komma åt även dessa kådlåpor med högtemperaturtorkning krävs vidare forskning.

Med mikrovågstorkning av träet kan i princip samma effekt uppnås som med hjälp av högtemperaturtorkning på de synliga kådlåpoma. När det gäller de inre kådlåpoma har mikrovågstorkat material för att utvärdera dessa inte funnits tillgängligt. Mikrovågs-torkning är ännu så länge ingen etablerad teknik.

Vid höga temperaturer drivs lättflyktiga komponenter ut ur kådlåpans kåda, och kådan flyter ut på virkesytan. Kådan kommer då att minska i volym och kådlåpan bildar en grop i virkesytan, detta kan ge estetiska problem vid t ex ytbehandling.

Ur inre miljösynpunkt är det möjligen mikrovågstorkning som kan kräva att personalen lär sig att vara försiktig på ett annat sätt än tidigare. När det gäller högtemperaturtork-ning skiljer den sig inte signifikant från vanlig torkhögtemperaturtork-ning ur risksynpunkt för personalen, varför den inte bör orsaka några problem. HT-torken kan dock inte beträdas under drift. Utsläpp av terpener från torkanläggningar har tidigare förekommit i debatten. De har då ansetts ha samma effekt på miljön som organiska lösningsmedel. För att fa en torr kåd-låpa måste så mycket terpener som möjligt avlägsnas från den. Detta medför att mer terpener kommer att avges vid torkningsprocessen.

(7)

Riskerna for inre och yttre miljö vid kemikalieanvändning for härdning av kådlåpor varierar med vilken kemikalie som skulle komma ifråga. Rent generellt kan dock sägas att riskerna for den yttre miljön sannolikt är mindre än for den inre.

(8)

Inledning

Kåda består till stor del av hartssyror och terpener. Det som gör kådan relativt "lättfly-tande" är dess innehåll av monoterpener som i detta fall kan sägas tjänstgöra som lös-ningsmedel för hartssyroma. Detta till skillnad från lövträd där det istället finns triter-pener. Det är de ur evolutionssynpunkt sent utvecklade barrträden, dit hör familjen Pinaceae som granen tillhör, som har utvecklat hartskanaler.

Kådlåpor anses uppstå som en spricka i kambiet som fylls med harts. En beskrivning av kådlåpor ges av Thunell (1952). Mycket tyder på att kådlåpor är något allmänt förekom-mande hos de flesta (kanske alla) barrträd med hartskanaler (König 1957). Orsakerna till hur dessa sprickor uppstår anses variera. Faktorer som påverkar uppkomsten av kåd-låpor hos Pinus radiata i Nya Zeland har studerats av t ex Clifton (1969), Cown

(1973), Somerville (1980), Park och Parker (1982) och Donaldson (1983). Resultat fi-ån undersökningar på Nya Zeeland har visat att radiatatall som växt på torrt och vindutsatt läge har högre frekvens av kådlåpor (Clifton 1969 och Cown 1973) i förhållande till dem som växt i ett mer skyddat läge och med bättre vattentillgång. Om det är utsatt-heten för vind eller vattenstress som är den främsta orsaken till kådlåpor tycks det råda osäkerhet kring. Clifton (1969) anser att vindpåverkan är den främsta orsaken medan Cown (1973) anser att vattenstress är den största orsaken till bildning av kådlåpor, men han nämner även att utsatthet för vind har betydelse. Mekaniska skador på trädens stam-mar kan enligt Donaldson (1983) även det leda till bildning av kådlåpor (kanske är även insekts/viltskador en faktor att räkna med, förf anm). För svensk gran konstaterade Peterson (1991) att det finns sparsamt med litteraturdata som berör kådlåpor. På senare tid tycks dock intresset för fenomenet ha ökat och beskrivs i två arbeten av Temnerud (1994, 1997). Vid försök som har utförts genom att unga granplantor har böjts för hand (Temnerud et al 1999) har man kunnat konstatera att frekvensen av skador som i sin tur kan öka andelen kådlåpor blir ca 30% högre.

Skall man summera de faktorer som kan anses belagda i litteraturen som orsaker till bildning av kådlåpor blir det enligt följande. Enligt Cowen (1973) har högväxta träd, beroende på vattenstress genom vindpåverkan, mer kådlåpor än lågväxta träd. Träd som på något sätt skadats mekaniskt får enligt Donaldson (1983) fler kådlåpor. Detta kan styrkas av uppgifter från Pechman et al (1984) som säger att kraftig gallring i granplan-teringar kan ge upphov till bland annat kådlåpor, man kan här tänka sig att gallrings-arbetet gett upphov till direkta mekaniska skador och/eller ökad vindpåkänning. Höga vindstyrkor och kraftiga väderomslag kan enligt Klein (1984) ge upphov till kådlåpor. Kådans ftinktion vid en skada på trädet anses vara att hindra bl a svampangrep, den kan därför anses höra till trädets naturliga försvarssubstanser. Dessa har beskrivits i en litteraturstudie av Svensson (1989).

Sammanfattningsvis verkar de optimala förutsättningama för att frambringa gran med mycket kådlåpor vara att låta dem växa på ett väl dränerat höglänt område med kraftig blåst, samt utföra hårdhänt gallring. Detta parat med återkommande insekts/viltskador ger sannolikt gran med en hög frekvens kådlåpor.

(9)

Detektering av kådlåpor

Att på ett oförstörande sätt undersöka ett materials (en kropps) inre egenskaper och på detta sätt kunna upptäcka defekter är något som man inom medicinen lagt ner mycket möda på. Många av de tekniker som idag används industriellt i olika samanhang har sitt ursprung i medicinsk användning. En del av dessa metoder kräver avancerad utrustning (även skyddsutrustning för operatören) samt kräver höga investeringskostnader. Detta har gjort att metoderna många gånger bara har använts där det ställts mycket höga krav på produktemas kvalité och där i princip inga fel har accepterats, som t ex komponenter i kärnkraftverk och flygplan. Inom träindustrin har de flesta av dessa metoder inte an-vänts praktiskt utan enbart i experimentsyfte. En s k LogScanner har prövats på Assi Domäns sågverk i Hasselfors, den gav dock inte tillräcklig upplösning för detektering av kådlåpor på ett säkert sätt (Oja 1997).

Nedan redovisas några metoder som enligt litteraturen (Szymani och McDonald 1981, Bebson-Cooper et al 1982, Hailey och Morris 1987) skall kunna detektera bland annat kådlåpor. Szyman och McDonald (1981) säger även i sitt arbete att för att få en mer fullständig felanalys av en träprodukt kan det vara nödvändigt att använda sig av flera analysmetoder parallellt. Det är dock möjligt att om man bara är intresserad av kådlåpor kan en metod specialanpassas för detta ändamål.

(10)

Tabell 1. Utrustning för detektering av en stocks inre egenskaper (Szymani och McDonald 1981).

T A B L E 1. — Compariaon of selected defect detection methods. G E N E R A L P R O P E R T I E S C L A S S I F I C A T I O N S E N S E D OF D E F E C T O R D E T E C T I O N M E A S U R E D METHODS (major variation in methods)

Lumber defects detected'

Biological Manufacturing

I I a. & cQ.S a. E2& E-3 a I

cn-a A D V A N T A G E S U M r T A T I O N S O P T I C A L (reflection or through-trana-mission' of liffht) Anomalies in light reflection or transmission X X X X X X' X X X X' Detect defects visible on the surface, readily automated

Cost (laser scanner), poor differentiation of defects

U L T R A S O N I C Anomalies in accoust Excellent pene- Requires mechanical (through-trans- impedance (energy tration, readily coupling to surface mission or transmitted or re- X X ' X' X' X X X X X automated, good (water immersion) pulsed echo flected) and ultra- sensitivity and

inspection) sonic transit time resolution

MICROWAVE Anomalies in dielectric Noncontacting. Comparatively poor (through-trans- properties and re- readily auto- differentiation of mission or flection or X X' X X mated, rapid defects

reflection) scattering of inspection electro mag. waves

X R A Y Inhomogeneities Detect internal Relatively insen-(fUm radiog- in density, com- flaws, instanta- sitive to thin lam-raphy, fluoros- position, or thick- X X' X X X neous inspec- inar flaws, poor copy, or ness tion, easily diff. of defects. scintillography) adapted to pro- health hazard

. duction line

N E U T R O N Compositional inhomo- Quantitative Relatively insen-(film radiog- geneities select- real-time output. sitive to thin lam-raphy or ively sensitive X X' X X X j^" flexibility of inar flaws, poor scintillog- to particular sample si2e, diff. of defects. raphy) atomic nuclei high sensitivity. health hazard

accuracy, & speed 'An X indicates that the defect has been detected by a given test method.

Through-transmission of light is only suitable for thin sections (less than or equal to 1/4 in.) and can detect knots, holes, and pitch pockets above 1/4 in. in size.

U s i n g light shadow technique. ''Measured with the laser scanner.

Localized steep grain. 'Advanced decay.

'Above 3/4 inch in diameter. "Significant variation in thicknesa

Krav på kontrollutrustning

• Kunna installeras on-line i produktionen • Ha tillräcklig noggrannhet

• Kunna leverera data i realtid • Vara okänslig for industriell miljö • Vara lätt att installera och underhålla • Kunna ge felindikering

• Vara ofarlig for operatör och omgivning • Ej påverka materialet (vara oförstörande)

I sin doktorsavhandling beskriver Erik Temnerud (1997) i arbete IV hur han på ett oför-störande sätt har detekterat kådlåpor i stockar av Picea abies (L.) Karst. Detta utfördes med hjälp av en CT-scanner (computed tomography), i vardagslag kallat datortomo-grafi. En idag ganska vanligen förekommande utrustning på våra sjukhus for bl a hel-kroppsröntgen. I ett senare arbete av Oja och Temnerud (1999) fördjupar de sig i ämnet. Temnerud konstaterar i sitt arbete att små kådlåpor missades och att storleken på kåd-låpoma många gånger överskattades. Det var även svårt att skilja mellan små kådlåpor

(11)

och kompressionsved. Detta till trots anser han att majoriteten av kådlåpor ändå kunde upptäckas med hjälp av scannem. För att undvika de detektionsproblem som CT-scannem har föreslår han att s k Magnetic Resonance Imaging (MRI) kan vara nöd-vändig att använda.

De ovan nämnda teknikerna för detektering av kådlåpor är sannolikt inte realistiska att använda under produktionsförhållanden vid ett sågverk. Detta beroende på att utrust-ningen är förhållandevis dyr samt att det är tveksamt om det idag finns utrustning som är industriellt anpassad och klarar de produktionshastigheter som är aktuella.

En annan oförstörande metod att upptäcka inre defekter är ultraljud och som använts i olika samanhang, som t ex:

• Hållfasthet i svetsfogar • Materialtjocklek

• Egenskaper i kompositmaterial

Ultraljudstekniken har även undersökts för användning inom trämanufakturindustrin (Svensson 1990) och för att detektera kapsprickor (Helgesson 1999 personlig kontakt). Ultraljud används sedan länge av tillverkare av spånskivor o s v vid

slutkvalitetskontrollen av dessa för att detektera delamineringsfel. Som framgår av tabell 1 kan denna teknik även detektera kådlåpor. Ultraljudtekniken står under ständig utveckling och möjligen skulle den även kunna utvecklas för detektering av kådlåpor i sågverksmiljö.

Under grankampanjen i England (NTC) i början av 1990-talet noterades att granvirke inte efterfrågas som snickerivirke bland annat på grund av förekomsten av kådlåpor. I samband med detta utfördes en mindre studie där några granar inventerades på sitt innehåll av kådlåpor (Temnerud 1992). I ett arbete av Weslien (1993) utvecklar han de matematiska samband, med vilka olika uttryck för kådlåpemängd kan beräknas. Det har även gjorts arbeten där man utnyttjat granstambanken för att statistiskt kunna bedöma antalet kådlåpor i en population. Detta går till så att ett stickprov av märgsidor från centrumutbyten från en population med timmer utnyttjas för att göra en bedömning av kvantiteten kådlåpor i samtliga utbyten från den studerade populationen (Temnerud och Oja 1997). Metoden ger en uppfattning om hur mycket kådlåpor en population kan innehålla, men säger inget om en enskild stock i populationen.

Slutsatser

• Datortomografi kan detektera en stor del av kådlåpoma i råa stockar. • Kådlåpor är svåra att detektera med röntgen.

• Kådlåpor är möjliga att detektera med ultraljud.

• Statistiska metoder kan vara användbara på populationsnivå, men måste sannolikt kompletteras med någon form av detekteringsmetod.

(12)

Trädslag med rik inlagring av kåda/harts

För att utröna vad som är känt ur ett praktiskt trätekniskt perspektiv om hartsrika träd-slag togs kontakt med professor emeritus Julius Boutelje som tjänstgjort vid Trätek och institutionen för virekeslära vid lantbruksuniversitetet i Uppsala. Han rekommenderade mig att kontakta professor emeritus Emst Back (tjänstgjort på STFI) som nyligen sam-manställt en bok (Pitch Control, Wood Resin and Deresination) om bl a hartsinnehåll och hartssammansättning i olika trädslag. Kontakter har även tagits med docent Ove Söderström (KTH) och professor Tom Morén (LTU). Sehlstedt-Persson (1997) har skri-vit om kådved hos ftiru men beskriver även en del förhållanden hos gran när det gäller kådavsöndring.

Genomsnittsvärden för hartshalten, angiven som mängd eterlösligt, i några av våra van-ligaste trädslag kan ses i tabell 2. Motsvarande för utländska trädslag se tabell 3.

Tabell 2. Extrakthalter i några vedslag.

Hämtat ur Svenska pappers- och cellulosaingeniörsföreningens Hartskompendium 1969.

Vedslag EterlödiKt •/• BiSrk [BriuU vrrrmcoU) i , i — yjg Björk {Betmlm pmpyriferm) i . j — 3,5 Löna {Acrr saeciwum) o,«— o , j Bok (Fapu trmmlifoliM) o,)— o , j A i k {Frmxinus migrm)

Asp {Popmliu tremmim) 1,0— 1,7

Ek {Qmercms alha) 0,7 Lind (TiliM mmericmrtM) 0,9—13,1

Alm {Ulmiu gUlfrm) o . j

Gran {Picem mhiet) 1,0— i . o Tall (Pimms ritvestris) i . j — 4 . I

Det tillstånd kådan/hartset befinner sig i (mer eller mindre trögflytande eller torrt) i olika trädslag beror på vilka komponenter som bygger upp hartset. Detta är artspecifikt och alltså genetiskt betingat. Det går därmed inte att dra någon praktisk nytta av detta med hänsyn till gran med mindre än att man börjar ett långsiktigt förädlingsarbete med huvudmål att förändra kådan. Altemativt att man försöker sig på genmanipulering för att ändra sammansättningen på kådan. Antagligen är inget av alternativen realistiskt.

(13)

I

I

3^533353351523 33aa5333aa§3

3353352523335•352322333232

3332333323=33 3a223335S3?S

Saa33S3S3ö3öö 323333333332

3333333335333 33333'3325a3S

4 M l ! '

iilfflmiflimfjliijj

(I

j

3553 5333593=3253233

23 = 3 53;^53325S332333|

2352 23333235 = 533;:iS^

3333 333333353233533

^ #n IS * •« Y «n V m K e — — >n m lA M 0 0

35333333 23333335=55552? ?3

2 5 3 5 2 = 2 3 ^ 5 3 3 2 3 3 3 5 3 2 3 3 5 2 5 3 3 3 3 3 3 5 3 3 3 5 3 5 3 3 3 3 3 3 3 5 3 3 5 2 3 3 2 2 3 3 3 3 3 ö 2 3 3 2 ö 3 S 3 3 3 3 § ö S 3 3 3 3 3 3 5 2 5 3 5 5 5 3 3 5 5 5 3 2 5 3 5 3 3 5 3 =13 -o •i: § -C

^-^ g 5 -g • o ry-, BS ^ 1 a .fl ä-

t fl I if

1 . 12

(14)

Är det möjligt att ''härda uf' kådan i kådlåpan?

Att "härda ut" d v s göra kådan så hård att den inte längre vid normala förhållanden blir flytande och lämnar kådlåpan vore ett mycket smidigt sätt att komma åt problemet på. Detta kan tänkas ske på olika sätt.

1. Genom upphettning av kådlåpan.

2. Genom uthärdning (med hjälp av kemikalietillsatser) av kådlåpan.

Ingen av dessa metoder har prövats att utföras lokalt på en kådlåpa under industriella förhållanden.

Olika sätt som prövats för att minimera/eliminera kådblödning

Värmebehandling

Forskare i Japan har försökt att med ganska avancerade metoder komma åt den kåd-flytning som förekommer vid användandet av lärkträ (Taneda et al 1975, 1976, 1977, Nakano et al 1978). Metoderna går i korthet ut på enstaka eller upprepade behandlingar med ånga, vacuum och upphettning, antingen enskilt eller i kombination med varandra. Man har även gjort försök med att behandla trämaterialet med kokande vatten eller olika former av lösnings- medel innan det utsattes för de tidigare nämnda behandlingarna (Kawakami et al 1979).

I vissa tropiska träslag finns harts (kåda) som man försökt härda/torka ut genom värme eller genom vacuumbehandling (Guiscafre 1980). Det har även i Japan gjorts försök på lärk och Douglas-fir att med högtemperaturtorkning få fram kådan till ytan och där kunna ta hand om den (Oyama 1977, Sumi 1983). Om metodema kommit till industriell användning är inte känt.

Ett problem för tillverkare av fönster i furuträ är att vid kvistarna tränger kådan igenom täckfargen och ger efter exponering för ljus upphov till s k kvistgulning. I ett arbete av Söderström och Nordman-Edberg (1992) försökte man behandla träet på sådant sätt vid torkningen att kådan skulle tränga ut till ytan och där kunna borthyvlas. Man konstate-rade att kvistgulningen kunde reduceras markant om virket torkades med hög tempera-tur och lämpligt schema.

I ett arbete av Hägglund et al (1995) visades att hos högtemperaturtorkat virke hade två tredjedelar av kådan på märg- och splintsida kokat ur och/eller kristalliserats. Hos det lågtemperaturtorkade virket rörde det sig bara om någon procent.

Ett sätt att utföra detta är att upphetta kådlåpan till en relativt hög temperatur, som måste avvägas så att den inte skadar det närmsta trämaterialet. Denna upphettning kan ske på olika sätt, i vårt fall med hjälp av "vanlig" högtemperaturtorkning eller mikro-vågstorkning. Oberoende av vilken metod som väljs måste dock resultatet bli en genom-torkad kådlåpa som inte blöder vid normala temperaturer.

(15)

Försök

Försöksmaterial

Icke torkat granvirke med kådlåpor insamlades av Trätekpersonal vid deras besök hos sågverk. Detta virke förvarades i kylrum (-20°C) och användes vid behov.

En metod att under kontrollerade betingelser "tillverka" kådlåpor i granvirke vore att använda sig av en produkt som är så lik den naturligt förekommande kådan som möjligt. Det vore då möjligt att göra hål i trävirket och preparera detta med "kådan" och se vilken effekt olika behandlingsmetoder kunde ha. I detta syfte kontaktades Nils-Olof Nilvebrant, forskare på STFI. Genom honom togs kontakt med Thorbjöm Kautto på Arizona Chemical AB som tillhandahöll Gum Rosin (Kolofonium), ett naturligt hart. Detta löstes i balsamterpentin för att så mycket som möjligt efterlikna den i granen naturligt förekommande kådan. Det visade sig dock att det inte gick att få ett beteende hos denna blandning som var likvärdigt med kåda i naturliga kådlåpor.

Högtemperaturtorkat virke erhölls från torkgruppen vid Trätek. Virkesbitar med särskilt stort innehåll av synliga kådlåpor lades efter torkningen undan för våra ändamål.

Genomförande

Att torkningstemperaturen av virket har betydelse för vilken benägenhet kådlåpan har att blöda om den ånyo utsätts för förhöjd temperatur visas av att ej torkat virke och normaltorkat virke har kådlåpor (inre och yttre) som börjar blöda om de utsätts för en temperatur omkring 70-75"C. Detta gör ej de yttre kådlåpoma hos det högtemperatur-orkade virket. Dessa kådlåpor mjuknar inte ens vid denna temperatur. När det gäller de inre kådlåpoma hos högtemperaturtorkat virke är förhållandet mer komplicerat. Här verkar det som om ca 50% av de inre kådlåpoma var torra och ej blir blödande vid uppvärmning (se tabell 4). Det måste dock påpekas att resultaten baserar sig på ett litet undersökningsmaterial och att torkningsparametrama inte på något sätt har optimerats för att ge ett så stort utfall torra inre kådlåpor som möjligt. Sannolikt kan mycket vinnas på att försöka optimera parametrarna vid högtemperaturtorkning för att ge ett så stort utfall torra inre kådlåpor som möjligt. Det bör dock konstateras att högtemperaturtork-ing verkar vara en metod att komma tillrätta med de yttre kådlåpoma och möjligen, efter optimering av torkningsparametrama, även de inre kådlåpoma.

Tabell 4. Olika typer av högtemperaturtorkning och dess inverkan på blödningstenden-en hos inre och yttre kådlåpor. Det bör noteras att resultatet baserar sig på ett litet försöksmaterial varför allt för långtgående slutsatser inte kan dras när det gäller de

inre kådlåpoma

Kådlåpor Blödande Blödande Blödande Blödande

Inre 50% 0 50% 75%

Yttre 0 0 0 0

Torktemperatur 100-11 S^C 120"C

(16)

När det gäller de inre kådlåpoma fanns det ingen signifikant skillnad mellan torra och blödande med avseende på avståndet till träytan.

Kemisk behandling

Försök har gjorts att med olika torkmedel s k sickativer (Pb, Mn, Ca, och Co baserade) samt aluminiumorganiska föreningar fä till stånd en uthärdning av kådan, dvs fa den att stelna (Ingvar Johansson personlig kontakt). Vissa av de aluminiumorganiska före-ningarna hade denna effekt när försöken utfördes i provrör där de olika komponentema var väl blandade. På en riktig kådlåpa fungerade det inte lika bra då kemikalierna inte kunde diffundera ned i hela kådlåpan utan bara påverkade den yttersta millimetem av den. Detta gjorde att underliggande opåverkad kåda trängde igenom det uthärdade skiktet. Inte heller finns det någon möjlighet att med denna metod komma åt dolda kåd-låpor. Denna begränsning gäller i princip för all form av kemisk behandling om man inte låter trämaterialet genomgå ett impregneringsförfarande.

Efter samtal med Nils-Olof Nilvebrant på STFI om vilka teoretiska möjligheter det kunde finnas att komma åt kådlåpoma med olika metoder framkom följande:

Behandla kådlåpan lokalt med ozon. Det finns dock stor risk för att ozonet även ger sig på cellulosan som kan ge problem vid ytbehandling.

Använd sikativ som t ex Mn och Fe föreningar. Dessa är initiatorer till reaktioner och samverkar med syre. Vid användning av dessa är det stor risk för missfargningar av träet, det är även tveksamt om man far genomhärdning av låpan, sannolikt tar reak-tionen även lång tid.

Kemiska radikalinitiatorer, som t ex benzoylperoxid, väteperoxid-jämsalter eller azobis-isobutyronitrile, måste tillsättas låpan före torkningen av virket. Detta för att de inte börjar verka förrän temperaturen överstiger 100°C. Verkninggraden för dessa ämnen när det gäller kåda är okänd, och skall man upp i dessa temperaturer har vi ändå uppnått effektema som högtemperaturtorkning ger.

Genom tillsatts av Svavel (Sg) och upphetning till ca 120°C skulle man eventuellt fa en "vulkanisering" av kådan. Även i detta fall ger temperaturen en högtemperaturtork-ningseffekt.

En annan metod kunde vara att behandla kådlåpan med kaliumjodid med en efterföljan-de behandling med väteperoxid.

Klordioxid är en kemikalie som kunde tänkas påverka kådan. Även här gäller dock pro-blemet om den kan tränga ned på djupet i kådalåpan.

UV-härdande lack härdas ut med hjälp av UV-ljus och i lacken ingående UV-initsia-torer. Om kådan kan påverkas på detta sätt är mera osäkert, och problemet med att fa in UV-initsiatorema i hela kådlåpans volym är densamma som tidigare.

En mera drastisk metod är att behandla trämaterialet med joniserande strålning t ex elektronstråle behandling. Detta skulle sannolikt påverka kådan men det skulle vara en

(17)

metod som skulle kräva mycket när det gäller investeringar, personalutbildning, skydds-utrustning samt olika typer av tillstånd för verksamheten.

Laser

Försök med laser (UV- CO2- och YAG-laser) har inte visat på att denna teknik skulle ge en enkel och snabb metod för uttorkning av ytligt liggande kådlåpor.

Med vilken eller vilka metoder kan "uthärdning" av

kådlåpa ske?

Som framkommit under punkt 3 ovan har det skett försök att komma åt problemet med kådflytning av bl a forskare i Japan. Dessa försök har uppenbarligen inte fått kommer-siell betydelse. Antagligen på grund av att de är omständliga, tids- och kostnadskrävan-de samt kanske även påverkar trämaterialet negativt.

Detta gör att vi med stor sannolikhet kan dra slutsatsen att det inte finns någon idag an-vänd teknik att på ett enkelt, kostnadseffektivt och oförstörande sätt komma åt proble-met med kådlåpor. Detta behöver inte innebär att det inte kan finnas en sådan teknik, men att den ännu inte kommit till användning för att ta hand om kådlåpor.

Med hjälp av det vi ovan kommit fram till i detta arbete kan en "kravspecifikation" upprättas på vad en metod för uthärdning av kådlåpor skall innehålla. Med utgångs-punkt från detta kan sedan en sökning efter lämplig metod och utrustning för detta ske. Kravspecifikation

1. Ofarlig att använda 2. Oförstörande 3. Enkel att hantera 4. Driftsäker 5. Kostnadseffektiv

Det har som nämnts under punkt 3 framkommit preliminära resultat som tyder på att högtemperaturtorkat virke verkar ha kådlåpor som inte blöder vid förnyad uppvärmning (ca 70-75°C). Detta skulle vara en metod att redan vid torkningen av virket komma åt problemet med kådlåpor. Under förutsättning att man använder sig av högtemperatur-torkning i produktionen innebär det att man inte behöver göra extra investeringar i ut-rustning för att komma åt kådlåpoma. Sedan kan det finnas frågetecken kring om virket måste vidarebearbetas innan det används då det kan ske färgförändringar hos det och då kådlåpoma har en tendens att "flyta" ut över virkesytan. Tekniken kan dock sägas upp-fylla de flesta punktema i kravspecifikationen.

Ytterligare en metod att "torka ut" kådlåpan samtidigt som virket torkas är att använda mikrovågstorkning. Denna teknik är under utveckling och ännu inte kommersiellt till-gänglig. Vid de orienterande försök som vi gjort med mikrovågstorkning av virke inne-hållande kådlåpor har det visat sig att dessa "torkar ut" minst lika bra som kådlåpoma från högtemperaturtorkat virke gör. Kådlåpoma från mikrovågtorkat virke blöder inte

(18)

efter uppvärmning till 70-75°C. Det bör dock påpekas att resultaten bygger på ett litet fbrsöksmaterial.

Härdnings- och torkningsmetoder

En kemisk metod där man sätter till en kemikalie till den synliga kådlåpan erbjuder vissa problem:

1. Man kommer bara åt de synliga kådlåpoma. De dolda kommer fortfarande att kunna orsaka problem.

2. På grund av kådans höga viskositet är det svårt att fä en jämn fördelning av kemika-lier i kådlåpan, vilket gör uthärdningen på djupet osäker.

3. Tidskrävande och arbetsintensiv.

Ett annat sätt att kunna härda ut kådlåpoma vore att upphetta dem så att de lättflykti-gaste substanserna (de som tjänstgör som lösningsmedel) avgår. Fördelen med detta vore att även dolda kådlåpor vore möjliga att komma åt. Med största sannolikhet är denna metod den som har störst möjlighet att nå framgång. Vilken teknik/metod som kan vara möjlig att använda (förutom högtemperaturtorkning) i detta sammanhang återstår att undersöka.

Vilka konsekvenser medför en behandlingsmetod ur

virkessynpunkt?

Torkning

Om de lättflyktiga komponenterna drivs ut ur kådlåpans kåda, t ex med hjälp av värme, kommer denna att minska i volym och därmed krympa. Detta medför att kådlåpan bil-dar en "grop" i virkesytan. Detta kan orsaka estetiska problem vid t ex ytbehandling. Vid högtemperaturtorkning finns risk för att virket blir något mörkfårgat. Detta kan till stor del motverkas om torkningsförhållandena hålls under kontroll. Högtemperaturtork-ning medför även att kåda från kådlåpoma flyter ut över virkesytan. Vid borthyvling av 0,5-1 mm av ytan försvinner dessa fläckar.

Vid mikrovågstorkning (endast preliminära försök utförda) verkar inte missfargning av virkesytan vara ett problem. Möjligen kan risk för ångsprängning i virkets inre före-komma. Även här får man räkna med att kådan försvinner ur kådlåpan och att kåda flyter ut på virkesytan.

Kemisk behandling

Behandling med kemikalier kan innebära missfargning av träet, nedbrytning av trämate-rial samt problem vid kommande ytbehandling.

(19)

Laser

Laserljus är ett energirikt ljus vars effekter på trämaterialet är dåligt känd. Ablation d v s molekylärt avlägsnande av träskikt med hjälp av högenergipulslaserteknik har studerats av Seltman (1995). Om laserljus kan ha en negativ effekt på trämaterialets egenskaper är inte känt. Försök med laserbehandling av kådlåpor gav inte till resultat at dessa torka-des ut. Vid uppvärmning av trämaterialet till 70°C fick man återblödning från de be-handlade kådlåpoma.

Ar en eventuell härdningsmetod acceptabel ur

inre-yttre miljösynpunkt?

Torkning

Torkning av virke på diverse olika sätt har i princip förekommit under alla tider. Ur inre miljösynpunkt är det möjligen mikrovågstorkning som kan kräva att personalen lär sig att vara försiktig på ett annat sätt än tidigare. När det gäller högtemperaturtorkning skil-jer den sig inte signifikant från vanlig torkning ur risksynpunkt för personalen, varför

den inte bör orsaka några problem. HT-torken kan dock inte beträdas under drift. Oavsett vilken torkningsmetod som används skall en viss mängd vatten drivas bort, detta medför även att en viss mängd terpener kommer att avges från virket. Utsläpp av terpener från torkanläggningar har tidigare förekommit i debatten. De har då ansetts ha samma effekt på miljön som organiska lösningsmedel. För att fa en torr kådlåpa måste så mycket terpener som möjligt avlägsnas från den. Detta medför att mer terpener kom-mer att avges vid torkningsprocessen. Denna extra mängd terpener utgör sannolikt ett mycket litet tillskott till helheten (Nussbaum och Englund 1999).

Kemisk härdning

Olika kemikalier som skulle kunna komma ifråga vid behandling av kådlåpor har tidi-gare nämnts i detta arbete. Riskerna för inre och yttre miljö varierar med vilken kemi-kalie som skulle komma ifråga. Rent generellt kan dock sägas att riskerna för den yttre miljön sannolikt är mindre än för den inre. Detta på grund av att mängden använda kemikalier troligen skulle vara relativt liten. När det gäller den inre miljön är konse-kvenserna av kemikalieanvändning mycket avhängigt dem som hanterar dessa. Efterlevs regler och föreskrifter torde det inte vara några problem. Kemikalier skall dock alltid behandlas med respekt.

Laser

Med ljus menas i detta fal laserljus. Detta är ett energirikt ljus som kan skada framför-allt ögonen om dessa blir träffade av laserljuset. Det kan därför vara nödvändigt att an-vända lasern i ett särskilt utrymme samt att bära skyddsglasögon vid laserarbete. Vilka andra eventuella skyddsåtgärder som kan vara aktuella beror på styrkan hos lasern och far anpassas efter denna på leverantörens inrådan.

(20)

Referenslista

Back, Emst. Personlig kontakt.

Back, Emst och Lawrence A, Editors. 2000. Pitch Control, Wood Resin and Deresination. Tappi Press.

Benson-Cooper, D.M, Knowles, R.L, Thomson, F.J och Cown, D.J. 1982. Computed tomographic scanning for the defects within logs. FRI Bulletin, Forest Research Institute, New Zealand, No. 8.

Boutelje, Julius. Personlig kontakt

Clifton, N C. 1969. Resin pockets in Canterbury radiata pine. New Zealand Joumal of Forestry 14(1), 38-49.

Cown, D J. 1973. Resin pockets: Their occurence and formation in New Zealand forests. New Zealand Joumal of Forestry 18, 223-251.

Donaldson, L A. 1983. Longitudinal splitting of bark: a likely cause of "type 3" resin pockets in Pinus radiata. New Zealand Joumal of Forestry Science 13, 125-129. Guiscafre, J. 1980. Tropical (hard)woods containing resins. Problems in their use and remedies. Association Technique Internationale des Bois Tropiaux, Libreville.

Hailey, J.R och Morris, P.I. 1987. Application of scanning and imaging techniques to assess decay and wood quality in logs and standing trees. Application of scanning and imaging techniques to assess decay and wood quality in logs and standing trees, ISBN: 0-662-16265-X.

Helgesson, Tommy. Personlig kontakt.

Hägglund, A. Johansson, H och Wamming, T. 1995. Egenskaper hos gran torkad med hög temperatur. En jämförelse med gran torkad med låg temperatur. Trätek, Rapport I 9512040.

Johansson I. Personlig kontakt.

Kawakami, H; Taneda, K; Yamashina, H och Nakano, T. 1979. Methods of eliminating resin exudation in larch lumber. (6). The effect of pre-treatment with chemicals on resin in a steaming and vacuum method. Joumal of the Hokkaido Forest Products Research Institute. No. 325.

Klein, E. 1984. Das Harzen der Fichten im Sommer 1983. Allgemeine Forstzeitschrift (97), 1188-1189.

König, E.1957. Fehler des Holzes. 153. Stuttgart: Holz-Zentralblatt Veriags-GmbH. Morén, T. Kåda. Undervisningsskrift från Högskolan i Luleå.

(21)

Nakano, T; Yamashina, H; Kawakami, H och Taneda, K. 1978. Methods of eliminating resin exudation in larch lumber. IV. A combined method of steaming-vacuum and kiln drying. Journal of the Hokkaido Forest Products Research Institute. No. 317.

Nussbaum, R och Englund, F. 1999. Avgivning av flyktiga ämnen vid virkestorkning. Trätek Kontenta 9911050.

Oja, J. 1997. Detektering av tjurved och kådlåpor med röntgen, möjlighet till icke förstörande mäming. Konferens om kådlåpor och tjurved. 2 oktober 1997, Arlanda. Oja, J och Temnerud, E. 1999.The apperence of resin pockets in CT-images of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.). Holz als Roh- und Werkstoff 57 (5), 400-406.

Oyama, Y; Yoneda, M ; Chiba, M ; Nara, N; Kanno, S och Hashimoto, H. 1977. Kiln drying to eliminate resin exudation from larch (Larix leptolepsis) lumber. 3.

Supplementary examinations into the most suitable conditions for drying. Journal of the Hokkaido Forest Products Research Institute. No. 308.

Park, J C och Parker, C E. 1982. Predicting value losses due to resin pockets in timber from pruned radiata pine. New Zealand Forest Service, Forest Research Institute, FRI Bulletin 51.

Peachman, H., Burschel, P och Franz, F. 1984. Der Einfluss der Durchforstung auf die Holzqualität. Forstarchiv vol 45, 34-38.

Peterson, H. 1991. En orienterande studie om kådlåpor med speciell hänsyn till gran. Sveriges lantbmksuniversitet. Examensarbete i Virkeslära 22.

Sehlstedt-Persson, Margot. 1997. Kådved hos furu, litteraturstudie 1997. Luleå Tekniska Universitet Teknisk Rapport 1997:16.

Seltman, Joachim. 1995. Freilegen der Holzstruktur durch UV-Bestrahlung. Holz als Roh- und Werkstoff 53, 225-228.

Somerville, A. 1980. Resin pockets and related defects of Pinus radiata grown in New Zealand. New Zealand Journal of Forestry Science 10, 439-444.

Sumi, H. 1983. High-temperature drying of wood V. Resin movement to the surface of Douglas-fir lumber during indoor exposure. Joumal of the Japan Wood Research Society. Vol. 29. No.2.

Svensson, Gunilla. 1989. Naturliga försvarssubstanser i trä - Litteraturstudie 1988. Trätek Rapport I 8903011.

Svensson, Nils. 1990. Ultraljud för identifiering av felaktigheter i trä. Trätek Rapport I 9006028.

Szymani, R och McDonald, K. 1981. Defect detection in lumber: state of the art. Forest Products Joumal. Vol. 31,(11), 34-44.

(22)

Söderström, O och Nordman-Edberg, K. 1992. Torkning av fönstervirke. Trätek. Rapport P 9210072.

Söderström, Ove. Personlig kontakt.

Taneda, K; Kawakami, H; Yamashina, H och Nakano, T. 1975. Elimination methods of (i. e. Methods of eliminating) resin exudation in larch lumber. Joumal of the Hokkaido Forest Products Research Institute. No. 10.

Taneda, K; Kawakami, H; Yamashina, H och Nakano, T. 1976. Methods of eliminating resin exudation in larch lumber. (II). Steaming-and-vacuum method (1). Joumal of the Hokkaido Forest Products Research Institute. No. 298.

Taneda, K; Kawakami, H; Yamashina, H och Nakano, T. 1977. Methods of eliminating resin exudation in larch lumber. Steaming-and-vacuum method (2). Joumal of the Hokkaido Forest Products Research Institute, No. 305.

Temnerud, E. 1992. Gran, med eller utan kådlåpor. Sågverken (7), 91-92. Temnemd, E. 1994. Kådlåpor i virke från ett svenskt granbestånd. Sveriges Lantbruksuniversitet, Institutionen för Virkeslära, Rapport nr 242.

Temnemd, Erik. 1997. Formation and Prediction of Resin Pockets in Picea abies (L.) Karst. Doctoral thesis Swedish university of Agricultural Sciences, Uppsala.

Temnemd, E, och Oja, J. 1997. Mätning baserad på stockändytor och centmmutbyte. Konferens om kådlåpor tjurved. 2 oktober 1997, Arlanda.

Temnerud, E; Valinger, E och Sundberg, B. 1999. Induction of Resin Pockets in Seedlings of Pinus sylvestris L. by Mechanical Bending Stress during Growth. Holzforschung 53 (4), 386-390.

Thunell, B. 1952. Trä dess byggnad och felaktigheter. Byggstandardiseringen.

Weslien, H. 1993. Uppskattning av kådlåpors storlek och mängd i rundvirke. Sveriges Lantbmksuniversitet, Institutionen för virkeslära, Uppsats nr 171.

(23)

Detta digitala dokument skapades med anslag från

Stiftelsen Nils och Dorthi

Troédssons forskningsfond

Trätek

I N S T I T U T E T F O R T R A T L K N I S K F O R S K N I N G

Box 5609, 114 86 STOCKHOLM Åsenvägen 9, 553 31 JÖNKÖPING Skeria 2, 931 77 SKELLEFTEÅ Besöksadress: Drottning Kristinas väg 67 Telefon: 036-30 65 50 Besöksadress: Laboratorgränd 2 Telefon: 08-762 1800 Telefax: 036-306560 Telefon: 0910-65200

Figur

Updating...

Referenser

Updating...

Relaterade ämnen :