9210072
]iMPip(n)isir
Ove Söderström
Katarina Nordman-Edberg
Torkning av fönstervirke
Drying of Wood for
Window Manufacturing
Trätek
Ove Söderström
K a t a r i n a Nordman-Edberg
TORKNING AV FONSTERVIRKE
Drying of Wood for Window Manufacturing
Trätek, Rapport P 9210072 ISSN 1102-1071 ISRN TRÄTEK-R—92/072—SE Nyckelord d r y i n g windows Stockholm oktober 1992
Rapporter från Trälek — Insiitutei för iräieknisk 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.
Reporis 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 lext may be reproduced provided the source is acknowledged.
Trätek — Institutet för träteknisk forskning — be-tjänar de fem indusu-igrenama sågverk, urmanu-faktur (snickeri-, trähus-, möbel- och övrig u^ör-ädlande industri), u^äfiberskivor, spånskivor och ply-wood. Ett avtal om forskning och utveckling mellan indusffin och Nuick utgör grunden för verksamheten som utförs med egna, samverkande och externa re-surser. Trätek har forskningsenheter i Stockholm. Jönköping och Skellefteå.
The Swedish Institute for Wood Technology Re-search serves the five branches of the industry: .sawmiUs. manufacturing (joinery, wooden hous-es, furniture and other woodworking plants), fibre hoard, particle board and plywood. A research and development agreement between the indiLUrv and the Swedish National Board for Industrial and Technical Development forms the basis for the Insiiiute'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.
INNEHÅLLSFÖRTECKNING Sid 1. SAMMANFATTNING 3 2. INLEDNING 3 3. FÖRSÖKSMATERIALET 3 4. TORKNING 3 5. YTBEHANDLING 4 6. EXPONERING I WEATHER-OMETER OCH 7
MÄTNING AV KVISTGULNING
7. RESULTAT OCH DISKUSSION 7
8. SLUTSATSER 9 9. REFERENSER 9
1. SAMMANFATTNING
Framtida miljökrav gör a t t fönstervirke kommer a t t ytbehandlas med v a t t e n b u r n a färger. E f t e r normal t o r k n i n g är kådan k v a r i k v i s t a r n a och e f t e r k o r t t i d s exponering i s o l l j u s b i l d a s f u l a gulfärgningar k r i n g k v i s t a r n a när fönsterämnena målats med dessa vattenlösliga färger. Detta är e t t problem för
fönstertillverkare. Idén med p r o j e k t e t v a r a t t höja temperaturnivån under t o r k n i n g e n så mycket a t t kådan t r a n s p o r t e r a d e s u t mot y t a n och kunde avlägsnas v i d den mekaniska bearbetningen v i d själva fönstertillverkningen.
R e s u l t a t e t b l e v a t t måttliga temperaturhöjningar i n t e gav någon påvisbar e f f e k t . Högtemperaturtorkning, dvs. t e m p e r a t u r e r över
100°C, måste t i l l g r i p a s . Oimpregnerade b i t a r , som t o r k a t s i höga våttemperaturer och som v a r genomgående brunfärgade e f t e r t o r k n i n g e n , gav en r e l a t i v t låg k v i s t g u l n i n g . Detta första försök gav dock i n t e så s t o r e f f e k t a t t d e t ännu kan betecknas som i n d u s t r i e l l t i n t r e s s a n t . R e s u l t a t e n är dock lovande.
2. INLEDNING
E t t problem för t i l l v e r k a r e av fönster i trä är a t t v i d
k v i s t a r n a tränger kådan igenom täckfärgen och förorsakar " f u l a " g u l a märken, s.k. k v i s t g u l n i n g , e f t e r k o r t t i d s exponering för s o l l j u s . Problemet h a r a c c e n t u e r a t s i t a k t med a t t miljökraven t v i n g a r fram e n b a r t vattenlösliga färger. S y f t e t med d e t t a p r o j e k t h a r v a r i t a t t försöka behandla träet på sådant sätt v i d t o r k n i n g e n så a t t kådan tränger u t t i l l y t a n och kan b o r t h y v l a s v i d t i l l v e r k n i n g e n av fönsterämnet. Tanken är a t t d e t då i n t e s k a l l f i n n a s så mycket kåda kvar i framförallt de y t l i g g a n d e k v i s t a r n a . Härigenom s k u l l e vattenlösliga färger kunna användas utan a t t k v i s t g u l n i n g uppstår.
3. FÖRSÖKSMATERIALET
V i r k e med s t o r a kådhaltiga levande k v i s t a r valdes u t , för a t t få så s t o r u t s l a g som möjligt. En s t o r d e l av k v i s t a r n a hade en diameter u p p t i l l 8 cm och v a r kådrika. Det är b e f o g a t a t t
ifrågasätta om fönsterkarmsvirke överhuvudtaget s k a l l innehålla k v i s t a r av denna s t o r l e k . I denna undersökning är d e t dock
befogat a t t välja b i t a r med sådana s t o r a k v i s t a r för a t t få så s t o r a e f f e k t e r a t t torkningssätten och y t b e h a n d l i n g a r n a kan särskiljas.
4. TORKNING
Försöksvirket av färsk f u r u hade t j o c k l e k e n 63 mm . Bredderna var 150 och 200 mm. M a t e r i a l e t torkades e n l i g t f y r a o l i k a schemata i försöken. Två torkningsschemata hade t e m p e r a t u r e r över 100°C och två under. Följande t o r k n i n g a r utfördes:
I . Träteks mobila l a b o r a t o r i e t o r k . S c h e m a t som användes i denna t o r k kommer från den senaste framtagna t o r k n i n g s m o d e l l e n , men med tillägget a t t våttemperaturen höjs t i l l 62°C e f t e r minimat
(1,21. Eftersom maximala p s y k r o m e t e r d i f f e r e n s e n v a r 28°C b l e v
den t o r r a temperaturen i s l u t e t av t o r k n i n g e n 90°C, v i l k e t t o r d e vara den högsta temperatur som t o r k e n tål. Torkningen åtföljdes av en k o n d i t i o n e r i n g . Schemats utseende framgår av d e t övre diagrammet i f i g u r 1.
I I . WSAB-tork. Detta är en t o r k , som används i n d u s t r i e l l t och är p l a c e r a d på sågverket Bergkvist-Insjön. Det använda schemat var från den t o r k n i n g s m o d e l l som användes v i d de t i d i g a r e
p r a k t i s k a u t p r o v n i n g a r n a av färdigtorkningsschemata /3,4/. våttemperaturen v a r 53°C. Den högsta t o r r a temperaturen som t o r k e n k l a r a r är 7 5°C, varför den våta temperaturen i s l u t e t av t o r k n i n g e n sänktes t i l l 47°C för a t t åstadkomma en psykrometer-s k i l l n a d på 28°C. Ingen k o n d i t i o n e r i n g utfördepsykrometer-s e f t e r den
i n d u s t r i e l l a t o r k n i n g e n . Schemat framgår av d e t undre diagrammet i f i g u r 1.
I I I . HTl. I d e t första högtemperaturschemat ökades våta temperaturen linjärt e f t e r uppvärmningen från 72°C t i l l
97,5°C. I s l u t e t av t o r k n i n g e n v a r den t o r r a temperaturen 115°C och p s y k r o m e t e r s k i l l n a d e n 35°C, v i l k e t medförde en sänkning av våta temperaturen t i l l 80°C. Ingen k o n d i t i o n e r i n g g j o r d e s . Torkningen utfördes i l a b o r a t o r i e t o r k e n v i d HLu:s trätekniska
i n s t i t u t i o n i Skellefteå. Schemat v i s a s i den övre d e l e n av f i g u r 2.
IV. HT3. I d e t andra högtemperaturförsöket användes färdigtorkningsmodellen i början av t o r k n i n g e n med en våttemperatur på 50°C, I s l u t e t av t o r k n i n g e n höjdes
våttemperaturen t i l l 75°C och maximala p s y k r o m e t e r s k i l l n a d e n t i l l 35°C, v i l k e t innebar en maximal t o r r t e m p e r a t u r på 110°C. Schemat v i s a s i n nedre delen av f i g u r 2. Ingen k o n d i t i o n e r i n g utfördes och försöket utfördes i samma t o r k som H T l .
5. YTBEHANDLING
Ur försöksmaterialet t o g s p r o v b i t a r u t med måtten 10*70*2 3 0 mm på de ställen på plankorna där k v i s t a r fanns. En d e l av b i t a r n a vakuumimpregnerades v i d Trätek med Vascol. Samtliga b i t a r
ytbehandlades av färgtillverkare:
A. Impregnering med vakuumimpregneringsmedel och därefter s t r y k n i n g två gånger med v a t t e n b u r e n akrylatfärg.
B. Som A, men u t a n impregnering före målning.
C_j_ Impregnering. Grundmålning med lösningsmedelsburen polyuretanfärg och därefter t o p p s t r y k n i n g e n en gång med v a t t e n b u r e n a k r y l a t f a r g .
MOB ILTORK 90 J 80 --70 -• 60 -• 50 -40 -• 30 -• 20 10 O -O 50 100 TID (h) 150 WSAB-TORK 80 j 70 60 50 -40 -• 30 20 10 O --40 120 160 TID (h)
F i g u r 1. Torkningsschemata. Heldragna kurvan v i s a våta temperaturen och s t r e c k a d e t o r r a . Övre diagrammet v i s a r schemat som användes i Träteks m o b i l a
l a b o r a t o r i e t o r k ( t o r k n i n g I ) och nedre schemat i i n d u s t r i e l l a WSAB-torkar ( t o r k n i n g I I ) .
HT1 120 - r 100 + 80 4 60 + 40 + 20 4 20 40 60 80 TID ( h ) 100 120 HT3 120 T 100 + 80 + 60 + 40 + 20 + 20 40 60 TID (h) 80 100 120
F i g u r 2. Torkningsschemata. Heldragna kurvan v i s a våta temperaturen och streckade t o r r a . Övre diagrammet v i s a r schemat som användes i högtemperaturtorkningen med hög våttemperatur från början ( t o r k n i n g I I I ) och nedre schemat med normal våttemperatur i början
6. EXPONERING I WEATHER-OMETER OCH MÄTNING AV KVISTGULNINGEN För a t t påskynda k v i s t g u l n i n g e n exponerades proverna i U V - l j u s . Detta skedde i A t l a s Weather-Ometer med en Xenonlampa på 6500W, som g e r 0,35W/m^'nm v i d våglängden 340 nm. I n t e n s i t e t e n av den gula färg som b i l d a s på k v i s t a r n a är mätt e f t e r 6, 12 och 24 timmars UV-strålning med Dator C o l o r - r e f l e c t o r Elrepho 2000. L j u s e t i de v i s u e l l a våglängderna som p r o v e t r e f l e k t e r a r h a r mätts d e l s från k v i s t e n , d e l s från omgivande trä. Genom a t t
jämföra dessa mätvärden beräknas g u l h e t e n . Gulhetsvärdet O betyder ingen s k i l l n a d a l l s mellan värdena, medan ökande värde innebär a t t gulfärgningen v i d k v i s t e n ökar. K v i s t g u l n i n g e n betecknas ÄG. E t t samband mellan AG och hur d e t mänskliga ögat u p p f a t t a r k v i s t g u l n i n g e n har k o n s t a t e r a t s ( " e x p e r t p a n e l " ) . D e t a l j e r om själva Weather-Ometerns användning och mätning av g u l n i n g av trä kommer a t t p u b l i c e r a s på annat ställe /5/.
7. RESULTAT OCH DISKUSSION
Deformationerna, s l u t f u k t k v o t e n och r e l a t i v a s p r i c k a r e a n uppmättes på v i r k e t från t o r k n i n g I , i mobila t o r k e n .
Torksatsen bestod av 70 s t b i t a r . R e s u l t a t e t p r e s e n t e r a s i t a b e l l 1. Där framgår a t t t o r k n i n g e n i mobila t o r k e n gav mycket s p r i c k o r , men r e l a t i v t normala värden på deformationerna. T a b e l l 1. R e s u l t a t från t o r k n i n g I i mobila försökstorken.
Värdena inom parentes är s t a n d a r d a v v i k e l s e r n a i de e n s k i l d a mätningarna. Deformationerna är mätta på sågfallande längder. Kantkrok (mm) 2,4(2,4) Flatböj (mm) 2,2(2,4) Skevhet (mm) 11,9(13,7) Kupning rotänden (mm) 1,3(0,8) Kupning toppänden (mm) 1,7(0,7) S l u t f u k t k v o t rotänden (%) 13,4(1,7) S l u t f u k t k v o t toppänden (%) 11,8(1,0) Rel. s p r i c k a r e a (%) 6,3(11,4)
8
T a b e l l 2. AG för de o l i k a t o r k n i n g a r n a och y t b e h a n d l i n g a r n a Värdena inom parentes är s t a n d a r d a v v i k e l s e r n a i de e n s k i l d a mätningarna. Ref s y f t a r på Träteks r e f e r e n s v i r k e t o r k a t i 20°C v i d RH 75%. T o r k n i n g / Y t b e h a n d l i n g E x p o n e r i n g s t i d e r 6h 12h 24h I/A 5,6(6,1) 6,2(5,8) 6,6(7,6) I/C 8,3(5,3) 10,1(5,5) 12,3(6,5) I I / A 9,4(4,0) 11,9(5,2) 16,1(6,1) I I / C 12,6(2,7) 15,3(3,9) 16,1(3,6) I I I / A 5,6(3,8) 7,6(5,2) 8,4(5,6) I I I / B 1,2(0,5) 2,4(1,2) 3,4(1,3) I I I / C 3,2(3,1) 4,1(4,1) 4,8(4,3) I I I / D 0,6(0,4) 0,8(0,6) 1,2(0,8) IV/A 16,1(6,0) 24,1(10,0) 26,3(11,1) IV/B 3,7(2,0) 6,5(3,7) 8,0(3,7) IV/C 9,3(5,9) 11,4(6,6) 13,0(9,5) IV/D 1,2(1,7) 2,7(1,7) 2,6(1,5) Ref/A 11,1(1,4) 11,9(3,8) 11,6(2,4) „ 7,9(3,6) 10,7(3,3) 9,8(3,3) t i 6,2(2,6) 9,2(3,4) 9,7(2,6) „ 6,6(3,4) 9,6(4,6) 10,7(5,0) Ref/C 4,5(4,2) 7,7(1,6) 9,0(2,1) I I 2,3(1,3) 4,2(1,1) 5,7(1,3) I I 4,8(2,5) 6,9(3,3) 7,4(3,4) Ref/B 5,7(4,0) 6,1(4,2) 13,6(9,4) Ref/D 3,1(1,5) 5,8(0,5) 8,3(1,8)
Torkningarna I och I I gav normalfärgat v i r k e , medan b i t a r n a från t o r k n i n g IV b l e v mörka på y t a n . Torkning I I I däremot gav k r a f t i g brunfärgning r a k t igenom v i r k e s s t y c k e n a .
K v i s t g u l n i n g e n från de o l i k a t o r k n i n g a r n a och y t b e h a n d l i n g a r n a p r e s e n t e r a s i t a b e l l 2. V a r j e mätning g j o r d e s på ca. 2 0 s t b i t a r .
R e s u l t a t e n från gulningsmätningarna u p p v i s a r genomgående s t o r a s t a n d a r d a v v i k e l s e r i e n s k i l d mätning. Med bara 2 0 s t . mätningar per y t b e h a n d l i n g medför d e t t a a t t d e t i n t e går a t t påvisa
s t a t i s t i s k t s i g n i f i k a n t a s k i l l n a d e r i medelvärdena m e l l a n a l l a f a l l e n . Det k l a r t gynnsammaste f a l l e t med minst k v i s t g u l n i n g är t o r k n i n g I I I och y t b e h a n d l i n g D.
8. SLUTSATSER
K v i s t g u l n i n g e n är m i n s t då v i r k e t högtemperaturtorkas med en hög våttemperatur i början ( t o r k n i n g I I I ) . Den uppkomna
genomgående brunfärgningen kan tyda på a t t de ämnen som förorsakar k v i s t g u l n i n g e n s p r i d s i h e l a träbiten v i d denna t o r k n i n g . Några andra olägenheter med brunfärgningen h a r i n t e kunnat påvisas förutom a t t v i r k e t s utseende före täckmålningen är mindre t i l l t a l a n d e . Oimpregnerade b i t a r från denna t o r k n i n g , som grundmålats med polyuretanfärg och t o p p s t r u k i t s med
a k r y l a t , får ÅG-värde under 2, v i l k e t gör o b s e r v a t i o n e n
i n t r e s s a n t e f t e r s o m d e t är d e t övre värde som kan accepteras. Problemet är dock a t t grundfärgen är lösningsmedelburen, v i l k e t gör den u r allmän miljösynpunkt, och särskilt u r
arbetsmiljösynpunkt, mindre lämplig. V i r k e t o r k a t på samma
sätt, som i n t e impregnerats, och målats två gånger med a k r y l a t , får AG-värden l i t e över 3. Detta räcker i n t e f o r a t t b l i
i n d u s t r i e l l t i n t r e s s a n t om s t o r a k v i s t a r s k a l l kunna accepteras i v i r k e t .
Sammanfattningsvis kan k o n s t a t e r s a t t k v i s t g u l n o n g e n kan reduceras markant om v i r k e t t o r k a s med hög temperatur och lämpligt schema. De nu a k t u e l l a schemata ger dock i n t e en tillräckligt b r a e f f e k t . Här krävs b e t y d l i g t större och mera systematiska i n s a t s e r . Framtida miljökrav kommer a t t f r a m t v i n g a v a t t e n b u r n a färger, som kan användas för fönster utan a t t
k v i s t g u l n i n g uppstår. Problemet måste lösas om trä s k a l l kunna behålla, och h e l s t förstärka, s i n ställning som
fönstermaterial. Högtemperaturtorkning med lämpligt schema v e r k a r lovande för a t t lösa problemet och bör u t v e c k l a s v i d a r e . Den i n d u s t r i e l l a t o r k n i n g e n har utförts v i d sågverket
Bergkvist-Insjön AB av dess personal (Björn B e r g k v i s t , R o l f Pers och I n g v a r Nordström). L a b o r a t o r i e t o r k n i n g a r n a har utförts av Träteks Ake Österman och Thomas Wamming. Författarna t a c k a r a l l a inblandade.
10
9. REFERENSER
/ I / Malmquist, L.: En förbättrad d i f f u s i o n s m o d e l l för
kammartorkning. TräteknikCentrum, Rapport I 9008043, 1990.
/2/ Söderström, O., Samuelsson, A.: F o r t s a t t u t p r o v n i n g av färdigtorkningsschema för v i r k e . TräteknikCentrum, Rapport I 9102004, 1991.
/3/ Malmquist, L.: Kammartorkning av v i r k e på b a s i s av en
d i f f u s i o n s m o d e l l . TräteknikCentrum, Rapport I 8902004, 1988.
/4/ Söderström, O., Samuelsson, A., Wamming, T., B e r g k v i s t , B j . och B e r g k v i s t , Be.: U t p r o v n i n g av färgigtorknings-schemata för v i r k e . TräteknikCentrum, Rapport I
9003013, 1990.
/5/ Johansson, I . och Nordman-Edberg, K.: Rapport under u t a r b e t a n d e , 1992.
Detta digitala dokument skapades med anslag från
Stiftelsen Nils och Dorthi Troedssons forskningsfond
Trätek
I N S T I T U T E T F O R T R A T E K N I S K I O R S K N I N G
Box 5609, 114 86 S T O C K H O L M Besöksadress: Drottning Kristinas väg 67 Telefon: 08-14 53 00 Telefax: 08-11 61 88 Asenvägen 9, 553 31 JÖNKÖPING Telefon: 036-12 60 41 Telefax: 036-16 87 98 Skeria 2, 931 87 S K E L L E F T E , Besöksadress: Bockholmsvägen Telefon: 0910-652 00 Telefax: 0910-652 65
