Gunilla Svensson, Ralph Nussbaum
Vattenavvisande temporärt
ytskydd av
konstruktionsvirke
Water Repellent Temporary Surface
Protection of Structural Timber
Trätek
G u n i l l a Svensson Ralph Nussbaum
VATTENAVVISANDE TEMPORÄRT YTSKYDD AV KONSTRUKTIONSVIRKE
Water Repellent Temporary Surface Protection of Structural Timber TräteknikCentrum, Rapport I 8908031 Nyckelord computer tomography lumber surface treatment water absorption water repellents wax coatings wood Stockholm a u g u s t i 1989
Rapporter från TräteknikCentrum är kompletta sammanställningar av forskningsresultat eller översikter, utvecklingar och studier. Publicerade rapporter betecknas med I eller P och numreras tillsammans med alla utgåvor från Träteknik-Centrum i löpande följd.
Rapporter kan som regel beställas kostnadsfritt i ett exemplar av medlemsföretag. Ytterligare be-ställda exemplar faktureras.
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 stu-dies. Published reports bear the designation I or P and are numbered in consecutive order together with all the other publications from the Institute.
Member companies may generally order one copy of any report free of charge. A charge will be made for any further copies ordered.
Extracts from the text may be reproduced provided the source is acknowledged.
TräteknikCentrum betjänar de fem industrigre-narna sågverk, trämanufaktur (snickeri-, trähus-, möbel- och övrig träbearbetande industri), träfi-berskivor, spånskivor och plywood. Ett avtal om forskning och utveckling mellan industrin och Styrelsen för Teknisk Utveckling (STU) utgör grunden för verksamheten som utförs med egna, samverkande och externa resurser. Träteknik-Centrum har forskningsenheter, förutom i Stock-holm, även i Jönköping och Skellefteå.
The Swedish Institute for Wood Technology Re-search serves the five branches of the industry: saw-mills, manufacturing (joinery, wooden houses, fur-niture and other woodworking plants), fibre board, particle board and plywood. A research and deve-lopment agreement between the industry and the Swedish National Board for Technical Development (STU) 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. Apart from Stockholm, research units are also located in Jönköping and Skellefteå.
I N N E H Å L L S F Ö R T E C K N I N G
S i d
SAMMANFATTNING 3 INLEDNING, BAKGRUND 4 DEL I UTVÄRDERING AV OLIKA VATTENAVVISANDE BEHANDLINGAR 6
P r o v m a t e r i a l 6 Behandling 6 Exponering 6 Vattenavvisande medel 7
R e s u l t a t 9 DEL I I STUDIER AV VATTENINTRÄNGNINGEN I VAXBEHANDLAT 13
VIRKE MED DATORTOMOGRAFI
P r o v m a t e r i a l och behandling 13
Exponering 13 D a t o r t o m o g r a f i 14
R e s u l t a t 15 DEL I I I FÖRDELNING AV VATTENUPPTAGNING MELLAN ANDYTOR 22
OCH PLANYTOR P r o v m a t e r i a l 22 Exponering 22 Provning 24 R e s u l t a t 24 DISKUSSION, SLUTSATSER 27 REFERENSER 29 SUMMARY 30
SAMMANFATTNING
K o n s t r u k t i o n s v i r k e kan under t r a n s p o r t samt v i d l a g r i n g och h a n t e r i n g på b y g g a r b e t s p l a t s e r utsätts för regn. D e t t a kan e f t e r inbyggnad ge upphov t i l l f u k t s k a d o r som mögel och röta. E t t sätt a t t skydda v i r k e t är a t t
spraybehandla det med någon vattenavvisande k e m i k a l i e v a r v i d e t t temporärt ytskydd erhålls.
Laboratorieförsök, där 15 o l i k a vattenavvisande medel s t u d e r a t s , varav de f l e s t a v a r vattenbaserade, visade a t t bäst e f f e k t erhålls med en k a t j o n i s k p a r a f f i n v a x e m u l s i o n . En sådan vaxbehandling är även fördelaktig av a r b e t s -miljömässiga och ekonomiska skäl.
F u k t g r a d i e n t e n i behandlat och obehandlat trä under u p p f u k t n i n g s och u t torkningsförloppet har s t u d e r a t s med d a t o r t o m o g r a f i . För vaxbehandlade p r o -ver av f u r u och gran minskade vattenupptagningen e f t e r 48 timmars regnsimu-l e r i n g med 60-65 % jämfört med obehandregnsimu-lat trä.
Fördelningen av vattenupptagningen mellan ändytor och p l a n y t o r v a r i e r a r för o l i k a vedtyper av f u r u och gran. Såväl ändytor som p l a n y t o r bör ytbehandlas för a t t erhålla e t t f u l l g o t t y t s k y d d .
INLEDNING, BAKGRUND
Mögel och röta i hus är i d a g e t t v a n l i g t problem. En bidragande orsak t i l l d e t t a är a t t f u k t i g t v i r k e har byggts i n i byggnadskonstruktionen. V i d l a g -r i n g och h a n t e -r i n g av k o n s t -r u k t i o n s v i -r k e på b y g g a -r b e t s p l a t s e -r kan v i -r k e t utsättas för regn. V i r k e t s k a l l v i s s e r l i g e n vara skyddat genom t ex täck-n i täck-n g , metäck-n e r f a r e täck-n h e t e täck-n har v i s a t a t t d e t o f t a lämtäck-nas oskyddat. Utäck-nder själva inbyggningen är det dessutom o f t a svårt a t t täcka v i r k e t (gäller t ex t a k -s t o l a r och r e g l a r ) .
I Kanada behandlas sedan 1015 år t i l l b a k a v i r k e för export med v a t t e n a v -visande vaxemulsioner innehållande svamphammande medel ( f u n g i c i d e r ) . Be-handlingen har främst använts på t o r k a t v i r k e för a t t skydda d e t mot blå-nad, mögel och röta under t r a n s p o r t och l a g r i n g . Vaxemulsion är en r e l a t i v t b i l l i g behandling och f u n g e r a r som e t t s k temporärt ytskydd.
Ett t u n t l a g e r vattenavvisande medel på träytan fördröjer upptagningen av f l y t a n d e v a t t e n medan v a t t e n i ångform kan passera denna barriär. Behand-l i n g e n består i a t t v a r j e pBehand-lanka sprayas i n d i v i d u e Behand-l Behand-l t med en bBehand-landning av vax och f u n g i c i d . I Kanada f i n n s färdiga system med s p r a y u t r u s t n i n g och be-handlingslösningar k o m m e r s i e l l t tillgängliga.
T r o t s a t t nästan a l l t v i r k e som e x p o r t e r a s från Kanada behandlas med vax-e m u l s i o n vax-e r / f u n g i c i d vax-e r är d vax-e t o k l a r t v i l k vax-e n vax-e f f vax-e k t vaxvax-et har när d vax-e t gällvax-er skydd mot mögel och blånad. A t t behandlingen ger en v i s s vattenavvisande e f f e k t t y c k s dock vara k l a r t .
En undersökning utförd v i d F o r i n t e k i Kanada påvisade en vattenavvisande e f f e k t med vaxbehandling, både i l a b o r a t o r i e - och fältförsök (Byrne, Smith, 1987; Byrne, 1986). Det är dock o k l a r t om t i l l s a t s e n av vax, och den
vattenavvisande e f f e k t som på så sätt erhålls, b i d r a r t i l l a t t skydda v i r ket mot svampangrepp. I e t t annat a r b e t e har en mängd o l i k a emulsioner p r o -v a t s i laboratorieförsök och g e t t bra -vattena-v-visande e f f e k t , men man kunde i n t e påvisa något förbättrat skydd mot svampangrepp ( P l a c k e t t m f l 1986). Bra vattenavvisande e f f e k t har erhållits v i d fältförsök med en temporärt vattenavvisande behandling ( R o f f , MacKay och C s e r j e s i , 1976). Tillväxt av mögel och blånad skedde dock sex veckor e f t e r behandling av gran med endast vattenavvisande medel där inga f u n g i c i d e r t i l l s a t t s .
T i l l s a t s av vattenavvisande medel t i l l blånadsskyddsmedel gav i en s t u d i e ökad svamphämmande e f f e k t e f t e r 6 månaders fältförsök medan ingen ökad e f f e k t kunde noteras e f t e r 3 månader (Drysdale, P l a c k e t t , 1987).
E n l i g t e t t företag som säljer behandlingslösningarna är vaxets primära f u n k t i o n a t t förhindra f u n g i c i d e r n a från a t t spolas av v i r k e t då det u t -sätts för regn, i n t e a t t ge vattenavvisande e f f e k t .
I Sverige förekommer f n ingen vaxbehandling av v i r k e .
A v s i k t e n med föreliggande a r b e t e var a t t med laboratorieförsök studera möj-l i g h e t e r n a a t t temporärt skydda k o n s t r u k t i o n s v i r k e mot regn genom behand-l i n g med e t t vattenavvisande y t s k y d d . Eftersom t i d e r n a för behand-l a g r i n g och han-t e r i n g av v i r k e på b y g g a r b e han-t s p l a han-t s e r är k o r han-t a r e än i ovan r e f e r e r a d e under-sökningar är d e t tänkbart a t t en vattenavvisande behandling utan t i l l s a t s
av f u n g i c i d e r är tillräcklig för a t t erhålla e t t tillfredsställande skydd. E t t sådant skydd s k a l l vara e t t komplement t i l l b e f i n t l i g t skydd som t ex täckning.
A r b e t e t har d e l a t s i n i följande d e l a r :
I A t t undersöka om d e t f i n n s andra vattenavvisande medel än vaxemulsio-ner som är bättre lämpade a t t användas t i l l e t t temporärt y t s k y d d . För permanent v a t t e n a v v i s n i n g , där medlen impregneras i träet, har d e t på senare år v i s a t s a t t vattenbaserade vattenavvisande medel t o m har bättre e f f e k t än t r a d i t i o n e l l a lösningsmedelsbaserade. Det ansågs där-för värdefullt a t t undersöka om dessa medel även kunde ge en ökad vattenavvisande e f f e k t som temporärt f u k t s k y d d . E t t a n t a l vattenbaserade och lösningsmedelsbasevattenbaserade medel har därför p r o v a t s i l a b o r a -torieförsök.
I I A t t studera fuktfördelningen i trä e f t e r exponering för regn och a t t jämföra trä behandlat med e t t temporärt ytskydd med obehandlat trä. D e t t a har g j o r t s med en n y l i g e n u t v e c k l a d icke-förstörande t e k n i k för mätning av d e n s i t e t s - och f u k t g r a d i e n t e r i trä baserad på datortomo-g r a f i . Både u p p f u k t n i n datortomo-g s - och uttorknindatortomo-gsförloppet har s t u d e r a t s . I I I A t t undersöka fördelningen av v a t t e n u p p t a g n i n g mellan ändytor och
p l a n y t o r v i d exponeringar som är tänkta a t t e f t e r l i k n a v e r k l i g a för-hållanden under l a g r i n g och inbyggning. Det är väl känt a t t träets förmåga a t t t a upp v a t t e n är b e t y d l i g t större v i a ändytor än v i a p l a n -y t o r . Man har därför h a f t u p p f a t t n i n g e n a t t en vattenavvisande behand-l i n g av enbart ändträytorna s k u behand-l behand-l e vara tibehand-lbehand-lräckbehand-lig för a t t reducera vattenupptagningen i v i r k e t och därmed minska r i s k e n för uppkomst av mögel och röta e f t e r d e t a t t d e t t a v i r k e "byggts i n " i täta k o n s t r u k -t i o n e r . De-t var angeläge-t a -t -t få k l a r h e -t i hur va-t-tenupp-tagningen v i d exponering under r e l e v a n t a förhållanden fördelar s i g mellan p l a n y t o r och ändytor.
R e s u l t a t e n från denna s t u d i e utgör e t t t e k n i s k t underlag för bedömning av möjligheterna a t t erhålla e t t tillfredsställande ytskydd mot regn för kon-s t r u k t i o n kon-s v i r k e kon-som behandlatkon-s med vattenavvikon-sande medel.
DEL I
UTVÄRDERING AV OLIKA VATTENAVVISANDE BEHANDLINGAR
För a t t behandla v i r k e mot v a t t e n under t ex t r a n s p o r t , används i d a g , som nämnts i i n l e d n i n g e n , främst vaxemulsioner. Andra medel f i n n s på marknaden, men användningen av dessa t y c k s vara l i t e n . För a t t få en beständigare v a t t e n a v v i s n i n g av trä f i n n s andra t y p e r av vattenavvisande medel. Dessa används i t ex träoljor och impregneringsmedel för fönster. De är l a c k -naftabaserade och innehåller o f t a s t p a r a f f i n v a x , a l k y d e r och f u n g i c i d e r . Vid impregnering tränger medlet i n i träet och ger en beständigare v a t t e n -a v v i s n i n g än t ex b e s t r y k n i n g med träolj-a.
För e t t temporärt f u k t s k y d d av byggnadsvirke beläggs y t a n med endast e t t t u n t l a g e r vattenavvisande medel.
På senare år har, p g a ökade miljökrav, nya t y p e r av vattenavvisande medel u t v e c k l a t s som är vattenbaserade (Svensson 1986, Svensson m f l 1987).
I föreliggande undersökning har e t t a n t a l o l i k a t y p e r av vattenavvisande medel p r o v a t s med avseende på vattenavvisande e f f e k t . A v s i k t e n v a r a t t t a reda på om d e t f i n n s medel som ger e f f e k t i v a r e skydd mot v a t t e n u p p t a g n i n g än vaxemulsionerna ger. Både lösningsmedels- och vattenbaserade medel, så-väl kommersiella som experimentprodukter, har p r o v a t s i l a b o r a t o r i e s k a l a . P r o v m a t e r i a l
P r o v m a t e r i a l e t bestod av s p l i n t v e d av f u r u som avverkats och t o r k a t s under k o n t r o l l e r a d e förhållanden. M a t e r i a l e t har i n t e v a t t e n l a g r a t s . P r o v s t o r l e -ken v a r 22,5 x 6,5 cm, och t j o c k l e k e n 0,5 cm.
Provstyckena ändtätades med s i l i k o n (Tremco p r o s e a l ) . Fem provstycken p e r behandling och k o n c e n t r a t i o n samt n i o stycken obehandlade r e f e r e n s e r prova-des.
Behandling
De vattenavvisande medlen a p p l i c e r a d e s på proverna med en e l e k t r i s k färg-s p r u t a (Wagner type W 320). Proverna vägdefärg-s före och e f t e r b e färg-s p r u t n i n g . Den pålagda mängden var 1 g behandlingslösning/provsida (de två s t o r a y t o r n a , 7 mg/cm2). Proverna k o n d i t i o n e r a d e s v i d 20 °C och 65 % r e l a t i v l u f t f u k t i g -het före p r o v n i n g .
Exponering
Den vattenavvisande e f f e k t e n provades i en Weather-o-Meter (WoM, ( A t l a s C i 6 5 ) ) . Proverna u t s a t t e s för vattenbedysning under 24 timmar. Vattenupptagningen mättes e f t e r 0,5, 1,5, 3,5, 6,5, 12 och 24 timmar. Två c y k l e r utfördes med t o r k n i n g och k o n d i t i o n e r i n g mellan c y k l e r n a .
Vattenavvisande medel
I t a b e l l 1 ges en b e s k r i v n i n g av de provade medlen. I n g e t av dem används idag k o m m e r s i e l l t för temporärt ytskydd av v i r k e . En av p r o d u k t e r n a ,
E n v i r o - S e a l , är framtagen för temporärt ytskydd men används e n l i g t u p p g i f t i n t e för närvarande.
TABELL 1 . B e s k r i v n i n g av de provade medlen
Description of tested agents.
Produkt Beteck-nas T i l l v e r k a r e P r o d u k t b e s k r i v n i n g Ca-pris k r / k g 1988 Mobilcer 46 Mobilcer 537 K e l s o l 3931 P a r a f f i n v a x AQ 1 AQ 3 BL 878 Querton 442 Mob 46 Mob 537 K e l s o l Vax AQ 1 AQ 3 BL 878 Q 442 Querton 210 Cl Q 210 Cl EnviroSeal E n v i r o -( A c r y l i c s e a l e r ) Seal B L75 W Keydime DIO B L75 W AKD Mobil O i l AB Worlee Chemie GmbH Kebo Bergvik Huls Kemi AB Kenobel Mountain States P a i n t Manufactu-r i n g Co U t v e c k l i n g s -produkt Dyno Indu-s t r i e r Tenneco T r a n s i c a l AB K a t j o n i s k vaxemulsion Anjonisk " Vattenlöslig l i n o l j e -baserad polymer Lacknaftalösning Smältpunkt 60-62 "C T r i e t y l a m i n n e u t r a l i -serad vattenlöslig a l k y d Ammoniakneutraliserad vattenlöslig a l k y d . Snabbtorkande Vattenbaserad p o l y b u -t a d i e n o l j a . Bindemedel u t v e c k l a t för v a t t e n b a -serade träskyddsmedel Vattenlöslig kvartär ammoniumförening. D i s -pergerbar i v a t t e n Vattenlöslig kvartär ammoniumförening Produkt u t v e c k l a d för temporärt f u k t s k y d d av v i r k e v i d h a n t e r i n g och under t r a n s p o r t . Vatten-lösning Vattenbaserat v a t t e n a v -visande medel för im-p r e g n e r i n g L i n o l j e b a s e r a d alkyd-emulsion A l k y l k e t e n d i m e r . An-vänds för hydrofobe-r i n g av pappehydrofobe-r 12-14 I I 35 6 ( i n k l l a c k n a f t a ) 27 (1985)* 26 (1985)* 28 15 36 34 17-18 36
I t a b e l l 2 b e s k r i v s behandlingslösningarna.
TABELL 2. B e s k r i v n i n g av de provade behandlingslösningarna.
DesdHpt-ion of the tested water-repetlent solutions.
Produkt Behandlingslösning
Mob 46 20, 10 och 5 % emulsion i v a t t e n Mob 537 10 och 5 % emulsion i v a t t e n K e l s o l 10 och 5 % i v a t t e n Vax 10, 5 och 1 % i l a c k n a f t a AQ 1 10 och 5 % i v a t t e n AQ 2 BL 878 Vattenlösning, n e u t r a l i s e r a d med t r i e t y l a m i n . I s o p r o p y l a l k o h o l som hjälplösare (17 %) Q 442 5 % i i s o p r o p y l a l k o h o l Q 210 Cl 10 och 5 % i v a t t e n Enviro-Seal 10 och b % i v a t t e n A 10 och b % i v a t t e n B 20, 10 och 5 % i v a t t e n L75 W 10 och 5 % emulsion i v a t t e n AKD * 10 % i vattenlösning med
efterföl-jande härdning
AKD 10 och 5 % vattenlösning utan härd-n i härd-n g
De påförda mängderna av vattenavvisande medel på trä b l i r för de o l i k a be-handlingslösningarna: 20-procentig lösning 10- 5- 1-13,7 g/m2 trä 6,8 " " 3,4 " 0,7 " "
Två o l i k a t y p e r av vaxemulsioner provades, en k a t j o n i s k och en a n j o n i s k , för a t t se hur dessa o l i k a system påverkar den vattenavvisande e f f e k t e n . Föreningar med o l i k a laddning kan ha o l i k a a d s o r p t i o n t i l l träet.
P a r a f f i n v a x , som är den v a n l i g a s t e komponenten i lösningsmedelsbaserade vattenavvisande medel, provades som jämförelse med de vattenbaserade be-handlingarna.
Vid undersökningen av a l k y l k e t e n d i m e r e r (AKD) för h y d r o f o b e r i n g av papper har man påvisat en ökad r e t e n t i o n av AKD på f i b r e r n a v i d högre pH och med ökad temperatur (Lindström, 1984) samt a t t karbonat k a t a l y s e r a r r e a k t i o n s -h a s t i g -h e t e n . AKD -har p r o v a t s t i d i g a r e som vattenavvisande medel för
impreg-n e r i impreg-n g av trä (Larssoimpreg-n m f l , 1986). R e s u l t a t e impreg-n visade eimpreg-n god e f f e k t med oförändrat låg v a t t e n u p p t a g n i n g s h a s t i g h e t e f t e r upprepade l a k n i n g s c y k l e r . Vid behandling i våra försök med a l k y I k e t e n d i m e r behandlades proverna först med n a t r i u m h y d r o x i d ( 1 , 8 - p r o c e n t i g lösning) och natriumkarbonat (2-procen-t i g lösning). Samma mängd a l k a l i (mg/cm^) som AKD ef(2-procen-ters(2-procen-trävades. E f (2-procen-t e r be-h a n d l i n g med AKD be-härdades proverna i 5 minuter i en ugn med infraröd strål-n i strål-n g v i d 100-130 "C. D e t t a förfarastrål-nde är strål-något extremt med avseestrål-nde på härdningstid men valdes för a t t få u t s l a g s g i v a n d e r e s u l t a t . I p r a k t i k e n borde dock en b e t y d l i g t k o r t a r e härdningstid krävas.
R e s u l t a t
I f i g u r 1 v i s a s v a t t e n u p p t a g n i n g s h a s t i g h e t e n för obehandlade prover respekt i v e för prover behandlade med en vaxemulsion, Mobilcer 46, under 24 respekt i m -mars vattenbedysning i WoM. R e s u l t a t e n är från c y k e l I . Vattenupptagnings-h a s t i g Vattenupptagnings-h e t e n är Vattenupptagnings-högst i början av provningen ocVattenupptagnings-h a v t a r sedan. BeVattenupptagnings-handling med vaxemulsion minskar vattenupptagningen och e f f e k t e n består under p r o v n i n g s -t i d e n 24 -timmar. O) 50 40 30 c =° 20 1-1 > 10
o h
O b e h a n d l a d M o b i l c e r 46 O 4 8 12 16 20 24 Tid. hF i g u r 1 . Viktökning under 24 timmars vattenbedysning i Weather-o-Meter ( c y k e l 1 ) . Obehandlad f u r u s p l i n t samt f u r u s p l i n t behandlad med vaxemulsion.
Increase in weight during a 24 hour period of water sprinkling in a Weather-o-Meter (cyote 1). Untreated pine sapwood and pine sapwood treated with a wax emulsion (Mobilcer 46).
Vattenupptagning för prover som s p r a y a t s med de o l i k a behandlingslösning-arna jämfördes e f t e r r e l a t i v t k o r t t i d , 1,5 timmar, och e f t e r en längre t i d , 24 timmar. I f i g u r 2 v i s a s r e s u l t a t e n e f t e r 1,5 timmars bedysning för de o l i k a behandlingarna i v a r i e r a n d e k o n c e n t r a t i o n e r . R e s u l t a t e n är från
första c y k e l n s bedysning och v i s a r a t t en behandling v i d 6,8 g/m^ kan minska vattenupptagningen t i l l ca 1/3 av upptagningen för obehandlade p r o -ver .
10 15 1 12 Viktsökning 1,5 timmar//© Obehandlad 6 L75W • 13,7g/m2 • 6,8 0 3,4 S 0,7 Mob 537 Mob 46 AKD ej härd. Kelsol Vax AQ1 / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / BL 878 / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / Enviro Seal Vi / /
;
/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / y / / / / / AQ3 7-1 / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / 1/ / / / -i / / Q 210 cl / / / / / / / / / / /I / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / y / / /Figur 2. Viktökning e f t e r 1,5 timmars vattenbedysning under c y k e l 1 i Weather-o-Meter för o l i k a behandlingar v i d v a r i e r a n d e koncentra-t i o n e r .
Incvease in weight after a 1.5 hours period of water sprinkling during cycle 1 in a Weather-o-Meter for different treatments at varied concentrations.
De bästa vattenavvisande e f f e k t e r n a erhölls med en vaxemulsion, Mobilcer 46 (Mob 4 6 ) , samt med de vattenbaserade medlen K e l s o l och A l k y l k e t e n d i m e r
(AKD). Någon s i g n i f i k a n t s k i l l n a d (på 5-procentsnivå) i v a t t e n u p p t a g n i n g mellan dessa, v i d den påförda mängden 6,8 g/m2^ föreligger i n t e .
I t a b e l l 3 v i s a s en s i g n i f i k a n s a n a l y s av s k i l l n a d e n i v a t t e n u p p t a g n i n g mellan o l i k a behandlingar v i d en påförd mängd av 6,8 g/m2 och e f t e r 1,5 timmars vattenbedysning.
Den a n j o n i s k a vaxemulsionen Mobilcer 537 gav sämre e f f e k t än den k a t j o -n i s k a .
P a r a f f i n v a x löst i l a c k n a f t a samt lösningsmedelsbaserade Querton Q 442, som båda är r e l a t i v t hydrofoba k e m i k a l i e r , gav sämre r e s u l t a t än väntat. En tänkbar orsak t i l l d e t t a är a t t proverna i n t e väts tillräckligt när kemi-k a l i e r n a a p p l i c e r a s på p r o v e t . Problemet t o r d e dockemi-k vara detsamma i prakemi-k- prak-t i k e n .
11 De övriga vattenbaserade medlen gav b e t y d l i g t sämre e f f e k t jämfört med M o b i l c e r 46, K e l s o l och AKD, även om några gav en s i g n i f i k a n t ökning av den vattenavvisande e f f e k t e n jämfört med obehandlat m a t e r i a l . Alkydemulsionen L75 W och Querton 210 Cl gav ingen e f f e k t .
TABELL 3. Jämförelse av o l i k a behandlingars vattenavvisande e f f e k t v i d en påförd mängd av 6,8 g/m2 trä. E f t e r 1,5 timmes vattenbedysning under c y k e l 1.
Comparison of the water-repellent effect of different treatments at an applied amount of 6,8 g per m^ wood. After a water sprinkling period of 1,5 hours during cycle 1,
Behandling Viktökning, % S i g n i f i k a n s på 5 % nivå *
Mob 46 4,4 A C AKD 4,6 A C AKD ( e j härdad)* 5,1 B K e l s o l 5,8 B C D E Mob 537 6,5 D E F Vax 6,6 E F G AQ 1 7,4 F G BL 878 8,2 G H A 8,5 G H E n v i r o - s e a l 8,5 G H AQ 3 8,7 G H B 9,6 H L75 W 12,6 I Q 210 Cl 14,1 I Obehandlade 13,9 I
* Behandlingar med samma bokstav är i n t e s i g n i f i k a n t s k i l d a från varandra.
I t a b e l l 4 v i s a s r e s u l t a t e n e f t e r 24 timmars bedysning. Den enda betydande s k i l l n a d e n i r e s u l t a t e n , jämfört med r e s u l t a t e n e f t e r 1,5 timmar i v a t t e n , är a t t AKD ger den bästa vattenavvisande e f f e k t e n och a t t den är b e t y d l i g t bättre än t ex vaxemulsionerna.
Den vattenavvisande e f f e k t e n t y c k s i n t e nämnvärt påverkas av mängden på-förda medel. I många f a l l ger en fördubbling av påförd mängd, från 3,4 t i l l 6,8 g/m2, ingen s i g n i f i k a n t s k i l l n a d i vattenavvisande e f f e k t .
12
TABELL 4. Jämförelse av o l i k a behandlingars vattenavvisande e f f e k t v i d en påförd mängd av 6,8 g/m^ trä. E f t e r 24 timmars vattenbedysning under c y k e l 1.
Comparison of the water-vepellent effect of different treatments at an applied amount of 6.8 g per wood. After a water sprinkling period of 24 hours during cycle 1.
Behandling Viktökning, % S i g n i f i k a n s på 5 % nivå *
AKD 13,1 A AKD ( e j härdad) 20,9 B A 22,4 B K e l s o l 22,9 B Mob 46 22,9 B E n v i r o - s e a l 24,1 B C E BL 878 26,1 C D Vax 27,6 D B 28,2 D E F Mob 537 28,4 D E F Q 210 Cl 28,5 D E F AQ 1 29,5 D F AQ 3 30,6 F L75 W 34,9 G Obehandlad 36,3 G * Behandlingar med från varandra. ** Värdena för c y k e l samma bokstav 2. Värden frå är i n t e s i g n i f i k a n t s k i l d a n c y k e l 1 saknas.
Under andra c y k e l n s bedysning försämrades de f l e s t a behandlingarnas v a t t e n -avvisande e f f e k t . För en d e l behandlingar ökade vattenupptagningen upp t i l l ca 70 % medan den för andra var b e t y d l i g t lägre. För behandling med
Mobilcer 46 ökade vattenupptagningen under andra cykeln endast med 18 % jämfört med under första c y k e l n .
13 DEL I I
STUDIER AV VATTENINTRÄNGNINGEN I VAXBEHANDLAT VIRKE MED DATORTOMOGRAFI Den e n l i g t d e l I mest e f f e k t i v a vattenavvisande behandlingen, där hänsyn även t a g i t s t i l l p r i s e t , var en k a t j o n i s k p a r a f f i n v a x e m u l s i o n . Vattenför-delningen inne i träprover som behandlats med denna vaxemulsion och sedan exponerats för s i m u l e r a t regn, har undersökts med d a t o r t o m o g r a f i v a r v i d re-s u l t a t e n har jämförtre-s med obehandlade p r o v e r . Vattenfördelningen har re- stude-r a t s v i d intstude-rängning d e l s v i a ändytostude-r, d e l s v i a p l a n y t o stude-r .
P r o v m a t e r i a l och behandlina
P r o v m a t e r i a l e t bestod av f u r u (Pinus s i l v e s t r i s ) och gran (Picea a b i e s ) . P r o v b i t a r av samma träslag kom från e t t och samma träd. M a t e r i a l e t var så-gat och t o r k a t under k o n t r o l l e r a d e förhållanden och därefter h y v l a t . Provs t o r l e k e n var 250 x 95 mm ( t a n g e n t i e l l y t a ) med t j o c k l e k e n 45 mm (Provse f i -gur 3, s i d 1 6 ) .
För mätning av planinträngningen användes r e n g r a n s p l i n t samt f u r u s p l i n t med en ca 5 mm bred zon av kärnved. För mätning av ändinträngningen
använ-des g r a n s p l i n t med en ca 10 mm bred zon av kärnved. T i l l v a r j e försök an-vändes en behandlad och en obehandlad p r o v b i t . Dessa par s a t t u r s p r u n g l i g e n i n t i l l varandra i trädets längsriktning varför de kan antas ha likvärdiga egenskaper med avseende på vattenupptagningsförmåga.
Behandling av proverna g j o r d e s med en färgspruta. För s a m t l i g a p l a n y t o r v a r den pålagda mängden 70 g/m^ av 10 % vaxemulsion ( M o b i l c e r 4 6 ) . För ändytor-na, där vattenupptagningen sker lättare, var den pålagda mängden 235 g/m^ av 10 % vaxemulsion. P r o v b i t a r n a k o n d i t i o n e r a d e s v i d 65 % r e l a t i v f u k t i g -het, 20 "C före exponering.
Exponering
Proverna exponerades för v a t t e n i en s k v a t t e n s p r a y u t r u s t n i n g . Denna be-s t o d i huvudbe-sak av en roterande cirkulär be-ställning. Ställningen var motor-d r i v e n och hamotor-de en motor-diameter på 125 cm. Sprayningen av proverna skemotor-dmotor-de motor-då dessa passerade under e t t f a s t monterat spraymunstycke, beläget 30 cm ovanför proverna (Spraying System, 9504E). S p r a y u t r u s t n i n g e n framgår av f i -gur 8 ( s i d 23) (observera a t t b i l d e r n a v i s a r annat försök). Ställningens r o t a t i o n s h a s t i g h e t v a r 3,0 varv/minut. S p r a y p r o f i l e n från munstycket, d v s den mängd v a t t e n som sprayas på u n d e r l a g e t i längsled, var konstant längs hela p r o v b i t e n . På grund av u t r u s t n i n g e n s cirkulära u t f o r m n i n g kommer e m e l l e r t i d p e r i f e r i h a s t i g h e t e n a t t v a r i e r a i längsled Över p r o v b i t e n . V i d änden längst från centrum v i d h o r i s o n t e l l p r o v n i n g , var mängden påsprayat v a t t e n 26 mg/(cm2'varv) och v i d änden närmast centrum 39 mg/(cm2«varv). Proverna exponerades h o r i s o n t e l l t med s p l i n t s i d a n uppåt. De p r o v b i t a r som användes t i l l s t u d i e r av planinträngningen hade ändytorna tätade med bygg-s i l i k o n . De p r o v b i t a r bygg-som användebygg-s t i l l bygg-s t u d i e r av ändinträngningen hade ändytan längst från centrum av s p r a y u t r u s t n i n g e n silikontätad för a t t und-v i k a ändinträngning från tund-vå håll. Planytorna und-var dock i n t e silikontätade.
14
D a t o r t o m o g r a f i
U t v e c k l i n g e n av användningen av d a t o r t o m o g r a f i t e k n i k e n på trä ( L i n d g r e n 1988) har möjliggjort ickeförstörande mätningar av b l a fuktfördelningen som f u n k t i o n av t i d e n v i d u p p f u k t n i n g s - och uttorkningsförlopp i trä-p r o v e r . H i t t i l l s h a r man mestadels v a r i t hänvisad t i l l viktmätningar där endast medelfuktkvoten för hela p r o v b i t e n erhålls.
D a t o r t o m o g r a f i t e k n i k e n bygger på a t t man mäter röntgenabsorptionen i små volymselement för e t t v i s s t v a l t tvärsnitt i träprovet. Med kännedom om sambandet mellan röntgenabsorption och d e n s i t e t kan man sedan med b i l d -analys få en b i l d på tvärsnittet där d e n s i t e t s v a r i a t i o n e r n a framgår som o l i k a färg- e l l e r gråskalezoner.
Med kännedom om d e n s i t e t s v a r i a t i o n e n i e t t prov v i d försökets s t a r t ( t = 0) är d e t i p r i n c i p möjligt a t t räkna fram fuktinnehållet i e t t bestämt vo-lymselement e f t e r en v i s s t i d ( t = t ) . Detta kan ske genom a t t d e n s i t e t e n i ett element v i d t = O subtraheras från d e n s i t e t e n i samma element v i d
t = t , där hänsyn även t a g i t s t i l l träets dimensionsändring. Detta är emel-l e r t i d e t t mycket tidskrävande arbete och d e t krävs därför tiemel-lemel-lgång t i emel-l emel-l automatiska r u t i n e r för a t t utföra beräkningarna. Då dessa r u t i n e r ännu är under u t v e c k l i n g kan här d e n s i t e t s v a r i a t i o n e r n a i en träbit endast åskåd-liggöras bildmässigt. Detta innebär a t t man i n t e kan särskilja t ex områden med hög d e n s i t e t orsakad av vattenupptagning från områden med sommarved av ungefär samma d e n s i t e t . A r b e t e t med a t t t a fram automatiska r u t i n e r , så a t t vatteninträngningen kan presenteras d i r e k t i form av g r a d i e n t k u r v o r mot-svarande en v i s s f u k t k v o t , pågår f n och beräknas vara k l a r t under 1989. För a t t erhålla i n f o r m a t i o n om ändinträngningen krävs det a t t man mäter
(tar s n i t t ) e f t e r o l i k a avstånd i längsled räknat från ändytan hos prov-b i t e n .
Vid v a r j e mättillfälle, som för v a r j e p r o v b i t varade ca 15 minuter, togs följande s n i t t räknat från ändytan närmast centrum: 1 , 3, 6, 10, 15, 25 och 40 mm. Mätningarna g j o r d e s under u p p f u k t n i n g e f t e r O, 3, 6, 9, 12, 24 och 48 timmar. Därefter stängdes v a t t n e t av och proverna f i c k l i g g a kvar v a r v i d uttorkningsförloppet kunde följas. Dessa mätningar g j o r d e s e f t e r y t t e r l i g a -re 3, 6, 9, 24, 48 och 120 timmar. R e l a t i v a l u f t f u k t i g h e t e n i rummet
v a r i e r a d e mellan 20 och 40 % och temperaturen v a r 22 *C. V i d s a m t l i g a mät-tillfällen vägdes även p r o v b i t a r n a . Den primära a v s i k t e n med a t t s t u d e r a uttorkningsförloppet v a r a t t se hur u t t o r k n i n g s h a s t i g h e t e n påverkas av a t t träytan är täckt med e t t t u n t l a g e r vax.
Mätningarna utfördes v i d Skellefteå l a s a r e t t s röntgenavdelning med en da-t o r da-t o m o g r a f av märkeda-t General E l e c da-t r i c (9800 Q u i c k ) . B i l d a n a l y s e n uda-tfördes i Träteks b i l d a n a l y s a t o r s y s t e m Teragon 4000.
15 R e s u l t a t
Planinträngning
D a t o r t o m o g r a f i s n i t t som v i s a r planinträngningen för f u r u och gran framgår av f i g u r 4a och b. Av de 7 s n i t t som togs på v a r j e p r o v b i t har b i l d a n a l y s utförts på endast d e t s n i t t som låg 40 mm från änden. De d e n s i t e t e r som f i n n s angivna på färgskalan längst ner på v a r j e b i l d anger den högsta den-s i t e t den-som e t t område på b i l d e n med motden-svarande färg h a r . D e t t a medför a t t d e n s i t e t e n i e t t område med en v i s s färg kan som mest vara 67 kg/m^ lägre än den v i d färgskalan angivna d e n s i t e t e n (gäller densitetsområdet
368-766 kg/m^). Detta motsvarar a t t f u k t k v o t e n i områden med samma färg kan v a r i e r a med maximalt ca 13 % för f u r u och ca 15 % för gran utan hänsyn t a -gen t i l l e v e n t u e l l dimensionsändring v i d u p p f u k t n i n g och u t t o r k n i n g . Tas denna med i beräkningarna b l i r v a r i a t i o n e n större. V i d pseudofärgningen har en upplösning på 0,4 x 0,4 mm använts, d v s d e t t a har v a r i t d e t minsta om-råde av tvärsnittet (45 x 95 mm) som erhållit en v i s s färg.
För f u r u v i s a s u p p f u k t n i n g s - och uttorkningsförloppet för behandlade och obehandlade p r o v b i t a r v i d v a r j e mättillfälle ( f i g u r 4a och b ) . B i l d e r n a v i -sar a t t fuktinträngningen minskar påtagligt för den behandlade p r o v b i t e n . Som en följd härav sker u t t o r k n i n g e n t i l l den fuktnivå p r o v b i t a r n a hade v i d försökets s t a r t b e t y d l i g t snabbare för den behandlade p r o v b i t e n .
En grov u p p s k a t t n i n g v i s a r a t t inträngningsdjupet för f u k t k v o t e r över f i -bermättnad, e f t e r 48 timmars u p p f u k t n i n g , var ca 9 mm för obehandlad f u r u och ca 1 mm för vaxbehandlad.
Det är i n t r e s s a n t a t t n o t e r a a t t u t t o r k n i n g e n för den obehandlade p r o v b i t e n sker på så sätt a t t e t t par m i l l i m e t e r av y t s k i k t e t t o r k a r u t först. Detta innebär a t t trä som på ytan är t o r r t , längre i n i träet kan innehålla s t o r a mängder v a t t e n som e f t e r h a n d kan förse y t s k i k t e t med f u k t med ökad r i s k för svampangrepp som följd.
För gran v i s a s endast u p p f u k t n i n g e f t e r 48 timmar och u t t o r k n i n g e f t e r 12 timmar ( f i g u r 4 b ) . S k i l l n a d e r n a mellan behandlad och obehandlad gran framgår sämre än för f u r u . En orsak t i l l d e t t a är a t t gran är e t t mindre permeabelt träslag än f u r u . Det ska n o t e r a s a t t pseudofärgningen av b i l d e r -na s k i l j e r s i g mellan f u r u och gran.
Viktändringen för p r o v b i t a r n a under u p p f u k t n i n g s - och uttorkningsförloppet v i s a s i f i g u r 6. För f u r u minskar vaxbehandlingen vattenupptagningen e f t e r 48 timmars v a t t e n e x p o n e r i n g med 65 % och för gran med 60 %. E f t e r k o r t a r e t i d e r är minskningen ännu större, t ex 80 % r e s p e k t i v e 70 % e f t e r 3 timmar. Diagrammen v i s a r a t t u t t o r k n i n g s h a s t i g h e t e n i s t o r t s e t t i n t e påverkas av a t t träet är vaxbehandlat. V a t t e n i ångform har således inga problem a t t penetrera den vaxbehandlade y t a n . Detta faktum är även känt sedan t i d i g a r e (Byrne, 1986).
Som t i d i g a r e nämnts har i n t e den exakta f u k t k v o t e n beräknats. En enstaka beräkning av f u k t k v o t e n i e t t mindre område hos obehandlad och vaxbehandlad f u r u e f t e r 48 timmar u p p f u k t n i n g har dock g j o r t s . I e t t område med sidan 3 mm och med dess centrum beläget 7 mm under p r o v b i t e n s ovansida var medel-f u k t k v o t e n 38 % över u r s p r u n g s medel-f u k t k v o t e n (ca 12 %) medel-för obehandlad medel-f u r u och 10 % över u r s p r u n g s f u k t k v o t e n i motsvarande område för vaxbehandlad f u r u
16
^ 5
9 5
F i g u r 3. Provkropp använd v i d d a t o r t o m o g r a f e r i n g . Den utmärkta kvadraten markerar d e t område ( 3 x 3 mm) där en noggrann fuktkvotsbestäm-ning g j o r t s för obehandlad och vaxbehandlad f u r u . Måtten är an-givna i m i l l i m e t e r .
Test specimen that has been used for computer tomography. The marked square indicates an area (3x3 mm) where the moisture content has been accurately determined for untreated pine sap-wood and for pine sapsap-wood that had been treated with a wax emul-sion. All dimensions in millimeters.
Ändinträngning
D a t o r t o m o g r a f i s n i t t som v i s a r uppfuktningen på o l i k a avstånd e f t e r 12 och 48 timmar för behandlad och obehandlad gran återges i f i g u r 5a och b. S n i t t e t längst från den otätade ändytan (40 mm) g e r , b o r t s e t t från inträng-ningen v i a de otätade p l a n y t o r n a , en god b i l d av p r o v b i t a r n a s densitetsför-d e l n i n g v i densitetsför-d försökets s t a r t . För a t t enbart studensitetsför-dera vatteninträngningen v i a ändytan bör man i d e t t a f a l l studera e t t område i centrum av tvärsnitten där ingen överlagring av ändinträngning och planinträngning sker. Resul-t a Resul-t e n v i s a r på en markanResul-t minskad vaResul-tResul-teninResul-trängning v i a ändyResul-torna för den vaxbehandlade p r o v b i t e n .
I f i g u r 7 v i s a s viktändringen för gran under u p p f u k t n i n g s och u t t o r k n i n g s -förloppet v i a både p l a n - och ändytorna tillsammans, v a r v i d den största de-l e n av den t o t a de-l a v a t t e n t r a n s p o r t e n sker v i a p de-l a n y t o r n a .
17
F i g u r 4a. D a t o r t o m o g r a f i s n i t t som v i s a r densitetsfördelningen under upp-f u k t n i n g upp-för upp-f u r u . Obehandlad (överst) och vaxbehandlad upp-f u r u ( u n d e r s t ) . Tiden ( t ) anges i timmar och d e n s i t e t e n (Dens) i kg/m^.
Computer tomography cut that shows the dens-ity distributi-on for pine sapuood during water absorption. Untreated pine sapwood
(above) and pine sapwood that has been treated with a wax emul-sion (below). Time (t) is given in hours and density (Dens) in kg/m^.
18 u :o '-^ u- > CO - U 4 J Q ) ^ •!-> • H D CO t-i C D OJ l 4 -• D (-, :o CO < * -CO • H C J l > c • H E C O ^ CO t i o J - > -(-> - p - p • H =3 C CO C-i • H CL) U- TD CO C D O C E Q) O Q i 4 J C U - H O c 4 - ) - H CO QJ C D -o I D CO > Jl O o ' o c (-1 CO CO C-i E c n E • H U •M :o co CO f-< E OJ E 4 J - H U- - P ( U CSJ c • H f-( C (D + J 4 - J ^ t 4 -3 CU Q . c n a c c 4-> J l i E f-i CO O CO -l-> I Q) Q) 05 § OJ Q) 5 s -2. CO M o CO C\3 Q) +:> ?^ « « - P § • § , 5H CO C o Co CO ^ I " • ca O CO ^ S Q) O c: c n • H
19
t=12 timmer
% r -*rs -500 -9*7 -«J3 -TOO -TM -1900
t=12 t i
M T - 4 J 3 - 5 0 0 - 5 « T - t J J - 7 0 0 -7U - 1 9 0 0
Figur 5a. D a t o r t o m o g r a f i s n i t t som v i s a r densitetsfördelningen e f t e r
12 timmars u p p f u k t n i n g för gran v i d o l i k a avstånd ( s (mm)) från en otätad ändyta. Obehandlad (överst) och vaxbehandlad
( u n d e r s t ) .
Computer tomography out that shows the density distribution after 12 hours water absorption for spruce at different distan-ces (s (mm)) from an unseated end-grain. Untreated spruce (above) and spruce treated with a wax emulsion (below).
20
Gren obehandlad uppfuktning öndintr
t=48 timmer
t=48 timmor
- a t 7 -4J3 -30O - 3 t r -*a -TOO -TU - i s »
Figur 5b. D a t o r t o m o g r a f i s n i t t som v i s a r densitetsfördelningen e f t e r
48 timmars u p p f u k t n i n g för gran v i d o l i k a avstånd ( s (mm)) från en otätad ändyta. Obehandlad (överst) och vaxbehandlad
( u n d e r s t ) .
Computer tomography out that shows the denst-ty distrihution after 48 hours water absorption for spruce at different
distan-ces (s (mm)) from an unsealed end-grain. Untreated spruce (above) and spruce treated with a wax emulsion (below).
21 U p p f u k t n i n g U t t o r t c n i n g Figur 6 F i g u r 1 P l a n i n t r ä n g n i n g F u r u c O b e r i a n d l a d BehancllaO T i d . h U p p f u k t n i n g U t t o r k n i n g P l a n i n t r ä n g n i n g G r a n O b e h a n d l a d y * B e h a n d l 72 96 Tid. h
Viktändringen under u p p f u k t n i n g och u t t o r k n i n g för vaxbehandlad och obehandlad f u r u och gran v i d planinträngning. U t t o r k n i n g e n börjar e f t e r 48 timmar.
Change of weight during water absorption and drying for pine sap-wood (above) and spruce (below)^ untreated and treated with a wax emulsion^ at penetration via the longitudinal surfaces. The drying process starts after 48 hours.
U p p f u k t n i n g I u t t o r k n i n g P l a n i n t r . + ä n d i n t r . G r a n c c - V o > O b e h a n d l a d B e h a n d l T i d . h
Viktändringen v i d u p p f u k t n i n g och u t t o r k n i n g för vaxbehandlad och obehandlad gran med ena änden silikontätad. U t t o r k n i n g e n börjar e f t e r 48 timmar.
Change of weight during water absorption and drying for untrea-ted spruce and spruce treauntrea-ted with a wax emulsion^ with one end-grain sealed. The drying process starts after 48 hours.
22 DEL I I I
FORDELNING AV VATTENUPPTAGNING MELLAN ANDYTOR OCH PLANYTOR
Fördelningen av vattenupptagningen mellan ändytor och p l a n y t o r studerades för två o l i k a f a l l där proverna exponerades för s i m u l e r a t regn.
1. H o r i s o n t e l l p r o v n i n g tänkt a t t e f t e r l i k n a det f a l l då liggande kon-s t r u k t i o n kon-s v i r k e utkon-sättkon-s för regn.
2. V e r t i k a l p r o v n i n g där p r o v b i t e n står mot e t t underlag av trä. A v s i k t e n var här a t t e f t e r l i k n a d e t f a l l som uppkommer då t ex en r e g e l står mot en s y l l .
P r o v m a t e r i a l
P r o v m a t e r i a l e t kom från samma träd som m a t e r i a l e t i d e l I I och t i l l v e r k a d e s på samma sätt (se s i d 1 3 ) . P r o v s t o r l e k e n v a r 250 x 95 mm ( t a n g e n t i e l l y t a ) med t j o c k l e k e n 20 mm.
För a t t förhindra v a t t e n u p p t a g n i n g v i a ändytor e l l e r p l a n y t o r , tätades dessa s i d o r med b y g g s i l i k o n . P r o v b i t a r n a v a r tätade e n l i g t följande i de två studerade f a l l e n :
H o r i s o n t e l l p r o v n i n g
i ) Andytorna tätade (ändtätad) i i ) Planytorna tätade (plantätad) i i i ) Inga y t o r tätade (otätad). V e r t i k a l provning
i ) Båda ändar tätade (tätad)
i i ) Anden stående mot underlaget otätad med andra änden tätad (otätad). T i l l h o r i s o n t e l l p r o v n i n g användes p r o v b i t a r av f u r u s p l i n t , furukärna, g r a n s p l i n t och grankärna och t i l l v e r t i k a l p r o v n i n g endast f u r u s p l i n t och g r a n s p l i n t .
Då p r o v b i t a r n a s u r s p r u n g l i g a p l a c e r i n g i träden var känd kunde sammansätt-ningen av de o l i k a försöksgrupperna med o l i k a tätning göras så l i k a r t a d som möjligt med avseende på vedtyp. Varje försöksgrupp omfattade 9 p r o v b i t a r . Proverna k o n d i t i o n e r a d e s v i d 65 % r e l a t i v f u k t i g h e t , 20 "C, före p r o v n i n g . Exponering
Proverna exponerades i den i d e l I I beskrivna s p r a y u t r u s t n i n g e n (se f i -gur 8 ) .
23
F i g u r 8. Regnsimulering i s p r a y u t r u s t n i n g . H o r i s o n t e l l p r o v n i n g (överst) och v e r t i k a l p r o v n i n g ( n e d e r s t ) .
Rain simulation in spraying equipment. Horizontal testing (above) and vertical testing (below).
24 Provning
Horisontellt_läge
Proverna placerades med s p l i n t s i d a n uppåt. Vattenupptagningen mättes genom a t t proverna vägdes e f t e r O, 1, 3, 7 och 23^5 timmar. V i d v a r j e vägnings-tillfälle, som t o g ca 15 m i n u t e r , stängdes v a t t n e t av. Denna dödtid ingår i ovan nämnda t i d e r . V a r j e p r o v b i t torkades lätt med en wettexduk före väg-n i väg-n g .
V e r t i k a l t läge
P r o v b i t a r n a placerades mot e t t underlag av gran mellan i s l a g n a s p i k a r såsom framgår av f i g u r 8. Viktmätningar g j o r d e s e f t e r O, 1 , 3^4, 7 och 24 t i m -mar. I övrigt gäller detsamma som v i d h o r i s o n t e l l p r o v n i n g .
R e s u l t a t
H o r i s o n t e l l p r o v n i n g
V i k t u p p t a g n i n g s k u r v o r för de o l i k a vedtyperna redovisas i f i g u r 9. Vattenupptagningsförmågan ökar e n l i g t känd rangordning: furukärna, gran-kärna, g r a n s p l i n t och f u r u s p l i n t .
Fördelningen av vattenupptagningen mellan ändytor och p l a n y t o r v a r i e r a r mellan de o l i k a vedtyperna. Hos gran sker en större d e l av den t o t a l a upp-tagningen v i a ändytorna jämfört med f u r u . Förhållandet upptagning (ändytor/ p l a n y t o r ) e f t e r o l i k a t i d e r räknat per ytenhet framgår av t a b e l l 5. Under-sidan av p r o v b i t a r n a ingår i n t e v i d beräkningen av den t o t a l a p l a n y t a n , då denna s i d a i n t e d i r e k t exponerades för v a t t e n och t i l l största delen var t o r r v i d försökets s l u t . En v i s s vattenupptagning skedde dock v i a under-sidan i form av vattendroppar som rann över kanten, men d e t t a b i d r a g v a r svårt a t t uppskatta och togs därför i n t e med. De i t a b e l l 5 angivna k v o t e r -na är således något i underkant. Det ska också näm-nas a t t upptagningen per ytenhet p l a n y t a är e t t medelvärde av upptagningen v i a ovansidan och v i a de två k a n t s i d o r n a . Ytförhållandet mellan ändträ och p l a n y t o r ( u t a n undersida) var 0,112.
TABELL 5. Förhållandet mellan vattenupptagningen v i a ändytor och v i a p l a n y t o r räknat per ytenhet, v i d o l i k a t i d e r för o l i k a vedtyper v i d h o r i s o n t e l l p r o v n i n g .
The relationship between water absorption via end-grains and via longitudinal surfaces calculated per unit areay at different times for different types of wood at horizontal testing.
Vedtyp Upptagning (ändytor/planytor) Tid ( h ) 1 3 7 23,5 F uru s p l i n t 1,7 1,9 2,1 2,6
Furu kärna 3,6 3,5 3,5 3,7 Gran s p l i n t 10,6 9,6 8,3 7,5 Gran kärna 5,7 5,3 5,0 5,0
25 Furu kärna — O t a t a d -+- Ä n d t a t a d • P l a n t ä t a d Furu s p l i n t — O t S t a d - X n d t a t a d • P l a n t ä t a d Tid. h Tid. h
Gran s p l i n t Gran kärna
— o t a t a d X n d t ä t a d I P l a n t ä t a d — O t ä t a d - X n d t ä t a d • P l a n t ä t a d O 4 Figur 9 12 16 20 24 0 4 8 12 Tid. h Tid. h
Vattenupptagning {% viktökning) v i a p l a n - och ändytor som funk-t i o n av funk-t i d e n för o l i k a vedfunk-typer v i d h o r i s o n funk-t e l l p r o v n i n g .
Water absorption (% weight increase) via longitudinal surfaces and end-grains versus time for different types of wood at hori-zontal testing. 32 h « 24 Gran s p l i n t v e r t i k a l p r o v n i n g 32 a« 24 0 tätad Tid. h Furu s p l i n t v e r t i k a l p r o v n i n g otatad 12 Tid. h 16 20 F i g u r 10. Vattenupptagning som f u n k t i o n av t i d e n v i d v e r t i k a l p r o v n i n g .
Tätad = båda ändytorna tätade. Otätad = undre ändytan otätad.
Väter absorption versus time at vetioal testing.
Tätad - both end-grains sealed. Otatad - lower end-grain un-sealed.
26
Av t a b e l l 3 framgår a t t kvoten upptagning ändytor/planytor ökar med t i d e n för f u r u s p l i n t medan den är k o n s t a n t e l l e r minskar något för övriga vedtyper. Orsaken t i l l denna s k i l l n a d är i n t e känd men det är t r o l i g t a t t f u r u -s p l i n t e n -s b e t y d l i g t -större p e r m e a b i l i t e t jämfört med övriga vedtyper-s - spe-l a r i n .
Den t o t a l a mängden påsprayat v a t t e n e f t e r 23,5 timmar v a r i e r a d e linjärt mellan 108 g/cm2 v i d änden längst från centrum och 163 g/cm2 v i d änden när-mast centrum.
Tiden t i l l dess a t t inga t o r r a p a r t i e r kunde i a k t t a s på ändytorna var bet y d l i g bet längre än mobetsvarande bet i d för provernas ovansida där v a bet bet e n bet i l l -förseln ganska s n a r t e f t e r s t a r t var högre än vad träet kunde absorbera. Vid ändytorna, som j u exponerades längs s p r a y r i k t n i n g e n , fanns alltså länge mindre mängd v a t t e n tillgängligt än vad träet kunde suga upp.
Av f i g u r 9 framgår a t t summan av vattenupptagningen för ändtätade och p l a n -tätade prover är större än den t o t a l a vattenupptagningen för o-tätade pro-ver. Detta kan t i l l s t o r d e l förklaras med a t t då en p r o v b i t är otätad kan upptagning t i l l en v i s s punkt inne i träet ske både v i a ändytor och p l a n -y t o r , framförallt i gränsområdena mellan de två -y t o r n a . Då däremot endera ytan är tätad kan vattenupptagningen v i a den otätade ytan ske "utan kon-k u r r e n s " och b l i r därför högre.
V e r t i k a l provning
Viktökningskurvor från v e r t i k a l p r o v n i n g v i s a s i f i g u r 10.
För f u r u s p l i n t är upptagningen v i a den otätade ändytan störst i början av försöket för a t t sedan avta e f t e r första mätningen. För g r a n s p l i n t är mot-svarande förlopp b e t y d l i g t långsammare. Ännu e f t e r 24 timmars exponering är förhållandet upptagning ändyta/planyta för g r a n s p l i n t k o n s t a n t . På grund av försökens preliminära uppläggning har ingen y t t e r l i g a r e k v a n t i f i e r i n g av r e s u l t a t e n g j o r t s .
Det bör u n d e r s t r y k a s a t t de här erhållna r e s u l t a t e n med avseende på fördel-n i fördel-n g av v a t t e fördel-n u p p t a g fördel-n i fördel-n g mellafördel-n äfördel-ndytor och p l a fördel-n y t o r , efördel-ndast är tillämpliga under ovan b e s k r i v n a försöksbetingelser. Dessa b e t i n g e l s e r är tänkta a t t e f t e r l i k n a de f a l l då oskyddat k o n s t r u k t i o n s v i r k e exponeras för regn på b y g g a r b e t s p l a t s e r för a t t kunna bedöma om en vattenavvisande behandling endast av träets ändytor är tillräcklig för a t t påtagligt minska vattenupp-tagningen. Under rådande s p r a y b e t i n g e l s e r har provkroppsgeometrin säkert en v i s s betydelse för fördelningen av vattenupptagningen per ytenhet mellan p l a n y t o r och ändytor.
S p r i d n i n g
V a r i a t i o n s k o e f f i c i e n t e r n a för de o l i k a försöksserierna v i d både h o r i s o n t e l l och v e r t i k a l p r o v n i n g v a r i e r a d e för de o l i k a vedtyperna e n l i g t följande: Furu s p l i n t 4-10 f u r u kärna 24-33 gran s p l i n t 19-26 % och gran kärna 10-17 %.
27 DISKUSSION, SLUTSATSER
Möjligheterna a t t temporärt skydda k o n s t r u k t i o n s v i r k e mot regn på bygg-a r b e t s p l bygg-a t s e r genom bygg-a t t behbygg-andlbygg-a ytbygg-an med vbygg-attenbygg-avvisbygg-ande medel hbygg-ar under-sökts. E t t a n t a l o l i k a t y p e r av b e h a n d l i n g a r , främst vattenbaserade, har utvärderats. F u k t g r a d i e n t e n i behandlat och obehandlat trä har s t u d e r a t s med d a t o r t o m o g r a f i . Fördelningen av v a t t e n u p p t a g n i n g mellan ändytor och p l a n y t o r v i d exponering, som e f t e r l i k n a t r e a l i s t i s k a förhållanden, har undersökts.
Bäst vattenavvisande e f f e k t erhölls med t r e av de provade behandlingarna; en k a t j o n i s k vaxemulsion, en vattenlöslig förening ( K e l s o l ) samt a l k y l -ketendimer som används för h y d r o f o b e r i n g av papper. Behandlingarna reduce-rade vattenupptagningen e f t e r 1,5 timmars bedysning i Weather-o-Meter t i l l ca en t r e d j e d e l av upptagningen för obehandlat m a t e r i a l v i d en t i l l s a t s av 5,8 g v a t t e n a v v i s a d e medel/m2 träyta. Försöken är g j o r d a på 5 mm t j o c k f u r u s p l i n t . De f l e s t a övriga vattenbaserade behandlingarna som p r o v a t s gav en vattenavvisande e f f e k t som v a r b e t y d l i g t lägre. Med de vattenbaserade medel som ger en mycket b r a vattenavvisande e f f e k t v i d impregnering av trä, erhölls en r e l a t i v t l i t e n e f f e k t när de provades som y t b e h a n d l i n g .
Med d a t o r t o m o g r a f i har f u k t g r a d i e n t e n i trä v i d u p p f u k t n i n g och u t t o r k n i n g kunnat studeras även om d e t i n t e v a r i t möjligt a t t t a fram exakta f u k t -kvotsvärden. Av d a t o r t o m o g r a f i b i l d e r på tvärsnitt av p r o v b i t a r framgår d e t
t y d l i g t hur vaxbehandlat trä kan minska vatteninträngningen avsevärt samt att u t t o r k n i n g s h a s t i g h e t e n i n t e nämnvärt påverkas av a t t träytan är belagd med e t t t u n t l a g e r vax. För vaxbehandlade f u r u p r o v e r minskade v a t t e n u p p t a g -ningen e f t e r 48 timmars s i m u l e r a t regn med 65 % jämfört med obehandlad f u r u . Motsvarande minskning för vaxbehandlad gran var 60 %> Fuktkvoten i ett område ca 7 mm i n från ovansidan låg e f t e r 48 timmars u p p f u k t n i n g 38 % över u r s p r u n g s f u k t k v o t e n för obehandlad f u r u s p l i n t och 10 % över ursprungs-f u k t k v o t e n ursprungs-för vaxbehandlad. En grov u p p s k a t t n i n g visade a t t inträngnings-d j u p e t t i l l en fuktkvotsnivå över fibermättnainträngnings-d var ca 9 mm för obehaninträngnings-dlainträngnings-d f u r u s p l i n t e f t e r 48 timmars s i m u l e r a t regn men endast ca 1 mm för vax-behandlad. Den minskade v a t t e n u p p t a g n i n g som en vaxbehandling kan åstad-komma bör leda t i l l minskad r i s k för uppkomst av svampangrepp då v i r k e som u t s a t t s för regn senare byggs i n .
Bestämning av vattenupptagningens fördelning mellan ändytor och p l a n y t o r v i s a r a t t denna v a r i e r a r mellan o l i k a vedtyper av f u r u och gran. För f u r u , där vattenupptagningsförmågan är störst ( s p l i n t v e d ) s a m t i d i g t som kvoten upptagning (ändytor/planytor) är r e l a t i v t låg, bör såväl ändytor som p l a n -y t o r vaxbehandlas för a t t erhålla e t t tillräckligt bra -y t s k -y d d . För gran är det av b e t y d l i g t större v i k t a t t behandla ändytor än p l a n y t o r . Med tanke på att p l a n y t o r n a på k o n s t r u k t i o n s v i r k e är oerhört mycket större än ändytorna är d e t i n t e h e l l e r för gran rekommendabelt a t t endast behandla ändytorna. Baserat på denna undersökning p l a n e r a s e t t f o r t s a t t a r b e t e med en i n d u -s t r i e l l p r o d u k t i o n av vaxbehandlat k o n -s t r u k t i o n -s v i r k e -som mål. A r b e t e t kan delas i n i två d e l a r :
1. Utformning och o p t i m e r i n g av en p r o c e s s l i n j e , b l a omfattande undersök-n i undersök-n g av hur s t o r a påläggundersök-niundersök-ngsmäundersök-ngder vax som behövs, v i l k e undersök-n h a s t i g h e t s p r a y u t r u s t n i n g e n bör ha samt behov av t o r k n i n g e f t e r s p r a y n i n g .
28
2. Med fältförsök, utförda under r e a l i s t i s k a förhållanden, k v a n t i f i e r a den vattenavvisande e f f e k t e n för vaxbehandlat v i r k e jämfört med
obehandlat och utvärdera v i l k e n betydelse en vattenavvisande e f f e k t har för möglingsbenägenheten och andra svampangrepp.
TACK
E t t s t o r t tack r i k t a s t i l l S t i g Grundberg, Henrik Lindberg och Leo L i n d -berg, v i d Träteks Skellefteåenhet, som t a g i t fram d a t o r t o m o g r a f i b i l d e r n a .
29 REFERENSER
Byrne, A., 1986: Laboratory e v a l u a t i o n of vax emulsion water r e p e l l e n t s f o r the p r o t e c t i o n of lumber. Report t o the Canadian F o r e s t r y Service. P r o j e c t No. 02-17-12-007. F o r i n t e k Canada Corp., Vancouver B.C. Byrne, T., Smith, R.S., 1987: P r o t e c t i o n o f lumber i n Canada; c u r r e n t p r a c
-t i c e s , f u -t u r e -t r e n d s . Proceedings of -the lUFRO Wood P r o -t e c -t i o n Subjec-t Group, Honey Harbour, Canada, May 16-17, p. 298-312.
Drysdale, 3.A., P l a c k e t t , D.V., 1987: A f i e l d t r i a l o f water r e p e l l e n t s as a n t i s a p s t a i n treatment a d d i t i v e s . Document No. IRG/WP/3417.
Larsson, P. m f l , 1986: U t v e c k l i n g av nya behandlingsmetoder för trä genom kemisk r e a k t i o n " i n s i t u " . Rapport, I n s t i t u t i o n e n för t e k n i s k kemi I I , CTH, Göteborg.
L i n d g r e n , L.O., 1988: N o n - d e s t r u c t i v e measurements of d e n s i t y and moisture c o n t e n t i n wood using computerized tomography. Tech. L i e . t h e s i s . KTH, Stockholm.
Lindström, T., 1984: On the mechanism o f s i z i n g w i t h a l k y l k e t e n dimers. Paper presented to the XXI EUCEPA I n t e r n a t i o n a l Conference, Spain, p. 485-98.
P l a c k e t t , P.v., C h i t t e n d e n , CM., 1986: Laboratory e v a l u a t i o n of water r e p e l l e n t s as a n t i s a p s t a i n treatment a d d i t i v e s . The I n t e r n a t i o n a l Research Group on Wood P r e s e r v a t i o n . Document No. IRG/WP/3382. Roff, J.W., MacKay, J.E.G. and C s e r j e s i , A.3., 1976: P r o t e c t i n g packaged
k i l n - d r i e d lumber w i t h water r e p e l l e n t s . F o r i n t e k , I n f o r m a t i o n Report VP-X-146.
Svensson, I.G., 1986: Kan vattenbaserade medel ge v a t t e n a v v i s n i n g ? Dokument a Dokument i o n från TräDokumenteknikCenDokumentrums Dokumentemadag Impregnering av s n i c k e r i p r o d u k -t e r med va-t-tenbaserade sys-tem 1986-03-20. Trä-teknikCen-trum, Rappor-t P 8603020.
Svensson, I.G., Hägglund, G., Johansson, I . , Banks, W.B., 1987: Water-based water r e p e l l e n t s f o r treatment o f wood. The I n t e r n a t i o n a l Research Group on Wood P r e s e r v a t i o n . Document No. IRG/WP/3446.
30
SUMMARY
S t r u c t u r a l timber may be exposed t o r a i n d u r i n g t r a n s p o r t a t i o n or s t o r a g e and h a n d l i n g on c o n s t r u c t i o n s i t e s . This may cause f u n g a l a t t a c k a f t e r the timber has been b u i l t i n . One way t o p r o t e c t the timber from r a i n which i s commonly used i n Canada may be a spray treatment w i t h a water r e p e l l e n t f o r m u l a t i o n .
In l a b o r a t o r y t e s t s , where 15 d i f f e r e n t water r e p e l l e n t s w i t h o u t any f u n g i -cides were s t u d i e d , the best e f f e c t was obtained w i t h a c a t i o n i c p a r a f f i n wax emulsion. Such a wax t r e a t m e n t i s a l s o advantageous f o r environmental and economical reasons.
Computer tomography has made i t p o s s i b l e t o f o l l o w the process of water ab-s o r p t i o n and d e ab-s o r p t i o n i n wood i n a very i l l u ab-s t r a t i v e way. For wax t r e a t e d samples o f pine and spruce the water a b s o r p t i o n a f t e r 48 hours' s i m u l a t e d r a i n exposure was found t o decrease w i t h 60-65 % as compared t o u n t r e a t e d wood.
Treatment of both end g r a i n s and l o n g i t u d i n a l faces i s recommended f o r a s u f f i c i e n t p r o t e c t i o n .
Detta digitala dokument skapades med anslag fran
Stiftelsen Nils och Dorthi Troédssons forskningsfond
TräteknikCentrum
I N S T I T U T E T FÖR TRÄTEKNISK F O R S K N I N GBox 5609, 11486 S T O C K H O L M Besöksadress: Drottning Kristinas väg 67 Telefon: 08-14 5300
Telex: 14445 tratek s Telefax: 08-116188 Huvudenhet med kansli
Åsenvägen 9, 55258 JÖNKÖPING Telefon: 036-126041 Telefax: 036-1687 98 ISSN 0283-4634 931 87 SKELLEFTEÅ Besöksadress: Bockholmsvägen II Telefon: 0910-65200 Telefax: 0910-65265 Telex: 65031 expolar s
