D)l D
Hartwig Bliimer
Mittskiktets inflytande
på egenskapsprofilen
hos spånskivor
The Influence of the Core Layer on
the Properties of Particleboards
Trätek
Hartwig Blumer
MITTSKIKTETS INFLYTANDE PA EGENSKAPSPROFILEN HOS SPÄNSKIVOR
The Influence of the Cove Layer on the Properties of Part-Cc leboards
TräteknikCentrum Rapport I 8908030
Nyckelord
compresszon
cross grain cutting density
flakes
particleboard properties
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 tillåtes om källan anges.
Reports issued hy 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.
INNEHÅLLSFÖRTECKNING Sid FÖRORD 3 SAMMANFATTNING 3 BAKGRUND 4 FORSDKSUPPLAGGNING 5 Spånråvara 5 Spånframställning 5 Spånbelimning 6 S k i v t i l l v e r k n i n g 6 EGENSKAPSPROVNING 8 RESULTAT 8 Tvärdraghållfasthet 8 Böjhållfasthet 10 Tjocklekssvällning 10 KOMMENTARER 15 SUMMARY 15 LITTERATUR 16
FÖRORD
Inom ramen för verksamheten inom s t y r g r u p p 12 Spånskivor och inom p r o -j e k t e t "Mindre vedförbrukning" påbör-jades på i n i t i a t i v av Trätek en undersökning med s y f t e a t t utröna möjligheterna t i l l en minskning av s k i v d e n s i -t e -t e n genom en a l -t e r n a -t i v m i -t -t s k i k -t s u p p b y g g n a d .
SAMMANFATTNING
Spånskivor med o l i k a m i t t s k i k t s u p p b y g g n a d har undersökts i en jämförande l a b o r a t o r i e s t u d i e . Som v a r i a b e l valdes spånformen, d v s spånens framställningssätt och h u v u d f i b e r r i k t n i n g och därmed mittskiktsspånens f i b e r -r i k t n i n g -r e l a t i v t s k i v o -r n a s p l a n .
Således undersöktes produktegenskaper hos s k i v o r , som d e l s framställts av k o n v e n t i o n e l l t knivskurna mittskiktsspån med f i b e r r i k t n i n g e n p a r a l l e l l t spånens längdriktning, d e l s framställts u r ändträskurna mittskiktsspån med f i b e r r i k t n i n g e n i spånens t j o c k l e k s r i k t n i n g , s k ändträskivor. Skivor som t i l l v e r k a t s med de två s k i l d a spånsortimenten i m i t t s k i k t e t kännetecknas av a t t f i b e r r i k t n i n g e n hos mittskiktsspånen i en färdigpressad s k i v a är p a r a l l e l l r e s p e k t i v e vinkelrät (ändträspån) skivans p l a n .
Skivor som t i l l v e r k a t s med de b e s k r i v n a två typerna av mittskiktsspån och med samma s k i v d e n s i t e t testades med avseende på tvärdraghållfasthet, böj-hållfasthet och tjocklekssvällning e n l i g t SIS. Av provningar framkom a t t tvärdraghållfastheten hos ändträskivor v a r upp t i l l 40 % högre än hos s k i v o r med k o n v e n t i o n e l l a mittskiktsspån.
Motsvarande ökning av böjhållfastheten beräknades t i l l 18 ?o t i l l förmån för ändträskivor. Tjocklekssvällningen e f t e r två timmars v a t t e n l a g r i n g visade s i g vara 25 % lägre för ändträskivor än för k o n v e n t i o n e l l a s k i v o r . Vid låg m i t t s k i k t s d e n s i t e t har hos ändträskivor en ökning av kompression kunnat r e g i s t r e r a s , v i l k e t b i d r a g i t t i l l en markant ökning av y t s k i k t s -d e n s i t e t e n . En hög y t s k i k t s -d e n s i t e t innebär tätare y t o r , v i l k e t t ex minskar färgåtgången v i d y t b e h a n d l i n g och underlättar användningen av
tunna papper v i d kaschering.
Resultaten från undersökningen kan användas t i l l a t t antingen t i l l v e r k a spånskivor med förbättrade egenskaper e l l e r t i l l a t t minska s k i v d e n s i t e -ten. En minskning av d e n s i t e t e n med 50 kg/m3 gr r e a l i s t i s k och kan således innebära en minskning av vedförbrukningen. Genom mindre vedåtgång minskar även kostnader för l i m och e n e r g i .
P r o c e s s t e k n i s k t kan ändträteknologin tillämpas i b e f i n t l i g a i n d u s t r i e r . Spånberedningen s k a l l dock anpassas t i l l den nya spånskärningstekniken, v i l k e t medför v i s s a ombyggnader och i n v e s t e r i n g a r .
4
BAKGRUND
Spånskivornas d e n s i t e t har ökat under h e l a deras u t v e c k l i n g s t i d /!/. Som orsaker anges dels försämrade råvarusortiment såsom köpspån, dels ökade kvalitetsanspråk. Skivor med högre d e n s i t e t kännetecknas av en sämre f u k t -s t a b i l i t e t , främ-st tjocklek-s-svällning, och u p p f a t t a -s de-s-sutom av användar-na som tunga. I framställningsledet uppstår ökade kostanvändar-nader för råmaterial - spån och l i m - samt ökade kostnader för e n e r g i .
Vid sammanfogning av spånpartiklar t i l l en homogen s k i v a krävs en v i s s kompression för a t t e t t limförband s k a l l b i l d a s mellan p a r t i k l a r n a . M i t t -s k i k t e t har härvidlag en v i k t i g f u n k t i o n . Kompre-s-sionen å-stadkommer en d e n s i t e t s p r o f i l i spånskivan. Dessutom b l i r s k i v d e n s i t e t e n högre än ved-m a t e r i a l e t s egen d e n s i t e t . V i d k o n v e n t i o n e l l spånskivetillverkning uppgår densitetsökningen t i l l minst 50 % för a t t den e g e n s k a p s p r o f i l som mot-svarar t ex SIS 234801 ska kunna uppnås.
För a t t i någon mån kunna frigöra s i g från beskrivna rådande förhållanden undersöktes i d e t t a arbete en ny metod som kännetecknas av a t t man u t n y t t j a r träspånens inbyggda kompressionsmotstånd ( e g e n t l i g e n vedens t r y c k hållfasthet p a r a l l e l l t f i b e r r i k t n i n g e n ) t i l l en minskning av s k i v d e n s i -t e -t e n . Förfarande-t bygger på e -t -t a l -t e r n a -t i v -t spånskärningsförfärande för mittskiktsspån. Detta förfarande kännetecknas av a t t dessa mittskiktsspån skärs vinkelrätt f i b e r r i k t n i n g e n istället för p a r a l l e l l t som v i d konvent i o n e l l spånkonventillverkning. Förfarandekonvent förukonventsäkonventkonventer konventillgång konvent i l l k o n v e r konvent e r -bara råvarusortiment såsom rundved, bakar och r i b b . De e n s k i l d a
spån-p a r t i k l a r n a kan således k a r a k t e r i s e r a s som ändträtrissor, som v i d formning e n l i g t gängse förfaranden b i l d a r e t t m i t t s k i k t , som kännetecknas av en f i b e r r i k t n i n g vinkelrätt s k i v p l a n e t . V i d denna f i b e r r i k t n i n g ökar m i t t -s k i k t e t -s kompre-s-sion-smot-stånd v i d pre-s-sning. T i l l följd av d e t t a ökar kompressionen i y t s k i k t e n medan m i t t s k i k t e t kan hållas v i d tämligen låg d e n s i t e t .
Figur 1 . F i b e r r i k t n i n g i e t t
kon-v e n t i o n e l l t m i t t s k i k t . F i b e r r i k t n i n g i e t t "ändträ" m i t t s k i k t med e t t förtätat y t s k i k t .
Figur 1 v i s a r mittskiktsspånens f i b e r r i k t n i n g i k o n v e n t i o n e l l t uppbyggda s k i v o r ( f i b e r r i k t n i n g p a r a l l e l l t s k i v a n s p l a n ) och e n l i g t ändträprincipen ( f i b e r r i k t n i n g vinkelrätt skivans p l a n ) .
Andträförfärandet testades på Trätek först genom några enkla förförsök. Resultaten visade a t t antagandena rörande förbättringar av kompressions-motståndet v a r r i k t i g a , v a r v i d en systematisk undersökning påbörjades.
FÖRSÖKSUPPLÄGGNING
Undersökningen utfördes i l a b o r a t o r i e s k a l a som en jämförelsestudie mellan k o n v e n t i o n e l l t t i l l v e r k a d e r e f e r e n s s k i v o r och a l t e r n a t i v t t i l l v e r k a d e s k i v o r med k o n v e n t i o n e l l a y t s k i k t och e t t m i t t s k i k t uppbyggt av ändträ-spSn. Samtliga s k i v o r t i l l v e r k a d e s med en s k i v d e n s i t e t av 600 kg/m^. Spånråvara
Som spånmaterial för r e f e r e n s s k i v o r och för y t s k i k t e n i ändträskivor an-vändes i n d u s t r i e l l t t i l l v e r k a d e spånsortiment, som ställdes t i l l förfogan-de av B y g g e l i t Lockne AB. Referensskivornas mittskiktsspån v a r k n i v s k u r n a med f i b e r r i k t n i n g e n p a r a l l e l l t med spånens längd, v i l k e n maximalt uppgick t i l l ca 30 mm. Spåntjockleken uppskattades t i l l maximalt 2 mm. Y t s k i k t s -spånen u t g j o r d e s av finspån i en fraktionssammansättning, som används v i d t i l l v e r k n i n g av möbelskivor med finspånytskikt.
Som råvara för ändträspån användes sågade, i c k e t o r k a d e , granplank i
dimensionen 65 x 155 mm. Sågtimret v a r l a n d l a g r a t och sågningen utfördes i s l u t e t av oktober 1987. Före spåntillverkningen lagrades de otorkade
plankorna strölagda under ca t r e månader. Spånframställninq
För framställning av ändträspån kapades plankorna t i l l en längd av 90 mm mätt i f i b e r r i k t n i n g e n . Spånskärningen utfördes sedan i en v e r t i k a l " d i s k -f l a k e r " av -f a b r i k a t Bezner med t y p b e t e c k n i n g K 20. Den r o t e r a n d e s k i v a n med en diameter av 815 mm v a r bestyckad med 8 k n i v a r . V a r v t a l e t hos s k i v a n uppgick t i l l ca 900 varv/min. Följande v e r k t y g s v i n k l a r uppmättes: Spånvinkel (Y) = 45°, e g g v i n k e l (8) = 35', släppningsvinSpånvinkel ( a ) r 10°. K n i v i n -ställningen, d v s avståndet mellan den plana s k i v a n och kniveggen, valdes t i l l 1,0 mm. Denna inställning motsvarar en n o m i n e l l spåntjocklek av
ca 1,0 mm. V i d spånframställningen placerades ämnena med de s y n l i g a års-r i n g a års-r n a vända mot den knivbestyckade s k i v a n . V i års-r k e s f u k t k v o t e n v i d spånskärningen v a r ca 100 %. Det kan tilläggas a t t k n i v a r n a i n t e v a r n y s l i p a -de, v i l k e t gav e t t mera k o r n i g t spånmaterial. Fraktionssammansättningen e f t e r utförd t o r k n i n g bestämdes genom sållning i e t t plansåll av l a b o r a t o -r i e t y p , v i l k e n va-r bestyckad med t-rådsållinsatse-r med k v a d -r a t i s k a hålöpp-n i hålöpp-n g a r . R e s u l t a t e t framgår av hålöpp-nedahålöpp-nståehålöpp-nde t a b e l l 1. T a b e l l 1 . Fraktionssammansättning för ändträspån. F r a k t i o n Sålldimension V i k t a n d e l (mm) /O I > 8,0 5,8 I I 8,0 - 1,0 88,5 I I I < 1,0 5,7
Vid efterföljande s k i v t i l l v e r k n i n g uteslöts f r a k t i o n e r n a I och I I I . Så-ledes användes enbart f r a k t i o n I I . Det kan tilläggas här a t t f r a k t i o n I bör återförminskas medan f r a k t i o n I I I bör tillföras ytskiktsspånsortimen-tet v i d i n d u s t r i e l l skivframställning.
Spånbelimning
Fasthartsandelen för ytskiktsspån uppgick t i l l 11 % räknat på " a t r o "
spån. Motsvarande h a r t s a n d e l för mittskiktsspån var 8 %. Limlösningen med en t o r r h a l t av 50 % a p p l i c e r a d e s med hjälp av en t r y c k l u f t s d y s a . Bland-ningen utfördes i en l a b o r a t o r i e b l a n d a r e av cementblandartyp. Varken hyd-rofoberingsmedel e l l e r härdare t i l l s a t t e s limlösningen. Lim med beteckningen 1145 5 (ureaformaldehydharts) användes. Belimbeteckningen av ytspån r e s -p e k t i v e industrimittskiktss-pån och ändträs-pån kunde utföras -p r o b l e m f r i t t i u t r u s t n i n g e n . K l i b b i g h e t e n hos ändträspånen e f t e r utförd l i m a p p l i c e r i n g var o b e f i n t l i g jämfört med den r e l a t i v t s t o r a k l i b b i g h e t , som k o n s t a t e r a -des hos industrimittskiktsspånen och ytskiktsspånen. I a k t t a g e l s e r n a på ändträspånen t y d e r på a t t limlösningen kan ha p e n e t r e r a t snabbt genom de
r e l a t i v t s t o r a ändträytorna hos spånpartiklarna.
S k i v t i l l v e r k n i n g
T r e s k i k t s s k i v o r t i l l v e r k a d e s med en n o m i n e l l t j o c k l e k av 20 mm och en den-s i t e t av 600 kg/m^. M i t t den-s k i k t e t uppgick t i l l 60 % av den-s k i v t j o c k l e k e n medan y t s k i k t e n u t g j o r d e 40 %. För a t t studera i n f l y t a n d e t av s k i k t d e n s i t e t e n på egenskapsprofilen hos s k i v o r n a valdes f y r a densitetsområden för m i t t r e s -p e k t i v e y t s k i k t e n .
Skivorna handarkades s k i k t för s k i k t i en formlåda 300 x 300 mm. Press-ningen utfördes med e t t p r e s s t r y c k av 5 bar och v i d en temperatur av 180 °C. V i d pressningen användes pressplåtar och d i s t a n s l i s t e r . P r e s s l u t n i n g , d v s tidsåtgång mellan övre pressplåtskontakt och d i s t a n s l i s t k o n -t a k -t var för r e f e r e n s s k i v o r mycke-t k o r -t , d v s i genomsni-t-t 10 sekunder. Motsvarande s k i v o r med ändträspånmittskikt f r a m k a l l a d e e t t större kompres-sionsmotstånd, som innebar en s l u t n i n g s t i d av 30-40 sekunder.
Som en väsentlig d e l i kartläggningen av v e r k l i g a s k i v d a t a och egenskaper gjordes en utvärdering e f t e r s k i v t i l l v e r k n i n g e n . De nominella samt uppmät-ta värdena f i n r s sammanställda i t a b e l l 2 med u p p g i f t e r om n o m i n e l l och uppmätt s k i v d e n s i t e t , uppmätta s k i k t t j o c k l e k a r i m i l l i m e t e r , beräknad skiktfördelning samt s k i v b e t e c k n i n g a r . Referensskivor t i l l v e r k a d e s enbart av k o n v e n t i o n e l l a industrispånsortiment och ar märkta med bokstaven R. S k i l l n a d e n mellan eftersträvad n o m i n e l l s k i v d e n s i t e t och uppmätt d e n s i t e t framgår t y d l i g t av t a b e l l e n . Dessutom kan k o n s t a t e r a s a t t y t s k i k t s d e n s i t e ten är b e t y d l i g t större hos ändträskivor, v i l k e t också har påverkat y t -s k i k t -s t j o c k l e k e n , d v -s a t t y t -s k i k t -s t j o c k l e k e n ho-s ändträ-skivor är gene-r e l l t mindgene-re jämfögene-rt med gene-r e f e gene-r e n s s k i v o gene-r .
Referensskivor t i l l v e r k a d e av k o n v e n t i o n e l l t och i n d u s t r i e l l t t i l l v e r k a d e spån håller med undantag för s k i v a 4 R den eftersträvade skiktfördelningen 40/60 %.
Ändträmittskiktsspånens f i b e r r i k t n i n g har således b i d r a g i t t i l l en ökning av kompressionen.
T a b e l l 2. Nominell och uppmätt d e n s i t e t för y t - och m i t t s k i k t samt s k i k t t j o c k l e k och fördelning.
Skiva Nominell densitet Uppmätt densitet Uppmätt s k i k t t j o c k l e k Fördelning
Nr Ytskikt Mittskikt Ytskikt Mittskikt Ytskikt Mittskikt Yt/Mittskikt
(kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) (mm) (mm) (%) 1 825 450 960 400 3,3 13,0 34/66 IR 823 450 780 480 4,1 11,0 43/57 2 750 500 960 410 2,9 13,8 30/70 2R 750 500 790 450 4,0 11.3 41/59 3 675 550 980 400 2,6 14,5 27/73 3R 675 550 780 460 3,8 11,6 40/60 4 600 600 910 430 2,4 14,8 24/76 4R 600 600 810 500 2,6 14,2 27/73
Inverkan av s l u t n i n g s t i d och kompressionsmotstånd på s k i k t t j o c k l e k och s k i k t d e n s i t e t framgår av t a b e l l 3, där d e n s i t e t s f a k t o r n r e d o v i s a s . Med d e n s i t e t s f a k t o r n menas här kvoten av y t s k i k t s d e n s i t e t och m i t t s k i k t s d e n -s i t e t . Faktorn ange-s -såväl för de n o m i n e l l a den-sitet-svärdena -som för de uppmätta värdena. Dessutom anges i t a b e l l e n kompression, d v s kvoten av uppmätt och n o m i n e l l d e n s i t e t s f a k t o r (ökning och minskning av s k i k t d e n s i -t e -t ) .
T a b e l l 3. D e n s i t e t s f a k t o r och kompression.
Skiva nr D e n s i t e t s f a k t o r Kompression ökning ( + ) Minskning (-) Nominell Uppmätt
i%)
1 1,83 2,40 + 31 1 R 1,83 1,63 - 11 2 1,50 2,34 + 56 2 R 1,50 1,76 + 17 3 1,23 2,45 + 99 3 R 1,23 1,70 + 38 4 1 2,12 + 112 4 R 1 1,62 + 62
Tabellen v i s a r en markant ökning av kompressionen v i d ökad m i t t s k i k t s d e n -s i t e t för -s k i v o r -som t i l l v e r k a t -s av ändträmitt-skikt-s-spån. Däremot v i -s a r r e f e r e n s s k i v o r en minskning ( 1 R) r e s p e k t i v e en mindre ökning (2 R och 3 R) av kompressionen. Hos s k i v a 4 R med den högsta m i t t s k i k t s d e n s i t e t e n f i n n e r man den största kompressionen.
EGENSKAPSPROVNING
Provning av s k i v o r n a s mekaniska hållfasthetsegenskaper utfördes e n l i g t svensk spånskivestandard (SIS 234801). För bestämning av böjhållfastheten u t t o g s f y r a provkroppar per s k i v a . Ur dessa provkroppar framställdes se-dan vardera två tvärdragsprovkroppar ömsesidigt förlagda k r i n g
brottstäl-l e t .
K o n t r o l l e n av s k i v o r n a s d i m e n s i o n s s t a b i l i t e t begränsades t i l l undersökning av s k i v o r n a s tjocklekssvällning e f t e r v a t t e n l a g r i n g i 2 h r e s p e k t i v e
24 h. Provningen b e s k r i v s i SIS 234801. Tio provkroppar u r v a r j e s k i v a i n g i c k i denna p r o v n i n g .
Det kan tilläggas a t t s a m t l i g a s k i v o r provades i s l i p a t s k i c k . För samt-l i g a provkroppar bestämdes dessutom den a k t u e samt-l samt-l a p r o v k r o p p s d e n s i t e t e n . RESULTAT
R e s u l t a t e n från egenskapsprovningen framgår av sammanställningen i ta-^ b e l l 4. I t a b e l l e n redovisas uppmätta egenskapsvärden som medelvärde x med tillhörande s t a n d a r d a v v i k e l s e s för. v a r j e e n s k i l d spånskiva. Inom v a r j e densitetsområde (kombination av y t och m i t t s k i k t s d e n s i t e t ) jämföres s k i -vor med ändträmittskikt med r e f e r e n s s k i v o r t i l l v e r k a d e med k o n v e n t i o n e l l a industrimittskiktsspån.
Tvärdraghållfasthet
Den mekaniska hållfastheten hos spånskivor är d e n s i t e t s b e r o e n d e . V i d en k o n v e n t i o n e l l m i t t s k i k t s s t r u k t u r , d v s med spånens f i b e r r i k t n i n g o r i e n t e -rad p a r a l l e l l t skivans p l a n , utgör m i t t s k i k t e t s d e n s i t e t e t t k r i t e r i u m för tvärdraghållfastheten. Dragna provkroppar från tvärdraghållfasthetsgnder-sökningen uppvisar m i t t s k i k t s b r o t t , v i l k e t bekräftar m i t t s k i k t e t s och d e n s i t e t e n s hållfasthetspåverkande f u n k t i o n . V i d en närmare b e t r a k t e l s e av r e s u l t a t e n från tvärdraghållfasthetsundersökningen kan följande k o n s t a t e -r a s . Obe-roende av s k i v t y p (1-4) uppmättes e n l i g t t a b e l l 2 fö-r ändt-räskivo-r en genomgående lägre m i t t s k i k t s d e n s i t e t jämfört med motsvarande r e f e r e n s s k i v o r . Densitetsminskningen beräknades t i l l 1020 %, Minskningen av m i t t -s k i k t -s d e n -s i t e t e n medförde a t t y t -s k i k t -s d e n -s i t e t e n för ändträ-skivor ökade med 12-25 %.
I f i g u r e r n a 25 visas tvärdraghållfastheten som f u n k t i o n av s k i v d e n s i t e -t e n . Av f i g u r e r n a framgår a -t -t v i d en s k i v d e n s i -t e -t av 600 kg/m-' uppgår tvärdraghållfastheten för ändträskivor t i l l 0,55 - 0,70 MPa. Motsvarande värde för k o n v e n t i o n e l l a r e f e r e n s s k i v o r v a r 0,45 - 0,50 MPa. Sistnämnda värden uppnådde ändträskivor redan v i d en d e n s i t e t av 525 kg/m^. Således kan den högre tvärdraghållfastheten hos ändträskivor u t n y t t j a s t i l l en minskning av s k i v d e n s i t e t e n . Omfånget av minskningen begränsas dock av de lägsta tillåtna hållfasthetsvärdena.
c > m CO 0)
I—I
o o o o Q) H •p CO CO oCÖ :o J3 0 <K0 JZ CO :co > I c • H C > O Q. CO O L CO ^ CO c o> 0) c eCO «»-ID CO c r Q) CO 03 +j e • H \ CO c OJ w C • H C :cD ' > CO CM CO 03 1 ^ o o CM CO ä9 o CO CX5 l A l A VO r A l A l A l A l A CJN f A O l A O VO VO ^ O f A l A O l A Ov O ^ CM C M CM CO CTv l A CM Csl o CD CO VO O O o o CM r H CD l A l A r A r«« 00 CO r A l A VO r A VO 00 o CO 4->rA • H E CO \ c 4 J -O ^ 0) 05 ^ m 9 (*- Q . oCO :o CD CO Q-l A CO O l A VO O 00 O l A VO CM CO r-- 00 l A l A Ov VO r>» o LA VO l A r A l A o l A •si- CO VO o CM c^ r A r A VO VO CM o CM r A O --H CJv VO 00 VO Ov C3V Ov VO O l A CM VO --H cjv VO VO VO ov 0) ^ 4 J r A 4-> - H e 0) c o \ ^ c 4-> 0 ^ CO T3 ^ CO VO r A 00 o l A VO r A VO CO l A l A r-l A l A CO l A VO o OCO JZ cn (O T3 u :co > CO a . CO Q . l A o o o o VO VO o o o o CO l A o o o o VO Ov o o o o l A ^ o o VO r A VO -st O O VO Ov VO < t O O l A CD CD 2)C c r c r CM CM r A r A <3- -sJ-i r10
Böjhållfasthet
T i l l s k i l l n a d mot hur beroende tvärdraghållfastheten är av m i t t s k i k t s d e n -s i t e t e n är böjhållfa-stheten i hög grad beroende av y t -s k i k t -s d e n -s i t e t e n . Såsom t i d i g a r e k o n s t a t e r a t s uppmättes en 12-25 % högre y t s k i k t s d e n s i t e t hos ändträskivor jämfört med r e f e r e n s s k i v o r . Detta innebär aven högre hållfasthetsvärden v i d böjbelastning.
I f i g u r e r n a 6-9 v i s a s böjhållfastheten som f u n k t i o n av s k i v d e n s i t e t e n . V i d en d e n s i t e t av 600 kg/m^ uppgår böjhållfastheten för ändträskivor t i l l 18-22 MPa beroende på skiktdensitetsfördelning. Motsvarande värde för r e f e r e n s s k i v o r ( R s k i v o r ) är 17 18,5 MPa. Dessa värden för r e f e r e n s -s k i v o r n a uppnå-s av ändträ-skivorna 1 och 2 redan v i d d e n -s i t e t e n 550 kg/m-^. Beroende på v i l k a minsta tillåtna böjhållfasthetsvärden man väljer, kan ändträskivor t i l l v e r k a s med en ca 50 kg/m^ lägre s k i v d e n s i t e t jämfört med k o n v e n t i o n e l l t t i l l v e r k a d e s k i v o r v i d samma böjhållfasthet.
Tjocklekssvällning
M i t t s k i k t s d e n s i t e t e n , och därmed kompressionen, påverkar spånskiyors be-teende under fuktpåverkan. Således ökar tjocklekssvällningen v i d ökad d e n s i t e t , v i l k e n i r e g e l har åstadkommits genom högre kompression. O l i k a metoder står t i l l förfogande fÖr a t t begränsa s v a l l n i n g e n , åtminstone vad gäller korttidssvällning ( v a t t e n l a g r i n g under 2 t i m m a r ) . I föreliggande undersökning har dock inga svällningsdämpande metoder använts. Därför kan redovisade a b s o l u t a svällningsvärden u p p f a t t a s som mycket höga.
Vid svällningsprovning uppmättes för provkroppar t i l l v e r k a d e ur ändträski-vor en s k i v f u k t k v o t av 4,0 Motsvarande värde för r e f e r e n s s k i v o r var 4,9
I t a b e l l 4 v i s a s svällningsvärden med tillhörande m e d e l s k i v d e n s i t e t . För ändträskivor 1-4 uppmättes svällningen e f t e r 2 timmars v a t t e n l a g r i n g t i l l 1 genomsnitt 13,9 Motsvarande medelvärde för r e f e r e n s s k i v o r IR - 4R uppmättes t i l l 17,5 %. S k i l l n a d e n mellan ändträ- och r e f e r e n s s k i v o r i svällningshänseende e f t e r 24 timmars v a t t e n l a g r i n g är i d e t närmaste obe-f i n t l i g . Högre m i t t s k i k t s d e n s i t e t hos ändträskivorna 3 och 4 obe-f r a m k a l l a r en högre svällning e f t e r 24 timmar jämfört med s k i v o r n a 1 och 2. För r e f e -r e n s s k i v o -r n a ä-r sambandet mellan d e n s i t e t och svällning mind-re utp-räglat. Beträffande svällning (2 och 24 timmar) har ändträskivorna 1 och 2 förde-lar jämfört med motsvarande r e f e r e n s s k i v o r 1 R och 2 R. V i d en tilltänkt i n d u s t r i e l l t i l l v e r k n i n g bör därför en sammansättning e n l i g t typerna 1 och 2 väljas.
11 0.6 0.4 0.2 1 . 1 , 1 1 . . 1 ' " • 1 • > • 1 . . . 1 1 . > 1
-
• -, . -, - : - : - - V - - " . 7 r - •"•r.-r: •. _—
-
]
1 -• . , 1 . • < 1 1 1 1 1 1 1 • • 1 M ? 0.2 500 323 aO 573 600 623 65: ' ' • ' r ' ' ' I I I I I I I > I I > I I I I I . I I o 5C0 I • • • • I • • • • I 323 530 373 600 623 iZOF i g u r 2. Tvärdraghållfasthet som f u n k t i o n av d e n s i t e t . Skiva 1 och r e f e r e n s s k i v a 1 R.
5D 373 600
t m s i t t t tg/a3
F i g u r 3. Tvärdraghållfasthet som f u n k t i o n av d e n s i t e t . Skiva 2 och r e f e r e n s s k i v a 2 R.
12 ' ' ' I • ' • • I I . . . I I I OL_L a» ' ' ^ • I I !_! ! I I 1_L 523 » : 373 600 —^ i
ö.e
0.2 • . • I I I I I I I • I • > I I I I I • ' ' I ' ' ' ' I • t I • I 623 630 300 323 530 373 600 I t n n u t lg/e3 623 £3:F i g u r 4. Tvärdraghållfasthet som f u n k t i o n av d e n s i t e t . Skiva 3 och r e f e r e n s s k i v a 3 R.
3C0 323
Figur 5. Tvärdraghållfasthet som f u n k t i o n av d e n s i t e t . Skiva 4 och r e f e r e n s s k i v a 4 R.
13 to I I "I I t I——i I I I 1 1 I I L s x 390 (00 li aoh T 1 ' , 1 . I [• T — r 10 I 1 L (30 900
Figur 6. Böjhållfasthet som f u n k t i o n av s k i v d e n s i t e t . Skiva 1 och r e f e r e n s s k i v a 1 R. 10 I I I I L 900 990 (00 (30 T — I — I — I — I — I — r T — I — I — r 10 900 J I I I I 1——t 990 (00 (30
Figur 7. Böjhållfasthet som f u n k t i o n av s k i v d e n s i t e t . Skiva 2 och r e f e r e n s s k i v a 2 R.
14 I I r T — I — I — I — I — I — r
10 >—I—l-^-J <±. I • • • — I I ' • • •
900 330 fiOO (SO » m i m l»/w3 I P l! 20 15 T — I — r — I — n - i — r • J — I — I — I — r 10 300 330 fOO I m i t t t kB/a3 (30Figur 8. Böjhållfasthet som f u n k t i o n av s k i v d e n s i t e t . Skiva 3 och r e f e r e n s s k i v a 3 R. 25 T — I — I — I — I — I — I — I — I — I — I — I — r I t n s i U t Wt3 rs T — I — I — I — I — r -10 300 330 600 630
J ' •
Figur 9. Böjhållfasthet som f u n k t i o n av s k i v d e n s i t e t . Skiva 4 och r e f e r e n s s k i v a 4 R.
15 KOMMENTARER
Redovisade prov med o l i k a mittskiktsspåntyper v i s a r a t t egenskapsprofilen hos treskiktsspånskivor kan påverkas genom uppbyggnaden av m i t t s k i k t e t . Det kan således konstateras a t t ändträspån förbättrar sådana egenskaper som tvärdraghållfasthet, böjhålifasthet och tjocklekssvällning på e t t mar-kant sätt inom e t t g i v e t skivdensitetsområde jämfört med k o n v e n t i o n e l l t framställda spån, hos v i l k a spånens f i b r e r är o r i e n t e r a d e i skivans p l a n . Detta faktum kan antingen u t n y t t j a s t i l l a t t t i l l v e r k a s k i v o r med en för-bättrad e g e n s k a p s p r o f i l o c h / e l l e r t i l l a t t minska s k i v d e n s i t e t e n t o t a l t . En minskning av s k i v d e n s i t e t e n kan g e n e r e l l t b i d r a t i l l en minskning av kostnaden för bland annat ved, l i m , e n e r g i , f r a k t e r m m. Skivor med låg d e n s i t e t efterfrågas dessutom av skivanvändare.
En övergång från k o n v e n t i o n e l l t framställda mittskiktsspån t i l l ändträ-spån förutsätter dock v i s a anpassningar inom produktionsprocessen. Spån-beredning, som förutsätter konverterbara råvaror (rundved, bakar, r i b b ) , s k a l l ändras t i l l ändträspånskärning.
SUMMARY
P a r t i c l e b o a r d s w i t h d i f f e r e n t core l a y e r s have been compared i n a compara-t i v e l a b o r a compara-t o r y scompara-tudy. The v a r i a b l e chosen was compara-the shape o f compara-the p a r compara-t i c l e , t h a t i s way o f p r o d u c t i o n , main f i b r e d i r e c t i o n and thereby f i b e r d i r e c -t i o n o f -t h e core l a y e r p a r -t i c l e s r e l a -t i v e -t o -t h e s u r f a c e o f -the boards. The t e s t s show t h a t the p r o p e r t y p r o f i l e o f t h r e e - l a y e r p a r t i c l e b o a r d s can be i n f l u e n c e d by t h e b u i l d - u p o f t h e core l a y e r . Thus, i t can be s t a t e d t h a t end g r a i n p a r t i c l e s w i l l improve such p r o p e r t i e s as transverse t e n -s i l e -s t r e n g t h , bending -s t r e n g t h and -s w e l l i n g i n an accentuated way w i t h i n a given d e n s i t y area i n comparison w i t h p a r t i c l e s t h a t have been produced in t h e c o n v e n t i o n a l way, t h e f i b r e s o f which a r e o r i e n t e d r e l a t i v e t o t h e surface o f t h e board. This f a c t can be used e i t h e r f o r the manufacturing o f boards w i t h an improved p r o p e r t y p r o f i l e and/or t o decrease t h e board d e n s i t y on the whole. A decrease o f the board d e n s i t y can help t o decrease the cost f o r f o r instance wood, g l u e , energy, t r a n s p o r t a t i o n , e t c . , i n general. Low-density boards a r e i n demand by users o f boards.
A change from c o n v e n t i o n a l l y manufactured core l a y e r p a r t i c l e s t o end g r a i n p a r t i c l e s however r e q u i r e s c e r t a i n a d a p t a t i o n s o f the p r o d u c t i o n process. The p r e p a r a t i o n o f the p a r t i c l e s which r e q u i r e s c o n v e r t i b l e raw m a t e r i a l s (round t i m b e r , s l a b s , edgings) must be changed t o the c u t t i n g o f end g r a i n p a r t i c l e s .
16
LITTERATUR
/!/ Clad, W.: Die Rohdichtesenkung b e i S p a n p l a t t e n . Eine L i t e r a t u r u b e r -s i c h t .
Detta digitala dokument skapades med anslag från
Stiftelsen Nils och Dorthi
Troédssons forskningsfond
Trätel<nikCentru
I N S T I T U T E T FÖR TRÄTEKNISK F O R S K N I Box 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: 08-11 61 88 Huvudenhet med kansli
Asenvägen 9, 55258 JÖNKÖPING Telefon: 036-126041 Telefax: 036-16 87 98 ISSN 0283-4634 93187 SKELLEFTEÅ Besöksadress: Boekholmsvägen 18 Telefon: 0910-65200 Telefax: 0910-65265 Telex: 65031 expolar s
