Puun öljykuivaus, öljykyllästys ja värjäys

Translated title of the contribution: Drying of timber in hot oil

Veikko Tarvainen, Jukka Pietilä, Matti Serenius

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Puu kuivuu tehokkaasti, kun se upotetaan lämpötilaltaan yli 100 °C:seen öljyyn. Projektissa tutkittiin männyn ja kuusen kuivausta ja värjäystä kuumassa kasviöljyssä. Materiaali oli pääosin pienläpimittaista sorvattua ensiharvennuspuuta. Lisäksi kuivattiin sahatavaraa ja käsiteltiin kuivaa puuta kuumaan öljyyn upottamalla. Tutkittuja öljyjä olivat pellava- ja rypsiöljyt sekä kolme erilaista mäntyöljyä. Värjäyskokeita tehtiin useilla kaupallisilla väriaineilla. VTT:n kokeissa selvitettiin sopivat kuivausolosuhteet. MTT:ssä suunniteltiin ja rakennettiin 2 m pitkien puiden kuivaukseen soveltuva laitteisto, jolla tehtiin suurin osa kuivauksista. Käyttökelpoisimmaksi menettelyksi osoittautui tuoreelle sorvatulle ensiharvennuspuulle upottaminen suoraan noin 130 °C:n lämpöiseen öljyyn. Tässä lämpötilassa puun pintahalkeilu on vähäistä. Lisäksi pienet halkeamat sulkeutuvat, kun puun pinta kostuu kuivauksen jälkeen normaaliolosuhteissa. Sisähalkeilua esiintyy, mutta se on kohtuullisen vähäistä eikä haitallista, mikäli puu käytetään kokonaisena loppukohteessaan. Kuivattaessa puuta korkeammissa lämpötiloissa sisähalkeilun määrä lisääntyy. Osa puista kuivattiin VTT:ssä alipaineessa. Menetelmän suurin etu oli puun värin pysyminen vaaleana. Mikäli vaalea väri ei ole välttämätön, on kuivaus normaalissa paineessa suositeltavaa laitteistojen yksinkertaisuuden ja edullisen hinnan vuoksi. Ohuet, 100 mm paksut pyöreät puut kuivuivat 127 °C:n lämpöisessä öljyssä 4-7 %:iin 24 tunnissa. Paksummat, läpimitaltaan 150 mm puut saavuttivat saman kosteuden 48 tunnin kuivauksella. Nopeassa kuivauksessa puiden ominaisuuksien vaihtelu aiheuttaa suuria eroja kuivumisnopeuteen. Jos puut halutaan jättää kuivauksessa yli 10 % keskikosteuteen, jotkut ovat hyvin kuivia, kun taas joku puu voi olla kosteudeltaan 15-20 %. Mikäli vaihtelusta ei ole haittaa, kuten esim. piharakenteiden tolpissa, kuivausaikaa voidaan selvästi lyhentää. Kuivaa puuta voidaan öljykäsitellä esimerkiksi 110 °C:n lämpötilassa pari tuntia. Tällöin puu ei vielä paljoa kuivu, mutta imee suojaavan öljykerroksen. Öljyn imeytyminen puuhun vaihteli paljon etenkin puun ominaisuuksien mukaan. Myös eri öljyjen imeytymisominaisuuksissa on eroja. Öljy imeytyy pääosin pintapuuhun. Suurin osa öljystä on 10 mm paksulla vyöhykkeellä pinnasta lukien. Seuraavassa 10 mm:n vyöhykkeessä öljyä on vähän. Taloudellisuusarvioihin käytettiin kulutusta 30 kg/m3 laskettuna koko puumäärälle. Lopputuotteen haluttu väri saadaan aikaan öljyn sopivalla pigmentoinnilla, lämpötilatasolla ja käsittelyn kestolla. Osa käytetyistä väriaineista ei imeytynyt puun sisään vaan värjäsi vain pinnan. Väriaineet, jotka tunkeutuvat puun sisään, takaavat värin pysymisen, vaikka pinta käytössä naarmuuntuisi. Osa näistä väreistä aiheutti lopputuotteeseen kirjavuutta, koska puu imi väriä eri kohtiin eri tavalla. Sitä vastoin öljyyn sekoitettu, puuhun tunkeutumaton oksidipasta muodosti väriltään tasaisen pinnan. Lopputuloksena puu oli maalatun näköinen. Oleellista on, että väri sitoutuu pinnalle kuivuvaan öljyyn niin, että väri ei tahraa pintaa koskettaessa. Säärasituskokeessa öljykuivatuista puista tehdyt aidat menestyivät halkeilun suhteen hyvin. Kuivaushalkeamat eivät vuoden säärasituksessa laajentuneet. Vertailupuissa jo kuivauksen jälkeen olleet leveät halkeamat pysyivät leveinä. Öljykuivattua puuta ei kannata käsittelyn jälkeen työstää, jotta suojaava pintakerros säilyisi. Öljykuivaus ei sovellu tuotteille, joilta vaaditaan hyvää mittatarkkuutta, koska kuivauskutistumista on vaikea tarkkaan ennakoida ja se vaihtelee varsin paljon. Kuivauskustannukset muodostuvat työstä, lämmitysenergiasta ja puuhun imeytyvästä öljystä sekä laitteiston pääomakustannuksista. Laitteisto on toteutettavissa varsin pienin kustannuksin esim. maatilayrittäjien käyttöön. Keskimääräiseksi kuivauskustannukseksi arvioitiin 1 000-1 200 mk/m3 pientuotannossa (100 m3/a). Aiemmassa projektissa on arvioitu pyöreäksi sorvatun tolpan kokonaiskustannuksiksi 1 300 mk/m3. Teollisessa mittakaavassa puita sorvattaessa on kuivaamattoman sorvatun tangon hinta noin 750 mk/m3. Kuivauskustannusten voidaan arvioida olevan 400-500 mk/m3. Tarkat kustannuslaskelmat on tehtävissä vasta tapauskohtaisesti. Öljykuivaus on tehokas tapa tuottaa yhdessä prosessivaiheessa sorvatusta tolpasta osia tuotteisiin ja rakenteisiin, jotka eivät tule suoraan maakosketukseen. Myös kuivattujen ja valmiiksi työstettyjen puutuotteiden käsittelyllä kuumassa öljyssä saadaan ulkokäyttöön hyvin soveltuvaa materiaalia.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages77
ISBN (Electronic)951-38-5801-4
ISBN (Print)951-38-5800-6
Publication statusPublished - 2001
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
Number2083
ISSN1235-0605

    Fingerprint

Keywords

  • wood
  • round timber
  • drying
  • hot oil
  • vegetable oil
  • coloring
  • moisture content
  • pigments
  • economic evaluations
  • dyeing
  • cracking

Cite this

Tarvainen, V., Pietilä, J., & Serenius, M. (2001). Puun öljykuivaus, öljykyllästys ja värjäys. VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 2083