Männyn ja kuusen kuumakuivauskaavojen kehittäminen ja kuivatun sahatavaran ominaisuudet

Veikko Tarvainen, Holger Forsen, Antti Hukka

Research output: Book/ReportReport

1 Citation (Scopus)

Abstract

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää kuumakuivatun mänty- ja kuusisahatavaran tärkeimmät ominaisuudet tavaran jatkojalostajan ja loppukäyttäjän kannalta katsottuna. Kokeissa tutkittiin erilaisten kuivauskaavojen vaikutus puun kosteuden ja lämpötilan kehitykseen kuivauksen aikana sekä kuivauslaatuun, jonka keskeiset osat ovat kosteuden tasaisuus, kuivausjännitykset, puun väri, oksien käyttäytyminen ja muodonmuutokset. Lisäksi verrattiin kuumakuivatun ja lämminilmakuivatun sahatavaran taivutuslujuutta. Työstettävyyttä ja pintakäsiteltävyyttä selvitettiin valmistamalla ikkunan osia ja ikkunoita kuumakuivatusta puusta ja analysoimalla työstöjälki ja maalin tartuntalujuus. Kokeiden perusteella muodostui näkemys etenkin 50 mm paksulle männylle ja kuuselle sopivista kuivauskaavoista. Männyn osalta kuivaus lämpötilatasolla 80 ºC - 110 ºC näyttää sopivalta. Ohuen kuusen (<- 50 mm) kuivaukseen soveltuu parhaiten lämpötilataso 110 ºC - 120 ºC. Paksulle kuuselle soveltuvat alle 110 ºC:n lämpötilat. Kuumakuivausaika on 1/3 - 1/5 lämminilmakuivauksen vaatimasta ajasta. Kuivausajan pituus riippuu oleellisesti kosteuden tasaisuusvaatimuksesta. Kuumakuivauksen jälkeen on syytä liittää tasaannutusvaihe kosteusgradientin ja kuivausjännitysten vähentämiseksi. Tasaannutusjakson kesto riippuu käytettävästä kostutustehosta. Paksuudeltaan 50 mm tavaralla tehokas 4 tunnin höyrytasaannutus laukaisee enimmät jännitykset ja vähentää kosteuseroa pinnan ja keskiosan välillä. Kappaleiden välisten kosteuserojen poistamiseen tarvitaan yleensä pidempi aika. Selvästi suurin havaittava ero kuumakuivatun ja lämminilmakuivatun sahatavaran välillä on värin lievä tummuminen ja pihkan nouseminen pintaan kuumakuivauksessa. Pihkan väheneminen on joissakin käyttökohteissa eduksi, kuten esimerkiksi silloin, kun puu lämpenee niin paljon, että pihka alkaa valua. Kuumakuivattu, höylätty puu on patinoitua ja siten korjausrakentamiseen hyvin soveltuvaa. Värin muutos on sitä voimakkaampaa, mitä pidempi kuivausaika on. Siten ohuiden, alle 50 mm paksujen esikuivattujen puiden värin muutos on vähäistä ja paksulla puusepänkuivatulla puulla se on varsin voimakas. Eniten tummuu välitön pintakerros. Syynä on pintaan vesihöyryn mukana kulkeutuneiden ravinneaineiden tummuminen kuumuuden vaikutuksesta. Useimmiten tämä väriltään likaisenharmaa ja laikukas kerros on vain 1 - 2 mm paksu ja se poistuu höyläyksessä. Kuumakuivatun puun työstettävyys on hyväkuntoisilla terillä erinomainen. Pintakäsiteltävyys oli hyvä. Maalin tartuntalujuus tosin aleni neljänneksellä puuaineksen lievästä haurastumisesta johtuen. Kuivausmuodonmuutokset olivat kuumakuivatuilla ja lämminilmakuivatuilla sahatavaroilla samaa luokkaa. Kuivaaminen painon alla ei oleellisesti vähentänyt muodonmuutoksia. Painon alta vapauduttuaan puut kieroutuvat, jos siihen on vinosyisyyden tai nuorpuun takia taipumus. Halkeilu on oikealla kuivauskaavalla hallittavissa. Useimmat kuusen tuoreet oksat halkeilivat, kuten lämminilmakuivauksessakin, eikä kokeissa löydetty menetelmää oksien halkeilun vähentämiseksi. Kuusen taivutuslujuus aleni noin 5 % lämminilmakuivattuihin puihin verrattuna, mutta ero ei ollut tilastollisesti merkitsevä. Kuumakuivattujen puiden kosteuserot sekä sahatavaroiden välillä että myös kappaleiden sisällä paksuus- ja pituussuunnassa ovat kuivausvaiheen jälkeen suuremmat kuin lämminilmakuivatuilla sahatavaroilla. Kosteusvaihtelut ovat kuitenkin tasaannutusvaiheella saatavissa halutun tason alapuolelle. Sama koskee myöskin kuivausjännityksiä. Kuumakuivaus soveltuu paremmin kuuselle kuin männylle, sillä kuusi on diffuusio- ja permeabiliteettiominaisuuksiltaan mäntyä tasaisempi. Kosteusero mäntysahatavaran latva- ja tyvipään välillä voi olla nopean kuivauksen jälkeen suuri. Kuumakuivauksen esiselvityksessä todettiin kuivauskustannusten olevan alhaisemmat kuin perinteisessä kamarikuivauksessa. Pääoma- ja energiakustannukset ovat edulliset. Näin ollen kuumakuivaus on hyvä ratkaisu jalostettaessa etenkin sellaista sahatavaraa, jolta ei vaadita erityisesti vaaleutta. Kannattavinta kuumakuivaus on silloin, kun loppukosteudessa sallitaan suurehkoja vaihteluita. Lisäksi kuumakuivaus parantaa asiakaslähtöisyyttä lyhyen kuivausajan suoman nopean toimitusmahdollisuuden ansiosta.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages108
ISBN (Print)951-38-4521-4
Publication statusPublished - 1996
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesVTT Julkaisuja - Publikationer
Number812
ISSN1235-0613

Keywords

  • high-temperature drying
  • HT-drying
  • LT-drying
  • sawn timber
  • wood
  • timber
  • softwoods
  • pine wood
  • drying
  • scheduling
  • drying tests
  • mechanical properties
  • visual appearance
  • bending strength
  • high temperature tests
  • measurement

Cite this

Tarvainen, V., Forsen, H., & Hukka, A. (1996). Männyn ja kuusen kuumakuivauskaavojen kehittäminen ja kuivatun sahatavaran ominaisuudet. VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Julkaisuja - Publikationer, No. 812