Viilun kuivaus: Puumateriaalin ja kuivausprosessin vaikutukset tuoteominaisuuksiin

Petri Pulkkinen, Antti Hanhijärvi, Antti Rohumaa, Stefan Sundman, Pekka Hyttinen, Kasperi Sokka, Tero Paajanen

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Viilun kuivaus on keskeinen vanerin valmistukseen ja sen tuoteominaisuuksiin vaikuttava tekijä. Tutkimuksessa tehtiin laboratoriokuivauskokeita 1,5 mm:n koivuviilulla sekä 1,5 mm ja 2,6 mm paksuilla kuusiviiluilla. Viiluja kuivattiin 140 °C:n ja 190 °C:n lämpötiloissa eri loppukosteuksiin. Viiluista tutkittiin poikittaisvetolujuudet, aaltomaisuudet ja adheesio-ominaisuudet. Tehdaskokeissa tarkasteltiin viilujen alku- ja loppukosteusjakaumia. Laboratoriokuivatustietoja hyödynnettiin lisäksi kehitettäessä viilun kuivauksen simulointimallia, joka tarjoaa uusia mahdollisuuksia kuivauksen kehittämiseen. Koivuvilliin poikittaisvetolujuus oli kaikilla koeryhmillä suurempi kuivattuna kuin tuoreena. Kuivauslämpötilalla ei ollut vaikutusta poikittaisvetolujuuden muutokseen. Sen sijaan kuvatun viilun poikittaisvetolujuus oli sitä parempi mitä pienempi loppukosteus. Kuusen sydänpuuviilulla esiintyi paljon sorvaushalkeamia, mikä vaikutti lujuuksiin. Poikittaisvetolujuuden muutos tuoreesta kuivaksi oli pienempi kuusi- kuin koivuviilulla ja useilla kuusen koeryhmillä poikittaisvetolujuudet olivat kuivana huonompia kuin tuoreena. Aaltomaisuutta mitattiin viilun tasoksi painamiseen vaaditulla voimalla ja aallon korkeudella. Kuivauslämpötilasta riippumatta 8 %:n loppukosteuteen kuivatulla koivuviilulla ei esiintynyt kuin vähäistä aaltomaisuutta. 190 °C:n lämpötilassa 8 %:n loppukosteuteen kuivatulla koivuviiluilla esiintyi kuitenkin pituussuuntaisia, melko korkeita, isoja "aaltoja". Matalampiin loppukosteuksiin 190 °C:ssa kuivatussa koivuviilussa havaittiin muodoltaan jäykkää, pientä aaltomaisuutta. Viilun tasoon painamiseksi vaadittu voima oli pienin 4 %:iin kuivatulla koivuviilulla. Kuivauslämpötilasta ja ilman kosteus suhteesta riippumatta 8 %:n loppukosteuteen kuivatut kuusen sydänpuuviilut kiertyivät rullalle molemmilla tutkituilla paksuuksilla. Aaltomaisuuden kannalta parhaat kuivaus olosuhteet ja loppukosteudet vaihtelivat pallon koeryhmäkohtaisesti. Joissakin viiluryhmissä kuivausolosuhteilla ei ollut merkitystä tasoon painamiseksi vaadittuun voimaan. Liimauksessa vaikuttavan adheesion kannalta viilujen loppukosteudella on suuri merkitys. Kontaktikulmamittauksissa vesipisara imeytyi nopeammin viilujen loppukosteuksilla 8 % kuin täysin kuivilla viiluilla. Koivuviilujen kontaktikulmamittauksissa vesipisara imeytyi nopeammin korkeammassa lämpötilassa kuivattuihin sekä kuivausilman kosteussuhteen ollessa korkeampi. Koivuviiluista 4 %:n loppukosteuteen kuivatut kostuivat nopeammin kuin täysin kuiviksi ja 8 %:iin kuivatut, mutta 4 %:iin kuivatuilla viiluilla oli myöskin tasaannutusaika lyhyin. Koivuviiluun, josta oli mikrotomilla poistettu pintakerros, imeytyi vesipisara huomattavasti nopeammin kuin tehtaalla sorvattuun puupintaan. Kemiallisessa koostumuksessa ei kuitenkaan havaittu eroja. Kuusen sydänpuuviilujen kontaktikulmamittauksissa vesipisara imeytyi nopeammin alemmassa lämpötilassa kuivattuihin. Kuivausilman kosteussuhteella ei ollut merkitystä adheesion kannalta. Kuusen pintapuuviiluilla kuivauslämpötilalla ei ollut merkitystä. Kun kuivausilman kosteus oli alhainen, imeytyi vesipisara nopeammin. Tehdaskokeissa viilut kuivuivat erittäin kuiviksi keskikosteuden ollessa 0,4-1,8 %. Näin alhaiseen loppukosteuteen kuivattaessa saadaan kosteushajonta pieneksi, mutta viilujen ominaisuudet kärsivät. Loppukosteuden noustessa hajonta suurenee nykyisin käytössä olevalla viilunkuivausprosessilla. Tässä tutkimuksessa kehitetty viilun kuivauksen simulointimalli tarjoaa apuvälineen kuivausolosuhteiden tarkasteluun ja säätöön. Säädettäviä parametreja mallissa ovat kuiva- ja märkälämpötila kuivaimen eri lohkoissa. Viiluerässä olevien yksittäisten viilujen alkukosteudet voivat vaihdella huomattavasti. Ominaisuuksiltaan erilaisten viilujen kuivumisen simulointi rinnakkain mahdollistaa koko viiluerän simuloinnin. Tämä mahdollistaa millaisen tahansa alkukosteuden jakauman käytön syöttötietona. Käytännön kannalta tärkeää on, että voidaan tutkia kosteimpien ja kuivimpien viilujen kosteuspitoisuuden kehittymistä.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
Number of pages65
Publication statusPublished - 2000
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesTeknillinen korkeakoulu: Puunjalostustekniikan osasto: Puutekniikan laboratorio. Tiedonanto
Number84
ISSN1456-6419

Keywords

  • veneer
  • spruce
  • birch
  • drying
  • temperature
  • moisture content
  • tensile strength
  • waviness
  • adhesion
  • contact angle
  • simulation model

Cite this

Pulkkinen, P., Hanhijärvi, A., Rohumaa, A., Sundman, S., Hyttinen, P., Sokka, K., & Paajanen, T. (2000). Viilun kuivaus: Puumateriaalin ja kuivausprosessin vaikutukset tuoteominaisuuksiin. Teknillinen korkeakoulu: Puunjalostustekniikan osasto: Puutekniikan laboratorio. Tiedonanto, No. 84