Mäntyöljykäsittely lisää merkittävästi puun vedenhylkimiskykyä
Mäntyöljy – sellun sivutuote
Mäntyöljy on pääasiassa hartsihapoista ja rasvahapoista koostuva yhdiste, jota saadaan sulfaattiselluloosan valmistusprosessin sivutuotteena. Sitä käytetään useiden kemianteollisuuden jatkojalosteiden raaka-aineena, kuten esimerkiksi maaleissa, liimoissa, voiteluaineissa ja uusimpana sovelluksena ravintolisissä.
Mäntyöljy sellaisenaan tai modifioituna puunsuoja-aineena on jo vanha keksintö, mutta mäntyöljykyllästyksen kehittäminen teollisen mittakaavan tuotantoon aloitettiin vasta 1990-luvun lopulla, jolloin Tekesin rahoittamassa ja VTT:n koordinoimassa hankkeessa tutkittiin puun öljykuivausta, öljykyllästystä ja värjäystä.
Tislaamatonta raakamäntyöljyä ei lueta biosidiksi (Biosidi on aine, jolla torjutaan tai tuhotaan vahingollisia eliöitä, lähde: Wikipedia). Mäntyöljyn tisleet voivat olla biosidejä, mutta määrittely on tapauskohtaista riippuen tuotteen hartsihappopitoisuudesta.
Puunsuojaukseen etsitään uusia menetelmiä, joilla voitaisiin korvata kuparisuoloilla painekyllästettyä puutavaraa ekologisemmilla ja helpommin kierrätettävillä tuotteilla. Metlassa tutkittiin mäntyöljyn soveltuvuutta piha- ja ympäristörakentamisessa käytettävien puutuotteiden sään- ja lahonsuojaukseen kajaanilaisen Ekopine Oy:n kanssa. Tutkimusten mukaan mäntyöljyllä käsitelty puu hylkii vettä huomattavasti paremmin kuin käsittelemätön tai painekyllästetty materiaali.
Tutkimuksessa analysoitiin mäntyöljykyllästettyjen tuotteiden sään- ja lahonkestoa, vedenhylkivyyttä ja lujuutta. Lisäksi tutkittiin tuotteiden lujuuden ennustamista ainetta rikkomattomalla, äänennopeuteen perustuvalla menetelmällä. Tulosten perusteella mäntyöljykäsittely sopii hyvin etenkin sellaisiin tuotteisiin, jotka joutuvat alttiiksi kosteudelle, mutta jotka eivät välttämättä vaadi suurta lujuutta ja kuormituskestävyyttä.
Kuuma mäntyöljykäsittely heikensi tolppien lujuutta
Tutkimusaineistona olivat pieniläpimittaisesta männystä nelisahatut ja pyöreiksi sorvatut, ydinkeskeiset aitatolpat. Tuoreesta puusta työstetyt aitatolpat kyllästettiin upottamalla ne kuumaan, noin 140-asteiseen mäntyöljyyn.
 |
| EN 408: 2003 -standardin mukainen taivutuskoe mäntyöljykyllästetyn aitatolpan kimmokertoimen ja taivutusmurtolujuuden mittaamiseksi (ylh.). Äänennopeuden mittaus painekyllästetystä aitatolpasta Director HM-200 -laitteella (alh.). Kuvat Metla/Henrik Heräjärvi |
 |
Testattujen nelisahattujen tolppien murtolujuus heikkeni mäntyöljykäsittelyn jälkeen 3–30 prosenttia käsittelemättömiin tolppiin verrattuna. Pyöreiksi sorvattujen tolppien lujuus heikkeni vieläkin enemmän, 3–40 prosenttia. Lujuuden heikkeneminen johtui todennäköisesti kuuman käsittelyprosessin aiheuttamista vioista puun rakenteessa. Kuivuttuaan kaikkien ryhmien testikappaleet murtuivat lähes poikkeuksetta oksan tai oksaryhmän kohdalta (ylempi kuva).
Korkea lämpötila käsittelyn aikana voi aiheuttaa puutavaraan suuren kosteusgradientin. Tällöin siihen muodostuu voimakkaita kuivausjännityksiä, minkä seurauksena puutavaran halkeiluriski kasvaa. Halkeiluriski on pienempi nopeasti kuivuvilla puulajeilla ja paljon pintapuuta sisältävällä puulla.
Puun lujuutta ja jäykkyyttä arvioitiin äänennopeuden avulla
Ennen taivutustestejä testikappaleista mitattiin äänen etenemisnopeus Director HM200 -laitteella. Äänen nopeuden avulla voitiin laskea kappaleiden dynaaminen kimmokerroin ( kappaleeseen kohdistuvan jännityksen suhde sen aiheuttamaan suhteelliseen venymään). Taivutusjäykkyyden ja -murtolujuuden ennustaminen äänennopeusmittauksen avulla oli melko luotettavaa mäntyöljykäsitellyissä ja käsittelemättömissä testikappaleissa. Painekyllästettyjen testikappaleiden lujuuden ja kimmokertoimen välinen korrelaatio oli heikko testikappaleiden suuremmasta kosteudesta ja kosteusvaihtelusta johtuen (alempi kuva).
Mäntyöljykäsitelty puumateriaali hylki hyvin kosteutta
Vedenhylkivyyttä tutkittiin upotuskokeessa, jossa käytettiin mäntyöljykäsitellystä, painekyllästetystä ja käsittelemättömästä puutavarasta valmistettuja liimapalkkikappaleita. Kappaleiden poikkileikkauspinnat lakattiin umpeen, jolloin vettä pääsi imeytymään vain lappeiden ja syrjien kautta. Noin kuusi viikkoa kestäneessä upotuksessa painekyllästettyjen kappaleiden kosteussuhde kohosi 71 prosenttiin, käsittelemättömien kappaleiden 58 prosenttiin ja mäntyöljykäsiteltyjen 23 prosenttiin.
 |
| Keskimääräinen kosteussuhteen muutos eri tavoin lahonsuojauskäsittelyissä ja käsittelemättömissä liimapalkin kappaleissa upotuskokeen aikana ja sen jälkeisenä kuivumisjaksona (lämpötila 20°C; suhteellinen kosteus 65 prosenttia). |
Mäntyöljykäsittely muodosti testikappaleisiin tehokkaasti vettä hylkivän pinnan kun taas painekyllästys lisäsi veden imeytymistä jopa käsittelemättömiin kappaleisiin verrattuna. Upotuksen jälkeisessä kuivumisvaiheessa mäntyöljykäsiteltyjen testikappaleiden kosteussuhde laski jo parin päivän jälkeen alle 20 prosentin, kun muissa käsittelyryhmissä kuivuminen samalle tasolle kesti neljästä kuuteen viikkoa.
Mäntyöljyllä käsitelty puu hylkii hyvin vettä. Jos vielä käytännön tilanteissa puukappaleiden päät voitaisiin suojata, pysyisi mäntyöljykyllästetty puu märissäkin olosuhteissa niin kuivana, että lahottajasieni ei pääse puumateriaaliin kasvamaan. Varsinaiset pitkäaikaiset maalahotuskokeet ovat vielä kesken ja niiden tulokset valmistuvat myöhemmin.
Lisätietoja
- Tutkija Veikko Möttönen , p. 029 532 5053, veikko.mottonen(a)metla.fi
- Tutkija, ohjelmajohtaja Henrik Heräjärvi , p. 029 532 3037, henrik.herajarvi(a)metla.fi
- Tutkija Martti Venäläinen , p. 029 532 4238, martti.venalainen(a)metla.fi
- Uudistuvat puutuotearvoketjut ja puunhankintaratkaisut (PUU) -tutkimus- ja kehittämisohjelma
- Puusta parempaa mäntyöljyllä -seminaariesitys PUU-ohjelman väliseminaarissa 6.9.2012 Hämeenlinnassa
< Takaisin etusivulle