Material- och produktionsparametrars betydelse för formstabiliteten hos skiktlimmade fanerprodukter

• Denna rapport redovisar ett antal undersökningar som har genomförts för att belysa några material- och produktionsparametrars betydelse för formstabiliteten hos Skiktlimmade fanerprodukter. Produkterna tillverkas av faner som formas genom sammanlimning under tryck och där faneren kan vara orienterade i olika riktningar i förhållande till varandra för att åstadkomma ökad styrka och förbättrad formstabilitet jämfört t.ex. solitt trä. En vanlig benämning för metoden är också formpressning.Skiktlimmade skal har tillverkats under industriella förhållanden, där ett antal parametrar har varierats för att försöka utröna dessa parametrars inverkan på formstabiliteten. Den enda parameter som skilde försöken från de normala produktionsförhållandena var att samtliga faner konditionerades till avsedd fuktkvot innan försöken genomfördes. Formändringar hos skalen bestämdes i samtliga studier direkt i anslutning till pressningen, efter en viss tids lagring av skalen i produktionslokalen och/eller efter konditionering i klimatrum vid låg respektive hög relativ luftfuktighet.De parametrar som studerades var:träslag, dvs. svarvade faner av rödbok och björk;varianter av ett limsystem baserat på urea-formaldehyd, dvs. olika fukthalter hos limmet, olika typer av härdare (flytande respektive pulver) och tillsats av s.k. filler;inverkan av avvikande fuktkvot hos enskilda faner som skulle pressas till ett skal;inverkan av hur faneren matades genom limspridaren (vid applicering av lim med vals) och ojämn applicering av lim på faneren innan pressningen;inverkan av avvikande fiberorientering hos enskilda faner i ett skal; samtinverkan av att produkten utsattes för varierande relativ luftfuktighet.De slutsatser som kunde dras angående ovanstående uppräknade parametrars inverkan på formstabiliteten var:Bok är ett mer ”rörligt” träslag jämfört med björk och uppvisade överlag sämre formstabilitet än björk.Variationen i egenskaper hos det nu studerade limsystemet hade liten praktisk betydelse för produktens formstabilitet.Variation i fuktkvot mellan de faner som limmades samman till en produkt visade sig kunna få förödande konsekvenser för slutproduktens formstabilitet.Om faner med avvikande fuktkvot (i den genomförda studien var dessa faners fuktkvot 14 %-enheter högre) var osymmetriskt placerade i konstruktionen gav detta upphov till försämrad formstabilitet, dvs. såväl ökad spring-back som ökad skevhet.Något avvikande fuktkvot (3 %-enheter) hos ytfaneren inverkade inte menligt på formstabiliteten.För att uppnå god formstabilitet vid skiktlimning behövde faneren vara väl konditionerade, så att en så liten fuktgradient som möjligt uppkom i den limmade konstruktionen.Storleken på spring-back, men inte skevhet, direkt efter pressningen påverkades av hur faneren matades igenom valsspridaren och av på fanerarket ojämnt applicerad limmängd. Dock hade dessa faktorer inte en avgörande betydelse för produktens formstabilitet.Fiberorienteringen i enskilda faner var avgörande för deformationer och formstabilitet hos de studerade produkterna.Snedfibrighet på endast någon grad kunde under vissa omständigheter medföra deformationer och försämrad formstabilitet i sådan omfattning att slutprodukten blev obrukbar.Snedfibrighet i längsgående faner resulterade i skevhet, medan snedfibrighet i spärrfaner resulterade i kupning hos de nu studerade produkterna (studie 6). Spring-back påverkades i liten utsträckning av snedfibrighet hos faneren.Fanerark med snedfibrighet som limmades så att fiberorienteringen blev i motsatt riktning för faner på vardera sidan om symmetrilinjen (i tjockleksriktningen hos konstruktionen), så kallad korslimning, gav den absolut sämsta förutsättningen för att erhålla en formstabil produkt. Hade däremot faneren snedfibrighet med samma riktning på vardera sidan om symmetrilinjen begränsade detta läggningssätt skevhet som en följd av snedfibrighet.Formen hos produkterna ändrades i takt med omgivningens variationer i temperatur och framförallt i relativ luftfuktighet pga. att träet tar upp och avger fukt. Varierande fuktinnehåll (vilket i praktiken är mycket svårt att förhindra) kan frigöra spänningar som finns inbyggda i produkten, vilket resulterar i formändring. Detta kan ske trots att produkten under produktion bedömdes vara spänningsfri. Storleken på de deformationer som orsakas av variationer i det omgivande klimatet beror på produktens utformning/konstruktion, det aktuella klimatets nivå och varaktighet, samt olika material- och processparametrar, t.ex. de ovan nämnda, som kan inverka på formstabiliteten.Resultaten från de nu genomförda studierna visar tydligt att material- och processparametrar kan ha stor inverkan på skiktlimmade produkters formstabilitet. Fiberorienteringen i enskilda faner och skillnader i fuktinnehåll mellan faner som resulterade i fuktgradienter hos slutprodukten har identifierats som de viktigaste parametrarna som påverkar deformationer och formstabilitet hos de nu studerade produkterna.

• This report describes a number of investigations carried out to illustrate the importance of various material and production parameters for the shape stability of laminated veneer products. The moulded products are manufactured from veneers which are shaped by being glued together under pressure, the veneers being oriented in various directions in relation to each other to achieve greater strength and a better shape stability than that of solid wood.The laminated veneer shells have been manufactured under industrial conditions, where a number of parameters have been varied in order to assess the influence of these parameters on the shape stability. The tests differed from normal production conditions only in that all the veneers were conditioned to a defined moisture content before the tests were carried out. The change in shape of the shells has been determined immediately after pressing, after a certain period of storage in the production premises and/or after the shells have been conditioned in a climate chamber at low and high relative atmospheric humidities.Factors studied were:wood species, i.e. peeled veneers of beech and birch;variations of an adhesive system based on urea-formaldehyde, i.e. various moisture ratios in the adhesive, various types of hardener (liquid or powder) and the addition of a filler;the influence of different moisture content in the individual veneers to be pressed to a laminate;the influence of how the veneers are fed through the adhesive spreader (in a roller application of the adhesive) and of an uneven application of the adhesive on the veneer before pressing;the influence of different fibre orientations in the individual veneers in a laminate; andthe influence of exposure of the product to a varying relative atmospheric humidity.The conclusions which could be drawn regarding the influence of different parameters on the shape stability were:Beech is a more “mobile” wood species than birch and showed overall a poorer shape stability than birch.The variations in properties of the adhesive systems studied had little practical importance for the shape stability of the product.Differences in moisture content between the veneers glued together into a product had serious consequences for the shape stability of the final product.If veneers with different moisture ratios were placed asymmetrically in the structure, (in this study the moisture content was 14 %-units higher) the shape stability was worse, i.e. a greater spring-back and a greater twist.A slight difference in moisture content (3 %-units) in the surface veneers did not greatly influence the shape stability.To achieve a good shape stability in the laminate, the veneers should be well conditioned, so that as small a moisture gradient as possible arises in the laminated structure.The magnitude of the spring-back, but not the twist, immediately after lamination was influenced by how the veneers were fed through the roller spreader and by the evenness of application of adhesive to the veneer sheet. These factors did not however have a decisive influence on the shape stability of the products.The fibre orientation in the individual veneers was decisive for the deformation and shape stability of the products studied.A grain deviation of only a few degrees could under certain conditions lead to deformations and a deterioration in shape stability so severe that the final product was useless.A grain deviation in the longitudinal veneer resulted in twist, while a deviation in the cross veneer resulted in cupping in the products studied (Study 6). The spring-back was influenced to a small extent by a grain deviation in the veneers.Gluing veneer sheets with a grain deviation so that the fibre orientation was in the opposite direction for veneers on each side of the symmetry line (in the thickness direction of the structure), so called cross-gluing, gave the absolutely worst conditions for obtaining a shape-stable product. Conversely, having the grain deviation in the same direction on each side of the symmetry line reduced the tendency to twist.The shape of the laminated veneer products depended on the moisture content of the veneers of which the product was made, i.e. the product shape followed the variations in the temperature and in particular the relative atmospheric humidity of the surroundings. Variations in moisture content (which in practice are very difficult to prevent) can release stresses built into the product, and this can lead to deformations. This can occur even if the product during production is assessed to be free from stresses. The magnitude of the deformations which follow from the variations in the climate surrounding the product depend on the design/structure of the product, the level and duration of the prevailing climate, and the various material and process parameters, e.g. those mentioned above, which can influence the shape stability.The results of this investigation show clearly that material and process parameters can have a great influence on the shape stability of laminated veneer products. The fibre orientation in the individual veneers and differences in moisture content between the veneers which result in moisture gradients in the final product have in this study been identified as the most important parameters influencing the deformation and shape stability of these products.

Ämnesord

LANTBRUKSVETENSKAPER  -- Lantbruksvetenskap, skogsbruk och fiske -- Trävetenskap (hsv//swe)

AGRICULTURAL SCIENCES  -- Agriculture, Forestry and Fisheries -- Wood Science (hsv//eng)

TEKNIK OCH TEKNOLOGIER  -- Maskinteknik -- Annan maskinteknik (hsv//swe)

ENGINEERING AND TECHNOLOGY  -- Mechanical Engineering -- Other Mechanical Engineering (hsv//eng)

Nyckelord

laminated veneer products

wood

distortion

twist

moisture content

spring-back

formpressning

faner

trä

deformationer

skevhet

fuktkvot

Forestry and Wood Technology

Skog och träteknik

Wood Technology

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

rap (ämneskategori)