Materiallære : tre og trebaserte materialer 8291485003 [PDF]

Zitiervorschau

Materiallære tre og trebaserte materialer

Av Rolf Birkeland

©URMI Utdanningsrådet for møbel- og innredningsbransjene

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Forord Denne boken omhandler tre og trebaserte materialer, treets oppbygging og vekst, trevirkets egenskaper, fremstilling av forskjellige typer treprodukter, komposittmaterialer med trevirke som basis, samt forskjellige bruksområder for de forskjellige typer mate­ rialer. Boken er først og fremst beregnet til bruk i teknisk fagskole og ingeniørhøgskole, men egner seg også til bruk i andre sammenhenger. Boken understreker betydningen av trevirke som et utmerket materiale til alt fra sto­ re komplekse bygningskonstruksjoner til bruk i møbler, trevarer og tregjenstander av alle typer. Ved siden av å være et konkurransedyktig material til disse formål, er trevir­ ke også et miljøvennlig og lite ressurskrevende materiale. Boken dokumenterer at tre­ virke er et materiale for fremtiden. Det forutsetter at leseren har grunnleggende for­ kunnskaper i fasthetslære. I boken er brukt måleenheten MPa. 1 MPa = 1 N/mm2. Boken inngår i det modulsystem som finnes for fjernundervisning på teknisk fagsko­ le, linje for møbel- og treteknikk. Dette modulsystem er utviklet i et samarbeide mel­ lom URMI og NKI-skolen, og støttet økonomisk av Statens Nærings- og Distriktsutviklingsfond (SND). Forfatteren tar med takk i mot kommentarer til boken.

Oslo, 1994 Rolf Birkeland

© Utdanningsrådet for møbel- og innredningsbransjene, URMI, 1994. ISBN 82-91485-00-3

3

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Innholdsfortegnelse Innledning..............................................................................................................................

1. Tre som ressurs Trevirkesressursene Nomenklatur Hva tre anvendes til Hvordan tre omsettes.....................................................

2. Treets oppbygging og vekst Kjemisk sammensetning Treets vekst............. ........... Årringer og margstråler Marg........................................................................................................................................ Kambium............................................................................................................................... Bast.......................................................................................................................................... Bark.......................................................................................................................................... Ytved og kjerneved .............. Ungdomsved .............................. Forskjellen på løvtrær og bartrær

3. Trevirke som materiale Trevirkets densitet Trevirkets egenskaper har stor spredning Hvordan fastslå tillatelige påkjenninger Hvilke egenskaper er viktige ved produksjon av møbler og innredninger Fakta om aktuelle treslag

4. Tre, vann og tørking

side 7

9 9 11 12 15

17 18 21 25 25 25 25 25 25 25 27

29 30 30 33 34 35

57 61 62

Dimensjonsstabilisering av trevirke Måling av trefuktighet

5. Fremstilling av trematerialer Sagbruket - fremstilling av planker og bord Høvleri, emnefabrikasjon Møbel-, trevare- og annen treartikkelfabrikasjon Finérproduksjon

6. Ikke-destruktiv material- og kvalitetsvurdering Hva skal observeres? Krav til et system som skal oppdage defekter............................................................ 5

63 66 70 71 73

75 75 77

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Styrkessortering.......................................................................................................................... Systemer for å «se» inn i trevirke Infrarød stråling Mikrobølger................................................................................................................................. Røntgenstråler............................................................................................................................. Nøytrongjennomstråling Nukleær magnetisk resonnans Ultralyd.................................................................................................................................. Automatiske systemer for å se defekter utenpå trevirke

7. Tre og lim............................................................................... Lim basert på naturlige materialer Syntetiske lim...................................................................................................................... Hvorfor lim binder seg til tre........................................................................................... Faktorer som fremmer gode limforbindelser.............................................................

77 79 79 80 81

82 83 83 85

87 88 88 88 89

8. Kompositter

91 Kryssfinér og møbelplater 91 Sponplater........................................................................................................................... 94 Trefiberplater og Medium Density Fibreboard (MDF-plater)............................... 98 Treullcementplater 100 Treplast101 Limtre og LVL (Laminated Veneer Lumber)............................................................... 102 Parallam................................................................................................................................. 104 Laminatplater 106 I-bjelker og kassebjelker 107 Armert tre.............................................................................................................................. 108

9. Tre og brann

109

10. Tre og mekaniske forbindelsesmidler

113

11. Tre og overflatebehandling

119

12. Trebeskyttelse

121

13. Testing av trevirke og treprodukter

125

Referanser

129

Oversikt over standarder, byggdetaljblader o.l.

129

Stikkordsregister

130

URMI

6

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Innledning Tre er blant de eldste konstruksjonsmaterialene som er kjent. I mange tidligere kulturer var det stor anvendelse av trevirke, men etterhvert som trevirket ble vanskeligere å få tak i ble det erstattet av andre materialer. En kan se spor av dette f.eks. i antikkens byggeskikk hvor en fortsatte å lage søyler av sten runde som om de var laget av store tømmerstokker. Den naturlige formen på mange stenblokker dannes av rettvinklete snittflater. Når antikkens byggmestere grep til det store arbeid det er å hogge de firkantede stenblokkene om til sylindre, så var det nok fordi man hadde et tidligere forbilde av hvordan en søyle skulle se ut. I vår del av verden har vi hatt rikelig tilgang på trevirke og anvendelsen av tre til mange formål har derfor holdt seg oppe. Vår tradisjon og våre kunnskaper dreier seg om å anvende tre til formål som våre treslag egner seg til. Vi har ikke på samme måte tradisjoner for og kunnskaper om anvendelse av treslag fra andre himmelstrøk som kan ha andre egenskaper. Når trevirke fortsatt, til tross for den store konkurransen trevirket utsettes for fra andre materialtyper, er et meget anvendt materiale, er det på grunn av trevirkets mange positive sider. Tre er lett å skaffe, lett å frakte, lett å bearbeide og lett å sam­ menføye. Trevirket har stor styrke og stivhet i forhold til vekten sammenliknet med andre materialer.

En sammenliknende tabell over strekkfastheten til noen forskjellige materialer viser følgende: Materiale stål St 37 laminert furu polyester / glassfiber aluminium 99,5 furu

Strekkfasthet 2 400 N / mm 300 » 120 » 100 » 100 »

Sammenliknes vekten av en konstruksjonsdel som skal bære samme belastning, (med stål = 1,0) i forskjellige materialer får vi følgende:

laminert furu furu polyester/ glassfiber stål St. 37 aluminium 99,5

0,1 (tverrsnitt 1,3 0,25 (tverrsnitt 4 0,6 (tverrsnitt 3,3 1,0 (tverrsnitt 1 1,35 (tverrsnitt 4

x x x x x

stål) stål) stål) stål) stål)

Tre har liten varmeledningsevne og lav elektrisk ledningsevne og fungerer derfor delvis som en god isolator. Brukt riktig har også trevirke lang levetid. Trevirke utsettes ikke i noen særlig grad for utmatting. I våre dager er et stadig viktigere moment til treets fordel at det er en fornybar res­ surs. Foreløpig ikke så sterkt inne i diskusjonen er også at det å anvende tre i mer per­ manente konstruksjoner er en effektiv og enkel måte å binde opp karbon på. Trevirke har selvsagt også negative sider som må betenkes når trevirke skal anven­ des. Tre er brennbart og forholdsvis lett å antenne. Under visse forhold vil det også bli 7

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

angrepet av mikroorganismer og av insekter. Fordi tre er et naturmateriale er det stor spredning i materialegenskapene både fra treslag til treslag, innen samme treslag og mellom trebiter som stammer fra forskjellige steder i samme trestamme. Referanser: 1) Falck-Ytter, H.: Materialteknologi, Del. 1., Yrkesopplæring 1988.

URMI

8

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

1. Tre som ressurs Trevirkesressursene Basis for trevirkesbruken er skogressursene. Ca. 30 % av landjorden eller ca. 4 milliar­ der hektar er dekket av skog. Av dette er det imidlertid bare ca. 2/3 som kan produse­ re tømmer. Ikke alt av dette heller er tilgjengelig. Det arealet som virkelig produserer tømmer som blir til nyttbart trevirke er anslagsvis bare ca. 40 % av det arealet som regnes som skog. Skogen fordeler seg ganske ujevnt på kloden. Asia som har ca. 60 % av jordens befolkning har under 20 % av skogarealene. Det tidligere Sovjetsamveldet har ca. 25 % av skogarealene, men bare litt over 6 % av befolkningen.

SKOGAREALET

30»

JORDENS LANDAREAL 1 48.000.000 KRI2 (Inklusive elver og innsjner)

I Norge utgjør den skogkleddde delen av landet ca. 25 % av landarealet. I dag regner vi at disse omlag 75.000 km2-ene bærer omkring 500 millioner m3 trevirke. Den årlige tilveksten er anslått til å være omlag 15-17 millioner m3. Fordi den årlige avvirkningen totalt er anslått til omtrent 10 millioner m3, innebærer dette at vi akkumulerer relativt store virkesressurser i de norske skogene. Statistikken over hva som befinner seg i skogene og tildels også hva som anvendes til de forskjellige formål (brensel, trekull, trelast, tremasse, cellulose etc.) er beheftet med atskillig usikkerhet fordi det er forskjellig praksis i de forskjellige land og også forskjellige målesystemer og definisjoner. Ser vi på verdens produksjon av rundvirke angir FAO (Food and Agricultural Orga­ nization of the United Nations) i sin 1990-statistikk følgende tall for årene 1980, 1985 og 1990 henholdsvis (i 1000 m3):

1980

Land

N. Amerika........................................... Europa.................................................... Oceania................................................... Andre Ind.land..................................... Tidligere Sovjet.....................................

577 295 333 977 27 054 53 715 356 600

Sum industrialiserte land ...............

1 348 640

9

1985 644 345 29 52 368

774 360 455 636 000

1 440 224

1990 656 398 32 49 364

475 643 324 287 600

1 501 328

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Land

1980

Afrika Latinamerika Nære Østen Fjerne Østen Andre utv. land

1985

348 503 333 174 55 877 837 755 7 944

........ ........ .......

405 368 52 924 8

925 200 214 496 606

1990

466 403 55 1 015 9

123 267 508 006 155

Sum utviklingsland

1 583 253

1 759 441

1 949 058

Sum total

2 931 894

3 199 665

3 450 386

Herav ved og trekull Treforedling Andre anvendelser

1 480 333 370 064 202 834

1 675 835 378 299 223 622

1 796 197 439 690 234 734

Tømmer til trelast

877 963

921 910

979 765

Herav bartre Lauvtre til trelast og finer

614 137 263 826

667 938 253 972

707 215 272 550

Trelast av bartre Trelast av lauvtre.................................

333 768 113 671

348 985 115 572

361 385 121 621

Som det fremgår av tabellen er treforbruket i verden voksende. Sett globalt er tilvek­ sten større enn det som taes ut til forskjellig bruk. Problemet er imidlertid at forbruk og tilvekst er så skjevt fordelt. I vår del av verden vokser «trekapitalen» fordi det ikke taes ut så mye som det vokser til. I en rekke utviklingsland derimot er forbruket langt større enn tilveksten, og det betyr at landene avskoges. Som nevnt vokser den norske trekapitalen. Produksjonen av trelast er i Norge nesten bare basert på gran og furu. Det er mange røster som hever seg for å få øket anvendelsen av norsk løvtrevirke, men hittil er det en relativt begrenset produksjon av norsk løvtrebasert trelast. I et såvidt lite land som Norge, og hvor tradisjonelt byggevirksomheten har vært en stor avtaker av trevirke, vil svingninger i byggeaktiviteten veldig raskt gi tilsva­ rende endringer i det totale innenlandske trelastforbruket. I tider med lavt innenlandsk forbruk vil sagbruksindustrien søke å kompensere det fallende innenlandske salget med øket eksportaktivitet. Nedenstående tabell viser henholdsvis produksjonen, importen, eksporten og beregnet forbruk for gran og furu de senere årene (1000 m3). 0

År

1970............. 1975______ 1980............. 1985............. 1990............. 1991.............

Produksjon (a)

Import (b)

Eksport (c)

Beregnet forbruk (a+b-c)

2062 2059 2408 2280 2300 2200

306 228 363 591 417 405

99 233 428 309 668 675

2269 2054 2343 2562 2049 1930

(1990 og 1991 er beregnete tall)

URMI

10

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

I Europa er det typisk de nordiske landene og noen av de mellomeuropeiske lande­ ne, som er produsenter av gran og furu. Totalt er den europeiske produksjonen av bar­ tre (1989) ca. 73. millioner m3. Nesten 52,5 millioner m3 av disse produseres i Østerrike, tidligere Tsjekkoslovakia, Finland, Frankrike, Norge, Polen og Sverige. Den europeiske løvtreproduksjonen (1989) til sammenlikning er nesten 18 millioner m3. Av dette produseres bare 290.000 m3 i Sverige, Finland og Norge. Av verdens løvtreproduksjon på tilsammen ca. 121,6 millioner m3 trelast er det ca. 58% eller tilsammen 70,4 millioner m3 som produseres i utviklingslandene. Referanser: FAO Forestry Series No. 25. Yearbook 1979 - 1990. Rom 1992. FAO Forest products Statistics 1986-June 1991. New york 1992. Trelastindustriens Servicekontor.: Statistisk oversikt 1991.

Fig. 1 og 2: Trær kan bli store

Nomenklatur Trebenevnelser er et stadig tilbakevendende problem. Med anslagsvis noe over 23.000 treslag som alle er mer eller mindre forskjellige, hvorav antakelig ca. 10 % eller borti­ mot 2.500 treslag er kommersielle, sier det seg selv at det å skjelne mellom de forskjelli­ ge treslagene kan være vanskelig. Mange av treslagene finnes dessuten over store områder og krysser derfor mange språkgrenser. Det samme treslaget kan derfor ha mange navn. Selv innen et land kan det samme treslaget ha forskjellige lokal- eller dialektbetegnelser. Den botaniske betegnelsen som gir hver plante- eller tretype et latinsk navn er den som definerer presist hvilket treslag det dreier seg om. Det botaniske nav­ net består av slektsnavnet og artsnavnet. Trærne, som de andre plantene, er delt inn i slekter og hver planteslekt har et navn. Det er bestandig slektsnavnet (etternavnet) som kommer først. Dernest følger artsnav­ net (fornavnet). De latinske navnene skal skrives i kursiv. En slekt består av planter som har vesentlige karaktertrekk felles. En art omfatter individer som stemmer overens med hensyn til de viktigste egenskapene og som gir normalt avkom ved innbyrdes befruktning. Artene kan igjen ha flere varianter (store blader, små blader f.eks.).

Eksempel: Spermatophyta Angiospermae Dicotyledonae Fagales Fagacae Fagus Fagus silvatica L.

- frøplante (7. avdeling av planteriket) - dekkfrøet (III. underavdeling) - tofrøbladet (klassebetegnelsen) - frikronet tre (den orden bøk tilhører) - bøkefamilien (familien) - bøkeslekten (slekten) - rødbøk (den bøken vi har i Norge)

Planteslekter med mange bygningsmessige likheter samles i plantefamilier. Plantefamilier er igjen samlet i ordener. Disse igjen er samlet i klasser. Klassene er gruppert i underavde­ linger og disse igjen er samlet i avdelinger.

L. for Linné (Carl von Linné, 1767-1778) svensk naturforsker som tillegges beskrivelsen av bøk.

Fordi det finnes så mange treslag har det i lange tider vært arbeidet med å utarbeide lister som gir entydige navn på og beskrivelser av de forskjellige treslagene.

11

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

OECD tok i sin tid (1951) initiativet til danning av ATIBT (Association Technique Internationale des Bois Tropicaux), en institusjon som pleier interessene til brukerne av tropiske treslag. Instituttet som ligger i Nogent-sur-Marne (Frankrike) har utarbeidet en ATIBT-nomenklatur som omfatter tropiske og subtropiske treslag. I en rekke land finnes det standardlister over de vanlige handelsbetegnelser som omfatter de mest brukte treslag. Tyskland: DIN 4076 (28 bartreslag og 160 lauvtreslag). Storbritannia: BS 881 (350 lauvtreslag) og BS 589 (69 bartreslag). Nederland: NEN 1015 (41 bartreslag og 410 lauvtreslag). USA: ASTM D 1165 (50 innenlandske bartreslag, 29 innenlandske lauvtreslag og 67 importtreslag). Referanser: Holz-Lexikon, DRW-verlag. Stuttgart 1988. Wagenfiihr, R.: Anatomie des Holzes. VEB Fachbuchverlag. Leipzig 1966.

Hva tre anvendes til Den helt største delen av trematerialene anvendes i forbindelse med bygg, enten direk­ te til de bærende og avstivende delen av bygget, eller som kledning. Også i forbindelse med bygging i andre materialer går det med mye trevirke. Betongbygg krever f.eks. i mange tilfelle bruk av mye trevirke til forskaling. Ved enkle konstruksjoner og bygg hvor flatene er overveiende plane benyttes gjerne kryssfinérplater limt med fenollim og behandlet på yttersiden med fenol slik at cementen skal slippe lett. Er byggene mer kompliserte og flatene enkeltkrumme eller dobbeltkrumme benyttes ofte vanlige bord, gjerne forsynt med not og fjær for å lette sammenføyningene.

Fig. 3. Gammel trebro i Canada

Fig. 4. Gammel trebro i Canada

Mye trevirke anvendes av andre industrier som bruker tre som ett eller kanskje bare som en liten del av sitt materialforbruk, i sin produksjon. I Norge utgjorde for to-tre år siden ca. 40 % av treforbruket virke som gikk direkte til industrier. Fordi noen av disse industriene også var ferdighusfabrikker er det vanskelig å skille ut forbruket til de for­ skjellige anvendelsene eksakt. Mye av den trelasten som leveres direkte til byggeplas­ ser leveres i større kvanta med relativt stor spredning i kvaliteter og lengder. Tilpas­ singen av trestykkene til bygget skjer på byggeplassen. I industrier som anvender trevirke som råstoff forlanger en stadig oftere at trevirket er spesielt tilpasset eget behov, med hensyn til dimensjoner, overflatebeskaffenhet, kvalitet og tørrhet. Produk­

URMI

12

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

sjon av emner og prekappet trelast er derfor i ferd med å utgjøre en stadig større del av trekvantumet. Leverandørene av trelast og andre treprodukter må i stigende utstrek­ ning sørge for kvalitetssikring av produksjonen (ISO 9000). En stor anvendelse av trevirke er til emballasjesektoren: kasser og tønner men kan­ skje først og fremst paller. De såkalte Europallene som er standardiserte og som brukes over hele Europa, betales det «pant» for og de kan ofte bli anvendt om og om igjen i mange år. Engangspaller er også et stort produkt, men som navnet sier er de bare beregnet på enveis forsendelse og blir sannsynligvis kastet eller brent etter bruk. Med den fokusering vi har på forstandig anvendelse av ressursene er emballasjesektoren en av de sektorene hvor kravene til gjenbruk og at det anvendes miljøvennlige materialer blir stadig sterkere. Dette betyr ventelig at det vil bli mer anvendelse av tre til emballa­ sje i fremtiden. Med stadig økende krav til leveransesikkerhet stiger også kravene til at emballasjen beskytter produktet helt fram til sluttbrukeren. Mange produkter som tid­ ligere ble pakket i lettere emballasje laget av papp og/eller plast finner leverandørene ofte at det lønner seg å emballere i mer solide trekasser.

Fig. 5. Skute med trekasser og fat - viktig trans­ portmiddel gjennom tidene.

Fig. 7. Moderne vindu.

Fig. 6. Tretønne/fat (fra bøkkerverkstedet på Vinmonopolet i Oslo)

Trevarer som vinduer, dører og trap­ per er fortsatt overveiende treprodukter. Mer og mer blir det imidlertid utviklet kombinasjonsprodukter som er satt sammen av flere materialer og som kombinerer de beste egenskapene i hvert enkelt. Et typisk eksempel er moderne vinduer med trekarm og tre­ ramme, men hvor tetningen utgjøres av kunststoffer og den ytre bekledningen (værbeskyttelsen) er i aluminium. Fig. 8. Ytterdør Møbler av mange typer er også vanli­ ge treprodukter. I mange av de møblene som består over13

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

veiende av plater er det imidlertid oftest trebaser­ te plater som spon- og MDF-plater som anven­ des. Skal det være synlige treflater på slike møbler er det pålimt finer som gir utseendet. Et stort bruksområde Fig. 9. Vindu for mye tre, men som en Fig. 10. Sengebenk i tre. kanskje ikke tenker så mye på, er gjerder. I Storbritannia ble i 1990 6,5 % av bartrevirket (630.000 m3) anvendt til gjerder (mens det bare var 3 % av bartrevirket som ble anvendt til møbler). Fortsatt bygges det atskillige båter og mindre skip av trevirke og fortsatt er trevirke et bærende materiale i vinger og kropp i enkelte mindre fly! Musikkinstrumenter er fortsatt et område hvor tre anvendes. Fordi tre er såvidt lett å bearbeide og sette sammen som tilfellet er, utgjør trevirke et av de viktigste «gjør det selv»-materialene. I 1990 utgjorde «gjør det selv»-materialene 17,4 % eller 1.700.000 m3 av bartreforbruket i Storbritannia. I tillegg til de rent konstruktive aspektene ved trevirke anvendes tre også som råstoff for en rekke prosesser. Best kjent er sannsynligvis cellulose og papirproduksjonen på basis av trevirke. Tre, som det senere vil bli gjort rede for, består av hydrokarboner i omtrent samme blanding som det som opptrer i jordolje og i stenkull, men med vesent­ lig mindre innhold av svovel og liknende forurensninger. Dette betyr at en kan lage svært mange stoffer og substanser på basis av trevirke. Alkohol (tresprit) er et av disse og det danner igjen utgangspunkt for en lang rekke industriprodukter. Cellulosen dan­ ner basis for en rekke kunststoffer og var i sin tid forløperen for nåtidens plastindustri. En rekke treslag inneholder også forskjellige ekstraktivstoffer som er interessante i mange sammenhenger. Gummi er et slikt stoff. Har­ pikser som kan anvendes som basis for maling­ er, lakker og plaster er andre. Noen treslag inneholder også luktemner som er interessante. Kamfertre (Cinnamomum camphora) er et slikt. Kamfertreet bærer med seg en sterk kamferduft og fordi denne virker frastøtende på f.eks. insekter som møll er kamfertreskister fortsatt etterspurt i de omåder hvor møll er et problem. Det finnes forøvrig flere treslag som har slike egenskaper: Eastern Red Cedar (Juniperus virginiana) er et slikt treslag. Det forekommer i USA hvor det fortsatt er populært til utstyrskister. Treslaget importeres til Norge for bruk som innvendig kledning i klesskap. Noen treslag inneholder også fargestoffer som har interesse i enkelte sammenhenger mens andre danner basis for uttrekk (droger) som anvendes i apotekene. Referanser: Baudin, A: Marknaden for bartråvaror i Storbritannien, Del 1. Sveriges Lantbruksuniversitet. Uppsala 1992..

URMI

14

Fig. 11. Tre er en viktig bestanddel i musikkinstrumenter

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Hvordan tre omsettes Når noe skulle lages i tidligere tider, så gikk snekkeren til skogs og søkte seg ut det han behøvde. Skulle han lage ski lette han ut rette bjørkestammer . Var det spant til en båt han trengte var det krumme deler han var på jakt etter. Var det en kiste eller en byg­ ning som skulle produseres var det rettvokst og kvistrent materiale som ble foretruk­ ket. Med økende befolkningstetthet fulgte spesialiseringen og det å finne fram skogsvirke og tildanne det slik at snekkeren kunne anvende det ble en spesialitet. Hogst, kløving og bjelkehugging er slike gamle spesialiteter. Med sagene fulgte en ny utvik­ ling, og da sagene ble mekanisert ytterligere spesialisering. Vi fikk en etterhvert nokså lang kjede mellom skogen og de som skulle anvende tre til ett eller annet. Skogen leverer skurtømmer til sagbruket. Sagbruket skjærer og tørker materialene. Trelasthandleren kjøper materialene, enten direkte fra sagbruket eller gjennom en agent. På eksportmarkedet er det ofte agenter i de respektive land som representerer de norske sagbrukene. I mange tilfelle er det hovedimportøren, grossisten, som foretar videreforedlingen. Trelasthandelen er i mange tilfelle også delt i flere trinn - med agen­ ter, undergrossister og detaljister. Det er gjennom detaljisten at mange av sluttbrukerne i dag får tilfredsstillet sine behov for materialer. I den industrialiserte trelastproduksjonen som vi har i dag er prosessen i stor grad innrettet på å produsere et standardisert sortiment og slik at det tekniske og økonomis­ ke utbyttet av det tilgjengelige råstoffet blir så høyt som mulig. De standardiserte sortimentene søker man gjerne å lage så få og så hensiktsmessige, ut fra produksjons- og administrasjonshensyn, som mulig. Om denne stadige forenklingen og standardise­ ringen er det mest hensiktsmessige ut fra sluttbrukerens behov, kan diskuteres. Et standardisert sortiment forteller mulige brukere om hva som er tilgjengelig. I en viss utstrekning vil det lede brukerne til å velge utførelsesformer som drar nytte av det som er tilgjengelig. I liten grad finner det sted noen dialog direkte mellom produsenter og brukere av trematerialer. Fordi det bare er noen ganske få vertikalt integrerte bedrifter skjer det også liten utvikling av spesial-varianter tilpasset egen videreforedling som så kan utvikles til å bli varer som har interesse for større markeder. Mange av de større trelastbedriftene, både i Norge og i andre land, er oppmerksom­ me på problemene og prøver å drive mer direkte salg til sluttbrukerne. Problemet er imidlertid ofte at det kan bli interessekonflikter ved at en direkteleveranse kan komme i konkurranse med en annen kundes interesser. Dette er sannsynligvis en av årsakene til at det går relativt langsomt med å endre markedsføringsstrukturen mer i retning av direkte kontakt mellom produsenter og sluttbrukere av trelast. Mye trevirke, både trelast, finerer og tømmer, omsettes gjennom en slags børs- eller auksjonsomsetning. Tilbyder melder fra om hva han vil levere og så konkurrerer inter­ esserte kjøpere om å få kjøpt partiet så billig som mulig. Enkelte spesielle trekvaliteter som er sjeldne og har stor verdi omsettes ved direkte auksjon hvor kjøperne samles, besiktiger varene og gir bud etterhvert som auksjonarius annonserer de enkelte partie­ ne. Denne omsetningsformen anvendes ved salg av finer og finere snekkervirke. Innføringen av elektroniske kommunikasjonsmidler som telefax, EDB-nett og elek­ tronisk transaksjonshåndtering (EDI) er midler som en må regne med vil endre atskil­ lig på handels- og omsetningsmønstrene i fremtiden. En vesentlig del av trevirkesomsetningen foregår internasjonalt og det gjør vanskene med direkte kontakt mellom produsent og sluttbruker enda større. Skogene hvor trevirkesressursene taes ut er ikke der de fleste menneskene er og hvor det meste av treforbruket skjer. Tidligere var det en stor verdenshandel med tømmer. Fra f.eks. Afrika, Sørøst-Asia og Mellom- og Sør-Amerka ble tømmer eksportert til Europa, Japan og 15

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

USA. I importlandene skjedde så videreforedlingen til enten trelast, finer eller annet. I stigende utstrekning foretar nå de treeksporterende landene selv så mye av viderefo­ redlingen av tømmeret som mulig. I en viss utstrekning er det sluttbrukere som selv engasjerer seg med produksjon i opprinnelseslandet for trevirket. Dette betyr at også den internasjonale treomsetningen er under sterk omlegging i retning av at det er mer og mer ferdiggjorte treprodukter som omsettes over lande­ grensene. Når det på denne måten bygges opp produksjonsevne og kapasitet i land som ofte har lavt kostnadsnivå, kan det bety en meget sterk konkurranse for produsen­ tene av ferdigprodukter i de mer industrialiserte landene. Ser en på en rekke av de mindre treproduktene (kjøkkenredskaper, små sammen­ leggbare møbler etc.) som omsettes i Norge vil en finne at mange av de kommer fra f.eks. Kina, Thailand, Taiwan, India eller liknende. Mulighetene for å konkurrere med produsentene i disse landene er ofte små fordi de får råstoffet relativt rimelig, har lave kostnader og markedsfører produktene sine gjennom systemer av grossister og agenter som spenner over mange land.

URMI

16

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

2. Treets oppbygging og vekst Treet er planterikets største vekst. Det er en levende organisme som er bygget opp av forskjellige typer celler. De største trærne har en høyde på godt over 100 meter (det høyestvoksende redwood-treet (Sequoia sempervirens ) som vokser langs nordkysten av Cali­ fornia er rapportert å bli godt over 120 meter mens det stadig ryktes at enkelte eukalyp­ tus arter (som stammer fra Australia) kan bli enda høyere (Eucalyptus regnans )).

Trær blir ikke bare høye hvis de får leve lenge nok. De kan bli både gamle og store i diameter og volum. Det eldste treet man kjenner til er en furu (Pinus longaeva ) som vokste i 3275 meters høyde over havet på Mount Wheeler i Nevada i USA. Furuen ble påvist å være 5.100 år gammel (Etter Guinness rekordbok). Hva gjelder volum er det rapportert en rekke enorme trær av forskjellige treslag og fra forskjellige områder av verden. Trær med diameter på godt over ti meter er rapportert i mange tilfelle. Det finnes i hvertfall noe over 23.000 treslag i verden. Dette til tross er de relativt ens i oPPbyggingerlEt tre består i hovedsak av de tre hoveddelene: rot stamme og krone:

Roten er den delen av treet som befinner seg under jorden. Stammen forbinder roten og kronen. Kronen (og grenene) er den delen som bærer løv eller nåler. Roten har følgende hovedoppgaver: * å feste treet til jorden * å suge opp vann med næringsstoffer * å lagre reservebyggestoffer

17

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Stammen har følgende hovedoppgaver: * å bære kronen * å danne transportbaner for vann og næringsstoffer fra rot til krone og omvendt * å magasinere (lagre) næringsstoffer Kronen har følgende hovedoppgaver: * å ta opp karbondioksyd (CCy fra luften * å danne næringsstoffer (karbohydrater) * å magasinere (lagre) næringsstoffer

Karbohydrater i form av sukker, stivelse og fett (eggehvitestoffer) er treets viktigste næringsstoffer. Disse danner seg i treets bladverk av CCU fra luften og vann og mineralsalter fra roten og ved hjelp av tilført lysenergi. Denne prosess kalles assimilasjon. Vannet med oppløste mineraler bringes opp til bladverket gjennom kanaler i stammen (ytveden). CO2 fra luften tas opp av bladene gjennom ørsmå spalter eller porer i blade­ ne eller nålene (ofte på bladenes underside). Næringsstoffene og lysenergien gjør at de levende cellene i bladene danner stoffer (sukker) som treet kan bruke til å bygge nye celler. Under denne prosessen hvor det dannes sukker, frigjøres oksygen (O2) og var­ me. Oksygenet unnslipper gjennom åpningene i bladene eller nålene og slik fornyes luften. Varmen kvitter bladene seg med ved hjelp av fordamping av vann.

Kjemisk sammensetning Trevirket består av flere grunnstoffer. De viktigste er: ca. * 50 % karbon (C) * 43 % oksygen (O) * 6 % hydrogen (H) * 0,1 % nitrogen (N)

De første tre grunnstoffene danner forskjellige organiske forbindelser. De viktigste er cellulose, vedpolyoser (hemicellulose) og lignin.

Cellulose Den viktigste bestanddelen i trevirke er cellulose, som utgjør fra 40-60%. Cellulose er bygd opp som lange kjeder av likeartede molekyler av glykose, QHpO^. Lengden av cellulosemolekylene er avhengig av hvor mange molekyler som er bundet sammen. Cellulosemolekylene ligger flere sammen og danner ekstremt lange mikrofibriller. I enkelte partier av mikrofibrillene har cellulosemolekylene krystallinske egenskaper og det er sannsynligvis dette som gir trevirket den store styrken.

URMI

18

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Kjemisk sammensetning av en liten del av en cellulosemolekylkjede Cellulosefibrillene ligger i bunter som igjen ligger lagvis i celleveggen i veden. Både inne i fibrillbuntene og mellom de enkelte buntene fungerer den såkalte matriksen som består av lignin og hemicellulose som et sammenbindende materiale.

Veggen i cellen utgjør således et naturlig dannet fiberkompositt-materiale. Dette skiller seg imidlertid fra de mange kunstige komposittene (som f.eks glassfiber/polyester) ved at matriksen er vesentlig mer hygroskopisk. Dette betyr at matriksen kan ta opp i seg og gi fra seg vann. Dette er viktig fordi det fører til at trevirkets volum og elastiske egenskaper endrer seg med varierende vanninnhold.

Vedpolyoser (hemicelluloser) Vedpolyoser er et samlebegrep for en rekke stoffer som er bygd opp av enkle sukkerarter, og utgjør fra 25-30%. Vedpolyoser er et støttende byggemateriale og reservestoff. De opptrer i amorf tilstand. Sammen med ligninet binder vedpolyosene cellulosefibril­ lene sammen til den faste trestubstansen.

Lignin Lignin kan beskrives som en substans som fyller ut hulrommene mellom cellulosetrådene og binder disse sammen. Lignin er et polymert stoff som opptrer i amorf tilstand. Lignin utgjør fra 18-40% og er bundet godt fast til cellulosetrådene. Både hos bartrær og løvtrær er det noe mer lignin i vårveden enn i sommerveden. Bartrærne inneholder noe mer lignin enn løvtrær.

Andre stoffer i trevirke:

Pektiner Pektinstoffene er en heterogen gruppe av polysakkarider, bygget opp av forskjellige sukkerarter. De fungerer som klebestoff og sørger for den første sammenkitting av cel­ leveggene. Pektin er plastisk og de unge cellene kan dermed forskyves i forhold til hverandre.

Harpikser, gummisekreter (lateks), garvestoffer, mineralske avleiringer, etc.. Mange treslag inneholder forskjellige stoffer som ikke er en egentlig del av trevirket men som finnes innleiret i cellehulrommene og i celleveggene. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

19

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Mange av disse stoffene er ganske komplekse kjemiske forbindelser. Det kan dreie seg om gummiliknende substanser, fett, harpiks, sukker, olje, stivelse, alkaloider og garvestoffer. Garvestoffer forekommer i neste alle treslag og i størst mengde i barken. Hos bark av eik og gran kan andelen garvestoff være opp til 20% av tørrvekten. Garvestoffene (tanninene) inneholder syrer og fenoler som er lett oppløselige i vann og kan trenge inn i veden og gi de såkalte tanninskader (misfarginger), f.eks. ved vannlagring av tømmer.

Som garvestoffene er mange av de andre stoffen også løselige i forskjellige løsemidler og kan derfor ekstraheres (trekkes ut) fra trevirket. De kalles derfor ofte med et felles­ navn for ekstraktivstoffer. Andelen av slike ekstraktivstoffer i selve trevirket varierer fra langt under 1% (Populus -arter) til mer enn 10% av tørrvekten (Sequoia sempervirens). Det er rapportert at enkelte tropiske treslag inneholder over 20% ekstraktiver. Innholdet varierer imidlertid fra tre til tre og også innen det enkelte tre. Mange av ekstraktivstoffene kan gi praktiske problemer med f.eks. liming og overflate­ behandling. Endel av ekstraktivstoffene har også andre ulemper som at de kan føre til allergi av forskjellige slag. Noen ekstraktivstoffer er også toksiske (gir giftvirkninger) og det er indikasjoner på at noen av ekstraktivstoffene også kan være kanseriserende (kreftfremkallende).

Tabell over de vanligste treslagene som gir spesielle medisinske effekter og hva disse er finnes på sidene 200-201 i Treteknisk Håndbok.

Enkelte av ekstraktivstoffene medfører også at pH - verdien i det fuktige virket blir slik at det i forbindelse med fysisk kontakt med forskjellige metaller kan oppstå galvaniske strømmer. I praksis tilskrives den raske slitasjen som en har på sagbladene ved bear­ beiding av enkelte treslag slike fenomener. Ved bearbeiding av de vanligste norske tre­ slagene, gran, furu, bjørk og osp oppstår det ikke slike fenomener i noen merkbar grad. I endel treslag forekommer det også forskjellige uorganiske forbindelser, f.eks. kalsiumsalter og silisiumforbindelser (kvarts (SiCy bl.a.). Disse forbindelsene forekommer ofte som små mineralkorn i vedstrukturen. Treslag som inneholder relativt mye av de hardere formene for uorganiske forbindelser er kjent for å slite verktøy i ekstrem grad. Noen tropiske treslag som f.eks. merbau (Intsia bijuga og Intsia palembanica) er meget vanskelige å bearbeide med vanlige karbonstål- eller highspeedverktøy. Referanser: Yatagi, M. og Takahashi, T.: Tropical wood extractives: Effects on durability, paint curing time and pulp sheet resin spotting. Wood. Sci. 12(3). 1980.

Tsoumis, G.: Science and technology of wood. Van Nostrand Reinhold. New York. 1991.

URMI

20

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Treets vekst Treets første spire vokser opp fra frøet og avslutter vekstsesongen ved at det i enden dannes en endeknopp og flere sideknopper som ligger klar til neste års vekst. I neste vekstsesong dannes et nytt toppskudd oppå det første ved at endeknoppen vokser oppover og treet vokser i lengden. Sideknoppene danner grenskudd ved å vokse uto­ ver til siden og slik dannes grenene. Knoppenes vekst setter av de brune cellene som danner margen i stamme og grener.

Fig. 12 Treets vekst

En vesentlig faktor ved skuddenes virksomhet er at de legger etter seg et lag av celler som har en evne til fortsatt å dele seg. Dette laget kalles kambiet (sevjelag). Det ligger mellom veden og basten (innerbark). Når endeskuddene begynner å vokse, påvirkes også cellene i kambiet, og ved deres deling øker treets tykkelse. Cellene i kambiet setter av de fleste cellene innover til ved (ca. 80%) og noen til nødvendig bast og bark utover (ca. 20%). Trærne legger altså på seg utenpå og ovenpå seg selv!

Alle cellene som dannes i kambiet er i utgangspunktet like, men straks etter dannelsen begynner de å strekke og utvide seg. Det er under denne prosessen de forskjellige cel­ letypene dannes til de ulike formål.

Når cellene etableres avsettes det først en primærvegg med fibriller i relativt tilfeldig orientering. Når primærveggen er etablert er cellens volum avgrenset. På innsiden av primærveggen dannes så sekundærveggen. Den består normalt av tre forskjellig lag av fibriller. Det ytterste, som dannes først og derfor benevnes S2 har fibrillene liggende i en stor vinkel i forhold til cellens lengderetning. Innenfor S1 etableres og bygges så S2-laget opp. Dette har fibrillorienteringen nokså nær parallelt med cellens lengderetning. På innsiden av S2-laget etableres og dannes så det tredje sekundærlaget: S3. Fibrillene i S3-laget har en orientering som danner en stor vinkel i forhold til cellens lengderetning. Inn mot vakuolen (cellehulrommet) dannes det oftest et tettende sjikt. Hos mange tre­ slag er dette tettende sjiktet forsynt med vorteliknende utvekster og benevnes derfor vortelaget. 21

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Fig. 13 Treets oppbygging

Årringer og margstråler Hvert år avsetter kambiet en sylinderformet vedmasse. Tilveksten som dannes har for­ skjellig farge og struktur i begynnelsen og slutten av vekstperioden. Dette fremtrer som årringer på tverrsnittet av en stamme. De cellene som avsettes om våren eller på forsommeren har større tverrsnitt og er ofte mer tynnveggede enn de som avsettes senere på sommeren. Dette kalles vårved. Hos våre trær danner vårveden den lyse delen av veden. Vårveden har til oppgave å sørge for rask transport av vann og næringsstoffer.

Fig. 16. De to første årringene i et bartre

URMI

22

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Sommerveden (høstved) har tykkveggede celler med små hulrom. Hos bartrærne våre er vårvedsonens bredde (tykkelse) avhengig av vekstforholdene om våren. Er det gode vekstvilkår blir det avsatt en bred vårvedsone. Sommervedsonen hos bartrærne er imidlertid mer konstant av størrelse fra år til år. Dette betyr at jo fortere bartrær vokser dess større andel av veden blir vårved. Derfor vil raskvokst bar­ trevirke ha lavere densitet enn mer seintvokst bartre.

Hos ringporige løvtrær (f,eks. eik (Quercus robur), ask (Fraxinus excelsior), teak (Tectona grandis)) varierer vårvedsonen lite i bredden og når årringene er brede vil det være sommervedsonen som utgjør en stor del og veden får en høy densitet. Hos spredtporige løvtrær (f.eks. osp (Populus tremula), bjørk (Betula verrucosa) ser det ikke ut til at densiteten varierer noe særlig med årsvekstene. Hos disse treslagene er også årringene ofte utydelige (bjørk f.eks.).

Som blir forklart senere deltar ihvertfall den ytre delen av stammen (ytveden) i vanntransporten fra rot og opp til kronen. Vanntransporten besørges for en liten del av osmotiske krefter men overveiende av hårrørskrefter. De sammenhengende kanalene som finnes fra rot til krone består av cellerekker som ligger med litt overlapping lengdeveis. I veggene mellom to naboceller er det en eller flere porer som sørger for at vann kan strømme fra den ene cellen til den andre. Hos noen treslag er porene utstyrt med en slags ventiler (linseporer).

L—— Midtlamell

Lukket linsepore

Xpen linsepore Linsepore Fig. 17. Linsepore

23

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

I linseporen danner midtlamellen et membran som består av tynne tråder som vann kan trenge gjennom. Midt i membranet er en fortykning; «torus» - som er ugjennom­ trengelig for vann. Når vannstrømmen den ene eller andre veien blir stor vil torus presses mot den siden av linseporen hvor trykket er lavest. Linseporene tjener således til å regulere vannstrømmen mellom cellene. Når cellene slutter å ta del i vanntransporten vil torusen i noen treslag klebe seg til den ene eller andre siden av poren og luk­ ke denne. I våre egne treslag: gran og furu, er det slik at ved tørking vil linseporene i ytveden til furu forbli åpne mens de i granen lukkes. Dette er grunnen til at det er mulig å trykkimpregnere ytveden av furu men praktisk talt umulig å trykkimpregnere ytveden av gran. For begge treslagene gjelder at kjerneveden er praktisk talt uimpregnerbar med vanlige metoder. Ved omdanningen fra ytved til kjerneved lukkes porene.

De fleste trær danner i tillegg til de longitudinale cellene også større eller mindre bånd av celler som strekker seg fra kambium og innover i radial retning. Disse cellebåndene kan inneholde fra bare noen få celler til ganske store antall celler. Margstrålenes misjon er å sørge for næringsstofftransport mellom basten og den innenforliggende veden samt tjene som lager for opplags­ næring i treets hvileperioder. Margstrålene er viktige også i en annen sammenheng, nemlig ved at de virker som en radial armering. Cellene i margstrålene ser ut til å hindre radiale beve­ gelser og bevirker også at kløvningsmotstanden blir forskjellig i radial og tangental retning.

Fig. 18. Linseporer i cel­ levegg

Hoveddelen av treets årstilvekst skjer hos oss om våren og er avhengig av både klima og jordsmonn. Hos bartrærne, spesielt furu, skjer grentilveksten regelmessig hvert år. Hos løvtrærne er grentilveksten mindre regelmessig. Utviklingen av toppskudd og grener er bestemmende for stammens retthet og forekomst av kvister i veden. Når trær ett år vokser fort fordi fuktighet og temperatur er gunstige, blir årringene brede og avstanden mellom kvistkransene tilsvarende lengre.

URMI

24

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Marg Margen består av tynnveggede celler. Margen er ofte bare noen få millimeter i tverr­ snitt og formen kan variere. Margen, og de innerste årringene (ungdomsved), er for mange treslag av dårlig kvalitet og blir ikke benyttet av kvalitetsbevisste brukere.

Kambium Kambiet (vekstlaget) ligger mellom basten og veden, og cellene her har evnen til fort­ satt å dele seg.

Bast Basten ligger mellom barken og kambiet. Basten kalles også innerbark. Bastcellene lik­ ner cellene i veden, men har ikke stive vegger. De har et levende innhold og har til oppgave å transportere næringsstoffer som er dannet i bladene (nålene) nedover i treet.

Bark Bark består dels av spesielle korkceller, dels av bastceller som presses flate og herdes. Korkcellene er fylt med luft og impregnert med garvestoff, slik at vann ikke trenger gjennom.

Ytved og kjerneved Ytveden eller splintveden (kalt geite på enkelte dialekter) er den veden som omgir kjerneveden, og som tar del i vanntransporten. Hos mange treslag slutter cellene i de sentrale delen av stammen å fungere som transportårer etter endel år. De går da over til å danne den såkalte kjerneveden. Hos endel treslag er overgangen fra aktiv ved (ytved) til død ved (kjerneved) ledsaget av eller forårsaket av at celleveggene innsettes med ekstraktivstoffer (harpikser, garvestoffer etc.). I enkelte treslag avleires det også forskjellige stoffer i selve cellehulrommet (f.eks. tyller hos eik). Fordi de stoffene som avleires i celleveggene og i cellehulrommene ofte øker motstandsevnen mot råte- og insektsangrep, er det for endel treslag nesten bare kjerneveden som benyttes. Hos endel av de kjerneveddannende treslagene er kjerneveden mørkere enn ytveden, men det finnes også treslag som danner kjerneved uten fargeforandring. Kjerneveden er som regel også tørrere, i noen treslag er den tyngre, hardere og mer varig enn ytveden. Dessuten krymper den mindre. Hos endel treslag (alm, bøk, ask, selje) forekommer såkalt falsk kjerneved. Denne har lavere vanninnhold enn ytveden, men ellers skiller den seg ikke fra denne.

Ungdomsved De første (innerste) årringene som dannes i et tre, har en annen sammensetning enn den ved som dannes senere. Denne tidlige veden, som vi gjerne kaller ungdomsved (engelsk: juvenile wood) har lavere densitet (egenvekt) enn den veden som dannes senere. For våre vanligste treslag er det de første 15 - 20 årringene som danner denne ungdomsveden. Ved liten årstilvekst betyr dette at en i midten av stammen får en liten sylinder med svakere ved. Ved stor årstilvekst får ungdomsveden stor betydning for utbyttet av tømmeret fordi andelen ungdomsved blir tilsvarende større (Under gunsti­ ge vekstvilkår kan f.eks. gran ha årringer på mer enn en cm per år. I løpet av 20 år vil dermed et 40 cm tykt tre kunne bestå av nesten bare ungdomsved!).

25

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Marg

Ungdomsved

De første 15-20 årstilvekstene blir ungdomsved

Moden ved

Når cellene blir 30-40 år slutter de å ta del i vanntransporten. Kjerneveden begynner å dannes.

Kjerneved Fig. 20. Snitt gjennom stam­ me av et treslag som danner kjerneved, f. ~eks. gran

Reaksjonsved Dersom treet eller deler av det blir utsatt for spesielle belastninger dannes reaksjonsved.

Fig. 22. Endesnitt gjennorn tennar. (Pinus radiata)

Løvtre

Bartre

Hos løvtrær dannes reaksjonsveden i form av strekkved i de områder som har strekkbelastning. Denne veden er ikke særlig trykksterk men tåler mye strekk. Hos nåletrær dannes trykkved, hos oss ofte kalt tennar, i de områder som har trykkbelastning. Til forskjell fra reaksjonsveden som dannes hos løvtrærne tåler trykkveden trykk godt men den har meget lav strekkfasthet. Reaksjonsveden er i de aller fleste tilfelle også uønsket fordi den har andre krympings- og svellingsegenskaper enn veden omkring. Dessuten er den som regel ikke lett å bearbeide. Snittflatene blir ofte opprevet.

Tennarveden har en rødlig-brun fargetone fordi årringenes vårvedandel er vesentlig mindre enn normalt. URMI

26

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Forskjellen på løvtrær og bartrær Det nøyaktige antall treslag er ukjent men det antas at det dreier seg om ca. 23.000 botanisk forskjellige treslag. De aller fleste av disse er løvtrær. Som treslag er da regnet planter som danner stamme (en eller flere). (Av veddannende planter regnes at det fin­ nes mer enn 100.000). I Amasonas antas det å være ca. 5.000 trearter. I USA regnes det med ca. 1.200 og i Europa omkring 60.

I Norge har vi ca. 20 viltvoksende arter. Det nøyaktige antallet kan diskuteres fordi det stadig skjer spredning av «nye» tresorter. I nyere tid har vi i Norge innført en rekke tre­ slag som ser ut til å trives og som etterhvert vil bli en del av vår flora. Eksempler er bl.a. lerk (Larix), sitkagran (Picea sitchensis), vrifuru (Pinus contorta) og balsampoppel.

Det finnes flere grupper av planter som vi kan karakterisere som treformete:

Løvtrær som finnes i Norge (naturlige og innplantede). Vanlig bjørk - Betula odorota Gråor - Alnus incana Osp - Populus tremula Sommereik - Quercus robur Ask - Fraxinus exelsior Alm - Ulmus glabra Lind - Tilla cordata Selje- Salix caprea Hegg - Prunus padus

Lavlandsbjørk - Betula verrucosa Svartor - Alnus glutinosa Balsampoppel - Populus trichocarpa Vintereik - Quercus petrea Bøk - Fagus silvatica Lønn - Acer platanoides Hassel - Corylus avellana Rogn - Sorbus aucuperia Kristtorn - Ilex aquifolium

Bartrær som finnes i Norge (naturlige og innplantede) Vanlig gran - Picea abies Engelmannsgran - Picea engelmannii Svartgran - Picea mariana Vanlig edelgran - Abies alba Kjempeedelgran - Abies grandis Nobelgran - Abies procera Nordmannagran - Abies nordmanniana Vanlig furu - Pinus silvestris Vrifuru - Pinus contorta Silkefuru - Pinus peuce Japansk lerk - Larix leptolepsis Douglas - Pseudotsuga menziesii Nutkasypress - Chamaecyparis nootkatensis Vanlig sypress - Chamaecyparis lawsoniana

Sitkagran - Picea sitchensis Hvitgran - Picea glauca Serbisk gran - Picea omorika Sibirsk edelgran - Abiea sibirica Fjelledelgran - Abies lasiocarpa Fageredelgran - Abies amabilis Veitch edelgran - Abies veitcii Berg furu - Pinus mugo Sembrafuru - Pinus sembra ■ Europeisk lerk - Larix decidua Sibirsk lerk - Larix sibirica Einer - Juniperus communis Barlind - Taxus baccata Hemlokk - Tsuga heterophylla

1. 2. 3. 4.

Palmer Bambus Bartrær eller nåletrær Løvtrær

Viktigst er bartrærne og løvtrærne. Industrielt er bartrærne de viktigste, selv om det er langt færre bartreslag enn løvtreslag. Løvtrærne har imidlertid voksende betydning. En av grunnene til dette er blant annet at cellulosein­ dustrien har lært å nytte løvtreslag og derfor kan gi avsetning for den delen av trestammen (tømme­ ret) som ikke kan bli nyt­ tet til trelast. Eukalyptus som det nå dyrkes mye av, f.eks. i Portugal, er et eksempel på dette.

Palmene har hittil ikke fått noen særlig utnyttelse fordi oppbyggingen av stammen ikke er slik at den gir praktisk anvendbare materialer eller egner seg for ekstraktive prosesser. I Sørøstasia er mange av bambusartene høyt skattete vekster og selv om de egentlig er for et slags gress å regne kan enkelte arter få betraktelige dimensjoner. Bartrærne er bygget opp noe enklere enn løvtrærne. I løvtrærne finnes flere celletyper som ikke finnes i bartrærne. I det videre vil vi i denne boken konsentrere oppmerksomheten på bartrærne og løv­ trærne.

27

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

3. Trevirket som materiale Beskrevet med den moderne materialteknologiens terminologi er trevirke bygget opp av overveiende parallelle tynnveggete rør innleiret i en amorf matriks. Veggene i de tynnveggete rørene består av en kombinasjon av langsgående og tverrgående lag av mikrofibriller som i sin tur er innbakt i en amorf matriks. De tynnveggete rørene er organisert i konsentriske lag om en kjerne. Disse konsentriske lagene er bygget opp med periodisk varierende egenvekt, dvs. varierende forhold mellom rørveggvolum og rørhulrom. Radi­ alt på kjernen er bygget inn bånd med samme type rør som i den langsgående struktur og som virker som radiale forsterkninger. Rørenes diameter er i størrelsesorden 10-70 li og lengdene varierer fra 0,2 mm og opp mot 5 mm. De mikrofibrillene som danner styrkeelementet i rørveggene er bygget opp av parallelle bunter av det som benevnes elementærfibriller og disse i sin tur er bygget opp av parallelle molekylkjeder.

Disse molekylkjedene, som er det vi normalt betegner som cellulose, består av karbon, oksygen og hydrogen. Forklaringen på trevirkets relativt store styrke og stivhet ligger i styrken av disse molekylkjedene. I teorien kan det forventes strekkstyrker på fra 10.000 MPa til 40.000 MPa. Nå er ikke disse molekylkjedene uendelig lange og brudd skjer ved at kjedene glir i forhold til hverandre. Teoretiske betraktninger på det grunnlag tilsier at en skal kunne forvente strekkstyrke på omlag 1.200 - 1.500 MPa. Målinger av strekkstyr­ ken for separerte trefibre er da også målt til å være helt oppimot 1.300 MPa.

Fig. 23. Forholdet mellom cellehulrom og celleveggvolum som funksjon av densiteten.

Den gjennomsnittlige densiteten på veggmaterialet er ca. 1,5 g/ cm. Pga. oppbyggingen av trevirket blir densiteten på det tørre trevirket avhengig av forholdet mellom rørhul­ rom og rørvegghulrom. Dette forholdet varierer fra treslag til treslag - fra 0,1 g/cm' som vi kan finne hos balsa (Ochroma lagopus) til 1,2 g/ cm3 som vi finner hos pokenholt (Guaiacum officinale). Mellom disse to ytterpunktene finner vi omtrent 23.000 tresorter (!), og blant disse de tresorter som benyttes til konstruktive formål. Den største mengden av konstruksjons virke utgjøres av bartre og de tresortene som nyttes har stort sett densiteter fra 0,4 g/ cm3 til 0,6 g/ cm3. 29

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

At de fleste av de egenskapene som ingeniører og konstruktører er opptatt av er mer eller mindre direkte korellert med densiteten er innlysende. Sett på bakgrunn av den lave densiteten blir trevirkets styrkeegenskaper enda mer imponerende.

For de tresortene vi vanligvis nytter gir den lave densiteten trevirket en særlig verdi i konstruksjoner hvor det er viktig å ha lav varmeledningsevne. Den lave densiteten i for­ hold til styrken betyr også at konstruksjoner i tre gir små problemer med selve konstruksjonsmaterialets vekt.

Trevirkets densitet I forbindelse med trevirkets egen­ skaper er densiteten viktig. Med trevirkets densitet menes forholdet mellom dets masse (vekt) og dets volum. Det anvendes imidlertid flere måter å angi densiteten på og dette kan det være nyttig å være klar over. I tidligere tider nyttet en gjerne densiteten i absolutt tørr til­ stand. Dette innebærer at trevirket er tørket til absolutt tørrhet og det -H-------- - ------- 1-------- I------ , er forholdet mellom vekten og 300 400 500 600 kg/m3 volumet ved absolutt tørrhet som Densitet anvendes. Fordi det måleteknisk er enklere anvendes imidlertid også Fzg. 24. Forholdet mellom densiteten og fasthetsegenskapene. forholdet mellom absolutt tørr vekt og volumet ved henholdsvis 12% trefuktighet, 15% trefuktighet og i rå tilstand. For­ di volumet ved 12% trefuktighet er større enn ved absolutt tørrhet blir densiteten lavere. Tilsvarende er volumet ved 15% trefuktighet og ved rått trevirke enda større og densitetene tilsvarende lavere. I enkelte tilfelle angis også forholdet mellom vekten ved en bestemt trefuktighet (f.eks. 12%) og volumet enten ved samme trefuktigheten eller en annen trefuktighet. For å holde orden på dette anvendes det derfor ofte to indekser eller betegnelser knyttet til den bokstaven som betegner densiteten (r). Den første indeksen eller betegnelsen angir ved hvilken fuktighet vekten er bestemt og den andre ved hvil­ ken fuktighet volumet er bestemt. Betegnelsen ro,is innebærer derfor at vekten er bestemt ved 0% trefuktighet mens volumet er bestemt ved 15% trefuktighet.

I tabellen til høyre er vist de variasjoner en får for furu og gran ved enkelte av de forskjellige måtene å beregne densiteten (r) på:

Betegnelse r r r r r

= 0, rå = 0, 15 = 00 = 15, 15 =ri5 rå (kjerne/splint)

Furu = 430 kg/m3 = 460 kg/m3 = 490 kg/m3 = 530 kg/m3 = 550/980 kg/m3

Gran 385 kg/m3 410 kg/m3 430 kg/m3 470 kg/m3 490/930 kg/m3

(B. Esping, Torkhandboken, 1977)

Trevirkets egenskaper har stor spredning Fordi trær, som vi mennesker, oppviser arvelige egenskaper, vil styrkeegenskapene kun­ ne variere fra tre til tre. I tillegg er vekstbetingelsene trærne har under oppveksten med­ bestemmende for styrkeegenskapene. Den store variasjonen dette gir representerer på den ene siden et vidt spekter av bruksmuligheter mens de på den andre siden er trevir­ kets akilleshæl.

URMI

30

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Fig. 25. Hyppighetsfordeling av bøyningsfasthet gran - full størrelse

Som nevnt foran er densiteten klart en viktig styrkeparameter. Å bedømme densiteten er imidlertid ikke helt enkelt. Når man betrakter trevirke, springer selvsagt årringene i øynene. For bartrevirket har vi det forhold at dess større tilvekst per år jo lavere blir nor­ malt densiteten - og dermed styrken. For løvtrærne er det imidlertid ikke slik. For en del løvtrearter, som osp, bøk og bjørk, er det liten forskjell i densitet og styrke mellom rasktog sentvokst trevirke. For andre treslag som eik, alm, ask og teak er det imidlertid slik at jo raskere trærne har vokst, dess større densitet og dermed styrke vil vi finne i trevirket. I tillegg har vi en rekke andre faktorer som spiller inn hva gjelder det enkelte trestykkes styrkeegenskaper. En viktig faktor og som er meget vanskelig å vurdere rent visuelt er at de mikrorørene som trevirket er bygget opp av i perioder av trærnes liv ofte vokser i en spiralform.

Fig. 26. Trevirkets bruddfasthet i longitudinal retning som funksjon av fiberhellingen.

31

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Det betyr at vi i endel konstruksjonsvirke får det vi kan kalle skråfibrighet, som er en sterkt styrkenedsettende faktor. I tillegg til de nevnte faktorene finnes det en rekke styrkenedsettende faktorer som er langt lettere å observer og dermed ta hensyn til. Kvister og de fiberforstyrrelser som opp­ trer rundt disse er de faktorene som har størst betydning.

enkeltkvist

Største

Fig. 27. Bøyningsfasthet for gran og furu som funksjon av diameteren på den største enkeltkvisten.

Det dreier seg imidlertid ikke bare om kvisten og dens størrelse men også om dens plas­ sering i det enkelte trestykket. F Trykk

Lite farlig kvist

Strekk F/2

Farlig kvist fiberne rundt er bruddanvisere

F/2

Fig. 28. Kvistens plassering viktig for styrken.

Som vil bli grundigere diskutert i kapitlet om tre og vann er tre hygroskopisk. Fordi vannmolekylene er innleiret i celleveggen og på det vis bidrar til å holde de enkelte fibrillene fra hverandre sveller treet og molekylkreftene mellom de enkelte cellulosekjedene minker. Samtidig bevirker utsvellingen at det blir mindre relativ tetthet og dermed mindre materiale til å ta opp kreftene. I diagrammet nedenfor er vist sammenhengen mellom trykkfastheten og forskjellige grader av fuktighet som funksjon av densiteten for furu.

URMI

32

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Temperaturen er en annen faktor som har inn­ virkning på trevirkets styrkeforhold. Hemicellulose og lignin er termo­ plastiske, dvs. de mykner ved oppvarming. Dette innebærer at trevirket blir svakere dess høyere tem­ peraturen blir. Ved tem­ peraturer over 100° C blir ligninet såvidt plastisk at endel treslag relativt lett lar seg bøye og forme. Se forøvrig kapitlet om plas­ tisk forming.

Fig. 29. Trykkfastheten langs fiberretningen som funksjon av densiteten ved forskjellig vanninnhold.

Med den tilnærmete normalfordelingen som vi finner i styrkeegenskapene hos trevirke og den store spredningen det dreier seg om er det åpenbart at de bedre kvaliteter ikke på noe vis nyttes optimalt. En kan fundere på hvorvidt en skal anvende sannsynlighetesregning ved beregningene. Hittil har en holdt seg til den sikre linjen - dvs. overdimensjonert det aller meste og på den måten sikret at det ikke havner en for svak trebit på et kritisk sted.

Den økning av beregningsstivhet og styrke som det tillates operert med ved limtre bely­ ser noe av mulighetene. Økningen fremkommer ikke ved at det er færre og mindre styrkereduserende feil ved trevirket, men at selve produksjonsmetoden fører til at feilene blir delt opp og jevnere fordelt og virkningen av hver enkelt således langt mindre.

Hvordan fastslå tillatelige påkjenninger? I sorteringssystemene som er etablert for de forskjellige treslag, og som nyttes i de for­ skjellige land, tar man som regel utgangspunkt i hvilken styrke trevirket har når det testes små feilfrie prøver. Ofte måles disse egenskapene ved 12% trefuktighet. Styrken kan så regnes om ved hjelp av tabeller til hva den ville ha vært ved absolutt tørr­ het f.eks. eller ved den bruksfuktigheten en regner med at trevirket skal ha. Ved hjelp av tabeller elller diagrammer reduseres så styrken avhengig av skråfibrighet (hvis det er skråfibrighet), kviststørrelser og mengder, årringstørrelse el.l. I praksis ender en som regel opp med at det for materialer av noen størrel­ se kan tillates f.eks. 20 40% av styrken for små Fig. 30 Trykk- og strekkfasthet for feilfri furu som funksjon av feilfrie prøver. temperaturen

33

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Hvilke egenskaper er viktige ved produksjon av møbler og innredninger? Det kan selvsagt diskuteres men ubetinget vil bøyefasthet, elastistetsmodul - dvs. mot­ stand mot nedbøying, skjærfasthet, slagbruddfasthet og hardhet være viktige. I tillegg vil trevirkets krymping og svelling ved varierende fuktighet være av betydning. Som nevnt foran er det stor spredning på trevirkets egenskaper - variasjon fra tre til tre og innen trær - skråfibrighet vil ha betydning, kvister etc. Forskjellige kilder oppgir litt forskjellige data og det betyr at en som regel må konsultere mange for å danne seg et gjennomsnittsbilde av et treslags egenskaper. I den tabellen som følger er stillet sammen de viktigste gjennomsnittsdataene for små feilfrie prøver av enkelte vanlig nyttede treslag. De verdiene som oppgis for styrkeegen­ skaper som strekkstyrke, bøyfasthet etc. vil en normalt ikke oppnå i større dimensjoner. Men som en basis for en sammenlikning mellom f.eks. furu og de andre treslagene bør en slik liste gi holdepunkter.

Den hardheten som er angitt i tabellen er vinkelrett på fiberretningen. Ut fra disse dataene kan en, hva gjelder de styrkemessige forholdene trygt velge hvilket treslag en vil dersom det er en noenlunde defektfri kvalitet, uten stor grad av skråfibrig­ het, omhyggelig tørket til den fuktigheten en vil ha.

For å gi et lite bilde av hvilke valgmuligheter som finnes hva gjelder treslag, er de tresla­ gene som det er angitt enkelte data for i tabellen under, i det følgende beskrevet noe mer utførlig (alfabetisk rekkefølge).

Treslag C ensitet Bjørgefast E-modul S kj fasth Slagbrudd Hardhet Krgmpn g/cm3 N/mm 2 N/mm2 N/mm2 kJ/m2 & tang Jan ka Gran Furu Lerk

0,43 0,49 0,55

87 91 90

12500 1 0000 1 0900

6,8 9,1 8,2

40 36 55

200 250 350

7,8 7,7 7,8

Para na Douglas

0,53 0,47

98 66

10400 1 1300

1 3,6 7

50 60

290 280

8,5 7,4

Ask Bjørk Eik Lønn Alm Bøk Kirsebær

0,65 0,58 0,65 0,57 0,64 0,68 0,57

1 18 105 96 106 87 121 96

13100 14700 1 1500 10300 1 0800 15700 1 1000

1 1,8 12,1 10,8 9,0 8,0 7,8 14,8

67 98 70 65 59 98 90

450 420 450 520 510 600 510

8.0 7,8 8,8 8,2 8,3 1 1,8 8,7

0,80 0,70 0,57 0,60

123 1 06 99 1 13

15800 1 4500 1 1 500 1 1000

12,8 15,0 9,5 12,5

40 38 30

750 800 560 520

5.3 4,0 5,0 5,5

Merbau Afzelia Sipo Iroko

URMI

34

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

FAKTA OM AKTUELLE TRESLAG Afzelia (afrikansk) Norsk navn: Afzelia Botanisk navn: Afzelia spp. (Afzelia africana, Afzelia beila, Afzelia bipindensis og Afzelia pachyloba) Andre navn (handelsnavn): Doussie, Apa, Aligna, Mkora, Mbembakoff, Chanfuta, Mussacossa. Navnet er en fellesbetegnelse på flere treslag, men størsteparten består av Afzelia bipin­ densis og Afzelia pachyoba. Det forekommer også Afzelia arter i Asia (Afzelia xylocarpa).

Beskrivelse av treet og vedstruktur Afzelia bipindensis og Afzelia pachyoba tilhører de middelstore lauvtreslag og blir gjerne ca. 30-40 m høye og har da vanligvis en diameter på ca. 1,0 m. Kvistfri stamme er 15-25 m. Stam­ men er temmelig rett og sylindrisk. Afzelia africana er mindre og har dårligere stammeform. Splintveden skiller seg klart fra kjerneveden. Splintveden er ca. 5-10 cm bred og har blekgul farge. Kjerneveden hos Afzelia bipindensis og Afzelia pachyoba har en kraftig mahognyrød farge og et relativt markert poremønster. Fiberstrukturen er av og til uregelmessig. Når den er regelmessig er veden av høy kvalitet. Strukturen er temmelig grov. Ved med vrid vokst struktur kan forekomme. Veden har et attraktivt utseende på grunn av et marmoraktig preg. Vedens utseende minner noe om Iroko (Chlorophora excelsa ).

Gule eller hvite avleiringer eller flekker forekommer relativt ofte. Dette kan forårsake misfarging av trevirket under fuktige forhold.

Vekststed - tilgjengelighet Afzelia forekommer i tropisk Afrika, fra Sierra Leone i vest til Sudan i øst, og til Zimbab­ we og Mocambique i sør. Afzelia bipindensis og Afzelia pachyloba kommer i det vesentligste fra Kamerun og Nigeria. Afzelia beila vokser i Ghana og Elfenbenskysten.

Fysikalske og mekaniske egenskaper Afzelia (A. bipindensis) er et tungt treslag med høy styrke, stor motstandsdyktighet mot råte, sopp og insekter og høy grad av stabilitet.

Tørking Treslaget tørker langsomt, men uten problemer. En viss deformasjon og sprekkdannelse kan forekomme.

Bearbeiding Bearbeidbarheten avhenger av vedens struktur. Som regel er bearbeiding, saging og høvling, ikke uten problemer. Veden sløver verktøyet raskt dersom den inneholder krittavleiringer. En bør derfor bruke hardmetallverktøy. Det anbefales en skjærevinkel på 15° ved høvling. Ved skruing er det nødvendig å forborre for at veden ikke skal sprekke.

Bøying Bøyeegenskapene varierer meget, men betraktes som moderat gode.

Miljø - helse Trestøv fra afzelia kan forårsake irritasjon i luftveier og øyne. God ventilasjon med punktavsug anbefales derfor. 35

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Limbarhet Treslaget kan være vanskelig å lime. Forsøk har vist at det lar seg gjøre med de fleste limtyper. Prosessen krever imidlertid ekstra påpasselighet for at resultatet skal bli bra (som for andre tunge, harde treslag).

Overflatebehandling De nevnte gule og hvite avleiringene kan påvirke overflatebehandling med beis og lase­ rende midler. Polerte overflater krever grundig forbehandling på grunn av de grove porene. Oljebaserte overflatebehandlingsmidler fester dårlig. Ekstraktivstoffer i trevirket kan forstyrre herdingen av kjemisk herdende lakker.

Impregnering Treslaget er meget vanskelig å impregnere. Det er imidlertid så bestandig mot råte og insekter at det ikke er nødvendig å impregnere.

Bruksområder Afzelia brukes der det stilles store krav til holdbarhet og stabilitet. Treslaget blir derfor brukt til høykvalitets innredninger både innendørs og utendørs: trapper, benke- og bord­ plater, innredninger i banker og offentlige bygninger, dører og vinduer, gulv, til kon­ struksjoner i vann, til broer, båtdekk, beholdere for syrer og andre kjemikalier, m.m. På grunn av de gule og hvite avleiringene bør treslaget ikke benyttes i kjøkken og bad.

Alm Norsk navn: Alm Botanisk navn: Ulmus glabra. Engelsk: wych eim, mountain eim. Tysk: Bergulme, Ruster Fransk: orme de montagnes

Det finnes flere forskjellige sorter alm. De adskiller seg noe fra hverandre, men har stort sett de samme egenskaper. Særlig viktige er «rock eim» og «white eim» i USA og engelsk, hollansk og «wyche eim» som vi finner i Europa, samt den japanske arten nire. I Norge fin­ nes Ulmus glabra. Almen har i de siste tider blitt utsatt for den såkalte almesyken, et sop­ pangrep som fører til at trærne visner og dør. Soppen spres av en bille. Sykdommen har spredt seg til de fleste av de områdene hvor vi finner alm og forekommer også i Norge.

Beskrivelse av treet og vedstrukturen Løvtre som vanligvis blir 30-40 meter høyt (i Norge ca. 20 m), avhengig av vekstbetingel­ ser. Den kvistfrie stammen blir 12-18 meter og diameteren blir opp til 1,0-1,5 meter.

Veden har et karakteristisk utseende med fremtredende årringmønster, kraftige poremønster og ofte uregelmessig fiberstruktur. Veden er lysebrun, ofte med et grønnaktig skjær. Ytveden (splintveden) skiller seg klart fra kjerneveden, spesielt på ferskt virke. Ytveden er ofte bred med gulhvit farge. Fargen på kjerneveden varierer sterkt fra lysbrun til rødlig og orange til sjokoladebrun. Alm kan være en meget dekorativ tresort med et eksklusivt utseende.

Voksested - tilgjengelighet Alm (Ulmus glabra) vokser i Nord-Europa (inkl, de engelske øyer). I Norge finnes alm spredt på varme steder på Østlandet og nordover til Beiarn. Den forekommer helst URMI

36

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

enkeltvis i annen skog. Den vokser forholdsvis! raskt i ungdommen og krever nærings­ rik jord med frisk fuktighet. Stående kubikkmasse er ca. 100.000 m3. Alm er idag lite til­ gjengelig i Norge som industrielt råstoff.

Fysikalske og mekaniske egenskaper Alm er et ringporet lauvtre, og brede årringer gir dermed det tyngste og sterkeste virket. Alm er et moderat tungt treslag, men ikke spesielt sterkt.

Holdbarhet Alm er ikke spesielt bestandig mot råte og insekter.

Tørking Alm tørker relativt lett og raskt, med en viss tendens til deformasjon. Sprekkdannelse pleier ikke å være noe større problem. Det anbefales at strøene plasseres tett og at stablen belastes under tørking.

Bearbeiding Alm er vanligvis lett å bearbeide, men virke med fiberbølger byr på problemer. Høvling og pussing gir en hard og slitesterk overflate. Spiker og skruer holder bra.

Bøying Feilfritt almvirke har bøyeegenskaper som kan sammenliknes med bøk (alm kan til og med være bedre). Fiberbølget virke og kvister gir imidletid problemer ved bøying.

Miljø - helse Det er opplyst at støv av almvirke kan fremkalle eksem hos disponerte personer.

Limbarhet Alm har gode limeegenskaper med de vanligste limtypene.

Overflatebehandling Vanligvis er det ikke spesielle problemer ved overflatebehandling av alm, men som ved andre grovporede treslag må man se til at det ikke oppstår blærer over porene ved tør­ king. Det opplyses at det kan forekomme problemer ved tørking av syreherdende gulvlakker (ref.: Tråfakta).

Impregnering Splintveden er lett å impregnere, mens kjerneveden er vanskelig å impregnere.

Bruksområder Alm er utmerket til møbler og innredninger, dreiearbeider, i båtbygging og under vann.

Ask Norsk navn: Ask Botanisk navn: Fraxinus excelcior Engelsk: common ash, european ash, Tysk: Esche, Fransk: fréne

Beskrivelse av treet og vedstruktur Ask er et lauvtre som blir ca. 25-30 m høyt. Kvistfri stamme er ca. 10-15 m og diameter er 37

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

ofte fra 0,6-1,5 m.. Ytveden (splinten) er bred og gulhvit i farge. Kjerneveden er hvitaktig mot grågul og skiller seg som regel klart fra ytveden. Ofte kan kjernen i eldre trær bli mørk brun eller sort. Veden er tydelig ringporet med grove porer. Årringene er tydelige og varierer i bredde. Vedens struktur gir et livlig og dekorativt utseende. Margstrålene er tallrike, men små og lite synlige.

Voksested - tilgjengelighet Den europeiske asken vokser i størstedelen av Europa, særlig i Ungarn og Tyskland, og bortsett fra i nordlige Skandinavia, Skottland, Irland, og nordre deler av Russland. I Nor­ ge trives asken best på Sør- og Østlandet. Asken krever næringsrik jord. Den er til en viss grad tilgjengelig som industrielt råstoff.

Fysikalske og mekaniske egenskaper Asken er et relativt tungt og hardt treslag med spesielt stor bruddstyrke og særlig høye bøyefasthetsegenskaper. Som et ringporig treslag gjelder at en bør velge virke med brede årringer dersom styrke er viktig. Asken er trolig det lauvtre i Norge som har best teknis­ ke egenskaper.

Holdbarhet Ask er ikke bestandig mot råte og insekter og tåler vekslende fuktighet dårlig. Ask har god motstandsevne mot syrer og baser.

Tørking Asken tørker hurtig og greit uten sprekkdannelser. For å unngå vridning av veden bør tørketemperaturen være relativt lav. Eventuelle skjevheter går delvis tilbake ved kondis­ jonering.

Bearbeiding Asken er relativt lett å bearbeide. Verktøyslitasjen er moderat. Reaksjonsved kan skape problemer ved høvling. Ved spikring og skruing anbefales forborring.

Bøying Asken har meget gode bøyeegenskaper unntatt når veden inneholder uregelmessigheter og store kvister.

Miljø - helse Det foreligger ingen opplysninger om spesielle skaderisker forbundet med ask.

Limbarhet Limbarheten hos ask er meget god.

Overflatebehandling Ask kan overflatebehandles med de vanlige overflatebehandlingsmidler og -system for lyse treslag. Vær imidlertid oppmerksom på faren for blæredannelse over porene ved høy tørketemperatur.

Impregnering Asken er vanskelig å impregnere. Mørk kjerneved lar seg ikke impregnere.

Bruksområder Asken varierer svært i kvalitet. Utvalgt materiale er av førsteklasses kvalitet på grunn av URMI

38

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

styrkeegenskapene og bøyeegenskapene. Ask blir benyttet til en mengde produkter; sportsartikler som ski, tennisrekkerter, hockykøller, baseballkøller, m.m., skaft til forskjel­ lige typer redskaper, fat og tønner, til møbler, innredninger og båtbygging. Til møbler og innredninger brukes både heltre og finer av ask.

Bjørk Norsk navn: Bjørk Botanisk navn: betula verrucosa (1) og betula pubescens (2) Engelsk: european birch, common birch Tysk: Hångebirke (1), Haarbirke (2) Fransk: bouleau verruqueux (1), bouleau (2) På verdensbasis finnes flere bjørkearter. De forskjellige bjørkeartene vokser i Asia, NordAmerika og Europa. I norden har vi tre arter; betula pubescens (vanlig bjørk), betula verru­ cosa (lavlandsbjørk eller hengebjørk) og betula naua (dvergbjørk). Det er spesielt de to før­ ste som er viktig med hensyn til bruksegenskaper. Veden hos disse er så lik at de kan beskrives under ett.

Beskrivelse av tre og vedstruktur Løvtre som gjennomsnittlig blir ca. 18-21 meter høyt og har en diameter på 0,6-1,0 meter. I norden er ofte stammene rette og rene opp til ca. 9 meter. Dette avhenger imidlertid av jordsmonn og klima på vekstplassen. Bjørka trenger mye vann (et voksent bjørketre tar normalt til seg 6-700 liter vann i døgnet) og liker seg best i fuktig jordsmonn. Bjørka er et splinttre uten egentlig kjerne. Veden er hvit til lys brun eller rødlig. Porene er fine til mellomfine og er jevnt fordelt over årringene. Årringene og margstrålene er uty­ delige. Flammer og falsk rød kjerneved forekommer ofte. En spesiell type uregelmessig fiberstruktur med barkinnslag forekommer kun hos hengebjørken eller hos krysninger hvor hengebjørken inngår. Denne type bjørk kalles masurbjørk og er et meget attraktivt treslag. I Finland dyrkes masurbjørk med godt resultat.

Vekststed - tilgjengelighet Nordlige halvkule (B.pubescens og B. verrucusa). Bjørk er stort sett tilgjengelig som indus­ trielt råstoff over hele landet. Mye bjørk blir imidlertid importert fra Finland og Sverige. Finland har i mange år dyrket bjørk med tanke på videreforedling til møbler, innredning­ er, husgeråd, leker, dreide produkter, m.m.

Fysikalske og mekaniske egenskaper Bjørk er noe hardere og tyngre enn furu, men er vanskelig å spalte. Den er elastisk og har relativt gode holdfasthetsegenskaper.

Holdbarhet Bjørka tåler fuktighet dårlig og er ikke bestandig mot råte og insekter.

Tørking Bjørka er relativt lett å tørke, men den har en tendens til å deformere.

39

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Bearbeiding Bjørka er lett å bearbeide og den sliter verktøyet middels. Ved uregelmessig fiberstruktur bør skjærevinkelen reduseres. Bjørkematerialet er utmerket til dreiing. Ved spikring nær kant anbefales forborring.

Bøying Materiale med rettfibret virke uten kvist er lett å bøye. Dette forekommer imidlertid skjeldent. Uregelmessig fiberstruktur og kvistforekomst minsker materialets egenskaper for bøying.

Miljø - helse Uten noen spesielle helserisker.

Overflatebehandling Lett å overflatebehandle.

Impregnering Lett å impregnere.

Bruksområde Bjørk har et stort anvendelsesområde. I gamle dager ble bjørka benyttet til en mengde ting til hus og hjem (husgeråd). I industriell sammenheng benyttes bjørka mye til kryssfinér, finer, møbler, innredninger av alle slag (utendørs og innendørs). Masurbjørka egner seg spesielt til møbler og innredninger av høy kvalitet. Bjørka egner seg også utmerket til dreiing.

Bøk Norsk navn: Bøk Botanisk navn: Fagus silvatica Handelsnavn: Rødbøk Andre navn: Dansk bøk, Engelsk bøk, Fransk bøk (etter vekststed). Engelsk: european beech, Tysk: Buche, Fransk: hétre. Fagus betyr å ete. At treet blir navngitt på denne måten henger sammen med at bøkenøttene er spiselige både for dyr og mennesker. Bøk betyr opprinnelig tre.

Beskrivelse av tre og vedstruktur Lauvtre som normalt blir opp til 15 - 30 m høyt, avhengig av vekstbetingelsene. Lengder på 45 m forekommer. Kvistfri lengde er fra 10 - 15 m. I Norden blir diameteren ca. 0,4 0,5 m, mens bøketrærne i mellom-Europa kan ha diameter på over 1 meter.

Splintved og kjerneved er normalt like av utseende med en hvit-grålig/lyserød/brunlig farge. Porene er fine og jevnt fordelt over årringene. Årringene er ikke godt synlige unn­ tatt hos den porefattige og mørke høstveden. Veden har en homogen struktur. Margstrålene synes som tydelige mørke årer. Bøk kan danne tydelig kjerneved, såkalt rødkjerne (også kalt falsk kjerne). Dette fore­ kommer særlig hos eldre bøketrær. URMI

40

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Voksested - tilgjengelighet Bøken vokser i hele Europa mellom ca. 40 og 60 grader N breddegrad og i vestre Asia. I Norge finnes bøk på enkelte steder i Sør-Norge. Den krever varmt klima og lang vekst­ tid. Den norske bøken er i liten utstrekning tilgjengelig som råstoff til industrien. Bøk er sannsynligvis det lauvtreslag det importeres mest av til Norge. Bøk er normalt tilgjenge­ lig som finer, både som dekkfinér og for laminering, som emner til møbler, parkett ol. og som snekkerlast. Det kan leveres relativt store bredder og lange lengder.

Fysikalske og mekaniske egenskaper Bøk er et sterkt og middelstungt treslag. Treslaget krymper forholdsvis mye.

Holdbarhet Bøk er ikke bestandig mot råte og insekter, men er holdbar under vann og i tørt klima innendørs.

Tørking Bøk tørker relativt lett, men på grunn av den store krympingen er det fare for at virket sprekker og slår seg.

Bearbeiding Bøk er normalt lett å bearbeide. Saging og høvling er uproblematisk. Verktøyet slites middels. Bøk egner seg spesielt godt til bøying og dreiing. Ved spikring er forborring nødvendig.

Bøying Bøk er spesielt godt egnet til bøying (dampbøying). Til og med virke med kvist og ure­ gelmessig struktur kan anvendes til bøying.

Miljø - helse Vi kjenner ikke til spesielle arbeidsmiljøproblemer forbundet med bearbeiding av bøk, men hyppig eksponering av trestøvet er oppgitt å kunne føre til astma hos f.eks. parkettslipere (ref. Tråfakta). Det er også i de senere år blitt antydet at lang tids innånding av fint trestøv fra bl.a. bøk kan føre til en spesiell nesekreft hos spesielt disponerte personer. Det er imidlertid påvist svært få tilfeller av denne kreftform.

Limbarhet Ingen problemer ved bruk av de vanlige limtyper. For best resultat anbefales at limflatene er nybearbeidet.

Overflatebehandling Alle de vanligst forekommende overflatebehandlingsmidler gir bra resultat på bøk.

Impregnering Bøk uten rødkjerne er lett å impregnere. Bøk med rødkjerne er imidlertid meget vanske­ lig å impregnere.

Bruksområder Bøk har et stort anvendelsesområde. Det blir benyttet i møbler, innredninger, golv og tre­

41

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

varer av alle typer - både i heltre og finert bøk. På grunn av de gode bøyeegenskapene blir bøk benyttet mye til bøyde deler i møbler (f.eks. bøying og laminering av stolben). Bøk blir også brukt i dreide produkter. Bøk blir brukt til finérfremstilling og til fremstil­ ling av kryssfinér. Et dansk patent for stuking og med det mykgjøring av bøk i fuktig tilstand er utviklet. Så lenge det stukede trevirket er fuktig kan det bøyes meget lett til ønsket form. Etter tør­ king «låser» trevirket seg i den nye fasongen.

Douglas-fir (Oregon pine) Norsk navn: Oregon-pine. Botanisk navn: Pseudotsuga menziesii. Handelsnavn: Douglas-fir, oregon-pine, British Columbia pine. Betegnelsen Oregon-pine er en ren handelsbetegnelse og anvendes stort sett ikke i treets hjemland.

Beskrivelse av treet og vedstrukturen Douglas er et bartre som ofte blir 45-60 m høyt og en diameter fra 0,9 til 1,8 m. Treet kan imidlertid bli meget stort og det er målt trær som er 100 m høye og med nesten 5 m dia­ meter. Den kvistfrie stammen kan bli svært lang, ofte 20 m og mer og er som regel rett og relativt sylindrisk.

Treet har et utpreget skille mellom ytved og kjerneved. Ytveden som normalt ikke blir over 5 cm bred er hvitaktig-gulgrå mens kjerneveden er gulrød. Veden har markerte årringer med tydelig skille mellom lysere vårved og mørk sommerved. Veden er ofte rettfibret men det kan iblant forekomme skråfibrighet og bølgefibre. Veden har harpikskanaler som i vår egen furu.

Voksested - tilgjengelighet Douglas vokser langs vestkysten av Nord-Amerika fra Britisk Columbia (Canada) til litt inn i Mexico. Er i mange områder i Canada og USA det viktigste råstoffet for trelast- og finérframstilling. Treslaget har vært plantet ganske mye i mellom-Europa (Frankrike) og i Australia og New Zealand. Douglas kan leveres i alle vanlige trelastdimensjoner og som spesiallast i meget lange lengder og store bredder og tykkelser. Det produseres store mengder av konstruksjonskryssfinér som er laget av douglas-fir. Fortsatt er det store are­ aler av «urskog» på USA's vestkyst. Kravene om å frede disse skogarealene skaper for tiden knapphet på blant annet douglas-fir som et råstoff for trelast- og finérindustrien i USA.

Fysikalske og mekaniske egenskaper Douglas vokser over store områder og egenskapene kan derfor variere meget. Noen kil­ der oppgir at douglas kan sammenliknes med vår furu og at den tildels er sterkere mens andre regner den som litt lettere og litt svakere.

Holdbarhet Douglas regnes som nokså bestandig, dvs. at kjerneveden kan regnes å tåle 10-15 år i jordkontakt. Splintveden er ikke råtesoppbestandig. Splintveden kan angripes av hus­ bukk men ikke kjerneveden. Treet misfarges lett (blå - blåsvart - svart) i kontakt med vann og jern.

URMI

42

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Tørking Douglas tørker lett og slår seg lite. Tørkesprekker er normalt ikke noe problem. Kvist sprekker imidlertid lett og har tendenser til å løsne.

Bearbeiding Bearbeidingsegenskapene er gode, men verktøyslitasjen er i alminnelighet noe større enn ved bearbeiding av furu. Kvistene kan være meget harde og kan skade eggverktøy. Ved høvling av frovokst virke oppstår det det iblant problemer med fiberreisning. Ved spikring og skruing bør det forborres.

Miljø-helse Douglas-fir inneholder sannsynligvis stoffer som kan fremkalle allergi. Flis i fingeren kan gi infeksjoner, tildels alvorlige.

Limbarhet Bortsett fra at det kan forkomme harpiksrike partier er det normalt ingen problemer med liming av douglas-fir.

Overflatebehandling Vanligvis er det ingen problemer med vanlig brukte overflatebehandlingssystemer. Er virket harpiksrikt må det for at man skal unngå harpiksflyt enten være tørket med til­ strekkelig høy temperatur før overflatebehandlingen eller man må holde temperaturen ved overflatebehandlingen lav.

Impregnering Ytveden er lett å impregnere mens kjerneveden er svært vanskelig å impregnere.

Bruksområder Douglas er et av de mest brukte treeslag i USA og Canada. Fordi trelasten kan leveres i svært store dimensjoner har det en svært mangesidig anvendelse. Finer og kryssfinér anvendes det mye douglas til. Virket nyttes til tyngre konstruksjoner, husbygging, inn­ vendige og utvendige snekkerarbeider, golv, pæler, stolper etc. Anvendes mye til behol­ dere av forskjellige slag i kjemisk industri, bryggerier og næringsmiddelindustri.

Eik Norsk navn: Eik Botanisk navn: Quercus petraea (vintereik), Quercus robur (sommereik) Handelsnavn: Polsk eik, fransk eik, osv. (etter voksested). Engelsk: european oak (sommereik), durmast oak (vintereik) Tysk: Stieleiche, Sommereiche (sommereik), Traubeneiche, Wintereiche (vintereik) Fransk: chéne pedonculé (sommereik), chéne rouvre (vintereik)

Eikeslekten omfatter et stort antall arter (flere hundre). I Norge og øvrige nordeuropeiske land forekommer to viltvoksende arter, nemlig Q. petraea og Q.robur. I Nord-Amerika forekommer en rekke eikearter. Mange av disse importeres til Europa.

Beskrivelse av treet og vedstruktur Eiketreet er et ringporet lauvtre som hos oss vanligvis blir fra 18-30 meter høyt. På konti­ nentet kan eika bli opp til ca. 45 meter høyt. Stammediameter blir vanligvis 1,2-1,8 meter, 43

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

men kan bli større. Stammen er rett og kvistfri opp til ca. 15 meter når den står i sluttet bestand.

Ytveden er smal (ca. 25-50 mm) og gulhvit i farge. Kjerneveden skiller seg klart fra ytve­ den og er gråhvit til strågul. Porene er tydelige og grove i vårveden. Høstveden er finporet. Det er skarpe årringgrenser. Margstrålene er karakteristiske. Vanligvis er vedstruktur og farge livlig og dekoratiav. Langsomt vokst virke (mildt virke) har smale årringer og lettere vekt. Hurtigvokst virke (hardved) har bredere årringer og er tyngre.

Voksested - tilgjengelighet Eik vokser hovedsakelig på den nordlige halvkule og først og fremst i Europa. Den fore­ kommer også i Asia og i Nord-Afrika. Som nevnt er det en rekke eikearter i Nord-Amerika.

I Norge vokser eika hovedsakelig på Sørlandet. Norsk eik er til en viss grad tilgjengelig som industrielt råstoff (i visse deler av landet). Eik er forøvrig tilgjengelig som et impor­ tert treslag, både som finer (knivskåren), emner til møbler og som snekkerlast.

Fysikalske og mekaniske egenskaper Eik er et hardt, tungt og sterkt treslag. Som et typisk ringporig lauvtreslag gjelder regelen om at jo raskere det vokser dess sterkere vil det normalt være.

Holdbarhet Eikas kjerneved er meget bestandig mot råte og insekter. Ytveden er derimot ikke bestandig. Kontakt med jern og jernholdige metaller gir misfarging som blåsvarte flek­ ker på grunn av eikas garvesyreinnhold. Kontakt med ammoniakk gir også mørke flek­ ker.

Tørking Eika er meget vanskelig å tørke. Den tørker langsomt med tendens til å sprekke, spesielt i tørkeforløpets første fase og ved forsert tørking. Litt større tykkelser kan sprekke inn­ vendig (honeycombing).

Bearbeiding Bearbeidingsegenskpene til eika varierer med densiteten, men er stort sett gode. Tettvokst tre er best og lettest å bearbeide (dvs. lettere virke med smale årringer). Skjærevinkel på 20° anbefales, særlig ved høvling av bølgefibret virke. Verktøyslitasjen er moderat. Ved spikring anbefales forborring.

Bøying Eika har meget gode bøyeegenskaper.

Miljø - helse Det er rapportert noen sjeldne tilfeller av allergiske reaksjoner i forbindelse med trestøv fra eik.

Limbarhet Eikas limbarhetsegenskaper er gode, men som ved andre harde treslag kreves spesielle hensyn for å få bra resultat. Kaseinlim må ikke benyttes fordi det reagerer med garvesyreinnholdet. URMI

44

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Overflatebehandling Det er ingen spesielle problemer forbundet med overflatebehandling av eik, men ved vannbeising må vannet være helt rent (for jern) da det ellers kan medføre flekker.

Impregnering Ytveden er impregnerbar, mens kjerneveden er meget vanskelig å impregnere.

Bruksområder Eik er et mye benyttet treslag. Det harde eikevirket benyttes først og fremst til utvendige trearbeider, innredninger og trevarer som dører, gulv (parkett), vinduer og trapper, samt i båtbygging, mens det lettere virket benyttes til møbler og innendørs innredninger av alle slag. Eik blir også benyttet til fremstilling av kryssfinér og finer.

Furu Norsk navn: Furu Botanisk navn: Pinus silvestris Handelsnavn: Scots pine, Rotkiefer, Redwood Svensk: tall, fura, Engelsk: Scots pine. Tysk: Kiefer, Forche, Forle, Fohre, Fransk: pin commun.

Beskrivelse av treet og vedstruktur Furua blir i Norge vanligvis ca. 15-40 meter høyt før avvirkning og har da en diameter på ca. 0,25 - 0,5 m. Stammen er ofte rett og nesten kvistfri helt opp til kronen.

Ytveden (spinten) er bred og gulhvit i farge. Kjerneveden er rød til rødbrun og blank. Årringene er tydelige, og utseendet varierer mellom lys vårved og mørkere sommerved (høstved). Harpiksgangene er tydelige (i tverrsnittet) og sees som lyse prikker i sommerveden.

Vekststed og tilgjengelighet Furuslekten (Pinus) er den største blant nåletrærne (bartrærne). Den omfatter ca. 90 arter, hvorav ca. 40 vokser i Nord-Amerika og et 10-talls i Europa (nordlige halvkule). I Norge vokser kun Pinus silvestris vilt, og denne utgjør ca. 30 % av stående skog i Norge (1992). Furua er utbredt over hele landet og liker seg best i karrig og tørt jordsmonn. Furua er tilgjengelig i alle vanlige dimensjoner stort sett over hele landet.

Fysikalske og mekaniske egenskaper Furu har meget varierende egenskaper, avhengig av vekststeder og vekstbetingelser. Styrken avtar med økende årringbredde. Furu er relativt lett, myk og elastisk. Holdfasthetsegenskapene er relativt gode i forhold til densiteten. Densiteten varierer ofte betyde­ lig i samme trestamme. Densiteten i toppstokken er ofte betydelig mindre enn i rotstok­ ken. Densiteten varierer også med vedens plassering horisontalt. Ofte er densiteten mindre nær stammens sentrum, mens den øker utover.

Holdbarhet Furu er varig under vann og ved helt tørre forhold, men ikke ubehandlet i jordkontakt. Kjerneveden er relativt holdbar, men holdbarheten avhenger av vedens vekt, harpiksinnhold og innhold av pinosylvin. Ytveden angripes relativt lett av råte.

45

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Tørking Furua er lett å tørke. Ubehandlet virke bør tørkes så snart som mulig etter oppdeling for å unngå blåved og muggsoppdannelse. Blåved og muggsopp skader ikke trevirkets mekaniske egenskaper, men kan virke negativt inn på kvalitetssorteringen. Muggsopp vil dessuten kunne føre til helsemessige problemer i den videre bearbeiding av materia­ lene. Spesielt gjelder dette på justerverket på sagbruk. Innåndning av trestøv med muggsporer kan hos disponerte personer føre til tremuggallergi. Symptomene minner om influensa. For å unngå utvikling av muggsopp under tørkeprosessen bør våttemperaturen ligge på minst 50 grader C.

Bearbeiding Vanligvis er bearbeidingsegenskapene gode. Harpikslommer og kvister kan imidlertid skape problemer. Furuvirket er lett å spikre.

Bøying Furu er relativt vanskelig å bøye. Vi har imidlertid i Norge lange tradisjoner for dampbøying av furu til båtbord. Også oppfukting av båtbordene for mykgjøring ved «impreg­ nering» med sjøvann ved å senke båtbordene på store dyp er rapportert.

Miljø - helse Furua anses ikke å gi spesielle helserisker. Damp fra terpener i trevirket er imidlertid oppgitt å kunne gi luftveisproblemer ved oppdeling av ferskt og ofte vannlagret tømmer på sagbruk (som ikke har flisavsug fra maskinene). Det kan også oppstå problemer i for­ bindelse med bearbeiding av tørt virke med muggsoppbelegg. Sporene fra muggsoppene kan gi problemer i form av en influensaliknende sykdom kalt tremuggallergi (eller justerverksyken). Problemet er stort sett bare observert i sagbruksindustrien.

Limbarhet Det er ingen problemer forbundet med liming av furuvirke.

Overflatebehandling Syreherdende lakker gir etter en tid kjerneveden rødfarge. Ved tørking i tørkeovner kan kvaeutflyting skape flekker og blærer. For å unngå dette anbefales tørketemperatur under 40 grader C.

Impregnering Kjerneved av furu lar seg ikke impregnere. Ytveden lar seg impregnere lett.

Bruksområde Furuvirke har et meget stort bruksområde. Det er et utmerket konstruksjonsmateriale (bygningskonstruksjoner), og også et fint materiale for møbler og innredningsprodukter av alle slag (dører, vinduer, trapper, gulv, kjøkken- og garderobeinnredninger, m.m.), båt­ bygging, m.m Furuvirket blir også benyttet i platematerialer som kryssfinér, trefiberplater, sponplater, samt til finer. Ca. 65% av det årlig avvirkede furutømmer for salg i Norge går til skur-og spesialtømmer. Resten går til treforedling (papir og masse).

URMI

46

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Gran Norsk navn: Gran Botanisk navn: Picea abies Andre navn: Engelsk: Norway spruce, whitewood. Tysk: Fichte. Fransk: épicéa, sapin épicéa

Beskrivelse av treet og vedstruktur Grantreet er Norges mest utbredte treslag. Det trives nær sagt overalt. Best utvikling får grantreet i friskt og fuktig jordsmonn.

Avvirkningsdimensjonen hos gran er som for furu; ca. 15-30 meter høyt og med en dia­ meter på ca. 25-30 cm (brysthøyde). Barken er tynn sammenliknet med barken hos furu. I tørket tilstand er veden hvit til gulbrun, uten forskjell på ytved (splint) og kjerneved. I frisk tilstand (rå) er vanninnholdet i kjerneveden lavere enn i ytveden, og kan derfor vir­ ke noe lysere i farge . Vedstrukturen er fin med rettvokste fibre, ensartet tekstur og fine og få harpikskanaler. Av og til utvikles det relativt mange såkalte kvaelommer i granvirke.

Ytved fra gran virket er ikke lett å skille fra ytved hos furu med det blotte øye. Det finnes en kjemisk måte å skjelne de to treslag fra hverandre på.

Voksested - tilgjengelighet Grana vokser i nord- og mellom-Europea (40% av Tyskland's skogareal består av gran), nordlige deler av Russland og Asia. I Norge vokser grana over hele landet. Det er vårt vanligste treslag. Mye gran går til skur- og spesialtømmer. Resten går til treforedling (papir og masse). Gran er tilgjengelig i alle vanlige trelastdimensjoner stort sett overalt. Snekkervirke leve­ res både som kantet skurlast og som ukantet last (Stammware).

Fysikalske og mekaniske egenskaper Granveden er lett og myk, men samtidig er den sterk i forhold til densiteten. Tettvokst virke med smale årringer er normalt tyngst og sterkest, men ringbredden alene er ikke avgjørende for vekten, da klima og vekststed også spiller inn. Grana vokser over enorme områder og derfor varierer egenskapene mye.

Holdbarhet Granvirke er ikke bestandig mot råte og insekter.

Bearbeiding Granvirke er normalt lett å bearbeide både manuelt og maskinelt. Kvister kan imidlertid skape problemer

Miljø - helse Det er ikke spesielle problemer forbundet med bearbeiding av gran. Enkelte tilfeller av luftveisproblemer kan forekommer hos spesielt utsatte personer. Forøvrig henvises til det som er ført opp under furu. Problemene med tremuggallergi er mindre for gran enn for furu da granvirke ikke så lett angripes av muggsopp.

47

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Tørking Tørking av granvirke går relativt enkelt og raskt uten sprekkdannelser Spiralvokst virke kan imidlertid deformere. Ved høye temperaturer kan man få harpiksutfall og gulning.

Limbarhet Granvirket er lett å lime.

Overflatebehandling Overflatebehandlingsegenskapene er stort sett som for furu. Faren for blæredannelse er imidlertid mindre hos gran Derfor kan høyere tørketemperaturer tolereres.

Impregnering Granvirke er meget vanskelig å impregnere pga. granvedens oppbygging. Det finnes metoder bygget på at man impregnerer rått virke (Boucheriemetodene, TTC). Disse metodene er meget dyre og tidkrevende og benyttes ikke i Norge.

Bruksområder Gran er vårt husbyggingsmateriale nr. 1. Gran anvendes i hele bygningskonstruksjonen, både til reisverk, bjelkelag, takstoler, utvendige og innvendige paneler, golv og i en viss utstrekning også i innredningen forøvrig. Gran anvendes også til møbelfremstilling (skjult treverk i stoppmøbler), emballasje (paller) og mange andre formål.

Iroko Norsk navn: Iroko Botanisk navn: Chlorophora excelsa og C. regia. Andre navn (handelsnavn): mvule, kambala, tule, moreira. Iroko benevnes ofte IRO på tysk.

Beskrivelse av treet og vedstruktur Chlorophora excelsa når en høyde på 50 m og er praktisk talt uten rotjarer. Diameteren kan bli opptil ca. 250 cm. Treet kvister seg ofte opp til en høyde av ca. 21 m. Chlorophora regia er stort sett lik C. excelsa, men treet når ikke de samme dimensjonene.

Vedstrukturen er temmelig grov. Tverrsnittet viser spredte og store porer med tydelig øyeformet parenkym som ofte strekker seg bandformet tangentialt. Margstråler er tydeli­ ge. I lengdesnitt vises porene tydelig og fremstår som lysere på grunn av det omkringlig­ gende parenkym. Fiberstrukturen er ofte uregelmessig. Kjerneveden er gulbrun til brun mens splintveden, som er 5-7 cm bred, er blek av farge. Det er klar forskjell mellom kjer­ ne- og splintved.

Voksested - tilgjengelighet Iroko vokser i Sentralafrika.

Holdbarhet Kjerneveden av iroko er meget råte- og insektresistent. Splintveden kan bli angrepet av insekter. Angis å være motstandsdyktig mot termitter.

Tørking Tørker lett og relativt fort uten særlige tørkeskader. Det oppstår lite sprekkdannelse og deformering. Det oppstår imidlertid lett strømerker under tørkeprosessen.

URMI

48

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Bearbeiding Iroko kan være vanskelig å bearbeide (gir utslag) på grunn av den uregelmessige fiberstrukturen. Innhold av mineraler kan gi ekstrem verktøyslitasje. Skjærevinklene bør reduseres til 15° ved høvling. Spikringsegenskapene er tifredsstillende. Kan misfarges i kontakt med vann og metaller.

Bøying Iroko er oppgitt å ha relativt brukbare bøyeegenskaper. Forholdet mellom radius og tyk­ kelse er for varmbøyet (dampoppvarmet) heltre oppgitt til 15 når det bøyes uten strekkbånd og 18 når det nyttes strekkbånd.

Miljø-helse Støv av iroko er oppgitt å være helseskadelig og kan medføre allergi, utslett og eksem. Støveksponering kan også medføre pustebesvær og astmatiske lidelser. God ventilasjon med punktavsug anbefales derfor.

Limbarhet Iroko er lett å lime.

Overflatebehandling Iroko lar seg lett beise og lakkere, men det må anvendes porefyller ved dekkende (poler­ te) behandlinger.

Impregnerbarhet Iroko kjerneved er ekstremt vanskelig å impregnere, men er på den annen side så motstansdyktige mot råte og insekter at det ikke er nødvendig. Splintveden lar seg impregnere.

Bruksområder Iroko er et sterkt og holdbart treslag med attraktivt utseende og stor stabilitet og egner seg for mange av de samme anvendelsene som teak. Dette omfatter såvel utendørs- som innendørs snekkerarbeider, benkeplater og liknende. Iroko anvendes også i båtbygging (men ikke for bøyde deler) og til kjøretøyer. Iroko anvendes også til peler og maritime arbeider. Det kan anvendes til gulv i boliger men er ikke anbefalt for sterkt belastede gulv pga. tendenser til oppflising.

Kirsebær Norsk navn: Kirsebær Botanisk navn: Prunus avium. Andre navn: Tysk: Kirschbaum. Engelsk: cherry. Fransk: cerisier Det finnes ca. 200 arter som danner trær eller busker. Flere arter anvendes som prydtrær (Japan).

Beskrivelse av treet og vedstrukturen Treet kan bli 18-25 m høyt og oppnå en diameter på 60 cm. I sluttet bestand kan det få en ganske slank stamme som kan være kvistfri opp til ca. 6 m.Veden er lys rosa-brun med tendens til å mørkne ved ly spå virkning. Ytveden er litt lysere enn kjerneveden med grensen er ikke sterkt markert. Fiberstrukturen er gjennomgående rett. Vedstrukturen er tett og fin.

49

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Voksested og tilgjengelighet Kirsebær vokser stort sett sør for 60de breddegrad (hvor Oslo befinner seg) og innover mot og inn i Lille-Asia. Kirsebær er i ferd med å øke i popularitet pga. problemene med de tropiske treslagene. Kan påregnes tilgjengelig som snekkervirke. Antakelig omsettes kirsebærvirke fra flere treslag (særlig virke fra USA - Canada - Europa) i blanding.

Fysikalske og mekaniske egenskaper Kirsebærtre er et middeltungt lauvtrevirke med middels egenskaper.

Holdbarhet Ytveden angripes av enkelte insekter, men er immun mot andre. Kjerneveden anses å være moderat bestandig.

Tørking Tørker relativt lett, men har en markert tendens til å slå seg.

Bearbeiding Rettfibret virke er relativt lett å bearbeide tilfredsstillende. Ved bearbeiding av materiale med fiberforstyrrelser anbefales at skjærevinkelen reduseres til 20°. Ingen spesiell verktøyslitasje.

Bøying Kirsebærtre har utmerkede bøyeegenskaper.

Miljø - helse Ingen kjente problemer.

Limbarhet Kirsebærtre har gode limeegenskaper, men brunfarges av alkaliske lim.

Overflatebehandling Trevirket oppgis å være velegnet for beising og annen overflatebehandling.

Impregnering Ingen tilgjengelig informasjon.

Bruksområder Anvendes til finere innredningsarbeider, møbler, paneler. Er lett å dreie og anvendes til dreide artikler (husholdningsartikler, souvenirer, leker, musikkinstrumenter).

Lerk (Europeisk) Norsk navn: Lerk Botanisk navn: Larix decidua (europeisk lerk), Larix russica (sibirsk lerk) Andre navn: Engelsk: European larch, Siberian larch. Tysk: Lårche. Fransk: méléze. Lerkeslekten omfatter et titalls arter som finnes i Europa, østasia og nordamerika. I Euro­ pa har vi de to lerkeartene nevnt over. Larix russica benevnes stundom Larix sibirica. Det forekommer også krysninger mellom forskjellige lerkearter. Noe av den lerk som er plantet i Norge er oppgitt å være en krysning mellom europeisk og japansk lerk.

URMI

50

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Beskrivelse av treet og vedstrukturen Lerketreet er vanligvis 25-35 m høy ved avvirkning. Den kvistfrie stammedelen er van­ ligvis rett og sylindrisk og med diameter fra 60 til 90 cm. Under gode vekstbetingelser er kvistigheten liten. Lerken er forskjellig fra de fleste andre bartrær ved at den feller nålene om høsten.

Veden likner noe på furu men forskjellen mellom vårved og sommerved er som regel noe mer markant. På flaskved gir dette et meget kraftig årringmønster. Ytveden er gul­ hvit og sjelden bredere enn ca 2 cm. Kjerneveden er lyserød når virket er ferskt og blir etter tørking og lyseksponering lysebrun til lys rødbrun. Lerk er harpiksrikt.

Voksested og tilgjengelighet Lerk vokser i mellom-Europa (alpene, karpatene, Polen) og er plantet i mange land. Den russiske varianten forekommer i nordøst-Europa og østover gjennom Sibir til Baikalsjøen. Lerk omsettes i normalt forekommende trelastdimensjoner.

Fysikalske og mekaniske egenskaper Lerk er et middeltungt bartre med gode fasthetsegenskaper. Trevirket er relativt stabilt.

Holdbarhet Lerk karakteriseres som moderat holdbar, dvs. kjerneveden har en livslengde på 10-15 år i jordkontakt. Dvs. at den er mer bestandig enn kjerneved av furu. Insekter kan imidler­ tid angripe trær og ferskt virke.

Tørking Tørkingen skjer relativt lett. Lerk har sterkere tendenser til å slå seg og til å utvikle endesprekker enn furu. Iblant inntreffer harpiksutflod, særlig ved litt høyere tørketemperaturer.

Bearbeiding Lerk er temmelig lett å bearbeide. Kvistene som riktignok er små er imidlertid lette å løs­ ne og de er meget harde og gir av og til verktøyskader. Ved bearbeiding av rått virke kan harpiksbelegg på verktøyet være et problem. Ved skruing og spikring må det forborres for å unngå oppsprekking.

Bøying Lerk egner seg ikke til bøying.

Miljø - helse Det er ikke kjent spesielle helseproblemer ved bruk av lerk.

Liming Limbarheten er god bortsett fra ved særlig harpiksrike partier.

Overflatebehandling Ved for høye temperaturer ved lakktørking kan harpiksflyt gi blærer og flekker. Før eventuell beising anbefales at harpiksen vaskes av. Oljelakker og polyesterlakker kan gi problemer på harpiksrik ved og særlig rundt kvister. Vanlige transparente og dekkende overflatebehandlingsmidler gir vanligvis ikke problemer.

Impregnering Lerk lar seg ikke impregnere. 51

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Bruksområder Brukes særlig hvor det stilles store krav til styrke og bestandighet, både ute og inne. Anvendes f.eks. gjerne ved båtbygging.

Lønn (Europeisk) Norsk navn: Lønn. Botanisk navn: Acer platanoides. I Europa forekommer forøvrig Acer pseudoplatarius og Acer campestre. Andre navn (handelsnavn): Skogslønn, Norway maple. Acer pseudoplatarius benevnes tysk lønn og sycamore. Acer campestre enevnes neverlønn og hedge maple. Tysk: Ahorn, (Ohre og Urle brukes i enkelte dialekter). Engelsk: maple. Fransk: érable.

Lønneslekten er meget artsrik (ca. 150 arter) og forekommer over det meste av den nordre halvkule. I Nordamerika er det flere lønnearter som utnyttes ved trelastfremstilling. Mest kjent av de nordamerikanske artene er særlig sukkerlønn som det utvinnes lønnesirup av.

Beskrivelse av treet og vedstrukturen Treet kan bli 20-30 m høyt og oppnå en diameter på 1,5 m. I sluttet bestand blir stammen rett og rund og kan bli kvistren helt opp til 18 m. Ytveden og kjerneveden er ikke særlig lette å skjelne fra hverandre. Veden er nesten hvit men gulner ved lyseksponering over tid. Ved særlig langsom tørking utvikles en lysebrun fargetone. Porene er fine og jevnt fordelt. Margstrålene kan sees i endeveden med det blotte øye. På radiale flater synes margstrålene som rødaktig speilende felt. Trevirket er ofte rettfibret men det forekommer innimellom bølgefibret virke som gir et særlig vakkert lysspill i flaten. Iblant kan det forekomme svartbrune felter i den sentrale delen av stammen.

Voksested - tilgjengelighet Skogslønn vokser fra vår del av Europa og sørover gjennom det meste av Europa og øst­ over til Ural. De to andre lønneartene har en noe sydligere utbredelse. Lønn omsettes regulært som snekkervirke, gjerne i gjennomskåren form (Stammware). Sannsynligvis omsettes mange lønnearter under den samme betegnelsen.

Fysikalske og mekaniske egenskaper Lønnevirke er middels tungt og hardt og har moderat krymping og svelling.

Holdbarhet Lønn er ikke spesielt motstandsdyktig mot hverken råte eller insekter. I fuktig tilstand misfarges den fort av fargesopper.

Tørking Lønn tørker lett, men misfarges lett under prosessen.

Bearbeiding Lønn er temmelig lett å bearbeide uten noen spesiell verktøyslitasje. Ved høvling av vir­ ke med uregelmessige fibre (bølgefibre) anbefales at man minsker skjærevinkelen til 15°. Lønn er meget god å dreie. Den er lett å spikre.

Bøying Lønn har utmerkede bøyingsegenskaper men misfarges lett ved oppvarming (basning).

URMI

52

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Miljø - helse Det har vært antydet at det finnes saponiner i lønn som kan gi kontakteksem.

Limbarhet Lønn er lett å lime.

Overflatebehandling Lønn er lett å beise og polere. En kan forvente førsteklasses overflater med alle vanlige overflatebehandlingsmidler.

Impregnering Lønn er lett å impregnere.

Bruksområder Anvendes til finere møbler og finere innredningsarbeider. Anvendes til småartikler (leker, børster etc.). Anvendes i noen utstrekning til parkett. Lønn med fugløyestrukturer sterkt etterspurt. Bølgefibret lønn anvendes til fiolinrygger.

Merbau Norsk navn: Merbau Botanisk navn: Intsia bijuga, også Intsia palembanica. Andre navn: Ipil, kwila, hintzy, intsia. Tysk: Merbau, Engelsk: merbau. Fransk: merbau (?).

Beskrivelse av treet og vedstruktur Merbau er et stort tre. Ved avvirkning er det ofte 30-35 m høyt, diameter ca, 1,5 m og med en kvistfri stamme med en lengde på helt opp til 15-20 m. Stammen har ofte kraftige rotjarer.

Når veden er fersk er kjerneveden gul til orangebrun. I lys mørkner den til relativt mørkt rødbrun. Ytveden er bare 4-7 cm bred og lys gul. Veden er strøporig med grov men jevn struktur. Fiberforløpet er noe varierende. Porene er grove og synlige med blotte øye. De er iblant fyllt med en gummiliknende substans. Porene inneholder ofte krystaller. Veden er ofte bemerkelsverdig fri for defekter.

Voksested - tilgjengelighet Merbau vokser i Sydøstasia og i det sydvestre Stillehav samt på Madagaskar. Omsettes ordinært som snekkervirke og råstoff til parkett.

Fysikalske og mekaniske egenskaper Merbau er et tungt, sterkt lauvtreslag med liten fuktbevegelse.

Holdbarhet Kjerneveden har god motstandsdyktighet mot råtesopper og insekter. Det oppgis at den tilogmed er resistent mot termitter.

Tørking Merbau kan tørkes relativt raskt ved kunstig tørking, uten særlige tørkeskader og med liten krymping.

53

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Bearbeiding Treslaget er tungt å bearbeide men sliter ikke verktøy i noen særlig grad. Stor variasjon rapporteres. Avsetninger av gummiliknende substans på verktøyet kan iblant gi proble­ mer. Forborring anbefales. Ved høvling av virke med fiberforstyrrelser anbefales at det benyttes en skjærevinkel på 20°.

Miljø - helse Det er rapportert at treslaget innimellom fører til hudirritasjoner og irritasjoner i luftveiene.

Limbarhet Limeegenskapene er bra med unntak for kaseinlim.

Overflatebehandling Ingen spesielle problemer med overflatebehandling.

Impregnering Merbau kan ikke impregneres.

Bruksområder Golv, finere innredninger og snekkerarbeider.

Parana pine Norsk navn: Parana-pine. Botanisk navn: Araucaria brasiliana. Andre navn: Brazilian pine, araucaria, pinheiro. Parana pine er ikke en furuart, men en av de få tropiske bartreartene. Parana-pine er en betydelig artikkel på verdensmarkedene.

Beskrivelse av treet og vedstruktur Treet kan bli helt opp til 45 m høyt, men avvirkes normalt ved en høyde av rundt 25 m. Stammediameter er da gjerne ca. lm. Stammen er meget rett og gjerne kvistfri helt opp til en høyde av 20 m. Kjerneveden er brun, ofte med lyserøde brede striper og ofte uregelmessig avgrenset mot ytveden. Treet er normalt rettvokst og jevnere i strukturen enn våre bartrær. Årring­ ene er ikke lette å se fordi det er liten sommerveddannelse. Veden inneholder ikke har­ piks.

Voksested - tilgjengelighet De viktigste områdene er Brasils høyland, men treet forekommer også i Paraguay, Uru­ guay og nord-Argentina. Omsettes normalt i Europa som snekkervirke i finere sortering­ er (det finnes et eget brasiliansk sorteringsreglement) og gjerne i store dimensjoner.

Fysikalske og mekaniske egenskaper Ved samme densitet har parana-pine omtrent samme styrke og stivhet som vår furu. Anses gjerne for noe sprøere. Har tendenser til å slå seg under bruk. Er fra enkelte hold rapportert å krympe og svelle mer i lengderetningen enn normalt for bartrær med tilsva­ rende densitet.

URMI

54

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Holdbarhet Treslaget har dårlig mostandsdyktighet mot insekter og råtesopper og angripes meget lett av fargesopper (blåvedsopper).

Tørking Treslaget er vanskeligere å tørke enn de fleste andre bartreslag. Store variasjoner i tørkeegenskapene gjør det vanskelig å styre prosessen.

Bearbeiding Treet er lett å bearbeide og gir fin overflate og gir liten verktøy slitasje. Tørkespenninger kan gjøre at virket slår seg ved bearbeiding.

Miljø - helse Enkelttilfelle av allergiske reaksjoner er rapportert.

Limbarhet Treslaget er lett å lime.

Overflatebehandling Det er ikke kjent noen vansker med overflatebehandling.

Impregnering Ytveden lar seg lett impregnere mens kjerneveden er vanskelig å impregnere.

Bruksområder I Europa anvendes parana-pine stort sett bare til finere snekkerarbeider der det er ønske­ lig med store og feilfrie dimensjoner.

Sipo Norsk navn: Sipo Botanisk navn: Entandrophragma utile. Andre navn: Engelsk: utile. Tysk: Sipo. Fransk: sipo.

Beskrivelse av treet og vedstruktur Det er ett av Afrikas større lauvtrær som ofte når en høyde på 40-60 m. Stammen er rett og sylindisk og ofte kvistfri til en høyde av rundt 25 m. Stammen har ofte rotjarer som rekker 4-5 m oppover stammen. Kjerneveden er når den er tørket mørkt rødbrun, ofte med fiolette toner. Ytveden som bare er inntil 5-6 cm bred er grårosa og tydelig annerledes enn kjerneveden. Porene er middelsstore til store. De sees tydlig i lengdesnitt og er fyllt med rødbrune krystallavleiringer. Fiberstrukturen er ofte vridd og med lagvis skiftende retning.

Voksested - tilgjengelighet Treet finnes i Afrika, fra Sierra Leone til Zaire, østover til Uganda. I Vest - Afrika finnes i enkelte områder store bestander med overveiende sipo.Omsettes som snekkervirke.

Fysikalske og mekaniske egenskaper Sipo minner i sine egenskaper om flere av de såkalte «mahogniartene».

55

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Holdbarhet Kjerneveden har stor motstandsdyktighet mot insekter og råtesopper. Veden inneholder eddiksyre og kan under fuktige betingelser gi korrosjon på metall.

Tørking Tørkingen gir normalt ingen større problemer men det kreves moderate tørkeprogrammer. Tynne dimensjoner har en tendens til å slå seg.

Bearbeiding Sipo er relativt lett å bearbeide og gir ingen større verktøyslitasje. Ved høvling anbefales en skjære vinkel på 15° for ikke å få for mye fiberutriv.

Bøying Treslaget egner seg ikke for bøying.

Miljø - helse Det foreligger ingen opplysninger om spesielle helse- eller miljøproblemer.

Limbarhet Limbarheten er meget bra.

Overflatebehandling Ingen problemer med de formene for overflatebehandling som vanligvis nyttes på mør­ ke treslag.

Impregnering Kjerneveden lar seg ikke impregnere.

Bruksområder Anvendes til møbler og innredninger, for innvendige og utvendige snekkerarbeider og som et byggemateriale. Kilder:

Holz-Lexicon Handbook of Hardwoods Tropenholzer. RAMIT: Støv og tremuggallergi i trelastindustrien NTI: Treteknisk Håndbok, 1991

URMI

56

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

4. Tre, vann og tørking Det levende treet er et vanntransportanlegg. Fra roten beveger vann seg helt ut til den ytterste grenspissen. De kreftene som transporterer vann fra roten og helt opp til de øverste delene av de høyeste trærne er i en viss grad osmotiske men for størstedelen dreier det seg om hårrørskrefter. De sukkeraktige næringsstoffene som bygges opp i blader og nåler er løst i vann og transporteres som vannløsning til de forskjellige ste­ der hvor celler utvikles eller til margstrålene for lagring. For at treet skal fungere som et vanntransportanlegg er det vesentlig at fiberstrukturen ikke på noe tidspunkt tørker ut. I det levende treet finner vi vann både inne i celleveggene og som fritt vann i cellehulrommene. Det vannet som er i celleveggene er bundet til de frie hydroksylgruppene som finnes i cellulosen, hemicellulosen og de øvrige bestanddelene i trevirket. Når et friskt stykke tre som inneholder både fritt vann og vann i celleveggene utsettes for en atmosfære som har en lavere fuktighet enn det som svarer til vanndamptrykket rett over treoverflaten, vil vann ta til å fordampe. Er det en stor luftmengde i forhold til vannmengden i det trestykket det dreier seg om, vil fordampningen fortsette inntil tre­ stykket har redusert sin fuktighet slik at det er likevekt mellom vanndamptrykket like over treoverflaten og vanndamptrykket i luftmengden som vist i figuren under. Hvilken likevektsfuktighet systemet vil innstille seg på avhenger av temperaturen.

Relativ

luftfuktighet

%

Fig. 31. Treets likevektsfuktighet som funksjon av relativ luftfuktighet.

Etterhvert som det damper av vann fra overflaten vil det frie vannet i cellehulrommene diffundere ut til overflaten inntil det ikke lenger er fritt vann igjen i trestykket. Når det ikke lenger er fritt vann, inneholder trestykket fortsatt det bundne vannet. Den bundne vannmengden det dreier seg om utgjør i gjennomsnitt ca. 30 % av den tørre vekten av trestykket (Bemerk at trefuktighet angis som % av den tørre vekten av tre­ stykket. Se senere om måling av tørrhet.).

57

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Den bindingseffekten det dreier seg om er knyttet til vannets dipole egenskaper. De to hydrogenatomene som finnes i et vannmolekyl er vesentlig mye mindre enn oksygenatomet og ligger derfor nær inntil den ene «siden» av oksygenatomet. Det er mulig for et vannmolekyl å inngå hele fire hydrogenbånd med andre vannmolekyler. I is dan­ ner vannmolekylene en krystallinsk struktur som vist i figuren under.

Fig. 32. Vannmolekylet og krystallstrukturen i is.

Bindingen av vann til tre er analog den i is. Cellulose f.eks. inneholder mange hydroksylgrupper. En enhet i en cellulosekjede inneholder 6 OH-grupper tilgjengelige for binding til vannmolekyler. Teoretiske beregninger av hvor mye vann som kan bin­ des til trevirke gir ca. 30-33 % og dette svarer ganske nær til hva praktiske målinger gir for det såkalte fibermetningspunktet. Som nevnt er det bundne vannet bundet til og i celleveggstrukturen. Det meste av vannet i rått tre er imidlertid fritt og befinner seg i cellehulrommene. Hvilke vann­ mengder det kan dreie seg om avhenger selvsagt av hvor mye cellehulrom det er i det treslaget det dreier seg om.

Fig. 33. Forholdet mellom cellehulrom og celleveggvolum som funksjon av densiteten.

URMI

58

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Som diagrammet foran viser vil trevirke med densitet 0,6 g/ cm3 inneholde bortimot 60% av sitt totalvolum som cellehulrom. Jo tyngre trevirket er dess mindre cellehulrom og følgelig mindre fritt vann vil det kunne inneholde. Omvendt gjelder selvsagt at de lettere treslagene vil kunne inneholde forholdsmessig mer vann.

Fig. 34. Etterhvert som trevirket tørker forsvinner først det frie vannet og deretter vannet i celleveggene.

Når cellehulrommene er tømt for fritt vann og uttørkingen fortsetter vil det van­ net som er bundet i celleveggene ta til å fordampe. Fordi vannmolekylene bidrar til å holde cellulosefibrillene fra hverandre vil det at vannmolekylene fordamper føre til at cellulosfibrillene kommer tettere sammen. Den praktiske konsekvensen av det blir at celleveggen krymper. Når celleveggene krymper, vil hele trestykket krympe. Når uttørket (og krympet) tre fuktes opp igjen skjer det omvendte. Celleveggene tar opp i seg vannmolekyler og sveller ut igjen. Denne mekanismen ser ut til å vare evig. Trevirke fortsetter å krympe og svelle så lenge det ikke er omdannet på noe spesielt vis. På grunn av treets anisotropi krymper og sveller imidlertid ikke trevirket likt i de tre hovedretningene. Cellulosefibrene har overveiende sin lengderetning parallelt med treets vokseretning, og den krymping og svelling som skjer inne i celleveggene skjer først og fremst på tvers av cellenes lengderetning. I longitudinal retning er føl­ gelig krympingen og svellingen svært liten. På tvers av cellenes lengderetning er for de fleste treslagene krympingen og svellingen også forskjellig i henholdsvis radial og tangential retning. Dette tilskrives innflytelsen fra cellenes oppbygging og fra margstrålene. Margstrålecellene som ligger tett i tett langs radier i treet har sin hovedretning radialt og vil følgelig ha sin største styrke i denne retningen. På et vis kan man forestille seg margstrålene som en slags radiale forsterkninger som hem­ mer krympingen og svellingen radialt. Mellom fibermetningspunktet og det som normalt blir å oppfatte som tørt tre, er det et rettlinjet avhengighetsforhold mellom fuktinnholdet og svellingen (eller krym­ pingen).

59

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Bøk,

volumetrisk

Furu, volumetrisk Bøk , tangentialt

Furu, tangentialt Bøk, radialt Furu,

Furu, Bøk,

radialt

longitudinalt longitudinalt

Fig. 35. Svelling for furu og bøk som funksjon av fuktinnholdet.

Som en tommelfingerregel kan en gå ut fra at den radiale svellingen er i størrelsesor­ den ca. halvparten av den tangentiale. Det at trevirke krymper og sveller i ulik grad i de forskjellige retningene gir opphav til mange av de problemer en støter på ved praktisk bruk av tre. Båter og trekar gisner og må trutne for igjen å bli tette. Trevirke kan slå seg og vri seg, og forbindelser med tre og metall og tre og lim i kombinasjon kan gjennomgå en slags utmatting som får forbindelsene til å løsne.

Fig. 36. Krymping og svelling longitudinalt, radialt og tangentialt for furu når trefuktigheten varierer mellom 6% og 21%

URMI

60

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Dimensjonsstabilisering av trevirke For å minske virkningen av krympingen og svellingen kan man forsøke å stabilisere trevirket. I prinsippet finnes det fem tenkelige metoder. 1. Laminering av anisotropiske lag kryssvis slik at den longitudinale styrken i det ene laget motvirker krympingen og svellingen i det neste. Det er slik kryssfiner fungerer.

Fig. 37. Krymping og svellingfor møbelplater og kryssfinér når fuktigheten varierer mellom 6% og 21%.

2. Behandle trevirket med vannbestandige overflatebehandlinger både utvendig og innvendig for å minske opptaket og avgivelsen av fuktighet. Det mest effektive i denne sammmenheng synes å være bruk av epoxy. Konstruksjonene bygges opp av relativt tynne tresjikt (finer f.eks.) som limes sammen og nærmest støpes inn i epoxymasse. Metoden er kostbar, men anvendt en del ved bygging av båter. 3. Redusere trevirkets hygroskopiske evne slik at evnen til å binde til seg vannmolekyler svekkes. 4. Fylle opp celleveggene med ikkeløselige stoffer slik at vann ikke kan bli tatt opp. 5. Kryssbinde cellulosekjedene slik at de ikke beveges fra hverandre i særlig grad når vannmolekyler trenger inn i celleveggene. De foreløpig mest effektive metodene for å dimensjonsstabilisere trevirke synes alle å være basert på at man fyller opp cellene og delvis celleveggen med et stoff. En av de benyttede metodene består av å anvende monomerer (vannløselige) som trevirket imp­ regneres med. Deretter polymeriseres stoffene ved at man foretar en såkalt acetylering. Denne går i prinsippet ut på å skifte ut de hygroskopiske hydroksylgruppene med større og mere nøytrale acetylgrupper. Kanskje den mest brukte metoden går ut på å anvende polyetylenglykol (PEG, vann­ løselige voksliknende stoffer som kan diffundere inn i treet). Polyetylenglykol er vannløselig og binder seg til OH-gruppene i trevirket på samme måten som vann gjør det. Polyetylenglykolbehandlet tre er derfor svellet ut til de dimensjoner det innehar i oppfuktet tilstand. 61

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Måling av trefuktighet Både ved produksjon og bruk av trevirke har en ofte behov for å kunne fastslå hvilken fuktighet et stykke tre har. Mengden vann i et trestykke angis vanligvis i prosent av vekten av det absolutte tørre trestykket. Tørke- og veiemetoden anvendes overveiende i forbindelse med tørkeprosessen. Det kappes av «representative» stykker av det tre­ virket man vil måle fuktigheten for. Fordi det ofte er varierende fuktighet mot endene av trelast bør en ta prøvestykkene godt inn fra endene (50 cm). Prøvene bør ikke inne­ holde kvist eller andre uregelmessigheter. De veies umiddelbart etter kapping eller oppbevares i vanndamptett innpakning til veiing kan finne sted. Etter veiing tørkes trestykket ut i en varmeovn ved en temperatur mellom 101°C og 105°C. Etter tørking­ en (som i prinsippet skal foregå til vekten ikke reduseres lenger - typisk 12 - 48 timer) veies trestykket igjen. Fuktigheten regnes ut i prosent som:

Rå vekt - tørr vekt --------------------------- X100 Tørr vekt

Ulempen med tørke-veie metoden er at den tar relativt lang tid og at det må kappes av trestykker. I praksis benyttes det i dag sannsynligvis mest elektriske fuktighetsmåling basert på motstandsmåling. Treets elektriske ledningsevne er sterkt avhengig av trefuktigheten i området fra omtrent fibermetning og ned til 5-7 %. Det finnes en rekke fuktighetsmålere basert på dette prinsippet på markedet. De anvendes ved at det trykkes eller slåes 2 elektroder inn i trevirket og den elektriske motstanden måles mellom de to elektrode­ ne. Måleresultatene er temperaturavhengige og de fleste målerne er kalibrert for avles­ ning ved 20°C. Noen målere har temperaturkompensasjon. Svakheten ved de elektris­ ke motstandsmålerne er at de bare viser fuktigheten noenlunde nøyaktig mellom 5-7 % og ca. 25-30 % samt at dersom det er fuktighetsgradienter i det trevirket som måles vil resultatene ikke være pålitelige. Når de anvendes så mye som tilfellet er, er det fordi det er en enkel og rask måling å foreta. Det finnes også elektriske håndmålere som ved hjelp av mikrobølger måler enten die­ lektrisitetskonstanten eller tapsfaktoren i trevirket. For industriell måling finnes også målere basert på tapsfaktoren ved radioaktiv gjennomstråling samt trevirkets varmekapasitet og varmeledningsevne. Referanser: Siau, J. F.: Flow in Wood.. Syracuse University Press. Syracuse, New York. 1971 Skaar, C.: Water in Wood. Syracuse University Press. Syracuse, New York. 1972. Kollmann, F. og Coté, W.: Principles of wood science and technology, I, Solid Wood. Springer-Verlag. New York. 1968.

URMI

62

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

5. Fremstillingen av trematerialer Til forskjell fra de andre vanlige konstruksjonsmaterialene, med unntak av stein fra steinbrudd, har trevirke sitt utgangspunkt i en stor materialenhet som vi deler opp i mindre enheter, f.eks. blir en trestamme til planker og bord. Disse mindre enhetene kan vi enten anvende direkte slik de er utformet, dele videre opp eller føye sammen igjen til større enheter. Råstoffet for fremstillingen av trevirke er relativt uensartet. Dette henger sammen ikke bare med at trærne er forskjellige men også at tømmeret bedømmes og bearbeides (kappes) på mange steder og av forskjellige mennesker før det ankommer på sagbruket eller finérfabrikken. Hvert tre er et individ. Hvordan det enkelte treet utvikler seg henger sammen med hvilket treslag det dreier seg om, hvilken klimarase (proveniens) og formrase frøet stammer fra, hvordan treets start har vært, hvilke påvirkninger eller mangel på påvirk­ ninger treet har vært utsatt for (sopper, insekter etc.), hvordan treets omgivelser har vært (tett eller spredt planteavstand), klimaet gjennom treets liv, hvordan næringssitu­ asjonen har utviklet seg gjennom årene, om treet har kvistet seg opp eller blitt kvistet opp, jordsmonnet og vekstforholdene forøvrig (flatt eller skrånende terreng, nord- eller sørvendt etc.).

Alle disse faktorene og flere til, har innflytelse på hva treet har av iboende egenska­ per. I tillegg til det som har fremkommet gjennom veksten gjennomgår trær og tømmer en ganske kraftig påkjenning gjennom fellingen, kvistingen, kappingen (apteringen) til tømmerlengder, håndtering, lagring og transport. Gjennom denne rekken av hendelser tilføres endel tømmer skader. Skadene kan være i form av sprekker ved rotavskjæret, stukskader dersom treet faller uheldig ved fellingen, kvisting som river ut litt av kvistfestet, skader i barken, infeksjon av forskjellige farge- og skadeorganismer og utvikling av blåved eller råte- insektangrep ved lengre tids lagring under ugunstige betingelser. Lagres tømmer for tørt vil tørking og tørkesprekker kunne utgjøre kraftige skader. Det tømmeret som ankommer sagbruket vil normalt være forsøkt valgt ut både med hensyn til kvalitet og dimensjon slik at det best mulig svarer til sagbrukets behov.

63

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Gjennom pristabeller som «premierer» enkelte dimensjons / lengde-kombinasjoner og «straffer» andre kombinasjoner forsøker man å styre oppdelingen (apteringen) av tøm­ meret. I mange land transporteres trærne i hele lengder til sagbruket («vanlige» trær har ofte en lengde på mellom 20 og 30 meter). På sagbruket skjer så oppdelingen. I Norden (Norge, Sverige og Finland) er det vanligst at trærne kappes ute i skogen og at de kortere lengdene (gjerne mellom 3,5 og 6 meter) transporteres til sagbruket eller finérfabrikken. Trær er store og det råe trevirket er tungt. Det er tildels problematisk å felle større trær, men enda vanskeligere er det å håndtere stammene når de ligger på bakken, få lastet de på transportinnretninger og få kjørt de dit de skal. En litt stor men ikke uvan­ lig tømmerstokk kan i Norge være ca 5 m lang og ha en middeldiameter på 300 mm. Volumet utgjør da litt over 350 dm3 og med en egenvekt i rå tilstand som nærmer seg 1,00 betyr det at vekten ligger et sted mellom 300 og 350 kg. Trærne og dermed tøm­ merstokkene fra jomfruelig skog kan være tildels mye større og vektene av det tømme­ ret som faller derfra selvsagt tilsvarende større. Håndtering og opplasting av slike las­ ter byr selvsagt på problemer men også transporten blir problematisk. I Norge har vi fra et tømmerfremdriftssynspunkt den fordel at bakken er frosset om vinteren. Selv idag hvor det mange steder er bygget skogsbilveier med 100 - 200 m avstand muliggjør dette at tømmeret på vinteren kan fraktes over myrer, vann og myk mark hvor det er praktisk talt umulig å komme fram med kjøreinnretninger om som­ meren. Tidligere hadde vi også en fordel ved at vi i Norge har et stort antall elver som renner fra skogsdistriktene og ut mot kysten. Når disse tiner om våren har de ofte stor vannføring og egner seg utmerket til å fløte tømmer på. Så sent som i 1991 ble det flø­ tet tømmer i Trysilvassdraget, men ellers er tømmerfløtingen i vassdragene praktisk talt slutt. Selve transporten av tømmer foregår hos oss nesten utelukkende med hjulmaskiner fram til vei og på lastebil fram til anvendelsesstedet. Der forholdene ligger til rette for det anvendes også jernbanetransport I mange av utviklingslandene er det ofte transporten fra skogen og fram til fored­ lingsanlegg som er det største problemet med å få utviklet en livskraftig og effektiv skogsdrift og skogindustri. Bulldosere, elefanter, okser, hester og menneskemakt er fortsatt hjelpemidlene mange steder i verden. Tømmeret som skal danne utgangspunktet for fremstillingen av trelast og finer er tilnærmet rundt. Det er imidlertid en forbausende stor del av tømmeret som har en viss ovalitet. Tømmeret er normalt også avsmalnende mot toppenden. Den nederste delen av treet, som når vi kapper det gjerne benevnes rotstokken, er ofte degressivt avsmalnende oppover. Stokken eller stokkene som taes midt på treet er gjerne nokså rettlinjet kjegleformet. De øverste delene av et tre er ofte progressivt avsmalnende opp­ over. I gjennomsnitt regner vi for norsk tømmer at avsmalningen utgjør 1 cm per meter lengde. En 5 meter lang tømmerstokk som måler 25 cm i rotenden vil således måle 20 cm i toppenden. Vi forestiller oss også ofte at trær er rette. Det er ikke alltid tilfelle. En meget stor andel av tømmeret har en eller annen form for krok. Inn i denne tilnærmede runde, rette kjegleformen skal vi innpasse et rettlinjet, rek­ tangulært tverrsnitt og få maksimalt utbytte.

URMI

64

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Fig. 39. Det kan være stor forskjell på tømmerstokken

Jo mindre tømmerdiameteren er, dess viktigere blir avvikene fra den ideelle rette kjegleformen. Det legges ned mye omhu og kløkt for å finne ut hvordan en skal få best mulig utbytte av tømmeret. Ikke bare er det snakk om hvilket geometrisk (volumetrisk) utbytte en kan få av tømmeret. Enda mer dreier det seg om å få et best mulig økonomisk utbytte. Det anvendes forskjellige oppdelingsmønstre for de forskjellige treslag og også for de forskjellige diameterklassene.

Fig. 40. For større stokker kan det være mange oppdelingsalternativer.

Mer og mer vanlig blir det å anvende skur-simuleringsprogrammer (skur - det å skjæ­ re - en vanlig fagbetegnelse i sagbruksindustrien for det å skjære tømmeret) for på for­ hånd å kunne regne hva utfallet blir for de forskjellige oppdelingsalternativene. Med riktig små dimensjoner som bare kan bli ett eller to små stykker er nok ikke simule­ ringen interessant. Når det er spørsmål om mange kombinasjoner av bredder og tyk­ kelser, er det imidlertid vanskelig å ta stilling til hva som er det ideelle.

65

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Et relativt typisk oppdelingsmønster for nordiske tredimensjoner og trekvaliteter kan f.eks. se ut som vist foran. For en rekke anvendelsesområder, særlig ved møbelfabrikasjon er det ønskelig å ha årringene orientert slik at de står mest mulig vinkelrett på flaten. Grunnene til dette kan være å få frem en flate som slites mest mulig jevnt over det hele eller som krymper og sveller minst mulig i planet. For enkelte tresalg som har markerte margstrålemønstre (som f.eks. eik (Quercus robur)), vil en for en del anvendelser gjerne få frem margstrålemønsteret. En måte å oppnå dette på er ved å anvende andre oppdelingsmønstre, som f.eks. den såkalte kvartsagingen.

Fig. 41. Kvartsaging - to måter

Kvartsaging kan skje på flere måter. Eier er vist to. På neste side er vist vanlige skurmønstre som anvendes hos oss.

Sagbruket - fremstilling av planker og bord Som det fremgår av figuren på foregående side er det også forskjellige tekniske mulig­ heter for oppdeling som ligger i de forskjellige maskinalternativene. I denne sammen­ heng henvises det for øvrig til litteratur om sagbruksteknikk, f.eks. Skjelmerud, Treteknikk. Den tradisjonelle oppdelingsmåten var rammesagen. I en moderne rammesag spen­ nes det inn mange blader i rammen. Fordi mange blader kan skjære samtidig når ram­ men beveger seg opp eller ned (eller fram og tilbake ved en horisontal rammesag) gjennom tømmeret, blir produksjonskapasiteten ganske stor når tømmeret er grovt og snittene er mange. Snittflaten blir gjerne noe oppfliset og det er nok en tendens til at mange etterhvert foretrekker snittflater frembrakt ved sirkelsager eller båndsager. For­ di rammesagene er relativt komplekse maskiner, er de krevende å vedlikeholde. Den alvorligste innvendingen mot rammesagene er imidlertid at det tar relativt lang tid å omstille fra et snittmønster til et annet.

URMI

66

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Rammesag

Kantramme Kantsag

Deleramme (Silkeramme)

*• Gjennomskur

Sagbruk med kantsag og kløvsag sirkelsag eller båndsag Plankebredde

Kantsag

Kløvsag Fig. 42. Vanlige skurmønstre

67

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Vil en ha et bra utbytte av tømmeret må det være sortert ganske nøyaktig i diameterklasser. Dette innebærer at sagbrukene må ha relativt mye tømmer bundet i sine lagre. I tider med høye rentekostnader er dette kostbart. Tømmeret har dessuten ikke godt av å ligge for lenge lagret. Et vanlig sagbruk består normalt av de enhetene som fremgår av flytdiagrammet gjengitt nedenfor.Tømmeret kommer inn og blir lagret. I noen sagbruk blir tømmeret sortert og innmålt med det samme det ankommer. Andre steder hvor avmålingen skjer lassvis blir tømmeret gjerne lagret noe tid før sorteringen finner sted. Etter sorteringen blir tømmeret lagt i de respektive diameterklasser til det skal skjæres. Ved inngangen til sagbruket blir tømmeret barket. Barken blir stort sett anvendt som brensel. Et moderne velbygget sagbruk vil normalt være selvforsynt med varmeenergi ved å brenne barken og noe av sagflisen. Etter sagingen sorteres trelasten hvoretter den strølegges i pakker for tørkingen. Etter tørkingen og den tilhørende kondisjoneringen for å jevne ut fuktigheten blir tre­ lasten avstrødd og sortert. Trelasten er selvsagt hovedproduktet, men normalt utgjør ikke dette stort mer enn 50 % av tømmervolumet. Også verdien av den delen av tømmerstokken som ikke kan nyttes som trelast, og som blir til celluloseflis, er en vesentlig del av inntektsgrunnlaget for et sagbruk. På neste side er gjengitt en skjematisk fremstilling av fordelingen av de forskjellige produktene som kommer ut av sageprosessen.

Høvling eller annen viderebearbeiding

Fig. 43. Flytskjema

URMI

68

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Fig. 44. Skjematisk fremstilling av produktene fra sagbruksprosessen.

69

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Høvleri, emnefabrikasjon For mange anvendelsesområder er det ønskelig at trelasten er høvlet. Det kan dreie seg om enkel justering og glatthøvling gjort i en høvelmaskin eller det kan dreie seg om pro­ filering til paneler, gulvbord, listverk eller andre profiler. Kravene til trekvaliteten i høvellast er nedfelt i NS 3180. Forøvrig er det en rekke standarder som gjelder for for­ skjellige detaljer vedrørende profiler, pløying etc. Se oversikten over standarder, bakerst.

Et høvleri kan være en avdeling av en trelastbedrift eller det kan være en helt selvsten­ dig bedrift som kjøper råstoff fra enhver leverandør som kan skaffe det som behøves.

Fig. 46. Materialflyten i et høvleri

URMI

70

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Møbel-, trevare- og annen treartikkelfabrikasjon Trelast er ikke noe ferdigprodukt, men utgjør et råstoff eller et halvfabrikat for en vide­ reforedling. Med videreforedling menes i denne sammenheng alle former for prosesser som med utgangspunkt i tre som et av sine mer vesentlige råstoff fremstiller bruksferdige produkter som møbler, vinduer, trapper, dører, ispinner, paller, souvenirer etc. Disse produksjonene foregår i en stor og meget uensartet mengde bedrifter av alle størrelseskategorier og med de forskjelligste sammenstillinger av maskiner. Arbeidsgangen er imidlertid relativt ensartet. Et fellestrekk er at de aller fleste anven­ der tørket trelast som råstoff. Vanlig tørr­ het er gjennomgående 10-12 %. Noen bedrifter vil ha trelasten litt tørrere, andre vil ha den litt mindre tørr. Tidligere var det overveiende slik at de videreforedlende bedriftene selv tørket trevirket. Dette skjedde enten ved at de hadde vanlige tørker (gjerne små kammertørker) eller at de lagret materialene over lengre tid inne i produksjonslokalene. Mange mindre videreforedlingsbedrifter som fortsatt tørker trelasten anvender små kondensasjonstørker. Å anvende kondensasjonstørker ved lave fuktigheter er ikke energimessig gunstig, men det gir en lettvint tørkeprosess fordi det erfaringsmessig oppstår lite tørkeskader. Mange trelastleverandører leverer idag trelasten tørket til kundens spesifikasjo­ Fig. 47. En stol består av mange deler. ner. Mange videreforedlingsbedrifter kjø­ per råstoffet, ikke bare ferdig tørket, men i noen tilfelle sågar ferdig maskinert. også ferdig kappet av og til dimensjonert

Neste side viser et prinsippielt flytskjema for en videreforedlingsbedrift.

j

71

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Overflatebehandling, pakking og forsendelse Fig. 48. Flytskjema for en videreforedlingsbedrift

URMI

72

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Finérproduksjon Fra tidlige historiske tider kjenner vi bruk av finer. Sjeldne men etterspurte treslag som f,eks. ibenholt ble «drøyet» ved at man skar de opp i tynne skiver som så ble limt til et underlag av mer tilgjengelig råstoff. De første finerer kjenner vi således fra utgravinger i Egypt og de skriver seg fra ca. 3000 f.K. Disse finérene ble fremstilt ved saging. Sagbladene var relativt tykke og snitt-tapet ble derved stort. Den finéren man fikk var nærmest for en slags supertynne bord å regne og var derfor ganske sterke og ga lite sprekk i forhold til de tynne, knivfremstilte finérene vi benytter idag. For enkelte bruksformål hvor det er viktig ikke å få sprekker i de belagte flatene (musikkinstru­ menter) fremstilles det fortsatt saget finer. De første finérene ble saget for hånd. Den første mekanisk drevne finérsag ble patentert i 1812 men det var ikke noen slik sag i bruk før i 1825. Den første knivskjæremaskin ble patentert i Frankrike i 1834, men noen særlig industriell anvendelse fikk ikke prinsippet før nærmere 30 år senere. Den første kjente oppfinnelsen av skrellemaskin stammer fra 1818. I USA og Frankrike ble maskiner som ser ut noenlunde som dagens finérskrellemaskiner (hvor tømmeret holdes som i en dreiebenk mellom to roterende sentre) patentert rundt 1840. Disse maskinene hadde en skjærehastighet på ca. 4-5 m/min. Skrellemaskinen førte til utviklingen av en helt ny industri: kryssfinérfabrikasjonen. I dag produseres det meste av finéret som skrellet finér og det anvendes enten i kryssfinér eller som bakfinér for å utbalansere knivskåret finér i møbelproduksjon. Den knivskårne finéren anvendes stort sett for synlige formål, fronter, paneler og produksjon av limte laminerte møbler. Kryssfinérproduksjonen anvendes selvsagt til mange formål, men en større del bru­ kes direkte eller indirekte i husbygging. I mange land (USA og Kanada) nyttes kryss­ finér slik vi bruker sponplater i husbyggingen. Verdens samlete produksjon av finérark, dvs. som ikke blir sammenlimt til kryssfi­ nér i produsentlandet, har de siste årtiene ligget på litt i underkant av 5 millioner m3 (2). Ca. 40 % av dette kvantumet har blitt eksportert fra opprinnelseslandet. De største eksportørlandene var Elfenbenskysten, Kanada, USA, Brasil, Indonesia, Malaysia og Portugal. De største importlandene var USA, Japan, Frankrike, Tyskland, Italia og Storbritannia. Kryssfinérproduksjonen, da slått sammen med produksjonen av møbelplater og lik­ nende produkter, har de siste årene ligget på rundt 50 millioner m\ De dominerende produsentlandene er Kanada, USA (38 %), Brasil, Kina, Indonesia (18 %), Japan, Korea, Maylasia og tidligere Sovjetunionen. Råstoffet til finérproduksjonen anvendes normalt rått og ved det meste av finérproduksjonen varmes råstoffet opp. Oppvarmingen skjer som regel ved at tømmeret dyp­ pes i varmt vann eller ved at det legges inn i rom hvor damp kondenserer ut på tøm­ meret. For fremstilling av bartrefinér anbefales temperaturer i veden på fra ca. 55°C til 90°C, avhengig av treslaget. For løvtre vil en kunne greie seg med noe lavere tempera­ turer. Selve finérskjæringen foregå enten som knivskjæring eller som skrelling.

73

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Finértykkelse

Fig. 49. Prinsippskisse av skrelling.

Fig. 50. Knivskjæring hvor emnet beveger seg vertikalt forbi kniven.

Ved knivskjæring kan emnet stå stille mens kniven beveger seg eller det kan være emnet som beveges mens kniven står stille. Det eksisterer to hovedtyper tradisjonelle knivskjæremaskiner. I den ene typen beveger kniven seg horisontalt mens i den andre typen beveger emnet som skal bli finer seg vertikalt. I de siste årene er det i Japan utviklet en type finérskjæremaskin hvor råstoffet, som er i form av planker eller blokker, mates på langs forbi en skråstilt kniv. Skrelling foregår normalt på den måten at emnet er spent opp mellom to roterende sentre og bringes til å rotere mens kniven som danner en nær tangential vinkel med tømmerets ytterside mates innover i emnet. Referanser: Nedkvitne, K. og Arvesen, A.: Skogbrukslære. Landbruksforlaget. Oslo 1974. Skjelmerud, EL: Treteknikk. Tapir. Trondheim 1982. Anon.: Treteknisk håndbok. Norsk Treteknisk Institutt. Oslo. 1991. Kollmann, F., Kuenzi, E. og Stamm, A.: Principles of wood science and technology, II, Wood based materials. Springer-Verlag. New York. 1975. Koch, P.: Utilization of hardwoods growing on Southern pine sites. US Dept, of Agriculture. Handbook no. 605. Washington DC. 1985.

URMI

74

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

6. Ikkedestruktiv material- og kvalitetsvurdering Stadig økende produktivitet gjør at råstoffkostnadene utgjør en stigende andel av de totale produksjonskostnadene. Best mulig utnyttelse av råstoffet blir følgelig ytterst viktig. Kjøpere av materialer blir derfor stadig mer opptatt av at de får eksakt den kva­ liteten de trenger til sin egen produksjon. For at kjøpere og selgere skal bli enige om hva det er som skal omsettes, utarbeides kvalitetsnormer og materialstandarder som beskriver hvordan materialene skal være dimensjonerte, hvilket utseende de skal ha, hvor sterke de skal være osv. Hittil har det meste av kvalitetsbedømmelsen skjedd gjennom den såkalte sortering­ en - en visuell bedømmelse av trevirkets kvalitet og anvendelsmulighet ut fra mer eller mindre spesifikke definisjoner av forskjellige karakteristika. En visuell bedømmelse med noen grad av eksakthet krever at man kjenner sammenhengen mellom de virkeli­ ge egenskapene og de faktorene som vurderes. F.eks. blir det et spørsmål om å kjenne sammenhengene mellom kviststørrelse og hvilken styrkereduksjon denne må forven­ tes å gi en planke eller trebit. Det er utviklet en rekke sorteringssystemer for visuell sortering. I Norge har vi f.eks. NS 3080 - Kvalitetskrav til skurlast. På Nordisk plan er det under utarbeidelse et kvalitetssorteringssystem som kalles Nordisk Trå og som har som målsetting å gi en større grad av ensartethet i sorteringen av trelast i de nordiske landene. Innen EU arbeides det med utarbeidelsen av en rekke Europeiske standarder (De såkalte CEN-standardene (CEN = Comité Europeen de Normalisation)) for en lang rek­ ke treprodukter. Disse ventes å bli ferdige og gjøres gjeldende for det europeiske handelsområdet i løpet av den første halvdelen av 1990-årene. Da blir de EN-standarder. Med økende krav til presis sortering og fordi det er vanskelig å få eksakthet og repeterbarhet ved visuell sortering, blir det stadig mer ønskelig å utvikle automatiske metoder for kvalitetssortering som fungerer i øyeblikket ved de matningshastighetene vi opererer med i møbel- og treindustrien. Vi har i de seneste årene hatt en eventyrlig utvikling i systemteknologi, signalbearbeiding, informasjonsteorier, datamaskinteknologi og elektromekaniske konstruksjo­ ner som også i stort monn er tatt i bruk i møbel- og treindustrien. Mange av de teknik­ kene vi anvender ved automatisk materialsortering er i og for seg eldre enn dagens datateknologi. Det er imidlertid datateknologiens muligheter for raskt og effektivt å bearbeide store datamengder som gjør det mulig å tenke i de baner som blir beskrevet i dette kapitlet. Fortsatt er det imidlertid et stykke til vi har fullautomatisert kvalitetssorteringen av tømmer og trevirke. Ved all kvalitetssortering er vi ute etter å få observert visse egen­ skaper ved tømmeret eller trevirket for å kunne sammenlikne med hva vi ønsker.

Hva skal observeres? Som nevnt har trevirke i seg store variasjoner, både mellom forskjellige tresorter, mel­ lom forskjellige trær av samme tresort og sågar innen ett og samme tre. Variasjonene gjelder utseende, men også i høy grad styrke. Ikke-destruktiv styrkessortering har der­ for økende utbredelse. Mange av de faktorene som bidrar til å redusere styrken av tre­ virke er uønsket også av estetiske grunner. Alle trekk ved trevirket som gjør at det ikke kan anvendes til et bestemt formål, som f.eks. uregelmessigheter i fiberstrukturen, kan

75

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

betraktes som feil. I tillegg er det forskjellige krav til utseende til forskjellige bruksfor­ mål. Uregelmessig fiberstruktur er f.eks. som nevnt uønsket i enkelte sammenhenger. Sterke fargeforskjeller mellom forskjellige trestykker er noen ganger uønsket og det å sortere trevirket i fargeklasser gjøres i stor utstrekning i finérproduksjon, parkettproduksjon og i møbelproduksjon. Det arbeides derfor også intenst med å automatisere sortering i forskjellige utseendeklasser. De vanligste faktorene som reduserer bruksmulighetene er fiberuregelmessigheter som skråfibrighet (tverr-ved), kvist, kvaelommer eller feil som skyldes treødeleggende organismer som råte eller insekter. I tillegg kan komme feil som opppstår under pro­ duksjonen.

Defekt-typer I det følgende blir defektene gruppert i to klasser: 1) Biologiske defekter ( defekter som skyldes vekstforhold og skader av treødeleggen­ de organismer). 2) Produksjonsfeil ( defekter som skyldes bearbeiding, tørking, høvling og håndtering).

Biologiske defekter Den defekten som sterkest preger vår bedømmelse av et stykke trevirke er kvist. Det materialet som inngår i kvisten er for bartrærne preget av at densiteten er større enn i veden omkring. Kvisten har betydning for styrken ved at fiberforstyrrelsene omkring den kan gi nedsatt styrke. Fiberhelling får vi fordi trærne ofte vokser slik at fibrene ligger i en spiral omkring sentrum. Litt populært fremstilt kan en si at trærne er venstrevridde i ungdommen mens de mot alderdommen tenderer til å bli høyrevridde. Fiberforstyrrelser opptrer selvsagt også i andre sammenhenger, som ved toppbrudd og føyrer. Rent vekstbetingete defekter forøvrig er tennar, kvaelommer, marg og innvokst bark. Andre defekter vi er interesserte i å kunne observere er råte, insektangrep og misfargingSprekker er også en viktig type defekter og vi forbinder gjerne sprekk med tørking. Imidlertid opptrer det av og til frostsprekker og sprekkdannelser pga. indre spenning­ er og som sannsynligvis løses ut under fellingen eller når trærne utsettes for sterk påkjenning som under sterk vind eller store snelaster. Alle disse defektene er sorteringskriterier ut fra såvel estetiske som styrkemessige betraktninger.

Produksjonsfeil (Defekter som oppstår under produksjonen) Defekter oppstår selvsagt også av og til under produksjonen. Sprekk-dannelse som oppstår under felling av trær er allerede nevnt.

URMI

76

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Tørkesprekk utgjør sannsynligvis en av de vanligste årsakene til ned-klassing som føl­ ge av behandlingen. Vridning og misfarging er andre følger av feil tilrettelagt tørkeprosess. Ved selve bearbeidingen er en relativt stor andel av de feil som oppstår resultatet av unøyaktigheter ved prosessen. Ujevne overflater, fiberutriv og kvistutslag er andre defekter som oppstår under bearbeidingen. I tillegg til å kunne observere de biologiske defektene er vi interessert i å kunne opp­ dage også de feil som oppstår under produksjonen, enten for å kunne sortere vekk defektene eller for å kunne fjerne årsakene.

Krav til et system som skal oppdage defekter Det er behov for systemer som kontinuerlig og automatisk kan observere, klassifisere og måle størrelsen og plasseringen av de forskjellige defekter i såvel tømmer som i tre­ last. Kan vi se defektene allerede i tømmeret skulle det være mulig å tilrettelegge sku­ ren slik at det ble færre defekter å sortere vekk senere i prosessen. Fordi det sannsyn­ ligvis bestandig kommer til å oppstå defekter under prosessen utelukker imidlertid ikke et system som kan se defekter i tømmeret behovet for systemer som kan «se» defekter og egenskaper ved de ferdig tørkete planker og bord. Slike automatiske feildetektekteringssystemer må selvfølgelig gi fra seg sine infor­ masjoner i en form som kan leses av datamaskiner. De data som fremkommer vil kun­ ne anvendes til skuroptimalisering, optimalisert kapping, kanting, kapping, sortering etc. Systemene må fylle følgende krav:

a) Stabil og pålitelig avlesning. b) Kapasitet til å være «on-line» og istand til å oppdage de variasjonene som kan fore­ komme i tømmer og trelast. c) Tåle industrimiljø. d) Være kostnadseffektive og enkle å vedlikeholde e) Ha bygget inn feilsøkingsevne og alarm. f) Automatisk innlesing av sikkerhetskopier (backup). g) Ikke gi strålingsfare for operatører.

Som vi skal diskutere i det følgende er det gjennom de siste tiår utviklet en rekke «defektoppdagere». Fordi de fleste ikke har oppfylt vesentlige punkter på listen over har de ikke fått noe langt liv.

Styrkessortering En form for «indirekte» og ikkedestruktiv måling av styrkeegenskapene til trevirke anvendes idag i relativt stor utstrekning ved de såkalte «stress graders». Prinsippet går i all enkelthet ut på at man måler E-modul for de enkelte trestykker ved en mekanisk deformasjon idet trestykkene (plankene) passerer måleutstyret.

77

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Fig. 52. Prinsippet i en styrkessorteringsmaskin. Det er en relativt god korrelasjon mellom E-model og bøyningsfasthet og dette muliggjør at man kan fastlegge hvilken fasthetsklasse den enkelte planke tilhører.

E-modul (1000 lb/sq.in.)

Fig. 53. Bøyningsfastheten som funksjon av elastisitetsmodulen.

Med bakgrunn i slikt utstyr opererer vi idag med fasthetsklasser i trinn opp til T40, dvs. trevirket i denne klassen tåler bøyespenning på inntil 40 MPa. Ved produksjon av limtre, takstoler, gitterdragere og andre konstruksjoner muliggjør slik sortering en langt bedre utnyttelse av trevirket enn de vanlige «visuelle» sorteringsmulighetene gir.

URMI

78

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Systemer for å «se» inn i trevirke Enkelte defekter som befinner seg inne i trevirke kan vi se på overflaten. På tynne bord og plank er det således ikke noe stort behov for å se inn i materialene. Litt større dimensjoner (f.eks. 3-sidig kvistrene grove planker) og tømmer er det imidlertid ikke enkelt å bedømme kvaliteten av bare ved å se på overflaten. Dessuten er det slik at der­ som vi kan se de indre trekk av en trebit så ser vi også hvordan overflaten ser ut. Interessen for systemer som kan se gjennom trevirke er derfor aldeles ikke konsen­ trert om bare det å se gjennom tømmer. Det er seks fysiske prinsipper som er aktuelle når det gjelder å «se» inn i trevirke: 1) 2) 3) 4) 5) 6)

Infrarøde stråler (varme) Mikrobølger Røntgenstråler Nøytrongjennomstråling Nukleær magnetisk resonans Ultralyd

Infrarød stråling Infrarøde stråler («varmestråler») har for visse bølgelengder evne til å trenge et stykke inn i trevirke. Jo større densitet veden har dess raskere vil varmen absorberes. Prinsip­ pet har vært nyttet til kvalitetskontroll av meget tynne trestykker. På den ene siden av trestykket befinner seg en varmekilde og på den andre siden fintfølende termistorer (temperaturfølere).

Fig. 54. Prinsippskisse av kvalitetsvurdering av tynne trestykker ved hjelp av varmestråling. 79

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Et system som dette anvendes blant annet hos en bedrift i California (California Cedar Products Company) som produserer blyantemner - trebiter med halv blyanttykkelse, bredde som 10 blyanter og lengde som en blyant. Behovet for stor sorteringshastighet gjør at det lønner seg å anvende et system som dette selv om det er en kostbar innretning.

Mikrobølger Mikrobølger er elektromagnetiske bølger i området med lengde fra 1 mm til 1 m. Det betyr at de er i frekvensområdet fra 300 MHz til 300 GHz. (En mikrobølgeovn for hjemmebruk har en frekvens på 2450 MHz eller 2,45 GHz. Høyfrekvensgeneratorer som nyttes til herding av lim arbeider vanligvis i området fra 10 til 15 MHz, og altså i et langt lavere frekvensområde, med 13,56 MHz som en industrifrekvens som Tele­ verket tillater (27,12 MHz er også tillatt til industriell bruk)). 1 kHz = 1 000 svingninger/sek 1 MHz = 1 000 000 svingn./sek 1 GHz = 1 000 000 000 sv./sek

Bølgelengden (m) x frekvensen = lysets hastighet = 300 000 000 m/sek

Et materiale kan karakteriseres ut fra dets magnetiske permeabilitet, dets dielektrisitetskoeffisient og elektromagnetiske ledningsevne. Disse egenskapene er frekvensavhengige. Når mikrobølger brukes til materialundersøkelser er det flere teknikker som kan anvendes. Disse kan baseres på en eller flere prosesser hvor trevirke samvirker med mikrobølger gjennom refleksjon, avbøyning, spredning og absorpsjon. Ut fra hvordan instrumentene er utformet, kan vi skjelne mellom transmisjon (gjennomstråling), refleksjon, stående bølger og spredning. Mikrobølger har vært nyttet til materialundersøkelser innen treindustrien siden slut­ ten på 50-tallet. Den første anvendelsen var til fuktighetsmåling. Mikrobølger av pas­ sende bølgelengde absorberes og spres lett av vannmolekyler. Hvis det tørre materialet er transparent for mikrobølger er det lett å måle fuktigheten. Trevirke er anisotropt både hva gjelder fysiske og elektriske egenskaper. Både det som benevnes dielektrisitetskonstanten og den dielektriske tapstangenten varierer med fiberretningen i forhold til mikrobølgefeltet og med trefuktigheten. Disse effektene er nyttet både til fuktighetsmålere og ved måling av fiberretningen. I Finnograder (en opprinnelig finsk styrkessorteringsmaskin som nå er videreutviklet og godkjent i Sverige) nyttes mikrobølger til å måle størrelsen på kvister, fiberretningen og trefuktigheten (12). Det har i en del år vært i handelen fiberretningsdetektorer som ved hjelp av et hurtig roterende mikrobølgefelt fastslår fiberretningen under hodet. Både i USA og i Frankrike er det under utvikling trelastsorterere som er basert på mikrobølger. Det som benyttes i begge tilfelie synes å være de endringene som opptrer i de forskjellige elektriske konstantene avhengig av trefuktigheten, tredensiteten og fiberretningen. Den franske versjonen oppgis å ha en matehastighet på 120 m/min og med en opp­ løsning i materetningen (lengdeveis mating) på 1 cm. Det oppgis en nøyaktighet på densitetsmålingen som er fra 1 til 4 %.

URMI

80

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Fordelene som oppgis for mikro­ bølger er flere. De kan operere kontaktløst og med luftmellomrom mellom trevirket og antennene. De arbeider med lav effekt - for den franske sortereren oppgis 0,1 watt. Mikrobølgeutstyr egner seg fortref­ felig for automatisering og det er enkelt å prosessere dataene. Den vesentligste ulempen er at mikro­ bølgene ikke skjelner godt mellom forskjellige defekttyper og at opp­ løsningen er begrenset. Alle som hittil har arbeidet med mikrobølger har konsentrert det Fig. 55. Prinsippskisse av mikrobølgeutstyr. meste av sin virksomhet omkring trelast. Tømmer kan det by på problemer å se inn i, vesentlig fordi det stiller store krav til antenneutforming og p.g.a. de store fuktvariasjonene som er inne i den enkelte tømmerstokk.

Røntgenstråler Røntgenstråler er elektromagnetiske bølger med bølgelengder fra 10-8 m til 10-11 m. Når røntgenstråler passerer gjennom et stoff blir de delvis absorbert. Graden av absorpsjon avhenger av hva slags stoff det dreier seg om, hvilken densitet det har og hvilken bøl­ gelengde røntgenstrålen har. Røntgenstråler har vært benyttet i mange tiår for å undersøke f.eks. råte- og insektsskader. Allerede i 1974 ble det tatt i bruk et røntgenapparat for å inspisere tømmer ved en større svensk bedrift.

Fig. 56. Røntgentomograf

Det som virkelig har fått fortgang i å prøve ut røntgen som en metode for å «se inn i» trevirke var utviklingen av røntgentomografen. Opprinnelig utviklet for medisinske formål har den vist seg nyttig til mange andre former for undersøkelser av det indre av materialer og produkter. De første forsøkene på å bruke medisinske røntgentomografer til å «se inn i» tømmer ble det rapportert om i 1979.

81

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Enkelt forklart fungerer en tomograf på den måten at røntgenstråler sendes gjennom objektet i et plant vinkelrett på objektets lengderetning. Røntgenstrålene og detektoren roterer omkring objektet. Røntgenstrålene absorberes i en viss grad av materialet (veden og vannet) og jo mer dess tettere veden er. Med mange stråler som krysser hverandre i et snitt kan en stille opp et ligningssett hvor de ukjente er røntgenstråleabsorpsjonen i små deler av objektet. Ved å løse likningene kan en regne seg fram til absrpsjonen i hver enkelt liten del. Dataene kan benyttes til å tegne bilder av snittet eller de kan benyttes til å beregne forskjellige andre forhold. Detektor

Fig. 57. Prinsippskisse av hva som skjer i røntgentomograf

I dag finnes et stort antall rapporter om forsøk med å anvende røntgentomografer. Resultatene er stort sett likelydende. Røntgenstrålene kan ikke skjelne mellom vann og ved med høy densitet. Bildene gir forøvrig en enorm detaljrikdom, og hovedproblemet synes å være å få redusert dataomfanget og få øket hastigheten av gjennomlysningen. Til praktisk bruk er metoden foreløpig ikke anvendbar da både utstyret og databe­ handlingen er for kostbart og ikke har tilnærmelsesvis den kapasiteten det bør ha ved industriell drift. Det er en eksperimentmodell under utvikling og prøvedrift i Kanada og det arbeides med planer om å bygge en i Finland. Ved Luleå universitets avdeling i Skellefteå i Sve­ rige er det installert en medisinsk tomograf bare for å studere tømmer (satt i drift i 1993). I Norge har vi gjort en del eksperimenter med tømmertomografi ved hjelp av en rønt­ gentomograf og det er utviklet dataprogrammer for å finne det optimale skuruttaket. Fordelene med røntgenstråler er deres gode evne til å trenge gjennom trevirke og konsistensen ved avlesning av densitet. Negative faktorer er kostbart utstyr, kort leve­ tid på rørene, liten kapasitet, selv om det nå ser ut til å skje en radikal økning av den hastigheten utstyret kan operer med, manglende evne til å skjelne densitetsøkninger som skyldes høyere vanninnhold, samt den helsefare røntgenstrålingen innebærer.

Nøytrongjennomstråling I virkemåte er det ingen forskjell på røntgen og nøytronstråler. Nøytronstrålene har stor evne til å gjennomtrenge materialer og mindre tendens til spredning enn røntgen­ stråler. De vil egne seg til «on-line» gjennomlysning. I realiteten vil det være de samme problemene med å skjelne mellom forskjellige årsaker til densitetsvariasjoner som vi har ved røntgen. Faremomentene er store og stiller sterke krav til skjerming. Gammastrålebaserte målere benyttes til å måle densitet i trevirke flere steder. De nyttes også til å korrigere fuktighetsmålinger oppnådd ved andre metoder. I Norge har det i en del tid vært arbeidet med en gammastråledetektor for å måle og styre tørkeforløpet i en trelasttørke. Fordi den samtidig observerer densitet og fuktig­ het har det hittil bydd på problemer å få god nok styring av tørken på denne måten.

URMI

82

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Nukleær magnetisk resonans En relativt ny teknikk utgjør den såkalte nukleære magnetiske resonans. Også den er utviklet for medisinsk anvendelse og til det ytre ser en magnetisk resonans tomograf ut som en røntgentomograf. Arbeidsprinsippet er imidlertid annerledes. Enkelt forklart går det ut på at hydrogenatomene polariseres i et sterkt magnetfelt. En radiofrekvenspulsering eksiterer protonene. Når de vender seg tilbake til sin nøy­ trale plass (etter at magnetfeltet er borte), avgir de den tilførte eksiteringsenergien og denne mottas av en radiomottaker. Radiosignalene kan nyttes til å regne ut et todimen­ sjonalt bilde i det planet det magnetiske feltet virker i og dette viser protontettheten og hvor lang tid protonene bruker for å snu seg tilbake. Dette gir bilder av samme type som røntgentomografen gir. Denne teknikken er fortsatt under sterk utvikling og det er enda noe tidlig å si om det lar seg gjøre å få den til å gå så fort og bli så billig at den får industriell aktualitet.

Ultralyd Ultralyd består av lydbølger som som regel lages ved at en elektrisk impuls omdannes til høyfrekvente mekaniske svingninger. Frekvensene som vanlig nyttes ved testing av trevirke er fra 150 kHz til 1000 kHz. Ved de laveste frekvensene blir oppløsningen dårligere enn ved de høyere frekvensene. Ultralyd har fått stor betydning ved materialtesting. Fordi bølgene er mekaniske egner metoden seg særlig godt til å undersøke materialer som f.eks. trevirke. Det er en rekke metoder som anvendes ved ultralydtesting. Det dreier seg om resonnans, konti­ nuerlig modulering av bølgefrekvens, transmisjon og pulset ekko. De to sistnevnte er

Fig. 58. Prinsippskisse av ultralydbehandling av trevirke.

Transmisjon skjer ved at det er en sender på den ene siden av materialet og en mot­ taker på den andre siden. Dersom det er en feil i materialet blir endel av energien reflektert og bare en liten del når fram til mottakeren. Ved puls-ekko metoden er det bare den reflekterte delen som observeres. Det betyr at man greier seg med bare et kon­ taktorgan som da tjener både som sender og mottaker. Når det gjelder selve materialegenskapene kartlegges disse ved at det er transmisjonshastigheten som måles og denne varierer avhengig av fiberretningen og densiteten. 83

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Lydbølger forplanter seg relativt dårlig i luft og for å få god effekt ved ultralydtesting må det være god mekanisk forbindelse mellom lydhodene og det materialet som testes. Er det en luftlomme i systemet gir den samme virkning som en materialdefekt. Ofte brukes væsker som et koplingsmedium mellom lydhodene og det materialet som testes. Vann egner seg godt som et slikt koplingsmedium. Ultralyd har forskjellig hastighet i trevirke og i vann og ultralyd-målinger er således nær så uberoende av vanninnholdet i trevirket. Douglas Western f ir red cedar Meter/sekund Longitud.

4350

Eastern white pine

5850

4350

Radial

1980

2160

2470

Tangent.

1770

1980

1550

Fig. 59. Lydhastighet i de forskjellige fiberretninger. I vann er lydhastigheten 1490 meter/sek.

De første ultralydinnretningene som var i stand til å sortere trelast automatisk så dagens lys for mer enn 20 år siden. Målingene foregikk under vann og det bød selvsagt på problemer. Hastigheten var dengang enda mer av et problem enn i dag. Men sortere kunne innretningene! De tekniske løsningene som ble foreslått var noenlunde som de vi ser på dagens lakkeringsanlegg for listverk og paneler! Ultralyd er nyttet også til andre formål og fra Japan kjenner vi ultralydmålere bereg­ net på å oppdage råte i stolper.

Vi regner med at ultralyd er en av de mest aktuelle metodene for «tømmertomografi». I Norge er det gjennomført et større arbeid som tyder på at det er gode muligheter for å anvende ultralyd til å se gjennom trevirke og tømmer med. Fordelene vil være lav pris (relativt!), robust utstyr, ingen miljøproblemer. Den vesentligste ulempen vil ven­ telig være å få foretatt målingene samt at de må skje under vann. URMI

84

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Automatiske systemer for å se defekter utenpå trevirke Det finnes en rekke metoder for detektering av defekter på trevirket og de nytter alle det samme prinsippet som det menneskelige øye. Reflektert lys fra trevirket gir elek­ troniske signaler som kan mates inn i en datamaskin eller vises på en videoskjerm. En typisk optisk feildetektor består av en lyskilde, lysføleren (som kan være en enkel foto­ celle, en rekke av lysømfintlige fototransistorer eller et rektangel med fototransistorer (som i et videokamera)), forsterkerenhet, regneenhet og en innretning for utsignal. Optiske feildetektorer kan være basert på en rekke forskjellige lysformer både innen det synlige spekteret og utenfor. Når lys faller på et legeme kan det bli absorbert, gå gjennom legemet eller bli reflek­ tert. Når det gjelder feildetektering i forbindelse med trevirke er det som regel graden av refleksjon som nyttes som måleprinsipp. Sagt litt enkelt reflekteres lyset av de mest reflekterende delene. I forbindelse med trevirke vil de fleste defektene være mørke sett i forhold til den mer feilfrie veden. Fra defektene reflekteres det derfor mindre lys og dette kan anvendes til å «se» hvor det er mørkere partier. Når vi vet hvor det er mørke­ re partier og vi vet hvordan de ser ut må det en tolkning til for å avgjøre om det er en defekt eller ikke det dreier seg om.

restykke

Analogt signal

Digitalt signal

Fig. 61. Prinsippskisse av hva som skjer ved scanning av trevirke

I trelastindustrien har prinsippet vært nyttet lenge i enkelte av de såkalte automatkantverkene. Det kjennes også en rekke forsøk fra rundt i verden på å bygge rene sor­ terere basert på optiske prinsipper. De vesentligste vanskene har vært og er enda data­ mengdene samt å tolke de bildene som de lysømfintlige komponentene hjelper til å skaffe til veie.

85

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Camera

Glass

AT Host

Fig. 62. Scanning av trevirke

En av de tidligste løsningene ble utviklet hos H-vinduet på Kirkenær. Ellers finnes det flere maskiner som tilbys for salg i Europa. Prinsippene de er basert på er alle rela­ tivt like og det nyttes nesten utelukkende linjekameraer. Det bildet som oppnåes karakteriseres i gråtoner og et vesentlig problem for alle løsningene er å fastslå terskel­ verdiene for de forskjellige typer av defekter. Det arbeides en rekke steder (1993) med å utvikle systemer basert på «array-kameraer», dvs. den samme kameratypen som anvendes ved videoopptak. Bruk av farger arbeides det også med en rekke steder. I begge måtene å tenke på og selvsagt i kombi­ nasjonen av disse er det muligheter for å forbedre sorteringsevnen. Problemet er at det forlanges vesentlig større datakapasitet, noe som enten øker prisen på utstyret eller gjør kapasiteten så lav at det mister noe av aktualiteten. Referanser: Szymani, R. og McDonald, K. A.: Defect detection in lumber: state of the art. Forets Products Journal. November 1981. Barthelemy, P. L., Martin, P. og Lambert, P.: Poste de detection automatique des singularites et caracteristiques internes du bois. Actes du 2e colloque Sciences et industries du bois. April 1987. Breiner, T. A., Arganbright, D. G. og Pong, W. Y.: Performance of in-line moisture meters. Forest Products Journal. April 1987. Samson, M. og Hailey, J. R. T.: International accomplishments in non-destructive testing and evaluation of wood. Paper presented at the 42nd Annual Meeting of the Forest Products Research Society, Quebec, Canada, June 1988. Hailey, J. R. T., Menon, R. S., Mackay, A., Burgess, A. E. and Swanson, J. S. : Internal scanning of wood using x-ray computed tomography and magnetic resonance imaging. Proceedings Internal Defect Scanning of Logs. NTI, August 1985. Funt, B. V. and Bryant, E. C.: Detection of internal log defects by automatic interpretation of computer tomography images. Forest Products Journal. Januar 1987. McDonald, K. A.: Lumber defect detection by ultrasonics. Forest Products Laboratory. Research Paper FPL 311, 1978. Anon.: H-vinduet med automatisk kontroll av tre-lameller. Ny Teknikk 4/87. Birkeland, R., Holøyen, S., and Tengs, A.: Lumber grading with optical scanning devices. 3rd International Confe­ rence on Scanning Technology in Sawmilling, California, October 1989. World Wood, No. 10, 1989. Schwarz, W.: Automatische Priifung von Holzoberflåchen mit CCD - Zeilenkameras. Holztechnologie, Leipzig, 3 / 88. Sales, C., Lego, J-P., Ciccotelli, ]., Mercier, J-P. og Bussy, R.: Recent advances in visual scanning: application to board edging, cross-cutting and to visual grading. Proceedings 9de. Wood Machining Seminar. California. Oktober 1988. Juvonen, R.: Automatische Messung der Qualitåt in Sågewerken. Holztechnologie, Leipzig, 4/85. Han, W.: An Intelligent Ultrasonic System for Log Scanning. Doktor ingeniøravhandling, NTH, Trondheim, 1991:57.

URMI

86

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

7. Tre og lim For bruken av trevirket har sannsynligvis limet hatt den samme betydningen som svei­ singen har hatt for bruken av stål og andre sveisbare metaller. Det er imidlertid spar­ somt med opplysninger om bruk av lim i de tidligste tider, selv om lim er kjent fra meget langt tilbake i historien. En rekke limtyper basert på råstoffer fra plante- og dyreriket ble benyttet allerede i oldtiden. Former for cementliknende bindemidler ble også benyttet for limeformål. Også smeltelimprinsippet var i bruk idet det ser ut til at tjære eller bek ble benyttet som lim i en del sammenheng. I en tidsepoke som varte fra ca. år 400 e.K. til 1500 e.K. var lim praktisk talt ute av bruk, ihvertfall i vår del av ver­ den. Mellom år 1500 og 1700 blomstret bruken av finerer opp igjen. Fra midten av 1700-tallet og fram til i dag har det blitt patentert og satt i produksjon stadig nye limty­ per. De såkalte kunstharpikslimene er stort sett alle utviklet i nyere tid og med tyngde­ punkt i utviklingen i årene rundt og under andre verdenskrig. Treprodusenten av i dag har en rekke limtyper til disposisjon. De sterkeste limforbindelsene er idag gjennomgående sterkere enn de trestykkene de limer sammen. Alle lim har imidlertid fordeler og ulemper, og ideallimet sett fra alle synsvinkler finnes enda ikke. I dag deler vi ofte inn limtypene i de såkalte naturlige og syntetiske lim.

Lim basert på naturlige materialer Disse er fremstillet av naturlig forekommende stoffer. De viktigste limtypene som kan anvendes sammen med tre er: 1. Stivelsesbaserte lim og dekstrin som fremstilles på basis av karbohydrater som lages av stivelse ved oppheting til 160°-200°C. 2. Lim på basis av proteiner: 2.1. Animalsk lim, fremstilt av huder, sener, ben, hover, horn, fiskeskinn. Anvendt som snekkerlim, brukes fortsatt i enkelte sammenhenger. 2.2 Blodalbuminlim fremstilt av tørrstoffet i blod, som er et biprodukt fra slakteriene. Lite anvendt. Brukt ved kryssfinérproduksjon. 2.3. Kaseinlim fremstilt av ostestoffet i melk, blandet med kalsiumhydroksid (lesket kalk) og andre kjemiske tilsatsstoffer. Snekkerlim. Anvendt også ved kryssfinér- og limtreproduksjon 2.4. Planteproteinlim fremstilt av soyabønnemel, peanøtter o.a.. Anvendt på samme måte som kasein. 3. Skjellakk som er en gulaktig harpiks som skilles ut av et insekt (Laccifer lacca). Stoffet ble tidligere brukt også til lim men anvendes idag bare til enkelte former for overfla­ tebehandling (kvistlakk, skjellakk, hårspray, fiksativ o.L).

4. Naturlig og kunstig gummi (neopren). Gummibaserte lim kan anvendes både som vanlige lim og som kontaktlim.

5. Asfaltbaserte lim. Asfalt forekommer naturlig, ofte i forbindelse med oljeforekomster. Asfaltlim som kan være både fysikalsk herdende (løsemiddel som fordamper) og smeltelim anvendes i forbindelse med tre særlig ved taktetting, vanntetting osv. 6. Mineralsk baserte lim (natrium-, magnesiumforbindelser). Billig bindemiddel som anvendes til endel treemballasje med forventet kort levetid. 87

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Syntetiske lim: 1. Kjemisk herdende kunstharpikslim.

1.1. Urealim (karbamidlim). Fremstillet av urea og formaldehyd. Forekommer i en rekke former: kaldtherdende, varmherdende, fyllende, modifisert for å øke vannbestandigheten, som limfilm, i kombinasjon med PVAC-lim. 1.2. Melaminlim. Fremstilles av melamin og formaldehyd. Nær beslektet med urealim, mer vann- og varmebestandig, men også dyrere. 1.3. Fenollim. Fremstilles av fenol og formaldehyd. Finnes både varmherdende (til vannbestandig kryssfinér) og kaldherdende (syreherdende). Det siste anvendes gjerne til håndverk og hobby. Kombineres også med resorcinollim til limtrefremstilling. 1.4. Resorcinollim. Fremstilles av resorcin og fomaldehyd. Praktisk talt uoppløselig. Anvendes til limtre. Dyrt. 1.5. Epoksylim. Løsemiddelfritt tokomponentlim med gode gapfyIlende egen­ skaper. Limets egenskaper kan «skreddersyes». Epoksylimene kan anvendes til mange limeoperasjoner, men er dyrt og omstendelig i bruk. Må omgåes med omtanke da det lett gir allergier ved kontakt. 1.6. Polyuretanlim. Lim i familie med polyuretanlakkene. Består av to hovedkom­ ponenter: polyol og isocyanat. Kan fremstilles både som en- og tokomponent lim. Enkomponentlimet herder ved vannopptak. 1.7. Emulsjonspolymer isocyanat (EPI). Relativt «ung» tokomponent limtype med gode bruksegenskaper (kryssfinér, laminering, kompositter (tre-metall)). Hudkontakt bør unngåes. Gir ingen gassavspalting i herdet tilstand. Foreløpig relativt dyrt. 1.8. Akrylatlim. Tokomponentlim hvor herder og lim gjerne kan påføres hver sin flate. Herding ved kontakten. Særlig aktuelt som monteringslim og for materialkombinasjoner.

2. Termoplastiske kunstharpikslim. 2.1. PVAC-lim. Lim fremstilt av acetylen og eddiksyre. Limet leveres som en emul­ sjon i vann. Fysikalsk herdende og termoplastisk (mykner ved varme). Kan skreddersyes til mange bruksformål. Anvendes til praktisk talt all ikke-vannfast liming, unntatt finéring og andre operasjoner hvor det lønner seg å anvende varmpresse. 2.2. Kontaktlim. I tillegg til kontaktlim basert på naturlig forekommende gummier fremstilles det kontaktlim på basis av syntetiske stoffer (kloropren). Påføres tosi­ dig, løsemiddel dunster av og liming foretas. Dyrt lim som hovedsakelig anvendes ved montering. De organiske løsemidlene som ofte nyttes er ansett som meget farlige. 2.3. Smeltelim. Kan være ett eller en blanding av flere stoffer: polyetylen, etylenvinylacetat kopolymer eller polyamider. Ved vanlig temperatur faste, men myknes ved oppvarming. Herdingen er simpelthen at limet størkner. Anvendes til kantbelisting og montering.

Hvorfor lim binder seg til tre Lenge var lim sett på som noe mystisk. Det var først etter at man begynte å lage fly at URMI

88

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

det ble systematiske studier av hvordan en skal oppnå sterke limforbindelser (rundt ca. 1920). I dag regner en at adhesjonen (limeforbindelsen) oppstår gjennom tre mekanismer: mekanisk forankring, molekylære (fysiske) tiltrekningskrefter, samt utvikling av kje­ miske bindinger mellom tre og lim. Den mekaniske teorien går ut på at det flytende limet trenger inn i porer (cellehulrom) og ujamnheter når det påføres trevirket. Når limet herdner, forankres det mekanisk i treoverflaten. Det hevdes også at vannløselige lim i tillegg til å trenge inn i cellehulrom også vil kunne etablere limforankring i selve celleveggen (mellom mikrofibrillene). Den mekaniske teorien forklarer imidlertid ikke hvorfor materialer som ikke inne­ holder porer lar seg lime. En kan også observere at det herdede limet krymper og løs­ ner fra celleveggene inne i cellehulrommene. Det ser derfor ut til at hovedgrunnen til at lim limer er andre mekanismer i tillegg til de mekaniske. Den viktigste grunnen til at lim limer anser man er at det oppstår molekylære tiltrek­ ningskrefter (van der Waakske krefter og hydrogenbindinger) mellom trevirket og limet. Det er de samme former for krefter som får to ideelt plane harde plater av f.eks. kvarts (som ikke har vært eksponert for luft) til å hefte til hverandre. I praksis finnes nesten aldri ideelle flater og derfor kan man ikke få aktivisert de molekylære kreftene uten at det anvendes et flytende stoff. Lim må være flytende på ett eller annet stadium av limeprosessen for å skape kontakt med flatene som skal limes. De substansene som anvendes som lim må danne varige forbindelser og være motstandsdyktige overfor bruksbetingelsene. Limsubstansen bør, når den er herdet, ha høy indre styrke (kohesjon). I flytende form må limet ha en polaritet som svarer til polariteten på den flaten som det skal hefte til. Har limsubstansen i flytende form en polaritet som er større enn treflaten (trevirket er polart pga. de frie hydroksylgruppene i cellulosemolekylet) det skal hefte til vil det ikke kunne fukte treet. Limet vil ligge som en dråpe på overflaten. Er limet mindre polart enn treoverflaten vil limmolekylene til­ trekkes sterkere av trevirket enn av de andre limmolekylene og limet vil flyte utover. Et polart lim kan derfor bare lime polare materialer. Et upolart lim kan lime både polare og upolare materialer. I prinsippet vil det også kunne etableres kjemiske bindinger mellom lim og de mate­ rialene som skal limes. Det er foreløpig ikke klart hvor stor rolle de forskjellige forme­ ne for bindinger betyr for limstyrken. For en mer detaljert beskrivelse av ovenstående anbefales Rakness bok: Liming av tre.

Faktorer som fremmer gode limforbindelser Det er med liming som med mange andre prosesser at betingelsene må være riktige for at man skal oppnå et godt resultat. Treoverflatene som skal limes bør være så glatte og så uskadde som mulig og de bør også være så «ferske», dvs. nybearbeidete, som mulig. Dette betyr at verktøyet som brukes bør være skarpt og at matehastighet og kuttdybde bør være tilpasset forholde­ ne. Limbarheten av flatene nedsettes dersom flatene tilsmusses eller eldes nevneverdig etter bearbeidingen. Dette er imidlertid avhengig av treslag og limtype. Trefuktigheten bør normalt ikke være hverken for høy eller lav, mellom 5-15 % reg­ nes som passe. Er treet for tørt har limet ofte vanskelig for å fukte treet ordentlig. Blir treet for fuktig vil vannholdige trelim tørke ut for langsomt og selve limsubstansen vil kunne ha en tendens til å suges opp av trevirket slik at fugen blir for mager. Limblandingen må være riktig utført, dvs. at forskriftene for blandingsforholdene følges nøyaktig. Lim og herdere må oppbevares forsvarlig og i lukkete beholdere og

89

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

ved langvarig lagring bør de helst oppbevares i kjølerom. Blandeutstyr bør helst ikke brukes til flere forskjellige limtyper. Limpåføringen er også en viktig faktor. Det er viktig å benytte den riktige mengden og å få denne jevnt fordelt. Ved lave limetrykk og når det dreier seg om liming av tre­ slag som det er vanskelig å få fuktet tilfredsstillende vil det være en fordel å stryke limet på begge de to flatene som skal limes sammen. Pressetid, pressetrykk og herdetemperatur bør være i henhold til produsentens anvisninger. Referanser: Raknes, E.: Liming av tre. Universitetsforlaget. Oslo. 1987. Kollmann, F., Kuenzi, E. og Stamm, A.: Principles of wood science and technology, II, Wood based materials. Springer-Verlag. New York. 1975.

URMI

90

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

8. Kompositter Etterhvert har det kommet i produksjon en rekke sammensatte materialer hvor trevirke utgjør en større eller mindre bestanddel. Hensikten med å lage sammensatte materialer er å kombinere viktige egenskaper i de enkelte bestanddelene slik at det nye produktet får andre eller nye egenskaper. Det kan dreie seg om å få større grad av frihet fra krym­ ping/svelling, få fram store plater eller store lengder. Videre kan det dreie seg om å få fram jevne, forutsigbare egenskaper eller simpelthen å produsere et råstoff eller halvfa­ brikata som kan konkurrere på pris. Materialene kan være sammensatt på mikroplanet, dvs. hvor de enkelte materialslagene inngår som meget små deler, som lim i en MDF-plate, eller på makroplanet hvor de enkelte bestanddelene tydelig kan skjelnes fra hverandre. Sammenbindingen av de enkelte bestanddelene kan være basert på kjemiske eller mekaniske prinsipper avhengig av bindemidlets virkemåte. Ofte benytter vi begrepet kompositt for sammensatte materialer. Det kan ofte være greitt å tenke på at også trevirke er en kompositt. Trevirket kan betraktes som et armert materiale med cellulose som armering i en matriks av lignin og hemicelluloser. Når vi i fortsettelsen benytter begrepet kompositt er det imidlertid i betydningen: et laget materiale hvor en har kombinert de beste egenskapene i flere materialer - men også ofte med henblikk på å eliminere (redusere) de mest negative egenskapene. Listen over kompositter med tre som basis eller som et av hovedmaterialene øker stadig. I denne boken tar vi for oss: • • • • • • • • • • • •

Kryssfinér, møbelplater. Sponplater. MDF-plater. Treullcement. Treplast. Limtre. LVL. Parallam. Scrimber. Laminatplater. I-bjelker. Armert tre.

Kryssfinér, møbelplater Kryssfinér består av et odde (ulikt) antall sammenlimte finérlag lagt slik at fiberretningen i annethvert lag er parallell og at fiberretningen i de mellomliggende lagene lig­ ger vinkelrett på de foregående. Fordi fibrene i finér og kryssfinér bare i liten grad øde­ legges under prosessen vil kryssfinér normalt ha større stivhet og styrke enn sponplater og andre produkter fremstilt av spon og mindre trestykker og fibre. Pro­ duksjon av kryssfinér startet på en rekke steder i verden rundt midten av forrige århundre. Det var først rundt 1890 at det ble almen aksept av fordelene med kryssfinér og dermed noen særlig anvendelse. Kryssfinér kalles plywood på engelsk men dette navnet ble ikke alminnelig tatt i bruk før under første verdenskrig (1914-1918). På tysk heter kryssfinér Sperrholz. Til å begynne med ble det produsert enkle trelags kryssfinértyper hvor hovedhensikten var å få fram stabile plater.

91

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Fig. 63. Kryssfinér og møbelplater. Fuktbevegelse ved fuktendringer fra 6% til 21%

Etterhvert ble det utviklet flere varianter - mangelags-kryssfinér. Møbelplatene (Battenboard på engelsk) ble lansert i 1910, og i 1923 ble det lansert plater med kjerne av finerstriper (Laminboard på engelsk).

Fig. 64. Forskjellige typer møbelplater

Kryssfinér og andre tilsvarende krysslaminerte platetyper anvendes stort sett enten til dekorative formål (Paneler for veggdekorasjon f.eks.) eller til konstruksjon. I Nordamerika f. eks. anvendes kryssfinér til vanlig husbygging, både som gulv, vegger, tak m.m. Viktig for alle de platetypene som produseres er at de for å bli stabile overfor klimavekslinger må være symmetrisk bygget opp. Derfor vil det bestandig være odde antall lag som ligger i de to hovedretningene. Kryssfinérets gjennombrudd kom i realiteten under 1. verdenskrig. Det ble utviklet og bygget store mengder av både fly og båter hvor kryssfinér var en viktig bestanddel. I bilproduksjonen var også kryssfinér lenge et vanlig benyttet platemateriale. Under 2. verdenskrig ble flere vannfaste lim tatt i bruk for kryssfinérproduksjon:

Aerolite Fenol Resorcinol Dette førte til en utvikling av vannfaste plater som kan anvendes f.eks. til utvendig kledning, båter og andre påkjente konstruksjoner. Et viktig anvendelsesområde for

URMI

92

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

kryssfinér har blitt fenollimte vannfaste plater belagt med fenol eller melamin og som anvendes som forskalingsmateriale ved betongstøping.

Kryssfinér fremstilles av veldig mange forskjellige treslag. Ofte bygges hele platen opp av finérark av samme treslag men det nyttes også ofte billigere og svakere treslag i de indre sjiktene mens de ytre sjiktene består av sterkere eller penere finérark. Kryssfinérplater av løvtrevirke produseres vanligvis i tykkelser fra 3 til 25 mm mens bartrekryssfinér normalt produseres i tykkelser fra 6,5 til 32 mm. Spesielle kvaliteter og dimensjoner produseres for forskjellige anvendelsesområder, som for eksempel marint bruk eller flyproduksjon (En finsk fabrikk lager en spesialkvalitet bjørk kryssfinér spe­ sielt beregnet for flyfabrikasjon). For bruk under spesielt vanskelige vilkår fremstilles også impregnerte kryssfinértyper. Produksjonsdata Kryssfinérproduksjonen og anvendelsen fikk en enorm vekst etter 2. verdenskrig (Tal­ lene for 1980 og 1990 inkluderer også de andre platetypene som er krysslaminert): 1955 1970 1980 1990

10 32 39,5 49,7

mill, mill, mill, mill,

m3 m3 m3 m3

FAO's statistikk over verdens kryssfinérproduksjon viser at det i 1990 ble produsert kryssfinér og tilsvarende produkter i tilsammen 99 land. De viktigste produsentlande­ ne for kryssfinér var (i lOOOm3):

Gabon Marokko Nigeria Kanada Mexico USA Brasil Kina India Indonesia Israel Japan Korea Malaysia

131 100 175 1 950 157 18 771 1 300 1 709 360 9 250 109 6 417 1 124 1 090

Filippinene Singapore Tsjekkoslovakia Finnland Frankrike Tyskland Nederland Polen Romania Spania Jugoslavia Australia 1 Sovjetunionen

397 399 234 643 518 449 380 126 181 150 138 125 744

Norge hadde en oppgitt produksjon på 7.000m3 i 1990.

93

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Produktdata for kryssfinér I mange sammenheng er kryssfinér et utmerket konstruktivt materiale. Kombinert med anvendelse av moderne limteknikk kan det utformes mange konstruktive løs­ ninger som utmerker seg med kombinasjonen lett vekt og stor styrke. Det å forhåndsberegne styrken av kryssfinérkonstruksjoner betinger imidlertid kjennskap til produkt­ data. Fordi det er så mange variable som kan spille inn på styrkedataene fra den enkelte platefabrikant (treslag, lamelltykkelse, limtype, pressebetingelser etc.) kan det bare angis veiledende, gjennomsnittlige data. I praksis må det innhentes data fra den aktuelle leverandør.

Tabell Fasthetsverdiene gjelder midlere bruddfasthet ved prøving (korttidstest) av tørre pla­ ter med minimum 5 finérlag:

Egenskap Densitet Bøyefasthet Strekkfasthet i planet Strekkfasthet på tvers Trykkfasthet i planet Trykkfasthet på tvers (2 % def.) E-modul, bøying E-modul i planet G-modul, skivevirkning Fuktinnhold fra fabrikk Fuktbev. i planet 30-90 % RF Tykkelsessvelling 30-90 % RF Kantsvelling 10 døgn i vann Temperaturutvidelse Varmeledningsevne Vanndampgjennomgang (55 % RF)

Verdi 500-600 25-50 20-30 ca. 1,5 15-25 2,5-4,5 2500-9000 4000-8000 400-600 10-12 ca. 0,2 ca. 5 6-11 ca. 6*10’6 0,12 l-3*106

Enhet kg / m1 23 MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa % /o o/ /o o/ /o

mm (mm°C) W/m*K g/ m2hPa/ m

(Tabellen gjengitt etter Treteknisk Håndbok, NTI1991)

Sponplater Ideen om sponplaten er minst 100 år gammel, men bortsett fra noen mindre fabrikker som ble etablert i 1930-årene ble moderne sponplateproduksjon først satt ut i livet under og etter 2. verdenskrig. Hvorfor den ikke ble realisert tidligere? Grunnene kan være flere, men de viktigste var nok:

1. Ingen kunnskaper om spon. 2. Ingen kunnskaper om lim. 3. Presseforløp ukjent.

URMI

94

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

4. Kundene skeptiske. 5. Fantes ikke utstyr. 6. Generell skepsis, ingen testprosedyrer. I 1941-42 ble fabrikasjon igangsatt i Tyskland. Tyskerne hadde et desperat behov for alle typer materialer og til mange formål var plateformede materialer vel egnet. De før­ ste ideene gikk ut på at man skulle bruke avfall fra annen treindustri og lime dette sammen til mer høyverdige plateformede produkter. I 1943-44 ble trelagsplaten utviklet og i stor grad er det den som fortsatt produseres og anvendes i vår del av verden. I begynnelsen av 1950-årene ble den første større sponplateproduksjonen startet i USA. (USA hadde (og har) enorme skogressurser og mye fint råstoff for kryssfinérproduksjon. Derfor var det ikke det samme behovet for å få fram nye platetyper der). En av foregangsmennene for amerikansk sponplateproduksjon var norskamerikaneren professor E.S. Johnson ved North Carolina State University, Raleigh, North Carolina.

Platetyper Rent prinsippielt kan en dele sponplatene inn i to hovedtyper: de flatpressete og de ekstruderte. Ved fremstillingen av de flatpressete platene legges sponene som er for­ synt med lim. Ut på bånd eller plater som så presses sammen i forskjellige former for pressanordninger, mens limet herdes. Det nyttes både enetasjes og mangeetasjers flate presser. Dessuten finnes det pressetyper som presser og limer i gjennomløp. De flat­ pressete platene kan enten ha samme spontype tvers gjennom tverrsnittet eller de kan være bygget opp av sjikt med forskjellige sponformer. For konstruktive formål hvor stivhet og bøyefasthet er viktig er det vanlig at de ytterstliggende sponene er lange mens midsjiktet ofte er framstilt av kortere spontyper. Skal platene males eller det av annen grunn er viktig at platen har en jamn og tett ytterflate legges det gjerne på et yttersjikt av veldig fine partikler. Vanligvis anvendes en limmengde som svarer til ca. 8-10 % av platens vekt. Vanligst er urealim og for mer fuktbestandige plater anvendes melamin-urealim.

Lang spon

8-10% ureaiormalde hydlim Fig. 65. Oppbyggingen av flatpresset sponplate

Den andre hovedtypen sponplate utgjøres av de ekstruderte platene eller de såkalte stampeplatene. Sponen som er belagt med lim mates inn i ekstruderingskammeret og et fram og tilbakegående stempel presser så sponblandingen frem mot åpningen. Kam­ meret som sponplaten presses ut gjennom gjøres så langt at limet blir delvis utherdet mens platen oppholder seg i kammeret. Det anvendes også høyfrekvensherding og da kan kammeret gjøres kortere. På grunn av prosessens natur vil sponene i stor grad ori­ entere seg med sin lengderetning på tvers av plateplanet. Ekstruderte plater vil derfor ikke ha noen særlig bøyestyrke og blir derfor gjerne belagt med overflatesjikt som gir styrke. Det nyttes både flatpressede sponplater, fiberplater, finér og forskjellige plastbaserte overflatesjikt. 95

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

teft?

>®Sl s&1

Stampe

isSj^SiSsE ijJHiSiJiS!!!!:

'

n

“

.muKimutfWWW

Fig. 66. Stampeplater

I ekstruderingsmaskinene kan det også fremstilles plater med langsgående innven­ dige hulrom eller kanaler.

Fig. 67. Sponplate med hulrom

Nye varianter av de flatpressete sponplatene er utviklet for konstruktive formål. Det nyttes meget store spon i yttersjiktet. Dette gir platene større stivhet og bøyestyrke. I noen platetyper (Waferboard) ligger sponene tilfeldig orientert i planet mens sponene i en annen hovedtype (Strandboard eller Oriented Strandboard (OSB)) ligger orientert med lengderetningen i platens lengderetning. Det fremstilles en rekke andre treprodukter med basis i spon og lim. Sponmassen med påført lim anbringes i former hvor sponen sammentrykkes og herdingen skjer. Et vanlig produkt er for eksempel sponklosser til paller. Et tysk firma har patentert den såkalte Werzalit-prosessen for industriell fremstilling av forskjellige formdeler av spon / lim-blandinger. Sponplateproduksjonen var i 1982 - 38 mill m3 mens den i 1990 utgjorde noe over 52 mill m3.

Styrkeegenskaper for flatpressete plater Fasthetsverdiene gjelder midlere bruddfasthet ved prøving (korttidstest) av tørre plater: Egenskap Densitet Bøyefasthet Strekkfasthet i planet Strekkfasthet på tvers Trykkfasthet i planet Trykkfasthet på tvers (2 % def.) E-modul, bøying E-modul i planet

URMI

Verdi 650-800 15-30 5-15 0,4-1,0 10-25 2,0-25 2000-4000 2000-3500

96

Enhet kg / m3 MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Egenskap G-modul, skivevirkning Fuktinnhold fra fabrikk Fuktbev. i planet 30-90 % RF Tykkelsessvelling 30-90 % RF Kantsvelling 10 døgn i vann Temperaturutvidelse Varmeledningsevne Vanndampgjennomgang (55 % RF) Luftgjennomgang, 12 mm

Enhet MPa %

Verdi 1000-2000 7-9 ca. 0,3 3-5 8-15 9-12*10b 0,12 2-2,5*106 1-10M03

/o o/ /o o/ /o

mm /(mm°C) W/m*K g/ m2hPa/ m m3/ m2hPA

(Tabellen gjengitt etter Treteknisk Håndbok, NT11991)

Et særlig problem med de vanlige sponplatene har vært avspaltningen av fri formaldehyd. Dette skyldes i det vesentlige limet som for at det skal herde må ha en viss mengde fri formaldehyd tilstede. Formaldehyd er ubehagelig og fremkaller allergier hos disponer­ te personer i tillegg til at det er en mistanke om at det kan bidra til fremkalling av enkelte kreftformer. Myndighetene i en rekke land har derfor stadig skjerpet kravene til avspalt­ ningen av fri formaldehyd. Dette har ført til intenst arbeide med å redusere formaldehydavspaltningen. Metodene har vært mange men de viktigste har gått ut på å anvende lim som trenger så lite fri formaldehyd som mulig samt tilsats av andre stoffer som etterhvert kan binde opp den frie formaldehyden. I løpet av de siste 20 årene er formaldehydavspaltningen fra de platene som vi produserer i Norden redusert med over 90 %. Mens det vi vanligvis forbinder med sponplater er framstilt av trespon som er limt sammen med vanlige trelim så framstilles det også plater hvor tresponene bindes sam­ men med mineralske bindemidler som sement, magnesitt og gips. Treandelen i disse platene utgjør ca. 20-25 % av vekten. Sementplatene har en egenvekt på ca. 1,25 g/cm3, mens magnesittplatene har en egenvekt på ca. 0,85 g/cm3 og de gipsbundne platene en egenvekt på ca. 1,2 g/cm3. Nespo AS i Mosjøen produserer en gipsbunden sponplate. De mineralbundne platene har stort sett bedre evne til å motstå fuktighet og brann enn de vanlige sponplatene. De vil jevnt over også gi mindre lydgjennomgang enn andre, lettere plater Etter noen kataloger gjengis nedenunder noen av materialegenskapene for sementog gipsbundne plater: Verdi 1200-1300 8-10 3,2-4,2 0,3-0,5 8-15 3000-4500 2-3 0,08-0,3 1,2-2,5

Egenskap Densitet Bøyefasthet Strekkfasthet i planet Strekkfasthet på tvers Trykkfasthet i planet E-modul, bøying Fuktinnhold fra fabrikk (Gips) Fuktbev. i planet 30-90 % RF Tykkelsessvelling

Enhet kg/m3 MPa MPa MPa MPa MPa % /o o/ /o

Henvisninger: Johnson, E.S.: Wood Particle Board Handbook, North Carolina State College, NC. 1956. Anon: Katalogmateriale for Nesporex fra Nespo A/S og for Garnit fra Norsal A/S. Sundin, B.: Formaldehyd i spånskivor. Limspesialisten nr. 2. 1991.

97

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Trefiberplater og MDF - Medium Density Fibreboard Som navnet indikerer er trefiberplater fremstilt av trefibre. Fibrene er normalt fremstilt ved at trevirke er delt opp (defibrert) i enkeltfibre eller bunter av fibre. Fibrene bindes til hverandre både ved at de filtrer seg i hverandre og ved at de kleber til hverandre pga. den relativt høye temperaturen som nyttes ved trefiberplatefremstilling. I enkelte trefiberprodukter anvendes det også bindemidler (lim). På et vis er tykke papirslag, det vi idag benevner papp, en slags forløper for fiberplaten. Allerede i 1772 ble det i Europa tatt ut patent på plateformete byggelementer av papp-maché. På Verdensutstillingen i Paris i 1867 ble det fremvist ferdighus av dette materialet. I 1906 ble det markedsført stive isoleringsplater av trefibermateriale på det amerikanske markedet under betegnelsen «wallboard». Trefiberplatene lages i dag ien mengde varianter med hensyn til hardhet, tykkelse, isolasjonsevne (tykke porøse pla­ ter), lydabsorpsjonsevne (akustiske plater), vindtetthet (Asfalt-vindtett), overflatefinish, etc. Stort sett er trefiberplatene et byggemateriale men en god del harde trefiber­ plater anvendes også i glatte innerdører, skapinnredninger og i billigere møbler og innredningsartikler som rygger, skuffebunner, o.L.

Noen data for nordiske trefiberplater: Trefiberplatene har vanligvis en glatt side og en side med nettmønster.

Harde og oljeherdete trefiberplater har en mørkebrun til lyst mellombrun farge. Densiteten er 800- 1050 kg/m3. Tykkelser fra 2,2 mm til 8 mm. Harde plater er vanskelige å spikre eller skru i uten forboring. Oljeherdete plater har høy fuktbestandighet og stor slitestyrke.

Halvhard trefiberplate er mellombrun. Densiteten er 600 - 800 kg/m3. Den fremstilles i tykkelser fra 6,4 mm til 12 mm. Porøs trefiberplate er lyst gulbrun. Densiteten er 230 - 270 kg/m3. Den fremstilles i tykkelser fra 13 mm til 19 mm.

Asfaltimpregnert porøs plate (Asfalt vindtett) er svartbrun. Densiteten er 350 kg/m3. Den fremstilles i tykkelsene 13 og 19 mm. Til tross for at trefiberplatene har møtt sterk konkurranse fra andre platetyper finnes det et stort antall fabrikker i drift. Produktene fra de forskjellige fabrikkene har som oftest forskjellige navn, gjerne etter fabrikkens navn, beliggenhet eller liknende: Brumunit, Huntonit, Wallboard, Masonite (amerikansk), etc.. Et av de viktigste prosesstrinnene i trefiberplatefremstilling er defibreringen. En kan grovt si at det finnes to systemer i praktisk bruk. Det ene, og som stort sett anvendes i Nord-Europa, er av svensk opprinnelse og benevnes Asplund-Defibrator metoden. Råstoffet er flis av forskjellig type som kan være laget av rundvirke eller bakhon. Sagflis kan også til nød nyttes men fibrene blir da lett korte. Flisen mykgjøres ved hjelp av damp i trykktank, deretter males flisen mellom roterende skiver og fibrene frilegges. Det anvendes også en tysk prosess som

URMI

98

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

benevnes Bauer-prosessen og som i prinsippet ikke avviker så mye fra Asplund-Defibrator metoden. Etter defibreringen blandes fibrene med vann og nødvendige kjemika­ lier til en slags «suppe». Denne legges ut til en matte på en silduk som mye av vannet renner gjennom. Under denne delen av prosessen filtrer fibrene seg sammen. På oversi­ den legges det ofte på et lag av finere masse med homogene fibrer. Fibermatten går så enten til varmpressing eller til tørking i en slags varmruller. De som presses i varmpresser blir til harde eller halvharde trefiberplater mens de som tørkes i varmrulle blir porøse varianter. Det andre hovedsystemet for defibrering er av amerikansk opprinnelse og anvendes fortsatt i stor utstrekning i Amerika. Systemet som er oppkalt etter mannen som fikk prosessen til å fungere, Mason, så dagens lys rundt 1926. Råstoffet som består av flis blir oppvarmet med vann til meget høy temperatur i en kjele. Fra kjelen sprøytes mas­ sen ut i atmosfæretrykk og det indre damptrykket i råstoffet fører til at trevirket prak­ tisk talt «eksploderer» i enkeltfibre eller fiberbunter. Disse fibrene kan også benyttes i en våtprosess som beskrevet over, men i USA anvendes i stor utstrekning en tørrprosess. Fordi fibrenes evne til å klebes til hverandre reduseres med synkende fuktighet må de tørre fibrene tilsettes limestoff. Fibrene spres så ut til en matte og denne presses i varmpresse til ønsket tykkelse og densitet. Fordi det ikke går med særlig mye varme for å tørke disse platene kan en bru­ ke høy temperatur og meget korte presstider.

MFD-plater De stadig mer populære MDF-platene er en videreutvikling av trefiberplater laget etter tørrfibermetoden. MDF står for Medium Density Fibreboard på engelsk. Tyskerne anvender stundom betegnelsen Mitteldichte Faserplatten (MDF). I Europa leveres det MDF-plater med tykkelser fra 3,2 til 50 mm. MDF-platen frem­ stilles som nevnt av trefibre som er fremstilt med hjelp av slike defibratorer som benyt­ tes ved produksjon av vanlige (våtproduserte) trefiberplater. Etter defibreringen er fibrene tørket. Deretter er de påført lim, lagt opp i passe tykke flak og presset til plater. Den uniforme og tettpakkete fibermassen tillater at man kan foreta intrikate kantfreseoperasjoner uten at kanten på platene flises opp eller at det blir store fordypninger etter utrevne biter. MDF-plater anvendes derfor særlig til produkter hvor man vil ha profilerte kanter. Produktene kan dreie seg om bordplater, dørpaneler eller skuffeforstykker. MDF-platene er sterkt slitende på verktøy og etter at MDF-platene fikk større anvendelse i møbelfremstillingen har diamantverktøy for saging og kantfreseoperasjoner fått større anvendelse - særlig til MDF-bearbeiding. Da de første MDF-platene kom var de limt med ureaformaldehydlim og avspaltingen av formaldehyd var relativt stor. I land hvor krav til formaldehydavspaltingen er streng ga dette problemer (Vest-Tyskland og Danmark). I løpet av de siste årene har imidlertid produsentene av MDF-plater løst formaldehydproblemet. I Norden fremstil­ les det siden i 1992 MDF-plater ved en fabrikk i Danmark (Juncker). MDF-platenes fortrinn er at snittflatene blir jevne og kan bli relativt glatte etter en passende lakkering eller maling. Det innebærer at en rekke produkter som tidligere ble fremstilt av massivt heltre eller av finerte sponplater pålimt heltrekanter nå fremstilles bare av MDF-plater. MDF-platene er sterke. De vesentligste svakhetene er den sterke verktøyslitasjen og den høye vekten (som i enkelte tilfelle kan være en fordel). Den europeiske foreningen av MDF-produsenter (Euro MDF Board) har laget sine egne normer for MDF-plater. I tabellen på neste side er gjengitt de vesentligste dataene som denne industrinormen definerer.

99

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Toleranser, fysikalske, mekaniske og kjemiske egenskaper for MDF-plater Egenskap

Enhet

mm

Tykkelsestoleranse (Maks.)

TykkeIsesgruppe (mm) 1,8-4 >4-6 >6-12 ±0,14

±0,15

±0,2

>12-19

±0,2

>19-35

± 0,3

>35

±0,3

MÅltoleranse

±2 mmi'm maks. for lengde og i redde, 10 mm maks for >4m

Rettvinkelhet

i 1,5 mmi'm for alle tykkels gruppe r

%

27

%

8

Boye fast het ved statisk hcyning | minimum]

N/mm“

45

Statisk E-modul | tti itiitthitti j

N/mnd

2700

T ve rrs t re k k fas t he t (m inim uon ]

Ni'mm“

-etter Syklustest 1

Ni'mm“

0,70 0,30

S k ru.e fas t he t (m inim um ) 2 i flaten i kanten

N N

$! a Ti li i Ti Ti Ti Ti 1 il

Vekt.%

16

8

40 2600

CO

CO CO

0,70 0,30

0,60 15

6

6

7

10 6

6

6

35

30

28

25

2500

2500

0,65 0,30

0,60 0,25

D,60 0,20

0,55 0,12

1050 850

950 850

950 850

0,35 6

0,35 5

CO DO

D im e ns j o ns s t ah ilit e t f Mak s. ] ved luft fukt endring fra 35 - 35'K Lengdei1 li redde % Tykkelse

22

DO

T yk k e Is e s s ve iling ( Mak s. j - etter 24h vann lagring - etter Syklustest 1

0,50 15

0,40 8

0,40 8

2000

2000

Maksimalt 0,1 for alle tykk elses grupper

F o fm alde hydinnho Id f Mak s. ] 3 Klasse A Klasse B

mgi 100g mgi' 10 0g

O ve rflat e ah s o rp s j o n f m inim al]

10 20

for alle tykkelsesgrupper for alle tykkelsesgrupper

150 mm (tosidig) for alle tykkelsesgrupper

G i e Idfi r t uk t re s is t e nt e k valit eter |” MD F MR'' p å e nge Is k," Fe uc ht e re s is t e ut e MD F -P lai ten" p §. t ys k ]

Skrue fasthetstesten er ikke andvendhar pi plater tynne re enn 15 mm.

Verdiene gjelder for F erfu rat orm et hu de DIN EH 120. Anvendes acetyLwetonmetoden er verdiene 9 mgiTOOg for klasse A og 19 mgiTOOg for klasse B.

F uk t i ti ti Ti o Idet for MDF-plater fra verk er oppgitt til 8% ±3%. Europeisk produserte plater har en egenvekt på. over 500 kgi'mL

Gjengitt etter: Anon.: Industrienorm fiir MDF, HK 1 / 91.

Treullsementplater Et produkt som vi ikke ser så mye i bruk i Norge lenger, men som har egenskaper som i enkelte sammenhenger er interessante er treull-sementplater. Platene består av treull som er bundet sammen med sement. Det kan også anvendes andre mineralske bindemidler som magnesitt og gips. Treullsementplatene anvendes som vegg og takbekled-

URMI

100

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

ning. De kan også anvendes som undergulv. Et spesielt anvendelsesområde er ved forskalling av betongbygg og hvor treullsementplaten etter betongherdingen blir sittende og danner hud på den støpte konstruksjonen. Treullsementplater har relativt gode varmeisolasjonsegenskaper og absorberer lyd ganske effektivt. Fordi treullsementplatene er meget tungt antennelige tillates de også anvendt på steder hvor det er krav om brannfasthet. De normale formatene for treullsementplatene er i tykkelser fra 15 til 150 mm og i plateformater opptil 600 x 2400 mm. Treullsementplatene fremstilles i Nord-Europa som oftest av gran eller furu. Dersom andre treslag skal anvendes må en undersøke sukkerinnholdet fordi sement og sukker ikke går godt sammen. Egenvekten på de ferdige platene ligger som regel i området 360-570 kg/m3. Bøyefastheten ligger mellom 0,4 og 1,7 MPa. Forøvrig henvises til forskjellige firmaers pro­ duktkataloger. Henvisninger: Mombåcher, R.: Holz-Lexicon, DRW-Verlag, Stuttgart 1988.

Treplast Som diskutert i kapitlet om tre og vann kan en stabilise­ re trevirke ved å fylle opp cellene og delvis celleveggen Fig. 68. Treullsementplate. med et stoff som inntar vannets plass. Det mest vanlig brukte er anvendelse av monomerer. Monomerene tryk­ kes eller suges inn i treet som ved en trykkimpregneringsprosess hvoretter de polymeriseres. Under polymerisasjonen bindes molekylene i monomeren sammen til større molekyler. Vanlig brukt er at man polymeriserer ved varme, radioktiv stråling eller kje­ misk herding. Polyuretan, polyester og metametylakrylat er blant de mest aktuelle stoffene. Treplast som er «fullimpregnert» endrer ikke bare krympings- og svellingsegenskapene. Endel av styrkeegenskapene endrer seg også. Trykkfastheten øker relativt mye og slitasjemotstanden øker mye. Det er rapportert at slitestyrken ved plastimpregnering av bjørk øker med 8-10 ganger. Et litt mer negativt resultat er kanskje at materialene blir vesentlig tyngre. Fordi plaststoffene fyller trestrukturen endrer også trevirket utseende. Selv med helt vannklare stoffer endrer tre­ virket utseende på den måten at det blir seende ut som det er «vått». Er det en egenfarge i plaststoffet vil dette selvsagt bidra til å endre treverkets utseende enda mer. Plaststoffene som anvendes gir også trevirket en overflatebeskaffenhet som regel innebærer at det ikke behøves noen overflatebehandling. Dersom overflaten arres eller misfarges vil en slipeprosess bringe fram en ny «ferdig­ behandlet» overflate. Selv om treplastmaterialene har mange positive egenskaper har de hittil fått relativt liten anvendelse. Dette skyldes i det vesentligste at det dreier seg om tungvinte og van­ skelige prosesser i tillegg til at det må anvendes mye dyre råstoffer. Størst anvendelse har treplast fått til mindre ting som utsettes for hard behandling - som knivskaft som skal vaskes i oppvaskmaskiner. Det mest kjente eksempel på anvendelse av treplast er sannsynligvis gulvet i flyterminalen på flyplassen utenfor Helsingfors. Det består av plastimpregnert bjørk og viser tiltross for stor ferdsel meget liten slitasje.

101

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Limtre og laminert tre (LVL=Laminated Veneer Lumber) Med limtre forstår vi (bærende) konstruksjonselementer hvor tverrsnittet er bygget opp av minst 4 lameller med tilnærmet parallell fiberretning som ved lim er brakt til fullt statisk samvirke. Med LVL forstår vi tilsvarende konstruksjonselementer hvor det er finérlameller som anvendes til å bygge opp tverrsnittet. I 1901 ble det patentert en metode for liming av trebjelker (Otto Hetzer fra Weimar). Limtreproduksjon basert på dette patentet foregikk også i Norge ved en fabrikk på Mysen. Den brant imidlertid ned i 1920 og produksjonen ble ikke gjenopptatt. Noen av produktene finnes fortsatt - f.eks. er det en perongoverbygning på Trondheim Sentralstasjon som bæres av søyler laget på Mysen. Et datterselskap i Toreboda i Sverige som ble startet i 1919 fortsatte, og er i dag en del av Limtredivisjonen i Moelven-gruppen. Skikkelig fart i utviklingen av limtre kom Fig. 69. Limtre i Vikingskipet, Hamar. etter krigen med de nye limtypene, først og fremst fenol, resorcinol og disse i blanding. Det ble etablert limtreproduksjon flere ste­ der. 1 1993 var det i drift 7 fabrikker i Norge. Allerede i 30-årene ble det fremstilt store konstruksjoner av limtre. I 1994 har vi noen av de største limtrekonstruksjonene i verden i Norge. Det dreier seg da om de innendørs sportsarenaene som er reist i forbindelse med vinterolympiaden på Lillehammer i 1994. De siste årene har det innenlandske limtremarkedet blitt redusert som følge av redu­ sert byggevirksomhet. Limtreprodusentene har imidlertid klart å kompensere for dette bortfallet av marked ved en øket eksport. I nedenstående tabell er vist produksjon og eksport (m3) for de norske fabrikkene i årene 1987, 1990 og 1992.

Produksjon Eksport

1987 48.500 5.000

1990 48.000 15.300

1992 44.100 19.500

Limtre har en rekke fordeler som et konstruksjonsmateriale. Et av de viktigste er det gunstige forholdet mellom bruddfasthet og vekt:

Materiale

Limtre Aluminium Stål Armert betong Forspent betong

URMI

Bruddfasthet N/mm 2 39 210 440 37 67

Volumvekt Kg/m3 470 2750 7800 2400 2400

102

Forhold

0,083 0,070 0,056 0,015 0,028

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Andre fordeler med limtre er: - Store tverrsnitt i forhold til hva som er mulig med vanlig heltre. - Større tverrsnitt og lengder enn det man kan få med ordinær skurlast - i prinsippet bare begrenset av produksjons- og transportmulighetene. - Fordi defektene deles opp og fordeles blir den gjennomsnittlige styrken større og jevnere enn for tilsvarende skurlastdimensjon. - Stor arkitektonisk frihet. - Bedre stabilitet enn heltre. - God brannstabilitet (Se forøvrig kapitlet om tre og brann). - Enkel fundamentering fordi selve konstruksjonen blir relativt lett. - Bortsett fra lengdeproblematikken er ikke limtre besværlig eller særlig tung å trans­ portere. Sammenliknet med andre konstruksjonsmaterialer kommer limtre i de fleste tilfelle gunstigere ut dess større konstruksjonen blir, på grunn av den lave egenvekten av kon­ struksjonselementene

LVL - Microlam (USA) - Kertopuu (Finland) Konstruksjonsvirke fremstilt på basis av parallellimt finér har vært på markedet siden begynnelsen på 1970 årene. I enda høyere grad enn for vanlig limtre får en fordelt styr­ kenedsettende materialdefekter utover og på den måten øket gjennomsnittsstyrken. Idag er det to større fremstillere av LVL - den eldste og største er Trus Joist Corporation i USA (og som nå er fusjonert med Macmillan Bloedel - et kanadisk firma som utviklet Parallam, s.d.) som lager et produkt som de markedsfører som Microlam og det andre produktet lages i Finland og benevnes Kertopuu. Begge produksjonene benytter skrel­ let finér i 2-3 mm tykkelse. Microlam fremstilles stort sett av douglas fir (Pseudotsuga menziesii), mens Kertopuu fremstilles av gran eller furu. Finérarkene har en lengde på minst 1,2 m og etter tørking og sortering blir de tilskåret og limt sammen til store pla­ ter med uendelig lengde i kontinuerlige presser. Microlam benytter en slags overlappskjøt i lengderetningen mellom de enkelte finérarkene mens Kertopuu anvender en 20 mm lang skråskjøt og forskjøter arkene før de går inn i den kontinuerlige pressen. Kertopuu, som er det merket en mest sannsynlig vil møte i Norge, fremstilles i tyk­ kelser på fra 27 til 75 mm og i en bredde på 1800 mm. Som nevnt er de enkelte finérar­ kene skjøtt sammen i lengderetningen ved hjelp av en skråskjøt og fabrikken oppgir at det i ethvert snitt bare kan forekomme høyst to skjøter. Som lim nyttes enten fenol (varmherdende) eller ureamelaminlim. Sluttfuktigheten etter pressingen er oppgitt til ca. 10%. Pga. fremstillingsmetoden anvendes de bjelkene som lages av Microlam og Kertopuu med limfugene stående. Både Microlam og Kertopuu anvendes forøvrig i stor utstrekning til styrkedeler i I-bjelker, gitterdragere o.L. For Microlam opplyses for­ øvrig at bjelker leveres i lengder opp til 24 m. Konstruksjonsfasthet i MPa oppgis av fabrikanten av Kertopuu til å være: Bøyning både på høykant og på «flasken» 26,0 Strekk i fiberretningen 24,0

E-modul i fiberretningen ved deformasjonsberegninger er oppgitt til 13 000 MPa.

Norske møbler fremstilles av laminert tre I stor utstrekning lages det i Norge møbler av en form for LVL. Det vi vanligvis benev­ ner laminerte møbler er fremstilt av parallellimt skrellet finér. Som regel er det bøk (Fagus silvatica) som benyttes til slike møbeldeler fordi den har liten egenstruktur og egner seg godt til kurvede produkter. Det kan imidlertid anvendes mange forskjellige

J

103

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

treslag. Av våre egne treslag vil bjørk egne seg ypperlig. Noen ganger fremstilles møbeldelene med et ytre finérlag av spesielle treslag som f.eks. palisander (Dalbergia nigra etc.), nøttetre (valnøtt) (Juglans regia etc.), el.l. Når sidene av de laminerte møbel­ delene beises med passende farger, vil det mange ganger være svært vanskelig å se at ikke hele delen er laget av samme treslaget. Mange av de laminerte møbeldelene er ikke rette, men danner tildels skarpe kurver. Flere norske fabrikker har spesialisert seg på å fremstille slike deler både til bruk i egne møbelmodeller og som underleverandører til andre møbelfabrikker. For å få limt finérarkene sammen til riktig geometri trenges en form som kan gi til­ strekkelig limetrykk langs hele delen. Ofte lages formene av kryssfinér eller sponplater. Noen ganger fremstilles det både såkalte hunnformer og hannformer. Andre ganger, når det dreier seg om enkle og slake buer, vil en kunne nytte f.eks. bare en hannform som er korrekt tildannet og benytte f.eks. en brannslange som fylles med trykkluft for å gi limetrykk og klemme finérpakken inntil hannformen. Utformingen av formene krever god kjennskap til produksjonsgangen og helst atskillig praktisk erfaring. Fordi de vanligst brukte limene (ureaformaldehydlim) inne­ holder vann tilføres finérarkene vann før pressingen. Dette fører ofte til at når møbeldelen er ferdig presset og klimatisert så vil den ferdige delen innta en annen geometri en den som formen er laget for. Enkelt sagt er det slik at slake buer gjerne åpner seg etter kondisjoneringen mens skarpe buer har en tendens til å bli enda skarpere. Det er utviklet dataprogrammer ved Norsk Treteknisk Institutt (blir tilgjengelig gjennom URMI) som kan nyttes til å forhåndsberegne hvordan den endelige krummingen vil bli, avhengig av geometri, treslag, finértykkelse, antall finérark, limtype og trefuktighet. Når formen gir riktig fasong på ferdigproduktet kan produksjonen begynne. I all enkelhet går den ut på at finérarkene tilskjæres i riktige dimensjoner. Lim påføres, gjer­ ne i en valsepåføringsmaskin. Når finérpakken er ferdig spennes den inn i formen. Limet kan utherdes ved oppvarming ved hjelp av motstandsoppvarmede varmeplater som legges inn i formen sammen med finérpakken eller det kan nyttes høyfrekvensherding av limet (Det vises i denne sammenheng til Raknes, E.: Liming av tre. Univer­ sitetsforlaget. Oslo 1987). Referanser: Anon.: Limtreboka. Moelven Limtre A.S. Moelv 1984. Bohlen, J.C.: LVL - Laminated Veneer Lumber - Development and Economics. Forest Products Journal. Januar 1972. Kunesh, R.H.: Micro=Lam: Structural Laminated Veneer Lumber. Forest Products Journal. Juli 1978. Anon.: Kertobjelken. Brosjyre.

Parallam: McMillan Bloedel (Canada) og Scrimber (Australia) Blant de nyeste innovasjonene i trekomposittfamilien er bjelkeformete konstruksjons­ materialer fremstilt av lange treelementer som limes sammen til større enheter som så kan deles opp til mer kurante kontruksjonsdimensjoner. Et av disse produktene kalles Parallam. Det er utviklet og produseres av et stort kanadisk skogindustrikonsern som heter MacMillan Bloedel (og som nevnt i forrige kapittel har fusjonert med Trus Joist som fremstiller Micro-Lam). Enkelt sagt består Parallam av parallell-limte finérstriper. Finéret produseres ved skrelling og er ca. 3 mm tykt før selve sammenlimingsprosessen tar til. Finéret kappes opp i smale striper med ca. 12 mm bredde og 2400 mm lengde. Disse smale stripene tørkes og forsynes med et limovertrekk hvoretter de mates inn i en kontinuerlig presse

URMI

104

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

som har en åpning på 290 x 375 mm. Herdingen av limet skjer med mikrobølger (915 MHz). Finérstripene komprimeres noe under selve pressingen og herdingen av limet og dette øker densiteten og dermed fasthetsegenskapene noe for det ferdige produktet. Etter pressing og herding av limet (fenol-lim) kappes og splittes det ferdige produktet opp i de dimensjonene brukerne skal ha. Hovedanvendelsesområder for Parallam er til takstoler, flenser i I-bjelker og liknende produkter hvor høy og jevn styrke og stivhet er vesentlig. Et av hovedargumentene for anvendelse av Parallam er nettopp at det oppviser meget jevne styrkeegenskaper. Sammenliknende tillatte (ikke bruddstyrkedata) fasthetsdata etter kanadisk standard for Parallam, Douglas fir (Pseudotsuga menziesii) - kvalitet Select Structural og Hemlock Fir (Tsuga heterophylla) - kvalitet Select Structural:

Parallam Douglas fir Hemlock

Bøy MPa

Skjær MPa

Trykk MPA

E-modul MPa

23,0 15,0 11,2

1,45 0.62 0,50

20,0 11,0 8,9

13.800 12.400 11.100

Utviklingen av produktet startet allerede i 1969 og den første produksjonen startet opp i 1988. Produksjonen foregår forelø­ pig i to fabrikker - en i Vancouver i Britisk Kolumbia i Kanada og en i Georgia i USA. I de siste par årene er produktet utvik­ let videre og en av nyhetene er at Parallam-bjelker kan leveres impregnert med CCA-basert impregneringsmiddel. Etter imp­ regneringen tørkes Parallam-bjelkene til et gjennomsnittlig fuktinnhold på 19 % (som tilsvarer den fuktigheten trevirke vil få utendørs under tak). I begynnelsen av 1990 ble en ny fabrikk for fremstilling av et nytt trekomposittprodukt åpnet i Australia. Som Parallam dreier det seg om et konstruksjonsråstoff limt sammen av lange treelementer. Til forskjell fra Parallam fremstilles imid­ LIV lertid treelementene ved at tømmerstokker (tynningsvirke) av Fig. 70. Tverrsnitt av et innplantet treslag, Radiata pine (Pinus radiata), bearbeides Parallam, målestokk 1:1. langs hele lengden ved en slags valseprosess slik at trevirket sprekker opp i lange «slintrer». Disse tørkes til ca. 5 %, påføres lim og presses i en slags kammerpresse til bjelker med dimensjon 12000 x 1200 x 124 mm. Disse kan så sages opp til de forskjellige aktuelle konstruksjonsdimensjonene.

Fig. 71. Lengdesnitt av Parallam, målestokk 1:1.

105

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer Referanser: Barnes, D.: Parallam - a new wood product invention and development to the pilot plant stage. The Marcus Wallenberg Foundation Symposia Proceedings: 4. Falun 1988. Churchland, M. T.: Parallam - a new product commercial product development. The Marcus Wallenberg Foundati­ on Symposia Proceedings: 4. Falun 1988. Anon.: Scrimber - The Australian Answer. Australian Forest Industries Journal, august 1988. Anon.: Scrimber opening gets national audience. Australian Forest Industries Journal, januar/februar 1990.

Laminatplater Fordi mange plateformete konstruksjonselementer påkjennes ved bøying er det nær­ liggende å tenke seg en oppbygging hvor yttersjiktene er laget av relativt stive og ster­ ke materialer, mens det som midtsjikt og distansestykke mellom yttersjiktene anven­ des lette og gjerne billige materialer. Kravet til midtsjiktets styrke er stort sett at det skal tåle skjærkraft parallell med plateplanet, mens det blir yttersjiktene som tar opp trykk- og strekkbelastningene. De limene som nyttes må selvsagt binde til de materia­ lene som nyttes og ellers være tilpasset belastningene som kan forekomme.

Papprnr - halmstrå

Honeycomb - papir - aluminium

Fig. 72. Laminatplatens oppbygging

Typiske eksempler på laminerte plateprodukter er dørblader til glatte innerdører, pla­ tene i kjøkken- og garderobeinnredninger, sengesider, bordplater, laminert parkett, etc.. Fordeler ved laminatplater kan være:

• God materialutnyttelse • Lett vekt (når kjerne er lett). Av og til er det et poeng at et produkt er såvidt tungt at det ikke velter eller flytter for lett på seg. Da kan tyngde være viktig. URMI

106

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

• Dimensjonsstabil • Gunstig pris

Som kjernemateriale kan en lang rekke materialer nyttes: • • • • • • • •

Billig trevirke Balsa (lett men ikke billig!) Strå - med lengden på tvers av plateplanet Honeycomb - papir Aluminium Skumplaster (isopor, polyuretanskum etc.). Finérstriper Sponplater

Yttersjikt: • Kunststoffer (papirplastlaminater f.eks.) • Kryssfinér • Finert fiberplate • Finér • Tynnskårne bord

Ulemper: • Ofte en komplisert prosess som betinger stor produksjon • Dyr produksjon for de mer kompliserte løsningene • Vansker med kantene. Det må ofte legges inn klosser el.l. for skruefeste (hengsler, feste til andre plater etc.). • Mange laminatplater er vanskelige å reparere

I-bjelker og kassebjelker I stål og metaller er I-bjelken og kassebjelken gamle og mye benyttete produkter. Det er flensene som opptar strekk- og trykkkreftene, mens steget (stegene) ved siden av rollen som distansestykke mellom flensene tar opp skjærspenningene som oppstår ved bøying. Prinsip­ pet er således som i laminatplater. I mange av I-bjelkeløsningene er steget innlimt i flensene. I kassebjelkeløsningene er stegene limt til flensenes ytterside. Det finnes imidlertid også en rekke løsninger, særlig for I-bjelker, hvor kraftover­ føringen mellom steg og flenser er løst med bolt- eller skrueforbindelser.

Kassebjelke

Fig. 73.1-bjelke og kassebjelke

107

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Som flensmateriale anvendes gjerne sterkt materiale, det kan dreie seg om bedre kva­ liteter av konstruksjonsvirke (T 40) eller LVL, parallam eller liknende. Det er i praktisk bruk en rekke forskjellige stegmaterialer:

Fiberplate Sponplate Heltre Kryssfinér Metall, både som fagverk og som «bølgeblikk» er særlig anvendt for forskjellige typer av I-bjelker. I-bjelkens og kassebjelkens hovedfordeler er at de gir stor materialbesparelse og er lette i vekt. De kan lages meget store. Brukt som bjelkelag har begge bjelketypene for­ deler framfor f.eks. heltre ved at de er mer dimensjonsstabile. Dette gir langt mindre behov for oppretting enn heltrebjelkelag og blir derfor ofte billigere å installere. Ved installasjoner i vegger, etasjeskiller og takkonstruksjoner, hvor det skal isoleres byr begge bjelketypene på fordeler ved at de gir minimal varmeoverføring. Kassebjelkene kan eventuelt fylles med isolasjonsmateriale allerede ved fabrikasjonen. Mange av de løsningene som anvendes, særlig ved bruk av I-bjelker, lar seg også lett forsyne med åpninger i steget som letter fremføring av ledninger, rør etc.. Slike utsparinger må selv­ sagt plasseres på steder hvor den svekkelsen de gir av bjelken ikke får konsekvenser for bæreevnen.

I-bjelkene og kassebjelkene har selvsagt også sine ulemper: -

Spesialfabrikasjon og dermed relativt dyre. Endeinnfesting krever spesielle løsninger Krever spesialister Brannsikkerhet svak fordi de inneholder liten masse i forhold til overflaten

Hva gjelder styrkemessige beregninger for I-bjelker og kassebjelker henvises til NS

Armert tre for forskjellige spesialanvendelser Armering limes av og til inn i forskjellige trekonstruksjoner for å øke strekk- eller trykkfastheten. Armeringsmaterialer kan være stål, glassfiber, karbonfibre el.l. Dersom armeringen skal ha den tilsiktede virkning kreves det som regel god krafto­ verføring mellom armeringsmaterialet og det omkringliggende trevirket (materiale). Dette betyr at det må anvendes presisjon ved produksjonen og vises omhu ved liming­ en. For møbelfremstilling anvendes det stundom en slags armering i laminerte (sjiktlimte) møbeldeler. Mest benyttet har aluminium vært. Ved siden av å virke forsterkende og stabiliserende kan aluminiumet gi en dekorativ effekt.

URMI

108

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

9. Tre og brann Tre er brennbart. Det innebærer at det kan antennes og forutsatt tilstrekkelig oksygentilførsel, vil det også forbrenne. For at en brann skal oppstå må det i tillegg også tilføres energi slik at de disponible stoffene i trevirket kan omdannes til brennbare gasser. Blandingen av brennbare gasser og oksygen vil antennes når temperaturen i gass/oksygenblandingen blir høy nok. En brann vil gå videre av seg selv når det føres så meget varme tilbake til det brennbare materialet at det fortsetter å avspalte nok brennbare gasser til å holde forbrenningen vedlike. Er varmetilførselen tilbake så stor at det utskilles en økende mengde brennbare gasser, vil brannen øke i omfang. Skilles det ut synkende mengder brennbare gasser vil brannen etterhvert dø ut. Trevirke består stort sett bare av de tre grunnstoffene karbon, oksygen og hydrogen i følgende blandingsforhold:

Karbon Oksygen Hydrogen

50% 44% 6%

Som nevnt i kapitlet om trevirkets sammensetning finnes disse grunnstoffene i for­ skjellige mengder i de tre hovedkomponentene: cellulose (50 %), hemicelluloser (lauv­ tre 20-30 % og bartre 15-20 %) og lignin (lauvtre 30 % og bartre 20 %). Disse tre hovedkomponentene opptrer ikke likt i en brann. Hemicellulosen brytes lettest ned under oppvarming, dernest cellulosen. Ligninet har størst motstandsevne mot oppvarming, Når trevirket oppvarmes slik at det brytes ned foregår en rekke kjemiske prosesser som samlet gjerne betegnes pyrolysen. Hovedkomponentene løses opp og det frigjøres enklere forbindelser, hvorav endel i gassform. Ved stigende temperatur kan man iaktta følgende forløp: Under 100°C foregår en uttørring av det ikke-kjemisk bundne vannet i trevirket. Kje­ miske reaksjoner er ikke særlig merkbare. Imidlertid synes det som om langvarig opp­ varming ved temperaturer under 100°C gir en reduksjon av vekten og dermed også en senkning av antennelsestemperaturen. Når temperaturen er over 95°C skjer det en svak forkulling av trevirkets overflate. Når temperaturen kommer opp i 100-105°C mister veden også det kjemisk bundne vannet. Fra 150°C tar det til å skje en betydelig avspaltning og endring av trevirket. Ved denne temperaturen vil det etter noen tids oppvarming kunne oppstå selvantennelse i trevirke. Trevirke som varmes opp over 150°C blir brunfarget (brunsvidd). Dette er en indikasjon på at cellulosen er iferd med å bli oksydert. Ved ca. 175°C utgjør vanndamp fortsatt en overveiende del av de gasse­ ne som avgis. Av andre gasser er det hovedsakelig ikke brennbar CO? (70 %) og brenn­ bar CO (30 %) som avgis. Når temperaturen passerer 200°C er hemicellulosen i ferd med å nedbrytes, cellulosen vil deretter bli nedbrutt og tilslutt ligninet. Fordi ligninet er brunt er det denne fargen som synes mer og mer etterhvert som cellulosen brytes ned. Når temperaturen når 280°C er nedbrytingen i full gang og vekttapet vil ha nådd ca. 30 %. De gassene som utvikles består i stadig større grad av brennbare gasser. Der­ som det kommer en flamme til vil forbrenningen være i gang. Dersom temperaturen stiger ytterligere blir andelen brennbare gasser enda større og man regner med at fra ca. 330°C vil de brennbare gassene kunne antennes spontant, dvs. uten at det tilføres flamme. Det trevirket som er nedbrutt ved at de brennbare (og ikke brennbare) gassene har 109

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

strømmet ut i brannsonen omdannes til trekull. Betingelsen for at trekullet skal for­ brenne er at det tilføres oksygen. Et trestykke som brenner er imidlertid omgitt av en flammesone som bruker opp mye av det tilgjengelige oksygenet i atmosfæren. Det innebærer at det forkullete sjiktet mellom flammesonen og det ikke helt nebrutte mate­ rialet innenfor virker som et isolerende lag. Dette forsinker nedbrytingen av det reste­ rende trevirket og med det også forbrenningshastigheten. Jo mer fuktighet det er i tre­ virket og jo større egenvekt trematerialet har dess langsommere vil trevirket innenfor flammesonen omdannes til trekull. Fordi trekullsjiktet på overflaten av et brennende trestykke er en såvidt effektiv varmeisolator vil en brann arbeide seg innover i veden med noenlunde forutsigbar hastig­ het. I de første fasene av en brann regner man med at forkullingshastigheten (den has­ tigheten som forkullingssonen arbeider seg innover i trevirket med) er ca. 35 mm/time. I de senere forløp av en brann, når det er store huller i vegger og tak og flammeutviklingen bidrar til at ventilasjonen blir intens, regner en med at forkullings­ hastigheten har steget til ca. 60 mm/time. I praksis betyr dette at dersom det er benyt­ tet kraftige dimensjoner i en konstruksjon vil det ta lang tid før den har forbrent så mye at det er fare for at den raser sammen. Mye av varmen som overføres fra flammesonen til trevirket går med til å bryte ned det trekullsjiktet som dannes slik at temperaturen rett innenfor denne bare vil være noe over 100°C. Fordi trevirke er relativt godt varmeisolerende brer varmen seg bare relativt langsomt videre innover i trevirket. Styrken av trevirket svekkes ved oppvar­ ming men selv ved en trevirkestemperatur på 100°C regner en med at trevirket fortsatt har fra 80-100 % av den styrken det har ved romtemperatur. Fordi brann kan ha alvorlige konskvenser stiller byggforskriftene krav om brann­ vern for alle typer bygninger. Foruten sikkerhet mot spredning av brann skal alle bygg være utført med sikte på rask rømning og effektiv slukking. Forskriftene stiller en rek­ ke konkrete krav til utformingen av bygningen og bygningsdelene. Vedrørende de detaljerte kravene henvises til byggeforskriftene. For tyngre konstruksjoner (store limtrekonstruksjoner, trebroer etc.) kan en dimen­ sjonere mot brann basert på den relativt lave hastigheten trevirke forkulles og brenner med. Ved passende overdimensjonering kan en med relativt god sikkerhet forhåndsberegne hvor lang tid det tar før konstruksjonen svekkes så mye at for eksempel taket fal­ ler ned. Tidsberegningene baseres på at det skal være rimelig tid til rømming og at det skal være mulig å forhindre ødeleggelse av det som for eksempel befinner seg inne i en bygning. Et problem ved de fleste større trekonstruksjoner er normalt de stålbeslag og stålbolter som nyttes for å forbinde de forskjellige elementene som inngår i konstruk­ sjonen. Ved flammeeksponering bidrar de til å spre varme og få trevirket i direkte kon­ takt med ståldelene til å forkulles. Stål mister dessuten relativt raskt fastheten og fordi det ofte er kraft- og spenningskonsentrasjoner i knutepunktene blir det viktig å beskyt­ te ståldelene. Det har etterhvert blitt relativt vanlig å bygge stålbeslagene inn i trekon­ struksjonen slik at trevirke beskytter mot direkte flammeeksponering. Trevirkets brennbarhet kan reduseres med forskjellige behandlinger. I prinsippet dreier det seg enten om en form for overflatebehandling eller en form for trykkimpregnering. For tre som er montert vil det vanligvis bare være mulig å anvende en form for over­ flatebehandling. Det finnes en rekke kommersielle midler for dette. Det kan dreie seg om vannløste silikater, ureastoffer, karbohydrater, alginater, polyvinylemulsjoner, olje­ baserte alkyder og pigmenterte malinger. Ofte inneholder behandlingene inerte ingre­ dienser som sinkborat, mica, kaolin eller uorganiske fargestoffer (pigmenter). De stof­ fene det dreier seg om har vanligvis selv lav brennbarhet (dvs. de avgir bare lite og

URMI

110

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

langsomt brennbare gasser ved oppvarming). Dessuten vil mange av de behandlinge­ ne det dreier seg om ese opp ved oppvarming og danne en ekspandert lav-densitets film som beskytter det underliggende trevirket mot oppvarmingen. I tillegg inneholder mange av behandlingene ingredienser som begrenser forbrenningen av de brennbare gassene som dannes. For trelast og komponenter kan det med fordel anvendes impregnering med brannhemmende kjemikalier løst enten i vann eller organiske løsemidler. Metodene for å få kjemikaliene inn i trevirket er de samme som for trykkimpregnering. Full-celleimpregnering anbefales fordi en må få beholdt så mye av det aktive kjemikaliet i trevirket som mulig. Trevirket bør vanligvis være tørket (lufttørket eller kunstig tørket) før imp­ regnering. Enkelte amerikanske treslag impregneres rå etter at trevirket først er dampbehandlet i noen timer. Treslag som det er vanskelig å få impregnert kan bli forsynt med hull på tvers av lengderetningen (incising). En rekke kjemikalier kan anvendes. De mest brukte er uorganiske salt som monoammonium og diammonium fosfat, ammonium sulfat, sink-klorid, sodium-tetraborat og borsyre. Disse saltene anvendes gjerne i forskjellige blandinger for å gi best mulig brannmotstandsevne og samtidig beholde akseptable egenskaper hva angår hygroskopisitet, styrke, korrosjonsforhold, bearbeiding, utseende, limbarhet og malbarhet. Tørkingen vil kunne by på problemer (og kostnader) fordi en må tørke ut vannet etter fullimpregneringen for å beholde de aktive ingrediensene inne i trevirket. Fordi de uorganiske brannbeskyttelsesmidlene er vannløselige vil de kunne vaskes ut eller vandre ut til treoverflaten ved vanneksponering og bruk i fuktige omgivelser. De uorganiske stoffene fører som regel til at trevirket blir mer hygroskopisk. Det anbefales ikke bruk av disse midlene når den relative luft­ fuktigheten der trevirket skal anvendes vil bli noe særlig over 80 %. Det finnes imidler­ tid en rekke brannhemmende midler for impregnering som ikke vaskes ut eller van­ drer under fuktpåvirkning. Disse midlene baseres på bruk av vannløste organiske stoffer og består enten av kunstharpikser (urea, melamin, dicyandiamid og tilsvarende) som polymeriseres etter at de er kommet inn i trevirket eller polymerer som podes direkte til cellulosen. De siste virker på samme måte som de brannhemmende midlene som anvendes på tekstiler og det foregår fortsatt utvikling på dette området. Enkelte brannhemmende midler kan føre til øket korrosjon på metaller, både fordi trefuktigheten øker og fordi noen av stoffene reagerer med enkelte metaller. En bør derfor undersøke dette forholdet før en tar et brannhemmende system i bruk. Særlig de uorganiske midlene kan gi tendenser til at verktøyslitasjen øker, og ved bruk av sli­ ke midler anbefales at trevirket er så nær ferdigbearbeidet som mulig før det impreg­ neres. Liming av tre behandlet med brannhemmende midler kan by på problemer. Overfla­ tebehandling er normalt ikke noe stort problem, men ved gjennomskinnelige behand­ linger (beis, lasur etc.) kan fargeopptaket bli variabelt. Referanser: Rimstad, 0.: Brann. Ingeniørforlaget. Oslo 1979. Anon.: Wood Handbook, Wood as an Engineering Material. United States Department of Agriculture. Agriculture Handbook 72. Washington D.C. 1987.

111

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

10. Tre og mekaniske forbindelsesmidler En av grunnene til at tre er et skattet materiale er blant annet at det er enkelt å føye sammen med mekaniske forbindelsesmidler som spiker, stift, skruer, bolter og tapper av forskjellige slag. Selv om man ved mekaniske forbindelsesmidler gjerne tenker på produkter av metall er det allikevel en utstrakt bruk av treelementer i forskjellige tresammenføyninger og derfor tar vi med en liten omtale også av disse.

Tapper I tidlige tider ble mange treprodukter satt sammen med treplugger eller tretapper. Fortsatt anvendes plugger, både med lim og uten lim.

En gammel metode for å føye to trestykker sammen med en tapp er vist over. Den runde tappen slisses i begge endene og inn i slissene slås kiler. Som tegningen er vist er de to slissene orientert vinkelrett på hverandre og tappen er orientert i sammenset­ ningen slik at når tappen sprenges ut av kilene virker kreftene langs fiberretningen i de to trestykkene som føyes sammen. Orienteres kilsporet slik at sprengvirkningen virker på tverrs av fiberretningen sprekker trestykkene lett. Slike sammensetninger anvendes fortsatt i en del Æiøbler og andre produkter hvor designeren bevisst spiller på detaljene ved sammensetningen. De såkalte sentrumstappene som limes på plass i de stykkene som skal føyes sam­ men, anvendes til en uendelighet av forskjellige produkter innen møbel- og trevaresektoren. Hos oss er sentrumstappene som regel fremstilt av bjørk. Tappene leveres i diameterklasser 6, 8, 10, 12 mm osv. Tappene kan være glatte eller riflet på forskjellig vis. De riflete tappene er normalt best og enklest å benytte fordi de tillater at luft og lim kan unnslippe fra tapphullet når tappen trykkes inn. En glatt tapp som er påsmurt lim og som skyves inn i et hull med trang pasning vil kunne komprimere luften foran seg som stemplet i en lukket sylinder. Når skyvekraften opphører vil tappen kunne kom­ me ut igjen, skjøvet av den komprimerte luften i tapphullet. Glatte tapper vil også ha en tendens til å få så mye av limet skrapet av ved innføringen at limfugen kan bli for mager. For å gi best mulig resultat er det viktig at tappene er riktig dimensjonert i for­ 113

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

hold til hullene (eller omvendt, at det er anvendt riktig bordiameter for den tappdiameteren det dreier seg om). Det skal være en viss liten klaring slik at det blir igjen plass til en limfilm når tappen skyves på plass. En elegant måte å utføre sentrumstappforbindelser på, men som unektelig gir noe merarbeid, er å oppbevare tappene i et var­ meskap hvor de tørkes ned til noen prosent fuktighet under det som finnes i trevirket eller platematerialene som tappene skal settes i. Tappene vil da krympe, men fordi de vil kunne krympe ulikt mye er det sannsynligvis best å sortere de i diameterklasser. Med bor (som fåes i 0,1 mm diametersprang) riktig tilpasset vil en både kunne oppnå at en får en passende limfilm, samt at tappen når den blir tilført fuktighet fra limet og fra de omkringliggende materialene sveller og gir et limetrykk som vil bidra til å gi en enda bedre limforbindelse. Prinsippet med å utnytte det faktum at tre krymper og sveller har vært og blir utnyt­ tet i visse møbeltyper, gjerne stoler av en slags pinnestoltype. Dersom delene som skal inneholde tapphull holder, la oss si 16 % trefuktighet, og tappstykkene holdes på 6 %, så vil gjennomsnittsfuktigheten tilsvare 11 % og det betyr at tappene etter sammenset­ tingen vil svelle tilsvarende 5 % oppfukting og tapphullstykken vil krympe tilsvarende mye. Dersom tapper og tapphull er dimensjonert slik at man har en lett presspasning (det betyr at tappen er bitte litt større enn hullet slik at det må nyttes kraft for å skyve delene sammen) vil, etter kondisjonering, tappen ha svellet og hullet krympet og man har en meget sterk friksjonsforbindelse. Ved å snu delene riktig i forhold til årringorientering vil en også kunne dra nytte av at krymping og svelling er størst i tangential retning.

Spiker Særlig i byggsammenheng er det spiker og stift som det gjerne tenkes på når mekanis­ ke forbindelsesmidler bringes på bane. Våre vanlige bygningsmaterialer, gran og furu (for den saks skyld også de fleste løvtrær og bartrær av tilsvarende densitet som ikke har for sterke tendenser til spalting, i så fall må det forbores) lar seg med letthet spikre. For tyngre treslag er det imidlertid ikke så enkelt og det er sannsynligvis en av grunne­ ne til at i og for seg velegnete treslag ikke anvendes i byggefaget i nevneverdig utstrek­ ningTidligere ble det i skrift og tale skilt på spiker og stift. Spikre var smidde mens stifte­ ne var laget av tråd med forskjellige tverrsnitt. Idag er det spikerbetegnelsen som er fellesbetegnelsen. Spiker fremstilles ved kaldbearbeiding av ståltråd. Tråden trekkes til ønsket tykkelse og tverrsnitt. Når stål kaldbearbeides øker flytegrensen og mer dess sterkere kalddeformasjonen er. Tynne spikre får derfor vanligvis høyere flytegrense enn tykkere. Tverrmål for spikre angis i 1/10 mm og lengden i mm. En spiker med betegnelsen 34/95 har derfor tverrmål på 3,4 mm og en lengde på 95 mm.

URMI

114

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Lengdemål 1

Fig. 75. Prinsippskisse av spiker

Det finnes en lang rekke forskjellige typer spiker. Utviklingen mot bruk av spikerplater og spikerpistoler har vært med å sette ytterligere fart i utviklingen av spikertyper. Spi­ ker leveres i ubehandlet stål (blanke), elektrolytisk behandlet med sink eller andre metaller samt varmforsinket. Spiker fremstilles også av herdet stål og rustfritt/syrefast stål. Det lages spiker av høyfast aluminium og for maritimt bruk leveres kopperspiker. En rekke faktorer innvirker på styrken av en spikret forbindelse: treslag og dets den­ sitet, trefuktigheten, spikerens tverrmål, inntrengingslengde og spikerens overflatebeskaffenhet. I de siste årene er det utviklet en rekke spesialforbindelser med riflet skaft, belegg av forskjellige slag, etc. nettopp for å øke uttrekksmotstanden. Spikrete forbindelser belastes normalt enten slik at spikerne eller stiftene belastes på tvers eller slik at de belastes med strekkkrefter i lengderetningen, med fare for uttrekning. Det sier seg selv at den beste forbindelsen har vi når spikrene belastes på tvers av 1 engderetningen. Spikring bør fortrinnsvis skje på tvers av fiberretningen. Slått inn i endeved, parallelt med fiberretningen, er uttrekksmostanden for en spiker normalt svært liten. I en spikret forbindelse skal det normalt anvendes mer enn to spiker. Spikertykkelsen og lengden må tilpasses materialdimensjonene som skal sammenspikres. For spikrete forbindelser med tverrbelastning som er utført etter NS 3470 (Prosjektering av trekonstruksjoner. Beregnings- og konstruksjonsregler.) kan den karakteristiske kapasitet i N pr. snitt pr. spiker regnes som: Rund spiker: Kvadratisk spiker:

106 cPA 132 d1-6.

d = tverrmål i mm

115

URMI

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Ved aksialbelastning bestemmes styrken av forbindelsen enten av spikernes uttrekksmotstand eller av den motstanden som forbindelsen yter mot at spikerhodene trekkes gjennom den delen som er festet. For uttrekksmotstanden er den karakteristis­ ke kapasiteten i N for både rund og kvadratisk spiker:

Uttrekksmotstand (N) = 1,5 d • 1 d = tverrmål 1 = spikerens forankringslengde i mm. Minste forankringslengde 8d.

For glatt spiker er den karakteristiske gjennomtrekksmotstanden

Gjennomtrekksmotstand (N) = 1,5 d -t + f • d. t = spikerens forankringslengde i mm i den tredelen som festes. f = spikerhodets gjennopmtrekksparameter. f = 60 N/mm: forutsatt at spikerhodets diameter er ca. 2,5d.

Skruer Treskruer er den formen for mekanisk forbindelsesmiddel som normalt nyttes i alle litt «finere» snekkerprodukter. De første treskruene var relativt primitive. I dag har vi imidlertid et stort utvalg av skruer å velge i. Skruene leveres for forsenking, med linsehoder hvor skruehodet er ment å ha en dekorativ virkning, kulehoder som særlig egner seg til å feste metallplater til trevirke og for litt kraftigere belastninger med fir­ kant eller sekskanthoder. Den tradisjonelle treskruen hadde en sliss i hodet for skru­ trekkeren. Det har etterhvert dukket opp en rekke patenter med innvendig sekskanthull, innvendig firkanthull, samt en rekke kryss-sportyper.

URMI

116

MATERIALLÆRE - tre og trebaserte materialer

Fig. 77. Forskjellige typer treskruer

De nyeste typene treskruer som har fått stor anvendelse i byggefaget, og som i mange sammenhenger har erstattet spikeren, er selvgjengende og utført i meget harde stålkvaliteter, forsynt med kryss-spor for bruk i skrueautomater eller med elektriske skruetrekkere. Treskruer fremstilles i en rekke materialer: stål, messing, bronse (sjøvannsbestandig for maritimt bruk), rustfritt stål og i høyfast aluminium. Overflate­ behandling finnes det også mange varianter av. Det dreier seg både om beskyttende og forskjønnende belegg. Det nyttes f.eks. elektroforsinking, fornikling, forkroming og belegging med messing. Det siste nyttes gjerne på skruer som anvendes til befestigelse av hengsler, nøkkelskilt etc. Messingbelagte stålskruer vil som regel ikke tåle lang utendørs belastning og vil etterhvert ruste. Det må forbores for vanlige treskruer, slik de nyttes i trevare- og møbelindustrien. Skaftet på skruen (det ikke-gjengede partiet) bør gå fritt i hele sin lengde. For den gjengede delen er det en gammel regel som sier at det må forbores med en diameter som er lik halve diameteren av skruens skaft. Som for spiker regner en ikke med at skruer skrudd inn i endeved parallelt med fiberretningen har noen nevneverdig styrke mot uttrekking. Med den gjengede delen av skruen innskrudd i flaskved til en dybde av minst 8 ganger skaftdiameteren kan en regne med en skjærstyrke (N) parallelt med fiberretningen som er:

Skjærstyrke (N) = 4 • a • d = mindre eller lik 17 • d2. d er skruens skaftdiameter i mm a er tykkelsen (i mm) av den påskrudde delen.

Uttrekksmotstanden (N) vinkelrett på fiberretningen kan regnes å være: Uttrekksmetode = 3 • s • d d er skruens skaftdiameter i mm s er innskruingslengden for det gjengede partiet ( 4d < s