Industrialisering af modificeret træ Fase II Teknisk rapport Forfattere: Thomas Mark Venås og Niels Morsing August 2010 Teknologisk Institut, Træ og Miljø
Billedet på forsiden viser en træfacade udført i varmebehandlet træ, Celloc Indhold 1. Indledning... 3 2. Baggrund... 3 3. Testoversigt... 4 4. Materialer og metoder... 5 4.1 Modificeret træ... 5 4.2 Testmetoder... 5 4.2.1 Kontinuert fugtmåling i udendørs facadebeklædning... 6 4.2.2 Dynamic Vapour Sorption (DVS, sorptionsisotermer)... 7 4.2.3 Termiske egenskaber... 8 4.2.4 Indeklima... 8 4.2.5 Beskyttelseseffektivitet over for trænedbrydende svampe... 9 4.2.6 Limning/delaminering... 10 4.2.7 Fugtbetingede bevægelser... 10 4.2.8 Farveændring ved lyseksponering... 11 4.2.9 Hårdhed... 11 5. Resultater af tekniske undersøgelser... 12 5.1 Kontinuert fugtmåling i udendørs facadebeklædning... 12 5.2 Dynamic Vapour Sorption (DVS, sorptionsisotermer)... 14 5.3 Termiske egenskaber... 16 5.4 Indeklima... 16 5.5 Beskyttelseseffektivitet over for trænedbrydende svampe... 17 5.6 Limning/delaminering... 18 5.7 Fugtbetingede bevægelser... 18 5.8 Farveændring ved lyseksponering... 22 5.9 Hårdhed... 23 6. Supplerende kommentarer til producenters interesseområder... 24 7. Cost-benefitanalyse... 25 8. Undersøgelse vedrørende mærkningsordninger... 25 9. Videnspredning... 26 10. Konklusion... 27 11. Litteratur... 29 Appendiks A: Varmeledningsevnerapport Appendiks B: Delamineringsrapporter \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 2
1. Indledning Industrialisering af modificeret træ fase 2 (IMT2) er gennemført under ledelse af Udviklingscenter for Møbler og Træ (UMT) i perioden januar 2009 til juni 2010. Teknologisk Institut, Træ og Miljø (TI), har for UMT udført en række tekniske undersøgelser af de indgående materialer. IMT2 er en fortsættelse af projektet Industrialisering af modificeret træ (IMT, 2007-2008). Projektet har modtaget støtte fra Produktudviklingsordningen under Miljøministeriet, Skov- og Naturstyrelsen. Hjem A/S, DFI-Geisler A/S, Junckers Industrier A/S, Fromsseier Plantage A/S, Vinderup Træindustri A/S, Dansk Byggeri, Træets Arbejdsgiverforening, Træfonden samt UMT og TI har leveret egenfinansierede arbejdstimer og/eller kontante tilskud til IMT2s gennemførelse. Hovedformålet med IMT2 er at færdiggøre en række længerevarende tests af modificeret træ igangsat under IMT samt at udarbejde en oversigt over, hvilke typer modificeret træ der er egnede til forskellige produktapplikationer baseret på disse tests. Der er desuden opstartet en række yderligere tests under IMT2. Desuden gennemføres en cost-benefitanalyse samt en granskning af, hvilke mærkningsordninger der kan være relevant for modificeret træ. Slutteligt har UMT gennemført en række initiativer for at sikre videnspredning til en bredere kreds af interessenter. 2. Baggrund Ved modificering behandles træ på en sådan måde, at dets evne til at optage fugt reduceres betydeligt. Den tekniske forklaring er givet i detaljer i IMT Teknisk Rapport (2008), som kan findes på UMT s hjemmeside www.moebelcenter.dk under punktet Download. Den reducerede fugtoptagelse gør modificeret træ både mere dimensionsstabilt og mere modstandsdygtigt over for trænedbrydende svampe. Visse typer af modificeret træ er tillige hårdere end ubehandlet træ, og nogle modificeringsmetoder gør træet mørkere. Modificeret træ markedsføres som et miljøvenligt alternativ til trykimprægneret træ, idet det modificerede træ ikke indeholder biocider og dermed kan bortskaffes ved forbrænding uden miljøproblemer. Modificeret træ markedsføres også som alternativ til tropisk træ, idet man ud over bedre varighed over for biologiske skadegørere kan opnå både den ønskede hårdhed og farve. Hill (2006) definerer modificeret træ som følger: Modificering af træ involverer en kemisk, biologisk eller fysisk påvirkning af træmaterialet, som resulterer i en ønsket forbedring af træets egenskaber i brugsfasen. Det modificerede træ skal være ugiftigt i brugsfasen, og der må ikke ske udvaskning af giftige stoffer fra træet, når det er i brugsfasen, bortskaffes som affald eller genbruges. Hvis modificeringen skal give øget beskyttelse mod biologisk nedbrydning, må dette ikke være ved brug af biocider. \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 3
I IMT2 arbejdes med tre forskellige typer kommercielt tilgængeligt modificeret træ: Acetyleret træ (Accoya, Titan Wood, Holland) Furfuryleret træ (Kebony, Kebony, Norge) Varmebehandlet træ (Celloc, Fromsseier Plantage, Danmark) Beskrivelsen af de forskellige modificeringsteknologier er givet i IMT Teknisk Rapport, hvorfor kun et kort sammendrag gengives her. Acetyleret træ er kemisk modificeret træ, hvor træets hydroxylgrupper (OH-grupper) reagerer med eddikesyreanhydrid ved forøget temperatur og tryk. I det færdige produkt er en andel af OH-grupperne erstattet af acetylgrupper (OCOCH 3 ). Acetylgrupperne fylder mere end OH-grupperne, og cellevæggene vil derfor være permanent udvidede (svellede). Dimensionsstabiliteten øges markant, og ligevægtsfugtniveauet reduceres meget betydeligt. Furfurylering er et eksempel på imprægneringsmodificering, hvor træets cellevægge fyldes op med en inert polymer. Derved er der meget mindre plads til vand i træets cellevægge. Ved furfurylering imprægneres træet med en vandig opløsning af furfurylalkohol, som i en efterfølgende hærdningsproces under opvarmning polykondenserer til langkædede furanpolymerer, der er vandopløselige. Cellevæggen i furfuryleret træ er permanent udvidet. Dimensionsstabiliteten øges markant, og ligevægtsfugtniveauet reduceres markant. Ved at varmebehandle træ ved 160-210 C under kontrollerede forhold kan man opnå en delvis nedbrydning af hemicellulose, som er den del af træet, der primært optager/binder vand. I varmebehandlet træ er antallet af OH-grupper reduceret, og derved optager varmebehandlet træ mindre vand sammenlignet med ubehandlet træ. Dimensionsstabiliteten øges markant, og ligevægtsfugtniveauet reduceres moderat. En nærmere gennemgang af produkternes fugttekniske egenskaber findes i afsnit 5.1 og 5.2. 3. Testoversigt Ved projektets start var følgende tests igangværende eller under opstart: Fugtmåling Kontinuert fugtmåling i udendørs facadebeklædning Dynamic Vapour Sorption (DVS, sorptionsisotermer) Termiske egenskaber Bestemmelse af varmeledningsevne Indeklima Undersøgelse af afgasning fra modificeret træ i brugsfasen \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 4
Beskyttelseseffektivitet overfor trænedbrydende svampe Systembehandling med kendte industrioverfladebehandlinger afprøvet i tropisk klima i henhold til EN 330 Limning/delaminering Undersøgelse af vandfasthed af forskellige lime på modificeret træ i henhold til EN 391 (Metode C og A, 2001) svarende til KSL-krav (Kontrolleret Snedker Limtræ, klimaklasse 1 og 2) Fugtbetingede bevægelser Eksponering af hele vinduer og gulvbrædder i forskellige klimakamre med registrering af fugtbetingede bevægelser og vægt Farveændring ved lyseksponering Farvemåling af udendørs eksponeret træ og sammenligning til ikke-eksponeret reference Hårdhed Bestemmelse af Brinell hårdhed (i henhold til EN 1534) De deltagende virksomheder har udpeget følgende interesseområder, som inddrages selvstændigt i det omfang, de ikke er dækket af testprogrammet: Fugtstabilitet Farveændringer Miljøprofil Hårdhed Bearbejdning Limning U-værdiforbedring 4. Materialer og metoder 4.1 Modificeret træ Furfuryleret skovfyr (weight percent gain, WPG 30-40 %), Southern Yellow Pine [SYP] (WPG 40 %) og bøg (WPG 30 %). Materialet er stillet til rådighed af Kebony, Norge. Acetyleret radiata pine (WPG 20 %). Materialet er stillet til rådighed af Titan Wood, Holland. Varmebehandlet skovfyr, gran og bøg (proces ukendt); nåletræsmaterialet opfylder krav til varighedsklasse 2 jf. EN 350. Materialet er stillet til rådighed af Fromsseier Plantage, Danmark. 4.2 Testmetoder Herunder beskrives de væsentligste forudsætninger for de gennemførte tests. For uddybende detaljer henvises til de respektive standarder. Hvor der ikke er brugt standardmetoder, er beskrivelsen mere uddybende. \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 5
4.2.1 Kontinuert fugtmåling i udendørs facadebeklædning Teknologisk Institut har udviklet en praksisnær testmetode til kontinuert fugtmåling i træpaneler ved udendørs eksponering. Forsøgsopstillingen er gengivet i figur 1. Figur 1. Tv: Forsøgsopstilling til fugtregistrering. Der måles fugt ved hjælp af indbyggede fugtmålere i de seks forrest brædder i positionerne A, B og C. Fugtmålerne er monteret fra bagsiden og registrerer fire gange i døgnet. Th: billede fra forsøgsarealet. I hvert målepunkt er der fra bagsiden indstøbt to grafitelektroder 3 mm nede i træets overflade. Mellem disse to punkter registreres den elektriske modstand med en datalogger (MaterialFox mini, Scanntronik Mugrauer GmbH, Tyskland) og omregnes herefter til træfugt. For at kunne gøre dette, er der lavet kalibreringskurver for hver af de indgående, modificerede træprodukter; Celloc (gran), Kebony Furu (skovfyr) og Accoya i relevante klimakamre 65, 75, 85 og 97.5 % relativ luftfugtighed ved 20 C. Kalibreringskurverne bruges til at omsætte modstandsmålingen til reel træfugt og er for modificeret træ knyttet unikt til hver enkelt produkt. De forskellige klimaer, som ligger til grund for kurverne, er frembragt ved enten luftkonditionering eller anvendelse af lukkede kamre med mættede saltopløsninger. For yderligere oplysninger se DVS-afsnit herunder. Derudover indgår der i omregningen fra modstand til træfugt et korrektionsled relateret til temperaturen i træet. Et eksempel på en kalibreringskurve er givet i figur 2 for furfuryleret skovfyr. Kalibreringskurven danner grundlag for korrektion af den generelle formel til beregning af træfugt-% på baggrund af elektrisk modstand. Udeladelse af en sådan korrektion vil for modificeret træ føre til en 50 % fejlvisning for nogen af produkterne. Måling af træfugt i modificeret træ ved hjælp af en almindelig indstiksmåler er dermed problematisk. Det reelle fugtindhold i kalibreringsemnerne findes ved en tørvægtsbestemmelse jf. ISO 3130 (1975). \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 6
Reelt fugtindhold (%) 25 20 15 10 y = 0,5347x - 0,4165 R² = 0,9699 5 0 10 15 20 25 30 35 40 45 Målt fugtindhold (%) Figur 2. Kalibreringskurve for Kebony Furu (furfuryleret skovfyr) til konvertering af målt fugtindhold (modstand omregnet til træfugt for skovfyr splint) til reel træfugt-%. Kurven er gældende ved 20 C. Den reelle træfugt er fundet ved nedtørring af emnet ved 103 C i 16 timer efter forsøgets afslutning. 4.2.2 Dynamic Vapour Sorption (DVS, sorptionsisotermer) Sorptionsisotermer bestemmes normalt ved at bestemme fugtindholdet i træemner bragt i fugtligevægt over en række mættede saltopløsninger og efterfølgende tørvægtsbestemmelse. En mættet opløsning af kogsalt giver for eksempel en relativ luftfugtighed på knap 76 % ved 20 C. Fremgangsmåden er ækvivalent til det ovennævnte arbejde med kalibreringskurver. For at sikre en ensartet luftfugtighed er der i kammeret monteret en lille blæser. Processen er meget arbejdskraftintensiv og kræver et stort antal emner og mange masseregistreringer i hvert klimakammer. Normalt tager det flere måneder at lave et komplet opfugtnings- og udtørringsforløb. Ved hjælp af DVS kan denne proces afkortes til ca. 2½ døgn. DVS er i princippet en mikrovægt med indbygget klimastyring. En prøve på ca. 40 milligram placeres i en vejeskål (angivet i fig. 3 som sample holder), og klimaet omkring vejeskålen styres ved hjælp af en blanding af tør og fugtig luft (regulated dry gas flow). Da vægten bestemmes ved 0 % relativ luftfugtighed (RL), kan den aktuelle vægt til ethvert tidspunkt omregnes til ligevægtsfugt (EMC) efter ligning [1]: m( våd ) m( tør ) EMC (%) = 100 % x m( tør ), Ligning [1] hvor m(våd) er prøvens vægt ved det givne klima og m(tør), er prøvens vægt ved 0 % RL. Ved opnået ligevægt styrer DVS en selv klimaet ind til det næste, definerede niveau. \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 7
Figur 3. Skematisk illustration af det grundlæggende princip bag DVS Advantage. Reproduceret med tilladelse fra Surface Measurement Systems, London, England. Følgelig kan man bestemme den reduktion i fugtoptagelse (MEE), som modificeringen giver ophav til efter ligning [2]: EMC ( ubeh ) EMC (mod) MEE (%) = 100 % x EMC ( ubeh ), Ligning [2] hvor EMC (mod) er ligevægtsfugten for modificeret træ ved et givet klima, mens EMC (ubeh) er ligevægtsfugten for samme træart, ubehandlet/umodificeret. Hvis en modificeret prøve ved f.eks. 65 % RL har en ligevægtsfugt på 6 %, mens den tilsvarende ubehandlede reference har 12 %, er MEE = 50 %. MEE kan bestemmes for et enkelt klima eller for et helt sorptionsforløb. 4.2.3 Termiske egenskaber Modificering af træ reducerer i langt de fleste tilfælde ligevægtsfugtniveauet betragteligt. Dette giver anledning til at antage, at træets varmeledende evne reduceres, idet træfugten er en helt afgørende parameter for transport af varme gennem træ. Træets densitet er også bestemmende for varmeledningsevnen; således at højere densitet resulterer i stor varmeledning. For at afprøve, hvorvidt modificeret træ har bedre isoleringsegenskaber end ubehandlet træ, er der foretaget bestemmelser af tre modificerede træarters varmeledningsevne (lambda-værdien, λ). Målingerne er foretaget på Accoya, Kebony SYP og Celloc (skovfyr). Materialerne er tilsvarende dem, som blev brugt til fremstilling af vinduesprototyper i IMT. Målingerne blev foretaget med en ISOMET 2104 (Applied Precision Ldt., Slovakiet) med overfladesonde. På hvert produkt blev der foretaget 18 målinger. Varmeledningsevnen udtrykkes med enheden [W/m K], dvs. energitransporten (W) gennem materialets tykkelse (m) pr. grads ( K, grader Kelvin) forskel mellem emnets for- og bagside. 4.2.4 Indeklima Modificeret træ bruges i altovervejende grad udendørs i Norden, men til visse anvendelser f.eks. gulve, vinduer og bordplader kan indeklimamæssige aspekter være vigtige. Det har i nærværende projekt ikke været muligt at lave direkte kemiske målinger. Det skyldes primært, at det modificerede træ, der var til rådighed i nærværende projekt, var \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 8
overskud fra IMT-projektet. For at give realistiske måleresultater må der anvendes forholdsvis friskproducerede varer, og det har det desværre ikke været muligt at skaffe. Der gives derfor alene en sensorisk vurdering af de lagrede trævarer (Celloc skovfyr, Accoya og Kebony SYP) i sammenligning med ubehandlet skovfyr og eg lagret under samme betingelser. 10 g af hvert materiale blev neddelt groft og placeret i et 100 ml HDPE-bæger med låg. Materialerne henstod i henholdsvis en time og et døgn og efter 5 sekunders initialafdampning uden låg blev lugten vurderet ved 25 C efter nedennævnte skala af seks personer. Resultatet gives som nærmeste heltal: 0: Ingen lugt 1: Svag lugt 2: Moderat lugt 3: Stærk lugt 4: Meget stærk lugt 5: Overvældende lugt 4.2.5 Beskyttelseseffektivitet over for trænedbrydende svampe Forbedret biologisk holdbarhed over for f.eks. trænedbrydende svampe er en nøgleparameter for modificeret træ. For at teste forbedringerne er der fremstillet testemner efter EN 330 (1994); en hjørnesamling med overfladebehandling, kaldet L-joint. Testemner er eksponeret i Malaysia for at accelerere trænedbrydningen mest muligt inden for projekts tidsramme. Fra tidligere tests på samme forsøgsfelt er det erfaringen, at trænedbrydningen accelereres mellem 3 til 5 gange sammenlignet med tempereret klima. Gennemsnitstemperaturen på lokaliteten er omkring 28 C og den årlige nedbørsmængde mellem 2500 og 4000 mm. Industrisprøjtemalingssystemer fra Teknos og Dyrup er anvendt. Desuden er en række referencesystemer (fyr-kerne, 2ØKO og Sapelli) eksponeret. I figur 4 vises en principskitse af testemnet. En gang årligt afskilles emnerne og evt. svampeangreb vurderes efter en skala fra 0-4. 0: frisk, 1: let angrebet, 2: moderat angrebet 4: nedbrudt. Karakter 2, hvor op til 25 % af tværsnitsarealet i samlingen er nedbrudt, er skillelinje for bestået/dumpet. Sammen med de modificerede prøver er der eksponeret L-joints af ubehandlet skovfyr splintved. Når disse er nedbrudt til karakter 2,0, evalueres præstationen. Figur 4: Tv: principskitse af testemner jf. EN 330. Th: billede fra eksponeringsfeltet; UNIMAS, Borneo, Malaysia. I tabel 1 ses en oversigt over de afprøvede systemer. \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 9
Tabel 1. Prøvningsoversigt, L-joints i Malaysia, 10 stk. replikater for hver type. Emner er eksponeret på felt 29.6.2009. Imprægnering Primer Påføring Topcoat (sprøjte) Træ - GORI 649 Translucent (klar) Flow-coat 1 2 GORI 660 Clear (klar) - Aqua Primer 2900-22 Transparent (klar) Flow-coat 6 7 - GORI 649 White (hvid) Flow-coat 3 5 4 - Aqua Primer 2907-40 White (hvid) Sprøjte 8 10 9 15 GORI 660 White (hvid) Teknol Aqua 1410 GORI 615 White (hvid) Flow-coat 11 12 GORI 356 GORI 615 White (hvid) Flow-coat 13 14 1,3,6,8: Accoya 2,5,7,10: Celloc 4,9: Kebony SYP 11,13: Skovfyr splint 12,14: Sapele/sapelli 15: Skovfyr kerne #15 er Vinduesindustriens behandlingssystem 2ØKO mens #12 og #14 er Vinduesindustriens behandlingssystem 4 (hårdttræ, dækkende), jf. Vinduesindustriens Tekniske Bestemmelser pkt. 5.5.2/5.5.3 (7. udgave, 2008). Da L-jointemnerne har været eksponeret mindre end et år (evalueret første gang 15.2.2010 efter 7½ mdr. eksponering), kan der ikke gives sikre konklusioner; hertil kræves ca. to års eksponering i tropisk klima. Resultaterne kan dog bruges til at understøtte de øvrige tests. Ikke-egnede systemer vil allerede efter et år have betydelige skader og overfladebegroninger. Desuden kan sorption af flydende vand vurderes visuelt allerede efter kort tids eksponering for transparente malingssystemer. 4.2.6 Limning/delaminering I og med at de fugttekniske egenskaber ved modificering af træ ændres radikalt, er limbarhed en vigtig parameter at undersøge. Limningskvaliteten afhænger blandt andet af, hvor god befugtningsevne limen har på det pågældende materiale. Testmetoderne jf. KSL klimaklasse 1, (træ som sjældent opfugtes til 20 % træfugt) og klimaklasse 2, (træ, som ofte opfugtes til 20 % træfugt), er anvendt. Træet udsættes for to forskellige stresscykler indeholdende vakuumvandmætning (vandimprægnering) og udtørring (tørrestue). Efterfølgende registreres delamineringsprocenten. Testmaterialerne blev fremstillet i IMT som prototyper af køkkenbordplader (1-4) og vinduestræ (5). System 5 testes indirekte i L-jointtesten i Malaysia, idet det anvendte træ skulle lamineres for at opnå et testemne af den påkrævede dimension. 1. Urealim. Varmebehandlet bøg, uden olie (DFI-Geisler) 2. Danafix 437 (PVAc-lim). Varmebehandlet bøg, uden olie (Damkjær) 3. PU lim. Furfuryleret bøg, topcoat-olie (Damkjær) 4. Danafix 437. Furfuryleret bøg, bio-olie (Damkjær) 5. PU lim. Furfuryleret SYP, uden olie (Storke Vinduer) 4.2.7 Fugtbetingede bevægelser Det modificerede træs dimensionsstabilitet i meget tørt til meget fugtigt klima (25, 50, 65 og 85 % RL) bestemmes som de fugtbetingede bevægelser sat i forhold til det ubehandlede materiales bevægelser. Der er brugt IMT-prototyper af gulv- og vinduesmate- \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 10
rialer til prøvningerne. For vinduerne er målingerne foretaget som angivet i figur 5 på fire vinduer af hver type. For gulvbrædderne er dimensionerne i de tre hovedretninger registreret for 60 emner pr. behandlingstype (alm. bøg og varmebehandlet bøg, bredde ca. 131 mm, tykkelse/højde ca. 21 mm). Der blev anvendt en digital skydelære (Helios SM) med 0,01 mm nøjagtighed. Massen blev tillige registreret. Figur 5. Målepunkter til bestemmelse af dimensionsstabilitet i vinduesrammer og karme. Billedet viser et vindue i varmebehandlet fyr (Celloc). 4.2.8 Farveændring ved lyseksponering Træs farve ændrer sig ved udendørs brug som følge af en række fysisk-kemiske og biologiske processer drevet primært af UV-stråling, nedbør, vindslid og begroninger. For indendørs eksponering er UV-stråling afgørende. I nærværende projekt er farveændringen bestemt ved hjælp af målinger på udendørs eksponeret træ samt en ikke-eksponeret referenceprøve, som har ligget i mørke. Farveændringen vurderes efter ISO 7724-3 (CIE76 L*a*b skalaens ΔE-værdi, se ligning 3) 2 2 2 ΔE= (L - L ) + (a - a ) + (b - b Ligning [3] ref ref ref ) hvor L, a og b er farvemålinger til tiden t, mens L ref, a ref og b ref er målinger af referencen; i dette tilfælde det modificerede træ til tiden 0 (ikke-eksponeret). En ΔE-værdi på ca. 2,3 anses for en netop synlig farveændring. Målingerne er foretaget med en BYK- Gardner Colour-Guide 6805 45/0. 4.2.9 Hårdhed Den mest anvendte metode til bestemmelse af hårdhed er Brinell-metoden, EN 1534 (2000). En hærdet stålkugle (Ø10 mm) presses med kendt last ned i træets overflade, og det resulterende hul opmåles i to diagonalretninger. Der er her brugt en blanding af radielle og tangentielle snit, således at middelsidehårdheden er bestemt. Formelværket \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 11
februar 08 marts 08 april 08 maj 08 juni 08 juli 08 august 08 september 08 oktober 08 november 08 december 08 januar 09 februar 09 marts 09 april 09 maj 09 juni 09 juli 09 august 09 september 09 oktober 09 november 09 december 09 januar 10 februar 10 marts 10 april 10 maj 10 juni 10 Træfugt [%] kan ses i standarden. Hårdhedstallet udtrykkes som HB. Eg har normalt HB 3,5-4,0, mens fyr ligger på ca. HB 2,0. Enheden er kilopond pr. kvadratmillimeter, men kan også udtrykkes i MPa ved ikke at inddrage tyngdeaccelerationen (g = 9.82), jf. EN 1534. Der er foretaget 12 målinger for hvert produkt; Accoya, Kebony SYP, Celloc (fyr) samt de respektive ikke-modificerede referencetræarter. 5. Resultater af tekniske undersøgelser 5.1 Kontinuert fugtmåling i udendørs facadebeklædning Forsøget har siden opstarten i februar 2008 genereret mere end 115.000 datapunkter, hvilket tydeliggør vigtigheden af en form for databehandling for at give et overblik. Herunder er i figurerne 6-8 vist den gennemsnitlige træfugt for alle målepunkter i den beskrevne konstruktion i et løbende, ugentligt gennemsnit. Denne operation fjerner en stor del af den fluktuation, der er på kurverne som følge af temperatur- og fugtvariationer. Der var generelt meget lille forskel mellem målepunkterne A, B og C, hvilket tillige begrunder dette valg af databehandlingsmetode. Hvis man ønsker oplysninger om absolutte minima og maksima, skal man vælge andre metoder. For ubehandlet træ ses normalt en meget stor variation mellem målepunkterne A, B og C, men dette har ikke været tilfældet for det modificerede træ. Det bør bemærkes, at det furfurylerede træ mod producentens anvisning blev høvlet. Dette synes dog ikke at have resulteret i en dårlig præstation. Furfuryleret 25 20 15 10 5 0 Figur 6. Træfugt (%) i panelemner af furfuryleret skovfyr gennem 2½ års udendørs eksponering, middel af 7 dage bagud (sort linje). Den røde linje angiver fugtmålerens nedre grænse. Værdier under den røde linje er usikre. Temperaturdata mangler i nov 08-jan 09. Jf. figur 6 ligger den gennemsnitlige træfugt for furfuryleret skovfyr mellem 6,0 og 14 % i hele forsøgsperioden (middelværdi: 8,9 %). For ubehandlet skovfyr ses normalt en træfugt på > 25 % i vinterperioderne og > 15 % i sommerperioderne. For acetyleret Radiata pine er den gennemsnitlige træfugt i periode mellem 5,4 og 14 % (middelværdi: \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 12
februar 08 marts 08 april 08 maj 08 juni 08 juli 08 august 08 september 08 oktober 08 november 08 december 08 januar 09 februar 09 marts 09 april 09 maj 09 juni 09 juli 09 august 09 september 09 oktober 09 november 09 december 09 januar 10 februar 10 marts 10 april 10 maj 10 juni 10 Moisture content [%] 8,4 %), se figur 7. Varmebehandlet gran (figur 8) ligger mellem 7.7 og 20 % (middelværdi: 10.9 %). Resultaterne bekræfter, at alle tre modificeringsteknologier reducerer træfugten betydeligt. Furfurylering og acetylering er i de anvendte produkter mere effektivt end varmebehandlet træ. Variationen i kurverne indikerer, at furfuryleret og varmebehandlet træ opfører sig sorptionsmæssigt som ubehandlet træ, (men på et meget lavere niveau), mens fugtkurverne for acetyleret træ viser, at der er sket en drastisk ændring af materialet. For alle materialerne gælder, at det markant reducerede fugtniveau, samt de reducerede variationer i forhold til dette niveau fører til en meget begrænset revnedannelse sammenlignet med ubehandlet træ. Dette vil have meget stor betydning for en eventuel overfladebehandling, som alt andet lige vil stresses mindre af træets bevægelser. Acetyleret 25 20 15 10 5 0 Figur 7. Træfugt (%) i panelemner af acetyleret radiata pine gennem 2½ års udendørs eksponering, middel af 7 dage bagud (sort linje). Den røde linje angiver fugtmålerens nedre grænse. Værdier under den røde linje er usikre. Temperaturdata mangler i nov 08-jan 09. \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 13
februar 08 marts 08 april 08 maj 08 juni 08 juli 08 august 08 september 08 oktober 08 november 08 december 08 januar 09 februar 09 marts 09 april 09 maj 09 juni 09 juli 09 august 09 september 09 oktober 09 november 09 december 09 januar 10 februar 10 marts 10 april 10 maj 10 juni 10 Træfugt [%] Varmebehandlet 25 20 15 10 5 0 Figur 8. Træfugt (%) i panelemner af varmebehandlet gran gennem 2½ års udendørs eksponering, middel af 7 dage bagud (sort linje). Den røde linje angiver fugtmålerens nedre grænse. Værdier under den røde linje er usikre. Temperaturdata mangler i nov 08-jan 09. Forsøgene kunne med stor fordel fortsættes for at følge den generelle udvikling. Efter et års yderligere eksponering kan man begynde at se, om materialerne har tendens til fugtophobning, (middelfugten stiger), samt effekter af revnedannelse og andre skader (variation i middelfugten stiger). 5.2 Dynamic Vapour Sorption (DVS, sorptionsisotermer) I figur 9 vises sorptionsisotermer for to af forsøgets modificeringsteknikker; varmebehandling og acetylering. For desorptionskurverne er der tale om approksimationer, idet prøverne ikke er fuldt vandmættede ved RL 90 %. Dette har i nærværende sammenhæng dog ingen betydning for tolkning af resultaterne. \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 14
Figur 9. Sorptionsisotermer for ubehandlet skovfyr splintved (untreated Scots pine sapwood) varmebehandlet skovfyr (Celloc) og acetylateret Radiata pine (Accoya). Relative humidity: relativ luftfugtighed, equilibrium moisture content: ligevægtstræfugt-%. Accoya har ved 90 % relativ luftfugtighed en ligevægtstræfugt på ca. 5 %, Celloc ca. 12 %, mens ubehandlet skovfyr ligger på 22 %. Som tommelfingerregel kan man antage, at en træfugt over 20 % giver risiko for svampeangreb, hvis temperaturen er over ca. 5 C. 90 % RL svarer til eksponering udendørs, ikke-overdækket, men fri at jordkontakt. DVS-resultaterne indikerer, at Accoya yder optimal beskyttelse mod opfugtning, mens varmebehandlingen yder moderat beskyttelse. Jf. TS15679 (2008), tabel A.1 kan Celloc klassificeres som Pine TMT Exterior. De fundne resultater medfører en ligevægtsfugtreduktion (MEE) på ca. 75 % for Accoya og ca. 35 % for Celloc set over hele spektret i RL i forhold til ubehandlet skovfyr splintved. Yderligere detaljer kan findes i Engelund, Klamer & Venås (2010). DVS-dataene underbygger til fulde de kalibreringskurver, der ligger til grund for de udendørs fugtmålinger for kalibreringspunkterne ved 65, 75 og 85 % RL. Det sidste punkt brugt i kalibreringskurven (97.5 % RL) ligger uden for DVS ens måleområde og kan derfor ikke sammenholdes. \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 15
Varmeledningsevne (W/m K) 5.3 Termiske egenskaber De fundne varmeledningsevner er vist i figur 10 som middelværdier af seks målinger på to prøveemner af hvert materiale. Det komplette datasæt findes i appendiks B. Resultaterne indikerer, at Accoya har en meget lav varmeledningsevne (0.115 W/m K), Celloc ligger også lavt (0.132 W/m K), mens Kebony SYP (furfuryleret) ligger på 0.154 W/m K. Den anvendte skovfyr-reference ligger meget højt, hvilket skyldes en usædvanlig høj densitet og et meget højt harpiksindhold. Den lave varmeledningsevne for Accoya kan sandsynligvis relateres primært til det reducerede ligevægtsfugtniveau. 0,20 0,19 λ = Densitet (0.1941 + 0.004064 x MC%) + 0.01864 Skovfyr, tung 0,18 0,17 Southern Yellow pine 0,16 Southern Yellow pine (Furfuryleret) 0,15 Radiata pine 0,14 0,13 0,12 0,11 Skovfyr (varmebehandlet) Radiata pine (Acetyleret) 0,10 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 Densitet (g/cm 3 ) Figur 10. Varmeledningsevne for de undersøgte træarter. Den indlagte røde linje beskriver en empirisk udledt sammenhæng som gælder for træfugt < 25 % (fra Wood Handbook, 1999). Resultaterne indikerer, at anvendelse af Accoya kunne have en positiv indflydelse på en konstruktions isoleringsevne. For de øvrige modificeringstyper ligger varmeledningsevnen stort set på niveau med ubehandlet træ med tilsvarende densitet. 5.4 Indeklima Resultaterne for den sensoriske vurdering er givet i tabel 2. Tabel 2. Resultat af sensorisk vurdering Materiale Henstand 1 time Henstand 1 døgn Skovfyr 1 1 Eg 2 2 Celloc (skovfyr) 3 3-4 Accoya 1 1 Kebony Furu (skovfyr) 4 4 0: Ingen lugt; 1: Svag lugt; 2: Moderat lugt; 3: Stærk lugt; 4: Meget stærk lugt; 5: Overvældende lugt \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 16
Efter een times henstand var bægrene med skovfyr og Accoya næsten lugtløse. Eg havde en markant, sur lugt, som dog på ingen måder var overvældende. Celloc havde en karakteristisk skarp, brændt lugt. Kebony Furu lugtede mest intenst med en nærmest tobaksagtig aroma. Efter eet døgs forløb var der ikke de store ændringer at spore. Hvis Celloc og Kebony skal anvendes indendøre anbefales det at lave nærmere undersøgelser. Lande, Westin og Schneider (2004) undersøgte afgasningen af flygtige organiske forbindelser fra Kebony Furu (tidl. benævnt VisorWood) og fandt en overordnet, lav emmission. De mest fremtrædende komponenter var furfural og furfurylalkohol. Emissionen af sidstnævnte var konstant gennem hele testperioden på 28 dage og stammer fra ikke-reagerede forbindelser i modificeringsvæsken. Ved bearbejdning mærker man også tydeligt frigivelsen af furfurylalkohol, hvilket naturligvis bør søges minimeret gennem optimering af modificeringsprocessen. 5.5 Beskyttelseseffektivitet over for trænedbrydende svampe Ved evaluering efter 7½ måneders eksponering i tropisk klima kunne der ikke konstateres nedbrydning eller misfarvning som følge af svampeangreb i nogen af testemnerne i modificeret træ. For ubehandlet skovfyr splintved var karakteren 1.0 opnået svarende til, at alle emner var misfarvet inde i hjørnesamlingen som følge af biologisk aktivitet. Som ventet var der allerede markant forskel på udseendet af de forskellige systemer. #1 (Accoya med transparent maling) bar tydeligt præg af, at der opsuges flydende vand gennem endetræet. Anhydridmodificeringen beskytter kun cellevæggene (vanddampsorption), mens flydende vand passerer gennem cellehulrummene (lumina), se figur 11. Noget af den samme tendens kunne genfindes i system #2 med varmebehandlet træ som substrat for samme malingssystem. Varmebehandlingen gør træet mere porøst, idet op til ca. 10 % af træets tørstof nedbrydes ved modificeringsprocessen. Med et dækkende malingssystem (f.eks. #3 og #5) var vandopsugningen mindre tydelig, men gav for varmebehandlet træ en markant øgning af begroning på overfladen, se figur 12. Observationerne kunne gøres for både Teknos og Dyrup systemer. Der kunne ikke konstateres delaminering i de furfurylerede emner. Figur 11. Tydelig vandopsugning i endetræ i Accoya med transparent system (#1) efter 7½ måneds eksponering. Mest udtalt for emne 06501, 06503 og 06504. \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 17
Figur 12. Kraftig skimmel/algebegroning ved endetræ i Celloc med dækkende system (#5) efter 7½ måneds eksponering. 5.6 Limning/delaminering Resultatet af delamineringstestene er overraskende dårligt, men reflekterer fint, at ikke al eksisterende teknologi kan overføres direkte fra ubehandlet til modificeret træ. For klimaklasse 1 bestod kun den varmebehandlede bøg med urealim fra DFI-Geisler (nr. 1). Der er i denne klasse tilladt 20 % delaminering. Behandling Delaminerings-% 1. Urealim. Varmebehandlet bøg, uden olie (DFI-Geisler) 8,8 (bestået) 2. Danafix 437 (PVAc-lim). Varmebehandlet bøg, uden olie (Damkjær) 24 3. PU lim. Furfuryleret bøg, topcoat-olie (Damkjær) 25 4. Danafix 437. Furfuryleret bøg, bio-olie (Damkjær) 85 5. PU lim. Furfuryleret SYP, uden olie (Storke Vinduer) 54 For klimaklasse 2 bestod ingen af behandlingerne kravet om maksimalt 5 % delaminering efter 2. opfugtnings- og udtørringscyklus. Produkterne 1, 3 og 5 klarede sig bedst. Ved felteksponeringen i Malaysia var der ikke problemer med system 5 efter 7½ måneds felteksponering. Rapporterne for begge laboratorieprøvninger inkl. alle data findes i appendiks B. 5.7 Fugtbetingede bevægelser Massen af de hele vinduer (inkl. glas og beslag) blev registreret ved forsøgets start og afslutning. Efter forsøgets afslutning blev et Accoya vindue adskilt og massen af glas, glidebeslag, paskvil, greb mv. registreret. Massen af disse ikke-træ -komponenter var 5,149 kg. Vinduernes vægt totalt var mellem 12 og 15 kg. I figur 13 er vist optagelsen af vanddamp ved flytning af vinduerne fra 65 % RL til det aktuelle klima. Desuden er træfugten bestemt under antagelse af, at start-træfugten i vinduerne ved 65 % RL var den samme som ved kalibreringsforsøget for udendørs fugtmåling og/eller DVSmålingerne for samme materialer. Ved at sammenligne med resultaterne for Accoya og Celloc i DVS (figur 9) ses fin overensstemmelse. \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 18
Træfugt (%) Samlet vandoptag (g) fra 65 % RL til aktuelt klima 600 400 200 0-200 Skovfyr Accoya Celloc Kebony 85 % RL 25 % RL -400-600 -800 16 14 12 10 8 6 85 % RL 25 % RL 4 2 0 Skovfyr Celloc Kebony Accoya Figur 13. Øverst: Masseændring (g) af hele vinduer flyttet fra 65 % RL til hhv. 85 eller 25 % RL. Nederst: Estimeret træfugt forudsat, at træfugten ved 65 % RL svarer til værdier fundet i DVS-forsøg. Der kunne for alle modificerede trætyper konstateres tæring/korrosion på skruer og beslag ved 85 % RL. Skaderne var mest udtalte for Accoya, se figur 14. I IMT blev phværdien af Accoya bestemt til ca. 2,8. Varmebehandlet og furfuryleret træ har lidt højere værdier. ph 2,8 er mere surt end europæisk eg, hvor metalkorrosion er et kendt problem og betydeligt surere end fyr, sidstnævnte ligger på ph 4,5 til 5. Der var i samme, \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 19
fugtige klima kraftig skimmelbegroning på ubehandlet skovfyr, men ingen angreb på nogen af de modificerede trævinduer. I 25 % RL kunne det konstateres, at der var opstået åbninger i samlingerne mellem glaslisterne for ubehandlet skovfyr som følge af udtørring. I dette tørre klima var der ingen korrosionsskader. Anvendelse af rustfrie, syrefaste befæstelsesmidler skønnes derfor ikke nødvendigt ved indendørs, tør anvendelse. Figur 14. Tv: voldsom korrosion på paskvilgreb og skruer i adskilt Accoya-vindue; th: skimmelvækst på ubehandlet skovfyr (Begge vinduer eksponeret ved 85 % RL). Det viste sig at være overordentligt svært at optage præcise målinger på de dimensionsændringer, som de hele vinduer undergik, idet der var tale om bevægelser på maksimalt 1 mm pr. målepunkt og i de fleste tilfælde kun mellem 0,1 og 0,3 mm. Usikkerheden på målingerne kan derfor med det nævnte udstyr blive op til 10 %. De overordnede tendenser fremgår af figur 15, hvor dimensionsændringerne for de 2 8 målepunkter er summeret. \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 20
Akkumuleret dimensionsændring fra 65 % RL (mm) 8 6 4 2 0-2 Skovfyr Accoya Celloc Kebony 85 % RL 25 % RL -4-6 -8 Figur 15. Dimensionsændringer (mm akkumuleret for 16 målepunkter) af hele vinduer flyttet fra 65 % RL til hhv. 85 eller 25 % RL. Resultatet for skovfyr er misvisende, idet vinduesrammerne er deformerede og målepunkterne dermed forskudt resulterende i stor måleusikkerhed. Det mest bemærkelsesværdige resultat er for den varmebehandlede fyr, som udviser de største bevægelser. For Accoya indikerer måleresultaterne, at dimensionsændringerne er så små, at de sløres af måleusikkerhed. Den ubehandlede skovfyr udviste meget stor variabilitet på ændringerne målt i 85 % RL sammenlignet med 25 % RL. Dette indikerer, at målepunkter har forrykket sig som følge af deformationer. Variationskoefficienten på de fleste differencemålinger var under 10 %, men for ubehandlet skovfyr ved 85 % RL hele 38 %. Resultaterne for de tre modificerede trætyper bekræfter det overordnede billede set i de andre forsøg. Slutteligt kunne det bemærkes, at ingen af dimensionsændringerne havde bevirket, at vinduerne blev vanskelige at åbne eller gik mere trægt end forventet. For gulvbrædderne blev der målt på varmebehandlet og ubehandlet bøg. Resultaterne er gengivet i tabel 3. Bredde-, højde- og dybde- (længde) udvidelsen ved flytning fra 25 % RL til 85 % RL er vist som gennemsnit af alle eksponerede emner i millimeter og %. \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 21
Tabel 3. Gennemsnitlig udvidelse for varmebehandlede og almindelige bøgegulvbrædder flyttet fra 25 % RL til 85 % RL. b: bredde, h: højde/tykkelse, d: dybde/længde. Der er målt på 60 emner for hver behandling. Trætype b [%] h [%] d [%] b [mm] h [mm] d [mm] Bøg 2,0 4,8 0,5 2,7 1,0 0,1 Varmebehandlet bøg 1,5 2,7 0,6 2,0 0,6 0,1 Effekt af behandling -26 % -43 % - -0,7 mm -0,4 mm - Gennemsnitligt set reducerer varmebehandlingen breddeudvidelsen med 26 % og tykkelsesudvidelsen med 43 %. Førstnævnte resultat er meget vigtigt i forhold til anvendelsen og er af en størrelse, som burde inspirere til yderligere forsøg. Hvert bræt udvider sig gennemsnitligt 0,7 mm mindre i det varmebehandlede materiale, hvilket på 10 brædder betyder 7 mm mindre bevægelse. Dette vil have en tydelig effekt på størrelsen af de mellemrum, der opstår mellem gulvbrædderne. De varmebehandlede brædder kan lægges tættere, fordi de vil bevæge sig mindre under udtørring og opfugtning. Som ventet var længdeudvidelsen af emnerne så små, at evt. forskelle ikke kunne registreres. Normalt udvider træ sig maksimalt ½ % i længderetningen fra grøn til tør tilstand. Bredden (forudsat rent tangentielt snit) kan for bøg udvide sig maksimalt 12 % og tykkelsen (forudsat rent radialt snit) ca. 6 % - begge værdier målt fra grøn til tør tilstand. (TOP 1993). 5.8 Farveændring ved lyseksponering Alle tre typer modificeret træ gråner ved eksponering udendørs, se figur 17 for det visuelle indtryk. Acetyleret træ gråner til en meget ensartet sølvgrå farve, mens furfuryleret og varmebehandlet træ minder mere om det, man ser for almindeligt, ubehandlet nåletræ. Efter et par måneders eksponering var Accoya næsten kridhvid, men ændrede sig derefter til den nuværende farve. Ved eksponering mod nord og under tagudhæng eller andre fremspring kan man forvente en langsommere farveændring end for sydlig eksponering. Efter et års eksponering var alle tre arter grålige. Det varmebehandlede træ bevarede den oprindelige farve længst. ΔE Kebony blev beregnet til 18, ΔE Accoya til 20 og ΔE Celloc til 26 alle tre typer havde dermed undergået særdeles markante farveændringer. Figur 17. Farveændring af Accoya, Kebony Furu og Celloc gran efter 28 måneders eksponering på Teknologisk Instituts forsøgsreal i Taastrup ved København. Emnerne har siddet frit eksponeret lodret mod syd i ca. 1,5 meters højde. \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 22
5.9 Hårdhed Til en række anvendelser spiller træets hårdhed en afgørende rolle for eksempel til gulve, bordplader og terrasser. Der er foretaget målinger på modificerede fyrretræsarter, som i udgangspunktet har en begrænset hårdhed ~HB 2,0-2,5. Som udgangspunkt er hårdheden af træmaterialer ganske variabel, og det samme synes at være tilfældet også efter modificering. Nogle af de undersøgte teknologier øger endog variabiliteten. Tabel 4. Oversigt over hårdhedsresultater. Middelhårdheden er udtrykt i HB efter EN 1534. CV er variationskoefficienten: standardafvigelsen divideret med middelværdien. Ændring i middelhårdhed er udtrykt som % i forhold til den ubehandlede referencetræart (SYP/Kebony SYP; Skovfyr/Celloc; Radiata pine/accoya. SYP Kebony Skovfyr Celloc Radiata Accoya SYP (Skovfyr) pine Middelhårdhed 2,6 3,9 2,3 1,1 2,0 2,0 CV (%) 24 43 14 15 45 24 Ændring (%) - 50 % - 52 % - 0 % Effekt på: hårdhed Markant forbedring Markant forringelse Ingen effekt variation Markant forringelse Ingen effekt Markant forbedring I tabel 4 er hovedresultaterne fra hårdhedsmålingerne gengivet. Furfuryleringen (til 40 % WPG, vægtforøgelse) har bevirket en 50 % hårdhedsøgning, hvilket er et resultat af, at træets cellevægge er fyldt op med furanpolymer. Det er dog også tydeligt, at behandlingen øger variabiliteten. Årsagen hertil skal sandsynligvis findes i en meget variabel behandlingsgrad, se figur 18. Hvis alle prøver havde været udtaget i træets yderzoner, er en mindre variabilitet mere sandsynlig. For varmebehandlet og acetyleret træ (ikke illustreret) er behandlingerne øjensynligt meget homogene gennem hele tværsnittet. Varmebehandlingen reducerer dog træets hårdhed så meget, at anvendelse, hvor der er stor slidbelastning, må frarådes. Hvis der anvendes et hårdere udgangsmateriale, kan denne tendens selvsagt reduceres. En reduktion på 52 % er meget betydende, og selv små påvirkninger giver tydelige mærker/ridser. Acetylering (til 20 % WPG) ændrer ikke træets hårdhed væsentligt. Der er tidligere rapporteret forsøg, som viser en hårdhedsøgning for acetylering. Da nærværende målinger er udført på træ fra forskellige partier er den naturlige variation en vigtig faktor. For at kunne vurdere effekten af behandlingen ideelt, skulle man måle på samme stykke træ før og efter behandling, hvilket ikke har været muligt. \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 23
Figur 18. Billede af et repræsentativt udsnit af Kebony SYP anvendt til hårdhedsmåling. Målefladerne er orienteret mod billedets top. 6. Supplerende kommentarer til producenters interesseområder På opstartsmødet stillede de deltagende virksomheder en række spørgsmål som udover de allerede igangsatte tests fra IMT skulle afdækkes i IMT2. Spørgsmålene var som under indledning angivet relateret til fugtstabilitet, farveændringer, miljøprofil, hårdhed, bearbejdning, limning og U-værdiforbedring. Det eneste af disse spørgsmål som ikke er behandlet i nærværende rapport er bearbejdeligheden, følgelig hvordan materialerne opfører sig ved savning, boring og andre typer maskinel bearbejdning. Dette emne er dog så udførligt behandlet i IMT Teknisk rapport (2008) at kun en opsummering gives her. For varmebehandlet træ er de største udfordringer relateret til materialets begrænsede hårdhed. På vinduesprototyperne var finishen på bl.a. glaslisterne meget dårlig på grund af oprifter. De varmebehandlede bøgetræsbordplader fik også nemt skader ved mekanisk påvirkning og materialet skal derfor behandles mere skånsomt end vanligt er med træ. Dette skal man naturligvis tage højde for, når maskinerne indstilles. Det varmebehandlede træ giver også mange splinter og håndtering skal i større omfang end for ubehandlet træ foregå med arbejdshandsker. Furfuryleret træ er hårdt og giver generelt en god finish, men materialet er mere skørt eller glasagtigt end ubehandlet træ og har tendens til af flække lettere. Forboring anbefales. Splinter af furfuryleret træ er meget skarpe og al håndtering af savskåret, furfuryleret træ bør foregå med handsker. For acetyleret træ er den største udfordring, at træet er ekstremt tørt, hvilket øger risikoen for brændemærker ved boring og savning. Træet flækker let og bør derfor forbores. \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 24
7. Cost-benefitanalyse Cost-benefit analysen er rapporteret selvstændigt idet ikke alle data kan offentliggøres af hensyn til de deltagende virksomheder. Følgende overordnede konklusion er fundet: På baggrund af de indhentede oplysninger skønnes det, at modificeret træ har størst mulighed for at erstatte træet i produkter, hvor træmaterialeprisen i forvejen er høj eksempelvis tropisk træ eller vores hjemlige løvtræarter bøg og eg. Den helt grundlæggende forudsætning for, at der kan opnås succes for de modificerede materialer er, at de kan tilbyde egenskaber, der er bedre end de eksisterende træarters, og som samtidigt kan hente meromkostningen ind ved en forøget salgspris. Her bliver vurderingen mere kompleks da nogle egenskaber typisk er forbedret efter modificering (f.eks. varighed og hårdhed) mens andre er forværret som eksempelvis i forhold til skørhed og korrossivitet. I de udvalgte produkttyper synes bordplader og eventuelt gulvbrædder i varmebehandlet bøg at være oplagte produkter, hvor såvel salgspris og meromkostning virker som et godt supplement til nuværende produktprogrammer. Varmebehandlet træ er det materiale der er i første omgang er mest konkurrencedygtigt med hensyn til pris; specielt hvis produktet kan fremstilles på fabrikken hvor det sidenhen skal forarbejdes. 8. Undersøgelse vedrørende mærkningsordninger Miljømærkning Danmark varetager den daglige administration af miljømærkerne Blomsten og Svanen i Danmark og fungerer samtidig som uafhængig kontrolinstans i forhold til mærkerne. Der findes kriterier for både materialeproducenter og forarbejdende industrier. Detaljerede beskrivelser findes på Ecolabel.dk. Svanemærket kan gives til både vinduer og yderdøre. Målet med kriterierne er at stimulere til brug af energieffektive vinduer produceret med minimal miljøbelastning. Der stilles krav til hele vinduets evne til at isolere (målt som U-værdien) og ikke kun til ruden. Der stilles krav til mængden af sollys, som kan komme ind via ruden (bidrager til opvarmning). Herudover stilles der krav til kemikalier, overfladebehandling, imprægnering, spartel, lim, isoleringsmaterialer, tilsætningsstoffer til plast og træ fra bæredygtigt skovbrug. For bordplader (og andre møbler) stilles der krav om brug af mindre miljøbelastende materialer samt krav til anvendelse af genbrugte materialer. Svanen stiller krav til energiforbruget og brug af miljø- og sundhedsskadelige stoffer i møbelproduktionen. Møbler belaster miljøet mest når de fremstilles og kasseres. Svanen stiller derfor krav til møblernes holdbarhed. Endelig stiller Svanen krav til at møbler kan genbruges. Svanemærket kan fås til gulve af fast materiale, som mindst består af 50 % fornybare materialer, f.eks. træ (massivt eller i kombination med fiberplader). Kriterierne stiller særlig krav til indholdsstofferne i gulvet og til produktionen, både til råvarer og det færdige produkt. Gulvet skal desuden opfylde krav til slidstyrke, afhængigt af hvor gulvet skal anvendes. Et miljømærket gulv må kun indeholde meget begrænsede mængder sundheds- og miljøskadelige stoffer. Det stilles også krav til afdampning af formaldehyd fra gulvet. Generelt stilles krav til brug af fornybare råvarer, lavt energiforbrug og træ fra bæredygtigt skovbrug. \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 25
Indeklimamærket stiller alene krav til produktet i dets brugsfase og omfatter produkternes påvirkning af luftkvaliteten i indeklimaet. Én ting er indholdet af kemiske stoffer i produktet, noget andet er, hvilke stoffer der frigives til indeluften. Et indeklimamærket produkt skal gennemgå en omfattende prøvning og dokumentation for afgivelsen af kemiske stoffer til luften. Indeklimamærket stiller krav til produktet: Der er en øvre grænse for hvor stor afgasningen må være, ligesom der er krav til hvilke stoffer, der må afgasse. For eksempel må der ikke afgives kræftfremkaldende stoffer fra produkterne. Der ud over stilles krav til lugtindtrykket fra produktet. Indeklimamærket omfatter kun krav til produktet i brugsfasen, og giver dokumentation for at produktet "er til at være i stue med". Herved adskiller Indeklimamærket sig fra de såkaldte miljømærker, f.eks. EU's Blomst og det nordiske Svanemærke, der i højere grad stiller krav i forbindelse med produktion og bortskaffelse, og i mindre grad krav til produktets påvirkning af indeklimaet. Detaljerede beskrivelser fås ved henvendelse til Dansk Indeklimamærknings sekretariat. Anvendelse af modificeret træ i større omfang til vinduer og yderdøre begrænses af VinduesIndustriens (DVC) tekniske bestemmelser som ikke omhandler disse materialer. Uafhængigt af nærværende projekt er varmebehandlet træ dog blevet godkendt til glaslister, men rammer og karme kan ikke udføres i modificeret træ. Det er pt. ikke helt klart hvorfor alene varmebehandlet træ tillades til glaslister. 9. Videnspredning UMT har sendt en ansøgning til Nordic Innovation Centre for at koordinere indsatsen til fremme af anvendelsesmulighederne af forskellige modificeringsteknologier og trætyper. Et fælles nordisk fokus på dette emne vil være med til at øge opmærksomheden på anvendelsen af modificeret træ. Denne ansøgning blev ikke imødegået, så projektet har måttet skrue ned på ambitionsniveauet. Det har medført, at videnspredningsindsatsen har bestået i: - Erfaringsudveksling og formidling af state-of-the art bilateralt mellem nøgleaktørerne i Norge, Sverige og Finland. - Sikre videnoverførsel mellem materialeproducenter i Norge, Holland og Danmark. - Promovering via UMTs agentstatus i Nordic Materials som er en selvstændig nordisk enhed af Europas førende materialedatabase, Innovatheque, og som er et design- og materialenetværksmiljø. - Drøftelser med Dansk Design Center og ID-Forum med henblik på at videregive resultater og viden om modificerede trætyper til brug for deres medlemskreds af arkitekter og designere. - Møder med konsortiepartnerne i Innovationsnetværket Livsstil Bolig & Beklædning for at videregive viden og resultater til primært videregående uddannelsesinstitutioner inden for design og arkitektur samt til videncentre som Innovation Lab og TEKO Danmark. Efter projektets ophør fortsætter bestræbelserne på at finde økonomisk støtte til at promovere modificeret træ blandt ingeniører, arkitekter og salgsled i ind- og udland. \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 26
10. Konklusion Projektets tekniske undersøgelser har især fokuseret på fugttekniske egenskaber, holdbarhed over for biologiske skadegørere samt udvalgte termiske og mekaniske egenskaber af særlig interesse i forhold til anvendelse af modificeret træ i produkter, som var relevante for de deltagende virksomheder. En række forskellige træarter, som var enten varmebehandlet, furfuryleret eller acetyleret, blev undersøgt. Et længerevarende forsøg med fugtmåling i udendørs facadepaneler viste, at alle tre modificeringsteknologier reducerer træs ligevægtsfugtniveau betragteligt. Disse resultater fra en realistisk felteksponering kunne understøtte og bekræfte laboratorieudledte sorptionsisotermer, der blev frembragt på omkring 2,5 døgn pr. materiale ved hjælp af Dynamic Vapour Sorption udstyr (DVS). Acetylering synes at reducere træets fugtsorptionsegenskaber radikalt anderledes og mere markant end både varmebehandling og furfurylering, hvilket også tidligere er vist i andre projekter. Ingen af de undersøgte materialer havde i den udendørs eksponering på noget tidspunkt en træfugt over 20 %, hvilket normalt sættes som forudsætningen for, at et svampeangreb kan etableres. Dette ses for ubehandlet nåletræ efter kort tids udendørs eksponering. Et feltforsøg i tropisk klima med overfladebehandlede samlingsdetaljer i modificeret træ viste god beskyttelse mod svampeangreb. Forsøget bør dog fortsættes for at sikre et bedre datagrundlag. Varmebehandlet og acetyleret træ havde grundet høj porøsitet en tendens til at optage flydende vand fra endetræet, hvilket kan vise sig problematisk sammen med transparente malingssystemer, som vil fremstå med uensartet farve. Med hensyn til fugtbetingede dimensionsændringer viste et forsøg med varmebehandlede bøgegulvbrædder, at breddeudvidelsen af brædder, som udsættes for kraftig udtørring og efterfølgende opfugtning kan reduceres med omkring en fjerdedel, hvilket i dette tilfælde var en reduktion på 0,7 mm pr. bræt. En række forskellige lime blev undersøgt, idet laminering vil komme på tale både i forhold til bordplader og vinduer. Kun et enkelt system kunne leve op til KSL krav for den mindste fugtpåvirkning. Dette viser med al ønskelig tydelighed, at limning af modificeret træ fortjener større opmærksomhed. Anvendelse af modificeret træ i fugtigt miljø (eksemplificeret ved 85 % relativ luftfugtighed) viste, at alle tre modificeringstyper kan føre til korrosion af beslag og befæstigelsesmidler. For hvert produkt bør det nøje overvejes, om der skal bruges syrefaste, rustfrie metaldele. Problemet var mest udtalt for acetyleret træ, som forventes at have den laveste ph-værdi. En undersøgelse af de termiske egenskaber viste, at kun acetylering havde en signifikant, positiv indflydelse på isoleringsevnen. De andre materialer kunne ikke adskilles fra ubehandlet træ med samme fugt og densitet. Træmaterialernes hårdhed undergik efter furfurylering og varmebehandling meget store forandringer. Furfurylering leder til en stor hårdhedsøgning, som dog er meget afhængig af en jævn behandling i hele trætværsnittet. For varmebehandlet træ sås en meget kraftig hårdhedsreduktion. \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 27
Farveændringer som følge af UV-påvirkning og vækst af biologiske organismer på overfladen af udendørs eksponeret træ var ret ensartet i absolutte mål (ΔE-værdi) for de tre typer af modificering, men det visuelle indtryk var alligevel ganske forskelligt. Med det nuværende udbud af de undersøgte materialer synes produktionsomkostningerne at forhindre en større udbredelse af furfuryleret og acetyleret træ på trods af gode tekniske egenskaber. Varmebehandling er pt. eneste modificeringsteknologi, som af de deltagende virksomheder vurderes at være relevant. Oplagte anvendelsesmuligheder er bordplader af løvtræ og løvtræsgulve. Nedenstående skema viser på baggrund af de tekniske undersøgelser den bedste anvendelse for de undersøgte materialer. Det bør bemærkes, at ikke alle nødvendige forsøg er gennemført. De enkelte forarbejdende virksomheder opfordres til at kontakte materialeproducenterne, inden større træpartier køres gennem produktionsanlægget første gang. KEBONY SYP KEBONY FURU ACCOYA CELLOC GRAN CELLOC FYR Vinduer x x (x) Beklædning x x x x Terrasse x x x Bordplade Gulv CELLOC BØG x x \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 28
11. Litteratur EN 330 (1994): Træbeskyttelsesmidler. Prøvning i fri luft til bestemmelse af et træbeskyttelsesmiddels relative beskyttelsesvirkning anvendt under en overfladebehandling og eksponeret uden jordkontakt: L-joint metoden. Europæisk Standard. EN 1534 (2000): Træ- og parketgulve. Bestemmelse af modstandsdygtighed overfor trykmærker (Brinell). Prøvningsmetode. Europæisk Standard. Engelund, E.T., Klamer, M & T.M. Venås (2010): Acquisition of sorption isotherms for modified woods by the use of dynamic vapour sorption instrumentation: Principles and Practice. International Research Group on Wood Protection. IRG/WP 10-40518. Hill, C.A.S. (2006): Wood Modification. Chemical, Thermal and Other Processes. John Wiley & Sons, Ltd, Chichester, West Sussex PO19 8SQ, England. IMT Teknisk rapport (2008): Industrialisering af modificeret træ. Teknisk rapport. Udarbejdet af Iben V. Christensen, Teknologisk Institut, November 2008. Tilgængelig på Internettet: [www.moebelcenter.dk]. Citeret 1. juni 2010. ISO 3130 (1975): Wood - Determination of moisture content for physical and mechanical tests. ISO TC218/WG4. International Organization for Standardization. ISO 7724-3 (1984): Paints and varnishes - Colorimetry - Part 3: Calculation of colour differences. International Organization for Standardization. Lande, S. Westin. M. og M.H. Schneider (2004): Eco-efficient wood protection. Furfurylated wood as alternative to traditional wood preservation.management of Environmental Quality: An International Journal Vol. 15 No. 5, pp. 529-540 TOP (1993): TRÆ35 52 Træarter Træindustriens træarter. Træbranchens Oplysningsråd. August 1993. Wood Handbook (1999): Wood handbook. Wood as an engineering material. Gen. Tech. Rep. FPL-GTR-113. Madison, WI: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory. 463 p. \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 29
Appendiks A \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 30
\\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 31
RÅDATA [label] [lam] [c-ro] [time-b] [time-e] [T0] [Tmax] [P] 1A 0,139 0,544 12:24:29 12:37:49 14,870 21,620 0,139 1A 0,141 0,543 12:41:16 12:54:37 14,520 24,770 0,205 1A 0,140 0,540 12:58:14 13:11:35 14,640 24,680 0,205 1A 0,139 0,534 13:17:26 13:30:46 13,910 23,990 0,205 1A 0,140 0,536 13:34:30 13:47:50 13,460 23,450 0,205 1A 0,140 0,534 13:51:12 14:04:32 12,970 22,970 0,205 2A 0,140 0,829 14:11:31 14:24:50 13,830 25,380 0,249 2A 0,145 0,825 14:28:16 14:41:36 14,100 23,990 0,216 2A 0,140 0,822 14:44:52 14:58:11 14,360 24,460 0,216 2A 0,146 0,828 15:01:31 15:14:51 14,730 24,660 0,216 2A 0,139 0,822 15:18:10 15:31:31 15,110 25,160 0,216 2A 0,147 0,830 15:34:47 15:48:07 15,320 25,210 0,216 3A 0,190 1,070 16:06:26 16:19:45 14,700 23,870 0,227 3A 0,190 1,070 16:23:20 16:36:39 15,670 25,230 0,249 3A 0,195 1,080 16:41:27 16:54:46 15,560 25,600 0,261 3A 0,191 1,070 16:58:48 17:12:07 15,790 25,740 0,261 3A 0,195 1,080 17:16:45 17:30:04 15,600 25,600 0,261 3A 0,190 1,070 17:34:13 17:47:33 15,780 25,760 0,261 1B 0,156 0,789 08:34:50 08:48:09 20,200 29,330 0,205 1B 0,150 0,771 09:22:56 09:36:16 17,900 26,400 0,185 1B 0,157 0,772 09:39:43 09:53:03 17,910 27,540 0,216 1B 0,157 0,776 09:56:51 10:10:11 17,610 27,870 0,227 1B 0,155 0,768 10:13:51 10:27:11 17,640 27,280 0,216 1B 0,158 0,771 10:30:48 10:44:08 17,300 27,510 0,227 2B 0,148 0,760 11:23:51 11:37:12 15,910 24,780 0,185 2B 0,146 0,763 11:40:31 11:53:51 16,810 26,300 0,205 2B 0,150 0,769 11:57:32 12:10:51 16,990 26,720 0,216 2B 0,151 0,769 12:14:15 12:27:34 16,970 27,300 0,227 2B 0,152 0,770 12:31:05 12:44:25 17,230 27,140 0,216 2B 0,132 0,769 12:47:48 13:01:07 17,630 27,530 0,216 3B 0,178 1,060 13:04:21 13:17:40 16,770 25,960 0,227 3B 0,182 1,070 13:21:03 13:34:24 17,350 27,150 0,249 3B 0,181 1,070 13:38:05 13:51:24 17,580 27,380 0,249 3B 0,181 1,070 13:55:44 14:09:04 17,660 27,390 0,249 3B 0,183 1,070 14:12:42 14:26:01 17,660 27,860 0,261 3B 0,181 1,070 14:29:35 14:42:56 17,790 28,010 0,261 1C 0,149 0,889 08:11:59 08:25:19 15,650 24,900 0,205 1C 0,155 0,893 08:29:08 08:42:28 16,180 26,110 0,227 1C 0,150 0,890 08:47:10 09:00:31 16,410 26,410 0,227 1C 0,156 0,896 09:03:57 09:17:17 16,630 26,400 0,227 1C 0,150 0,891 09:21:12 09:34:31 16,700 26,610 0,227 1C 0,156 0,896 09:37:58 09:51:17 16,780 26,530 0,227 2C 0,111 0,641 10:06:58 10:20:19 17,030 26,440 0,175 2C 0,116 0,642 10:23:39 10:37:00 17,280 26,760 0,185 2C 0,113 0,642 10:41:30 10:54:51 16,780 27,050 0,195 2C 0,117 0,645 10:58:24 11:11:44 16,770 26,270 0,185 2C 0,113 0,638 11:15:28 11:28:48 16,520 26,790 0,195 2C 0,117 0,640 11:33:08 11:46:28 16,370 26,530 0,195 3C 0,131 0,718 12:17:37 12:30:59 16,870 27,980 0,227 3C 0,131 0,715 12:35:05 12:48:25 16,880 26,720 0,205 \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 32
[label] [lam] [c-ro] [time-b] [time-e] [T0] [Tmax] [P] 3C 0,131 0,715 12:52:00 13:05:20 16,460 26,240 0,205 3C 0,131 0,709 13:09:08 13:22:28 15,840 25,640 0,205 3C 0,131 0,707 13:26:16 13:39:36 15,250 25,080 0,205 3C 0,130 0,703 13:43:42 13:57:02 14,660 24,560 0,205 1D 0,151 0,926 15:25:11 15:38:30 16,110 25,900 0,216 1D 0,156 0,935 15:41:53 15:55:14 17,080 26,450 0,216 1D 0,153 0,941 15:58:51 16:12:12 17,480 27,320 0,227 1D 0,156 0,944 16:16:40 16:30:00 17,610 27,410 0,227 1D 0,153 0,940 16:33:48 16:47:08 17,880 27,680 0,227 1D 0,155 0,940 16:52:36 17:05:56 17,840 27,620 0,227 2D 0,116 0,647 08:27:04 08:40:25 16,940 27,140 0,185 2D 0,116 0,644 08:43:55 08:57:14 17,930 27,660 0,185 2D 0,117 0,652 09:00:48 09:14:09 17,970 28,220 0,195 2D 0,114 0,648 09:17:50 09:31:11 18,180 28,520 0,195 2D 0,117 0,649 09:34:35 09:47:55 18,370 27,980 0,185 2D 0,117 0,648 09:51:40 10:05:00 18,300 28,610 0,195 3D 0,131 0,684 10:42:05 10:55:25 16,990 24,510 0,148 3D 0,133 0,699 10:58:41 11:12:01 17,560 27,220 0,195 3D 0,137 0,703 11:16:04 11:29:24 17,820 27,720 0,205 3D 0,136 0,705 11:32:47 11:46:07 17,840 27,870 0,205 3D 0,137 0,703 11:49:49 12:03:09 18,030 27,870 0,205 3D 0,136 0,704 12:06:29 12:19:49 17,960 27,970 0,205 \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 33
Appendiks B \\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx 34
\\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx
\\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx
\\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx
\\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx
\\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx
\\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx
\\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx
\\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx
\\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx
\\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx
\\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx
\\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx
\\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx
\\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx
\\dmwclus\dmw_docs\1352814-01\1315007_imt2 rapport_final.docx