Viilun jäykkyyden vaikutus vanerin taivutuslujuuteen

Abstract

Tämä opinnäytetyö käsittelee viiluraaka-aineen ominaisuuksien, ensisijaisesti jäykkyyden, vaikutusta vanerin taivutuslujuuteen. Tutkimus on suoritettu UPM-Kymmene Wood Oy:n toimeksiantamana Lahdessa keväällä 2015.

Työ voidaan jakaa kahteen osioon, joista ensimmäinen on kirjallisuusosa ja toinen kokeellinen tutkimusosa. Kirjallisuusselvityksessä perehdytään koivuviiluun raaka-aineena, aiempiin viiluun kohdistuneisiin tutkimuksiin sekä tutkimusmenetelmiin.

Kokeellisessa osassa saadaan selville viilun jäykkyyden vaikutus vanerin taivutuslujuuteen ja kimmomoduuliin. Viilun tutkimusmenetelminä käytettiin kimmomoduulin, pitkittäisen vetolujuuden, vinosyisyyden, valonläpäisevyyden, tiheyden ja taivutuslujuuden mittauksia. Viilut lajiteltiin taipumamittauksen perusteella paremmuusjärjestykseen ja lajitelluista viiluista valmistettiin koelevyjä. Havaittiin, että raaka-aineen ominaisuuksista voidaan ennustaa lopputuotteen lujuutta.

Kokeellinen osa on toteutettu kokonaisuudessaan laboratorio-olosuhteissa. Tutkittava viiluraaka-aine on satunnaisotanta UPM:n Jyväskylän vaneritehtaalta ja tutkimuksen aikana valmistetut vanerilevyt liimattiin ja puristettiin Lahden esikunnan tiloissa.

Tutkimusdatan määrä on lukuisten mittausten jälkeen suuri ja tässä työssä sitä tarkastellaan ja analysoidaan tilastollisin menetelmin. Viilun jäykkyyden korrelaatio (0,652) vanerin taivutuslujuuteen oli huomattava. Tutkimuksessa havaittiin myös vahva korrelaatio (0,733) viilun jäykkyyden ja vanerin kimmokertoimen välillä.

Viilujen, etenkin pintaviilujen, tarkemmalla lajittelulla tuotannossa on mahdollista parantaa vanerin taivutuslujuutta ja kimmomoduulia. Jäykkyyden vaikutuksen lisäksi havaittiin hyviä korrelaatioita keskenään korreloivien valonläpäisevyyden ja tiheyden vaikutuksesta vanerin lujuusominaisuuksiin.

This thesis deals with how the properties of veneer raw material, especially veneer stiffness, affect the bending strength of plywood. The study was commissioned by UPM Kymmene Wood Oy in Lahti, in spring 2015. The work is divided up to two parts, a literature review and an experimental research part.

The literature review concentrated on birch veneer as a raw material, and previous studies focusing on veneer. Research methods were also studied.

The experimental part involved determining the influence of veneer stiffness on the bending strength and the modulus of elasticity of plywood. The properties measured were the modulus of elasticity, tensile strength in grain direction, the slope of grain, light penetration, density, and bending strength. The results were first compared to each other, and afterwards to the plywood’s bending strength results.

The experimental part was completely executed in a laboratory. Veneer samples were randomly chosen from the UPM Jyväskylä plywood factory and the plywood boards that were manufactured during the study were glued and compressed in the UPM Lahti laboratory.

Data obtained from the research were analyzed by using statistical methods. The correlation (0.652) between the stiffness of the veneer and bending strength of plywood was significant. Strong correlation (0.733) was also observed between the stiffness of the veneer and the modulus of elasticity of plywood.

By more detailed sorting of veneers during the process, it is possible to produce plywood with improved bending strength and modulus of elasticity. In addition to the effects of the stiffness, there can also be found great correlations between light penetration and density on the strength properties of plywood.