Extrusion of Different Plants into Fibre for Peat Replacement in Growing Media: Adjustment of Parameters to Achieve Satisfactory Physical Fibre-Properties

Peat is a highly contentious input in agriculture. Replacing or reducing peat by substitution with lignocellulosic biomass processed into fibre by twin-screw-extrusion could contribute to more sustainable agriculture with regard to horticultural production. Therefore, plant wastes including pruning from Olea europaea L. and Vitis spp. L., residues from perennial herbs like Salvia spp. L., Populus spp. L. and forest biomass were processed to fibre for peat replacement with a biomass extruder. The water-holding-capacity (WHC), particle-size-distribution and other physical fibre characteristics were determined and compared to peat. The specific energy demand during extrusion was measured for aperture settings from 6–40 mm. No fibre reached the 82% WHC of peat. At the setting of 20 mm of all materials investigated, Salvia performed best with a WHC of 53% and moderate specific energy demand (167 kWh tDM−1) followed by Olea europaea with a WHC of 43% and a low energy demand (93 kWh tDM−1). For Populus, opening the aperture from 20–40 mm decreased energy demand by 41% and WHC by 27%. The drying of biomass for storage and remoistening during extrusion increased the specific energy demand. Despite a lower WHC than peat, all investigated materials are suitable to replace peat in growing media regarding their physical properties

Properties of solid wood : responses to drying and heat treatment

The hygro-thermal processes that wood is exposed to during drying and heat treatment lead to different reactions or responses in the wood material. The objective of this thesis has been to study the impact of different drying and heat-treatment strategies on various responses, such as strength, sorption/desorption behaviour, dimensional stability and colour changes. A decrease of shear strength along grain direction was found for high- temperature dried pine that was dried at temperatures exceeding 100°C, compared to boards dried at lower temperatures. No unambiguous decrease of surface hardness, cleavage strength or toughness was found for clear wood samples when high-temperature dried material was compared to material dried at lower temperatures. A decrease of hygroscopicity for wood exposed to increased temperatures was found. The higher the temperature, the greater was the decrease in equilibrium moisture content, EMC. The desorption isotherm of dried pine wood compared to initial desorption isotherm for fresh, green wood also showed lower EMC. Noticeable colour-change responses to heat treatment were found when different wood constituents such as pine and spruce sap and extractives from pine heartwood were heat-treated separately. Colour changes increased with time and temperature. An accelerated colour change was found for pine sap and extractives at temperatures exceeding 70°C. Studies of material properties such as extractive content and its influence on diffusivity show that density has greater influence than extractive content on diffusivity in pine and spruce. Pine shoved lower diffusivity than spruce, but when extractives were removed from pine heartwood, no difference was found in diffusivity compared to pine sapwood or spruce heartwood in a comparison of average levels between unpaired groups. The relation between diffusion coefficients in tangential, radial and axial direction in solid pine sapwood were found to be 1:1.8:7 respectively. Phenomena within the area of process dynamics were also studied. Calculations of thickness of a thin, dry outer shell formed in pine sapwood boards early in the capillary phase of drying were done based on temperature and mass flux measurements. Comparison with dry shell thickness analysed in a computer tomography scanner showed fairly good agreement.Godkänd; 2005; 20061214 (haneit

Mögeltest av torkade furu, gran och contorta bräder : Sammanfattning av “Mould susceptibility of dried boards of Contorta pine, Scots pine and Norway spruce A comparative study” Faksawat Poohphajai, februari 2018.

Resultaten av denna jämförande studie av mögelbenägenhet hos torkade splintvedsrika bräder av furu, gran och contorta sammanfattas enligt följande: Med en kombination av hyvling och behandling med mögelhämmande medel Grön-Fri kan risken för mögelpåväxt avsevärt minskas för samtliga träslag jämfört med ohyvlat/ obehandlat virke.   Även enbart hyvling eller enbart behandling med Grön-Fri minskar mögelpåväxten jämfört med ohyvlat/obehandlat virke. Det går dock inte i denna studie avgöra om någon av dessa två kombinationer är effektivare än den andra.     För obehandlat/ohyvlat virke uppvisar furu signifikant högre mögelgrad jämfört med gran och contorta.   Tendensen finns att contortan visar lägst mögelbenägenhet men detta bör betraktas med försiktighet då contortavirket innehöll kärnved. Anledningen till detta var att kärnvedsfria contortabräder ej fanns tillgängliga när studien inleddes.The objective of this study is to compare the development of the surface mould growth on dried boards of Pinus contorta (Contorta pine), Pinus sylvestris (Scots pine) and Picea abies (Norway spruce) under the surface treatment conditions of surface planing and an anti-fungal agent Grön-Fri treatment. The main purpose of this study is to investigate, whether Contorta pine and Scots pine can achieve as good durability against mould as Norway spruce by Grön-Fri treatment and surface planing.In this study, dried samples of Contorta pine, Scots pine and Norway spruce were treated by Grön-Fri treatment and surface planing before incubated with mould fungi using an indirect contamination method with three species of surface mould fungi, Penicillium commune, Aspergillus niger and Paecilomyces variotti. The incubation was performed in a climate chamber under a controlled condition at 27°C of temperature and 95% of relative humidity for 21 days. The mould growth on the wood surface was investigated on the basis of the area of contamination by a visual assessment of mould growth.Based on the results of this study, Grön-Fri treatment and surface planing showed a significant inhibitory effect on the mould growth on the dried samples of Norway spruce, Scots pine, and Contorta pine. Furthermore, Grön-Fri treatment in combination with surface planing showed the best result of decreasing the mould growth compared to surface planing without Grön-Fri treatment and Grön-Fri treatment without surface planing. Contorta pine and Scots pine showed as good durability against mould attack as Norway spruce by treatment condition of Grön-Fri treatment and surface planing. The results showed that the durability of the mould surface contaminating fungi on wood can be improved by surface planing and Grön-Fri treatment.Huvuddelen av arbetet har gjorts av Faksawat Poohphajai, student i mastersprogrammet Wood Technology som projektkurs i kursen W7003T Wood Technology Project 2 under hennes andra studieår. Handledare har varit Margot Sehlstedt-Persson, bitr. Professor Träteknik och projektledare för TiiN projektet ”Utveckling av industriell torkning”. Faksawats projektrapport författad på engelska finns som bilaga till denna korta sammanfattning av studien.TiiN, TräInnovation i Nor

Robust processtyrning av vandringstorkar för jämnare torkningskvalitet

Under 2000-talet har vandringstorkarna genomgått något av en renässans och alltfler verk har investerat i nya vandringstorkar med stor kapacitet och helt nya möjligheter. Kunskapen om att styra dessa vandringstorkar för att få en jämn löpande torkningskvalitet har dock hamnat på efterkälken. Det finns ett stort kunskapsbehov att fylla för att förstå processen, kunna hantera avvikelser, tolka och hantera processparametrar, att ha en plan när något ”går snett” för att våga röra styrparametrar och tolka konsekvenserna i dessa trögstyrda system. Syftet med denna förstudie är identifiera de problemställningar som dagens ansvariga för styrning av vandringstorkar måste hantera. Målet är att få en jämnare torkningskvalitet samt en fördjupad förståelse av hur torkningsprocessen ska styras och göras mer robust. Förstudien inleddes med en entusiastisk workshop med god uppslutning från industrin där en gemensam prioritering gjordes av ett antal punkter som förstudien har fokuserat på nämligen medelvärdesstyrning i zon 1 och 2, tryckfallsmätning över batteri samt test av en ny typ av lufthastighetsgivare. Övriga frågor som prioriterades högt har på grund av förstudiens begränsade resurser ej kunnat genomföras i förstudien utan finns med i framtida arbete. • Inledande försök med medelvärdesstyrning i zon 1, samt i både zon 1 och zon 2, visar fördelar med förbättrad målfuktkvotsträff, mindre fuktkvotsspridning och färre ändringar i satsningstider. • Inledande mätningar av differenstryck över batteri som signal för att indikera när värmebatterier behöver rengöras från spånlimning bedöms vara en lovande metod med tydliga signaler. Fortsatt arbete med att få en kontinuerlig mätning över en hel vintersäsong fortgår. Förhoppningsvis kommer faktiska effekter på cirkulationsfläktarnas elförbrukning och/eller lufthastigheten genom virket kunna påvisas.• Den nya lufthastighetsgivaren som kopplades till en datalogger och kördes igenom kanalen flera gånger fungerade väl. Ytterligare tester genomförda av Valutec med liknande givare har slagit väl ut och har varit ett bra hjälpmedel vid t.ex. felsökning.Godkänd; 2015; 20151221 (marseh)</p

Colour responses to heat-treatment of extractives and sap from pine and spruce

Scandinavian sawmills have over the last 20 years adopted ever-higher temperatures in the dry kilns. The reason for this has been improvements in drying quality and kiln capacity. However, some problems relate to this strategy, mainly discolorations and extensive resin flow from knots and heartwood in pine. In this study, underlying factors for changing wood colour were investigated for spruce and pine. From the sapwood portions of wood, sap was extruded by mechanical compression, put in glass bottles and heat-treated at different temperature levels ranging from 60 °C to 95 °C during 1 to 5 days. Then the colour of the sap was measured using a standard colorimeter. Extractives from pine heartwood were also heat-treated and analysed in the same way. From these experiments it was concluded that much of the colour change in solid wood emanated from colour changes in constituents of the sap and extractives. Pine sap was more susceptible to colour change than sap from spruce. Also, an accelerated colour change was noticed above 70 °C for pine sap. Finally, it was observed that extracted wood that was soaked in water and then heat-treated still underwent some colour change, probably due to secondary hydrolysis of hemicelluloses.Godkänd; 2003; 20070522 (marseh

Virkestorkningens inverkan på impregnerbarhet i furusplint - Del III : Inverkan av hyveldjup

Projektets målsättning var att undersöka om och hur virkestorkning påverkar impregnerbarhet med vattenbaserat kopparmedel, samt att ge rekommendationer om hur torkningsbetingelserna kan göras så gynnsamma som möjligt för ett bra impregneringsresultat. I den studie som avrapporteras här har huvudfrågan varit hur olika hyveldjup påverkar impregneringsresultatet i centrumsågat furuvirke 50x125 mm. Virket torkades i labtork med målfuktkvoten 18 % med max torrtemperatur 75°C. Torkprocessen avslutades med en kombinerad vatten- och ångbasningskonditionering. Jämförelse gjordes mellan ohyvlat och följande tre olika hyveldjup: 0,7; 2,4 och 4,3 mm. Försöksvirket impregnerades industriellt med kopparbaserat medel enligt Nordiska Trä-skyddsföreningen (NTR) klass AB.Studien visar att hyvlat virke har bättre impregneringsresultat jämfört med ohyvlat virke. Det bästa resultatet erhålls vid det största hyveldjupet. Produktionsmässigt är det dock knappast ekonomiskt försvarbart med så stort hyveldjup runt om på virkesstyckets samtliga sidor. Ingen skillnad kunde ses mellan hyveldjupen 0,7 och 2,4 mm. Detta indikerar att även en ”lätt” hyvling ger ett signifikant bättre impregneringsresultat för konditionerat virke jämfört med ohyvlat.Om inga andra kvalitetskrav finns som motiverar en konditionering i slutet på torkprocessen är rekommendationen att ohyvlat virke som skall impregneras inte bör konditioneras. En konditioneringsfas kostar även tid, dvs. produktionskapacitet, vilket leder till en dubbel förlust om inga kvalitetskrav finns som motiverar konditionering av virket.Godkänd; 2015; 20151221 (marseh)</p

Färgförändring vid värmebehandling av sav och extraktivämnen från furu och gran

Utveckling av torkschema för industriell luftcirkulationstorkning av furu- och granvirke har generellt medfört en höjning av torkningstemperaturen med fördelar som kortare torkningstid, mindre sprickbildning samt möjlighet att producera virke med minskade deformationer. En följd av att torka virket vid högre temperatur är att virket färgförändras och mörknar samt att kådflytningen ökar. Förutom processparametrar som temperatur, tid och tid i kapillär torkningsfas beror färgförändringar även på virkesegenskaper som extraktivämneshalt och vedens näringsinnehåll. I detta arbete har studier av färgförändring vid värmebehandling av olika virkeskomponenter utförts. Extraktivämnen från extraherad furukärnved och sav (dvs den vätska som finns i splintveden) från furu- och gransplint har värmebehandlats vid 60, 70, 80, 85, 90 och 95°C under 1, 2, 3, 4 och 5 dygn. Med hjälp av en colorimeter, Minolta CR 310, har färgkoordinater i L*, C*, h° rymden uppmätts samt färgskillnaden Delta E*ab före och efter värmebehandling beräknats. För sav har en relativ mätmetod använts där färgmätningar gjorts på filterpapper som indränkts med värmebehandlad sav. Extraktivämnen har värmebehandlats i petriskålar av glas och färgmätning har utförts genom glasskålens botten Resultaten sammanfattas enligt följande: * För ögat klart urskiljbara färgförändringar uppträder hos både sav och extraktivämnen. Ljusheten L* minskar, färgmättnaden C* ökar och färgvinkeln h° går mot mera rött. Färgförändringarna ökar med ökande tid och temperatur * Linjära regressionsmodeller med färgskillnaden Delta E*ab som funktion av tid och temperatur uppvisar höga förklaringsgrader (ca 90%) hos såväl sav som extraktivämnen * Furusav uppvisar signifikant (vid 5% nivå) större färgförändring jämfört med gransav. Skillnaden förklaras troligen av furusavens högre torrhalt vilket är ett mått på kolhydratinnehåll. Endast vinteravverkat virke har ännu undersökts varför variationerna under året och mellan träslagen är en osäkerhet i undersökningen * Hos furusav noteras en accelererad färgförändring vid temperaturer överstigande 70°C * Preliminära försök med värmebehandling av extraktivämnesfri ved i torrt respektive uppfuktat tillstånd visar att värmning i uppfuktat tillstånd orsakar en tydlig ändring av vedens färg. Detta antas bero på att färgade nedbrytningsprodukter bildas vid hydrolys av vedens hemicellulosaGodkänd; 2002; 20070522 (marseh

Virkestorkningens inverkan på impregnerbarhet i furusplint – Del IIDelrapport 2 : Inverkan av mellanlagring och konditionering

Projektets målsättning är att undersöka om och hur virkestorkning påverkar impregnerbar-het i furusplint med vattenbaserat kopparmedel, samt att ge rekommendationer om hur torkningsbetingelserna kan göras så gynnsamma som möjligt för ett bra impregnerings-resultat.I delsteg 2 som avrapporteras i denna rapport, har huvudfrågan varit att undersöka hur torkningsparametrarna fuktkvotsgradient, torkningsspänningar, konditionering och mellan-lagringstid mellan torkning och impregnering påverkar impregneringsresultatet i ohyvlade, centrumsågade furuplank 50x125 mm som torkats i labbtork till målfuktkvoten 18 % vid max torrtemperatur 75°C.Försöksvirket har impregnerats med kopparbaserat medel enligt Nordiska Träskydds-föreningen (NTR) klass AB. Det försöksvirke som impregnerats i denna studie uppvisar stor andel impregneringsmissar då det har impregnerats under förhållanden som avviker från normala produktionsförhållanden och som antas vara ogynnsamma för inträngningen. Det bör därför starkt betonas att impregneringsresultatet från denna studie inte är representa-tivt för normal produktion av impregnerat virke i klass AB. Men, eftersom målet med denna undersökning har varit att undersöka inverkan av rena torkningsparametrar ses inte detta som något som helst problem vid analysen eftersom samtliga provbitar varit behandlade på samma sätt och impregnerats i samma tryckning.Undersökningen visar* att konditionering av virke före impregnering tenderar att öka impregnerings-missarna i ohyvlat virke.* att hög fuktkvot, som t.ex. kan bero på att plankorna är blötare i mitten, dvs. en hög fuktkvotsgradient, är gynnsamt för impregneringen.* ingen inverkan av torkspänningarnas storlek på impregneringsresultatet.* att mellanlagring av virke mellan torkning och impregnering ökar andelen missar. Detta resultat förklaras sannolikt av att fuktkvotsgradienterna minskar under mellanlagringen och att stora gradienter visade sig vara gynnsamt för impregnering.Sammanfattningsvis visar studien att bästa impregneringsresultatet erhålls om ohyvlat virke inte konditioneras utan impregneras direkt efter torkning utan någon mellanlagring. Konditionering visade sig försämra resultatet och en trolig förklaring till detta bedöms vara att konditioneringen ökar kådvandringen i splintens kådkanaler ut på splintvedytorna vilket försvårar medelinträngningen.Godkänd; 2013; 20140303 (marseh)</p