Valikko

O11A0674ok.jpg> Ympäristöystävällisyys on yksi modifioitujen tuotteiden vahvuuksista, apulaisprofessori Lauri Rautkari sanoo.

Puu muuntuu moneksi

Puun ominaisuuksia voidaan muuttaa modifioimalla – pysyvästi ja ympäristöystävällisesti. Modifioinnin ansiosta puun käyttömahdollisuudet moninkertaistuvat.

Puumateriaalitieteen ja -tekniikan apulaisprofessori Lauri Rautkari on tyytyväinen: Suomen Akatemian kesällä myöntämä 840 000 euron rahoitus antaa puhtia puun modifiointitutkimukselle Aaltoyliopistossa.

– Projekti on perustutkimusluonteinen. Päätavoitteena on selvittää, mitä puun hienorakenteelle tapahtuu, kun puuta modifioidaan ylikuumennetussa vedessä korkeassa paineessa, Rautkari kertoo.

Akatemialta saatu summa on merkittävä. Suuren osan rahoituksesta apulaisprofessori tutkimusryhmineen saa kuitenkin teollisuudelta, joten teollisuuden kiinnostus ja tarpeet vaikuttavat siihen, mihin modifiointitutkimuksia suunnataan.

Tutkimusryhmään kuuluu 15 henkilöä. Heistä kolmannes on väitellyt tohtoriksi, kolmannes tekee väitöstyötä parhaillaan.

Vesi pois rakenteesta

Modifioinnilla muutetaan puun ominaisuuksia pysyvästi.

– Modifioinnin pitää olla ympäristöystävällistä. Tuote pitää pystyä kierrättämään, eikä siitä saa aiheutua käytön aikana tai sen jälkeen haitallisia päästöjä. Esimerkiksi puun kestokyllästys kuparipitoisella liuoksella ei täytä modifioinnille asetettuja vaateita, Rautkari sanoo.

Modifiointimenetelmistä ehkä käytetyin on lämpökäsittely. Siinä hydroksyyliryhmät palavat puusta pois ja puun kemialliset ominaisuudet muuttuvat. Veden kiinnittymiskohdat vähenevät, jolloin puu elää ja turpoaa vähemmän eikä lahoa helposti.

Modifioinnilla voidaan parantaa esimerkiksi puun paloturvallisuutta.

VTT kehitti 1990-luvulla teollisen menetelmän puun lämpökäsittelyä varten, mutta siinä on heikkouksia, joita pyritään vielä parantamaan. Puuta voidaan käsitellä myös kemiallisesti. Tarkoitus on sama kuin lämpökäsittelyssä: hydroksyyliryhmien poistaminen tai muuntaminen. Kemiallisia menetelmiä on kymmeniä tai jopa satoja. Tunnetuin on puun asetylointi eli käsittely etikkahappoanhydridillä.

Kolmantena päämenetelmänä on polymeerien impregnointi puuhun. Puuhun imeytyvät polymeerit kuitenkin hankaloittavat kierrättämistä. Käsitelty pinta voi myös vaikuttaa muoviselta, mikä saattaa vähentää tuotteiden houkuttelevuutta kuluttajien silmissä.

Parempia ominaisuuksia

Puun ominaisuuksia muokataan modifioinnilla siten, että materiaali soveltuu entistä paremmin rakentamiseen ja sisustamiseen.

Rautkari väitteli tekniikan tohtoriksi modifiointitekniikoista vuonna 2012. Väitöstutkimuksessaan hän muun muassa modifioi mäntylaudan pintaa niin, että se vastasi kovuudeltaan tammea.

– Modifioinnilla voidaan esimerkiksi parantaa puun paloturvallisuutta tai estää veden sitoutumista niin, että puun turpoaminen, halkeilu ja lahoaminen vähenevät. Modifioinnilla voidaan vaikuttaa myös puun ulkonäköön, esimerkiksi sävyttää puuta tummemmaksi.

Puun pinnan hiiltäminen on jo kivikauden ajoista alkaen tunnettu menetelmä, jolla estetään puun lahoamista. Rautkarin tutkimusryhmä selvittää nyt, miten hiiltäminen voitaisiin toteuttaa teollisesti.

Toisessa projektissa tutkijat pyrkivät korvaamaan ligniinillä fossiilisista kemikaaleista valmistettuja fenolihartseja, joita käytetään vanereiden liima-aineina. Sellun valmistuksen sivutuotteena syntyvä ligniini ohjataan tällä hetkellä pääasiassa polttoon.

O11A0713ok.jpg> Lämpökäsittely on käytetyin modifiointimenetelmä. Kuvassa lämpökäsittelypaineastia.

– Osa liima-aineen fenolihartsista pystytään korvaamaan ligniinillä jo nyt. Tutkimushankkeen tavoitteena on kasvattaa ligniinin osuutta liimassa entisestään.

Rautkari kollegoineen on tutkinut paljon puun ja veden vuorovaikutusta.

– Pystymme mittamaan nopeutta, jolla vesihöyry imeytyy puuhun. Uusien analysointimenetelmien avulla selvitämme nyt, mihin kohtaan puuta höyry ensin imeytyy. Tiedon perusteella voidaan arvioida muun muassa sitä, mistä puun halkeaminen alkaa.

Kansainvälisille markkinoille

Rautkari on vakuuttunut, että modifioinnin avulla puusta voidaan tuottaa uusia ja kilpailukykyisiä tuotteita.

– Puuta pystytään modifioimaan monin tavoin, tekemään siitä jopa magneettista.

Rautkarin mielestä Suomen puutuoteteollisuuden kannattaisi panostaa nykyistä enemmän modifiointiin ja etsiä tuotteille kansainvälisiä markkinoita. Ympäristöystävällisyys on yksi modifioitujen tuotteiden vahvuuksista.

Tutkimuksen ja tuotekehityksen kannalta Rautkari näkee hiukan ongelmalliseksi sen, että suomalaisessa puutuoteteollisuudessa on keskisuuria yrityksiä vain vähän. Pienillä yrityksillä ei ymmärrettävästi ole varaa teettää tutkimuksia. Isot konsernit puolestaan kiinnostuvat tutkimuksesta vasta, kun tuotteille on odotettavissa huomattavan laajat markkinat.

TEKSTI TIMO HÄMÄLÄINEN • KUVAT OLLI HÄKÄMIES