The influence of log soaking temperature, veneer moisture content, hot-pressing temperature, and hot-pressing time on the self-bonding ability of rotary-cut birch veneer

Abstract

Self-bonding of wood refers to a technique where pieces of wood are bonded by activating wood constituents with heat and pressure without any added adhesive, and it is enabled by chemical and physical changes within wood. The aim of this thesis was to study the self-bonding ability of birch (Betula pendula) veneer with Automated Bonding Evaluation System (ABES). The effect of moisture content of veneer and log soaking temperature on tensile shear strength of bond line was examined with different hot-pressing parameters, and also the effect of humidity on bonded veneers was assessed. Furthermore, the results from ABES tests were scaled up to a laboratory level plywood testing.

The results showed that log soaking temperature and moisture content of veneer significantly influenced the self-bonding ability of birch veneer. Especially, log soaking temperature of 20 °C evidently contributed to bond formation compared to soaking at 70 °C. Moreover, joint effect of lower log soaking temperature and approximately 6 % moisture content provided the greatest shear strength values. Self-bonded birch veneer joint also resisted moisture moderately when relative humidity is elevated from 35 % to 65 %, although signs of weak-ening of the bond was noted.

Based on the results in this thesis the effect of hot-pressing temperature and hot-pressing time on self-bonding was substantial. Formation of a proper bond required at least 220 °C of hot-pressing temperature. Alternatively, higher pressing temperature enabled the use of a shorter hot-pressing time. Although the results gained with ABES considering pressing parameters appears to be unambiguous, the application of the results to plywood manufacture requires further research.

Puun itseliimautumisella tarkoitetaan menetelmää, jossa puukappaleet liitetään toisiinsa aktivoimalla puun ainesosia lämmön ja paineen avulla ilman lisättyä liimaa. Itseliimautumisen mahdollistaa kemialliset ja fysikaaliset muutokset puuaineessa. Tämän diplomityön tarkoitus oli tutkia koivuviilun (Betula pendula) itseliimautumisominaisuuksia Automated Bonding Evaluation System (ABES) –laitteen avulla. Viilun kosteuspitoisuuden ja tukin haudontalämpötilan vaikutusta sauman vetoleikkauslujuuteen tutkittiin eri kuumapuristusparametreilla, ja myös myöhemmän tasaannutuskosteuden vaikutus muodostuneen sauman lujuuteen arvioitiin. Lisäksi ABES-koestuksen tulosten perusteella mittakaavaa kasvatettiin laboratoriotason vanerin testaukseen.

Tulokset osoittivat, että tukin haudontalämpötila ja viilun kosteuspitoisuus vaikuttavat tilastollisesti merkitsevästi koivuviilun itseliimautuvuuteen. Erityisesti tukin haudonta 20 °C:ssa edisti sidoksen muodostumista verrattuna haudontaan 70 °C:ssa. Lisäksi alemman haudontalämpötilan ja noin 6 %:n kosteuspitoisuuden yhteisvaikutus tuotti suurimmat vetoleikkauslujuusarvot. Itseliimautuva koivuviilusauma myös säilytti lujuusominaisuutensa kohtuullisesti, kun suhteellinen kosteus nostettiin 35 %:sta 65 %:in, vaikka merkkejä sauman heikkenemisestä havaittiin.

Tämän työn perusteella puristuslämpötilan ja –ajan vaikutus itseliimautuvuuteen osoittautui huomattavan suureksi. Kunnollisen sidoksen muodostumiseen vaadittiin vähintään 220 °C:n lämpötila. Toisaalta korkeampi lämpötila mahdollisti lyhyemmän puristusajan käytön. Vaikka ABES-menetelmällä saadut tulokset koskien puristusparametreja vaikuttavat yksiselitteisiltä, niiden soveltaminen suoraan vanerin valmistukseen vaatii lisätutkimusta.