Lock-Wood-innovaatio

Jofatekniikka Oy kehittää ja tuottaa erilaisia puunjalostusalan innovaatioita. Tutustu kehittämiimme tuotteisiin:

Haluatko lisätietoa? Ota yhteyttä!

Rekisteröity tavaramerkki

Lock-Wood-menetelmä mahdollistaa pienpuun mekaanisen hyötykäytön liimapuun erinomaisena raaka-aineena. Tuotannon sivutuotteena saadaan biomassaa pelletintuotantoon.

Lock-Wood-innovaatio on saanut kolme kansallista palkintoa, joista arvokkain on Presidentti Martti Ahtisaaren myöntämä InnoSuomi-palkinto.

Ratkaisu pienpuun käyttöön

Lock-Wood-innovaatio syntyi 1990-luvulla, jolloin julistettiin useita kansallisia kilpailuja puun käytön lisäämiseksi. Erityisesti etsittiin ratkaisua pöllin eli pienpuun käytölle.

Pienpuun yleisin käyttökohde on ollut selluteollisuuden raaka-aineena, niin sanottuna kuitupuuna sekä energiapuuna, jolloin se haketetaan lämpövoimaloihin. Energiapuun käyttö on lisääntynyt runsaasti ja sen hinta on nykyisin noussut kuitupuun hintoihin.

Pienpuuta syntyy metsänhoidon yhteydessä. Metsää joudutaan harventamaan, ja siinä yhteydessä syntyy runsaasti pienpuuta. Metsän hoidolla on työllistävä merkitys. Pienpuun mekaaninen käyttö mahdollistaa arvoketjun, jonka jokainen lenkki on kansantaloudellisesti arvokas.

Sivutuotteena syntyy runsaasti biomassaa energiatuotantoon.

Lock-Wood-video suomeksi

Lock-Wood-video englanniksi

Lock-Wood-tuotantoprosessi

1. Pienpuu kuoritaan, sorvataan ja halkaistaan siten, että puun ydin tulee sahauslinjalle.

2. Puolikkaat esiprofiloidaan ja kuivataan erikoiskuivaamossa tiukassa nippumuodossa.

3. Lopullinen profilointi ja puristus liimapuulevyksi tapahtuu jatkuvana prosessina.

4. Pienoismalli tehtaasta

Onko Lock-Wood tyyppinen tuotantoprosessi tulevaisuuden vaihtoehto pienpuun mekaaniselle hyötykäytölle?
Metsät ovat Suomen ainoa uudistuva luonnonvara. Sen varaan tulisi Suomen tulevaisuutta rakentaa

5. Raaka-aine ja Lock-Wood profiilin mitoitus

Selitys piirustukseen:

raaka-aine esim. 80 mm (pienpuun latvaläpimitta)
ulommainen viivoitus on esityöstön osuus(profilointi)
huomaa esityöstössä tehtävä kouru (ytimen poisto-ilmavirtakanava)
sisin viivoitus on lopullinen työstö
liimatun levyn paksuus ennen hiontaa 42 mm
hiotun levyn lopullinen paksuus 40 mm

Lock-Wood levyn raaka-aine voidaan hyödyntää alkaen 70 mm latvaläpimitan
pienpuusta. Levypaksuudet muodostuvat raaka-aineen ja työstöjen mukaan
samassa suhteessa mitä piirustuksessa on esitetty.

Lock-Wood-liimapuupalkin testaustulokset

Lock-Wood-palkin ja syrjälaminoidun liimapalkin vertailukoe

Tavoite
Kokeen tavoitteena oli selvittää, onko Lock-wood-palkin (jäljempänä LW-palkin, hammaspalkin tai H-palkin) ja syrjälaminoidun liimapalkin (jäljempänä L-palkin) välillä lujuus- ja jäykkyyseroja palkkikuormituksessa (tuet syrjillä, lapesuunta pystyssä).
Menetelmä
Palkit valmistettiin samasta puutavarasta niin, että raaka-aine valittiin sattumanvaraisesti H-palkkiin ja L-palkkiin. Molempia palkkeja käsiteltiin samalla tavalla.
Koestus
Palkit kuormitettiin Tampereen teknillisessä korkeakoulussa suoraan murtoon noin 5 minuuttia kestävässä kuormituksessa. Kokeessa mitattiin molempien tukien tukivoima ja keskipisteen taipuma.
Tutkimusmenetelmä
Puun lujuushajonta on suuri, minkä johdosta pätevien johtopäätösten tekeminen edellyttää, että koekappaleiden lukumäärä olisi useita kymmeniä. Tässä kokeessa koekappaleiden lukumäärä oli vain 11 ja 12. Koe ei siten anna perusteita tehdä päätelmiä lujuuksien ja kimmomodulien absoluuttisista suuruukista.

Kuitenkin koska molemmat palkit valmistettiin samanlaisesta puuraaka-aineesta, koe antaa mahdollisuuden tehdä päätelmiä kahdella erilaisella teknologialla valmistettujen palkkien keskinäisistä ominaisuuksista.

Ominaisuus	Lock-wood-palkki	Syrjälaminoitu liimapalkki	Suhde LW/L-palkki
lujuus, keskiarvo, (MPa)	35.79	34.38	1.04
lujuus, hajonta, (MPa)	5.46	10.03	0.54
lujuus, variaatiokerroin (%)	15	29	0.52
ominaisarvo (MPa), 10 koetta	24.32	13.31	1.83
heikoin lujuus (MPa)	27.03	21.43	1.26

Johtopäätökset
Lock-Wood-teknologialla valmistettu palkki on lujempi kuin syrjälaminoitu liimapalkki. Lujuudet voidaan johtaa kokeesta useilla eri menetelmillä. Yleisen käytännön mukaan suunnittelussa käytetään ns. 5 % arvoja eli arvoja, jotka vain 5 % kokeiden määrästä alittaa.

1. Jos koe arvioitaisiin nykyisen puurakenteiden normin (B10) mukaan, olisi Lockwood-palkki 83 % lujempi (taivutuslujuudet 24.32 MPa ja 13.31 MPa). Tässä menetelmässä lujuus oletetaan normaalijakautuneeksi. Tässä tapauksessa menetelmä näyttää suosivan Lock-wood-palkkia.

2. Jos koe arvioitaisiin ns. parametrimenetelmällä, voitaisiin 5 %:n arvo johtaa, jos kokeita olisi ainakin 20. Tässä tapauksessa kokeita oli vähemmän (11 ja 12). Vertailuarvona voidaan kuitenkin käyttää alhaisinta lujuutta. Tämän arvion mukaan Lock-Wood-palkki on 26 % lujempi (alhaisimmat lujuudet 27.03 MPa ja 21.43 MPa).

Kokeen tuloksena voidaan tehdä sellainen johtopäätös, että Lock-Wood-palkki on ainakin 15–20 % lujempi kuin syrjälaminoitu vastaava liimapalkki. Tämä johtuu kahdesta syystä:

1. Lock-Wood-palkin lujuushajonta on huomattavasti pienempi (variaatiokertoimet 15 % ja 29 %). Tämä voidaan selittää lamellointivaikutuksella. LW-palkissa on rinnakkain kaksi puuta, jolloin yhdessä puussa olevan lujuusvian vaikutus on vähäisempi.

2. Lock-Wood-palkin keskimääräinen lujuus on hieman suurempi (4 % suurempi, 35.79 MPa ja 34.38 MPa). Tämäkin voidaan selittää lamellointivaikutuksella.

Kokeen mukaan syrjälaminoitu liimapalkki on hieman (6 %) jäykempi. Ennakkoarvion mukaan molempien palkkien olisi tullut olla yhtä jäykkiä (sillä ne oli valmistettu samasta raaka-aineesta).

Tampere, 25.3.2002
Tuomo Poutanen
dosentti

palkki nro	voima (kN)	max. taipuma (mm)	syrjä (mm)	lape (mm)	lujuus (MPa)	jäykkyys, H
H 1	7,0	36,0	44	160	27,03	7 569
H 2	10,5	50,7	43	162	40,47	8 110
H 3	10,2	47,4	44	160	39,39	9 045
H 4	9,0	42,7	44	161	34,33	8 696
H 5	9,3	46,9	44	160	35,92	8 469
H 6	11,0	53,3	44	160	42,48	8 537
H 7	9,5	49,2	44	161	36,23	8 154
H 8	9,5	48,6	44	160	36,69	8 347
H 9	7,7	45,1	44	160	29,74	7 458
H 10	11,1	52,4	44	160	42,87	8 652
H 11	7,4	39,7	44	160	28,58	8 141

keskiarvo	9,3	46,55	35,79
hajonta	1,35	5,33	5,46
ominaisarvo	7,07		24,32
omin-ääret	7,07		26,81
var.kerr	14 %	11 %	15 %
Taulukko 2	Lock-wood-palkkien koekuormitustulokset

koe nro	(tuki)voima (kN)	max. taip. (mm)	syrjä (mm)	lape (mm)	lujuus (MPa)	jäykkyys, H
L 1	6,9	41,3	41	157	27,03	8 100
L 2	6,0	34,5	40	160	25,49	8 126
L 3	8,2	41,5	40	163	33,56	8 763
L 4	12,6	51,9	40	160	53,53	10 903
L 5	9,3	42,4	42	164	35,81	8 848
L 6	9,5	47,7	40	160	40,36	9 346
L 7	5,3	30,2	41	162	21,43	7 650
L 8	6,5	38,3	40	164	26,28	7 620
L 9	7,0	39,1	40	164	28,30	8 219
L 10	9,8	48,9	40	164	39,62	8 596
L 11	12,5	54,0	40	164	50,54	12 056
L 12	6,9	39,5	40	164	27,90	7 468