Fortettet tre – overlegen styrke og holdbarhet

Tekst: Fredrik Reuter, Skogsforum.se

Ifølge en studie publisert i magasinet Nature i 2018, kan såkalt fortettet tre være et virkelig fremtidsprodukt. Det er et produkt som er relativt enkelt å produsere, som (i likhet med andre treprodukter) lagrer karbon­dioksid, og som er sterkere og lettere enn stål. Fortettet tre kan sies å være et pro­dukt som passer mellom den kjemiske masseindustrien og trevare­industrien. Dette fordi man både koker og presser trevarer til slutt­produktet.

Prosess med to hovedtrinn
Studien, utført av forskere ved frem­tredende institusjoner som University of Maryland, USDA Forest Service, University of California Merced og Northeastern University, presenterer en teknikk med to hovedtrinn:
Først en kjemisk behandling, hvor treklosser med dimensjonene 120 mm x 44 mm x 44 mm kokes i en løsning av 2,5 M natriumhydroksid (NaOH) og 0,4 M natriumsulfitt (Na2SO3) i sju timer. Denne behandlingen fjerner omtrent 45 prosent av ligninet, noe som gjør treet mer porøst og lettere å komprimere. Etter den kjemiske be­handlingen presses treet ved 100°C under et trykk på rundt fem MPa i omtrent et døgn. Dette får celle­veggene til å kollapse fullstendig, og treverket komprimeres til omtrent 20 prosent av den opprinnelige tykkelsen.

Mekaniske egenskaper
De mekaniske egenskapene til det fortettede treet er betydelig forbedret sammenlignet med naturlig tre. Studien viser at strekkfastheten øker fra 46,7 ± 4,5 MPa til 548,8 ± 47,2 MPa, og bruddenergien øker fra 0,39 ± 0,04 MJ/m³ til 3,9 ± 0,2 MJ/m³. Bøyestyrken (bøying parallelt med fibrene) er omtrent seks ganger høy­ere enn for naturlig tre langs vekst­retningen, og atten ganger høyere vinkelrett på vekstretningen. Trykk­fastheten er omtrent 5,5 ganger høy­ere langs vekstretningen, og 33–52 ganger høyere vinkelrett på vekst­retningen, sammenlignet med natur­lig tre.
Det fortettede treverket viser også forbedret dimensjonsstabilitet. Etter å ha vært eksponert for 95 prosent relativ fuktighet i 128 timer, sveller treet med kun 8,4 prosent i tykkelse, noe som er betydelig mindre enn naturlig tre.

Ligner på annen prosess
Man kan si at dette ligner litt på sul­fatprosessen som er dominerende i svensk skogindustri, men med en mildere effekt på frigjøringen av ligninet. I sulfatprosessen forsvinner alt ligninet, men nøkkelen til å lage fortettet trevirke ser ut til å være å fjerne kun rundt 45 prosent. I teorien burde man kunne justere prosessen og få flis som deretter kan presses til fortettet tre. Trikset er å beholde ligninet, men ikke for mye, fordi ligninet sannsynligvis fungerer som lim når treet senere presses sammen under både trykk og varme.
Bedriften Inventwood er en opp­startbedrift med utspring fra University of Maryland, som har som mål å lage produkter i fortettet tre. De har kalt produktet «Mettlewood», som antas å spille på «metalltre». Inventwood skriver at deres fortettede tre er 50 prosent sterkere enn metall, 80 pro­sent lettere enn metall samt brann­sikkert og formbart. I tillegg til å presse «planker», sier Inventwood at man kan 3D-presse fortettet tre. Hvilke pro­dukter som kan komme ut av dette er det bare fantasien som begrenser.

Fungerer på de fleste treslag
Ifølge studien ser de fleste treslag ut til å la seg «fortette». Det har vært testet med amerikanske treslag som osp, eik, lind og furu (Pinus Strobus). Noe som kan være veldig spennende, er å sammenligne fortettet tre mot vanlig C24 konstruksjonsvirke. Med forbehold om feilberegning, vet vi at C24 konstruksjonsvirke er en stan­dard klassifisering for tømmer som brukes i byggebransjen, med en bøye­styrke (bøying parallelt med fibrene) på 24 MPa og strekkfasthet på 14,5 MPa. Sammenlignet med C24 kon­struksjonsvirke fremstår det for­tet­tede treverket overlegent på flere om­råder. Ifølge studien er strekkstyrken til det fortettede treet 548,8 ± 47,2 MPa, som er mer enn 20 ganger høy­ere enn C24-tre. Bøyestyrken til det fortettede treet er også betydelig høy­ere, noe som gjør det til et mye sterk­ere og mer holdbart alternativ for byggkonstruksjoner.

Råvarereduksjon
Tar vi utgangspunkt i en C24-bjelke med dimensjonene 45×195 mm og tre meter lengde, bør en bjelke av for­tettet tre med dimensjonene 45×33 mm ha samme styrke, ifølge studien. Den opprinnelige dimensjonen for for­tet­tet tre før koking og pressing kunne da være 45×165 mm. Det betyr at vi kan bruke et originalmål på 165×45 mm i stedet for 195×45 mm, noe som til­svarer en råvarereduksjon på drøyt 15 prosent.
Dette er rent teoretisk, men likevel spennende tall.
I tillegg til egenskapene nevnt her, testet studien (i ekte amerikansk ånd), selvfølgelig også de ballistiske egen­skapene. Studien nevner her at for­tettet tre sannsynligvis også kan brukes til energidempende applika­sjoner og billig panser.

Produkt på vei opp
Fortettet tre ser ut til å være et pro­dukt på vei oppover. Det tyske selskapet Röchling sysler også med dette, men ser ut til å bruke en annen teknikk der de ikke koker ut ligninet, men i stedet jobber med finérplater og et spesielt lim som presses under trykk og varme. De lager til og med gjenge­stenger av tre.

Artikkelen stod første gang på Skogforum.se: Densifierat trä: Överlägsen styrka och hållbarhet og er med tillatelse oversatt av Norsk Skogbruk.