Densifierat trä: Överlägsen styrka och hållbarhet

Enligt en studie som publicerats i tidningen Nature redan 2018 så kan så kallat densifierat trä vara en otrolig framtidsprodukt. Det är en produkt som är relativt enkel att tillverka och som likt alla trävaror lagrar koldioxid och det är en produkt som är starkare och lättare än stål. Densifierat trä kan man säga blir en mellanprodukt mellan den kemiska massaindustrin och trävaruindustrin. Detta då man kokar och pressar trävaror till den slutliga produkten.

Studien, som har gjorts av forskare vid flera framstående institutioner, inklusive University of Maryland, USDA Forest Service, University of California Merced, och Northeastern University presenterar en ny teknik som innefattar två huvudsakliga steg. Först sker en kemisk behandling där träblock med dimensionerna 120 mm x 44 mm x 44 mm kokades i en lösning av 2,5 M natriumhydroxid (NaOH) och 0,4 M natriumsulfit (Na₂SO₃) i 7 timmar. Denna behandling avlägsnar ungefär 45% av ligninet, vilket gör träet mer poröst och lättare att komprimera. Efter den kemiska behandlingen pressas träet vid 100°C under ett tryck på cirka 5 MPa i ungefär en dag. Detta leder till att cellväggarna kollapsar helt och träet komprimeras till ungefär 20% av sin ursprungliga tjocklek.

De mekaniska egenskaperna hos det densifierade träet är betydligt förbättrade jämfört med naturligt trä. Draghållfastheten ökar från i studien 46.7 ± 4.5 MPa till 548.8 ± 47.2 MPa, och brottenergin ökar från 0.39 ± 0.04 MJ/m³ till 3.9 ± 0.2 MJ/m³. Flexuralstyrkan (böjning parallellt fibrerna, ƒm,k) är cirka sex gånger högre än för naturligt trä längs tillväxtriktningen och arton gånger högre vinkelrätt mot tillväxtriktningen. Kompressionsstyrkan är cirka 5.5 gånger högre längs tillväxtriktningen och 33-52 gånger högre vinkelrätt mot tillväxtriktningen jämfört med naturligt trä.

Det densifierade träet uppvisar också en förbättrad dimensionsstabilitet. Efter att ha exponerats för 95% relativ luftfuktighet i 128 timmar sväller träet endast med 8.4% i tjocklek, vilket är betydligt mindre än naturligt trä.

Man kan alltså säga att detta lite liknar sulfatprocessen som är dominerade inom svensk skogsindustri. Skillnaden är att man använder natriumsulfit istället natriumsulfid och får genom detta troligtvis en snällare effekt på utlösningen av ligninet. I sulfatprocessen försvinner allt lignin men nyckeln till att tillverka densifierat trä verkar vara att endast ta bort ca. 45%. Rent teoretiskt borde man på ett sulfatbruk därför kunna justera processen och få ut träflis som sedan kan pressas till densifierat trä. Tricket är att ha kvar lignin men inte för mycket då ligninet troligtvis fungerar som lim när träet sedan pressas ihop under både tryck och värme.

Företaget Inventwood är en start-up som knoppats av från universitetet i Maryland och som nu siktar på att göra produkter i densifierat trä. Produkten har de döpt till "Mettlewood" som säkert ska anspela på "metallträ". Inventwood skriver att deras densifierade trä är 50 % starkare än metall, 80 % lättare än metall, brandsäkert och formbart. Förutom att pressa "plankor" säger Inventwood att man kan 3D-pressa densifierat trä. Vilka produkter som kan komma ut av detta får nog enbart fantasin sätta stopp för.

I videon nedan beskriver Inventwood sin produkt. En liten varning för amerikanskt säljsnack bör dock läggas...



Eftersom studien visar relativt ingående hur man gör densifierat trä så kommer här en förklaring. Obs, detta är inte en uppmaning att börja testa hej vilt och skulle andan fall på så friskriver vi oss för eventuella blessyrer mm.

1. Förbered kemikalierna:

Mät upp 100 g natriumhydroxid (NaOH).
Mät upp 50,4 g natriumsulfit (Na₂SO₃).
Lös kemikalierna i cirka 800 ml destillerat vatten under omrörning. NaOH kommer att generera värme när det löses upp, så tillsätt vatten långsamt.

2. Kokning:

Placera träblocken (120 mm x 44 mm x 44 mm) i lösningen och koka dem i 7 timmar.
Skölj träblocken noggrant med kokande avjoniserat vatten för att avlägsna kemikalierna efter kokningen.

3. Värmepressning:

Pressa de behandlade träblocken vid 100°C under ett tryck på cirka 5 MPa i ungefär en dag.

Var noga med att följa säkerhetsföreskrifterna när du hanterar starka kemikalier och använd alltid skyddsutrustning som handskar och skyddsglasögon. Arbeta i ett välventilerat område eller under en dragskåp för att undvika inandning av ångor.

Naturligtvis har detta redan testats på YouTube.

Enligt studien så verkar de flesta träslag fungera att "densifiera". De har testat med amerikanska trädslag som asp, ek, lind och tall (Pinus Strobus). Något som kan vara riktigt spännande är att jämföra densifierat trä mot vanligt C24 konstruktionsvirke. Med reservation för felräkning så vet vi att C24 konstruktionsvirke är en standardklassning för virke som används i byggnadsindustrin, med en karakteristisk böjhållfasthet (böjning parallellt fibrerna, ƒm,k) på 24 MPa och draghållfasthet på 14,5 MPa. Jämfört med C24 konstruktionsvirke verkar det densifierade träet överlägset på flera punkter. Draghållfastheten hos det densifierade träet är enligt studien 548.8 ± 47.2 MPa, vilket är mer än 20 gånger högre än C24-virke. Flexuralstyrkan (ƒm,k) hos det densifierade träet är också betydligt högre, vilket gör det till ett mycket starkare och mer hållbart alternativ för byggkonstruktioner.

Om vi utgår från att en C24 regel har dimensionerna 45x195 mm och är 3 meter lång, torde en motsvarande regel av densifierat trä med dimensionerna 45x33 mm uppnå samma styrka enligt studien. Den ursprungliga dimensionen för densifierat trä före kokning och pressning skulle då kunna vara 45x165 mm. Detta innebär att vi kan använda en ursprunglig dimension på 165x45 mm istället för en 195x45 mm vilket motsvarar en råvaruminskning på drygt 15 %.

Det är klart, detta är rent teoretiskt. Men det är ändå spännande. Därför skulle det vara intressant att höra dina tankar om detta. Förutom de egenskaper som nämnts ovan så har studien, i sann amerikanskt anda, givetvis också testat de ballistiska egenskaperna. Studien nämner här att densifierat trä troligtvis kan användas för energidämpande applikationer och billig pansar.

Densifierat trä verkar annars vara en produkt på uppgång. Tyska företaget Röchling sysslar också med detta men verkar använda en annan teknik där de kanske inte kokar ur ligninet men istället jobbar med fanérskivor och ett speciellt lim som pressar under tryck och värme. De gör till och med gängstänger i trä! https://www.roechling.com/industrial/pr ... /fasteners

Och är det någon som vågar testa? I så fall så är vi noga med att nämna att vi friskriver oss allt ansvar och rekommenderar att man testar utomhus med god ventilation och skyddskläder.

Det är coolt vad som går att göra med trä. Detta påminde mig om något som Södra slog på stora trumman för en massa år sedan som skulle kunna bli skottsäkra västar, flygplan och allt möjligt. Jag hade helt glömt bort vad det hette så jag gick in på Södras hemsida för att se om det fanns några spår kvar av det eller om det lagts ner. Det finns tydligen kvar och heter Durapulp, det verkar dock inte som att de byggt upp någon fabrik för det. Så som alltid är det väl en fråga om produktionen kan göras billig nog för att konkurrera med existerande material. Med tanke på världsläget ser det ut att finnas en stor marknad för olika skottsäkra produkter om det kan göras bättre eller helst både bättre och billigare än kevlar eller stål.

Har ni sett någonting om vad den här typen av kokt trä har för motståndskraft mot fukt och röta?

Inte riktigt samma sak men Lign Multiwood i Orsa pressade trä för 20-talet år sen,
de sålde för dåligt o pengarna tog slut och gick i konkurs.

Det går ju nästan att göra vad som helst v trä, problemet är väl att det oftast blir för dyrt, sedan ska det ju finnas en marknad för det med.

Jag tog en titt på pappreglarna som var på tal för ett par år sedan, Beijer säljer dom, men dom är alltså dyrare än traditionella reglar.

Varför skulle någon välja obeprövad papp istället för massivträ? När det t.o.m blir dyrare?

2018 skrevs det alltså om detta, det är snart 7 år sedan…. Om sju år är det är 2031.

Kan man densifiera trä med kvist i?
Allt jag hittar om det så är det kvistfritt virke som används.

Ok, kvistfritt, det förklarar ju varför de använder 12cm-bitar. 😀

Instämmer. Det ska gå att övertyga marknaden att produkten är värd sitt pris så att den lönar sig.

Pappreglar? Då är det inte samma som jag minns att Södra tillverkade för det var någon form av brädor som limmades ihop så att det blev hål i för att dra kablar. Vad heter pappregeln?

Möjligheten till att utveckla produkten, både mer råvarueffektivt o billigare. Kan ju ev. ske när fler sågverk verkar investera i röntgen. Då kan ju de som idag sköter sina skogar med stamkvistning o därmed kvistfritt virke, få valuta för jobbet o industrin en mer gångbar råvara ! ?

"- Förutseende, sa Bill. - Framtidstro, sa Bull !"

Redan nu så är kvistfritt virke för dyrt, en liten liten mängd säljs till finsnickerier.


Har sett många som efterlyser tätvuxen kvistfri fura på Facebook att det är svårt att få tag på riktigt virke, men betalningsviljan verkar skral, likaså blir det dyr frakt.

Att någon skulle betala extra för kvistfritt virke och sedan densifiera det i en dyr process, nja jag tror slutprodukten blir galet dyr.

Ja, kvist verkar inte vara några större problem. Enligt studien nedan så kan torrkvist med en diameter större än 20 mm orsaka problem men under 20 mm ska fungera. Natriumhydroxid är starkt basiskt och löser upp både lignin och fett (även i avlopp). Eftersom kvistar i stort är uppbyggda med samma kemiska beståndsdelar som en stam fast med olika koncentration så torde även kvistar i en planka "lösas" upp i denna process.

https://jwoodscience.springeropen.com/a ... 22-02028-3

Pappregeln heter wood tube.

Det är ju rätt häftigt faktiskt hur mycket en så tunn pappkonstruktion kan bära om det är denna. https://wood-tube.com/sv/reglar/

Letade en stund efter Södras limmade regel och landade i att det verkar som de sålt den till ett annat gäng och att den heter Smartax nu. Ser dock inte ut som att det blivit någon succe där heller även om jag tycker det verkar vara en rätt vettig produkt. , men som vi varit inne på så är det inte självklart att något säljer ens om det är bra...

Ujujuj, Smartax ligger ju i Säffle -har jag missat att Fredrik varit där någongång? OM inte så är det väl dax

Smartax skulle kunna heta Smart-tax alltså att den sänker skattepåslaget vid byggande pga CO2 belastningen vid renovering eller nybygge Spontant kommer denna inte slå i Svea, vi tycker massiva reglar är 'rätt', men i alla länder som idag kör stålreglar blir detta ett lyft med som sagt vikt för hantering och CO2 belastning. De som bygger med stålreglar är ju vana vid rakheten och kommer aldrig vilja köra med massiva reglar.
Tror jag...

Ja asså, CO2 belastningen har vi ju inte idag men den kommer ju.... t.o.m. lunchrestaurangen jag äter på har i ett år nu haft textraden: 'Denna rätt belastar 42% av din veckobudget (när det är nötgryta eller lamm eller något annat gott.... ).