Puutohtorin kirjoittama: Puu- ja kosteuskoulutus

Tekijä: Dr. Eugene Wengert – Tekijänoikeuksilla suojattua materiaalia.
Käytetty Wagner Meterin luvalla

Puu ja puutuotteet, vaikka ne olisi kuivattu uunissa, joko ottavat tai menettävät kosteutta yrittäessään saavuttaa kosteustasapainon ympäristönsä kanssa.

Toisin sanoen puu kerää kosteutta kosteammissa paikoissa ja menettää kosteutta kuivemmissa paikoissa. Tästä kosteuden kertymisestä ja menettämisestä voi tulla kriittinen kysymys, kun otetaan huomioon, että puu turpoaa kosteuden saadessaan ja kutistuu, kun se menettää kosteutta.

Lisäksi puu työstää ja liimautuu huonosti, jos kosteuspitoisuus on liian korkea tai liian matala.

Tekijä: Dr. Eugene Wengert – Tekijänoikeuksilla suojattua materiaalia.
Käytetty Wagner Meterin luvalla

Puukappaleen kosteuspitoisuus ja tasapaino ympäristönsä kanssa määräytyvät puukappaletta ympäröivän ilman suhteellisen kosteuden perusteella. Tämä pätee riippumatta siitä, onko kyseessä sahatavara ja valmistusprosessissa keskeneräinen komponentti kuljetuksen tai varastoinnin aikana vai viimeistelläänkö se pinnoitteilla, kuten lakalla, ja otetaan käyttöön.

Lämpötila ei vaikuta kosteuspitoisuuteen merkittävästi, eikä siksi myöskään aiheuta puun kutistumista tai turpoamista merkittävästi. Tämä lämpötilaherkkyyden puute on yksi puun eduista verrattuna muihin rakennusmateriaaleihin, kuten alumiiniin tai muoveihin.

Ennen kuin jatkamme, tarkastellaan suhteellisen kosteuden ja kosteuspitoisuuden välistä kriittistä suhdetta. Tietyllä ilman keskimääräisellä suhteellisella kosteudella on olemassa keskimääräinen kosteuspitoisuus, johon puu tasapainottuu.

Esimerkiksi jos ilman suhteellinen kosteus on 30 %, näissä olosuhteissa varastoitu puu saavuttaa lopulta 6 %:n kosteuspitoisuuden. Tämän lopullisen tasapainoarvon saavuttaminen voi kestää tunteja, päiviä, viikkoja tai jopa kuukausia.

Aika riippuu monista tekijöistä, kuten puukappaleen koosta (paksumpi puu kestää kauemmin), syysuunnasta (lyhyempi syy), ympäröivän ilman lämpötilasta (kuumempi puu kestää lyhyemmän ajan) ja mahdollisesta pinnoitteesta (pinnoitettu puu kestää kauemmin).

Ilman kosteutta kutsutaan tasapainokosteudeksi eli EMC:ksi.

Esimerkissämme, jossa suhteellinen kosteus on 30 %, ilman sähkömagneettinen kosteudenkestävyys on 6 %.

Puunvalmistajan tai -käyttäjän tulisi tuntea ja jopa opetella ulkoa neljä suhteellisen kosteuden ja sitä vastaavan sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) keskeistä arvoa.

Kaksi ensimmäistä, 6–9 % EMC, vastaavat 30–50 %:n suhteellista kosteutta. Ne ovat erittäin tärkeitä, koska ne ovat tyypillisiä sisätilojen arvoja lämmitetyissä ja ilmastoiduissa toimistoissa ja kodeissa suurimmassa osassa Pohjois-Amerikkaa. Nämä arvot koskevat raaka- tai uunikuivattua puutavaraa sekä raakamateriaaleja, tehdasvalmisteisia komponentteja, kaappeja, huonekaluja ja puusepäntuotteita.

Kylmässä ilmastossa sisäolosuhteet voivat olla jopa kuivemmat kuin 6 % sähkömagneettisesta kosteudesta. Tuotantolaitoksissa, joissa on pölynpoistojärjestelmät ja joissa ilmaa lämmitetään mukavuuden takaamiseksi, tehtaan olosuhteet ovat myös usein kuivemmat kuin 6 % sähkömagneettisesta kosteudesta, ellei ilmaa kostuteta. Toisaalta kosteina kesäkuukausina, erityisesti ilman ilmastointia, olosuhteet kodeissa, toimistoissa ja tuotantolaitoksissa voivat joskus ylittää 9 % sähkömagneettisesta kosteudesta.

Useimmissa Yhdysvaltojen osissa sateelta suojatuissa ulkotiloissa, kuten varastoissa, lämmittämättömissä vajaissa ja jopa rakenteilla olevissa lämmittämättömissä kodeissa, ilman sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) on keskimäärin 12 %, mikä vastaa 65 %:n suhteellista kosteutta.

Rannikkoalueilla, Miamissa, New Orleansissa, Seattlessa sekä saari-ilmastoissa, Jamaikalla ja Japanissa, sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) on korkeampi. Sisätiloissa se voi olla jopa 12 % ja ulkotiloissa jopa 16 %.

Pinnoittamattoman puun kosteuspitoisuus muuttuu nopeammin kuin hyvin pinnoitetun puun. Huomaa kuitenkin, että pinnoite vain hidastaa kosteuspitoisuuden muutosta. Usein pinnoitettujen puutuotteiden kosteuspitoisuus muuttuu melko hitaasti, mikä tarkoittaa, että lyhytaikaiset äärimmäiset erittäin kuivat tai erittäin kosteat olosuhteet eivät ole yhtä selkeitä kuin pinnoittamattoman tuotteen.

Ja yksi perusajatus: uunikuivaus ei tarjoa puutuotetta, jonka kosteus ei muutu. Kaikki puu muuttaa kosteuspitoisuuttaan kosteuden muuttuessa. Uunikuivaus on vain nopea ja laadukas menetelmä puutavaran kosteuspitoisuuden alentamiseksi haluttuun arvoon. Jos uunikuivattu puutavara kuivataan oikein, mutta tästä puutavarasta valmistettuja osia ja komponentteja ei käsitellä oikein ja niiden annetaan kostua uudelleen, on odotettavissa, että puu kutistuu kuivassa tuotantolaitoksen ympäristössä tai asiakkaan kuivassa kodissa tai toimistossa.

Keskustelemme sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) ja kosteuspitoisuuden mittaamisesta hetken kuluttua. Mutta ennen sitä tarkastellaan joitakin syitä, miksi kosteuspitoisuus on meille erittäin tärkeä huolenaihe.

Tekijä: Dr. Eugene Wengert – Tekijänoikeuksilla suojattua materiaalia.
Käytetty Wagner Meterin luvalla

Puukappaleen kosteuspitoisuus ja tasapaino ympäristönsä kanssa määräytyvät puukappaletta ympäröivän ilman suhteellisen kosteuden perusteella. Tämä pätee riippumatta siitä, onko kyseessä sahatavara ja valmistusprosessissa keskeneräinen komponentti kuljetuksen tai varastoinnin aikana vai viimeistelläänkö se pinnoitteilla, kuten lakalla, ja otetaan käyttöön.

Lämpötila ei vaikuta kosteuspitoisuuteen merkittävästi, eikä siksi myöskään aiheuta puun kutistumista tai turpoamista merkittävästi. Tämä lämpötilaherkkyyden puute on yksi puun eduista verrattuna muihin rakennusmateriaaleihin, kuten alumiiniin tai muoveihin.

Ennen kuin jatkamme, tarkastellaan suhteellisen kosteuden ja kosteuspitoisuuden välistä kriittistä suhdetta. Tietyllä ilman keskimääräisellä suhteellisella kosteudella on olemassa keskimääräinen kosteuspitoisuus, johon puu tasapainottuu.

Esimerkiksi jos ilman suhteellinen kosteus on 30 %, näissä olosuhteissa varastoitu puu saavuttaa lopulta 6 %:n kosteuspitoisuuden. Tämän lopullisen tasapainoarvon saavuttaminen voi kestää tunteja, päiviä, viikkoja tai jopa kuukausia.

Aika riippuu monista tekijöistä, kuten puukappaleen koosta (paksumpi puu kestää kauemmin), syysuunnasta (lyhyempi syy), ympäröivän ilman lämpötilasta (kuumempi puu kestää lyhyemmän ajan) ja mahdollisesta pinnoitteesta (pinnoitettu puu kestää kauemmin).

Ilman kosteutta kutsutaan tasapainokosteudeksi eli EMC:ksi.

Esimerkissämme, jossa suhteellinen kosteus on 30 %, ilman sähkömagneettinen kosteudenkestävyys on 6 %.

Puunvalmistajan tai -käyttäjän tulisi tuntea ja jopa opetella ulkoa neljä suhteellisen kosteuden ja sitä vastaavan sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) keskeistä arvoa.

Kaksi ensimmäistä, 6–9 % EMC, vastaavat 30–50 %:n suhteellista kosteutta. Ne ovat erittäin tärkeitä, koska ne ovat tyypillisiä sisätilojen arvoja lämmitetyissä ja ilmastoiduissa toimistoissa ja kodeissa suurimmassa osassa Pohjois-Amerikkaa. Nämä arvot koskevat raaka- tai uunikuivattua puutavaraa sekä raakamateriaaleja, tehdasvalmisteisia komponentteja, kaappeja, huonekaluja ja puusepäntuotteita.

Kylmässä ilmastossa sisäolosuhteet voivat olla jopa kuivemmat kuin 6 % sähkömagneettisesta kosteudesta. Tuotantolaitoksissa, joissa on pölynpoistojärjestelmät ja joissa ilmaa lämmitetään mukavuuden takaamiseksi, tehtaan olosuhteet ovat myös usein kuivemmat kuin 6 % sähkömagneettisesta kosteudesta, ellei ilmaa kostuteta. Toisaalta kosteina kesäkuukausina, erityisesti ilman ilmastointia, olosuhteet kodeissa, toimistoissa ja tuotantolaitoksissa voivat joskus ylittää 9 % sähkömagneettisesta kosteudesta.

Useimmissa Yhdysvaltojen osissa sateelta suojatuissa ulkotiloissa, kuten varastoissa, lämmittämättömissä vajaissa ja jopa rakenteilla olevissa lämmittämättömissä kodeissa, ilman sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) on keskimäärin 12 %, mikä vastaa 65 %:n suhteellista kosteutta.

Rannikkoalueilla, Miamissa, New Orleansissa, Seattlessa sekä saari-ilmastoissa, Jamaikalla ja Japanissa, sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) on korkeampi. Sisätiloissa se voi olla jopa 12 % ja ulkotiloissa jopa 16 %.

Pinnoittamattoman puun kosteuspitoisuus muuttuu nopeammin kuin hyvin pinnoitetun puun. Huomaa kuitenkin, että pinnoite vain hidastaa kosteuspitoisuuden muutosta. Usein pinnoitettujen puutuotteiden kosteuspitoisuus muuttuu melko hitaasti, mikä tarkoittaa, että lyhytaikaiset äärimmäiset erittäin kuivat tai erittäin kosteat olosuhteet eivät ole yhtä selkeitä kuin pinnoittamattoman tuotteen.

Ja yksi perusajatus: uunikuivaus ei tarjoa puutuotetta, jonka kosteus ei muutu. Kaikki puu muuttaa kosteuspitoisuuttaan kosteuden muuttuessa. Uunikuivaus on vain nopea ja laadukas menetelmä puutavaran kosteuspitoisuuden alentamiseksi haluttuun arvoon. Jos uunikuivattu puutavara kuivataan oikein, mutta tästä puutavarasta valmistettuja osia ja komponentteja ei käsitellä oikein ja niiden annetaan kostua uudelleen, on odotettavissa, että puu kutistuu kuivassa tuotantolaitoksen ympäristössä tai asiakkaan kuivassa kodissa tai toimistossa.

Keskustelemme sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) ja kosteuspitoisuuden mittaamisesta hetken kuluttua. Mutta ennen sitä tarkastellaan joitakin syitä, miksi kosteuspitoisuus on meille erittäin tärkeä huolenaihe.

Tekijä: Dr. Eugene Wengert – Tekijänoikeuksilla suojattua materiaalia.
Käytetty Wagner Meterin luvalla

Kuten jo mainitsimme, mutta se on niin tärkeää, että se ansaitsee toistamisen, useimpien Pohjois-Amerikan toimistojen ja kodeissa keskimääräinen sisätilojen sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) on 6–9 % ja suhteellinen kosteus 30–50 %. Joskus koti tai toimisto voi olla kuivempi, kuten esimerkiksi keskitalvella Yhdysvaltojen pohjoisosissa tai kesällä Yhdysvaltojen kuivissa lounaisosissa. Toisaalta etelä- tai länsirannikolla sijaitsevat kodit tai toimistot voivat joskus olla kosteampia.

Tuotantolaitokseen tulevan puutavaran, valmistuksen aikana käytettävien puutuotteiden sekä varastoinnin ja asennuksen aikana käytettävän tuotteen oikea kosteuspitoisuus riippuu tuotteen lopullisesta käyttökohteen sähkömagneettisesta yhteensopivuudesta (EMC). Koska jo hieman liian märkä puutavara aiheuttaa kutistumista, kutistumisongelmat ovat yleensä vakavampia kuin turpoamisongelmat, ja koska tyypillinen koti tai toimisto on harvoin paljon kuivempi kuin 6–7 % EMC, 28–38 % suhteellinen kosteus.

Sisäkäyttöön tarkoitettujen puutavaran, osien ja komponenttien tyypillinen toivottu keskimääräinen kosteuspitoisuus on 6–7 %. Elektronisia suhteellisen kosteuden mittareita on saatavilla alle 30 dollarilla elektroniikkatarvikeliikkeistä. Siksi on helppoa ja suhteellisen edullista määrittää tarkka kosteus ja siihen liittyvä sähkömagneettinen yhteensopivuus missä tahansa paikassa, jossa puutuotteita valmistetaan, varastoidaan, asennetaan tai käytetään.

Vaikka puukappaleen keskimääräinen kosteuspitoisuus on useimmissa sisätiloissa 6–7 %, puu on vaihteleva materiaali, eikä kahta täysin samanlaista kappaletta ole. Siksi samalle sähkömagneettiselle yhteensopivuudelle altistuneiden yksittäisten kappaleiden kosteuspitoisuudessa on aina pieniä eroja alle 1 %:n kosteuspitoisuuden.

Nykyään puun kosteuspitoisuuden ja ilman sähkömagneettisen kosteuden välinen ihanteellinen ero on yleensä 2 %. On kuitenkin ymmärrettävä, että hyväksyttävä vaihtelu riippuu valmistettavasta tuotteesta ja sen herkkyydestä kosteuspitoisuuden muutoksille.

Kosteuspitoisuuden tasaisuuden parantaminen vaatii enemmän vaivaa uunikuivauksen aikana ja parempaa kuivan puutavaran varastointia käsittelyssä, mikä molemmat lisäävät puutavaran ja komponenttien hintaa. Hylkyriskin vähentäminen on kuitenkin lisäkustannusten ja huolenpidon arvoista.

Tekijä: Dr. Eugene Wengert – Tekijänoikeuksilla suojattua materiaalia.
Käytetty Wagner Meterin luvalla

Kosteuspitoisuuden onnistuneen hallinnan avain alkaa uunin toiminnasta. Kun puutavara on uunikuivattu, se on varastoitava oikeassa sähkömagneettisessa lämpötilassa (EMC), jotta vältetään ei-toivotut muutokset ja kosteuspitoisuus. Useimmat kaupalliset kuivauslaitokset kuivaavat puutavaran oikeaan kosteuspitoisuuteen ja varastoivat sen oikeassa sähkömagneettisessa lämpötilassa eli suhteellisessa kosteudessa.

Toinen vaihe kosteuspitoisuuden hallinnassa, ja tämä toinen vaihe on vielä ensimmäistäkin tärkeämpi, tapahtuu valmistuslaitoksessa. Prosessiosissa ja valmistetuissa puukomponenteissa käytettävä uunikuivattu sahatavara on varastoitava oikeassa sähkömagneettisessa lämpötilassa (EMC) niiden saapuessa, jotta kosteuspitoisuudessa ei tapahdu ei-toivottuja muutoksia. Koska komponentit ovat paljon pienempiä kuin sahatavara, niillä on suurempi pinta-ala tilavuutta kohden ja ne ovat enemmän näkyvissä ja syykuvioiltaan kuin sahatavara.

Siksi komponenttien kosteuspitoisuus muuttuu paljon nopeammin kuin sahatavaran, jos ilman sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) ei ole yhtä suuri kuin komponentin kosteuspitoisuus. Osat ja komponentit ovat myös paljon arvokkaampia kuin raakasahatavara, joten osien ja komponenttien asianmukainen varastointi on taloudellisesti tärkeämpää kuin sahatavaran varastointi.

Puukomponenttien kosteuspitoisuuden hallinnassa kriittinen tekijä on sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) hallinta tuotantolaitoksessa. Laitoksen EMC-järjestelmän on oltava hyvin lähellä asiakkaan kodin tai toimiston EMC-järjestelmää. Tämä voi tarkoittaa kosteuden lisäämistä tuotantolaitoksen ilmaan. Mutta edes tehtaan kosteudenhallinta ei korjaa kosteusongelmia, jos komponentteja tai osia ei ole varastoitu oikein niiden vastaanottamisen yhteydessä.

Toinen kriittinen huolenaihe on valmiiden tuotteiden varastointi asiakkaan kotona tai toimistossa. Tuotteita ei tule koskaan varastoida ulkona tai lämmittämättömässä rakennuksessa tai varastossa. Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) on aivan liian korkea. On myös mahdollista, että rakenteilla olevassa rakennuksessa EMC voi tilapäisesti olla paljon korkeampi kuin rakennuksen ollessa käytössä. Jos näin on, varastoidut puutuotteet kostuvat ensin ja menettävät sitten kosteutta nopeasti käytön jälkeen, jolloin niihin kehittyy vääntymiä, halkeamia ja muita kosteusvaurioita.

Huoneen tavoite-EMC on helppo ylläpitää. Helpoin tapa alentaa EMC:tä ja ilman suhteellista kosteutta eli "kuivata ilma" on lämmittää huonetta. Nykyään voidaan sanoa, että huone, joka on lämmitetty noin -25 celsiusastetta aamun alimman lämpötilan yläpuolelle, kehittää 7 % EMC:tä, mitä pidetään hyvänä tavoite-EMC-arvona.

Pienen puutavaravaraston sähkömagneettista yhteensopivuutta voidaan säätää myös aidattamalla varastotila ja säätämällä suhteellista kosteutta pienellä kotikäyttöön tarkoitetulla kosteudenpoistolaitteella. Tämä toimii vain, kun puutavaran kosteuspitoisuus on jo oikea. Laitteen teho ei riitä puutavaran kuivaamiseen lisää.

Samoin huoneessa ei pitäisi olla merkittäviä ulkoilmavuotoja. Tätä kaukolämmöllä ohjattua varastotilaa voidaan käyttää myös kosteassa ympäristössä keskeneräisten tai valmiiden tuotteiden varastointiin kosteuden ei-toivotun kertymisen estämiseksi. Vaikka tällainen varastointi on hieman vaivalloista, se kannattaa laadukkaampana tuotteena ilman asiakasvalituksia.

Tekijä: Dr. Eugene Wengert – Tekijänoikeuksilla suojattua materiaalia.
Käytetty Wagner Meterin luvalla

Puukomponenttien kosteuspitoisuutta on seurattava sen varmistamiseksi, ettei kosteuden tarpeetonta nousua tai laskua tapahdu. Kun kosteuspitoisuus muuttuu merkittävästi, puun palautuminen oikeaan kosteustasoon kestää kauan. Itse asiassa väärän kosteuspitoisuuden omaavan puun käsittely on suuri ajan ja rahan tuhlausta.

Asianmukainen käsittely koko valmistusprosessin ajan varmistaa, ettei näin tapahdu. Liian kuivia, alle 5 %:n kosteuspitoisia puukomponentteja, osia tai jopa lopputuotteita on vaikea palauttaa aiempaan laatuunsa.

Paras menetelmä on sijoittaa puu huoneeseen, jonka lämpötila on ehkä yhden prosenttiyksikön aiottua sähkömagneettista yhteensopivuutta korkeampi. Huoneessa tulisi myös olla useita tuulettimia ilman sekoittamiseksi ja sen kuljettamiseksi puupintojen yli, ja odottaa sitten niin kauan kuin kosteuspitoisuus tasaantuu; useita viikkoja tai kauemmin.

Liian märät puuosat tai -komponentit voidaan usein kuivata uudelleen onnistuneesti. Valmiin tuotteen kuivaaminen uudelleen on kuitenkin vaikeaa. Jos korkea kosteuspitoisuus johtuu huonoista säilytysolosuhteista, puu voidaan yleensä sijoittaa lämpimään huoneeseen, jonka kosteuspitoisuus on 1 tai 2 prosenttiyksikköä kuivempi kuin vaadittu. Pieni lämpö nopeuttaa kuivumisprosessia. Puun on pysyttävä tässä huoneessa, kunnes ydin on saavuttanut oikean kosteuspitoisuuden, eikä vain sen ajan, joka kuluu ulkokerrosten oikean kosteuspitoisuuden saavuttamiseen.

Tekijä: Dr. Eugene Wengert – Tekijänoikeuksilla suojattua materiaalia.
Käytetty Wagner Meterin luvalla

Olemme käsitelleet puun kosteuspitoisuutta, mutta emme ole vielä määritelleet kosteuspitoisuutta.

Puun kosteuspitoisuuden tarkka määritelmä on puukappaleen sisältämän veden paino verrattuna kappaleiden uunikuivaan painoon. Kosteuspitoisuus ilmaistaan ​​aina prosentteina (%), joten kerromme vastauksen sadalla.

Mittaamme veden määrän punnitsemalla puukappaleen ja kuivaamalla sitä sitten uunissa 215 celsiusasteessa 12–36 tuntia, kunnes puu on kuivaa. Punnitsemme sitten kappaleen uudelleen uunikuivauksen jälkeen.

Kahden painon erotus on puun kuivumista edeltäneen veden määrä. Lopullinen paino on uunikuiva paino.