Muligheter for ny bruk av trefiber innen byggsegmentet. Lars Johansson og Philip Reme, Papir- og fiberinstituttet AS

Transkript

1 Muligheter for ny bruk av trefiber innen byggsegmentet Lars Johansson og Philip Reme, Papir- og fiberinstituttet AS

2 Treet En unik ressurs for fremtidens biobaserte samfunn Gjødsel Fôr Næringsmidler Konstruksjons materialer Funksjonskjemikalier Medisinske produkter Helseprodukter Hygiene produkter Emballasje Trykkpapir Tekstiler Stort mulig produktspekter, men stor variasjon i markedspris og kompleksitet MATERIALER KJEMIKALIER Biobaserte kjemikalier Biodrivstoff Varme El-kraft ENERGI

3 Treet En unik ressurs for fremtidens biobaserte samfunn Gjødsel Fôr Næringsmidler Konstruksjons materialer Funksjonskjemikalier Medisinske produkter Helseprodukter Hygiene produkter Emballasje Trykkpapir Tekstiler Stort mulig produktspekter, men stor variasjon i markedspris og kompleksitet MATERIALER KJEMIKALIER Biobaserte kjemikalier Biodrivstoff Varme El-kraft ENERGI

4 Eksempler på bruk av trepulverkompositter, WPC

5 Eksempler på komposittmaterialer i salg hos XL-Bygg og Terrassespesialisten.no hos MaxBo

6 Markedet for biokompositter innen EU er økende Biokompositter EU 2010 Marked (tonn) Formpressing - hamp, flax, jute, kenaf - bomull - trefiber Ekstruder, sprøyteforming - WPC - Flax, hamp, jute, kenaf EU 2020 Marked (tonn) Biokompositter, totalt Kompositter, totalt (glass, karbon, naturfiber) 2,4 mill 3,0 mill Referanse: Michael Carus, Nova Institut, GmbH (2011)

7 Utfordringer ved produksjon av trefiberkompositter Kompatibilitet mellom fiber og matriks Hydrofile fibre vil være inkompatible med matriks - dårlig adhesjon og fiberaggregering Produksjon Føding av fiber i ekstruder/compounder Temperaturdegradering av fiber Høy herdetemperatur over lengre tid for herdeplastkompositter Redusert fiberlengde ved ekstrudering Farge, lukt

8 Trefiber gir bedre armering enn trepulver 60 Fiber Wallboard 1 CTMP Fiber 3 Tensile Strength [MPa] Trepulver Coarse Powder 1 PP PB EP PB EP Trepulver Fine Powder 2 PB EP Fiber TMP 2 PB EP PB EP PB EP Referanse: Nygård et al., PFI, (2008)

9 Utviklinger og trender - produksjon av isolasjonsmateriale Isolering har tradisjonelt blitt fremstilt av glasseller mineralull og diverse skumprodukter I Tyskland, Østerrike og Sveits har biobasert isolasjonsmateriale en markedsandel på 5-10% I Østerrike har man siden år 2000 bygget omlag passivhus. De fleste av disse har naturmaterialer som isolering. Isolering med naturmaterialer omfatter bl.a. trefiber, returpapir, kork, hamp, ull.

10 Isolasjonsmateriale fra trefiber Isolasjonsmateriale fra trefiber kan fremstilles som matter eller som løsisolering som sprutes inn i husets vegg Trefiberisolering har en rekke miljøfordeler sammenlignet med tradisjonell isolering Som matter gir trefiber i dag noe lavere isolasjonseffekt enn de beste glass- og mineralullskvalitetene Matter av trefiber kan ikke komprimeres like bra som glass- eller mineralull Matter krever tilsats av plastfiber (5-10%) for å binde dem sammen Trefiberisolering krever tilsats av brannhemmere

11 Marked for trefiberisolering For et normalhus utgjør isoleringen ca 80% av byggvolumet, men bare 1-2% av kostnaden Trefiberisolering er dyrere enn tradisjonell isolering, men den økte kostnaden for alternativ isolering utgjør likevel en liten andel av de totale huskostnadene Lav densitet og høye transportkostnader gjør at markedet først og fremst vil være lokalt i Norden I Norge er totalmarkedet for isolasjon (mineralull) ca. 8,0 mill m³ pr år (2014 ) = 1,9 Mrd Innblåst isolasjon utgjør ca 3-4% (økning på nybygg) Alternativ isolering (cellulose, trefiber mm.) er foreløpig svært lite (< 1%) Hunton Fiber AS vurderer flytting produksjonen av trefiberisolasjon fra Polen til Gjøvik (Løkken 2014)

12 Nye fiberbaserte plater for byggformål For å øke markedsandelene til fiberbaserte plater i byggprodukter er konkurransedyktige produktegenskaper og pris av stor betydning Viktige produktegenskaper er bl.a styrke og tåleevne for fukt og design Interessante produktmuligheter er: Hydrofobe fiberplater for økt værbestandighet (f.eks ytterkledning/fasadeplater) og for bruk i våtrom Plater basert på acetylerte fiber (f.eks Tricoya) Plater produsert fra fiber/resins/melamin ved høye trykk og temperaturer (f.eks Trespa) Bruk av bioolje-basert bitumen (erstatning for asfaltbitumen) i asfaltimpregnerte plater for vindbeskyttelse (på samme måte kan også asfaltbitumen i takpapp erstattes med bioolje-basert bitumen)

13 Treullsementskiver Treullsementskivor lages av ca 35 prosent treull og 65 prosent sement som bindemiddel. Treullsementskivor er tålige mot fukt, buffrende, lydabsorberende og står emot brann De har blitt produsert i mer en 70 år i Sverige og brukes i baderomstak, fasader etc

14 Selv-bindende fiberplater Det er mulig å lage fiberplater utav tre uten tilsats av syntetiske lim ved hjelp av dampeksplosjon prosessen Treflis behandles med mettet damp ved 250 ⁰C og etter 1-3 minutter slippes trykket og treflisen blir kovertert til masse. Fenol og andre kjemikalier som kan brukes som lim bildes samtidlig fra lignin ved dampexplosjonen Biomassen tørkes og kan varmpresses til trefiberplater Ensymer kan også brukes før å få ligninet bindende igen.

15 Prosesser for produksjon av fiberplater Fram til 1960-talet var våtforming den ledende metoden for produksjon av fiberplater Store utslipp og mulighet til effektivere produksjon har gjort att luftforming ved hjelp av tørre fibrer helt har tagit øver som prosess Forsking viser at tillverking ved hjelp av skumbildning kan vare en mulighet at redusere mengden materiale ved produksjon av lavdensitet fiberprodukter

16 Cellulose nanofibriller Naturens egne nanobyggeklosser Bilde: Gary Chinga Carrasco, Papir- og fiberinstituttet AS Papir- og fiberinstituttet AS Paper and Fibre Research Institute

17 Bruk av cellulose nanofibriller i maling Cellulose nanofibriller kan benyttes som additiv ved produksjon av maling: Tilpasser rheologiegenskapene effektivt Hydrofobiserte fibriller er en effektiv emulsjonsstabilisator ( f.eks vann-i-olje emulsjoner) 1 Kan benyttes til å kontrollere egenskapene til malingssjiktet Kan gi bedret vannbestandighet Kan tenkes benyttet til å gi malingssjiktet antimikrobielle egenskaper, ved at man kobler antimikrobielle grupper til nanocellulosen før tilsats i malingen. 1 Xhanari, K., Syverud, K. (PFI), Stenius, P., J. Dispersion Science and Technology, 2010

18 Eksempel på bruk av cellulose nanofibriller i maling Vannbestandighet til malingen bedres. I nedenstående forsøk ble malingen utsatt for vann i to uker, og ble evaluert i forhold til mengde og størrelse på blærer (1s1 er best, 5s5 er dårligst) Code Stabilisator system En uke To uker A Alkyl Etoxilate (C EO 35 ) (1000 bar) 4s2 Feiler B Cellulose nanofibriller 1 5s2 5s2 C Cellulose nanofibriller 2 3s2 3s2 D Cellulose nanofibriller 3 1s1 - god 1s1- perfekt E Cellulose nanofibriller 4 5s2 5s3 F Cellulose nanofibriller 5 5s2 5s2 G Cellulose nanofibriller 6 2s2 2s2 H Cellulose nanofibriller - 7 1s1 - god 1s1 - perfekt Referanse: Syverud, K. et al. (PFI), 2010

19 Tilsats av cellullose nanofibriller kan benyttes til å regulere egenskapene til malingssjiktet Prøver: Kontrollprøve Nanofibriller 3 Nanofibriller 6 Glans: Vann bestandighet: Feiler Perfekt Perfekt Referanse: Syverud, K. et al. (PFI), 2010

20 Cellulose nanofibriller kan tenkes benyttet som additiv i nye limkvaliteter med bedrede egenskaper Sammenlignet med konvensjonelle lim basert på fenoler/aminer kan man tenke seg at cellulose nanofibriller kan bidra til limkvaliteter med: Økt elastisitet Økt styrke Gapfyllende limkvaliteter som gir lav slitasje på verktøy Erstatting av surfaktanter for emulsjonsstabilisering med mer miljøvennlige komponenter

21 Bygningsskum basert på kjemikalier fra tre Bygningsskum basert på lignocellulose Polyuretanskum basert på lignin Polyuretanskum basert på tannin fra bark Polyuretanskum forsterket med fibriller Skummede produkter fra trefiber og matriksmateriale (f.eks bioplast)

22 Andre fiberbaserte byggprodukter Nye fiberbaserte laminatprodukter for gulv og veggapplikasjoner Bedret overflatestyrke/ripefasthet Varmere overflater/teksturer Antimikrobielle overflater Fiberbaserte innredningsdetaljer/møbler, f.eks produsert ved pressforming (f.eks basert på trefiber og polymer, som i Södra Cells DuraPulp-materiale) Tilsats av fiber eller trebaserte funksjonskjemikalier i betongprodukter eller gips Armering med trefiber i fibersement Armering med mikrofibrillert cellulose (MFC) i betong Bruk av lignosulfonater i betong Foto: IKEA Fiberarmert gips Durapulp,

23 Takk for oppmerksomheten Følg oss gjerne på elektroniske media: