Avslutningsrapport fra SSFF-prosjektet Norsk trevirke som råstoff verdiskapingspotensial og industrielle muligheter

Transkript

1 Avslutningsrapport fra SSFF-prosjektet 2006 Norsk trevirke som råstoff verdiskapingspotensial og industrielle muligheter

2 Bakgrunn SSFF-prosjektet "Norsk trevirke som råstoff Verdiskapingspotensial og industrielle muligheter" er initiert av Skogbrukets og skogindustrienes forskningsforening (SSFF), som er et samarbeidsforum mellom Norsk institutt for skog og landskap, Papir- og fiberinstituttet AS og Norsk Treteknisk Institutt. Det er et såkalt kompetanseprosjekt med brukermedvirkning, der det har inngått doktorgradsstudier. Norges forskningsråd har finansiert prosjektet sammen med Skogtiltaksfondet, norsk treforedlingsindustri og Fondet for treteknisk forskning ved Treteknisk. I tillegg har mange aktører innenfor sentrale områder av den skogbaserte næringen bidratt. Med dette rettes det en stor takk til alle som har bidratt i prosjektet. Prosjektet har omfattet elementer innen hele næringskjeden fra skog til ferdig produkt, og i det følgende er det gitt en kort oppsummering av ulike resultater som har kommet fram under prosjektets aktiviteter. For mer informasjon om prosjektet: Leder av styringsgruppen: Trygve Lie, Moelven Wood AS ( ), Tor Solheim, Moelven Numedal AS ( ) Prosjektleder: Knut Magnar Sandland, Treteknisk Leder delprosjekt Skog: Kjell Vadla, Skog og landskap Leder delprosjekt Papir: Per Johan Houen, PFI ( ), Oddbjørn Eriksen, PFI ( ) Leder delprosjekt Tre: Vegard Kilde, Treteknisk ( ), Audun Øvrum, Treteknisk ( ) Logistikk i verdikjeder for skog- og treprodukter Logistikk handler om å skape helhetlige løsninger i verdikjeder. For å finne løsninger på vide problemer kreves ofte stor grad av tverrfaglighet. Logistikk er også kjent som et fagområde som anvender både teorier og metoder som egentlig er utviklet for helt andre problemstillinger. I et doktorgradsarbeid som utføres av Erlend Ystrøm Haartveit ved Skog og landskap har det blitt benyttet et vidt spekter av metoder på flere ulike problemstillinger, som alle har betydning for mulighetene for å gjennomføre en effektiv logistikk. Skogindustrien har ofte vært lokalisert nær råvarene. Dette har sammenheng med at tømmer er tungt og dyrt å transportere. Økende driftsveilengder, synkende avvirkning og en utvikling mot færre og større produksjonsenheter har bidratt til at transportarbeidet i råvareforsyningen øker. Det er utviklet en modell som kan benyttes til en kvantitativ vurdering av alternative lokaliseringer for tømmerforbrukende industrier. Modellen har fokus på effektiv råvareforsyning, men kan videreutvikles til å studere effekter av lokalisering i forhold til hovedmarkeder. Det har også blitt utviklet et logistikkspill som demonstrerer effektene av beslutninger hos aktører i verdikjeder. Spillet er en komplett forsyningskjede som starter med utsalgsleddet for treprodukter og slutter med tømmerforsyning og transportplanlegging i skogen. Spillet kan ha mellom 7 og 30 deltakere og har vært benyttet både i undervisning og i næringslivet. Forenklingen fra virkeligheten gjør spillet til en levende simuleringsmodell, der virkelige beslutningstakere er en del av modellen. I tillegg til å studere hvordan mangel på samhandling mellom mennesker påvirker sluttresultatet, har spillet også vist seg nyttig i utvikling og evaluering av prestasjonsmål for hele forsyningskjeder. Når målsetningen er forbedring av hele logistikksystemet, og dermed også resultatet for alle involverte aktører, blir det viktig å ha en grundig, men likevel enkel beskrivelse av forsyningskjeden. Under et studieopphold i Canada ble kartleggingsmodeller for forsyningskjeder utprøvd 2 SSFF

3 på tre case fra canadisk skogindustri. Datainnsamlingen var basert på direkte intervjuer og bedriftsbesøk. Resultatene avdekket betydelig kapitalbinding i store lagre langs kjeden og lang gjennomstrømmingstid fra skog til marked. Når avvirkningen gjennomføres ett år før produktene er tilgjengelige for sluttbruker, er det vanskelig å styre produksjonen av tømmer etter markedets behov. Gjennom arbeidet ble mangler ved eksisterende modeller funnet, og dette har bidratt til vesentlige forbedringer av metodikken for aktivitet 6 Markedsstyrt trelastproduksjon. Den avsluttende delen av arbeidet identifiserer faktorer i verdikjedene som reduserer effektiviteten i vare- og informasjonsstrømmer. I tillegg til den gjennomførte utviklingen av metoder for identifisering av faktorene, vil det også utarbeides forslag til hvordan de kan løses i et konkret case. Arbeidet skal også gi innspill til hvordan effektiviteten bør måles i forsyningskjeder der flere aktører inngår. Et måleverktøy for kontinuerlig forbedring vil kunne bidra til økt effektivitet konkurranseevne i verdikjedene. Effektiv trelastflyt Kunnskap om salget av trelast til sluttbrukeren er avgjørende for å få en bedre tilpasning mellom produksjon og forbruk i markedet. Prosjektaktiviteten "Markedsstyrt trelastproduksjon" startet derfor i byggevarehusene, der produkter og kunder møtes. Optimera AS og Moelven Wood AS er likeverdige deltakere i prosjektet, med formål om at prosjektresultatene skal bidra til å effektivisere vareflyten mellom disse. Optimera eier Montérkjeden, som har 74 byggevarehus i Norge. Ved bruk av ITsystemer kan lagrene ute i byggevarehusene overvåkes fra hovedkontoret i Oslo. På lignende måte har Moelven Wood et sentralt kundesenter, der IT-systemene inneholder informasjon om lagerstatus ute på høvleriene. I en tidlig fase i prosjektet ble det utviklet en metodikk for kartlegging av vare- og informasjonsflyt. Metoden ble benyttet til kartlegging av alle material- og informasjonsstrømmene, fra påfyllingsbehovet i byggevarehuset ble identifisert til leveransen var gjennomført og fakturert av leverandør. Dette er en sammensatt prosess bestående av mer enn 50 aktiviteter, som utføres av mer enn 10 personer. Gjennom kartleggingen ble det påvist flere steder der informasjon blir registrert manuelt ved inntasting. Dette øker sannsynligheten for feil som kan resultere i feilleveranser, reklamasjoner og i verste fall retur av varer. Kvantitative metoder basert på analyse og sammenligning av data som er hentet fra de to bedriftenes IT-systemer, har blant annet avdekket ulikheter i de to bedriftenes produktregistre. Disse registrene omfatter mange hundre trelastprodukter, som hver skal ha sin unike produktkode. Ulikheter i registrene, og bruk av samleposter i omsetningen av noen produkter, fører til at det er vanskelig å utnytte omsetningstall til tiltak som for eksempel kan øke forutsigbarheten for leverandøren. Kvalitative metoder basert på dybdeintervjuer har blitt benyttet både til kartlegging og å Effektiv vareflyt krever gode rutiner for toveis informasjonsstrøm mellom lagerpunktene til Optimera/Montér og Moelven. SSFF 3

4 avdekke årsaker til funn fra kvantitative analyser. De kvantitative analysene avdekket et stort antall små ordrer. Forklaringen ble funnet gjennom dybdeintervjuer av avropere i Optimera og ordrebehandlere i Moelven. Det viste seg at bestillinger av lagervarer og spesialvarer behandles hver for seg. Spesialvarer kan være produkter som skal behandles, for eksempel grunnet eller malt kledning. Spesialvarene har lang og svært usikker leveringstid (2-6 uker), noe som gjør det vanskelig for avroper å koordinere bestillinger av spesialvarer med vanlig lagerpåfyll av standardvarer. For koordineringen er det avgjørende at leveringstidspunktet overholdes, og dette er viktigere enn at leveringstiden er kort. For at avroper hos Optimera skal koordinere bestillinger av lagervarer med bestillinger av spesialvarer, kreves derfor at Moelven forbedrer sikkerheten rundt leveringstidspunktet. Dette viser at løsninger på problemer ofte krever tiltak hos flere aktører. Bedriftenes åpne innstilling og villighet til å supplere prosjektet med data og tilgang til personale, har gitt helt nye muligheter til å avdekke forbedringspotensialer i verdikjedene. I tillegg får aktørene økt kunnskap om virksomheten til sine handelspartnere. Når kunnskap om en større del av verdikjedene eksisterer, øker mulighetene for å realisere effektiviseringstiltak på tvers av bedriftsgrensene. Tømmerlengdens innvirkning på trelastkvaliteten Tilpassede lengder på trelast blir stadig mer aktuelt. De fleste sagbruk har kun én kvalitet sagtømmer, og egne unike prislister er tilpasset sluttproduktet tømmeret er ment å gi. En kvantifisering av lengdens innvirkning på kvalitetsutbyttet (lengdeeffekten) vil derfor være sentralt i forhold til en prissetting av lengde. Modellering av denne lengdeeffekten er hovedfokus i doktorgradsstudiet til Audun Øvrum ved Treteknisk. I første del av dette studiet ble 56 grantrær fra fire Sannsynligheten for å få beste kvalitet (sort A) i forskjellige planke- og stokktyper ved økende lengde. Trelastverdiens minking ved økende tømmerlengde. forskjellige bestand hogd. Dette resulterte i 769 planker som ble sortert etter kvistreglene i Nordisk Tre. Resultatene viste at lengdeeffekten var lik i alle planketyper, på alle nivåer i treet og i alle bestand. Innerplank fra rotstokk ga den beste kvaliteten. Generelt minket trelastverdien med 3,8 kroner per dm lengdeøkning, som tilsvarte 0,24 % per dm lengdeøkning. Nye analyser gjøres for tiden på dette materialet, der alle virkesegenskaper er med. 4 SSFF

5 I en videre studie er nytt datamateriale med større skoglig variasjon samlet inn. Det nye studiet gjøres på i alt 162 trær fra seks forskjellige bestand. Disse trærne er slavisk kappet i faste lengder på 2, 4 eller 6 meter. Stokkene er i etterkant skåret og kvalitetssortert, og analysearbeidet av dette materialet er i gang og skal supplere det som allerede er gjort. Målet er her å se om skoglige forhold har mye å si for lengdeffekten, og da særlig om tvangskapp som i dag håndheves har stor innvirkning på trelastkvaliteten. Hvordan lengdeeffekten slår ut ved forskjellige sorteringer, skal også undersøkes. Faste lengder kontra tradisjonell aptering På Skog og landskap er lønnsomheten ved en streng fastlengdeaptering (FL) sammenlignet med tradisjonell prima- og sekundaaptering (PS). Tømmeret var grov gran (G17) av varierende, men gjennomgående høy, kvalitet fra to bestand i Hurdal. Ved FL ble rotstokker kappet på 4 m til bjelkelagsdimensjoner, og øvrige stokker på 5 m til stendere, kledning og panel i varierende dimensjoner. Med utgangspunkt i volum sagtømmer, samt volum og priser fordelt på de ulike produktene og kvalitetene, ble total produktverdi per kubikkmeter sagtømmer beregnet. Gjeldende markedspriser ble brukt, og sentrumsplankene fikk pris etter kvalitetene i Nordisk Tre (NT). Prima og sekunda (PS) ga høyest kvalitet (NT-sortering). Sentrumsutbyttet var derimot høyere ved fastlengdeaptering (FL) og gjorde at FL gikk forbi PS i akkumulert verdi. PS ga størst volumandel sidebord, celluloseflis og massevirke, men disse produktene har lav verdi og hadde mindre effekt på lønnsomheten. Utnyttelsesgraden av skurbare dimensjoner (opp til 13 cm) var 96 % ved FL og 95 % ved PS, og forsterket lønnsomheten til FL. Den totale verdien ved trelastproduksjon per kubikkmeter sagtømmer var 1,2 % høyere i FL enn i PS. Forsøket er gjentatt på tømmer med mindre dimensjon og lavere kvalitet (normaltømmer). Effekt av ulike faktorer på produksjonsverdien. Grafen viser akkumulerte verdier. FL/PS > 0 indikerer at FL gir høyere produksjonsverdi. Vi forventa at lavere tømmerkvalitet ville redusere FL sin lønnsomhet i forhold til PS, siden kvalitetskravene i FL kun var at tømmeret skulle være råtefritt, og at det i praksis skulle være mulig å skjære det. Dette forsøksmaterialet bestod av 48 grantrær med gjennomsnittlig DBH på 269 mm, mot 404 mm i det første forsøket, fra to bestand (G14 og G20) i Ski kommuneskoger. Lønnsomheten var nå 12,2 % høyere i FL enn i PS, mot 1,2 % i det første forsøket. Dette er oppsiktsvekkende, men skyldes at forholdet mellom FL og PS på trelastkvalitetverdi var uforandra, mens FL nå hadde en langt høyere utnyttelse av skurbare tømmerdimensjoner. Kort sagt produserte FL verdifull plank også av det volumet som ble massevirke i PS. Uavhengig av apteringsmetode var totalverdi per kubikkmeter tømmer klart høyest i det første forsøket. Dette skyldtes høyere skurutbytte og stammeutnyttelse, mens trelastkvaliteten faktisk økte på normaltømmeret, tross den lavere tømmerkvaliteten. Kvalitetsreduksjonen var størst i PS. Den korte rotstokken ved FL (4 m) hadde stor positiv effekt på kvalitet og trelastutbytte og var avgjørende for metodens lønn-somhet. Merverdien av markeds-tilpassede lengder er ikke med i beregningene, og vil med stor sannsynlighet forsterke lønn-somheten i favør av FLapteringen. De to forsøkene gir ingen grunn til å frykte de økonomiske konsekvensene av fastlengdeaptering. SSFF 5

6 Effekten av kortere lengdekrav på massevirke Skog og landskap har sammen med Treteknisk sett på hvilken effekt kortere minstelengde på massevirke vil ha på sagtømmervolumet. Bakgrunnen for undersøkelsen var hypotesen om at sagtømmervolumet ville øke ved å tillate kortere minstelengde på massevirke. Det er naturlig å tenke seg at kortere massevirke betyr økt sagtømmervolum, siden massekvalitetens egentlige utstrekning ofte er kortere enn 30 dm. Skogeier ønsker høyest mulig sagtømmerandel ved avvirkning, forutsatt at det ikke går på bekostning av volumet og verdien totalt. Etterspørselen etter norsk sagtømmer er dessuten stor. Det ble gjort analyser i OptApt på reelle stammedata fra hogstmaskin. Totalt besto analysematerialet av 2109 trær fordelt på fire partier på Østlandet. Ett av partiene var furu, mens de tre andre var gran. Sagtømmervolumet var svært lite påvirka av å tillate kortere massevirke, og i tre av fire partier var effekten lik null. Massevolumet økte derimot litt i to av disse partiene, og bidro heller til redusert sagtømmerandel. Totalverdien økte aldri mer enn 0,7 % og skyldtes altså kun økt massevirkevolum. Analyseresultatene avviker fra praktiske erfaringer. Hovedårsaken er trolig at den teoretiske apteringen utført i disse simuleringene ikke baserer seg på helt riktige stammedata, i og med at kvalitetsskiller, og særlig angivelse av massekvalitet, gjøres av maskinfører. Tendensen til at maskinfører angir tre meter som massevirkelengde uavhengig av om den kanskje er betraktelig mindre i virkeligheten, er nok stor. Siden dette er minstelengda for massevirke i dag, vil det jo ikke være noe poeng for maskinføreren å angi noen kortere lengde enn det. Dette er trolig grunnen til at en kortere massevirkelengde ikke utløser noe mer sagtømmer i disse analysene. Hadde analysen basert seg på reell massevirkeforekomst i alle stammene, ville resultatene sannsynligvis vært litt annerledes. Redusert minstelengde eller ikke, erfaringer og forhold ved praktisk aptering taler uansett for økt fokus på aptering og sortimentskrav for å øke råstoffutnyttelsen og verdiskaping i skogsektoren. Årstidsvariasjoner i kvaliteten på mekanisk masse - Flislagringstemperatur og bleking av masse påvirker massekvalitet Temperaturen ser ut til å være den mest sannsynlige årsaken til at kvaliteten på mekanisk masse varierer over året. Varmen om sommeren forårsaker større grad av mørkfarging av ligninet samt at omdanningen av de foresterede fettsyrene til frie fettsyrer skjer hurtigere når sol og varme dominerer. Dette sier nyeksaminert doktor, ingeniør Hilde Lyngstad, som mener at økt bruk av blekekjemikalier og endring i sammensetning av ekstraktivene i massevirket om sommeren, først og fremst påvirker kjemien i prosessvannet i massefabrikkene slik at bindingsevnen i papiret forsterkes. Dette er hovedkonklusjonen i hennes doktorgradsarbeid som ble avsluttet i begynnelsen av september i år. Lyngstad har vært stipendiat ved Institutt for kjemisk prosessteknologi ved NTNU, og jobbet med å avdekke årsakene til sesongvariasjoner i mekanisk masse som en del av SSFF-prosjektet. Hun har studert massefabrikken ved Norske Skog Saugbrugs siden våren I halvannet år tok hun ut regelmessige prøver av massevirket i form av flis, raffinerte masseprøver, ublekte og blekte masser i tillegg til prosessvann. Utallige timer har blitt brukt i analysearbeidet på laboratoriet ved PFI og NTNU i Trondheim. Hun har også gjort en rekke kontrollerte laboratorieforsøk for å bekrefte eller avkrefte resultater som er fremkommet som et resultat av de industrielle prøveuttakene. Temperaturens påvirkning av den mekaniske massefremstillingen viste seg allerede i flissiloene. Flisprøver tatt om sommeren var klart tørrere enn tilsvarende om vinteren. Forskjell i fuktighetsinnhold i flis mellom sommer og vinter var i gjennomsnitt på 4 %. Også flisstørrelsesfordelingen synes å være påvirket av klimaet. En høyere andel overtykk flis ble funnet om sommeren. Disse effektene ga sannsynligvis også utslag i energiforbruket i raffineringslinjen. Til tross for stor spredning i energiforbruk er trenden entydig. For å opprettholde samme malegrad målt som massens avvanningsegenskap freeness, forbrukes kwh/ tonn (+1,5-3 %) mer energi om sommeren sammenlignet med om vinteren. Mørkfargingen av ligninet akselererer også om sommeren, slik at massens lyshet reduseres. Forskjellen ble målt til 1,5 enheter som et gjennomsnittsmål. Utover disse 6 SSFF

7 variasjonene er det observert kun marginale forskjeller i massekvaliteten på raffinørmassen mellom sommer- og vintertid. De største endringene i massekvalitet inntraff først etter at massen var blitt latencybehandlet, det vil si omrørt i store mengder prosessvann for å rette ut fibrene. Styrkevariabelen slitindeks viste to enheter høyere verdi om sommeren, mens slitstyrken i papir laget av bleket masse var ytterligere forbedret med to enheter. Økt bruk av blekekjemikalier (60 % økning) for å kompensere for lavere lyshet om sommeren, påvirker prosessvannets kjemi slik at også slitstyrken bedres. Dette skjer trolig gjennom at fiber og finstoff sveller mer, og at overflatene på dette materialet gjøres mer bindingsaktivt. I tillegg har doktorgradsarbeidet avdekket at det er en sammenheng mellom omdanningen av bundne og frie fettsyrer og papirets slitindeks. Økt mengde frie fettsyrer, som frigjøres Årsaken til sesongvariasjoner i mekanisk masse starter allerede i flisstakkene. Temperaturen om sommeren reduserer flisfuktigheten sammenliknet med om vinteren. raskere gjennom lagring i varme omgivelser, er positivt korrelert med slitstyrkeutviklingen. Men Lyngstad gjennomførte også kontrollerte laboratorieforsøk, der kolloidale ekstraktivstoffer i ulike sammensetninger ble tilsatt vann i forbindelse med arklaging av referansemasse. Disse forsøkene viste at arktettheten økte med større mengde bundne fettsyrer kontra frie fettsyrer. Økt arkdensitet er oftest synonymt med økt slitindeks, og disse modellforsøkene indikerer derfor motsatt resultat av hva som ble funnet i prosessen. Derfor er Lyngstad forsiktig med å konkludere om ekstraktivenes effekt på massekvaliteten. Spørsmålet er om de observerte variasjonene i ekstraktiver forårsaker sesongvariasjonene i massekvalitet eller om disse variasjonene bare er en effekt av årstidsvariasjoner i flislagringstemperatur og mengde blekekjemikalier. Det gjenstår arbeid for å kartlegge hvordan ekstraktivene påvirker fibermaterialet. Forskningsleder Lars Johansson ved Papir- og fiberinstituttet berømmer arbeidet til Hilde Lyngstad, og påpeker at hun har gjort et enestående arbeid med å nøste opp i den kjemiske kompleksiteten og dynamikken som er og skjer i massevirket og prosessvannet. Lyngstad har vist Massevirket til papirindustrien, her representert med hogget flis, påvirkes av økt temperatur om sommeren, slik at kjemiske endringer oppstår. Mørkfarging av ligninet akselerer, og flere frie fettsyrer dannes. SSFF 7

8 at det først og fremst er endringer i prosessvannet som forårsaker sesongvariasjoner i arkstyrken. Hun har derfor ført forskningen innen dette feltet i en retning som gjør at fokus kan rettes mot det å finne de rette tiltakene for å bekjempe sesongvariasjonene i mekanisk masse. Vi skal også være klar over at slike sesongvariasjoner oppleves over hele verden, innen alle typer massetilvirkningsprosesser. Betydningen av dette arbeidet skal derfor ikke undervurderes, avslutter forskningslederen. Doktorgradsarbeidet til Hilde Lyngstad avslører at forholdet mellom bundne og frie fettsyrer er avhengig av årstiden. Flere frie fettsyrer dannes om sommeren. Furu som råstoff til mekanisk masse - Harpiks bør vaskes ut Papir- og fiberinstituttet (PFI) i Trondheim har gjennomført en rekke pilotforsøk for å belyse egnetheten av furu som råstoff for mekanisk masse. Det viser seg at vask av grovdefibrert masse er et effektivt virkemiddel for å redusere innholdet av harpiks i massen og dermed oppnå en sterkere masse til lavere energiforbruk. Et vasketrinn etter førstetrinnsraffinøren vil kunne gi furu konkurransedyktige forhold sammenliknet med konvensjonell TMP av gran. Det er velkjent at TMP av furu krever % mer energi for å gi tilsvarende massekvalitet som norsk gran. I tillegg er harpiksinnholdet dobbelt så høyt i furu som i gran, noe som kan gi problemer i papirfremstillingen. Derfor har norsk gran vært enerådende på markedet i produksjon av mekanisk masse til avis og andre treholdige trykkpapirkvaliteter. Lavere pris og økt tilgjengelighet av massevirke av furu vil gi konkurransefordeler fremfor bruk av gran. Men en forutsetning er at harpiksproblematikken løses og energiforbruket ved mekanisk fremstilling av furumasse kan reduseres i betydelig grad. I disse pilotforsøkene ble furuflis, en blanding av hogstmoden rotstokk og tynningsvirke, raffinert under trykksatte betingelser (TMP) i pilotraffinøren ved PFI/NTNU. Deretter ble massene utvannet til 3 % massekonsentrasjon under omrøring i en massetank ved 80 ºC. Etter 20 minutter ble massen avvannet i en skruepresse. Deretter fulgte to-trinns atmosfærisk raffinering, slik at massens avvanningsegenskaper kom ned i ca. 100 ml freeness. Forskjellige tilleggstiltak ble testet. Blant annet ble små mengder (ca. 1 %) natriumsulfitt, ph 9,5, tilsatt spevannet i raffinøren eller i forvarmer. Også en mild CTMP ble laget, også den med 1 % natriumsulfitt tilsatt flisen som impregneringsvæske. Et helt annet tiltak var å tilsette enzymet Resinase A2X til vaskevannet, for å vurdere dens påvirkning av ekstraktivstoffene. Resultatene viste at vask av den grovdefibrerte massen fjernet mer enn 50 % av den opprinnelige harpiksen. Ved å tilsette natriumsulfitt og deretter vaske massen, ble ytterligere 25 % av ekstraktivene fjernet. Sammenlignet med konvensjonell TMP av furu, oppnådde de vaskede massene tilsvarende slitindeks til betydelig lavere energiforbruk (-20 %). En av ulempene med vaskeprosessen var at finstofftapet var betydelig % finstoff ble vasket ut. Det førte til at papirets optiske egenskaper ble svekket. Lysspredningskoeffisienten falt med 5-10 enheter. I følge forsker Oddbjørn Eriksen ved PFI, er dette å betrakte som et anliggende utelukkende knyttet til pilotskala. I fullskalasammenheng er det etablert filterteknologi som tar hånd om finstoff og sørger for at dette tilbakeføres til prosessen. 8 SSFF

9 Vask av furumasser gir betydelig høyere slitindeks, som er en viktig styrkevariabel i papir. Ved samme avvanningsegenskap, freeness, øker slitindeksen med fem enheter som følge av at massen er vasket. Forskning ved PFI har vist at furu kan være konkurransedyktig med gran som råstoff for mekanisk masse, dersom harpiks vaskes ut av massen på et tidlig stadium i prosessen. Her viser ingeniør Kristin Stensønes og forsker Oddbjørn Eriksen hvordan vasket furumasse ser ut. Tilbakeføring av finstoffet vil medføre at de vaskede massene får betydelig bedre optiske egenskaper enn det vi opplevde i pilotskala. I tillegg kan vi forvente at harpiksfritt finstoff også bidrar til økt bindingsevne i papiret. Dermed vil slitstyrken gå opp, og energiregnskapet vil kunne forbedres ytterligere. Vi snakker da om å nærme oss kvaliteten på konvensjonell TMP av gran, sier Eriksen, som legger til at vi ikke må glemme investeringsbehovet som er nødvendig for å implementere vaskeprosessen i fullskala. Bruk av skruepresse mellom raffineringstrinnene i TMPprosessen er ikke etablert teknologi i Skandinavia, fordi vask av gran aldri har vært aktuell problemstilling. I andre deler av verden, der massevirkets ekstraktivinnhold er betydelig større enn i de skandinaviske tresortene, er vask av masse begynt å komme på dagsorden. Råstoff til massivtreelementer Massivtreelementer er i ferd med å etablere seg som et viktig produkt innen trehusbygging. Ved produksjon av massivtreelementer er råstofforbruket stort. Råstoffkostnaden er derfor en viktig faktor for å få økonomi i en industriell framstilling av massivtreelementer. I prosjektet har det inngått en aktivitet som omhandler råstoff til massivtreelementer, der hovedmålsettingen har vært å undersøke hvilke egenskaper massivtreelementene får dersom de produseres av virkesråstoff med lave fasthetsegenskaper. Det har vært fokusert på to typer råstoff: Utlegg fra trelast av gran beregnet til limtreproduksjon, og trelast skåret fra massevirke furu. Begge deler er råstoff som har liten verdi og begrenset bruksområde. Massivtreelementer består av mange lameller satt sammen til ett element. Hvis en enkeltlamell har en stor styrkereduserende virkesegenskap i forhold til resten av lamellene, vil den med svært liten sannsynlighet virke inn på E-modulen til massivtreelementet, da det er lite sannsynlig at nabolamellene har tilsvarende virkesfeil i samme tverrsnitt av massivtreelementet. Forsøket viser at råstoff som i dag ikke brukes til konstruksjoner grunnet lave fasthetsegenskaper (T0 og lavere), er godt egnet til produksjon av massivtreelementer når det kombineres med virke med høyere fasthetsklasser på en riktig måte. SSFF 9

10 Liming med EPI-lim I prosjektet har det inngått en aktivitet som omhandler testing av EPI-lim. Dette er et lim som det er ønskelig å benytte i en del sammenhenger fordi det innebærer korte pressetider ved romtemperatur, noe som betyr at det kan benyttes enkelt presseutstyr uten tilføring av varme. Dessuten gir det lyse limfuger. Limet er godkjent for bruk i klimaklasse 1 og 2 (innendørs og ute under tak). I forsøkene ble det brukt et spesielt EPI-lim fra Dynea ASA. Det ble utført delaminerings- og skjærtester på materialet. Det var ønskelig å undersøke EPI-limets egenskaper med hensyn til treoverflatens beskaffenhet, trevirkets fuktighet og temperatur. For visse typer produkter er det ønskelig å lime på sagede flater, noe som i utgangspunktet er vanskelig for alle typer lim. Resultatene viser at EPI fungerer under de fleste forhold, bortsett fra på sagede flater. Siden dette limet i utgangspunktet har korte limingstider, viser resultatene at det er forholdsvis følsomt for variasjoner i limebetingelsene (for eksempel åpen/lukket tid og limmengde). Ved riktig bruk av EPI-lim, vil limfugenes kvalitet tilfredsstille kravene i de gjeldende standarder for de ulike produktgrupper. Egenskaper i framtidig virkesråstoff Den norske virkesråstoffbasen er i stadig endring, og både tilgjengelighet og egenskaper forandrer seg med tiden. Dette gjør det viktig å hele tiden ha oppdatert kunnskap med hensyn til hvilke virkesegenskaper, og hvilke mengder, den skogbaserte industrien til enhver tid kan forvente som råstoff. På bakgrunn av dette er det satt i gang en svært omfattende undersøkelse for å beskrive egenskapene til framtidig virkesråstoff i utvalgte regioner i Sør- Norge. Det har blitt samlet inn et betydelig antall prøver, og det er foretatt registreringer av skoglige forhold, bestandsdata, stammedata, vedegenskaper og fiberegenskaper. Dette er foretatt på det samme materialet, og det gir dermed en unik mulighet til å studere sammenhenger som tidligere ikke har vært undersøkt. På denne måten er dette en unik undersøkelse både i Norge og internasjonalt. Å undersøke fiberegenskaper fra marg til bark er aldri foretatt i en slik skala som dette prosjektet har lagt opp til. Også internasjonalt er dette forskning som er i startfasen. Undersøkelsen er nemlig knyttet til et nylig utviklet måleinstrument (Silviscan), som det kun eksisterer to stykker av i verden. Materialet til egenskapsundersøkelsene besto av i alt 132 grantrær og 60 furutrær fra forskjellige geografiske områder på Sør- og Østlandet. Når det gjelder gran, strakk området seg fra Vestfold/Telemark i sør til Stange/Romedal i nord, og for furu fra Evje/Hornnes i sør til nord i Østerdalen (Rendalen). Både gran- og furumaterialet ble samlet inn i området fra ca m.o.h. Granmaterialet representerer både kultur og naturskog, mens hele furumaterialet ble samlet inn i naturskog. For begge treslagene var størstedelen av materialet hogstmoden skog. Andelen tynningsvirke var henholdsvis 18 % og 20 % for gran og furu. Fra hvert tre ble det tatt ut stammeskiver fra stubbeavskjær, og ved 25 %, 50 % og 75 % av trehøyden. I hver stammeskive ble variasjonene fra marg til bark undersøkt. En rekke egenskaper, både med hensyn til heltre- og fiberegenskaper, inngikk i undersøkelsene. Potensialet med en slik undersøkelse er knyttet til industriens fremtidige valg av råvare. En selektiv utvelgelse av råstoff med gitte egenskaper kan gi en mulighet til å styre kvaliteten til ulike produkter. Logistikk og volum kan imidlertid sette en begrensning på utvalg, men med Variasjon i basisdensitet langs stammen (rotavskjær - 75 % av trehøyden) hos gran og furu. 10 SSFF

11 Variasjon i dobbel barktykkelse langs stammen (rotavskjær 75 % av trehøyden) hos gran og furu. For gran er elastisitetsmodulen lavere ved rotavskjær enn ved 25 % og 50 % av treets høyde (for furu er det en tendens til det motsatte). fordypet kunnskap om råstoffets egenskaper ned på fibernivå, er det potensielt mulig å styre kvaliteten. Mye forskning gjenstår før denne type selektering kan settes ut i praksis, men dette prosjektet leder an og klargjør mulighetene. Datafangsten skal resultere i et "vedbibliotek", som kan gi oss informasjon om hvilke kvaliteter man kan forvente å finne ved fremtidig hogst i norske skoger, samt gi oss informasjon om hvor man finner på forhånd definerte egenskaper. På den måten blir dette en viktig database for industrien og forskningen, med hensyn til å differensiere råstoffet til ulike produkter. Undersøkelsen har avdekket at de morfologiske egenskapene til fiber fra gran og furu er kun marginalt forskjellige. Granfiber er noe lengre og bredere enn fiber fra furu. Furufiber har derimot noe høyere fiberveggtykkelse og dermed også noe høyere densitet. Det siste gir utslag i noe høyere elastisitetsmodul, særlig ettersom mikrofibrillvinkelen er lik i begge arter. Et utvalg av 60 trær fra 20 forskjellige bestand i Sør-Norge har vært gjenstand for undersøkelsen på fibernivå. Halvparten av utvalget bestod av gran, den andre halvparten var furu. Radielle utsnitt fra marg til bark i stammeskiver fra fire forskjellig høyder av treet har blitt undersøkt i et relativt nyutviklet analyseinstrument kalt SilviScan. Det er forskningsinstituttet CSIRO Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation i Melbourne, Australia som har utviklet instrumentet. Granprøvene ble også analysert der, mens stammeskivene av furu ble analysert i et tilsvarende instrument ved STFI-Packforsk i Stockholm. I tillegg til analysene i SilviScan, ble det tatt ut fem prøver fra ulik radius i stammeskivene fra én høyde av treet. Disse prøvene ble analysert i FiberMaster-instrumentet ved PFI, som ga data om fiberlengde og fiberbredde. Det var store forventninger til analysene av mikrofibrill- Fiberlengde og fiberbredde data fra 60 gran- og furutrær fra 20 bestand i Sør-Norge. SSFF 11

12 mikrofibrillene danner med fiberens lengderetning, vil derfor være av betydning for blant annet fiberens styrke. Analysene viste imidlertid at fibrillene i både gran- og furufiber hadde den samme utviklingen med en høy fibrillvinkel i ungdomsved og utflating til et mer konstant nivå etter ca. 20 årringer. Gjennomsnittlig fibrillvinkel i moden ved viste seg å være 10 grader hos begge arter. Mikrofibrillvinkelen i moden ved av gran og furu er vist for de tre klassene av trær - herskende, medherskende og undertrykte trær. vinkelen i gran og furu, ettersom det har vært hevdet at ulikheten i styrke mellom disse artene kan skyldes ulik mikrofibrillvinkel. Cellulosens mikrofibriller danner hovedtyngden av materialet i fiberveggens S 2 -sjikt. Vinkelen som de spiralformede Alle resultatene fra denne undersøkelsen på fibernivå er samlet i en stor database. Det var den primære målsettingen i prosjektet. Det er imidlertid utallige måter å analysere resultatene på, og det ligger derfor mye informasjon i databasen. Dette bør være av stor interesse både i et vitenskapelig og i et kommersielt aspekt. Framtidig virkestilgang Det er godt dokumentert at vi har potensial for økt avvirking i Norge. Det er imidlertid ikke godt dokumentert hvordan dette kvantumet fordeler seg på treslag, kvaliteter, boniteter, høydelag og geografi; forhold som har stor innvirkning på økonomien. Disse analysene, basert på data fra Landsskogtakseringen, gir svar på en del slike forhold. Dagens skogsituasjon avspeiler den skogbehandling som er gjennomført og de historiske markedsforhold. Avvirkingen har i stor grad foregått på de bedre boniteter, og gran er avvirket betydelig hardere enn furu og lauv. Avvirkingskvantumet de nærmeste år må derfor hentes fra svakere boniteter lenger vekk fra vei og i større grad fra treslagene furu og lauv. Riktignok har vi i dag ungskog og yngre produksjonsskog av gran med stor tetthet på de bedre bonitetene. Denne skogen vil en få stor glede av om mer enn 30 år. Region 1 har klart høyest avvirkingsnivå, nærmest potensialet, særlig for gran. Region 3 ligger svært lavt i dag, selv om granas tilvekst på Vestlandet for alvor kommer etter prognoseperioden. Avvirkingen i region 2 og 4 er bare ca. halvparten av potensialet. Samlet er potensialet for økt avvirking i Norge ca. 4 mill. m 3, med relativt størst mulighet for økning i regionene 2, 3 og 4. Her finner vi riktignok svakere boniteter, vanskeligere driftsforhold og større avstand til markedene enn i region 1. Hovedpotensialet ligger hos furu og lauv, og framtidige markedsforhold og rammebetingelser er avgjørende for i hvilken grad potensialet vil kunne utnyttes. Transport av tømmer er kostnadskrevende. Det er derfor viktig at en trelastbedrift kan hente mest mulig tømmer fra nærområdet. Som grunnlag for strategisk planlegging, er det derfor viktig å vite hvilke volum og type tømmer nærområdet kan gi i framtida. En modell for beregning av potensielt framtidskvantum med sikte på størrelse og sammensetning er derfor utviklet. Moelven Soknabruket AS har vært pionerbruker av modellen, og analysene baserer seg på data fra Landsskogtakseringen. Nærområdet til bedriften er bestemt ut fra kostnaden for inntransport. Kostnadstaket ble satt til 75 kroner pr. m 3 tømmer inntransportert. Området er definert på kommunenivå, og består av 22 kommuner fra tre fylker (Buskerud, Oppland og Oslo/ Akershus). Til sammen dekker nærområdet et produktivt skogareal på 6,8 mill. dekar med et stående volum på 65,3 mill. m SSFF

13 I gjennomsnitt besto avvirket kvantum i perioden fra 1963 til 2000 av 83 % gran, 13 % furu og 4 % lauv. Dette har ført til oppbygging av furu og lauv i eldre skog, og vil gi en annen sammensetning av avvirkingskvantumet framover. De siste 10 årene har granavvirkingen ligget like under potensialet. For furu er det langt igjen før avvirkingen når potensialet. Moelven Soknabruket AS henter ca. 70 % av sitt tømmer i nærområdet. Innenfor området tar bedriften ca. 30 % av grankvantumet, og nesten hele furukvantumet. Det er derfor sterk konkurranse om grana i området, mens det for furu skulle være store ekspansjonsmuligheter for bedriften. Sawyer Sawyer er en interaktiv planleggingsmodell for sagbruk. Basert på beskrivelse av saganlegget, tømmer og produkter, beregnes alle postninger for hver tømmerklasse og rangeres etter økonomisk skurutbytte. De åtte beste velges for videre analyse. Brukeren kan slette og redigere postninger. Etter postningsberegningen skjæres alle stokker med den beste postningen, uten hensyn til vareutfallet. Etter markedsoptimering blir mengden av stokker som skjæres med hver Beregning av postninger for hver tømmerklasse og rangering etter økonomisk skurutbytte. Øverste graf viser tømmertilgangen (beige), forbrukt tømmermengde (brun) og produsert trelastmengde (gul). Nederste graf viser produktutfallet i grønne stolper sammenlignet med behovet som røde markører. aktuelle postning omfordelt, slik at produksjonen tilpasses behovet. Sawyer kalkulerer alle tømmerklasser og produkter på basis av oppgitte kostnader og kapasitetstall. Kalkylene vises blant annet som dekningsbidrag per tømmerklasse og produkt, for å forenkle kommunikasjonen mellom bedriftens ledelse og planleggingen. SSFF 13

14 Sagbruksflis - egenskaper avhenger av utstyr Sagbruksflis er flis produsert på sagbrukene som er ment for industriell videreforedling i masse- og papirindustrien. Sagbruksflis er det viktigste biproduktet ved produksjon av skurlast både i volum og verdi. Sagbruksflis produseres oftest som en integrert del av skurprosessen og utgjør en viktig del av treforedlingsindustriens virkesbehov. Ved hugging av flis rett fra stokken, må utstyret tilpasses både fliskvaliteten og skurkvaliteten. Det siste sikres gjerne ved at et sagblad er montert sammen med reduserskiven og pusser stokken i forkant eller bakkant av huggeren. Dette gir et litt lavere flisutbytte, men en bedre skurflate. Granflis fra sju ulike sagbruk ble brukt i denne undersøkelsen. Utstyret som ble undersøkt var langkniv, spiralreduserer og frittstående flishugger. Flisa ble samlet rett etter første reduserer. All flisa ble sendt til PFI for solding. Den visuelle analysen ble utført på en ScanChip fra Iggesund Tools AB på Follum. Denne bruker digitalt kamera for å analysere formen til hver enkelt flis. Fra analysen fikk vi dimensjonsfordeling og utfall i ulike sorteringer. Det ser ut til at langkniv gir en noe mer homogen flis mht. lengde og bredde, mens tykkelsen ser ut til å være omtrent lik for de ulike huggertypene. I tillegg til dimensjonsfordeling, bør man ved valg av utstyr også ta hensyn til bl.a. øvrig utstyr, matehastighet, skurkvalitet og energiforbruk. Fordeling av flislengde. 14 SSFF

15 Publikasjoner fra prosjektet Sandland, K. M., Norsk trevirke som råstoff Verdiskapingspotensial og industrielle muligheter. Treteknisk Informasjon, nr Sandland, K. M., Aktuelt fra SSFF-prosjektet: Prosjektstruktur og aktiviteter. Treteknisk Informasjon, nr Birkeland, T., Houen, P. J., Haartveit, E. Y., Kilde, V., Lind, P., Sandland, K. M., Vadla, K. & Øvrum, A., Norsk trevirke som råstoff Verdiskapingspotensial og industrielle muligheter. Litteraturrapport i SSFFprosjektet. Rapport 52, Norsk Treteknisk Institutt, Oslo. Chinga, G. & Toven, K., Assessment of the microfibril angle in pulp fibres and wood sections. PFI-rapport 03/02. Hobbelstad, K., Framtidig virkestilgang. Aktuelt fra skogforskningen 7/02, Skogforsk/NLH, Ås. Haartveit, E. Y., Aktuelt fra SSFF-prosjektet: Logistikkens strategiske betydning i råvareforsyningen. Treteknisk Informasjon nr Sandland, K. M., Norsk trevirke som råstoff. Årsrapport for 2001, Norsk Treteknisk Institutt. Sandland, K. M. & Øvrum., A Norsk trevirke som råstoff. Treteknisk Informasjon nr Birkeland, T., Aptering: Utfordringer og muligheter, del I. Treteknisk Informasjon nr Birkeland, T., Aptering: Utfordringer og muligheter, del II. Treteknisk Informasjon nr Birkeland, T., Nytenking på apteringsfronten mulighetene tas i bruk. Glimt fra skogforskningen 9/2003. Kilde, V., Aktuell råstoffkvalitet for massivtre? Årsrapport for 2003 Norsk Treteknisk Institutt. Sandland, K. M., SSFFprosjektet delprosjekt Tre. Årsrapport for 2002, Norsk Treteknisk Institutt. Birkeland, T., Aptering for optimal utnyttelse av rotstokk. Treteknisk Informasjon nr Bramming, J. & Øvrum, A., Mapping of wood properties of Norway Spruce (Picea abies (L.) Karst.) and Scots Pine (Pinus sylvestris L.) grown in Norway. Paper presentert på "NSR Conference on Forest Operations", Hyytiälä, Finland, Hobbelstad, K., Virkestilgang for en skogindustribedrift. Aktuelt fra skogforskningen 2/04, Skogforsk/NLH, Ås. Hoem, L. & Haartveit, E. Y., Mapping the distribution channel for solid wood products. Paper presentert på NSR Conference, Finland. In: Silva Carelica 45, NSR Conference on forest operations 2004 Proceedings, University of Joensuu, Faculty of Forestry. Hoem, L. & Haartveit, E. Y., Verdiskapning fra skog til marked. Kontaktkonferanse for skogbruk og skogforskning Hedmark og Oppland. Honne Aktuelt fra skogforskningen 7/04. Houen, P. J., Løvtrevirke i norsk masseindustri. PFI-rapport 11/04. Mjåland, O., Kilde, V., Glasø, G. & Aarstad, J., Råstoff til massivtreelementer en aktivitet i SSFF-prosjektet. Rapport 56, Norsk Treteknisk Institutt. Øvrum, A., Lengdetilpasning av tømmer- og trelastkvalitet. Årsrapport for 2003, Norsk Treteknisk Institutt. Øvrum, A. & Birkeland, T., Cross-cutting in fixed lengths. Paper presentert på NSR Conference, Finland. In: Silva Carelica 45, NSR Conference on forest operations 2004 Proceedings, University of Joensuu, Faculty of Forestry. Birkeland, T., Trelastlengder direkte fra hogstmaskinen. Skogeieren 1/05. Sandland, K. M., Kilde, V., Øvrum, A. og Skogstad. P., Innovativt Tre. Treteknisk Informasjon nr Birkeland, T. & Øvrum, A., Trelastlengder rett fra hogstmaskinen!. Glimt fra skogforskningen 9/2005. Haartveit, E. Y. & Hoem, L., Process integration - from manufactured lumber to consumer. In: Innes, J. L, Edwards, I. K. & Wilford, D. J. (Eds.): Forests in the Balance: Linking Tradition and Technology. XXII IUFRO World Congress, 8-13 August. Brisbane, Australia. Abstracts. The International Forestry Review 7(5):162. Nye rapporter fra Treteknisk: Laminering av gran og furu med lim av type EPI (emulsjonspolymerisert isocyanat) en aktivitet i SSFFprosjektet Rapport 60. Treteknisk Informasjon nr Nytt fra SSFF-prosjektet Nyhetsbrosjyre. SSFF 15

16 Pitzner, B. & Lind, P., Gluing of Norway spruce and Scots pine with an EPI-adhesive (emulsion polymer isocyanate) Activity in the SSFF-project. Rapport 60, Norsk Treteknisk Institutt. Birkeland, T. & Finstad, K., Gir kortere massevirke mer sagtømmer? Treteknisk Informasjon nr Birkeland, T. & Finstad, K., Gir kortere massevirke mer sagtømmer? - Effekter på sagtømmervolumet av kortere minstelengder på massevirke. Viten fra Skog og landskap. Bramming, J., Mekaniske og fysiske egenskaper i norsk gran og furu en aktivitet i SSFF-prosjektet. Rapport 65, Norsk Treteknisk Institutt. Bramming, J. & Øvrum, A., Modelling of physical and mechanical wood properties of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) grown in Norway. Paper presentert på the 5th workshop in IUFRO WP S Wood Quality Modelling in Waiheke Island, New Zealand, Eriksen, O., Scots pine as raw material in mechanical pulping PFI Report 17/06, PFI, Norway. Eriksen, O., Solheim, O., Heum, J. R. and Nesbakk, T Morphological properties of Norway spruce and Scots pine. Property analyses based on SilviScan and FiberMaster measurements. PFI Report 18/06, PFI, Norway. Finstad, K., Sagbruksflis en aktivitet i SSFF-prosjektet. Rapport 66, Norsk Treteknisk Institutt. Finstad, K., SSFFprosjektet: Celluloseflis. Årsrapport for 2005, Norsk Treteknisk Institutt. Haartveit, E. Y & Hoem, L., Vide perspektiver gir effektiv trelastflyt. Glimt fra skogforskningen 6. Lyngstad, H., Seasonal variations in mechanical pulp quality. Doktorgradsavhandling 150, Institutt for kjemisk prosessteknologi, NTNU. (ISBN ), 124 p., 4 appendix. Pitzner, B., SSFFprosjektet: Laminering med EPIlim. Årsrapport for 2005, Norsk Treteknisk Institutt. Toverød, H , Sawyer et planleggingsverktøy for sagprosessen en aktivitet i SSFF-prosjektet. Rapport 64, Norsk Treteknisk Institutt. Toverød, H., SSFFprosjektet: Sawyer et verktøy for markedstilpasset skur. Årsrapport for 2005, Norsk Treteknisk Institutt. Vadla, K., Virkesegenskaper hos gran og furu fra forskjellige lokaliteter i Sør-Norge. Wood Properties of Spruce and Pine from Various Sites in Southern Norway. Forskning fra Skog og landskap rapport Øvrum, A. & Vestøl, G., Modelling the effect of log length on sawn timber quality in Norway spruce (Picea abies (L.) Karst). Poster presentert på The 5th workshop in IUFRO WP S Wood Quality Modelling in Waiheke Island, New Zealand, Norsk institutt for skog og landskap Raveien 9, N-1431 Ås Telefon Telefaks post@skogoglandskap.no Papir- og fiberinstituttet AS 7491 Trondheim Telefon Telefaks firmapost@pfi.no Norsk Treteknisk Institutt Postboks 113 Blindern, 0314 Oslo Telefon Telefaks firmapost@treteknisk.no