Preservative-treated plywood: Effects on mechanical properties, preservative uptake and dimensional stability
2026 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
Plywood is a widely used engineered wood product known for its strength, dimensional stability, and versatility. Birch plywood, in particular, has shown promising structural properties, making it a potential alternative to traditional materials in demanding applications. However, its use outdoors is limited by vulnerability to moisture and biological degradation. This thesis investigates the effects of waterborne (Tanalith) and oilborne (Tanasote) preservative treatments on birch and spruce plywood, focusing on retention and penetration of wood preservative, dimensional stability, and mechanical performance. The aim is to assess the feasibility of these treatments for structural use and identify critical factors influencing treatment effectiveness. 13 full-size plywood boards (ten birch and three spruce) were prepared, cut into various sizes, and treated using industrial-scale pressure impregnation. A full-cell process was used for the waterborne Tanalith treatment and an empty-cell process for the oilborne Tanasote. After treatment, samples were dried under controlled conditions and analyzed for retention, penetration depth, and mechanical performance. Retention was calculated based on the mass increase after treatment in relation to the preservative concentration. Penetration depth was assessed using a copper reagent that caused a visible color change, showing how far the preservative had reached into the plywood. Mechanical performance was evaluated using four-point bending, compression, and Brinell hardness tests. Retention increased as panel size decreased, with smaller specimens absorbing more solution per unit volume. Spruce plywood exhibited higher retention than birch, potentially due to differences in veneer thickness, number and composition of glue lines. While Tanasote-treated boards showed higher apparent retention, these values are not directly comparable, as Tanasote was applied in undiluted delivery form whereas Tanalith was applied as a 4.3% concentration water solution. Tanalith-treated boards displayed more visible deformation, including warping and veneer cracking, especially in spruce. Tanasote-treated boards remained dimensionally stable. In mechanical testing, Tanalith-treated birch showed around 30% strength loss in compression and bending strength, while Tanasote-treated samples retained most strength and exhibited higher surface hardness. In conclusion, panel size had a strong effect on preservative retention, with smaller samples achieving sufficient retention levels, likely due to their higher edge-to-volume ratio. Tanasote-treated specimens generally maintained better dimensional stability and integrity, suggesting oilborne preservatives may be more suitable for structural plywood in exterior environments. However, further studies are needed to assess long-term performance and ensure treatment consistency.
Abstract [sv]
Plywood är en mycket använd träbaserad skivprodukt som utmärks för sin styrka, formstabilitet och mångsidighet. Björkplywood har visat på väldigt goda strukturella egenskaper att den skulle kunna fungera som ett alternativ till traditionella material i till exempel förbandsplåtar. Dock begränsas användningen utomhus av känslighet för fukt och biologisk nedbrytning. Denna studie undersöker effekterna av behandling med vattenlösligt (Tanalith) och oljelösligt (Tanasote) träskyddsmedel på björk- och granplywood, med fokus på upptagning och inträngning av träskyddsmedel, formstabilitet och mekaniska egenskaper. Syftet är att bedöma behandlingarnas lämplighet för plywood samt att identifiera avgörande faktorer som påverkar effektiviteten av behandlingen. 13 fullstora plywoodskivor (tio björk och tre gran) bereddes, kapades i olika storlekar och behandlades med industriell tryckimpregnering. En fullcellprocess användes för den vattenlösliga Tanalith-behandlingen, och en sparimpregneringsmetod för den oljelösliga Tanasote. Efter impregneringen torkades proverna under kontrollerade förhållanden och analyserades därefter med avseende på upptagning och inträngningsdjup av träskyddsmedel samt förändringar i mekaniska egenskaper. De mekaniska egenskaperna utvärderades genom fyrpunktsböjning, tryckprovning och Brinell-hårdhetstest. Resultatet visade att upptagningen av träskyddsmedel ökade i takt med minskande panelstorlek, där mindre prover visade högre upptagning per volymenhet. Granplywood uppvisade generellt högre upptagning än björk, vilket potentiellt kan förklaras av skillnader i fanertjocklek eller limtyp. Även om Tanasote-behandlade skivor visade högre uppmätt upptagning är dessa värden inte direkt jämförbara, eftersom Tanasote applicerades i outspädd leveransform, medan Tanalith applicerades i en 4,3 % vattenlösning. Tanalith-behandlade skivor visade mer synliga deformationer, inklusive skevhet, böjning och fanersprickor, särskilt hos gran. Tanasote-behandlade skivor förblev i stort sett utan deformationer eller andra defekter. I de mekaniska testerna visade Tanalith-behandlad björk en minskning av böj- och tryckhållfasthet runt 30%, medan Tanasote-behandlade prover behöll större delen av sin hållfasthet och uppvisade ökad ytlig hårdhet. Sammanfattningsvis hade panelstorleken en tydlig påverkan på upptagningen, där mindre prover uppnådde tillräcklig upptagning, sannolikt till följd av deras högre kant-till-volym-förhållande. Tanasote-behandlade proverna bibehöll överlag bättre formstabilitet, hållfasthet och styvhet, vilket tyder på att oljeburna träskyddsmedel kan vara mer lämpade för plywood i utomhusmiljöer. Ytterligare studier krävs dock för att utvärdera långtidsprestandan i utomhusmiljöer.
Place, publisher, year, edition, pages
2026.
Series
TRITA-ABE-MBT ; 262
Keywords [en]
plywood, preservative treatment, birch, spruce, waterborne preservatives, oilborne preservatives, mechanical properties
Keywords [sv]
plywood, träskyddsmedel, björk, gran, vattenlösligt träskyddsmedel, oljelösligt träskyddsmedel, mekaniska egenskaper
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-375687OAI: oai:DiVA.org:kth-375687DiVA, id: diva2:2029127
External cooperation
Träskyddsinstitutet
Supervisors
Examiners
2026-01-162026-01-16