PUIDUTÖÖTLEMISE ÕPPETOOL. Dmitri Šumigin. Puitlaastplaadid

Transcription

1 PUIDUTÖÖTLEMISE ÕPPETOOL Dmitri Šumigin Puitlaastplaadid Põhineb projektil : Polümeermaterjalide instituudi ja ettevõtete koostöö väljakujundamine magistriõppekava KAOM02/09 «Materjalitehnoloogia» alusel läbiviidava taseme- ja täiendkoolituse õpiväljundite süsteemi ellurakendamisel ja täiustamisel. Õppeaine : KMM0270 «Puitpolümeerkomposiidid»

2 Sisukord 1. Sissejuhatus Puitlaastplaatide üldiseloomustus Liigitus Omadused Toorme iseloomustus Puittooraine Sideained Kõvendid Teiste lisandite üldiseloomustus Liimi retseptuur Puitlaastplaatide tootmine Tootmisprotsessi üldiseloomustus Puidu peenestamine, säilitamine ja kuivatamine Laastu segamine liimiga Laastuvaiba laotamine Puitlaasplaatide pressimine Puitlaasplaatide lõpptöötlus Tehnilised nõuded puitlaastplaatidele Puitlaastplaatide üldnõuded ja füüsikalis-mehaanilised omadused Vaba formaldehüüdi määramise meetodid ja normatiivid Puitlaastplaatide eriliigid Vahvelplaat Orienteeritud laastuga plaat Kirjanduse loetelu

3 1. Sissejuhatus Puitlaastplaat (inglise keeles particleboard) on plaatmaterjal, mis on valmistatud kokku pressitud puiduosakestest ja sideainest (liimist) kõrgel temperatuuril ja survel. Laastuna kasutatakse enamasti okaspuidu laastu. Liimi põhikomponent on vaik (enamasti karbamiidformaldehüüdvaik). Vaigule võib olla lisatud parafiini, karbamiidi, kõvendit ja ka teisi lisandeid, mis moodustavad ühtse süsteemi (liimi). Puitlaastplaatide hulka kuuluvad ka vahvelplaat (WB - waferboard) ja orienteeritud laastuga plaat (OSB - oriented strand board) [1]. Joonis 1. Puitlaastplaat Puitlaastplaadid on kas ühekihilised või mitmekihilised. Mitmekihilises puitlaastplaadis on tavaliselt kolm kihti: välimine-sisemine-välimine (vt joonis 2). Väliskihid on tehtud puidu peenemast fraktsioonist ja sisekiht on valmistatud jämedamast fraktsioonist. Puitlaatplaadi tihedus [2] ei ole seetõttu sama kogu plaadi paksuse ulatuses ning tiheduse profiil on U-kujuline (vt joonis 3). Puitlaastplaatide ajalugu: a. ameeriklase Hubbardi töö Puidujäätmete kasutamine a. võttis ameeriklane Watson patendi meetodile lamedast laastust plaadi tegemiseks a. sakslane Beckman tegi ettepaneku valmistada plaati, mille sisekiht oleks laastust või saepurust ja väliskihiks oleks spoon ndatel aastatel võeti rida patente a. sai šveitslane F. Pfhol sai patendi puitlaastplaatide valmistamise tehnoloogiale a. lasti käiku tehas Saksamaal Breemenis. 3

4 1960-ndatel aastatel algas tormiline areng. Eestis hakati tootma väikeses mastaabis 1950-ndatel aastatel Narva Mööblivabrikus ja Tallinna Taarakombinaadis a. läks käiku Püssi PPK tootmisvõimsusega m 3 aastas. Praegune tootmisvõimsus m 3 aastas ja firma nimetus on Repo Vabrikud a. avati Pärnu Puitlaastplaatide Tehas tootmisvõimsusega m 3 aastas, a. suleti. Tiheduse profiil Tihedus, kg/m 3 Sisekiht, Väliskihid Joonis 2. Mitmekihiline puitlaastplaat Paksus, mm Joonis 3. Puitlaastplaatide tiheduse profiil Enamik ettevõtteid toodab tänapäeval mitmekihilisi puitlaastplaate, sest see võimaldab kasutada puidu kõiki fraktsioone ning valmistada heade füüsikalis-mehaaniliste omadustega (paindetugevus, sisesidusus) puitlaastplaati, mis vastab EN standarditele. Maailma tootmismaht 2007 aastal oli 90 miljonit m 3 [3]. Puitlaastplaatide peamine kasutusvaldkond on mööbel lauad, kapid, riiulid, jne. Ehituses kasutatakse puitlaastplaate peamiselt voodri- ja alusmaterjalina. Mööblitööstuses kasutatakse puitlaastplaate juba pikemat aega täispuidu asemel nii korpusmööbli kui ka pehme mööbli konstruktsioonielemendina. Nähtavate pindade puhul kasutatakse puitlaastplaate lamineerituna või spoonituna. Lamineeritud puitlaastplaat saadakse termokõveneva vaiguga immutatud paberi pressimisel plaadi pinnale kõrgel temperatuuril ja survel. Laminaat (lamineeritud puitlaastplaadi pealiskiht) võib olla ühevärviline (tavaliselt valge) või dekoratiivkattega (vt joonis 4). Lamineeritud plaati kasutatakse odavama korpusmööbli valmistamiseks. Spoonitud puitlaastplaat (vt joonis 5) saadakse samal meetodil, kuid immutatud paberi asemel on naturaalne puiduspoon, tavaliselt lehtpuidust, kuna see on tavaliselt kõvem kui okaspuit ja ilusama tekstuuriga. Puiduspooni korral eristatakse kahte põhitüüpi: hööveldatud spoon (rikkama mustriga - tamm) ja treispoon (kask). 4

5 Joonis 4. Lamineeritud puitlaastplaat Joonis 5. Kasega spoonitud puitlaastplaat 2. Puitlaastplaatide üldiseloomustus 2.1 Liigitus Puitlaastplaate saab liigitada [4] erinevatest kriteeriumidest lähtuvalt ja seetõttu on võimatu esitada nende kõikehõlmavat liigitust. Selles konspektis liigitakse puitlaastplaate lähtudes standardist EVS-EN 309 järgnevalt: Valmistusviisi järgi: Lamepressitud plaadid Valtspressitud plaadid Ekstrusioonplaadid a) ühtsed b) torujate õõnsustega Pinna oleku järgi: Töötlemata (lihvimata) Lihvitud või hööveldatud Kaetud (vedel kattesegu, nt värv) Surve all tahke materjaliga pealistatud (nt spoon, immutatud dekoratiivpaber, dekoratiivne lamineeritud lehtmaterjal, kile) Väliskuju järgi: Lamedad Profiilse pinnaga Profiilse servaga 5

6 Osakeste mõõtmete ja kuju järgi: Laastplaat Vahvelplaat Orienteeritud laastuga plaat (OSB) Plaadi ehituse järgi: Ühekihilised plaadid Mitmekihilised plaadid Sujuvalt muutuva struktuuriga plaadid Torujate õõnsustega ekstrusioonplaadid Kasutusotstarbe järgi: Üldotstarbelised Sisustuses (k.a mööbel) kuivades tingimustes kasutatavad plaadid Ehituses kasutatavad kandetarindiplaadid a) Kuivades tingimustes kasutatavad b) Niisketes tingimustes kasutatavad Eriotstarbelised plaadid a) Kõrgendatud vastupidavusega kandetarindiplaadid b) Kõrgendatud bioloogilise vastupidavusega plaadid c) Kõrgendatud tulekindlusega plaadid d) Heliisolatsioonplaadid e) Muud 2.2 Omadused Puitlaastplaatidel on rida omadusi ja faktoreid, mis neid mõjutavad. Puitlaastplaatide suurused on üldiselt järgmised: Paksused 3,2...38,0 mm Laiused mm Pikkused mm 6

7 Laastplaatide omadusi mõjutavad tegurid: Laastu kuju, suurus, tihedus (puiduliik), laastu suund plaadis, niiskussisaldus kuumpressimisel; Liimi tüüp ja kogus; Tootmisviis (meetod, pressi surve ja temperatuur). Puitlaastplaatide tehnilised andmed: Laastu paksus 0,5 mm, laius mm, pikkus mm. Liimi koguseks arvestatakse % laastu kuivkaalust. Tihedus kg/m 3. Ligikaudne tugevuse alammäär 18 mm plaadi korral: Paindetugevusele 10 MPa; Tõmbetugevusele risti pinnal 0,24 MPa. Plaadi normaalpaksus mm Kordamisküsimused - Mis on puitlaastplaat? - Millistest komponentidest koosneb liim? - Puitlaastplaatide liigitus sõltuvalt otstarbest. - Millised on puitlaastplaatide paksused? - Millised tegurid mõjutavad plaatide omadusi? - Milline on plaatide tiheduste vahemik? - Millised on puitlaastplaatide tugevusomadused? 3. Toorme iseloomustus 3.1 Puittooraine Puittooraineks sobivad kõik puiduliigid. Eesmärgiks on aga kasutada madalakvaliteedilist toorainet ja tootmisjääke: Ümarpuit Saetööstuse kõrvaltoodang Vineeritööstuse kõrvaltoodang Puusepatööstuse kõrvaltoodang Metsahake 7

8 Üheaastased taimed Puuvillatööstus puuvilla puine osa Suhkrutööstus suhkruroo pressjääk ehk nn bagass Puitlaastplaadi tootmise põhiliseks toormeks on puidulaast ja saepuru. See võib tulla puitlaastplaatide tootmisesse kahel erineval moel: Saetud ümarpuidu või jäätmepuidu laastustamisel; Laastu ja saepuru sisseostmisel saeveskitest. Puitlaastplaat on peamiselt kolmekihiline plaat, mille väliskihid on tehtud puidu peenemast fraktsioonist (vt joonis 6) ja sisekiht on valmistatud jämedamast fraktsioonist (vt joonis 7). Laastu ja saepuru sorteeritakse erinevat tüüpi sorterites. Toorme kvaliteedist ja laastu suurusest sõltuvad lõplikud plaadi omadused. Joonis 6. Peenem fraktsioon Joonis 7. Jämedam fraktsioon 3.2 Sideained Puiduosakeste sidumiseks kasutatakse liime (vaik + teised komponendid): Fenoolvaigud madal kõvenemise kiirus (-) Karbamiidvaigud eritab formaldehüüdi (-) Isotsüanaatvaigud eeliseks tugev liimühendus väiksema liimihulgaga, ei erita formaldehüüdi Eelmisel sajandil kasutati fenoolvaike, mis olid saadud fenooli ja formaldehüüdi polükondensatsioonil (vt joonis 8). Praegu neid enam ei kasutata madala kõvenemiskiiruse ja kõrge hinna tõttu, kuid kõrge veekindluse tõttu kasutatakse OSB- ja vahvelplaatide valmistamisel. 8

9 Joonis 8. Fenoolformaldehüüdvaigu süntees (fenoolis saab asendada ka teist orto- ja paraasendit) Tänapäeval fenoolvaikude asemele tulid reaktiivsemad (kiiremini kõvenevad) ja odavamad karbamiidformaldehüüdvaigud ja melamiinformaldehüüdvaigud. Karbamiidformaldehüüdvaikude tööstuslik tootmine algas aastal. Karbamiidformaldehüüdvaikude süntees on kolmeastmeline (vt joonis 9). Esimeses astmes kasutades formaldehüüdi liiga (2 2,5) (ph = 7,8 8,5) saadakse põhiliselt metüloolderivaadid, teises astmes viiakse läbi polükondensatsioon C juures (ph = 4,0 5,0). Seejärel tehakse vaheprodukt uuesti kergelt leeliseliseks ja lisatakse täiendav kogus karbamiidi, mis reageerib vaba formaldehüüdiga ja vaigu metüloolrühmadega. Vaik kontsentreeritakse kuivjäägini 65 70%. Seoses vaba formaldehüüdi probleemiga püütakse viimasel ajal kasutada eriti väikest formaldehüüd/karbamiidi suhet (1,05/1), mis on kompromiss füüsikalis-mehaaniliste omaduste arvel. Karbamiidformaldehüüdvaikude nõrgaks kohaks on aminometüleensidemete tundlikkus kuumusele ja hüdrolüüsile [5]. Joonis 9. Karbamiidformaldehüüdvaigu süntees 9

10 Vaigud on nii külm- kui kuumkõvenevad. Külmalt kõvendamiseks kasutatakse kõvendina oblikhapet (ph = 3...5), kuumalt kõvendamiseks aga NH 4 Cl, (NH 4 ) 2 SO 4 ja praeguse ajal püütakse üle minna NH 4 NO 3 -le, millede lagunemisel tekib hape ning vabanev ammoniaak reageerib vaba formaldehüüdiga. Kõvenemine toimub metüloolrühmade ja aminorühmade täiendava polükondensatsiooni arvel koos vee eraldumisega. Karbamiidformaldehüüdvaikude eeliseks on kõrge kõvenemiskiirus, odavad lähteained ja lahustuvus vees, kõvenemistingimuste varieeritavus ja hea adhesioon. Puuduseks on aga piiratud veekindlus ja väike elastsus [6]. Melamiinformaldehüüdvaikude tootmine algas aastal. Nende süntees on sarnane karbamiidformaldehüüdvaigu sünteesiga, kuid erinevalt karbamiidist reageerib melamiini aminorühm kergelt kahe formaldehüüdiga ja võib tekkida heksametüloolamiin (vt joonis 10). Sünteesil kasutatakse eelistatult reagente melamiin/formaldehüüd vahekorras 1/1,8 2,5. Tekkinud metüloolühendite polükondensatsioon jätkub aluselises keskkonnas (ph = 9,5...10), kusjuures tekivad dimetüleeneetrid ja metüleeneetrid. Melamiinformalhüüdvaiku kontsentreeritakse kuivjäägini 53 55%. Joonis 10. Melamiinformaldehüüdvaigu süntees (üks struktuuri variant mitmetest võimalikest) 10

11 Kõvenemine toimub analoogselt karbamiidvaikudega metüloolrühmade täiendava polükondensatsiooni arvel happelise kõvendi ammooniumkloriidi NH 4 Cl, ammooniumsulfaadi (NH 4 ) 2 SO 4 või ammooniumnitraadi NH 4 NO 3 juuresolekul. Melamiinformaldehüüdvaikude eelised on parem veekindlus võrreldes karbamiidformaldehüüdvaikudega sama kõvenemiskiiruse juures. Puuduseks on aga halvem vees lahustuvus ja kallis hind. Melamiinformaldehüüdvaigud on samuti kasutusel puitlaastplaatide tootmises, kuid nende kasutamine on piiratud kallima hinna tõttu võrreldes karbamiidformaldehüüdvaikudega. Sagedamini kasutatakse vähest kogust melamiinformaldehüüdvaiku segus karbamiidformaldehüüdvaiguga, et anda puitlaastplaadile suuremat veekindlust. Lõppkokkuvõtteks leiavad tänapäeval kasutamist puitlaastplaatide tootmiseks karbamiid-melamiinformaldehüüdvaigud erinevate karbamiidformaldehüüdvaigu ja melamiinformaldehüüdvaigu vahekordadega. 3.3 Kõvendid Tänapäeval kasutatakse kõvenditena peamiselt kolme keemilise aine vesilahust: 1. NH 4 Cl ammooniumkloriid, 2. (NH 4 ) 2 SO 4 ammooniumsulfaat 3. NH 4 NO 3 ammooniumnitraat Kõvendeid kasutatakse karbamiidformaldehüüd-, melamiinformaldehüüd-, karbamiidmelamiinformaldehüüdvaikude kõvendamiseks. Ammooniumkloriid oli esimene kõvendi, mida kasutati puitlaastplaadi tootmiseks selle leiutamise ajast üheksateistkümnendal sajandil. Ammooniumkloriidi kasutatakse praegu vähe, kuna ta on korrodeeriv aine (klassifitseeritud klass 8 söövitusainena) ja puitlaastplaadi põlemisel eraldub keskkonnaohtlike gaasidena (kloriinidena). Lisaks sellele vähese vees lahustamise tõttu ammooniumkloriidist saab valmistada ainult 25%- list vesilahust ning puitlaastplaadi keskmises kihis on liiga palju vett, et seda kuumpressi all kiiresti välja aurutada. Ammooniumsulfaadile üleminek oli tingitud sellest, et ta on keskkonnale ohutum kui ammooniumkloriid ja ei ole korrodeeriv, kuid temast ei saa ka valmistada kõrge kontsentratsiooniga vesilahust. Praegu kasutab enamik puitlaastplaate tootvaid ettevõtteid ammooniumsulfaati. 11

12 Selle sajandi alguses tekkis vajadus uue kõvendi järele, millest oleks võimalik teha kõrgema kontsentratsiooniga (50%) vesilahus. Tänu madalamale niiskusele plaadi keskmises kihis on võimalik suurendada vee hulk väliskihtides kiiremaks soojusülekandeks kihtide vahel, et vähendada pressimisaega kuumpressi all. Selline samm suurendab tootmisliini tootlikkust, ei alanda plaadi omadusi ning hoiab niiskuse bilanssi samal tasemel. Kõvendi roll puitlaastplaadi tootmise protsessis on märkimisväärne. Kõvendi kiirendab vaigu kõvenemisreaktsiooni kuumpressi all ning seob plaadis oleva vaba formaldehüüdi. Tähtsaim osa kõvendi molekulis on NH 4 + katioon, anioon tagab aga molekuli neutraalsust. Kuumpressimisel kõvendi laguneb happeks ja vabanevaks ammoniaagiks, mis reageerib vaba formaldehüüdiga (vt joonis 11). Reaktsiooni tulemusena tekib heksametüleentetraamiin. Joonis 11. Kõvendi toime Kõvenemine toimub metüloolrühmade ja aminorühmade täiendava polükondensatsiooni arvel [5] koos vee eraldumisega (vt joonis 9) tänu vabanenud hapetele, mis loovad õige ph vaigu kõvenemiseks. Reaktsiooni tulemusena tekkib kõvenenud minimaalse vaba formaldehüüdi sisaldusega vaik (vt joonis 12). Joonis 12. Kuumkõvenenud karbamiidformaldehüüdvaigu struktuur 12

13 Peamiste kõvendite võrdlus on toodud tabelis 1. Tabel 1. Kõvendite võrdlus Omadus NH 4 Cl (NH 4 ) 2 SO 4 NH 4 NO kg kotid 25 kg kotid tahke 1000 kg konteiner Taara tahke 100% NH 4 Cl 100% (NH 4 ) 2 SO 4 Valmistada 25% Valmistada 23,7% Otsene Kasutamine vesilahus vesilahus Keemiline koostis, % NH 4 Cl 25%, H 2 O 75% (NH 4 ) 2 SO 4 23,7%, (NH 2 ) 2 CO* 18,4%, H 2 O 57,9% NH 4 NO 3 50%, (NH 2 ) 2 CO* 15%, H 2 O 35% Värv Läbipaistev Läbipaistev Läbipaistev Tihedus, kg/m ph 6,6 6,6 6,17 Lisamise määr 1,5 4% kuiv/kuivale 1,5 4% kuiv/kuivale 1,5%...4% kuiv/kuivale Hoidmine 12 kuud 25 C juures 12 kuud 25 C juures 12 kuud 25 C juures Hind, tonn 90 EUR 160 EUR 400 EUR * (NH 2 ) 2 CO - karbamiid Kõvendi valikul tuleks lähtuda järgmistest parameetritest: kõvendi hind ja plaadi niiskuskindlus. Kõvendi hind osutub tänapäeval peamiseks valikuparameetriks, kuid uue kõvendi loomisega ammooniumnitraadi baasil, millega on võimalik alandada pressimisaega ning suurendada tootmismahtu, võib pressimisaja lühendamise võime ära määrata kõvendi kasutamist [5]. 3.4 Teiste lisandite üldiseloomustus Lisaks laastule, saepurule, vaigule ja kõvendile lisatakse süsteemile ka parafiini, karbamiidi, mõnikord ka eraldusaineid ja värve. Parafiin Sellel komponendil on lihtne ja selge kasutuseesmärk seda kasutatakse valmisplaadile kõrgema niiskuskindluse andmiseks. See võimaldab vähendada puitlaastplaadi pundumist niisketes kasutamistingimustes kõrgel suhtelisel niiskusel (95 100%). Parafiin tuleb ettevõtetesse lahusena või tahke (millest tehakse vesilahus). 13

14 Karbamiid Karbamiid on tahke lisand liimisegudes. Karbamiidi lisatakse vaba formaldehüüdi emissiooni vähendamiseks, kuna karbamiid seob vaba formaldehüüdi (vt joonis 9), vähendades selle sisaldust vaigus. Sellisel juhul saavad ettevõtted täita E1 puitlaastplaadi vaba formaldehüüdi emissiooni normi E1 8,0 mg / 100 g kuiva plaadi kohta (EN 120 standardi järgi). Karbamiidi kasutatakse kas tahkel kujul ( 3 5 mm diameetriga valged graanulid) või vedelal kujul ( 40% vesilahusena). Karbamiidi lisamisel peab väga ettevaatlik olema, kuna selle liigne lisamine toob kaasa füüsikalismehaaniliste omaduste (paindetugevus, sisesidusus) alanemise. Eraldusaine (inglise keeles release agent) Eraldusaine on vedel lisand, mida kasutatakse tänapäeval vaid mõnedes ettevõtetes, kus on tekkinud probleeme plaadi kleepumisega tootmisliini lindi külge peale plaadi tulekut peapressist. Plaat on peale peapressi nii kuum ( 200 C), et hakkab kleepuma lindi külge. Selline olukord on tingitud mitmest faktorist: vaigu halvast jaotamisest plaadis, lindi materjalist (kumm või metall). Kleepunud plaati eraldatakse mehaaniliselt, kuid eraldusaine võimaldab lihtsalt vältida kleepuvust tänu sellele, et ta parandab vaigu jaotumist plaadis. Kokkuvõtteks, eraldusaine kasutuseesmärk on vältida plaadi kleepuvust lindi külge, kuid ta ei aita juhul, kui plaat on juba kleepunud (saab eraldada mehaaniliselt). Värvid Värve lisatakse puitlaastplaatidele, et näidata nende eriomadusi. Roheline niiskuskindel puitlaastplaat, punane tulekindel puitlaastplaat. 3.5 Liimi retseptuur Kõik need kemikaalid (vaik, kõvendi, parafiin, karbamiid, eraldusaine) moodustuvad ühtse tervikliku süsteemi, mida nimetatakse liimiks. Liimi retseptuur (vt tabel 2) sõltub mitmest faktorist: Plaadi tüübist Toorpuidust Kõvendist Vaba formaldehüüdi emissioonidest Tootmisliinist 14

15 Tabel 2. Liimi retseptuur 1m 3 plaadile Sisekiht (70%) Väliskiht (30%) Komponent kg kg Vaik (69% kuivaine) 63,0 27 NH + 4 X - * 1,4 0,1 Kõvendi karbamiid 0,4 0,03 vesi 1,0 0,1 Parafiin 1,2 0,4 Eraldausaine 0,3 0,2 Värvid 0,03 0,01 * X on Cl -, või SO 4 2- või NO 3 - Kordamisküsimused - Millist puitu kasutatakse toorainena puitlaastplaatide tootmisprotsessis? - Milliseid liime kasutatakse puitlaastplaatide tootmises? - Milline on karbamiidformaldehüüdvaikude puudus? - Milline on melamiinformaldehüüdvaikude eelis? - Milleks kasutatakse kõvendeid? - Milline kõvendi on korrodeeriv aine? - Millisest kõvendi tüübist võib valmistada kõigeima konsentratsiooniga vesilahuse? - Milleks kasutatakse parafiini? - Millist värvi on niiskuskindel plaat? - Milleks kasutatakse eraldusaineid? 15

16 4. Puitlaastplaatide tootmine 4.1 Tootmisprotsessi üldiseloomustus Puitlaastplaatide tootmisprotsess on kõikides tootvates ettevõtetes sarnane ning koosneb samadest liini koostisosadest (vt joonis 13) Joonis 13. Puitlaastplaadi tootmisprotsess Tootmine algab materjali laost (1), kuhu toore transporditakse ümarpuidu ja jäätmepuidu laastu lõikamisel laasturist või laastu ja saepuru sisseostmisel saeveskitest. Materjali ladu asub tavaliselt ettevõtte territooriumil õues ning ei vaja eraldi hoonet. 16

17 Materjali laost läheb laast peenestamisele (2) ja seejärel eelsorteerimisele (3), kus toimub laastu eraldamine fraktsioonideks. Sobiva peensusastmega fraktsioon läheb edasi otse kuivatisse, kuid jämedam fraktsioon peenestatakse (4) ning seejärel suunatakse kuivatisse (5). Jäägid kõrvaldatakse. Peale kuivatamist laast sorteeritakse sorteerimismasinas (6) plaadi sise- ja väliskihi fraktsioonideks. Jäägid kõrvaldatakse. Sorteeritud laast ja saepuru lähevad segistisse (7), kus toimub segamine vaigu, kõvendi, parafiini ja teiste lisaainetega. Iga komponendi jaoks on eraldi pump ja voolik, mille kaudu neid juhitakse segistisse. Iga tootmisliini kohta on kaks segistit: väliskihtide ja keskkihi jaoks. Peale segisteid läheb puit pikietteande transportööril laoturitesse (8), mille eesmärk on moodustada jooksva lindi peale esmaselt alumine kiht, siis keskmine kiht ja ülemine kiht. Edasi laastuvaip läheb eelpressi (9), kus vaipa tihendatakse ja selle paksus märgatavalt väheneb. Seejärel eelpressitud laastuvaip viiakse kuumpressi (10), kus toimub vaigu kõvendamine ja plaadi moodustumine. Pooltoode trimmitakse (11), jahutatakse (12) ja suunatakse vahelattu (13). Sealt läheb jahutatud plaat servlõikamisele. Pärast seda operatsiooni plaat lihvitakse (14) teatud paksuseni ja lõigatakse õigesse formaati (15). Valmisplaat viiakse valmistoodangu lattu, kus toimub plaadi pakendamine (16). Sageli läheb plaat lamineerimisele/spoonimisele. 4.2 Puidu peenestamine, säilitamine ja kuivatamine Puiduosakestele esitatakse järgmisi nõudeid: laastu pind peab olema sile laastu kiusuund on laastu pikisuunas laast on sirge laastud on sarnaste mõõtmete ja omadustega laastude pikkus, laius ja paksus on sobivad plaadi valmistamiseks Väliskihi laastude paksus 0,2...0,3 mm ja sisekihi laastu paksus 0,4...0,7 mm. 17

18 Puidu peenestamine Puitu peenestakse kahel erineval viisil: lõikepeenestamine ja löökpeenestamine [7]. Joonis 14. Puidu peenestamise seadmed: a) ketasraiemasin ümarmaterjalile (löökpeenestamine) 1 terasketas, 2 noad, 3 imevtoru, 4 ava kettas, 5 laastu väljumistoru, 6 puidu sisenemistoru, 7 raiemasina korpus, 8 laba, 9 ajam, 10 hooratas, 11 töödeldav puitpakk, 12 - tuginuga b) noavõll-laastur ümarmaterjalile (lõikepeenestamine), c) lõikeseade hakkele (lõikepeenestamine). Põhierinevus kahe puidu peenestamise viisis seisneb selles, et lõikepeenestamises lõigatakse puitu paralleelselt kiududega, aga löökpeenestamise protsessis lõigatakse puitu teatud nurga all. Olenevalt toorme puhtusest, tuleb noad vahetada tunni järel. Joonis 15. Puidu järelpeenestamise seadmed (veskid): a) veski paigaloleva sõelaga, b) veski pöörleva sõelaga 18

19 Märja hakke peenestamiseks kasutatakse haamerveskeid. Antud seadmeid kasutatakse väliskihi peenema fraktsiooni valmistamiseks. Tüüpilises järelpeenestusseadmes peenestatakse hake sooniliste rootori- ja staatoriketaste vahel peaaegu kiuliseks. Järelpeenestamise optimaalne niiskus on 50-70% Joonis 16. Seade hakke järelpeenestamiseks Laastu säilitamine Puitlaastplaatide valmistamisel tuleb haket ja laastu säilitada tootmise järjepidevuse tagamiseks. Ladustada on vajalik: tehasesse sissetulev märg hake märg laast kuiv laast liimiga segatud laast Tehasesse tulev märg hake ja laast säilitatakse punkrites (vt joonis 17) ja kuiva laastu säilitamiseks kasutatakse säilitussalve (vt joonis 18), mis on väiksem ning seetõttu on kasutusel tootmisprotsessi kulgemise ühtlustamiseks. On teatuid faktoreid, mis määravad ära laastu säilituspunkrite ja salvede konstruktsiooni: puiduosakeste suurused, nende niiskus, tihedus, abrasiivsus ja korrosiivsus. 19

20 Laastu säilituspunkrites ja salvedes toimub säilitusajal laastu liikumine klompumise vältimiseks ja laastu soojustamine kokkukülmumise vältimiseks. Seejärel laastu suunatakse konveierite abil kuivatamisele. Joonis 17. Laastu säilituspunker: 1- põhi, 2,3,4,6,7- ülekandemehhanismid, 5- rootor, 8- tiivik Joonis 18. Laastu säilitussalv: 1- ülekandemehhanismid, 2- rootor, 3- pöörlemisvõll 20

21 Laastu kuivatamine Puitlaasplaatide valmistamisel on laastu algniiskus tavaliselt üle %. Seetõttu tuleb laastu kuivatada, et liimiga segatud laastu niiskus oleks pressimise õnnestumiseks piisavalt madal. Nõuded laastu niiskusele on esitatud tabelis 3. Tabel 3. Laastu lubatud suurim niiskus Kiht Pärast kuivatust Pärast segamist liimiga Väliskiht 2...4% % Sisekiht 1...2% % Kuna laastud on õhukesed ja suure pinnaga, siis võib laastu kuivatada kiiresti. Samuti ei takista laastude kuivatamisel tekkivad lõhed plaatide valmistamisprotsessi. Kuivatuse algtemperatuur on kõrge C. Laastu kuivatamiseks kasutatakse peamiselt 2 tüüpi kuivateid: Kontaktkuivatid kontaktelemente kuivatatakse auruga Konvektiivkuivatid kuivatamine toimub suitsugaasiga 1 2 Joonis 19. Ponndorf-kontaktkuivati: 1- aurutorustikupatarei, 2- aurutorud Ponndorf-kontaktkuivati tööpõhimõte seisneb selles, et pöörlevasse aurutorustikupatareisse on kinnitatud laastu vedavad kulbid, mis suunavad laastu kuumade aurutorude peale. Konvektiivkuivatite põhimõte seisneb kuivatisse suunatava kuuma suitsugaasi ja laastu vahelisel konvektiivsel soojusülekandel (vt joonis 20 ja 21). 21

22 Joonis 20. Kolmekäiguline Bisoni trummelkuivati 1 küttekolle, 2 toiteseade, 3 gaasikäik, 4 tigukonveier, 5 punker, 6 trummel, 7,8,9 kuivatuskanalid, 10 retsirkulatsioonitoru, 11 tsüklon, 12 - dosaator Bisoni trummelkuivatis moodustub kontsentriliste trumlite vahel 3 kanalit, mille järkjärgult läbib kuivatusagens koos peenestatud puiduga. Sõltuvalt vaba ristlõike suurenemisest toimub liikumiskiiruse vähenemine kiiruselt 20 m/s tsentraalses kanalis kuni kiiruseni 4-5 m/s välimises kanalis. Suurem käikude arv pikendab teepikkust ja kuivatusaega ning võimaldab suurendada kuivati tootlikkust suurendamata märkimisväärselt ta mõõtmeid. Joonis 21. Düüspuhumiga Büttneri trummelkuivati 1 kuivatusagensi väljumistoru 2 tsüklon 3 dosaator 4 toiteseade 5 trummel 6 rootorilaba 7 rootor 8 ventilaator 9 laager 10 düüsid 11 gaasikäik 12 segamiskamber 13 küttekolle 22

23 Büttneri kuivati kujutab endast liikumatut trumlit millesse puhutakse puutuja suunas läbi düüside suitsugaaside ja õhu segu. Trumlisse doseeritavad puiduosakesed saavad spiraalikujulise liikumise kuivatusagensilt ning trumlis pöörlevalt labadega varustatud rootorilt. Laastu sõelumine ja sorteerimine Laastu sorteerimisel jaotatakse laastud välis- ja sisekihi laastuks. Kõigepealt sorteeritakse välja liiga suured ja liiga väikesed ning tolm. Tabel 4. Laastu mõõtmed ja tihedused Pikkus mm Laius mm Paksus mm Tihedus kg/m 3 Väliskiht Peenike ,1...0, Normaalne ,2...0, Sisekiht Lõigatud ,0...4,0 0,4...0, Peenestatud ,5...3,5 0,5...2, Muu laast Saepuru ,0...2,0 0,5...1, Höövellaast ,5...5,0 0,2...0, Eristatakse järgmisi sorteritüüpe: Mehaanilised sõelsorterid Pneumosorterid Kombineeritud sorterid Joonis 22. Mehhaaniline sõelsorter 23

24 Mehaaniline sõelsorter sorteerib puidu osakesi mehaaniliselt liikuvas sõelas. Puiduosakesed, läbides erinevate mõõtmetega sõelu, sorteeritakse peenemaks ja jämedamaks fraktsiooniks. Antud operatsioon toimub kas masina suurema kiirusega ja väiksema võnkeamplituudiga või vastupidi väiksema kiirusega ja suurema võnkeamplituudiga. Õhu liikumisel toimivad sõelsorterid on kasutusel liiga suurte ja liiga väikeste laastude eraldamiseks. Sorteerimise põhimõte seisneb selles, et õhuvool kannab väiksemaid osakesi kaugemale kui suuremaid osakesi. Joonis 23. Pneumosorter 4.3 Laastu segamine liimiga Tähtsaim sideaine sisetingimustes kasutatavate puitlaastplaatide tootmiseks on karbamiidvaik. Niisketes tingimustes kasutatavate puitlaasplaatide tootmiseks kasutatakse karbamiid-melamiinvaike. Suurenenud on isotsüanaatliimide kasutamine. Laastu ja liimi segamise vahekord on toodud tabelis 5. Tabel 5. Laastu ja liimi vahekord (kuiv liim kuivale laastule, kg/kg %) Kompoment Väliskiht, % Sisekiht, % Laastud Liim

25 Laastu doseerimiseks kasutatakse: Kaaldosaatorid Mahtdosaatorid Erinevus kahe doseerimise meetodi vahel seisnev ainult lisatava komponendi õige koguse määramises: kas kaalude abil või mõõtsilindritega, teades ainete kindlaid tihedusi. Enim kasutatakse kaaldosaatoreid, mille rahuldavaks tööks on vajalik laastu niiskuse stabiilsus. 1 vaigumahutid, 2 filtrid, 3 pumbad, 4 ülevoolupaak, 5 lahjendus-segamispaak, 6 kõvendi lahustamispaak, 7 filtrid, 8 kõvendi mahutid, 9, 10 pumbad, 11,12 kulupaagid, 13 mõõtsilindrid, 14 automaatklapp, 15,16 - pumbad Joonis 24. Liimi valmistamine ja doseerimine Liimi valmistamine toimub järgmiselt (vt joonis 24): vaiku mahutitest (1) suunatakse läbi filtrite (2) ja pumpade (3) segamispaaki (5). Kõvendit mahutist (6) läbi filtrite (7) juhitakse kõvendi mahutisse (8) ning seejärel läbi pumpade viiakse paaki (5), kus toimub vaigu ja kõvendi segamine. Samal põhimõttel võib lisada vaigule teisi komponente (vesi, parafiin, eraldusaine, värvid). Liim suunatakse kulupaakidesse (11, 12), millest toimub selle doseerimine mõõtsilindrite abil välis- ja sisekihi segistitesse. 25

26 Kasutatav liimi kogus sõltub laastu omadustest (fraktsioonist). Probleemiks on liimikihi tasane ja ühtlane jaotumine laastu pinnale, sest laastu liimitav pind on suur. Laastul paksusega 0,2 mm on liimitav pindala ca 20 m 2 /kg ja paksusega 0,4 mm ca 10 m 2 /kg. Seetõttu erinevate kihtide laastud liimitakse eraldi. Liimi suunatakse segistisse korpust läbivate torukeste kaudu ja haaratakse kaasa kiirelt liikuva laastu poolt. Laast pannakse liikuma labade abil, mis paiknevad kogu võlli pikkuses. Liimitatud laast suunatakse laoturisse. Joonis 25. Laastu segamine liimiga segistis Mõningate segistite tehnilis-majanduslikud näitajad on toodud tabelis 6. Tabel 6. Segistite tehnilis-majanduslikud näitajad Näitaja Raute LLKA-360 DSM-5 DSM-2 Tootlikkus, t/h Võlli läbimõõt, mm Rootori pöörlemiskiirus, pööret/min Võimsus, kw Laastuvaiba laotamine Laastuvaiba laotamine teostatakse ühtlaselt või kihiliselt. Kihiline laotamine toimub kahel viisil: Mehaanilise fraktsioneerimisega (vt joonis 26) Pneumaatilise fraktsioneerimisega (vt joonis 27) 26

27 Joonis 26. Laastuvaiba moodustamine mehaanilise fraktsioneerimisega (ClassiFormer) Joonis 27. Laastuvaiba moodustamine pneumaatilise fraktsioneerimisega (ClassiFormer) Mehaanilise fraktsioneerimise tööpõhimõte seisneb pöörlevatel ribivaltsidel liikuva laastu separeerimises vastavalt valtsidevaheliste pilude suurusele. Pneumaatilise fraktsioneerimise korral laotur toimib kui horisontaalne filter: õhuvoolus lendavad kergemad (väiksemad) osakesed kaugemale. Teatud juhtudel toimub 3-kihilise plaadi valmistamine nt. kombineeritud laotamisega: väliskihid pneumaatilise fraktsioneerimisega ja sisekiht mehaanilise fraktsioneerimisega (vt joonis 28). 27

28 Joonis 28. Kombineeritud laastuvaiba moodustamine: väliskihid pneumaatilise fraktsioneerimisega ja sisekiht mehaanilise fraktsioneerimisega 4.5 Puitlaasplaatide pressimine Puitlaastplaate valmistatakse 2 meetodil: kuumpressitakse plaat koheselt pärast laastuvaiba moodustamist eelpressitakse ja seejärel kasutatakse kuumpressimist Eelpressimise eelised: plaadi toorikud saab otse sööta kuumpressi ilma alusplaatideta pressimise aeg lüheneb Eelpressimine võib toimuda perioodilises või pidevpressis. Eelpressimise surve on 2,0 3,6 N/mm 2. Kuumpressimisel toimuvad füüsikalised nähtused on esitatud joonisel 29. Eristatakse 3 etappi: Pressimise algstaadiumis laastuvaip pressitakse soovitava paksuseni ja soojus liigub peamiselt veeauruna plaadi keskele ning alguses veeaur kondenseerub Kui plaadi keskosa temperatuur on saavutanud 100 C, siis liimi koostisosad reageerivad ja liimühendused tugevnevad. Tingituna kõrgest survest ja temperatuurist on plaat elastne ja plaadi paksus hoitakse konstantsena G (vt joonis 29). Plaadi survet alandatakse vähendamaks plaadi sees tekkinud aururõhku ning tagamaks surve eemaldamisel plaadi lõhenemise ärahoidmist. 28

29 Joonis 29. Pressimistingimused ja plaadi omadused kuumpressimisel. A Pressimine, B Temperatuur plaadi keskel, C Aururõhk plaadi keskel, D Ristisuunaline tõmbetugevus plaadi keskel, E Pressimissurve, F Surve suurendamine, G Surve vähendamine, H Surve ja auru vähendamine, s plaadi lõpp-paksuse saavutamine. Perioodilised kuumpressid Pressimistemperatuurid ja ajad sõltuvad pressi tüübist. Ühekorruselisel pressi puhul on temperatuur enamasti C ja pressimisaega 8-10 s/plaadi paksusmillimeetri kohta. Mitmekorruselistel pressidel on näitajad vastavalt C ja s/ plaadi paksusmillimeetri kohta. Ühekorrulise pressiga tootmisliinidel toimub pressimistsükkel järgmiselt: laotatud laastuvaip lastakse metalliotsija alt läbi, mõõdetakse tihedust, saetakse mõõtu ja transporditakse kuumpressi. Antud plaadi kuumpressimise ajal laotatakse uus laastuvaip, mis suunatakse kuumpressi eelneva plaadi eemaldamisel kuumpressist. Antud pressitüüp on kõige madalama tootlikkusega m 3 aastas, sest korraga saab pressida vaid ühte plaati. Joonis 30. Tüüpiline tööskeem ühekorruselisega pressiga. 1 laastu laoturid, 2 puistelint, 3 tiheduse mõõtmine, 4 - metalli indikaator, 6 saag, 7 kiirendusmehhanism, 8 laastu koguja, 10 kuumpress. 29

30 Mitmekorruseliste presside suurimaks eeliseks võrreldes ühekorruseliste pressidega on võimalus pressida mitu plaati korraga (tavaliselt 9-20 plaati). Plaadi tootmisprotsess kulgeb järgmiselt: laastuvaip lastakse metalliotsija alt läbi, mõõdetakse tihedust, eelpressitakse, saetakse mõõtu ja kogutakse laastupakette vertikaalselt liikuvas etteandeseadmes. Seejärel kogutud plaadid üheagselt suunatakse statsionaarselt asetsevasse kuumpressi ning peale kuumpressimist viiakse tühjendusseadme abil jahutamisele. Ühe plaatide partii kuumpressimise käigus toimub eelneva partii tühjendamine ja uue partii sisseviimine etteandeseadmesse. 1 pressialus, 2 töösilindrid, 3 töövedeliku torud, 4 kolvid, 5,16 soojuskandja kollektorid, 6,15 armeeritud voolikud, 7 alumine (liikuv) pressilaud, 8 kuumutatavad pressiplaadid, 9 ülemine (liikumatu) pressilaud, 10 koormuskompensaator, 11, 13 hoovad, 12 vardad, 14 - pressiraam Joonis 31. Simultaanmehhanismiga mitmekorruseline kuumpress (Simultaanmehhanismi ülesandeks on kindlustada üheaegne pressivahede sulgumine pressimiseks) 30

31 Joonis 32. Tüüpiline mitmekorruseline kuumpress PR-6 sisse- ja väljalaadimisriiulitega Mõningate mitmekorruliste presside tehnilised näitajad on toodud tabelis 7. Tabel 7. Mitmekorrulised kuumpressid Näitaja PR-6 D-4744 Rauma-Repola Diefenbacher Pressiplaatide mõõtmed, mm pikkus laius Pressimissurve, MPa 3,0 3,1 2,5 3,5 Pressivahede arv Pressivahede kõrgus, mm Töövedelik Õli Õli Emulsioon Emulsioon Tänu mitmete plaatide üheagsele pressimisele on mitmekorruselise pressi tootlikkus võrreldes ühekorruse pressi tootmisvõimsusega suurem: m 3 aastas. Pidevpressid Pidevpresside korral laastuvaiba pressimine toimub kahe lõputu teraslindi vahel. Pidevpressid jaotatakse teraslindi liikumise mehhanismi järgi: Teraslindid liiguvad kettide abil (vt joonis 33) Teraslindid liiguvad mõõda kuumaplaate (vt joonis 34) Teraslindid liiguvad rullide abil (vt joonis 35) 31

32 Tootmisprotsess kõikidel meetoditel on sama: peale metalliotsimist ja tiheduse mõõtmist suunatakse laastuvaip eelpressimisele, kust toorplaat läheb kuumpressi. Pressimist teostatakse kahe lõputu teraslindi omavahelise paksuse reguleerimisega: kõigepealt plaat surutakse kõrgrõhuga soovitatud paksuseni ning seejärel alandatakse surve liimi kõvenemiseks. Antud pressimise protsessis tootmisliini konveierite kiirus on alati pidev ja sama laastu laotamisest kuni plaadi jahutamiseni. Joonis 33. Pidevpress, kus teraslindid liiguvad kettide abil (Contipress meetod) 1, 2 teraslint 3 laastuvaip 4 kett, 5 kuumutatud pressplaat Joonis 34. Pidevpress, kus teraslindid liiguvad mööda kuumutatud pressplaate (Hydro- Dyn meetod). Hõõrdumise vähendamiseks ja soojuse siirdamiseks pumpatakse soojendatud surveõli liugepindadele. 32

33 Joonis 35. Pidevpress, kus teraslindid liiguvad rullide abil (Conti-Roll meetod) Tänu tootmisliini pidevale liikumisele on pidevpressid kõrgeima tootlikkusega pressid puitlaastplaatide tootmiseks: m 3 aastas. Pressimisfaktor on piirides 3-7 s/plaadi paksusmillimeetri kohta. Mida suurem on pidevpressi pikkus, seda suurem on tootmisliini tootlikkus, sest liini kiirust saab suurendada, säilitades vajaliku pressimisaja. Kuumpressimise intensiivistamine Tänapäeval suurendatakse tootmisliinide tootlikkust kasutades 2-te erinevat viisi: Ammoniumnitraat karbamiid kõvendid Pihustussüsteemid Ammoniumnitraat karbamiid kõvendid on kõrgkonsentratsioonilised vedelikud, mis võimaldavad vähendada liimitatud laastu niiskussisaldust ning koosnevad ammoniumnitraadist (40-50%) ja karbamiidist (10-30%). Tavalisest ammooniumkloriidist või ammooniumsulfaadist saab valmistada ainult 25%-list vesilahust ning puitlaastplaadi keskmises kihis on liiga palju vett, et seda kuumpressi all kiiresti välja aurutada. Tänu madalamale veetasemele plaadi keskmises kihis ammoniumnitraat karbamiid kõvenditega on võimalik suurendada niiskust väliskihtides kiiremaks soojusülekandeks kihtide vahel, et vähendada pressimisaega kuumpressi all. Selline samm suurendab tootmisliini tootlikkust, ei alanda plaadi omadusi ning hoiab vee bilanssi samal tasemel. Lisaks ammoniumnitraat karbamiid kõvendid toimivad formaldehüüdi püüdjatena, kuna karbamiid seob vaba formaldehüüdi kuni 1 mg/100g plaadi kohta. Tänapäeval on see väga oluline seoses kasvanud nõuetega järjest väiksema vaba formaldehüüdi sisalduse kohta puitlaastplaatides. Pihustussüsteemid pihustavad vee ja eraldusaine segu väliskihtide pinnale kasutades kahte moodust: 33

34 pihustus konveirlindi peale (alumise väliskihi niisutamine) pihustus vaiba peale (ülemise väliskihi niisutamine) Pihustatakse lahust pindadele düüsidest, mis on statsionaarsed (vt joonis 36) pöörlevad (vt joonis 37) Joonis 36. Statsionaarsete düüsidega pihustussüsteem Joonis 37. Pöörlevate düüsidega pihustussüsteem Tänu pihustamisele plaadi pealmine ja alumine kiht jäävad märgadeks. Seetõttu vaigu eelkõvenemine on vähendatud ja pindade tihedus on suurendatud. 34

35 Plaadi väliskihtide niisutamisel saadakse nn. aurušoki efekt, mille tõttu toimub kiiremini soojusülekanne kihtide vahel ja kõvenemistemperatuuri saavutatakse kiiremini. Tänu sellele saab vähendada pressimisaja ehk tõsta tootmisliini tootlikkust. Selle eelise saab ära kasutada ainult juhul, kui teisi liiniosade kiirust saab tõsta pressimisaja vähendamise võrra. Kui mingil põhjusel kuumpress ei ole protsessi pudelikael, siis antud pihustussüsteemiga saab vähendada vaigu lisamismäära pressides nominaalajaga. Kuna aurušoki tõttu vaigu kõvenemistemperatuur saavutatakse kiiremini kui nominaalajal, siis säästetud aja jooksul toimub vaigu edasine kõvenemine ja saadakse paremaid füüsikalis-mehaanilisi omadusi mis tõhusalt ületavad EN 312 Standardi norme. Seetõttu saab vähendada vaigu kogust plaadis pressimisel nominaalajal alandades kõrgemaid füüsikalis-mehaanilisi omadusi kuid jäädes neid vastavusse EN standarditega. 4.6 Puitlaasplaatide lõpptöötlus Liinilt tulnud puitlaastplaadid jahutatakse ning viimistletakse. Puitlaastplaatide viimistlemine koosneb järgmistest operatsioonidest: äärte saagimine lihvimine sorteerimine pakkimine, ladustamine Praegusel ajal toimub ka puitlaasplaatide pindade katmine erinevate materjalidega (lamineerimine). Joonis 38. Puitlaastplaatide viimistlusjaoskond 35

36 Kordamisküsimused - Milliseid nõudeid esitatakse puiduosakeste suurusele? - Kus säilitatakse puidulaastu? - Millised on laastu kuivatite tüübid? - Mis toimub segistis? - Millised on laastu laotamise viisid? - Milleks teostatakse eelpressimist? - Nimetage perioodiliste kuumpresside tüüpe. - Nimetage pidevpresside tüüpe. - Puitlaastplaatide viimistlemise põhioperatsioonid. - Kuumpressimise intensiivistamise viisid 5. Tehnilised nõuded puitlaastplaatidele 5.1 Puitlaastplaatide üldnõuded ja füüsikalis-mehaanilised omadused Puitlaastplaatide üldnõuded ja füüsikalis-mehaanilised omadused on kehtestatud Eesti Vabariigi Standardiga EVS-EN 312:2010 (Puitlaastplaadid. Spetsifikatsioonid) [8]. Puitlaastplaatide üldnõuded on toodud tabelis 8. Tabel 8. Kõikide puitlaastplaatide üldnõuded (EVS-EN 312:2010) Omadus Katsemeetod Nõuded 1 Nimimõõtmete tolerantsid - paksus (lihvitud) üksikul plaadil ja plaatidel - paksus (lihvimata) üksikul plaadil ja plaatidel - pikkus ja laius EN ± 0,3 mm -0,3 mm + 1,7 mm ± 5 mm 2 Serva sirgjooneline tolerants EN ,5 mm/m 3 Täisnurksuse tolerants EN mm/m 4 Niiskussisaldus EN % 13 % 5 Üksiku plaadi keskmise tiheduse tolerants EN 323 ± 10 % 6 Formaldehüüdi emissioon EN järgi: Klass 1/E1 EN mg/100 g 36

37 Klass 2/E2 Klass 1/E1 Klass 2/E2 EN > 8 mg/100 g mg/100 g 0,124 mg/m 3 > 0,124 mg/m ,3 mg/m 3 Puitlaastplaatide mehaaniliste omaduste nõuded on määratud standardis EVS-EN 312:2010. Omadus a) Kuivades tingimustes kasutatavate üldotstarbeliste puitlaastplaatide (P1) nõuded Tabel 9. Kuivades tingimustes kasutatavate üldotstarbeliste puitlaastplaatide nõuded (EVS-EN 312:2010) Katsemeetod Ühik Nõuded Paksusvahemik (mm, nimimõõde) <6 >6 13 >13 20 >20 25 >25 32 > Paindetugevus EN 310 N/mm 2 11,5 10,5 10,0 10,0 8,5 7,0 5,5 Sisesidusus EN 319 N/mm 2 0,31 0,28 0,24 0,20 0,17 0,14 0,14 >40 b) Sisustuses (kaasa arvatud mööbel) kuivades tingimustes kasutatavate plaatide (P2) nõuded Tabel 10. Sisustuses (kaasa arvatud mööbel) kuivades tingimustes kasutatavate puitlaastplaatide nõuded (EVS-EN 312:2010) Omadus Katsemeetod Ühik Nõuded Paksusvahemik (mm, nimimõõde) <4 >4 6 >6 13 >13 20 >20 25 >25 32 >32 40 Paindetugevus EN 310 N/mm ,5 9,5 8,5 7 Paindeelastsus EN 310 N/mm moodul Sisesidusus EN 319 N/mm 2 0,45 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,20 Pinnatugevus EN 311 N/mm 2 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 >40 37

38 c) Niisketes tingimustes mittekandekonstruktsioonides kasutavate plaatide (P3) nõuded Tabel 11. Niisketes tingimustes mittekandekonstruktsioonides kasutavate plaatide nõuded (EVS-EN 312:2010) Omadus Katsemeetod Ühik Nõuded Paksusvahemik (mm, nimimõõde) <3 >3 4 >4 6 >6 13 >13 20 >20 25 >25 32 >32 40 Paindetugevus EN 310 N/mm ,5 Paindeelastsus EN 310 N/mm moodul Sisesidusus EN 319 N/mm 2 0,50 0,50 0,50 0,45 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 >40 Pundumine paksuses, 24 tundi Sisesidusus pärast tsükkelkatset EN 317 % EN 321 N/mm 2 0,18 0,18 0,18 0,15 0,13 0,12 0,10 0,09 0,08 Pundumine paksuses pärast tsükkelkatset Sisesidusus pärast keetmiskatset VÕI EN % N/mm 2 0,09 0,09 0,09 0,09 0,08 0,07 0,07 0,06 0,06 38

39 d) Kuivades tingimustes kasutatavate kandetarindiplaatide (P4) nõuded Tabel 12. Kuivades tingimustes kasutatavate kandetarindiplaatide nõuded (EVS-EN 312:2010) Omadus Katsemeetod Ühik Nõuded Paksusvahemik (mm, nimimõõde) <3 >3 4 > > >10 13 >13 20 >20 25 >25 32 >32 40 Paindetugevus EN 310 N/mm Paindeelastsus -moodul EN 310 N/mm Sisesidusus EN 319 N/mm 2 0,50 0,45 0,45 0,40 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,20 >40 Pundumine paksuses, 24 tundi EN 317 % e) Niisketes tingimustes kasutatavate kandetarindiplaatide (P5) nõuded Tabel 13. Niisketes tingimustes kasutatavate kandetarindiplaatide nõuded (EVS-EN 312:2010) Omadus Katsemeetod Ühik Nõuded Paksusvahemik (mm, nimimõõde) <3 3 4 >4 6 > >10 13 >13 20 >20 25 >25 32 > Paindetugevus EN 310 N/mm Paindeelastsus EN 310 N/mm moodul Sisesidusus EN 319 N/mm 2 0,50 0,50 0,45 0,45 0,45 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 >40 Pundumine paksuses, 24 tundi Sisesidusus pärast tsükkelkatset EN 317 N/mm EN 321 N/mm 2 0,30 0,30 0,30 0,25 0,25 0,22 0,20 0,17 0,15 0,12 39

40 Pundumine paksuses pärast tsükkelkatset Sisesidusus pärast keetmiskatset VÕI EN % N/mm 2 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,14 0,12 0,11 0,10 0,09 f) Kuivades tingimustes kasutatavate kõrgendatud vastupidavusega kandetarindiplaatide (P6) nõuded Tabel 14. Kuivades tingimustes kasutatavate kõrgendatud vastupidavusega kandetarindiplaatide nõuded (EVS-EN 312:2010) Omadus Katsemeetod Ühik Nõuded Paksusvahemik (mm, nimimõõde) >3 4 > >6 10 > >13 20 >20 25 >25 32 > Paindetugevus EN 310 N/mm Paindeelastsus -moodul EN 310 N/mm Sisesidusus EN 319 N/mm 2 0,65 0,65 0,60 0,60 0,50 0,40 0,35 0,30 0,25 >40 Pundumine paksuses, 24 tundi EN 317 %

41 g) Niisketes tingimustes kasutatavate kõrgendatud vastupidavusega kandetarindiplaatide (P7) nõuded Tabel 15. Niisketes tingimustes kasutatavate kõrgendatud vastupidavusega kandetarindiplaatide nõuded (EVS-EN 312:2010) Omadus Katsemeetod Ühik Nõuded Paksusvahemik (mm, nimimõõde) > > >6 10 > >13 20 >20 25 >25 32 > Paindetugevus EN 310 N/mm , Paindeelastsus EN 310 N/mm moodul Sisesidusus EN 319 N/mm 2 0,75 0,75 0,75 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 >40 Pundumine paksuses, 24 tundi Sisesidusus pärast tsükkelkatset EN 317 % EN 321 N/mm 2 0,45 0,44 0,41 0,41 0,36 0,33 0,28 0,25 0,20 Pundumine paksuses pärast tsükkelkatset Sisesidusus pärast keetmiskatset VÕI EN % N/mm 2 0,25 0,25 0,25 0,25 0,23 0,20 0,18 0,17 0,15 Tabelites 8-15 on kõik väärtused antud materjali niiskusel, mis vastab keskkonna suhtelisele niiskusele 65% ja temperatuurile 20 C. Sõltuvalt puitlaastplaadi kasutuskohast on plaadile kehtestatud erinevad tugevusnormid. Järgmisi järeldusi peale EVS-EN 312:2010 standardis olevate plaaditüüpide võrdlust saab teha: 1) Kõige madalamad nõuded (paindetugevus, sisesidusus) on esitatud kuivades tingimustes kasutatavate puitlaastplaatidele P1 ja P2, niisketes tingimustes mittekandekonstruktsioonides kasutavate plaatide nõuded P3 on veidi kõrgemad. 41

42 2) Kandetarindiplaatidele esitatakse kõrgemaid norme võrreldes kuivades tingimustes kasutatavate puitlaastplaatidega, sealhulgas niisketes tingimustes kasutatavate kandetarindiplaatide nõuded P5 (on kõrgemad võrreldes sama plaaditüübiga, mis on kasutusel kuivades tingimustes P4. 3) Kõige kõrgemaid nõudeid esitatakse kõrgendatud vastupidavust vajavatele puitlaastplaatidele. Siin on näha sama tendentsi, mis oli plaatidel P4 ja P5. Niisketes tingimustes kasutatavate kõrgendatud vastupidavusega kandetarindiplaatide nõuded P7 on kõrgemad võrreldes sama plaaditüübiga, mis on kasutusel kuivades tingimustes P6. 4) Üldjuhul niisketes tingimustes kasutatavatele puitlaastplaatidele on kehtestatud kõrgemad nõuded (tugevusnormid) võrreldes sama plaaditüübiga, mis on kasutusel kuivades tingimustes. 5) Nõuded (tugevusnormide ja niiskuskindluse normide väärtused) vähenevad plaadi paksuse suurenemisega. 5.2 Vaba formaldehüüdi määramise meetodid ja normatiivid Vaba formaldehüüdi emissioon on väga tähtis faktor, mis negatiivselt mõjutab keskkonda ja inimese tervist (tekitab hingamisteede kahjustust, soodustab iiveldust ja oksendust, muudab vererõhku, jne). Väga väike vaba formaldehüüdi jääk jääb puitlaastplaadi sisse peale kõvenemist, kuid sellestki piisab, et tekitada ülaltoodud tervisehäireid [5]. Erinevates riikides on kasutusel erinevad vaba formaldehüüdi määramise meetodid ja standardid. Põhilised on Euroopa ja Jaapani standardiseeritud katsemeetodid. Euroopa standardite järgi [9] toodetakse enamasti E1 puitlaastplaat (perforaatormeetodil vaba formaldehüüdi emissioon 8,0 mg 100 g kuiva plaadi kohta). Tänapäeva tendents on üle minna E0,5 plaadile (perforaatormeetodil vaba formaldehüüdi emissioon alla 4,0 mg 100 g kuiva plaadi kohta) tootmisele, kuid sellised vaigud on seni vaid katsetamisel. Tulevikus on eesmärk toota E0 plaati, mis on väga väikese vaba formaldehüüdi emissiooniga. Jaapanis [9] klassifitseeritakse puitlaastplaati, kasutades eksikaatormeetodil saadud väärtuse: F*, F**, F*** ja F****. Euroopa katsemeetodid on järgmised: Kambermeetod [EVS-EN 717-1:2004. Puitplaadid. Formaldehüüdi eraldumise määramine. Osa 1: Formaldehüüdi emissioon kambermeetodil], Gaasanalüüsimeetod [EVS-EN 717-1:1999. Puitplaadid. Formaldehüüdi eraldumise määramine. Osa 2: Formaldehüüdi eraldumise määramine gaasanalüüsimeetodiga], 42

43 Kolbmeetod [EVS-EN 717-3:2003. Puitplaadid. Formaldehüüdi eraldumise määramine. Osa 3: Formaldehüüdi eraldumine kolbmeetodil], Perforaatormeetod [EVS-EN 120:2002. Puitplaadid. Formaldehüüdi sisalduse määramine. Ekstraktsioonmeetod (perforaatormeetod)]. Jaapani katsemeetodid on järgmised: Eksikaatormeetod [JIS A 1460, Building boards. Determination of formaldehyde emission desiccator method, Japanese Industrial Standard, March 2001 and JAS MAFF 233, 2001], Väikese kambri meetod [JIS A 1901, Determination of the emission of volatile organic compounds and aldehydes for building products small chamber method, Japanese Industrial Standard, January 2003]. Kambermeetodid Euroopa kambermeetodi [10] puhul asetatakse puitlaastplaadi katsekeha kambrisse, mille maht on 1 või m 3 (vt joonis 39). Kambri täitmiskoefitsient on 1 m 2 /m 3 ja õhuvahetuse määr on 1 h 1. Temperatuur on 23 C ja õhu suhteline niiskus on 45%. Katsekehadest eraldunud formaldehüüd seguneb kambri õhuga. Määratletud õhukogus eraldatakse kambrist kaks korda päevas. Formaldehüüd absorbeeritakse veega täidetud kolbi ja vaba formaldehüüdi emissioon määratakse fotomeetriliselt. Tulemus esitatakse ühikutes mg/m 3 või ppm (ml/m 3 ). E1 - klassi plaadi emissioon on 0,1 ppm (0,124 mg/m 3 ). Jaapani standardi järgi [11] (vt joonis 40) kasutatakse 20-liitrilist kambrit täitmiskoefitsiendiga 2.2 m 2 /m 3 ja õhuvahetuse määraga 0.5 h 1. Temperatuur on 28 C ja õhu suhteline niiskus on 50%. Selle katsemeetodi puhul tulemus esitatakse eriemissiooni määrana mg/m 2 h. Kui kambri täitmiskoefitsient ja õhuvahetuse määr on 1, siis tulemus mg/m 3 ühikutes on võrdne tulemusega mg/m 2 h ühikutes. Joonis 39. Kambermeetod 1 m 3 (EN 717-1) [12], Joonis 40. Väikse kambri meetod (JIS A 1901) [12] 43

44 Gaasanalüüsimeetod Gaasianalüüsimeetodi puhul [13] (vt joonis 41) asetatakse teatud pindalaga puitlaastplaadi katsekeha kambrisse, kus temperatuur, suhteline õhuniiskus, õhuvool ja rõhk on juhitavad. Katsekehadest eraldatud formaldehüüd seguneb kambri õhuga ning õhk eraldatakse kambrist. Vaba formaldehüüd absorbeeritakse vette ja selle emissioon määratakse fotomeetriliselt. Põhiline erinevus kambermeetodist seisneb katsetingimustes: kõrge temperatuur (60 C), madal suhteline õhuniiskus ( 3%) ja kõrge õhuvahetuse määr on 15 h 1. E1 - klassi plaadi emissioon on 3.5 mg/m 2 h. Joonis 41. Gaasianalüüsimeetod (EN 717-2) [14] Kolbmeetod Kolbmeetodit [15] (vt joonis 42) kasutades riputatakse teatud massiga puitlaastplaadi proovitükk kindlal temperatuuril 500 ml suletud kolbi, mis on täidetud veega. Vaba formaldehüüd absorbeeritakse vette ja selle emissioon määratakse fotomeetriliselt. Põhierinevus kamber- ja gaasanalüüsi meetoditest seisneb katsetingimustes: väiksemad proovitükid suure otspinnaga, kolb ilma õhuliikumiseta, temperatuur (40 C), kõrge suhteline õhuniiskus (~100%). Joonis 42. Kolbmeetod (EN 717-3) [14] 44

45 Perforaatormeetod Perforaatormeetodiga [16] (vt joonis 43) määratakse vaba formaldehüüdi sisaldus puitlaastplaadis selle ekstraheerimisel perforaatoris. Vaba formaldehüüd eraldatakse proovitükkidest keeva tolueeniga ning viiakse vette. Formaldehüüdi sisaldus vesilahuses määratakse fotomeetriliselt ja tulemus esitatakse 100 g kuiva puitlaastplaadi kohta ning arvutatakse 6,5%-sele niiskusele. Perforaatormeetod on kõige levinum meetod vaba formaldehüüdi määramiseks puitlaastplaatide tootmises. E1 - klassi plaadi poole aasta mõõtmiste keskmine emissioon on 6,5 mg vaba formaldehüüdi 100 g kuiva plaadi kohta (üksikkatses 8,0 mg formaldehüüdi 100 g kuiva plaadi kohta). Joonis 43. Perforaatormeetod (EN 120) [12] Eksikaatormeetod Jaapani eksikaatormeetodiga [17] (vt joonis 44) saab määrata vaba formaldehüüdi emissiooni veest. Puitlaastplaadi katsekehad pannakse eksikaatorisse, milles on veeanum. Vaba formaldehüüd eraldub katsekehadest temperatuuril 20 C 24 tunni jooksul. Eraldunud vaba formaldehüüd absorbeeritakse vette ja selle sisaldus määratakse vees fotomeetriliselt. Samuti kolbmeetodil on õhu suhteline niiskus väga kõrge. Joonis 44. Eksikaatormeetod (JIS A 1460) [12] 45

46 Vaba formaldehüüdi (FA) määramise katsemeetodite võrdlus Euroopa vaba formaldehüüdi määramise meetodid: kambermeetod (EN 717-1), gaasanalüüsimeetod (EN 717-2), kolbmeetod (EN 717-3), perforaatormeetod (EN 120) ja Jaapani katsemeetodid: eksikaatormeetod (JIS A 1460), väikese kambri meetod (JIS A 1901) on väga erinevad sõltuvalt katsetingimustest: temperatuurist, õhu suhtelisest niiskusest, õhuvahetuse määrast, jne (vt tabel 16). Tabel 16. Katsemeetodite võrdlus vaba formaldehüüdi emissiooni määramiseks Katsetingimused EN , 1 või >12 m 3 kamber Otspinna hermetise -erimine (m/m 2 ) 1 m 2 /m 3 Osaliselt (1.5 m/m 2 ) Meetod Katsekeha Konditsioneerimine Täitmisfaktor Temperatuur / Õhu suhteline niiskus Temperatuur / Õhu suhteline niiskus Õhuvahetu se määr tund 23 C/45% 23 C/45% 1 / Euroopa EN gaasanalüüsi 4 l kamber EN ml kolb m m, 20 g Jah Ei (80 m/m 2 ) Ei ole määratud Ei ole määratud 60 C/ 3% C/ 100% Ei EN 120 perforaator m, 110 g Ei Ei ole määratud Tolueeni ekstraktsioon t= 110 C Ei Jaapan JIS A l 1 m 3 kamber JIS A l eksikaatormeetod 2.2 m 2 /m 3 Jah 28 C/50% 28 C/50% m 2 Ei (27 m/m 2 ) 20 C/65% 20 C/0 80% Ei 46

47 Erinevad tulemused on tingitud katsekehade erinevast eeltöötlemisest (otspindade hermetiseerimine, konditsioneerimine enne mõõtmist). Jaapani eksikaatormeetodi ning Euroopa kolb- ja perforaatormeetodi puhul otspinnad ei ole hermetiseeritud, kuid nende pindala moodustab suure osa kogu katsekeha pindalast. Enamikel juhtudel on emissioonid kõrgemad otspindadest ning selline olukord mõjutab tugevalt nende meetodite lõpptulemust. Suurt mõju avaldab erinevus konditsioneerimise tingimustes. Gaasanalüüsi- ja eksikaatormeetodeid teostatakse otseselt peale plastilise pakendi eemaldamist, kuid teised meetodid annavad tulemusi peale katsekehade konditsioneerimist määratletud temperatuuril ja niiskusel. Puitlaastplaatide klassifitseerimine Euroopa ja Jaapani standardite järgi Emissioonide väärtused on toodud alljärgnevates tabelites 17 ja 18 [9]: Tabel 17. Klassifikatsioon Euroopa standardite järgi Plaaditüüp Klassifikatsiooni meetod Emissiooni väärtus Märkused E1 puitlaastplaat Kambermeetod EN Perforaatormeetod EN ppm 6.5mg/100 g plaat Püsivad emissioonid. Kontsentratsioon põhineb 6.5% niiskussisaldusel, keskmine emissioon 6 kuu jooksul Table 18. Klassifikatsioon Jaapani standardite järgi Plaaditüüp Klassifikatsiooni meetod Keskmine emissiooni väärtus Maksimaalne emissiooni väärtus F**** F*** F** Eksikaatormeetod JIS A 1460 Eksikaatormeetod JIS A 1460 Eksikaatormeetod JIS A 1460 < 0.3 mg/l < 0.4 mg/l < 0.5 mg/l < 0.7 mg/l < 1.5 mg/l < 2.1 mg/l F* Eksikaatormeetod JIS A 1460 < 5.0 mg/l < 7.0 mg/l 47

48 Jaapani standardite järgi F** plaadid on enam-vähem võrreldavad E1 plaatidega Euroopa standardite järgi. F*** ja F**** plaadid on palju väiksema vaba formaldehüüdi emissiooniga võrreldes E1 plaatidega. Emissioon F**** plaadist on lähedane vaba formaldehüüdi emissiooniga looduslikust töötlemata täispuidust [9]. Puitlaastplaat eraldab vaba formaldehüüdi toote elutsükli ajal. Tänapäevane püüdlus on vähendada formaldehüüdi emissioone. Mida väiksem on emissiooni väärtus, seda parem inimese tervisele. Erinevad standardid erinevates riikides loovad raskusi puitlaastplaadi tootjatele vaba formaldehüüdi emissiooni regulatsioonide täitmiseks. Tuleviku eesmärk on emissioon nõuete rahvusvaheline harmoniseerimine ja standardiseerimine. Ülemaailmsel turul on väga tähtis võrrelda tooteid formaldehüüdi emissiooni klassidega, näiteks E1 Euroopas ja F***, F**** Jaapanis. Kordamisküsimused - Mis standardiga määratakse puitlaastplaatide füüsikalis-mehaanilisi omadusi? - Millisel plaaditüübil määratakse pinnatugevust? - Milliseid puitlaastplaatide omadusi määrakse EN 310 standardiga? - Miks P3 plaaditüübil määratakse pundumist paksuses? - Kas nõuded (tugevusnormide ja niiskuskindluse normide väärtused) suurenevad plaadi paksuse suurenemisega? - Millised on Euroopa vaba formaldehüüdi katsemeetodid? - Millised on Jaapani vaba formaldehüüdi katsemeetodid? - Milline on E1 plaadi emissiooni piirväärtus? - Kas E0,5 plaat on standardiseeritud? - Millises meetodis teostatakse katsekeha otspinna hermetiseerimist? 6. Puitlaastplaatide eriliigid 6.1 Vahvelplaat Vahvelplaadid (WB) on suurte, õhukeste, lamedate laastudega plaadid. Need on välja töötatud Kanadas kasutatakse tangentsiaalsuunaliselt lõigatud haavapuidu laaste. Liimimiseks kasutatakse fenoolvaigu pulbrit. Liimi koguseline osa plaadis on ainult 2...5%. Plaadi veekindluse parandamiseks lisatakse enne liimi sissesegamist umbes 1,5% sulatatud parafiini. Laastud on mm laiad ja mm pikad, teatud plaadisortide puhul ka ruudukujulised 75x75 mm. Laastu paksus 0,4...1 mm. 48

49 Valvelplaadi eriliik on Fineflake plaat, mida toodetakse kasepuidust. Laastu paksus on i õhem kui WB-l ja sideaineks kasutatakse melamiiniga tugevdatud karbamiidliimi. Joonis 45. Vahvelplaat Vahvelplaatide peamised kasutusalad on: välispidised seinavoodrid, aluspõrand ja muldlaed, konstruktsioonmaterjal (head nihketugevuse omadused sobib kandva komponendina I-talade keskosaks) 6.2 Orienteeritud laastuga plaat Orienteeritud laastuga plaat (OSB) - laastud koosnevad õhukestest, pikkadest, kitsastest ühikutest. Plaat on välja töötatud Saksamaal (USA-s nimetatakse oriented structural board). Inglismaal toodetud OSB-tooteid nimetatakse sterling board, Rootsis stronglock. OSB-plaat koosneb laastudest, mis asetsevad kolmes või viies üksteise suhtes risti paiknevas kihis. Sellist tüüpi plaat on harilikust laastplaadist kallim. OSB-laastud on veidi väiksemad kui WB omad ja nende laius on ligikaudu pool nende pikkusest. Sideainena kasutatakse vedelat karbamiidvaikliimi või fenoolvaigu pulberliimi (ca 2,5% laastude kuivkaalust). 49

50 Joonis 46. Orienteeritud laastuga plaat Eristatakse järgmisi OSB sorte: OSB2- kasutamiseks kuivades siseruumides; OSB3- niiskuskindel, kasutamiseks nii sise- kui välistingimustes, väljas vajab pinnakatet; OSB4- suurem tugevus ja niiskuskindlus, vähe levinud sort. Põhiliselt on kasutusel OSB3. OSB-plaadi kasutusalad: mööbli- ja tisleritööstuses (nt. vahekihina vineer-sandvitš-konstruktsioonides); ehituses (põranda-, seina ja laeplaatidena); konstruktsioonides (I-talade kõikide tala osades). Rootsi Rootsi stronglock i kasutusalad: keskkihina põrandamaterjalides; raamaturiiulites; seinavoodriks (nt. kipsplaatide löögikindluse suurendamiseks). 50