Just see selgus TalTechi professori Jaan Kersi juhitud ja SA Keskkonnainvesteeringute Keskuse toetatud projekti „Eesti vähekasutatud puiduliikide kasutusvõimalused uutes spoonipõhistes toodetes“ värsketest tulemustest. Ligniini eemaldamist võib pidada edu saavutamise üheks teguriks.

Kersi sõnul kasutati projekti käigus peamiselt nelja puiduliiki, milleks olid kask, haab, sanglepp ja hall lepp. „Kask oli projektis see kõrge kvaliteediga referentsmaterjal, millega teisi madalama kvaliteediga puiduliike võrreldi,“ rõhutab ta.

Uurimistöö nägi välja nii, et kõigepealt määrati kindlaks nende puiduliikide füüsikalised omadused. „Katseliselt valiti nende mehaaniliste omaduste parandamiseks puidu tihendamise protsess, mida oleks ka tootmises võimalik lihtsalt kasutada juba olemasolevate seadmetega,“ selgitab Kers. Peamisteks puitpolümeerkomposiitideks, mida katsete käigus uuriti, olid vineer ja spoonliimpuit. 

Ligniin kui võtmetegur

Mida näitasid tulemused? Puidu tihendamisprotsessi ja sellest valmistatud tihendatud spooni omaduste uurimisel selgus, et puidust osaliselt ligniini eemaldamine võib oluliselt hõlbustada puidu tihendamist, säilitades samas puidurakkude terviklikkuse.

Kers lisab, et ligniini eemaldamise tulemusena säilitasid puiduproovid pärast niisketes tingimustes viibimist, vees leotamist ja ahjus kuivatamist parema mõõtmete stabiilsuse. „Ligniini eemaldamise kombineerimine suure niiskusesisaldusega tihendamise ajal osutus kasulikuks, sest see vähendas mõõtmete taastumist kogumõõtmetest 70%-ni.“ Tulemused kinnitasid ligniini rolli puidurakuseina deformatsiooni taastumisel tihendamise ajal ja ka rakuseina algse kuju taastamisel uuesti niiskumisel. Mõõtmete taastumine tihendatud puidu niiskumisel vähenes tihendatud spoonil, millest oli ligniin eelnevalt eemaldatud. „Kuna mõõtmete taastumine tihendatud puidu niiskumisel siiski esineb, jääb ligniini eemaldamise mõju selles aspektis väikeseks ja vaja on uurida ka teiste puidu komponentide mõju.“

Mida veel avastati?

Lisaks täheldasid teadlased, et madala kvaliteediga puiduspoonide tihendamine ja nende kasutamine vineeri pinnakihtides suurendab oluliselt vineeri üldist tihedust. „Siiski saavutas ainult sanglepa kõikide tihendatud spoonidega vineer suurema tiheduse kui kasevineer,“ tõdeb Kers. Samuti täheldati tugevat positiivset korrelatsiooni vineeri tiheduse ja kruvi väljatõmbejõu vahel, mis oli samasugune kõigi erinevate puiduliikidega vineeritüüpide puhul. „Tulemused toetavad hüpoteesi, et ainult pinnaspoonide tihendamisega saavutatud suurem vineeri tihedus parandab märkimisväärselt kruvi väljatõmbetugevust.“

Kruvi väljatõmbejõud – millise puiduliigi puhul on kõrgeim?

Kruvi väljatõmbejõud jäi kõrgeimaks kasevineeri ja tihendatud spoonikihtidest valmistatud sanglepa vineeri puhul. Siiski suurendasid tihendatud pinnaspoonid märkimisväärselt haava ja sanglepa vineeri kruvi väljatõmbejõudu võrreldes kasevineeriga. Järeldus on, et vineeri pinnakihi tihedus mõjutab oluliselt vineeri pinnakõvadust. „Ülejäänud vineerikihtide tihedus ei näidanud märkimisväärset panust pinnakõvadusse. Seevastu aitas suurem arv tihendatud kihte vineeris kruvi väljatõmbejõudu suurendada.“

See kasv on Kersi sõnul tingitud tihendatud puidus kokkusurutud kiududest ja kompaktsest struktuurist, mis tugevdavad ühendust kruvi keerme ja puidu vahel. „See efekt muutub märgatavamaks, kui vineeri kihtides on rohkem tihendatud spoonikihte. Tihendatud vineeri pinnakihid suurendavad paindetugevust ja jäikust võrreldes samasuguse paksusega tihendamata vineeriga. Tihendatud vineeridel oli jälle madalam pinnakaredus, kuid see ei mõjutanud tihendamata ja tihendatud vineeride liimühenduse kvaliteeti.“

Millisel materjalil on suurem kandevõime?

Kui materjali paksusel ei ole mõõdupiiranguid ja vineer töötab paindekoormusel, on Kersi sõnul soovitatav vineeri tootmiseks kasutada tihendamata spoone. „Seda seetõttu, et tihendamata vineerid tagavad suurema kandevõime tänu suuremale paksusele ja jäikusele.“

Vineeri tootmisel suureneb materjalikulu tihendatud vineeride kasutamisel, arvestades tihendusprotsessi materjalikulu, pundumise ja mõõtmete stabiilsuse probleeme. Seetõttu on läbini tihendatud spoonikihtidest valmistatud vineeril olulisi eeliseid tihendatud pinnaspoonidega vineeri ees.

„Spooni tihendamine töötab paremini konstruktsioonimaterjali töötamisel tõmbe- ja survekoormuse tingimustes, kuna tugevus nendes olukordades on pöördvõrdeline  paksusega. Tihendatud spoonide kasutamine ainult vineeri ülemistes ja alumistes kihtides võib suurendada vastupidavust paindekoormustele sarnaselt kõigi kihtide tihendatud vineeriga, kuid on väiksema materjalikuluga. Kihtide arvu optimeerimine võib vähendada kandevõime kadu. Selle väikese kompromissiga on võimalik toota vineeri väiksemate paksusmõõtudega või vineeri, mis näitab suuremat paindetugevust, kandevõimet ja suuremat elastsusmoodulit võrreldes sama paksusega tihendamata spoonidest valmistatud vineeriga, ilma tootmisprotsessi muutmata,“ loetleb Kers.

Kokkuvõtvalt saab Kersi sõnul öelda, et projekt tõestas, et vähemväärtuslikuks peetavaid sangleppa, halli leppa ja haaba on puidu tihendamise ja erinevate kihtidega kombineerimise tulemusel võimalik edukalt kasutada puitkomposiitmaterjalides (vineer ja spoonliimpuit). „Spooni tootmisest alles jäävaid ribaspooni jääke on aga võimalik edukalt kasutada spoonliimpuidu tootmisel.“

Uurimisrühma kuulusid lisaks professor Jaan Kersile professor Heikko Kallakas, teadur Anti Rohumaa, insener Kärt Kängsepp, doktorant-nooremteadurid Tolgay Akkurt ja Catherine Kilumets ning tehnik Margus Kangur.

Uuringuaruannet saad lugeda täies mahus siit