Līmēšanas un impregnēšanas procesu izpēte jaunu liekti līmēto koksnes produktu ražošanas attīstībai

Projekta statuss

Aktīvs

Projekta izpildes laiks

01.04.2019 līdz 31.03.2022

Projekta tips

ERAF-1.1.1.1.

Projekta numurs

1.1.1.1/18/A/023

Institūta sadaļas vadītājs

Bruno Andersons

Uzsaukums, aktivitāte

Darbības programmas "Izaugsme un nodarbinātība" 1.1.1. specifiskā atbalsta mērķa "Palielināt Latvijas zinātnisko institūciju pētniecisko un inovatīvo kapacitāti un spēju piesaistīt ārējo finansējumu, ieguldot cilvēkresursos un infrastruktūrā" 1.1.1.1. pasākums "Praktiskas ievirzes pētījumi"

Sadarbības partneri

Vadošais partneris - SIA EKJU (Ieriķi, Latvija)

Sadarbības partneris - Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūts

Projekta mērķis

Atbalstīt pētniecību SIA “EKJU” un LVKĶI, kas sniedz ieguldījumu Latvijas Viedās specializācijas stratēģijas mērķu sasniegšanā, zinātnes un tehnoloģiju cilvēkkapitāla attīstībā un jaunu zināšanu radīšanā tautsaimniecības konkurētspējas uzlabošanai. Projekta specifiskais mērķis ir nodrošināt liekti līmētu koksnes produktu līmējuma stiprības īpašības un lietošanas klasēm atbilstošu impregnēšanas kvalitāti, radīt jaunu produktu – augstas kvalitātes liekti līmētus un impregnētus koka produktus āra videi. Projekta rezultātā tiks izstrādāts jauns produkts, kā arī gūtas jaunas zināšanas par līmēti liekto koksnes produktu īpašībām un impregnēšanas tehnoloģiskajiem risinājumiem.

Projekta kopējās izmaksas ir 839’469,16 EUR, bet publiskais atbalsts – 580’012,79 EUR. LVKĶI attiecināmās izmaksas – 197’343,81 EUR.

Projektu līdzfinansē Centrālā finanšu un līgumu aģentūra un Eiropas Reģionālās attīstības fonds.    

Projekta īstenošanas gaita:

12.10.2020 - Latvijas Valsts koksnes institūta un SIA EKJU sadarbības projektā Nr. 1.1.1.1/18/A/023 “Līmēšanas un impregnēšanas procesu izpēte jaunu liekti līmēto koksnes produktu ražošanas attīstībai” līdz 12.10.2020.  ir strādājuši pie Projekta 1.2. un 1.3. apakšdarbībām.

Izvērtējot iegūtos rezultātus, eksperimenti veikti ar divām perspektīvākām poliuretāna (PUR) līmēm – Kleiberit 507.0 un Kleiberit 501.8. Ar stiepes-bīdes testu (modificēts EN 205 standarts) noteikta līmējuma kvalitāte salīmētiem paraugiem tūlīt pēc impregnēšanas un pēc izžāvēšanas, līmes šuves sagrāve pētīta mikroskopiski. Slapju paraugu bīdes stiprība ir par 20-30% zemāka nekā sausiem paraugiem, taču stiprība atjaunojās pēc impregnētu paraugu izžāvēšanas. Atšķirības starp abām līmēm ir nelielas, ar nedaudz labāku rezultātu PUR 507.0. Veikti eksperimenti par cikliskas novecošanās ietekmi uz līmējuma stiprību (pārbaudīti ~130 paraugi), rezultāti tiek apkopoti. Lai pārbaudītu līmes novecošanos, līmes plēves novecinātas kamerā UV starojumā, pēc 340, 500 un 700 h noteikta to mikrostiepes izturība (analizēti vairāk nekā 60 paraugi).  Dati liecina par straujāku līmes plēves 507.1 novecošanos pēc 340 h, taču pēc 700 h stiepes izturības rezultāti abām līmēm būtiski neatšķīrās.

Tālākiem eksperimentiem, pēc konsultēšanās ar ražotāju, izvēlēta līme Kleiberit 507.0.

Sagatavoti un tiek kondicionēti koksnes paraugi ar ražošanai raksturīgiem izmēriem, lai izgatavotā laboratorijas iekārtā iegūtu līmēti liektus paraugus ar rādiusiem, kuri visbiežāk izsauc lamelu delaminēšanos.

Darbība 1.3. Līmētu modeļparaugu impregnēšanas izpēte laboratorijā.

Noteikta līmējuma stiprība pēc impregnēšanas ar divām PUR un vienu PVA līmi salīmētiem paraugiem, preparāta šķīduma ietekme uz līmējumu salīdzināta ar ūdens ietekmi (testēti kopā 60 paraugi). Netika novērota statistiski būtiska biocīda ietekme uz līmējuma īpašībām.  

Pārbaudīta līmējuma stiprība impregnētiem slapjiem un sausiem paraugiem, uzklājot abas PUR līmes trīs dažādos veidos – vienmērīgi uz visas virsmas, 2 vai 3 josliņu veidā. Bīdes testā katrs līmes uznešanas dizains ir raksturots ar vismaz 10 paraugiem, kopā pārbaudīti vairāk nekā 60 paraugi. Statistiski būtiska ietekme uz bīdes stiprību sausiem paraugiem ir tikai 3 līniju gadījumā, izmantojot PUR 507.0 līmi. Sagatavoti paraugi salīmēšanai ar izvēlēto līmi 507.0, to uzklājot dažādos veidos, lai noteiktu līmējuma stiprību pirms impregnēšanas.

Pētīti līmētu paraugu impregnēšanas kvalitāti ietekmējošies faktori. Salīmēti paraugi impregnēti ar vakuuma-spiediena metodi, kvalitatīvi un kvantitatīvi analizēta vara (Cu) biocīda iesūkšanās. Noskaidrots, ka aplievā iesūcinātie šķīduma daudzumi ir ~2 reizes, bet Cu daudzumi ir ~7 reizes lielāki nekā kodolkoksnē.  Analizēta līmes šuves ietekme uz piesūcināšanas kvalitāti un Cu difūziju blakus esošās, no aplievas izgatavotās lamelās. Uzsākti darbi par 3 līniju dizaina ietekmi uz piesūcināšanu, novērtējot galu un sānu skaldņu ietekmi.

06.07.2020 - Latvijas Valsts koksnes institūts un SIA EKJU sadarbības projektā Nr. 1.1.1.1/18/A/023 “Līmēšanas un impregnēšanas procesu izpēte jaunu liekti līmēto koksnes produktu ražošanas attīstībai” līdz 06.07.2020.  ir strādājuši pie Projekta 1.2. un 1.3. apakšdarbībām.

Saskaņā ar 1.2. sadaļas darba plānu veikta koksnes lamellu salīmēšana ar 3 izvēlētām vienkomponenta PU līmēm un vienu PVA līmi un pārbaudīta līmējuma izturība atkarībā no 1) koksnes mitruma pirms līmes uzklāšanas, 2) uzreiz pēc spiediena noņemšanas līmēšanas procesā, 3) pēc iedarbības ar ūdeni. Novērtēta gadskārtu novietojuma pret lamellu virsmu un koksnes blīvuma ietekme uz līmējuma kvalitāti. Kopumā tika salīmēti un pārbaudīti 215 paraugi. Līmējuma kvalitāte noteikta ar stiepes-bīdes testu atbilstoši modificētam EN 205 standartam, analizējot bīdes stiprības vērtības un līmes šuves sagrūšanas pa koksni īpatsvaru. Secināts, ka visu līmju gadījumos:

  1. gadskārtu virziens nav noteicošais faktors labas līmējuma kvalitātes nodrošināšanai;
  2. koksnes blīvums robežās no 0.35 līdz 0.50 g/cm3 nav noteicošais faktors labas līmējuma stiprības nodrošināšanai;
  3. koksne līdzsvara mitruma diapazonā no 10 līdz 16 % uzrāda labas līmējuma stiprības īpašības;
  4. ļoti svarīgi ir pievērst uzmanību pareizam lamellu sasvstarpējam novietojumam, lai vides mitruma izmaiņu gadījumā lamellu deformācijas netraucētu laba kontakta nodrošināšanu.  

Balstoties uz iegūtiem rezultātiem, izvēlētas divas perspektīvākās PU līmes turpmākai liekti līmētu produktu izpētei.  

1.3. Līmētu modeļparaugu impregnēšanas izpēte laboratorijā. Tiek veikti eksperimenti atbilstoši sadaļas 1.3. uzdevumiem.
Noteikta līmējuma stiprība ar vakuuma-spiediena metodi impregnētiem paraugiem pēc piesūcināšanas ar ūdeni.   Visu līmju gadījumā pēc impregnēšanas un izžāvēšanas tiek atgūta sākotnējā stiprība, līdz ar to var secināt, ka impregnēšanas procesam ir minimāla ietekme uz gala produkta līmējuma mehānisko stiprību. Turpretī, slapju paraugu līmējumu stiprība tūlīt pēc impregnēšanas bija par 40-60% zemāka, tomēr žūstot adhēzija starp līmi un koksni pilnībā atjaunojās. Ar izvēlētām divām līmēm salīmētiem paraugiem veikts delaminēšanās tests pēc modificētas EN 302-2 standartā paredzētas metodikas. Tika novērota tendence, ka paraugu briešanas/rukšanas radīto stresu rezultātā atlīmēšanās riskam vairāk pakļautas līmes šuves, kurām bijis ilgākais atvērtais laiks.
Ar izvēlētām 2 līmēm salīmētie paraugi (5 lamellu kārtas) impregnēti ar koksnes aizsardzības līdzekļa darba šķīdumu, un tiek gatavoti paraugi biocīda sadalījuma kvantitatīvai analīzei, lai novērtētu līmes šuves, kā arī lamellu koksnes izcelsmes vietas stumbrā (kodols – aplieva) ietekmi uz biocīda sadalījumu.
Uzsākti darbi par līmes uznešanas dizainu. Divām izvēlētajām līmēm noskaidrota līmes šuves platuma un uzklātās līmes joslas parametru (mg/mm; platums (mm)) savstarpējā saistība.

08.04.2020 - Latvijas Valsts koksnes institūta un SIA EKJU sadarbības projektā Nr. 1.1.1.1/18/A/023 “Līmēšanas un impregnēšanas procesu izpēte jaunu liekti līmēto koksnes produktu ražošanas attīstībai” līdz 08.04.2020. ir strādājuši pie Projekta 1.2. apakšdarbības.

Turpināta līmēšanas izpēte laboratorijā, pēc projekta pieteicēja (SIA EKJU) ieteikuma papildus pievienojot vēl cita ražotāja vienkomponeta PU līmi, kopumā eksperimentējot ar četrām līmēm. Ar izvēlētajām līmēm (trīs vienkomponenta PU, viena D-4 klases PVA) salīmēti un pēc kondicionēšanas stiepes-bīdes testā pārbaudīti 175 modeļparaugi (ar dažādu koksnes mitrumu pirms līmēšanas un radiāli vai 45° leņķī novietotām gadskārtām uz līmējamās virsmas). Rezultāti tiek apkopoti. Uzsākti eksperimenti, lai noskaidrotu līmes joslas izplūšanas platumu atkarībā no līmes uznešanas sprauslas diametra, koksnes mitruma un šķiedru orientācijas uz līmējamās virsmas.

Uzsākta salīmētu modeļparaugu impregnēšanas izpēte laboratorijā, sākotnēji, izmantojot vakuuma-spiediena metodi un sākotnēji veicot piesūcināšanas eksperimentus ar ūdeni.

16.01.2020 - ir pabeigta 1.1. aktivitāte: pētniecības metodoloģijas izstrādi. Ir uzsākta 1.2. aktivitāte: Līmēšanas izpēte laboratorijā perspektīvāko līmju atlasei. Kondicionējot apstākļos ar dažādu vides relatīvo mitrumu (65%, 75%, 85%), sagatavotas priedes koksnes lamellas (85 × 50 × 15 mm) ar dažādu koksnes absolūto mitrumu (vidēji - 10%, 13%, 16%). Izmantojot tās, ar trīs izvēlētajām līmēm (divas vienkomponenta PU un viena D-4 klases PVA ) uzsākta modeļparaugu ar 20 × 50 mm lielu salīmēto virsmu sagatavošana līmējuma stiprības stiepes-bīdes testā un delaminēšanās pārbaudēm. Modeļaparugi tiek salīmēti, līmi uzklājot trīs dažādos veidos: vienmērīgi nosedzot visu salīmējamo virsmu un uznesot trīs vai piecas paralēlas nesaplūstošas josliņas. Salīmēšana tiek veikta, ievērojot attiecīgās līmēs specifikācijā paredzēto atvērto un slēgto laiku un presējot ar 1 MPa spiedienu istabas temperatūrā.

07.10.2019 - SIA EKJU kopā ar Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūts veic pirmās projekta aktivitātes: tiek turpināta līmēšanas izpēte laboratorijā perspektīvāko līmju atlasei.

04.07.2019 - Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūts sekmīgi piedalās pirmo projekta apakšaktivitāšu veikšanā: šobrīd ir izstrādāta pētījumu metodoloģija. Notiek līmēšanas izpēte laboratorijā perspektīvāko līmju atlasei.

01.04.2019 - Uzsākta projekta īstenošana. Izveidota projekta Interneta lapa LVKĶI portālā.