Puitkiudplaatide tehnoloogia

Puidutöötlemise õppetool Rein Reiska Puitkiudplaatide tehnoloogia 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» Tallinn 2012

SISUKORD SISSEJUHATUS...3 1 PUITKIUDPLAATIDE LIIGITUS JA OMADUSED...4 1.1 Puitkiudplaatide liigitus...4 1.2 Puitkiudplaatide omadused...5 2 PUITKIUDPLAATIDE TOOTMISE TEHNOLOOGILINE SKEEM...8 3 TOORAINE ETTEVALMISTUS...10 3.1 Tooraine iseloomustus...10 3.2 Tooraine ettevalmistuse tehnoloogiline skeem...10 3.3 Laastu pesemine...11 4 KIUMASSI VALMISTAMINE...12 4.1 Jahvatusseadmed...12 4.2 Jahvatusel toimuvad protsessid...14 4.3 Jahvatuse mõjutegurid...15 4.4 Jahvatusprotsessi kontroll...17 4.5 Kiumassi liimitamine...18 5 PUITKIUDPLAATIDE TOOTMINE MÄRJAL MEETODIL...19 5.1 Kiuvaiba moodustamine...19 5.2 Kõvade plaatide kuumpressimine...20 5.2.1 Pressimistehnoloogia...20 5.2.2 Kuumpressimisel toimuvad protsessid...22 5.3 Termiline töötlemine ja niisutamine...22 5.4 Ülikõvade ja pehmete plaatide tootmise iseärasused...23 6 MDF PLAADI TOOTMISE TEHNOLOOGIA...24 6.1 Protsessi üldiseloomustus ja tehnoloogiline skeem...24 6.2 Kiumassi kuivatus...26 6.3 Kiuvaiba moodustamine...27 6.4 Kiuvaiba pressimine...28 6.4.1 Üldist...28 6.4.2 Pressimistehnoloogia mitmekorruselises kuumpressis...28 6.4.3 Pressimistehnoloogia pidevpressimisel...31 LISA 1 PUITKIUDPLAATIDE KATSETAMISE MEETODID...35 LISA 2 KAASAEGSED SEADMED PUITKIUDPLAATIDE TOOTMISEKS...38 LISA 3 AS VIISNURK PUITKIUDPLAADID...41 2

PUITKIUDPLAATIDE TEHNOLOOGIA SISSEJUHATUS Puitkiudplaatide tootmine on maailmas kiirelt arenev tööstusharu, mis odavast puittoorainest valmistab väärtuslike tarbimisomadustega lähtematerjale ehitustööstusele, mööblitööstusele, autotööstusele, taaratööstusele jpm valdkondadele. 5 aasta jooksul 2002.a kuni 2007.a kasvas kiudplaatide toodangu maht maailmas 41 mln m 3 kuni 71,2 mln m 3. Suurim tootja maailmas oli Hiina 37,8% osaga maailmatoodangust. Suurimad eksportijad olid Hiina, Saksamaa, Kanada,Tai, Malaisia ja Poola haarates enda alla veidi üle poole turust. Suurimate importijate hulka kuulusid USA, Hiina, Itaalia, Ühendkuningriik ja Prantsusmaa kokku 38 %-lise turuosaga. Eestis toodab pehmeid puitkiudplaate kauaaegse tootmistraditsiooniga AS Viisnurga kiudplaaditehas Pärnus. Isoplaadi kaubamärgi all toodetakse isolatsioonplaate, mis on kasutatavad soojus- ja heliisolatsioonimaterjalina ning tuuletõkke- ja jäikuselemendina seina-, lae- ja põrandakonstruktsioonides (vt Lisa 3). Isotex kaubamärgi all toodetakse siseviimistlusplaate, mis on mõeldud lagede ja seinte dekoreerimiseks. 2011. a ostis Viisnurk 2009. a käivitatud ja 2010. a pankrotistunud OÜ MKT Holdingu Püssis asuva pehme kiudplaadi tehase planeeritava aastase tootmismahuga 50 000-70 000 m 3 plaati, mis on samaväärne praeguse Pärnu tehase tootmisvõimsusega. Püssis on varematel aegadel toodetud ka kõvu puitkiudplaate AS Repo Vabrikud kiudplaaditehases, kus on aga juba aastate eest tootmine lõpetatud. Ajaloost: 1808. a esimene tehas Inglismaal, mis valmistas poolkõva plaati 1901. a isolatsioonplaadi tehas Minnesotas, USA 1926. a Masonit Co. asutamine, tehasega Laurelis, USA, kus käivitati auruplahvatusmeetodil kiumassi saamine ja kõvade puitkiudplaatide tootmine 1931. a kiumassi saamise defibraatormeetodi leiutamine Asplundi poolt ja tehase käivitamine Rootsis 1932. a kõvade kiudplaatide tehase käivitamine Saksamaal 1943. a esimesed edusammud poolkuiva ja kuiva meetodi rakendamisel, USA 1951. a poolkuiva meetodi kasutuselevõtt Saksamaal 1959. a poolkuiva meetodi kasutuselevõtt Tšehhoslovakkias 1961. a kõvade plaatide tootmise alustamine Jaapanis 1965. a MDF plaadi tehnoloogia leiutamine USA-s Ingliskeelses kirjanduses on kasutusel üldisema iseloomuga termin fiberboards (kiudplaadid), mis rakendub nii puitkiudplaatidele kui ka teistele lignotselluloossetest kiududest valmistatud plaatidele. Viimaseid toodetakse aga tühiselt vähe ning käesolevas õppematerjalis käsitlust ei leia. 3

1 PUITKIUDPLAATIDE LIIGITUS JA OMADUSED 1.1 Puitkiudplaatide liigitus Puitkiudplaatide liigituse annab standard EVS-EN 316. Puitkiudplaadid. Määratlus, liigitus ja tähised. Puitkiudplaadid on plaatmaterjal paksusega 1,5 mm või enam, mis on valmistatud lignotselluloossetest kiududest kuumuse ja/või surve kasutamisega. Plaadid võivad olla valmistatud kas märjal või kuival meetodil. Märjal meetodil on kiumassi niiskus kiuvaiba moodustamisel üle 20%. Kuival meetodil on kiumassi niiskus kiuvaiba moodustamisel alla 20%. Standard liigitab plaate erinevate kriteeriumide alusel, alates valmistamisprotsessist. Liigitus valmistamismeetodi järgi: Märja meetodi plaadid Kuiva meetodi plaadid (MDF) Joonis 1. Kiuvaiba moodustamine märjal ja kuival meetodil Märja meetodi plaatide liigitus tiheduse järgi: Kõvad puitkiudplaadid (HB), tihedus 900 kg/m 3 Keskmised puitkiudplaadid (MB), tihedus 400 900 Pehmed puitkiudplaadid (SB), tihedus 230 400 Joonis 2. Märjal meetodil kõvade ja pehmete plaatide valmistamine 4

Liigitus kasutustingimuste järgi: Kuivad kasutustingimused (tähiseta) Niisked kasutustingimused (H) Välistingimused (E) Liigitus kasutuseesmärgi järgi: Üldotstarbelised plaadid Kandekonstruktsioonide plaadid - kõigile kategooriatele (A) - hetkelisele või lühiajalisele koormusele (S) Joonis 3. Kõva, pehme ja MDF kiudplaatplaat 1.2 Puitkiudplaatide omadused Puitkiudplaatide olulisteks standarditega normeeritud omadusteks on mõõtmete täpsus, mehaaniline tugevus väljendatuna paindetugevuse ja kiudude vaheliste sidemete tugevuse väärtustega ja niiskusomadused väljendatuna pundumise väärtusega. Liimvaiku sisaldava MDF plaadi puhul on normeeritud ka vaba formaldehüüdi sisaldus, mis iseloomustab plaadi toksilisust. Lisaks standarditega normeeritud omadustele omavad tähtsust ka mõned muud eri plaadiliikide spetsiifilised omadused nagu näiteks pehmete plaatide soojusisolatsioonivõime, mida iseloomustab soojusjuhtivustegur ja mis on pehmetel plaatidel ca 0,06 W/m ºC. Võrdluseks võib tuua näiteks mineraalvatti samaväärse soojusisolatsioonivõimega (soojusjuhtivustegur 0,06 W/m ºC) ja veidi parema soojusisolatsioonivõimega penopolüuretaani (soojusjuhtivustegur 0,04 W/m ºC). 5

Võrdlusandmed näitavad ka, et 12 mm paksuse pehme puitkiudplaadi soojusisolatsiooniomadused on võrdväärsed okaspuulaudadele paksusega 25 mm, tellisseinale paksusega 150 mm ja betoonpaneelidele paksusega 260 mm. Muudest omadustest võivad tähtsust omada veel pehmete plaatide helikindlus, õhuja auruläbilaskvus ning kõvade plaatide pinnatugevus ja kulumiskindlus. Nii näiteks ületab märja meetodi kõvade plaatide pinnatugevus (10 11 N/mm 2 ) tunduvalt kõvalehtpuidu pinnatugevuse (tamm ja pöök: 6,9 7,2 N/mm 2 ). Üldnõuded puitkiudplaatidele on määratud standardiga EVS-EN 622-1 ja esitatud tabelites 1 ja 2. Üldnõuded puitkiudplaatidele Tabel 1 Omadused Nimimõõtmete tolerantsid - paksus - pikkus ja laius Katsemeetod Plaadiliik HB MBL SB MDF EVS-EN 324-1 EVS-EN 324-1 Vt tabel 2 ± 2,0 mm/m; max ± 5,0 mm Täisnurksuse tolerants EVS-EN 324-2 ± 2,0 mm/m Serva sirgjoonelisuse tolerants EVS-EN 324-2 ± 1,5 mm/m Niiskussisaldus, % EVS-EN 322 4-9 4-9 4-9 4-11 Tiheduse tolerants EVS-EN 323 - - - ± 7% Formaldehüüdi potentsiaal: perforaatorarv - klass A - klass B EVS-EN 120 Perforaatorarv on kehtestatud niiskussisaldusele 6,5%, sellest erineval niiskussisaldusel tehakse ümberarvutus - - - - - - 8 mg ± 40 mg Nimipaksuse tolerantsid Tabel 2 Plaatide liigid Kõvad Paksusvahemikud, mm plaadid 3,5 > 3,5-5,5 > 5,5 HB ± 0,3 mm ± 0,5 mm ± 0,7 mm Keskmise Paksusvahemikud, mm kõvadusega 10 > 10 MBH ± 0,7 ± 0,8 Pehmed Paksusvahemikud, mm plaadid 10 > 10-19 > 19 SB ± 0,7 mm ± 1,2 mm ± 1,8 mm Kuivprotsessi Paksusvahemikud, mm plaadid 19 > 19 MDF ± 0,2 mm ± 0,3 mm 6

Nõuded tugevus- ja niiskusomadustele (paindetugevus, sisesidusus, pundumine) märjal meetodil valmistatud plaadiliikidele kasutamiseks erinevates keskkonnatingimustes on esitatud järgmistes standardites: EVS-EN 622-2. Puitkiudplaadid. Tehnonõuded. Osa 2: Nõuded kõvadele plaatidele. EVS-EN 622-3. Puitkiudplaadid. Tehnonõuded. Osa 2: Nõuded keskmise kõvadusega plaatidele. EVS-EN 622-4. Puitkiudplaadid. Tehnonõuded. Osa 2: Nõuded pehmetele plaatidele. Tabel 3 Nõuded kuivades tingimustes kasutatavatele üldotstarbelistele kõvadele plaatidele Omadused Katsemeetod Paksusvahemikud 3,5 > 3,5 5,5 > 5,5 Pundumine paksuses, 24 h, % EVS-EN 317 35 30 25 Sisesidusus, N/ mm 2 EVS-EN 319 0,50 0,50 0,50 Paindetugevus, N/mm 2 EVS-EN 310 30 30 25 Tabel 4 Nõuded niisketes tingimustes kasutatavatele üldotstarbelistele kõvadele plaatidele Omadused Katsemeetod Paksusvahemikud 3,5 > 3,5 5,5 > 5,5 Pundumine paksuses, 24 h, % EVS-EN 317 25 20 20 Sisesidusus, N/ mm 2 EVS-EN 319 0,60 0,60 0,60 Paindetugevus, N/mm 2 EVS-EN 310 35 32 30 Sisesidusus pärast keetmiskatset, N/mm 2 EVS-EN 319 EVS-EN 1087 0.30 0,30 0,25 Tabel 5 Nõuded kuivades tingimustes kasutatavatele üldotstarbelistele pehmetele plaatidele Omadused Katsemeetod Paksusvahemikud 10 > 10 19 > 19 Pundumine paksuses, 2 h, % EVS-EN 317 10 10 10 Paindetugevus, N/mm 2 EVS-EN 310 0,9 0,8 0,8 Nõuded keskmise tihedusega (MDF) plaatidele on esitatud standardis EVS-EN 622-5 7

Tabel 6 Nõuded kuivades tingimustes kasutatavatele üldotstarbelistele keskmise tihedusega puitkiudplaatidele (MDF) Paksusvahemik, mm Omadused 1,8 >2,5 >4 >6 >9 >12 >19 >30 >45 2,5 4 6 9 12 19 30 45 Pundumine, % 45 35 30 17 15 12 10 8 6 Sisesidusus, N/mm 2 0,65 0,65 0,65 0,65 0,60 0,55 0,55 0,50 0,50 Paindetugevus, N/mm 2 23 23 23 23 22 20 18 17 15 Elastsusmoodul, N/mm 2 - - 2700 2700 2500 2200 2100 1900 1700 Kordamisküsimused: - Millist plaatmaterjali nimetatakse puitkiudplaadiks? - Millised on puitkiudplaatide valmistamise meetodid? - Kuidas liigitatakse puitkiudplaate? - Millised on puitkiudplaatide olulisemad omadused? 2 Puitkiudplaatide tootmise tehnoloogiline skeem Puitkiudplaatide tootmise olulisemad tehnoloogilised operatsioonid: Tooraine ettevalmistus Laastu pesemine Kiumassi valmistamine Kiumassi kuivatamine (kuivmeetodil MDF-plaat) Kiuvaiba moodustamine Plaatide kuumpressimine Plaatide kuivatamine (pehmed plaadid) Kuumtöötlemine (kõvad plaadid) Niisutamine (kõvad plaadid) Lihvimine (MDF-plaat) Allpool esitatud kõvade puitkiudplaatide valmistamise tehnoloogilise protsessi skeemi (joonis 4) algstaadium, mis lõpeb kiumassi saamisega, on ka teistel meetoditel sama. Muude meetodite erinevused leiavad käsitlemist hiljem. 8

Joonis 4. Kõvade puitkiudplaatide tootmise tehnoloogiline skeem (märg meetod) 9

3 Tooraine ettevalmistus 3.1 Tooraine iseloomustus Puitkiudplaatide tooraineks on puidulaast, mille optimaalsed näitajad on järgmised: pikkus 10 35 mm paksus < 5 mm niiskus > 30% kooresisaldus < 5% mädanikusisaldus < 5% Plaatide valmistamiseks märjal meetodil on eelistatud okaspuit, kuna lühikesed lehtpuidukiud ei võimalda saavutada nõutavat plaatide tugevust või tekib vajadus täiendavateks kulutusteks liimvaikudele. Sama kehtib ka saepuru kasutamisel. Kuiva meetodi puhul on eelistatud lehtpuit, kuna kiududevahelised sidemed moodustuvad ainult liimühendustest ja lühikeste puidukiududega tekib ühtlasem plaadi struktuur. 3.2 Tooraine ettevalmistuse tehnoloogiline skeem Joonisel 5 on kujutatud tooraine ettevalmistuse põhimõttelist tehnoloogilist skeemi. Ettevõttesse võib tooraine saabuda mujal põhiliselt jääkpuidust valmistatud laastuna või ümarpuiduna, mis kooritakse ja laastustatakse raiemasinates e. hakkurites. Kasutusel on peamiselt ketasraiemasinad, mis on trummelraiemasinatest tootlikumad ja võimaldavad paremat laastu kvaliteeti. Joonis 5. Puittooraine ettevalmistuse skeem 1 autolaadur 2 põikkonveier 4 koorimispink 5 koorepunker 6 ketasraiemasin 7,8,10 laastupunkrid 9 vagun laastuga 10

3.3 Laastu pesemine Pesemiseks suunatakse laast kuuma veega mahutisse või spetsiaalsesse pesuseadmesse, millest pumbatakse edasi tiguseadmesse vee eraldamiseks. Pesuvee temperatuur on tavaliselt 75 85 C, Pesu ülesanne: - eemaldada rasked lisandid ( liiv, kivikesed, metalliosakesed) - eemaldada kerged lisandid (saepuru, koor) - eemaldada õhk - lisada ja ühtlustada niiskust - tõsta laastu temperatuuri Joonis 6. Laastupesu skeem Joonis 7. Pesuseade 11

Kordamisküsimused: - Millised on puitkiudplaatide tootmise olulisemad tehnoloogilised operatsioonid? - Milline on puittooraine sobivus olenevalt tootmismeetodist? - Milles seisneb puittooraine ettevalmistus tootmisprotsessiks? - Milleks on vajalik laastu pesemine? 4 Kiumassi valmistamine 4.1 Jahvatusseadmed Laastust kiumassi valmistamiseks kasutatakse defibraatorseadet, mille olulisemaks koostisosaks on ketasveski. Ketsveskis toimuv jahvatusprotsess (kiudude eraldumine ja nende täiendav töötlus) on määrava tähtsusega plaatide mehaaniliste omaduste kujunemisel. Enamasti jahvatusest defibraatorseadme ketasveskis ei piisa nõutava tulemuse saavutamiseks ning mass suunatakse läbi sekundaarjahvatusseadme, mis kujutab endast samasugust ketasveskit nagu defibraatori koostises. Seadmete põhimõttelised skeemid on kujutatud järgnevatel joonistel. Joonis 8. Defibraatorseadme tööskeem 1 laastupunker 2 vibraator 3 tigutoiteseade 4 lukustusklapp 5 aurutoru 6 kuumutuskamber 7 nivooandur 8 tigutoiteseade 9 - ketasveski 12

Joonis 9. Ketasveski põhimõtteline skeem 1 staatoriketas 2 rootoriketas 3 jahvatussegmendid 4 sisenemisava jahvatustsooni 5 massi väljumine 6 sisenemine ketaste vahele Jahvatusseadmete peamised valmistajad on firmad Andritz ja Sunds Defibrator. Andritzi veskite tüübid: - ühekettalised ketasveskid (üks ketas pöörleb) - kahekettalised ketasveskid (2 ketast pöörlevad) - kahetsoonilised ketasveskid (3 ketast, keskmine pöörleb) - koonus-ketasveskid Kahetsoonilistes ketasveskites juhitakse laast veskisse mõlemalt poolt läbi statsionaarsete ketaste tsentraalse ava. Veski koormamine toimub statsionaarsete ketaste horisontaalse nihutamisega hüdrosilindrite abil. Ketastevahelist pilu mõõdetakse vibratsiooni kaudu, mis tekib jahvatusgarnituuri nugade möödumisel üksteisest. Joonis 10. Andritzi ühekettaline veski S2070 13

Koonusketasveskis on ketta perifeerses osas täiendav kooniline jahvatustsoon, mis tõstab veski tootlikkust ilma rootori läbimõõtu oluliselt suurendamata. Joonis 11. Sunds Defibratori koonusketasveski 4. 2 Jahvatusel toimuvad protsessid Jahvatus peab kindlustama laastu lagundamise kiududeks ja kiudude sellise töötluse, et nad hiljem moodustaksid tugevad omavahelised sidemed. Puidukiudude lühendamine ei ole jahvatuse eesmärgiks, sest see vähendaks kiudplaatide tugevust. Jahvatus vee keskkonnas põhjustab laastu pundumise, muljumise, lõhestamise ja lõikamise jahvatusgarnituuri ja hüdrotermilise töötluse mõjul. Intensiivne mehaaniline töötlus tõstab keskkonna temperatuuri (kuni 170 ºC) ning kõrge temperatuuriga veeaur põhjustab puidu osalist hüdrolüüsi ning komponentide vaheliste sidemete lagunemist, eriti just vahekelmes. Tekivad vabad hüdroksüülrühmad, mis suurendavad materjali hüdrofiilsust ning muudavad ta plastsemaks. Moodustub mass, mis koosneb eraldunud puidukiududest, kiukimpudest ja fibrillidest. Jahvatuse käigus toimub kiudude edasine pundumine, nende sisemine ja välimine fibrilleerimine. Fibrilleerimine tähendab fibrillide eraldumist üksteisest, mille tulemusena kiuseina tungib rohkem vett ja tekib rohkem vabu OH-rühmi, mis vett seovad. Sisemise fibrilleerimise tulemusena muutuvad kiud plastsemaks ning hilisemal pressimisel on seetõttu suurem kontaktpind ja tekib rohkem mehaanilist tugevust tagavaid sidemeid (vesiniksidemed vabade OH-rühmade kaudu). Välise fibrilleerimise tulemusena eralduvad fibrillid kiupinnalt ning kiud muutuvad piltlikult öeldes karvaseks, mis suurendab samuti seostusvõimalusi fibrillide vabade hüdroksüülrühmade kaudu. 14

Joonis 12. Jahvatamata (vasakul) ja jahvatatud (paremal) kiud Jahvatusprotsessis kiud kõverduvad. Kõverdumist nimetatakse latentsuseks. Latentsus suurendab jahvatuskraadi, halvendab tugevusomadusi ja raskendab massi sorteerimist. Latentsust saab eemaldada massi lahjendamisega kontsentratsioonini 2 kuni 4% ja segamisega mõnda aega kõrgendatud temperatuuril (70 80 C). Joonis 13. Latentsuse eemaldamine 4.3 Jahvatuse mõjutegurid Jahvatusprotsessi ja massi kvaliteeti mõjutavad: - jahvatusenergia erikulu (on määratud mootori koormuse ja massi läbivoolu kogusega) 15

- jahvatusintensiivsus (on määratud ketastevahelise pilu ja jahvatussegmentide konstruktsiooniga) - veski konstruktsioonilised parameetrid - laastu omadused - massi kontsentratsioon - jahvatusgarnituuri tüüp ja seisund - rootori pöörlemiskiirus Läbivoolava massi kogust on raske kontrollida. Toiteseadmed töötavad mahulise doseerimise põhimõttel ja koguse täpne kontroll eeldab massi tiheduse ja niiskuse kontrolli all hoidmist, mida on tootmisliinil pidevprotsessis küllaldase täpsusega raske teostada. Rootori pöörlemiskiiruse suurendamine 1500 p/min kuni 2400 p/min vähendab energiakulu 10 20% ja lühendab kiupikkust. Liigset kiupikkuse vähenemist saab vältida temperatuuri tõstmisega. Massi tumenemise vältimiseks tuleb seejuures lühendada massi viibimise aega kõrge temperatuuri piirkonnas. Tööstuslikud andmed näitavad, et kontsentratsiooni vähendamisega energia erikulu väheneb. Tõenäoliselt on optimum ca 30%, kuid igal veskil võib see olla erinev. Väga kõrgel kontsentratsioonil tekib probleem massi liikumisel läbi veski tsentrifugaaljõu mõjul. Jahvatusintensiivsust mõjutab suurimal määral jahvatussegmentide konstruktsioon. Intensiivsus on suurim segmentide puhul, mis soodustavad massi ja auru liikumist läbi jahvatustsooni. See võimaldab lühendada massi viibimise aega jahvatustsoonis ja vähendada ketastevahelist pilu. Segmentide valikul tuleb leida optimaalne lahendus energiakulu ja kiupikkuse vahel. Jahvatussegmentide konstruktsiooni on aja jooksul täiustatud peamiselt praktilistele kogemustele ja katsetele tuginedes, kuigi on loodud ka mitmeid teooriaid. Segmentide konstruktsioonielemendid: - noad, nende laius ja kõrgus - pilud, nende laius ja sügavus - tõkked, nende arv ja paigutus - selektiivsooned - koondelisus - nugade kaldenurk Üheks olulisemaks teguriks on nugade ja pilude laius. Kitsad noa ja laiad pilud vähendavad energiakulu. Saab kasutada väiksemat ketastevahelist pilu. Massi kvaliteet halb. Laiad noad ja kitsad pilud parandavad kvaliteeti ja suurendavad energiakulu. Seejuures on aga raskendatud auru eemaldamine, teljesuunaline koormus on suur, raskendatud on laastu söötmine ja veski koormus ei püsi stabiilne. Nugade kõrgus mõjutab oluliselt auru eemaldamist. Väike kõrgus suunab massi rohkem nugadevahelisse pilusse, parandades jahvatuskvaliteeti. Sama eesmärki 16

täidavad tõkked, pikendades ühtlasi massi viibimisaega jahvatustsoonis, kuid raskendades auru väljapääsu. Joonis 14. Jahvatussegmendid Rootorisegmentide selektiivsoonte ülesandeks on auru eemaldamine jahvatustsoonist. Selektiivsoonte kasutamisel võivad segmendid olla laiemate ja madalamate nugadega, kitsamate piludega, suurema arvu tõketega ja väiksema koondelisusega, mis parandab jahvatuskvaliteeti. Segmentidel on tavaliselt 2 erineva koondelisusega tsooni: sisemine suurema koondelisusega ja välimine väiksema koondelisusega. Välimine jahvatustsoon peab olema optimaalse ulatusega: liiga lühikese puhul kannatab massi kvaliteet. Nugade kaldenurgaga tekitatakse täiendav liikumapanev jõud massile ja vähendatakse turbulentsust. Mass liigub kiiremini ja väheneb energiakulu. Kaldenurk on oluline nii rootori kui ka staatorinugadel. Jahvatussegmendid tööavad väga rasketes tingimustes. Nende tööiga on tavaliselt 1000 kuni 3000 töötundi. Valmistatakse legeeritud terasest, mille omadused sõltuvad peamiselt süsiniku ja kroomi vahekorrast. Praktikas 0,2 3,0% C ja 15 30% Cr. Teras peab olema kulumiskindel, löögikindel, korrosioonikindel ja vastupidav kavitatsioonile. 4.4 Jahvatusprotsessi kontroll Jahvatusprotsessi kontrollitakse tootmises peamiselt jahvatuskraadi määramisega, mis iseloomustab kiudude töötluse efektiivsust massi vee-eraldusvõime järgi. Vee-eraldumisvõime on üheks olulisemaks massi omaduseks, mis sõltub nii kiupikkusest kui kiudude omadustest (fibrilleeritus). Jahvatusel väheneb kiupikkus, tekib peenfraktsioon ja toimub fibrilleerimine, mis vähendab kiumassi veeeraldusvõimet. Vee-eraldusvõimet võib määrata Kanada standardi järgi (CSF) või Euroopas kasutatava Schopper-Riegleri meetodi järgi. Kiudplaatide tehnoloogias kasutatakse enamasti CSF-meetodit (CSF - Canadian Standard Freeness). CSF meetodi järgi võetakse massikogus, mis sisaldab 3 g absoluutkuiva kiudainet ja lahjendatakse see vees kuni mahuni 1000 ml. Seejärel valatakse mass anumasse, 17

kus toimub filtratsioon läbi sõelpõhja pärast sõelaaluse klapi avamist. Põhjakoonuse külgseinas ja põhjas on avaused filtraadi väljavooluks. Läbi sõelpõhja filtreerunud ja külgavast välja voolanud vesi kogutakse ja mõõdetakse milliliitrites. See on massi vee-eraldumisvõime, mis iseloomustab jahvatust. Joonis 15. CSF aparaat 4.5 Kiumassi liimitamine Liimitamise all mõeldakse kiumassi mitmesuguste keemiliste lisandite viimist, mis peavad parandama kiudplaatide omadusi. Lisandeid võib olla peamiselt 2 liiki: pundumist ja veeimavust vähendavad hüdrofoobsed ained (nt parafiin) tugevust suurendavad liimid Jahvatusel on eesmärgiks saada võimalikult palju vabu OH-rühmi, mille kaudu moodustuvad kiududevahelised sidemed. Osa nendest jääb aga vabaks ka pärast sidemete moodustumist ning neid on vaja blokeerida hüdrofoobse ainega, et vähendada plaatide hüdrofiilsust. Tugevust suurendavaid lisandid tavatehnoloogias ei ole vajalikud, sest vee eemaldumisel moodustub kiudude vahel küllaldaselt vesiniksidemeid nõutava tugevuse saavutamiseks. Lisandid on vajalikud väheefektiivse jahvatuse või lühikesekiulise tooraine puhul. Kiumass valmistatakse tavaliselt kontsentratsiooniga ligikaudu 2% ja hüdrofoobsed ained lisatakse massi hulka vesiemulsioonina, mille stabiilsuse tõstmiseks kasutatakse emulgaatoreid. Hüdrofoobse komponendi või liimaine sadestamiseks kiudude pinnale on vajalikud sadestajad, millest levinumad on Al-maarjas ja väävelhape. Maarjas annab lahuses Al(OH) 3 sademe, mis adsorbeerib suure positiivse laenguga alumiiniumioone (Al +++ ) ning omandab positiivse laengu. Suure pinna ja positiivse laengu tõttu koaguleerib ta 18

hüdrofoobse lisandi või liimaine kolloidosakesed, mis koos Al(OH) 3 helvestega tõmbuvad negatiivselt laetud kiupinnale. Kiud ei kattu ühtlaselt, vaid paljudes hajutatud punktides. Väävelhappe koaguleerivad omadused on nõrgemad, kuid ta annab plaatidele suurema tugevuse osalise hüdrolüüsiefekti tõttu. Liimainest on enamkasutatav fenoolvaik. Lisandite ligikaudne kulu kuivast kiudainest: - parafiini 0,8 1,5 % - liimi 1,0 % Kordamisküsimused: - Milline on defibraatorseadme tööpõhimõte? - Mis on jahvatusprotsessi eesmärgiks? - Mis on latentsus? - Millised tegurid mõjutavad jahvatusprotsessi? - Kuidas hinnatakse jahvatustulemust? - Milleks on vajalik kiumassi liimitamine? 5 Puitkiudplaatide tootmine märjal meetodil 5.1 Kiuvaiba moodustamine Kiuvaiba moodustamiseks on ajalooliselt kasutatud nii lamesõel- kui ka ümarsõelmasinaid. Ümarsõelmasinates on plaatide kvaliteet madalam, kuna kiuvaip moodustub algul kumeral pinnal ning hiljem paindub tasapinnaliseks. Tänapäeva tavatehnoloogia baseerub lamesõelmasinatel. Lamesõelmasin (joonis 16) koosneb järgmistest põhiosadest: - pealejooksukast - registerosa - imevosa - pressiosa - lõikeseade Pealejooksukast Registerosa Imevosa Pressiosa Lõikeseade Joonis 16. Lamesõelmasina põhimõtteline skeem 1 kiumassi sisenemine 2 perforeeritud silinder 3 vibraator 4 pinnakihi pealejooks 5 tasandusvalts 6 eelpress 7 imevpress 8, 9 pressid 19

Kiuvaiba moodustamine peab tagama plaatide ühtlase ja maksimaalselt omavahel seostunud üksikelementidega struktuuri. Protsess toimub pidevmeetodil ning koosneb järgmistest staadiumitest: - kiumassi juhtimine liikuvale sõelale - vee vaba eraldumine läbi sõela - vee eraldamine imevkastide vaakumi abil - vee eraldamine pressimisega Massi juhtimisel sõelale on ta kontsentratsioon tavaliselt 0,9 1,8%. Massi segatakse pealejooksukastis pöörlevast perforeeritud silindrist läbijooksul struktuuri ühtlust rikkuvate kiuhelveste likvideerimiseks ning jaotatakse ühtlaselt kogu sõela laiuses. Vibraator annab kiududele täiendava kineetilise energia, mis takistab nende voolusuunalist orienteerumist ja ühtlustab kiuvaiba struktuuri. Vee eraldumist soodustavad sõela all paiknevad registervaltsid, mille pöörlemine tekitab sõela all väikese vaakumi. Edasi liikudes kaotab kiumass voolavuse ja kiuvaip hakkab omandama mõningat tugevust. Vaba filtratsiooniga kasvab massi kontsentratsioon kuni 6%-ni. Edasine vee eemaldamine toimub vaakumpumbaga imevkastides tekitatava vaakumi toimel ning kiuvaiba kuivainesisaldus kasvab 15%-ni Vee eraldumise protsess peab olema sujuv ning mitte liialt intensiivne. Intensiivsuse järsk tõus põhjustab juba moodustunud kiuvaiba struktuuri lagunemist, millega kaasneb plaatide tugevuse langus. Vee eraldumist intensiivistavat vaakumit on soovitav tõsta järkjärgult 0,015 0,030 MPa ning pressivaltside lineaarsurvet 300 1500 N/cm. Tööstuslikes seadmetes saab aga nii vaakumit kui ka survet tõsta ainult astmeliselt, mistõttu teatav struktuuri lõhkumine ikka toimub. Pressimine algab eelpressi väikese läbimõõduga paarisvaltside vahel ning jätkub seejärel suurema survega suure läbimõõduga pressivaltside vahel. Pressimisega tõstetakse kiuvaiba kuivus 28 32%-ni. Pressiosast väljumisel toimub kiuvaiba servade lõikamine ning vaiba tükeldamine vajalikku mõõtu. 5.2 Kõvade plaatide kuumpressimine 5.2.1 Pressimistehnoloogia Märjal meetodil valmistatud kõvade plaatide kuumpressimine toimub mitmekorruselistes pressides, mille konstruktsioon on sarnane puitlaastplaatide ja vineeri tehnoloogias kasutatavatele pressidele. Pressiplaate kuumutatakse kuuma vee või kõrgtemperatuurse soojuskandjaga. Niiske kiuvaip asetatakse pressivahesse sõelte ning transport- ja läikeplaatide vahel (joonis 17). Ülemine kompensatsioonisõel on vajalik temperatuurijaotuse ühtlustamiseks läikeplaadil. Ilma kompensatsioonisõelata jääb temperatuurivälja ebaühtluse tõttu puitkiudplaadi läikepinnale pressiplaadi kuumutuskanalite muster. 20

Joonis 17. Pressivahe täitmine 1 kuumutatav pressiplaat 2 kompensatsioonsõel 3 läikeplaat 4 kiuvaip 5 alussõel 6, 7 - transportplaadid Pressimisdiagramm on puitkiudplaatidel 3-faasiline. Temperatuuri hoitakse kogu pressimise vältel samal tasemel, survet aga muudetakse (joonis 18). Joonis 18. Kõvade plaatide pressimisdiagramm Pressimisfaasis pressitakse ligikaudu 1/3 veest kiuvaibast välja. Maksimaalne pressimissurve on 5 5,5 MPa. Maksimaalsel survel hoitakse ca 30 sekundit, mille kestel toimub mehaaniline vee eemaldamine. Järgmises faasis algab temperatuuri tõusuga aurustumine. Auru vabamaks väljapääsuks kiuvaibast alandatakse survet 0,8 MPa-ni. Sellisel survel hoitakse 3,5 kuni 7 minutit jääkniiskuseni ca 7%. Karastamise faas kulgeb survel 4,2 5,5 MPa ning suurendab plaatide mehaanilist tugevust ning hüdrofoobsust. Pressimistemperatuuri tõstmine kuni väärtuseni 215 ºC mõjub positiivselt plaatide füüsikalis-mehaanilistele omadustele ning suurendab ka presside tootlikkust. 21

5.2.2 Kuumpressimisel toimuvad protsessid Pressimisel toimub pundunud ja plastifitseerunud kiudude lähenemine ja kokkusurumine. Samaaegselt algab vee aurustumine suuremate pooride kaudu. Kiuvaiba temperatuur ei tõuse kõrgemale vee keemistemperatuurist seni, kuni kiudude niiskus ei ole langenud rakuseinte küllastuspiirini. Edasisel niiskuse aurumisel hakkab temperatuur jälle tõusma ning kiududes leiab aset kuivamiskahanemine samaaegselt pressimiskahanemisega. Kokkusurutud pinnad seostuvad, peamiselt vesiniksidemete tekkimisega. Pressimisel toimub ka rida keemilisi protsesse, mis on seotud hemitsellulooside termohüdrolüütilise lagunemisega ning madalamolekulaarsete ühendite osakaalu suurenemisega, täiendavate karboksüülrühmade moodustumisega, tselluloosi polümerisatsiooniastme vähenemisega ja ligniini pehmenemisega. See kõik soodustab kiududevahelise kontaktpinna suurenemist ja parandab adhesiooni. Plaatide tugevus sõltub kahest tegurist: kiudude tugevusest ja kiududevaheliste sidemete tugevusest. Kiudude endi tugevus on väga suur võrreldes sidemete tugevusega ning määravaks osutub viimane, mis on määratud vesiniksidemete arvuga. Tekkinud vesiniksidemete arv sõltub omakorda kontaktpinna suurusest. Plaatide tugevuseks soodsate eelduste loomine algab seega jahvatusega ja lõpeb kuumpressimisega. 5.3 Termiline töötlemine ja niisutamine Termiline töötlemine viib lõpule puidukiudude keemiliste koostisosade termokeemilised muundumised, mis said alguse pressimisel. Eesmärgiks on täiendav mehaanilise tugevuse ja hüdrofoobsuse suurendamine. Joonis 19. Termilise töötluse pidevkamber 1 kuumutuspatarei 2 plaatide sisselaadimine 3 teeninduskorrus 4 rootor 5 plaadid 6 kambri soojusisolatsioon 7 rootori ajam 8 ventilaator 22

Termiline töötlus toimub perioodilistes või pidevkambrites kuuma õhuga 160 170 ºC, mis liigub kiirusega 4 5 m/s. Joonisel 19 on kujutatud rotaform tüüpi termilise töötluse pidevkambrit. Kambri pöörleva trumli läbimõõt on 15 m ja mahutavus 1000 plaati. Tootlikkus 3 mm paksusega plaatide puhul on 500 plaati tunnis. Termilise töötluse läbinud plaadid adsorbeerivad ümbritsevast õhust niiskust. Kui nad ladustada virna, siis niiskus absorbeerub plaatide väliskeskkonnaga kontakteeruvatesse servadesse ning plaatides tekivad ebaühtlased niiskusdeformatsioonid. Seepärast tuleb kogu plaadi pinda niisutada ja seejärel plaate konditsioneerida. Joonisel 20 on kujutatud läbiva toimega niisutuskambrit, millesse materjal juhitakse vagonettidel. Kambri ülaosas on tsirkulatsioonikanal millesse suunatakse õhuvool telgventilaatoriga ja kuhu juhitakse auru ning pihustatakse vett keskkonna hoidmisel temperatuuril 65 ºC ja suhtelisel niiskusel 95%. Niisutuse kestuseks on 6 8 tundi. Joonis 20. Niisutuskamber 1 telgventilaator 2 pihustatud vee ja auru tsoon 3 niisutatav materjal 4 filter 5 - uks 5.4 Ülikõvade ja pehmete plaatide tootmise iseärasused Ülikõvad plaadid immutatakse pärast pressimist linaseemneõli ja tallõli seguga. Immutamine toimub pidevmeetodil plaatide liikumisega rulltransportööril läbi immutusvanni, milles õli temperatuur on 120 130 ºC. Immutuskestus on tavaliselt 40 50 s ja õli kulu 8 10% plaadi kaalust. Pehmete plaatide valmistamisel on paremate tugevusnäitajate saamiseks jahvatusprotsess tavaliselt intensiivsem ja massi jahvatuskraad suurem. Kuumpressimise asemel toimub kuivatamine mitmekorruselistes rullkuivatites (joonis 21) temperatuuril 120 170 ºC lõppniiskuseni 2 3%. 23

Joonis 21. Pehme puitkiudplaadi kuivati 1 sisselaadimismehhanismi ajam 2 - tsirkulatsioonventilaatorite ajam 3 õhkkardina ventilaatori ajam 4 õhkkkardina ventilaator 5 tsentrifugaal-tsirkulatsiooniventilaatorid 6 õhutustorud 7 tsirkulatsioonikanal 8 kalorifeerid 9 konveierite ajam 10 - jahutussektsioon Kordamisküsimused: - Millised on tehnoloogilise protsessi staadiumid kiuvaiba moodustamisel märjal meetodil? - Kuidas toimub pressivahede täitmine kõvade plaatide kuumpressimiseks? - Millised on pressimisfaasid kuumpressimisel? - Mis toimub kiumassiga kuumpressimisel? - Milleks on vajalik plaatide kuumtöötlemine ja niisutamine? - Mis on pehmete ja ülikõvade plaatide tehnoloogiline eripära? 6 MDF plaadi tootmise tehnoloogia 6.1 Protsessi üldiseloomustus ja tehnoloogiline skeem MDF plaadi tootmine, mis toimub kuival meetodil, leiutati USA-s ja Euroopas levis tootmine laialdaselt alles 1980-ndatel aastatel. Kuigi plaat kannab keskmise tihedusega kiudplaadi nime (medium density fiberboard), valmistatakse teda tänapäeval laiades tiheduspiirides 600 1000 kg/m 3 ja paksusega 2 60 mm. Oma väga ühtlase struktuuri tõttu on MDF plaat väga kvaliteetseks mööblimaterjaliks, kuid leiab laialdast kasutamist ka muudes valdkondades. MDF plaadi tootmisvõimsuste kasvukiirused on puittoodetest suuremate hulgas maailmas. 2007. a statistika andis aastatoodanguks maailmas 55 mln m 3. MDF plaatide tootmisel esitatakse toorainele väiksemaid nõudeid võrreldes märjal meetodil kõvade plaatide tootmisega, kuid laastus ei tohiks olla üle 10% saepuru ja üle 10% koort. Oluline on, et tooraine oleks ühtlaste omadustega. Eelistatumaks on lehtpuit. Lühikesed lehtpuidukiud annavad kiuvaiba moodustamisel ühtlasema struktuuri ja paremad plaatide omadused. 24

Erinevate puiduliikide kasutamise vajadusel tuleks okas- ja lehtpuidulaastu eraldi jahvatada, kuna optimaalsed jahvatustingimused on erinevad. Pärast jahvatust võib massi kokku segada. Jahvatus ei erine jahvatusest märjal meetodil. Pärast jahvatust massi ei lahjendata. Ketasveskist väljumisel doseeritakse massi hulka sideaine. Sideaineks võib olla karbamiidvaik, fenoolvaik või mõni muu efektiivsem ja kallim sideaine (nt isotsüanaatvaik). Isotsüanaatvaik jaotub kiududel ühtlasemalt, kulu on väiksem ja plaadid on veekindlad. Vaigu kulu on 2 10% absoluutkuivast puidust. Parafiin lisatakse aurutuskambrisse vedelas olekus pihustusega. Parafiini kulu on 1% puidust. MDF plaadi tootmise põhimõtteline skeem on esitatud joonisel 22. Joonis 22. MDF plaadi tootmise tehnoloogiline skeem 25

6.2 Kiumassi kuivatus Liimitatud kiudaine kuivatus toimub 1- või 2-astmeliselt. 2-astmeline kuivatus annab ühtlasema laastu lõppniiskuse ning võib toimuda mõlemas astmes torukuivatis või vahelduvalt trummel- ja torukuivatis. Kaheastmelist kuivatusskeemi on kujutatud joonisel 23. Joonis 23. Kiumassi kaheastmeline kuivatusskeem 1 - kalorifeerid 2 kuivatustoru 3,11 tsüklon 4 ventilaator 5 siiber 6 pöördklapp 7 kiumassi kobesti 8 trummelkuivati 9 segamiskamber 10 küttekolle Massi niiskus enne kuivatust on ca 120%. Torukuivatis 160-170 ºC juures 4-5 sekundit kuivatatud kiumass suunatakse tsüklonisse. 2. astmes võib kuivatus toimuda torukuivatis, aerofontäänkuivatis või trummelkuivatis. Temperatuur sisenemisel on ca 150 ºC, kuivatusaeg 8 15 s, temperatuur väljumisel mitte üle 70 ºC. Kuivatus on küllalt raske tehnoloogiline operatsioon. Ühtlase lõppniiskuse 6 8% saavutamiseks peab arvestama mitmeid mõjutegureid: puiduliiki, algniiskust, jahvatuskraadi, kuivatusagensi temperatuuri ja liikumiskiirust. Reguleerida on nendest võimalik vaid kuivatusagensi temperatuuri ja kuivatusaega. Kuivatusprotsess on väga tule- ja plahvatusohtlik. Selle vältimiseks on vajalik: - vältida kiudude kleepumist torukuivati seintele - vältida kiudaine ja tolmu sattumist õhku, mis suunataks kütuse põlemiskambrisse - vältida kütuse mittetäielikku põlemist - vältida kuivatusagensi temperatuuri tõusu kuivatisse sisenemisel üle 170 ºC ja väljumisel üle 90 ºC 26

6.3 Kiuvaiba moodustamine Kiuvaip moodustatakse liikuvale sõelale kas ainuüksi mehaanilise laotamise põhimõttel või ka vaakumi kasutamisega. Laoturite tööpõhimõte on teatud määral sarnane laastplaatide tehnoloogias kasutatavale, sõeltransportööri kohal paiknevad kobestamis- ja silumisvaltsid, mis peavad tagama ühtlase paksusega kihi. Kihi paksus moodustatakse esialgu 20 25% suurem vajalikust ja reguleeritakse lõplikult välja sõela kohal asuva kalibreerimisvaltsiga, mille asendit saab vertikaalsuunas sujuvalt muuta. Joonisel 24 on kujutatud vaakumlaoturi tööpõhimõtet. Joonis 24. Kiuvaiba moodustamine vaakumlaoturitega Kiht moodustatakse kiirusega 9 50 m/min liikuvale sõelale läbi mitme laoturi. Suurem laoturite arv annab ühtlasema paksusega kiukihi. Kihi tihedus on esialgu ligikaudu 25 kg/m 3 ja sõltub paljuski materjali omadustest. Sõela all tekitatakse vaakum, mis peab ühtlaselt jaotuma sõela laiuses. Vaakum suureneb sõela liikumise suunas 500 Pa 5000 Pa. Mehaaniliste laoturite tööpõhimõtet on kujutatud joonisel 25. 27

Joonis 25. Mehaanilised laoturid 1 jaotusvalts 2 reguleervalts 3 etteandekonveier 4 horisontaalkonveier 5 puistevalts 6 laotusvalts 7 transportsõel Kiukihti silutakse tasaseks silumis- ja kalibreerimisvaltsiga ning jaotatakse sõelale puistevaltsidega. 6.4 Kiuvaiba pressimine 6.4.1 Üldist Moodustunud kiuvaipa pressitakse lintpressis valtside lineaarsurvel 280 N/mm ning lõigatakse tükkideks. Seejärel võib toimuda teistkordne eelpressimine ühevaltsilises hüdraulilises pressis temperatuuril 40 60 ºC. Kuumpressimine teostatakse kas ühevõi mitmekorruselistes hüdraulilistes pressides või tänapäeval üha enam pidevpressimise tehnoloogiaga. Ühekorruselistes pressides kasutatakse tootlikkuse suurendamiseks väga kõrgeid pressimistemperatuure, kuni 240 ºC. 6.4.2 Pressimistehnoloogia mitmekorruselises kuumpressis Euroopas on kuumpressimistehnoloogias pidevpressimismeetod saavutanud perioodilise pressimise üle juba selge ülekaalu, USA-s seevastu on veel valdavaks perioodiline pressimismeetod mitmekorruselistes pressides. Tüüpilist mitmekorruselist kuumpressi on kujutatud joonisel 26. 28

Joonis 26. 9-korruseline kuumpress MDF plaatide pressimiseks 1 hüdrosilinder 2 pressialus 3 pressiraam 4 sammas 5 alumine pressilaud 6 ülemine pressilaud 7- pressiplaat 8 soojuskandja toru 9,10,11 simultaanmehhanismi hoovad 29

Pressimine võib toimuda ühe- või kaheastmeliselt nagu näidatud joonisel 27. 1-astmeline 2 - astmeline Joonis 27. MDF plaadi pressimisdiagrammid Pressimistsüklid: t 0 - sisselaadimine, 20 25 s. t c - pressivahede sulgumine 10 s. t 1 - maksimaalsurve saavutamine, mis peaks olema võimalikult kiire, 20 25 s. t 2 - pressimine maksimaalsurvel, mis mõjutab oluliselt plaatide omadusi ja sõltub paljudest teguritest, 40 80 s. t 3 - surve langetamine auru-gaasisegu väljumise kiirendamiseks, 15 20 s. t 4 - üheastmelisel pressimisel auru-gaasisegu väljumine ja plaadi stabiliseerimine. Kaheastmelisel pressimisel auru-gaasisegu väljumine. t 5 - surve langetamine, 15 20 s. t 6 - pressivahede avanemine, ca 10 s. t 7 - teise astme surve saavutamine. t 8 - teine pressimisaste. Pressimissurved: P 1 - pressivahede sulgumissurve. P 2 - maksimaalne pressimissurve, 6,5 7,0 MPa. P 3 - auru-gaasisegu sujuvat eemaldumist tagav surve, mis sõltub pressimistemperatuurist ja on 0,3 0,5 MPa madalam aururõhust sellel temperatuuril. P 4 - stabiliseerimissurve. Pressimisel toimub eelistatult plaadi väliskihtide tihenemine, kuid jooniselt 28 on näha, et tiheduse erinevus sise- ja väliskihtide vahel on tunduvalt väiksem kui sama paksusega puitlaastplaadil. 30

Plaadi paksus 19 mm Joonis 28. MDF ja puitlaastplaadi tiheduse jaotus plaadi paksuses Pressimistehnoloogia pidevpressimisel Üheks esimeseks oli Mende pidevpressimismeetod, mille rakendas 1971 a firma Bison. Mende tehnoloogial põhinevad kalanderpressid töötavad edukalt tänapäevani, kuid võimaldavad valmistada vaid suhteliselt õhukesi plaate 2 12 mm. Pressi tööskeemi on kujutatud joonisel 29. Joonis 29. Mende tehnoloogia pressimisskeem 1 - kiuvaiba laotur 2 teraslint 3 kuumutatav terassilinder 4 kuumutatavad survesilindrid 5 kalibreerimisvaltsid 6 MDF plaat formaatlõikepinki 31

Terassilindreid kuumutatakse kõrgtemperatuurse soojuskandjaga, mis juhitakse silindritesse voolikutega. Pressimise joonsurve on piirides 1500 2500 N/cm. Pressile võib enne survetsooni olla paigaldatud kõrgsagedus-eelkuumutusseade, mis tõstab kiuvaiba temperatuuri kuni 60 70 ºC ja suurendab pressi tootlikkust. Tänapäeva tuntumad suure tootlikkusega pidevpresse valmistavad firmad Euroopas on Siempelkamp, Dieffenbacher ja Metso/Küsters. Joonisel 30 on kujutatud osa Küstersi pidevpressist. Joonis 30. Küstersi pidevpress Materjal liigub läbi pressi 3 mm paksusel teraslindil, mis on pressi kalleimaid koostisosi ja mille vastupidavus on seetõttu väga oluline. Lint peab olema väga tugev, deformatsioonikindel, parandatav ja pikaajaliselt vastupidav. Tuntud lintide valmistaja on Sandvik. Levinumates pressikonstruktsioonides liigub pressilint hõõrdumise vähendamiseks rulliklindil, mis omakorda on kontaktis kuumutatavate pressiplaatidega (ContiRoll süsteem). Mõlemal pool pressitavat materjali paiknevatele 60 mm paksusega pressiplaatidele tekitatakse individuaalselt reguleeritav surve kogu pressi laiuses paiknevate hüdrosilindritega. See tagab plaadi paksuse täpse kalibreeringu. Kuumutamine toimub pressiplaatides tsirkuleeriva kõrgtemperatuurse soojuskandjaga. Maksimaalsed temperatuurid on ca 240 ºC ja pressimisajad ca 9 s/mm. 32

Joonisel 31 on kujutatud kiuvaiba sisenemist pidevpressi pressimistsooni. Joonis 31. Kiuvaiba sisenemine pressimistsooni Kuumpressimistsoonist väljumisel toimub plaadi jahutamine (jahutustsoon on joonisel 32 kujutatud sinisega). Joonis 32. Üleminek kuumpressimistsoonist jahutustsooni 33

Pidevpressimistehnoloogia eelised: Suur tootlikkus, tänapäeval ületab juba 2000 m 3 /ööp Plaadi ühtlasem paksus võimaldab vähem lihvida: - pidevpressi plaatidelt 0,2 0,3 mm - ühekorruselise pressi plaatidelt 0,4 0,6 mm - mitmekorruselise pressi plaatidelt 0,6 1,0 mm Plaadi ühtlasemad omadused võimaldavad vähendada tihedust 5 6% Väiksem elektri- ja soojusenergia kulu Tootlikkus sõltub väga vähe plaadi paksusest, saab toota ka väga õhukest plaati Presside pikem eluiga võrreldes perioodiliste pressidega, mille eluiga on ca 20 aastat Tootmisettevõtte rajamisel tuleb aga perioodilise või pideva protsessi eeliste kõrval arvesse võtta ka alginvesteeringute suurust. Pidevpressid on perioodilistest oluliselt kallimad, vajalikke investeeringuid pressi pikkuse ühe meetri kohta hinnatakse ca 250 000 euro suuruseks. Kordamisküsimused: - Millised on puitkiudplaatide tootmise kuiva meetodi erinevused märjast meetodist kiuvaiba moodustamisel? - Miks on MDF plaadi tootmine tuleohtlik? - Miks on kuival meetodil vajalik kasutada sideainet ja märjal meetodil mitte? - Millised on MDF plaadi pressimistehnoloogia erinevused võrreldes kõvade plaatide pressimisega? - Millist pressimistehnoloogiat tuleks eelistada, kas pidevat või perioodilist? KIRJANDUS 1. C. F. Walker. Primary Wood Processing. Springer, 2006. 2. T. Maloney. Modern particleboard and fiberboard manufacturing, 1993. 3. S. P. Rebrin, E.D.Mersov, V.G.Jevdokimov. Tehnologija drevesnovoloknistõh plit. Lesnaja promõšlennost, 1982 4. www.processsystems.sandvik.com/ 34

Lisa 1 PUITKIUDPLAATIDE KATSETAMISE MEETODID 1 Pundumise määramine Plaatide pundumine määratakse vastavalt standardile EVS-EN 317. Puitlaastplaadid ja puitkiudplaadid. Pundumise määramine paksuses pärast leotamist. Pundumise määramiseks kasutatakse ruudukujulisi katsekehasid, külje pikkusega (50 ± 1) mm. Katsekehad konditsioneeritakse püsiva massini õhu suhtelisel niiskusel (65 ± 5) % ja temperatuuril (20 ± 2) ºC. Enne ja pärast leotamist mõõdetakse katsekehade paksus täpsusega 0,01 mm. Katsekehad paigutatakse vertikaalselt vaiksesse vette, mille ph on 7 ± 1 ja temperatuur (20 ± 1) ºC. Leotamise kestus on määratud eri plaadiliikide standarditega. Pundumine arvutatakse järgmiselt: s2 s1 s= 100 %, s 1 kus s 1 - proovi mass enne leotamist, g s 2 - proovi mass pärast leotamist, g 2 Paindetugevuse määramine Plaatide paindetugevus määratakse vastavalt standardile EVS-EN 310. Puitplaadid. Paindeelastsusmooduli ja paindetugevuse määramine Paindetugevus määratakse katseseadmel, mille rakisel peab olema 2 paralleelset reguleeritava kaugusega silindrilist tuge läbimõõduga (15 ± 0,5) mm. Koormuspea peab olema silindriline ja tugedega võrdse pikkusega ning paiknema tugedega paralleelselt ja neist võrdsel kaugusel. Joonis 33. Paindekatse seade 1 katsekeha F koormus t katsekeha paksus l 1 = 20 t l 2 = l 1 + 50 35

Katsekehade laius peab olema (50 ± 1) mm. Katsekehad konditsioneeritakse püsiva massini õhu suhtelisel niiskusel (65 ± 5) % ja temperatuuril (20 ± 2) ºC. Katsekehade keskosas mõõdetakse paksus ja laius. Tõmbemasina paindetugevuse rakisel reguleeritakse tugede vaheline kaugus täpsusega 1 mm 20-kordsele plaadi nominaalpaksuse väärtusele, kuid mitte väiksemaks kui 100 mm ja mitte suuremaks kui 1000 mm. Katsekeha paigutatakse tugedele lapiti selliselt, et katsekeha pikitelg moodustaks täisnurga tugede pikitelgedega ja keskkoht asuks koormuspea all. Koormus rakendatakse koormuspea liikumise püsiva kiirusega kogu katse vältel. Koormamise kiirus reguleeritakse selliseks, et maksimaalne koormus saavutataks (60 ± 30) sekundi jooksul. Seejärel sooritatakse katse, kasutades vähimat võimalikku vasturaskust. Paindetugevus arvutatakse järgmiselt: 3Pl σ p = Mpa, 2 2bs kus P - purustav jõud, N l - tugedevaheline kaugus, mm b - katsekeha laius, mm s - katsekeha paksus, mm 3 Tõmbetugevuse määramine risti pinnaga (sisesidusus) Plaatide tõmbetugevus määratakse vastavalt standardile EVS-EN 319. Puitlaast- ja puitkiudplaadid. Plaadi pinnaga ristsuunalise tõmbetugevuse määramine. Kasutada tuleb tõmbemasinat, mis võimaldab rakendada katsekehale haaratsite abiga pinnale ristsuunalist tõmbejõudu ja mõõta seda täpsusega 1%. Joonis 34. Tõmbekatse seade 1 iseseadistuv keraliigend 2 katsekeha 3 haaratsid 36

Kasutada tuleb ruudukujulisi katsekehasid, külje pikkusega (50 ± 1) mm. Katsekehad konditsioneeritakse püsiva massini õhu suhtelisel niiskusel (65 ± 5) % ja temperatuuril (20 ± 2) ºC. Katse sooritamiseks tuleb katsekehadele liimida mõlemalt poolt kõvast puidust klotsid mõõtmetega 65 x 50 mm. Pärast liimi kõvenemist asetatakse klotsidega katsekehad tõmbemasina haaratsite vahele. Koormus rakendatakse püsiva kiirusega kogu katse vältel. Koormamise kiirus reguleeritakse selliseks, et maksimaalne koormus saavutataks (60 ± 30) sekundi jooksul. Tõmbetugevus arvutatakse järgmiselt: P σ t = Mpa, bl kus P - purustav jõud, N b - katsekeha laius, mm l - katsekeha pikkus, mm 37

Lisa 2 KAASAEGSED SEADMED PUITKIUDPLAATIDE TOOTMISEKS Joonis 35. Defibraatorseade 38

Joonis 36. Mitmekorruseline kuumpress ja jahutusseade Joonis 37. Mende pidevpress 39

Joonis 38. Dieffenbacheri pidevpressid 40

Lisa 3 AS Viisnurk puitkiudplaadid 1,2 Isotex (siseviimistlusplaadid) 3 9 Isoplaat (isolatsioon- ja tuuletõkkeplaadid) 41