Kokskaidu plātnes ražo arī no kaņepēm un vizuāli tās ir līdzīgas tām, kas tiek ražotas no koksnes 0
Aigars Roga, “Baltijas Koks”
Dažādas inovācijas būvmateriālu tirgū notiek nemitīgi. To pieprasa ne tikai gala patērētājs, kurš vēlas dzīvot veselīgākā vidē, bet arī pasaules globālais tirgus kopumā, kas turpina virzīties uz videi draudzīgāku materiālu izmantošanu.
Ilgtspējīgu produktu attīstība notiek nepārtraukti, jo īpaši tiek pievērsta uzmanība vietējo resursu efektīvai izmantošanai. Tas iet roku rokā ar dažādiem politiskajiem lēmumiem, kas daļēji mūs piespiež padomāt un rīkoties.
Jau vairākus gadus būvniecības nozarē aktuāla tēma ir plātņu izolācijas materiālu ražošana, kur notiek nemitīgas inovācijas – gan izmantoto materiālu dažādošanā, gan efektīvāko un veselīgāko saistvielu meklējumos. To stimulē arī Eiropas Savienības kopējais vides politikas virziens.
Piemēram, ēku enerģijas patēriņš veido 40% no kopējā enerģijas patēriņa, lielākā daļa tiek izmantota ēku apkurei un atdzesēšanai. Tieši siltumizolācijas materiāli ir stūrakmens jebkurai ēkai. Pie šiem jautājumiem strādā materiālzinātnes pārstāvji, kuri meklē efektīvākās kombinācijas, lai radītu piemērotākos materiālus.
Latvijā jau gadiem tiek runāts par kaņepju spaļu izmantošanu izolācijas materiālu izgatavošanā. Rīgas Tehniskās universitātes Dizaina tehnoloģiju institūta vadošais pētnieks Dr.sc.ing. Edgars Kirilovs jau vairākus gadus strādā pie tēmas, kā plātņu ražošanas procesā izmantot visu kaņepes stiebru, tā neradot pārpalikumus.
Kaņepju spaļi + koka skaidas
Šobrīd vadošais pētnieks, strādājot PostDoc projektā, ir papildinājis plātņu sortimentu, kā rezultātā plātnes tiek izgatavotas no kaņepju spaļiem un koka skaidām.
«Eksperimentu rezultātā ir radītas vairāku veidu plātnes, variējot no to struktūras –100% Bialobrzeskie kaņepju šķirnes spaļi apvienojumā ar 100% skuju koka skaidu, un maisījums 50% kaņepju spaļi un 50% skuju koku ēveļskaidas. Plātņu izgatavošanai izmantota aukstā presēšana. Kā saistvielas tiek izmantotas Kleiberit firmas karbamīdsveķu līme un firmas Entrory Resins Super Sap epoksīda sveķi ar augstu bio sastāvu,» skaidro Edgars Kirilovs.
Eksperimentālās plātnes izgatavotas kā vienslāņa plātnes 25mm biezumā ar blīvumu 310 ±20 kg/m3, kas kvalificējas kā zema blīvuma plātnes. Tajās tiek iestrādāts fāzmaiņu materiāls (FMM) nano kapsulu veidā. Plātņu izgatavošanas procesā pievienojot nano kapsulas, kas ir pildītas ar fāzmaiņu materiālu, siltumietilpību ir iespējams palielināt līdz pat 60%.
Apvienojot kaņepju spaļu un ēveļskaidu tradicionālos siltumizolācijas materiālus ar FMM, var tikt palielināta ēkas siltuma inerce, praktiski nepalielinot ēkas masu. Testējot plātnes bez un ar FMM tās ievietojot improvizētā telpā +30oC ārējā temperatūrā, iekštelpas uzsilšana samazinās par 5%.
Efektivitātes palielinātājs
Fāzmaiņu materiāls ir viela, kas fāzes pārejā izdala vai absorbē pietiekami daudz enerģijas, lai nodrošinātu lietderīgu siltuma izdalīšanu vai pretēji – dzesēšanu. Tirgū ir pieejami divu veidu fāžmaiņu materiāli – organiskie un neorganiskie.
Projekta ietvaros ir izmantots firmas MikroCaps rūpnieciski izgatavots fāžmaiņu materiāls – vasks, kas ir iepildīts nano izmēra kapsulās. Tās savukārt atrodas ūdens bāzes dispersijā. Nano kapsulas, kas pildītas ar FMM, tiek iemaisītas izejmateriāla masā, lai uzlabotu eksperimentālā materiāla latentā siltuma enerģijas uzkrāšanu un atdošanu.
Mainoties nano kapsulu FMM agregātstāvoklim, piemēram, tam kūstot, saglabājas nemainīga tā fāžu pārejas temperatūra. Kad ir notikusi pilnīga fāžu parēja, materiāla temperatūra sāk pieaugt proporcionāli pievadītās siltumenerģijas daudzumam.
Pamatojoties uz latentā siltuma izmantošanas lielo potenciālu, tas kļūst par iespējamo jauno tehnoloģiju izstrādes risinājumu, kas saistīts ar iekštelpu mikroklimata autoregulāciju.
Ražošanas procesa nianses
Eksperimentālo plātņu izgatavošanai tiek izmantota aukstā presēšanas tehnoloģija – plātnes izveido viencilindra hidrauliskajā presē pēc slāņu un struktūra principa. Izejmateriālus jauc gan atsevišķi, gan kopā ar saistvielu, tā variējot ar strukturālo saturu, kas noteikts eksperimenta plānā.
Prototipi sastāv no skuju koku ēveļskaidām, kas ir koksnes atlikumi, apstrādājot koksni ar garenfrēzmašīnu, kur 93% skaidu apjoma dimensijas ir lielākas nekā 500 µm.
Savukārt kaņepju spaļus pirms iestrādes izsijā, lai atdalītu smalkākas frakcijas. Izmantotajiem kaņepju spaļiem pēc pirmapstrādes ir saglabājies šķiedru piejaukums 5% robežās.
Turpinājumā jau plātņu tālākai apstrādei var izmantot kokapstrādes pozīcijtipa darbmašības – zāģēšanai, frēzēšanai vai slīpēšanai.
Plašas attīstības un tirgus iespējas
Kaņepju kokskaidu plātnes vizuāli ir līdzīgas cita veida plātnēm, kas tiek ražotas no koksnes. «Nav korekti salīdzināt šīs plātnes, piemēram, ar fibrolītu. Ražošanā tiek izmantotas citas saistvielas, un tās ir smagākas. Ir virkne kopsaucēju, jo plātnes var kalpot gan kā dizaina, gan akustikas elements – presēšanas procesā iespējams izmantot strukturētas matricas, lai iegūtu dizainiski strukturētu plātnes virsmu, kas var arī kalpot telpas akustikas uzlabošanai. Plātnes iespējams krāsot gan masā, gan tikai ārējo virsmu,» skaidro vadošais pētnieks Edgars Kirilovs.
Eksperimentālās plātnes izgatavotas sadarbībā ar Vācijas kolēģiem no Leibnica Lauksaimniecības tehnikas un bioekonomijas pētnieciskā institūta, kur pētnieki attīsta principiāli jaunu pieeju – visa kaņepju stiebra pārstrāde plātņu materiālos atbilstoši tehnoloģiskajai līnijai kaņepju lauks–plātnes.
Ņemot par pamatu šo tehnoloģisko līniju, ir veikti pirmie eksperimentālie testi eksperimentālā ražotnē. Tādēļ produkta attīstības ceļš ir tikai sākuma posmā.
Pētījums veikts ar Eiropas Reģionālās attīstības fonda atbalstu 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 1.1.1.2. pasākuma Pēcdoktorantūras pētniecības atbalstsietvaros (Nr. 1.1.1.2/VIAA/1/16/152).
