SlideShare a Scribd company logo
1 of 64
Download to read offline
Uued materjalid ja
tehnoloogiad
JAAN KERS
TTÜ PUIDUTEHNOLOOGIA LABOR
Kava
▪Ringmajandusest ja kaskaadkasutusest
▪ Uued materjalid ja tehnoloogiad
▪ Spooni- ja vineeri tootmise T&A keskuse arendustööd laborist tootmisesse
▪Tulevik on biomolekulidest pudukeemiatooted
▪ Innovatiivsed uued tselluloosiderivaatidest pakendimaterjalid TTÜ biopolümeeride tehnoloogia
laborist
▪
2
Ringmajanduslik lähenemine nn. liblika mudel
BIOMAJANDUSE ALUSPRINTSIIP LISANDVÄÄRTUSE SUURENDAMINE
RINGBIOMAJANDUSE ALUSPRINTSIIP RESSURSI KASKAADKASUTAMINE
Allikas: Stegmann,P
., et al, 2019; Davis et al., 2017; Lange, 2014; Márquez
Luzardoaand Venselaar, 2012
❑ Biomajanduse väärtuspüramiidi
põhine ressursi kasutamine aitab
kaasa:
- säästlikule ressursi kasutamisele
- kõrgema majandusliku väärtuse
saavutamisele
Puidu kaskaadkasutus
Puidu kaskaadkasutus (Joonis ajakirjast „Kõik tööstustehnikast“ 2021
Uued materjalid ja tehnoloogiad
Bambuse töötlemine võimaldab kiiresti kasvavast puitunud varrega taimest toota mööblit ja
ehitusmaterjale
Incredible Bamboo Processing Factory, Amazing Modern
Automatic Wood Processor Production Factory - YouTube
Uued materjalid ja tehnoloogiad
Tehnoloogiline liin sarnane liimpuidu töötlemisele
Kuumpressis toodetakse paarikaupa kokkuliimitud toorikud
Neid hööveldatakse ja liimitakse uuesti kokku suuremateks taladeks või plaatmaterjaliks
Incredible Bamboo Processing Factory, Amazing Modern
Automatic Wood Processor Production Factory - YouTube
Innovation in clt production process
8
https://kallesoemachinery.com/press-lines/clt-press-lines/clt-press-line/
• State-of-the-art press line for CLT in HASSLACHER Norica Timber in Austria (big Family
company like Binderholz, Pfeifer – 5mln m3 sawntimber per year)
• All upgrading products in their sawmills
• Radio frequency press from Kallesoe Machinery you will get the most efficient machinery for
CLT production on the market.
• Saving wood and glue in the press:
Window and openings for doors and
windows are incorporated
in lay-up!
The bus stop made of Arcwood residues, i.e. windows
and doors that are cut out of the CLT walls
• Sille Pihlak, Siim Tuksam project
„ELENTary busstop“
• "The bus stop is made of Arcwood
residues, i.e. windows and doors
that are cut out of the CLT walls.
Just like an upcycled T-shirt, the
remains are cut into new elements,
thus proposing a new starting part
for the wooden architecture, an
alternative starting point in space
creation. This bus stop is one
possible answer to the big question
of how we can further valorize
local material," Pihlak described.
https://ehitusest.ee/wp-
content/uploads/sites/2/2021/09/bussipeatus-veel-1-pilt.jpg
https://www.artun.ee/en/product-
development-of-cross-laminated-timber-
manufacturing-residue/
Innovation in clt production process
X-fix wooden connector from Beech LVL for CLT Panels No need for screws!
https://www.hasslacher.com/ http://www.x-fix.at/
Innovation in clt production process
X-fix Timberdome Diemerstein
• CLT production waste is CLT
machined by using precise
CNC machining
• Assembled with X-fix into
Dome shape
Wood constructions will be built by robots
https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2018/03/spatial-timber-
assemblies.html
Alkaline boiling and hot pressing collapse wood’s pores,
maximizing its density 80%
• Hydrogen-bonding interactions between closely spaced cellulose nanofibers enhance the
densified product’s strength.
• It gets slightly weaker and swells modestly in 95% relative humidity but becomes immune to
moisture when given an oil-based coating.
• In a ballistics test, a 3-mm densified-wood laminate stops an air-gun projectile that glides
easily through normal wood of the same thickness.
https://cen.acs.org/articles/96/i7/Process-makes-wood-stronger-steel.html
Wooden windows? New material could replace
glass in solar cells and buildings
• Researchers at Stockholm's KTH Royal
Institute of Technology have developed a new
transparent wood material that's suitable for
mass production.
• The optically transparent wood is a type of
wood veneer in which the lignin, a component
of the cell walls, is removed chemically.
• Wood isn't not naturally transparent, and that
effect is achieved with some nanoscale
tailoring
• The white porous veneer substrate is
impregnated with a transparent polymer and
the optical properties of the two are then
matched, he says.
https://www.kth.se/en/forskning/artiklar/kth-forskare-har-uppfunnit-
genomskinligt-tra-1.638511
Making transparent wood
Making transparent wood from balsa wood:
https://www.youtube.com/watch?v=uUU3jW7Y9Ak
VCSEL Laserid
VCSEL (Vertical Cavity Emitting Laser Diode) Arrays Expanding the Range of High-power Laser
System
VCSEL Lasermoodul koosneb pikslitest ja pikslid on eraldi juhitavad, mistõttu erineb see traditsiooniliselt kasutaud
ühe fokusseeritud laserpunktiga lõikamisest või graveerimisest. mis võimaldavad kasutada piksli suuruseid, kiiresti
kuumutatavaid ja hästi juhitavaid lasereid. Võimsus kasvab kiipidesse koondatud ja seeriatena ühendatud laseritel 8W
– kiirgusallikad 400W – moodulid 8kW. Modulaarne koostatavus 5cm, 0,5m võimaldab skaleerida suurte võimsusteni
VCSEL Arrays Expanding the Range of High-power Laser Systems and Applications by Armand Pruijmboom - YouTube
3D printerid tööstuslikuks tootmiseks
Suur töötlemiskiirus ja positsioneerimise täpsus, ekstuuder juhitav ja ekstrudeeri ots 2…20mm
Mõeldud pidevaks tööks tootlikkusega 0…10kg/h skaleeritav 30kg/h
Automaatne määrimine töökindluse tagamiseks
Plastid ABS , PA6, PETG, PLA, ASA printimistemperatuur kuni 400° C
Detailide mõõtmed 2m x 2.5m x 2m, maht kuni 10m3
Our Products - KraussMaffei
Tööstuslikult 3D prinditud mööbel
10.02.2021 18
TTÜ Puidutehnoloogia labor
Spooni- ja vineeri tootmise
T&A keskuse arendustööd
laborist tootmisesse
20
LEHTPUIDU KASUTUSE SUURENDAMINE PUIDUPÕHISTES TOODETES
• SANGLEPP
• HAAB
• KASK
• Erinevate puiduliikide kombineerimine spoonipõhistes toodetes ja
ristkihtliimpuidus (CLT)
• Tugevusomaduste disainimine toodetes
• Puittoodete ilmastikukindluse ja tulekindluse suurendamine
• Palgiladu
• Paku leotusvann
• Treipink
• Giljotiin
• Spooni kuivati
• Aurugeneraator
• Liimivaltsid
• Kuumpress
• Katseseadmed
SPOONI- JA VINEERI TOOTMISE T&A KESKUS
AVATUD MAI 16, 2018
Laboratoorne tootmisliin: Materjalide katsetused:
• Pinnakaredus
• Pinna märguvus
• Liimühenduse omadused
• Puidu pH
• Mikroskoopia
• UV ja kliimakambri test
• Tulekatsed
• Mehaanilised omadused
Spooni pinnakvaliteet
Spooni pinnakareduse
määramine
Spooni märguvuse
määramine
18.08.2023 22
Spooni liimühenduse kvaliteedi testimine
18.08.2023 23
Spooni treimislõhed
Spooni treilõhede esinemissagedus ja sügavus sõltub
spoonipaku töötlemisparameetritest:
➢ leotustemperatuur
➢ treimise parameetrid
➢ puidu kvaliteet jne.
18.08.2023 24
VINEERI LIIMLIIDETE TUGEVUSE
STANDARDIKOHANE TESTIMINE
Rohumaa et al. (2013) Holzforschung, 67(7), 779–786.
26
VINEERI PAINDETUGEVUS
20
40
60
80
100
120
6 8 10 12 14 16 18
Bending
Strenth,
MPa
Thickness,mm
Aspen II Aspen2.6 II Birch II Black Alder II C-Alder II C-Aspen II C-Aspen 2.6 II
Aspen ꓕ Aspen2.6 ꓕ Birch ꓕ Black Alder ꓕ C-Alder ꓕ C-Aspen ꓕ C-Aspen 2.6 ꓕ
Sanglepa vineer peale
paindekatset
Haava vineer peale
paindekatset
Fig. 4 Vineeri paindetugevus pikikiudu (ülal) ja ristikiudu (all)
Puidu keemiline modifitseerimine ja tihendamine
3mm paksune haava spoon (tõmbetugevus
62 MPa) on keemiliselt modifitseeritud ja
tihendatud 2-3 korda kuumpressimise teel,
millega materjali tihedus 0,45 kg/m3 on
suurenenud 1,4 Kg/m3 ja tugevusomadused
kasvasid 250-300MPa
Tulekatse Koonuskalorimeetri test ISO 5660-1
Tuletundlikkus ISO 5660-1:
◦ Katsekehade konditsioneerimine
◦ 23°C, Õhuniiskus 50%
◦ Katsekehade kaalumine
◦ Paksuse mõõtmine
◦ Servad on kaetud Al-teibiga (vasakul)
◦ Termobaaride paigaldamine temperatuuri
◦ mõõtmiseks (paremal)
Joonis ISO 5660-1 katsekeha ettevalmistus tulekatseks
11
Tuletundlikkuse, soojuse eraldumise ja suitsu tekke ja
massikao mõõtmine – ISO 5660-1
Põleti: koonuskalorimeeter
Soojusvoog: 50 kW/m2
Katsekeha ja koonuskuumuti vahekaugus:
25 mm
Katseaeg: 480 s
Mõõdetavad parameetrid:
➢Pinna temperatuur
➢Aluspinna temperatuur
➢süttimisaeg
➢Suitsu teke (visuaalne)
➢Söestumissügavus
➢Massikadu
Tuletundlikkuse test koonuskalorimeetriga
12
Tuletundlikkuse katsed. Soojuse eraldumine, suitsu teke ja massikadu.
Osa 1: Soojuse eraldumise kiirus (koonusekalorimeetri meetod) ja suitsu
tekkekiirus (dünaamiline mõõtmine)
Puitmaterjalide
vastupidavuskatsed
➢ Puidu mikroskoopiline analüüs
➢ Viimistluskihi UV vanandamine
➢ Puitmaterjalide konditsioneerimine ja
niiskuse katsed
➢ Puitmaterjalide niiskuse ja temperatuuri
automaatne logimine
➢ Puitmaterjalide õhupidavuskatsed
18.08.2023 30
Puidu ja puidupõhiste materjalide
vastupidavus välitingimustes
Bio4ever projekt koostöös Itaalia metsa ja
puidu instituudiga (IVALSA )
120 materjali tööstusest ja laboritest üle
maailma: puit ja puidupõhised materjalid
ning komposiidid
Test on kestnud märts 2017…2023 aug
18.08.2023 31
Puitplastkomposiitide valmistusprotsess
Puidujäätmed: kase
väärlülipuidust spoon
Puidujäätmete
peenestamine
Puiduhakke
keemiline
modifitseerimine
Bioplasti ja puidu segamine
kompaunderis
Puitplastkomposiidi
graanulid
Survevalumasin
Survevalul
toodetud
tõmbekatsekehad
Biokomposiitide arendamine
Pilliroog
Kanep
Puitplastkomposiidid
• Puitplastkomposiidid on materjalid, mis sisaldavad täiteainena puitu ja sideainena plasti.
Uute materjalide tegemiseks on võimalik kasutada erinevaid puidutööstuse jääke.
• Koostöös ettevõttega OneWood oleme katsetanud uue disainiga profiiltoodete füüsikalis-
mehaanilisi omadusi
18.08.2023 34
https://onewood.ee/terrassid/
Mööbli tugevuse ja vastupidavuse katsetused
18.08.2023 35
Ristkihtliimpuidust testmaja TTÜ
liginullenergia testmajas
Puitseinte niiskusturvalisuse uuring.
Kokku testiti 24 CLT testseina kahe erineva algse
niiskussisaldusega, 3 erineva soojusisolatsiooni materjaliga
(PIR, kivivill, tselluvill) ja sisekattega (krohv ja kipsplaat koos
aurutõkke kilega) kahe erineva algse niiskussisaldusega nii
põhja kui lõunapoolsel küljel.
Mõõtmiste alusel teostati arvutused ja simulatsioonid Delfin
tarkvaraga
18.08.2023 36
Villu Kukk doktoritöö (2022): Soojus- ja niiskustehnilised kriteeriumid
tuulduva fassaadiga ristkihtliimpuidust välisseinte projekteerimiseks.
Puitehituse täiustatud elutsükli kuluarvestuse meetodite uuringud
WoodLCC projekt 2022-2024:
• Kui kulukas on konstruktsiooni vea tagajärgede
parandamine?
• Fassaadide hoolduskulud hoone eluea jooksul?
• Veeavariide remondikulud?
• Testhoones mõõdame pragude teket seinas
Rahvusvaheline
magistriõppe ERASMUS+
mitme ülikooli
magistrikraadiga
ühisõppekava (BIOCEB)
BIOCEB - European Master in Biological
and Chemical Engineering for a
Sustainable Bioeconomy
18.08.2023 38
•Virtual Wood University –
3 välisülikooli ja TTÜ
ühisprojekt, mille raames
arendatakse välja
40EAP mahus aineid, mida
saab e-õppes õppida ka
TTÜ üliõpilased LAB
MOOC: All courses
Projektid
18.08.2023 39
• KIK (2022-2024) Eesti vähekasutatud puiduliikide
kasutusvõimalused uutes spoonipõhistes toodetes, 159 tuh €
• WoodLCC (2022-2024) puitehituse täiustatud elutsükli
kuluarvestuse meetodite uuringud, 150 tuh €
• RESTA (2020-2023) Tselluloosi keemiline väärindamine
ioonsete vedelike keskkonnas pakendimaterjalideks, 800 tuh €
• TA tegevuse koordineerimine nutika spetsialiseerumise
kasvuvaldkondades (NUTIKAS) (2019−2022) :
• Madalakvaliteediliste puiduliikide väärindamine läbi
uudsete komposiitmaterjalide arendamise, 250 tuh €
• Rakendusuuring pilliroogbiokomposiitmaterjalide
kasutamiseks biolagunevates toidunõudes, 156 tuh €
• PRG820 (2020−2021) Puit-bioadhesiiv süsteemide disain
parima materjalide koostoime saavutamiseks kestlikes
vähekasutatud puiduliikidest valmistatud spoonipõhistes
toodetes; 257 tuh €
• Virtual Wood University
3 välisülikooli (Soomest, Saksamaalt ja
Austriast) ja TTÜ ühisprojekt, mille raames
arendati välja 40 EAP mahus aineid, mida
saab e-õppes õppida ka TTÜ üliõpilased
Conference 2023 - Virtual Wood University
Teadus- ja arendustegevus Õppe- ja arendustegevus
• Puidu- ja mööblitööstuse ettevõtete
motiveerimise võimalused rohepöörde
elluviimise kontekstis (2023)
Siseriiklik avalik sektor
• Erasmus Mundus BIOCEB (2019-2025)
ühismagistrikraad bio- ja
keemiatehnoloogias jätkusuutliku
biomajanduse jaoks, 377 tuh €
TULEVIK:
BIO-MOLEKULIDEST
PUIDUKEEMIATOOTED
Pikk ajajoon laboratoorselt skaalast tootmiseni…
18.08.2023 41
Puidupõhiste toodete väärindamise astmed
18.08.2023 42
Energia
Puud
Palgid
OP: Saematerjal > Inseneripuit> puitmajad
LP: Spoon > Vineer
LP: Saematerjal> Termopuit
Saetööstuse jääk: plaatmaterjalid, graanul
Palgid
Puidukiud
Tselluloos
Paber
Pakendid
Hügieenitooted
Sildid
Biokomposiidid
BIO-molekulid
Biokütused
Biokemikaalid
▪ Enim mõjutatud
osa puidutööstuse
väärtusahelas
▪ Otsese mõjuga
koduturule läbi
ehitussektori ja
tööhõive
Kuidas me puitu täna väärindame?
EMPL: metsamajandus; puidutööstus; paberitööstus; mööblitööstus
Mis on biorafineerimistehas?
➢ Biorafineerimistehas on integreeritud tootmisettevõte, mis kasutab biomassi või biomassist saadud lähteaineid,
et toota kõrge lisandväärtusega erinevaid tooteid ja energiat
➢ Suhkrul/tärklisel põhinevad biorafineerimistehased", mis toodavad bioetanooli ja muid kemikaale (63)
➢ Õlil/rasval põhinevad biorafineerimistehased - esimese ja teise põlvkonna biodiislikütus (64)
➢ Õlil /rasval põhised biorafineerimistehased-oleokeemia (54)
➢ Puidupõhised biorafineerimistehased, mis sisaldavad erinevaid tooteid: tselluloos, biokemikaalid, biokütused,
elekter ja kuumus (25) (va ainult paberimass)
➢ Lignotselluloosipõhised biorafineerimistehased, taimsed toormed va puit, koos mitmesuguste toodetega:
tselluloos/kiud, (valgud), biopõhised kemikaalid, biokütused, elekter ja soojus (5)
➢ Biojäätmetel põhinevad biorafineerimistehased erinevate toodetega (sõltuvalt jäätmetest) (13)
18.08.2023 44
Mida tähendab BIOTOODETE tehas eestile?
• Paberipuitu ei ekspordita
ümarpalgina, väärindatakse kõrge
lisandväärtusega toodeteks.
• Biorafineerimine ei keskendu ainul
tselluloosi, ligniini või hemitselluloosi
põhistele tarbetoodetele (asendamaks
fossiilseid), vaid toodab ka
kõrvaltooteid
• Sekundaarproduktina toodab suures
mahus energiat
• 730 GWh taastuvelektri tootmist on
võrdeliselt 35% Eesti 2020
taastuvelektri mahust
18.08.2023 45
https://www.vkg.ee/puidust-biotooted/
Mida tähendab BIOToodete tehas eesti ülikoolidele ja
teaduspõhisele ettevõtlusele?
Puidurafineerimistehas vajab tuge nii teadusöös läbi rakendusuuringute kui ka
puidukeemia insenere tehase jaoks
Biorafineerimine eraldab puidust ligniini, hemitselluloosid, tselluloosi ja ekstraktiivained
Puidukeemiale orienteeritud teadusprojektid võimaldavad arendada nendest uusi materjale ja
kemikaale
Teadusprojektidest areneb välja teaduspõhine iduettevõtlus
18.08.2023 46
TALLINN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
PUIDUKEEMIATOOTED TULEVIKUS:
Tselluloosist saadavad tooted
▪ Hemitselluloosidest
saadavad tooted
▪ Ligniinist saadavad
tooted
TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL
EUROOPA LIIT KEELUSTAS ÜHEKORDSEKS KASUTAMISEKS
MÕELDUD PLASTTOOTED 1. JUULIL 2021
• 5a jooksul asendavad uued pabermassist
toodetud toidukarbid plastist toidunõud
Ühendkuningriigi Iceland supermarketites
Aastal 2021 keelustati EL direktiiviga 10 gruppi
plastist vatitikkude, söögiriistade, taldrikute, kõrte,
joogisegamispulkade ja õhupallivarraste, turustamise
keelustamise poolt aastaks okso-biolagunevad
plasttooted ja vahtpolüstüreenist toidukarbid.
INNOVATIIVSED UUED
TSELLULOOSIDERIVAATIDEST
PAKENDIMATERJALID
TTÜ BIOPOLÜMEERIDE
TEHNOLOOGIA LABORIST
WWW: Puidukeemia.ee
Bioplastide tootmine
Biopolymers, facts and statistics 2016 – 5, Institute for Bioplastics and Biocomposites, Hochschule Hannover,
University of Applied Sciences and Arts
5
Projekt: ResTA10 Tselluloosi
keemiline väärindamine
ioonsete vedelike keskkonnas
Projektijuht:
prof. Andres Krumme
Kestvus: 01.09.2020−31.08.2023
Eelarve: 0,8 mln €
Peamine eesmärk: termoplastsete tselluloosi
estrite uute, jätkusuutlike sünteesimeetodite
väljatöötamine laboratoorses skaalas ja
laboratoorses pilootskaalas.
Green switchable solvents and
co-solvents
Cellulosic
biomass
Recycling of
solvents
Bio-based
acylating agents,
oils
Sustainable processing method,
reactive extrusion
Thermoplastic
cellulose ester
51
BIOPOPLASTIDE ARENDAMINE (TSELLULOOSIESTRID)
PROJEKTIJUHT PROF. ANDRES KRUMME (RESTA10)
Tselluloosikilede omadused sarnased plastidele: LDPE, HDPE
Tselluloosiestritest arendatud kilesid saab tulevikus kasutada
plastpakendite loomisel!
C2
C16
C18
C12
C14
PHYSICAL PROPERTIES: WETTABILITY, SURFACE ROUGHNESS
• Külgahelate pikkuse suurendamine→ hüdrofoobsus (palmitate, stearate)
• No clear correlation between contact angle and surface roughness
9
Joonis. Tselluloosikilede kontaktnurga mõõtmised Joonis. Kilede pinnakareduse keskväärtused
95°
104°
TTÜ Biopolümeeride tehnoloogia Labor:
katseklaasist reaktiivse ekstrusiooni pilootliinini
➢ Hüpoteesi kontroll, kas väikestes kogustes (1-10 ml) võiks katseklaasis toimud keemiline reaktsioon?
➢Järgmine katse on laboratoorne klaasreaktor 100-200ml. Reaktoris lahustame alla 10% tselluloosist
➢ Tehnoloogiline katse miniekstruuderga – mini-kompaunder 10g
➢ Reaktiivsel ekstrusioonil lahustame 30% tselluloosist
➢ Suur kompounder 1kg kuni 5kg/h pidev protsess ja tulemuseks on bioplastigraanul
➢ Survevalu protsess tõmbe- ja painde katsekehade tootmiseks
➢ Peale 5 järjestikust protsessi tuleb lahustit puhastada ja võtta uuesti ringlusesse.
10.02.2021 54
Pilootliin bioplastide reaktiivekstrusiooniks
Reaktiivekstrusiooni pilootliin (vasakul),
Reaktiivekstrusiooni ja survevaluga
toodetud materjalinäidised (paremal)
ELOPAK PUIDUPÕHISTEST KIUDUDEST
JA BIOPLASTIST KARTONGPAKEND
12
• Innovaatiline ELOPAKi toode
PURE-PAK Sense puidupõhistest
kiududest joogipakend
vähendab 38% CO2 emissioone
endise pakendiga võrreldes.
• Tavapärasel kartongist
joogipakendil on välikihis
plastkile ja seespool alumiinium
pinnakate, et õhk sisse ei
pääseks ja pakend ei lekiks.
• UPM-i tallõlist valmistatud
toodet BIOVERNO kasutati
toorainena uue piima
kartongpakendi sisemise
lamineeritud barjäärkihi
valmistamisel koostöös ELOPAK-
i Dow Chemicals-i ja Arla poolt.
Joonis. ELOPAK puidupõhistest kiududest ja -bioplastist
kartongpakend
Tetra Pak on ringlussevõetav pakend
BIOLAGUNEV TSELLULOOSIKIUDUDEST PUDEL JA PLASTIVABA
JOOGIPAKEND
12
• Stora Enso ja pakendite tootja
Pulpex arendasid välja maailma esimese
paberpudeli.
• Kestlik paberpudel põhineb Stora Enso
tehnoloogial, mil puidukiududest toodetud
erinevaid tselluloosikiude vormitakse
pressimise teel paberpudeliks
• Paberpudel asendab tulevikus klaas- ja
plastpudeleid
• Stora Enso ja pakendite tootja Pulpex
partnerluse fookuses on tootmisliini
väljatöötamine, mis peaks hakkama tööle
2023. aastal.
Paberpudel Pulpex
BILLERUDKORSNÄSI JA PABOCO UUED PABERPUDELID
▪ Taani ettevõte Paboco on välja töötanud
jätkusuutliku paberpudeli, mis talub
vedelikke, süsinikdioksiidi (CO2) ja
hapnikku (O2); muutes need sobivaks
gaseeritud jookide, ilutoodete ja paljude
teiste vedelike jaoks.
▪ Gaasibarjäärikihiks on aga vaja arendada
biopõhiseid pinnakattematerjale
▪ Pudelikorgiks kasutatakse biokomposiiti
või pabermassi
▪ Paboco (Rootsi paberpakendimaterjalide
tootja BillerudKorsnäsi ja Austria
plastpakendilahenduste arendaja ALPLA
ühisettevõte)
Paboco Next Gen Bottle with paper closure - YouTube
ENERGIABILANSS PIIMATOOTELE
▪ Joonis näitab piima ja
piimatoodete energiabilansi
arvutust, mis põhineb ühe
inimese tarbimisel ühe nädala
jooksul.
▪ Suurim energiatarbimine
toimub piima tootmisel ja
seda külmkapis hoides.
Allikas: Facts about Packaging – INCPEN
Puidu-, plasti ja tekstiilitehnoloogia
magistriõpe ootab uusi tootearendaid!
10.02.2021 61
Mikrokraadid
KESTLIK MÖÖBLI KAVANDAMINE JA PUIDUST TEHASEMAJADE TOOTMINE
Kandideerimine TTÜ avatud õppesse kuni 31.08.2023
Mikrokraadikava annab võimaluse omandada baasteadmised CAD
programmidest, kestlikest tehnoloogiatest ja materjalide ringlusse võtmise
põhimõtete rakendamisest mööbli ja puitmajade tootmises.
Mikrokraadikava läbimise käigus õpitakse tegema tootepõhist materjali ja
tehnoloogiavalikut puidupõhiste materjalide tehnoloogiliste, füüsikalis-
mehaaniliste omaduste ja keskkonna mõjude vähendamise põhjal.
Omandatakse oskused lihtsamate toodete projekteerimiseks ning toodete
tootmiseks sobivate materjalide ja tehnoloogia valikuks.
➢Puidu-, tekstiili- ja plastijäätmete ringlussevõtt ja energiakasutus (6 EAP sügis)
➢CAD/CAM tehnoloogia mööbli-, plasti-, ja rõivatööstuses (6 EAP sügis)
➢Mööblitööstuse tehnoloogia (6 EAP kevad)
➢Puidust tehasemajade tootmine (6 EAP kevad)
Õppeaeg 1,5 aastat ehk 3 semestrit
Õppetöö toimub inglise keeles!
10.02.2021 62
TalTechis algas vastuvõtt avatud õppesse
Tänan tähelepanu eest!
63
TTÜ Puidutehnoloogia labor
Materjali ja keskkonnatehnoloogia instituut
Teaduspargi 5, 12618 Tallinn
Tel. +372 620 2910
jaan.kers@taltech.ee
taltech.ee
#studywoodtechnology_taltech
@STUDYWOODTECHNOLOGY.TalTech

More Related Content

More from Tsenter

Tootmistarkvara ARDIS.pdf
Tootmistarkvara ARDIS.pdfTootmistarkvara ARDIS.pdf
Tootmistarkvara ARDIS.pdfTsenter
 
Puidutööstuses kasutatavad CNC seadmed
Puidutööstuses kasutatavad CNC seadmedPuidutööstuses kasutatavad CNC seadmed
Puidutööstuses kasutatavad CNC seadmedTsenter
 
CNC juhtimine ja CAM tarkvara
CNC juhtimine ja CAM tarkvaraCNC juhtimine ja CAM tarkvara
CNC juhtimine ja CAM tarkvaraTsenter
 
CAD ja CAM tehnoloogia
CAD ja CAM tehnoloogiaCAD ja CAM tehnoloogia
CAD ja CAM tehnoloogiaTsenter
 
CNC puidupinkide hooldus
CNC puidupinkide hooldusCNC puidupinkide hooldus
CNC puidupinkide hooldusTsenter
 
Efektiivsuse ja omahinna seosed. Andres Kase
Efektiivsuse ja omahinna seosed. Andres KaseEfektiivsuse ja omahinna seosed. Andres Kase
Efektiivsuse ja omahinna seosed. Andres KaseTsenter
 
Kuhu lähed Eesti mööblitööstus? Raul Kirsimäe, Swedbank
Kuhu lähed Eesti mööblitööstus? Raul Kirsimäe, SwedbankKuhu lähed Eesti mööblitööstus? Raul Kirsimäe, Swedbank
Kuhu lähed Eesti mööblitööstus? Raul Kirsimäe, SwedbankTsenter
 
Tänased trendid majanduses. Kuhu suunas peaks puidu- ja mööblitööstus liikuma...
Tänased trendid majanduses. Kuhu suunas peaks puidu- ja mööblitööstus liikuma...Tänased trendid majanduses. Kuhu suunas peaks puidu- ja mööblitööstus liikuma...
Tänased trendid majanduses. Kuhu suunas peaks puidu- ja mööblitööstus liikuma...Tsenter
 
Väliskeskkond ja eesmärgid. Indrek Maripuu
Väliskeskkond ja eesmärgid. Indrek MaripuuVäliskeskkond ja eesmärgid. Indrek Maripuu
Väliskeskkond ja eesmärgid. Indrek MaripuuTsenter
 
Uute tehnoloogiate ja juhtimisvõtete võimalused. TSENTER, Kalev Kaarna
Uute tehnoloogiate ja juhtimisvõtete võimalused. TSENTER, Kalev KaarnaUute tehnoloogiate ja juhtimisvõtete võimalused. TSENTER, Kalev Kaarna
Uute tehnoloogiate ja juhtimisvõtete võimalused. TSENTER, Kalev KaarnaTsenter
 
Hajusmeeskonna juhtimine 2021
Hajusmeeskonna juhtimine 2021Hajusmeeskonna juhtimine 2021
Hajusmeeskonna juhtimine 2021Tsenter
 
A Finnish example of sustainability in the plywood business, UPM Plywood, Sa...
A Finnish example of sustainability in the plywood business, UPM Plywood,  Sa...A Finnish example of sustainability in the plywood business, UPM Plywood,  Sa...
A Finnish example of sustainability in the plywood business, UPM Plywood, Sa...Tsenter
 
Eesmärk 55 mõjust mööbli- ja puidutöötlejatele, Marku Lamp
Eesmärk 55 mõjust mööbli- ja puidutöötlejatele, Marku LampEesmärk 55 mõjust mööbli- ja puidutöötlejatele, Marku Lamp
Eesmärk 55 mõjust mööbli- ja puidutöötlejatele, Marku LampTsenter
 
Kliimapaketi Mõju Eesti loodusele, Siim Kuresoo, ELF
Kliimapaketi Mõju Eesti loodusele, Siim Kuresoo, ELFKliimapaketi Mõju Eesti loodusele, Siim Kuresoo, ELF
Kliimapaketi Mõju Eesti loodusele, Siim Kuresoo, ELFTsenter
 
Mets kui uus kuld. Kaspar Põdel, Single Earth
Mets kui uus kuld. Kaspar Põdel, Single EarthMets kui uus kuld. Kaspar Põdel, Single Earth
Mets kui uus kuld. Kaspar Põdel, Single EarthTsenter
 
Eesti Euroopa ühtses kliimapoliitikas, Henrik Välja EMPL
Eesti Euroopa ühtses kliimapoliitikas, Henrik Välja EMPLEesti Euroopa ühtses kliimapoliitikas, Henrik Välja EMPL
Eesti Euroopa ühtses kliimapoliitikas, Henrik Välja EMPLTsenter
 
Kuhu lähed, Eesti mööblitööstus? - Raul Kirsimäe, Swedbank
Kuhu lähed, Eesti mööblitööstus?  -  Raul Kirsimäe, SwedbankKuhu lähed, Eesti mööblitööstus?  -  Raul Kirsimäe, Swedbank
Kuhu lähed, Eesti mööblitööstus? - Raul Kirsimäe, SwedbankTsenter
 
Ettevõtte operatsioonisüsteemi strateegilised valikud, mis mõjutavad konkuren...
Ettevõtte operatsioonisüsteemi strateegilised valikud, mis mõjutavad konkuren...Ettevõtte operatsioonisüsteemi strateegilised valikud, mis mõjutavad konkuren...
Ettevõtte operatsioonisüsteemi strateegilised valikud, mis mõjutavad konkuren...Tsenter
 
Swedbanki tööstusettevõtete uuring 2021
Swedbanki tööstusettevõtete uuring 2021Swedbanki tööstusettevõtete uuring 2021
Swedbanki tööstusettevõtete uuring 2021Tsenter
 
Majandusprognoos: mida on oodata majanduses
Majandusprognoos: mida on oodata majandusesMajandusprognoos: mida on oodata majanduses
Majandusprognoos: mida on oodata majandusesTsenter
 

More from Tsenter (20)

Tootmistarkvara ARDIS.pdf
Tootmistarkvara ARDIS.pdfTootmistarkvara ARDIS.pdf
Tootmistarkvara ARDIS.pdf
 
Puidutööstuses kasutatavad CNC seadmed
Puidutööstuses kasutatavad CNC seadmedPuidutööstuses kasutatavad CNC seadmed
Puidutööstuses kasutatavad CNC seadmed
 
CNC juhtimine ja CAM tarkvara
CNC juhtimine ja CAM tarkvaraCNC juhtimine ja CAM tarkvara
CNC juhtimine ja CAM tarkvara
 
CAD ja CAM tehnoloogia
CAD ja CAM tehnoloogiaCAD ja CAM tehnoloogia
CAD ja CAM tehnoloogia
 
CNC puidupinkide hooldus
CNC puidupinkide hooldusCNC puidupinkide hooldus
CNC puidupinkide hooldus
 
Efektiivsuse ja omahinna seosed. Andres Kase
Efektiivsuse ja omahinna seosed. Andres KaseEfektiivsuse ja omahinna seosed. Andres Kase
Efektiivsuse ja omahinna seosed. Andres Kase
 
Kuhu lähed Eesti mööblitööstus? Raul Kirsimäe, Swedbank
Kuhu lähed Eesti mööblitööstus? Raul Kirsimäe, SwedbankKuhu lähed Eesti mööblitööstus? Raul Kirsimäe, Swedbank
Kuhu lähed Eesti mööblitööstus? Raul Kirsimäe, Swedbank
 
Tänased trendid majanduses. Kuhu suunas peaks puidu- ja mööblitööstus liikuma...
Tänased trendid majanduses. Kuhu suunas peaks puidu- ja mööblitööstus liikuma...Tänased trendid majanduses. Kuhu suunas peaks puidu- ja mööblitööstus liikuma...
Tänased trendid majanduses. Kuhu suunas peaks puidu- ja mööblitööstus liikuma...
 
Väliskeskkond ja eesmärgid. Indrek Maripuu
Väliskeskkond ja eesmärgid. Indrek MaripuuVäliskeskkond ja eesmärgid. Indrek Maripuu
Väliskeskkond ja eesmärgid. Indrek Maripuu
 
Uute tehnoloogiate ja juhtimisvõtete võimalused. TSENTER, Kalev Kaarna
Uute tehnoloogiate ja juhtimisvõtete võimalused. TSENTER, Kalev KaarnaUute tehnoloogiate ja juhtimisvõtete võimalused. TSENTER, Kalev Kaarna
Uute tehnoloogiate ja juhtimisvõtete võimalused. TSENTER, Kalev Kaarna
 
Hajusmeeskonna juhtimine 2021
Hajusmeeskonna juhtimine 2021Hajusmeeskonna juhtimine 2021
Hajusmeeskonna juhtimine 2021
 
A Finnish example of sustainability in the plywood business, UPM Plywood, Sa...
A Finnish example of sustainability in the plywood business, UPM Plywood,  Sa...A Finnish example of sustainability in the plywood business, UPM Plywood,  Sa...
A Finnish example of sustainability in the plywood business, UPM Plywood, Sa...
 
Eesmärk 55 mõjust mööbli- ja puidutöötlejatele, Marku Lamp
Eesmärk 55 mõjust mööbli- ja puidutöötlejatele, Marku LampEesmärk 55 mõjust mööbli- ja puidutöötlejatele, Marku Lamp
Eesmärk 55 mõjust mööbli- ja puidutöötlejatele, Marku Lamp
 
Kliimapaketi Mõju Eesti loodusele, Siim Kuresoo, ELF
Kliimapaketi Mõju Eesti loodusele, Siim Kuresoo, ELFKliimapaketi Mõju Eesti loodusele, Siim Kuresoo, ELF
Kliimapaketi Mõju Eesti loodusele, Siim Kuresoo, ELF
 
Mets kui uus kuld. Kaspar Põdel, Single Earth
Mets kui uus kuld. Kaspar Põdel, Single EarthMets kui uus kuld. Kaspar Põdel, Single Earth
Mets kui uus kuld. Kaspar Põdel, Single Earth
 
Eesti Euroopa ühtses kliimapoliitikas, Henrik Välja EMPL
Eesti Euroopa ühtses kliimapoliitikas, Henrik Välja EMPLEesti Euroopa ühtses kliimapoliitikas, Henrik Välja EMPL
Eesti Euroopa ühtses kliimapoliitikas, Henrik Välja EMPL
 
Kuhu lähed, Eesti mööblitööstus? - Raul Kirsimäe, Swedbank
Kuhu lähed, Eesti mööblitööstus?  -  Raul Kirsimäe, SwedbankKuhu lähed, Eesti mööblitööstus?  -  Raul Kirsimäe, Swedbank
Kuhu lähed, Eesti mööblitööstus? - Raul Kirsimäe, Swedbank
 
Ettevõtte operatsioonisüsteemi strateegilised valikud, mis mõjutavad konkuren...
Ettevõtte operatsioonisüsteemi strateegilised valikud, mis mõjutavad konkuren...Ettevõtte operatsioonisüsteemi strateegilised valikud, mis mõjutavad konkuren...
Ettevõtte operatsioonisüsteemi strateegilised valikud, mis mõjutavad konkuren...
 
Swedbanki tööstusettevõtete uuring 2021
Swedbanki tööstusettevõtete uuring 2021Swedbanki tööstusettevõtete uuring 2021
Swedbanki tööstusettevõtete uuring 2021
 
Majandusprognoos: mida on oodata majanduses
Majandusprognoos: mida on oodata majandusesMajandusprognoos: mida on oodata majanduses
Majandusprognoos: mida on oodata majanduses
 

Uued materjalid ja tehnoloogiad

  • 1. Uued materjalid ja tehnoloogiad JAAN KERS TTÜ PUIDUTEHNOLOOGIA LABOR
  • 2. Kava ▪Ringmajandusest ja kaskaadkasutusest ▪ Uued materjalid ja tehnoloogiad ▪ Spooni- ja vineeri tootmise T&A keskuse arendustööd laborist tootmisesse ▪Tulevik on biomolekulidest pudukeemiatooted ▪ Innovatiivsed uued tselluloosiderivaatidest pakendimaterjalid TTÜ biopolümeeride tehnoloogia laborist ▪ 2
  • 4. BIOMAJANDUSE ALUSPRINTSIIP LISANDVÄÄRTUSE SUURENDAMINE RINGBIOMAJANDUSE ALUSPRINTSIIP RESSURSI KASKAADKASUTAMINE Allikas: Stegmann,P ., et al, 2019; Davis et al., 2017; Lange, 2014; Márquez Luzardoaand Venselaar, 2012 ❑ Biomajanduse väärtuspüramiidi põhine ressursi kasutamine aitab kaasa: - säästlikule ressursi kasutamisele - kõrgema majandusliku väärtuse saavutamisele
  • 5. Puidu kaskaadkasutus Puidu kaskaadkasutus (Joonis ajakirjast „Kõik tööstustehnikast“ 2021
  • 6. Uued materjalid ja tehnoloogiad Bambuse töötlemine võimaldab kiiresti kasvavast puitunud varrega taimest toota mööblit ja ehitusmaterjale Incredible Bamboo Processing Factory, Amazing Modern Automatic Wood Processor Production Factory - YouTube
  • 7. Uued materjalid ja tehnoloogiad Tehnoloogiline liin sarnane liimpuidu töötlemisele Kuumpressis toodetakse paarikaupa kokkuliimitud toorikud Neid hööveldatakse ja liimitakse uuesti kokku suuremateks taladeks või plaatmaterjaliks Incredible Bamboo Processing Factory, Amazing Modern Automatic Wood Processor Production Factory - YouTube
  • 8. Innovation in clt production process 8 https://kallesoemachinery.com/press-lines/clt-press-lines/clt-press-line/ • State-of-the-art press line for CLT in HASSLACHER Norica Timber in Austria (big Family company like Binderholz, Pfeifer – 5mln m3 sawntimber per year) • All upgrading products in their sawmills • Radio frequency press from Kallesoe Machinery you will get the most efficient machinery for CLT production on the market. • Saving wood and glue in the press: Window and openings for doors and windows are incorporated in lay-up!
  • 9. The bus stop made of Arcwood residues, i.e. windows and doors that are cut out of the CLT walls • Sille Pihlak, Siim Tuksam project „ELENTary busstop“ • "The bus stop is made of Arcwood residues, i.e. windows and doors that are cut out of the CLT walls. Just like an upcycled T-shirt, the remains are cut into new elements, thus proposing a new starting part for the wooden architecture, an alternative starting point in space creation. This bus stop is one possible answer to the big question of how we can further valorize local material," Pihlak described. https://ehitusest.ee/wp- content/uploads/sites/2/2021/09/bussipeatus-veel-1-pilt.jpg https://www.artun.ee/en/product- development-of-cross-laminated-timber- manufacturing-residue/
  • 10. Innovation in clt production process X-fix wooden connector from Beech LVL for CLT Panels No need for screws! https://www.hasslacher.com/ http://www.x-fix.at/
  • 11. Innovation in clt production process X-fix Timberdome Diemerstein • CLT production waste is CLT machined by using precise CNC machining • Assembled with X-fix into Dome shape
  • 12. Wood constructions will be built by robots https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2018/03/spatial-timber- assemblies.html
  • 13. Alkaline boiling and hot pressing collapse wood’s pores, maximizing its density 80% • Hydrogen-bonding interactions between closely spaced cellulose nanofibers enhance the densified product’s strength. • It gets slightly weaker and swells modestly in 95% relative humidity but becomes immune to moisture when given an oil-based coating. • In a ballistics test, a 3-mm densified-wood laminate stops an air-gun projectile that glides easily through normal wood of the same thickness. https://cen.acs.org/articles/96/i7/Process-makes-wood-stronger-steel.html
  • 14. Wooden windows? New material could replace glass in solar cells and buildings • Researchers at Stockholm's KTH Royal Institute of Technology have developed a new transparent wood material that's suitable for mass production. • The optically transparent wood is a type of wood veneer in which the lignin, a component of the cell walls, is removed chemically. • Wood isn't not naturally transparent, and that effect is achieved with some nanoscale tailoring • The white porous veneer substrate is impregnated with a transparent polymer and the optical properties of the two are then matched, he says. https://www.kth.se/en/forskning/artiklar/kth-forskare-har-uppfunnit- genomskinligt-tra-1.638511
  • 15. Making transparent wood Making transparent wood from balsa wood: https://www.youtube.com/watch?v=uUU3jW7Y9Ak
  • 16. VCSEL Laserid VCSEL (Vertical Cavity Emitting Laser Diode) Arrays Expanding the Range of High-power Laser System VCSEL Lasermoodul koosneb pikslitest ja pikslid on eraldi juhitavad, mistõttu erineb see traditsiooniliselt kasutaud ühe fokusseeritud laserpunktiga lõikamisest või graveerimisest. mis võimaldavad kasutada piksli suuruseid, kiiresti kuumutatavaid ja hästi juhitavaid lasereid. Võimsus kasvab kiipidesse koondatud ja seeriatena ühendatud laseritel 8W – kiirgusallikad 400W – moodulid 8kW. Modulaarne koostatavus 5cm, 0,5m võimaldab skaleerida suurte võimsusteni VCSEL Arrays Expanding the Range of High-power Laser Systems and Applications by Armand Pruijmboom - YouTube
  • 17. 3D printerid tööstuslikuks tootmiseks Suur töötlemiskiirus ja positsioneerimise täpsus, ekstuuder juhitav ja ekstrudeeri ots 2…20mm Mõeldud pidevaks tööks tootlikkusega 0…10kg/h skaleeritav 30kg/h Automaatne määrimine töökindluse tagamiseks Plastid ABS , PA6, PETG, PLA, ASA printimistemperatuur kuni 400° C Detailide mõõtmed 2m x 2.5m x 2m, maht kuni 10m3 Our Products - KraussMaffei
  • 18. Tööstuslikult 3D prinditud mööbel 10.02.2021 18
  • 19. TTÜ Puidutehnoloogia labor Spooni- ja vineeri tootmise T&A keskuse arendustööd laborist tootmisesse
  • 20. 20 LEHTPUIDU KASUTUSE SUURENDAMINE PUIDUPÕHISTES TOODETES • SANGLEPP • HAAB • KASK • Erinevate puiduliikide kombineerimine spoonipõhistes toodetes ja ristkihtliimpuidus (CLT) • Tugevusomaduste disainimine toodetes • Puittoodete ilmastikukindluse ja tulekindluse suurendamine
  • 21. • Palgiladu • Paku leotusvann • Treipink • Giljotiin • Spooni kuivati • Aurugeneraator • Liimivaltsid • Kuumpress • Katseseadmed SPOONI- JA VINEERI TOOTMISE T&A KESKUS AVATUD MAI 16, 2018 Laboratoorne tootmisliin: Materjalide katsetused: • Pinnakaredus • Pinna märguvus • Liimühenduse omadused • Puidu pH • Mikroskoopia • UV ja kliimakambri test • Tulekatsed • Mehaanilised omadused
  • 23. Spooni liimühenduse kvaliteedi testimine 18.08.2023 23
  • 24. Spooni treimislõhed Spooni treilõhede esinemissagedus ja sügavus sõltub spoonipaku töötlemisparameetritest: ➢ leotustemperatuur ➢ treimise parameetrid ➢ puidu kvaliteet jne. 18.08.2023 24
  • 25. VINEERI LIIMLIIDETE TUGEVUSE STANDARDIKOHANE TESTIMINE Rohumaa et al. (2013) Holzforschung, 67(7), 779–786.
  • 26. 26 VINEERI PAINDETUGEVUS 20 40 60 80 100 120 6 8 10 12 14 16 18 Bending Strenth, MPa Thickness,mm Aspen II Aspen2.6 II Birch II Black Alder II C-Alder II C-Aspen II C-Aspen 2.6 II Aspen ꓕ Aspen2.6 ꓕ Birch ꓕ Black Alder ꓕ C-Alder ꓕ C-Aspen ꓕ C-Aspen 2.6 ꓕ Sanglepa vineer peale paindekatset Haava vineer peale paindekatset Fig. 4 Vineeri paindetugevus pikikiudu (ülal) ja ristikiudu (all)
  • 27. Puidu keemiline modifitseerimine ja tihendamine 3mm paksune haava spoon (tõmbetugevus 62 MPa) on keemiliselt modifitseeritud ja tihendatud 2-3 korda kuumpressimise teel, millega materjali tihedus 0,45 kg/m3 on suurenenud 1,4 Kg/m3 ja tugevusomadused kasvasid 250-300MPa
  • 28. Tulekatse Koonuskalorimeetri test ISO 5660-1 Tuletundlikkus ISO 5660-1: ◦ Katsekehade konditsioneerimine ◦ 23°C, Õhuniiskus 50% ◦ Katsekehade kaalumine ◦ Paksuse mõõtmine ◦ Servad on kaetud Al-teibiga (vasakul) ◦ Termobaaride paigaldamine temperatuuri ◦ mõõtmiseks (paremal) Joonis ISO 5660-1 katsekeha ettevalmistus tulekatseks 11
  • 29. Tuletundlikkuse, soojuse eraldumise ja suitsu tekke ja massikao mõõtmine – ISO 5660-1 Põleti: koonuskalorimeeter Soojusvoog: 50 kW/m2 Katsekeha ja koonuskuumuti vahekaugus: 25 mm Katseaeg: 480 s Mõõdetavad parameetrid: ➢Pinna temperatuur ➢Aluspinna temperatuur ➢süttimisaeg ➢Suitsu teke (visuaalne) ➢Söestumissügavus ➢Massikadu Tuletundlikkuse test koonuskalorimeetriga 12 Tuletundlikkuse katsed. Soojuse eraldumine, suitsu teke ja massikadu. Osa 1: Soojuse eraldumise kiirus (koonusekalorimeetri meetod) ja suitsu tekkekiirus (dünaamiline mõõtmine)
  • 30. Puitmaterjalide vastupidavuskatsed ➢ Puidu mikroskoopiline analüüs ➢ Viimistluskihi UV vanandamine ➢ Puitmaterjalide konditsioneerimine ja niiskuse katsed ➢ Puitmaterjalide niiskuse ja temperatuuri automaatne logimine ➢ Puitmaterjalide õhupidavuskatsed 18.08.2023 30
  • 31. Puidu ja puidupõhiste materjalide vastupidavus välitingimustes Bio4ever projekt koostöös Itaalia metsa ja puidu instituudiga (IVALSA ) 120 materjali tööstusest ja laboritest üle maailma: puit ja puidupõhised materjalid ning komposiidid Test on kestnud märts 2017…2023 aug 18.08.2023 31
  • 32. Puitplastkomposiitide valmistusprotsess Puidujäätmed: kase väärlülipuidust spoon Puidujäätmete peenestamine Puiduhakke keemiline modifitseerimine Bioplasti ja puidu segamine kompaunderis Puitplastkomposiidi graanulid Survevalumasin Survevalul toodetud tõmbekatsekehad
  • 34. Puitplastkomposiidid • Puitplastkomposiidid on materjalid, mis sisaldavad täiteainena puitu ja sideainena plasti. Uute materjalide tegemiseks on võimalik kasutada erinevaid puidutööstuse jääke. • Koostöös ettevõttega OneWood oleme katsetanud uue disainiga profiiltoodete füüsikalis- mehaanilisi omadusi 18.08.2023 34 https://onewood.ee/terrassid/
  • 35. Mööbli tugevuse ja vastupidavuse katsetused 18.08.2023 35
  • 36. Ristkihtliimpuidust testmaja TTÜ liginullenergia testmajas Puitseinte niiskusturvalisuse uuring. Kokku testiti 24 CLT testseina kahe erineva algse niiskussisaldusega, 3 erineva soojusisolatsiooni materjaliga (PIR, kivivill, tselluvill) ja sisekattega (krohv ja kipsplaat koos aurutõkke kilega) kahe erineva algse niiskussisaldusega nii põhja kui lõunapoolsel küljel. Mõõtmiste alusel teostati arvutused ja simulatsioonid Delfin tarkvaraga 18.08.2023 36 Villu Kukk doktoritöö (2022): Soojus- ja niiskustehnilised kriteeriumid tuulduva fassaadiga ristkihtliimpuidust välisseinte projekteerimiseks.
  • 37. Puitehituse täiustatud elutsükli kuluarvestuse meetodite uuringud WoodLCC projekt 2022-2024: • Kui kulukas on konstruktsiooni vea tagajärgede parandamine? • Fassaadide hoolduskulud hoone eluea jooksul? • Veeavariide remondikulud? • Testhoones mõõdame pragude teket seinas
  • 38. Rahvusvaheline magistriõppe ERASMUS+ mitme ülikooli magistrikraadiga ühisõppekava (BIOCEB) BIOCEB - European Master in Biological and Chemical Engineering for a Sustainable Bioeconomy 18.08.2023 38 •Virtual Wood University – 3 välisülikooli ja TTÜ ühisprojekt, mille raames arendatakse välja 40EAP mahus aineid, mida saab e-õppes õppida ka TTÜ üliõpilased LAB MOOC: All courses
  • 39. Projektid 18.08.2023 39 • KIK (2022-2024) Eesti vähekasutatud puiduliikide kasutusvõimalused uutes spoonipõhistes toodetes, 159 tuh € • WoodLCC (2022-2024) puitehituse täiustatud elutsükli kuluarvestuse meetodite uuringud, 150 tuh € • RESTA (2020-2023) Tselluloosi keemiline väärindamine ioonsete vedelike keskkonnas pakendimaterjalideks, 800 tuh € • TA tegevuse koordineerimine nutika spetsialiseerumise kasvuvaldkondades (NUTIKAS) (2019−2022) : • Madalakvaliteediliste puiduliikide väärindamine läbi uudsete komposiitmaterjalide arendamise, 250 tuh € • Rakendusuuring pilliroogbiokomposiitmaterjalide kasutamiseks biolagunevates toidunõudes, 156 tuh € • PRG820 (2020−2021) Puit-bioadhesiiv süsteemide disain parima materjalide koostoime saavutamiseks kestlikes vähekasutatud puiduliikidest valmistatud spoonipõhistes toodetes; 257 tuh € • Virtual Wood University 3 välisülikooli (Soomest, Saksamaalt ja Austriast) ja TTÜ ühisprojekt, mille raames arendati välja 40 EAP mahus aineid, mida saab e-õppes õppida ka TTÜ üliõpilased Conference 2023 - Virtual Wood University Teadus- ja arendustegevus Õppe- ja arendustegevus • Puidu- ja mööblitööstuse ettevõtete motiveerimise võimalused rohepöörde elluviimise kontekstis (2023) Siseriiklik avalik sektor • Erasmus Mundus BIOCEB (2019-2025) ühismagistrikraad bio- ja keemiatehnoloogias jätkusuutliku biomajanduse jaoks, 377 tuh €
  • 41. Pikk ajajoon laboratoorselt skaalast tootmiseni… 18.08.2023 41
  • 42. Puidupõhiste toodete väärindamise astmed 18.08.2023 42 Energia Puud Palgid OP: Saematerjal > Inseneripuit> puitmajad LP: Spoon > Vineer LP: Saematerjal> Termopuit Saetööstuse jääk: plaatmaterjalid, graanul Palgid Puidukiud Tselluloos Paber Pakendid Hügieenitooted Sildid Biokomposiidid BIO-molekulid Biokütused Biokemikaalid
  • 43. ▪ Enim mõjutatud osa puidutööstuse väärtusahelas ▪ Otsese mõjuga koduturule läbi ehitussektori ja tööhõive Kuidas me puitu täna väärindame? EMPL: metsamajandus; puidutööstus; paberitööstus; mööblitööstus
  • 44. Mis on biorafineerimistehas? ➢ Biorafineerimistehas on integreeritud tootmisettevõte, mis kasutab biomassi või biomassist saadud lähteaineid, et toota kõrge lisandväärtusega erinevaid tooteid ja energiat ➢ Suhkrul/tärklisel põhinevad biorafineerimistehased", mis toodavad bioetanooli ja muid kemikaale (63) ➢ Õlil/rasval põhinevad biorafineerimistehased - esimese ja teise põlvkonna biodiislikütus (64) ➢ Õlil /rasval põhised biorafineerimistehased-oleokeemia (54) ➢ Puidupõhised biorafineerimistehased, mis sisaldavad erinevaid tooteid: tselluloos, biokemikaalid, biokütused, elekter ja kuumus (25) (va ainult paberimass) ➢ Lignotselluloosipõhised biorafineerimistehased, taimsed toormed va puit, koos mitmesuguste toodetega: tselluloos/kiud, (valgud), biopõhised kemikaalid, biokütused, elekter ja soojus (5) ➢ Biojäätmetel põhinevad biorafineerimistehased erinevate toodetega (sõltuvalt jäätmetest) (13) 18.08.2023 44
  • 45. Mida tähendab BIOTOODETE tehas eestile? • Paberipuitu ei ekspordita ümarpalgina, väärindatakse kõrge lisandväärtusega toodeteks. • Biorafineerimine ei keskendu ainul tselluloosi, ligniini või hemitselluloosi põhistele tarbetoodetele (asendamaks fossiilseid), vaid toodab ka kõrvaltooteid • Sekundaarproduktina toodab suures mahus energiat • 730 GWh taastuvelektri tootmist on võrdeliselt 35% Eesti 2020 taastuvelektri mahust 18.08.2023 45 https://www.vkg.ee/puidust-biotooted/
  • 46. Mida tähendab BIOToodete tehas eesti ülikoolidele ja teaduspõhisele ettevõtlusele? Puidurafineerimistehas vajab tuge nii teadusöös läbi rakendusuuringute kui ka puidukeemia insenere tehase jaoks Biorafineerimine eraldab puidust ligniini, hemitselluloosid, tselluloosi ja ekstraktiivained Puidukeemiale orienteeritud teadusprojektid võimaldavad arendada nendest uusi materjale ja kemikaale Teadusprojektidest areneb välja teaduspõhine iduettevõtlus 18.08.2023 46
  • 47. TALLINN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY PUIDUKEEMIATOOTED TULEVIKUS: Tselluloosist saadavad tooted ▪ Hemitselluloosidest saadavad tooted ▪ Ligniinist saadavad tooted
  • 48. TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL EUROOPA LIIT KEELUSTAS ÜHEKORDSEKS KASUTAMISEKS MÕELDUD PLASTTOOTED 1. JUULIL 2021 • 5a jooksul asendavad uued pabermassist toodetud toidukarbid plastist toidunõud Ühendkuningriigi Iceland supermarketites Aastal 2021 keelustati EL direktiiviga 10 gruppi plastist vatitikkude, söögiriistade, taldrikute, kõrte, joogisegamispulkade ja õhupallivarraste, turustamise keelustamise poolt aastaks okso-biolagunevad plasttooted ja vahtpolüstüreenist toidukarbid.
  • 50. Bioplastide tootmine Biopolymers, facts and statistics 2016 – 5, Institute for Bioplastics and Biocomposites, Hochschule Hannover, University of Applied Sciences and Arts 5
  • 51. Projekt: ResTA10 Tselluloosi keemiline väärindamine ioonsete vedelike keskkonnas Projektijuht: prof. Andres Krumme Kestvus: 01.09.2020−31.08.2023 Eelarve: 0,8 mln € Peamine eesmärk: termoplastsete tselluloosi estrite uute, jätkusuutlike sünteesimeetodite väljatöötamine laboratoorses skaalas ja laboratoorses pilootskaalas. Green switchable solvents and co-solvents Cellulosic biomass Recycling of solvents Bio-based acylating agents, oils Sustainable processing method, reactive extrusion Thermoplastic cellulose ester 51
  • 52. BIOPOPLASTIDE ARENDAMINE (TSELLULOOSIESTRID) PROJEKTIJUHT PROF. ANDRES KRUMME (RESTA10) Tselluloosikilede omadused sarnased plastidele: LDPE, HDPE Tselluloosiestritest arendatud kilesid saab tulevikus kasutada plastpakendite loomisel! C2 C16 C18 C12 C14
  • 53. PHYSICAL PROPERTIES: WETTABILITY, SURFACE ROUGHNESS • Külgahelate pikkuse suurendamine→ hüdrofoobsus (palmitate, stearate) • No clear correlation between contact angle and surface roughness 9 Joonis. Tselluloosikilede kontaktnurga mõõtmised Joonis. Kilede pinnakareduse keskväärtused 95° 104°
  • 54. TTÜ Biopolümeeride tehnoloogia Labor: katseklaasist reaktiivse ekstrusiooni pilootliinini ➢ Hüpoteesi kontroll, kas väikestes kogustes (1-10 ml) võiks katseklaasis toimud keemiline reaktsioon? ➢Järgmine katse on laboratoorne klaasreaktor 100-200ml. Reaktoris lahustame alla 10% tselluloosist ➢ Tehnoloogiline katse miniekstruuderga – mini-kompaunder 10g ➢ Reaktiivsel ekstrusioonil lahustame 30% tselluloosist ➢ Suur kompounder 1kg kuni 5kg/h pidev protsess ja tulemuseks on bioplastigraanul ➢ Survevalu protsess tõmbe- ja painde katsekehade tootmiseks ➢ Peale 5 järjestikust protsessi tuleb lahustit puhastada ja võtta uuesti ringlusesse. 10.02.2021 54
  • 55. Pilootliin bioplastide reaktiivekstrusiooniks Reaktiivekstrusiooni pilootliin (vasakul), Reaktiivekstrusiooni ja survevaluga toodetud materjalinäidised (paremal)
  • 56. ELOPAK PUIDUPÕHISTEST KIUDUDEST JA BIOPLASTIST KARTONGPAKEND 12 • Innovaatiline ELOPAKi toode PURE-PAK Sense puidupõhistest kiududest joogipakend vähendab 38% CO2 emissioone endise pakendiga võrreldes. • Tavapärasel kartongist joogipakendil on välikihis plastkile ja seespool alumiinium pinnakate, et õhk sisse ei pääseks ja pakend ei lekiks. • UPM-i tallõlist valmistatud toodet BIOVERNO kasutati toorainena uue piima kartongpakendi sisemise lamineeritud barjäärkihi valmistamisel koostöös ELOPAK- i Dow Chemicals-i ja Arla poolt. Joonis. ELOPAK puidupõhistest kiududest ja -bioplastist kartongpakend
  • 57. Tetra Pak on ringlussevõetav pakend
  • 58. BIOLAGUNEV TSELLULOOSIKIUDUDEST PUDEL JA PLASTIVABA JOOGIPAKEND 12 • Stora Enso ja pakendite tootja Pulpex arendasid välja maailma esimese paberpudeli. • Kestlik paberpudel põhineb Stora Enso tehnoloogial, mil puidukiududest toodetud erinevaid tselluloosikiude vormitakse pressimise teel paberpudeliks • Paberpudel asendab tulevikus klaas- ja plastpudeleid • Stora Enso ja pakendite tootja Pulpex partnerluse fookuses on tootmisliini väljatöötamine, mis peaks hakkama tööle 2023. aastal. Paberpudel Pulpex
  • 59. BILLERUDKORSNÄSI JA PABOCO UUED PABERPUDELID ▪ Taani ettevõte Paboco on välja töötanud jätkusuutliku paberpudeli, mis talub vedelikke, süsinikdioksiidi (CO2) ja hapnikku (O2); muutes need sobivaks gaseeritud jookide, ilutoodete ja paljude teiste vedelike jaoks. ▪ Gaasibarjäärikihiks on aga vaja arendada biopõhiseid pinnakattematerjale ▪ Pudelikorgiks kasutatakse biokomposiiti või pabermassi ▪ Paboco (Rootsi paberpakendimaterjalide tootja BillerudKorsnäsi ja Austria plastpakendilahenduste arendaja ALPLA ühisettevõte) Paboco Next Gen Bottle with paper closure - YouTube
  • 60. ENERGIABILANSS PIIMATOOTELE ▪ Joonis näitab piima ja piimatoodete energiabilansi arvutust, mis põhineb ühe inimese tarbimisel ühe nädala jooksul. ▪ Suurim energiatarbimine toimub piima tootmisel ja seda külmkapis hoides. Allikas: Facts about Packaging – INCPEN
  • 61. Puidu-, plasti ja tekstiilitehnoloogia magistriõpe ootab uusi tootearendaid! 10.02.2021 61
  • 62. Mikrokraadid KESTLIK MÖÖBLI KAVANDAMINE JA PUIDUST TEHASEMAJADE TOOTMINE Kandideerimine TTÜ avatud õppesse kuni 31.08.2023 Mikrokraadikava annab võimaluse omandada baasteadmised CAD programmidest, kestlikest tehnoloogiatest ja materjalide ringlusse võtmise põhimõtete rakendamisest mööbli ja puitmajade tootmises. Mikrokraadikava läbimise käigus õpitakse tegema tootepõhist materjali ja tehnoloogiavalikut puidupõhiste materjalide tehnoloogiliste, füüsikalis- mehaaniliste omaduste ja keskkonna mõjude vähendamise põhjal. Omandatakse oskused lihtsamate toodete projekteerimiseks ning toodete tootmiseks sobivate materjalide ja tehnoloogia valikuks. ➢Puidu-, tekstiili- ja plastijäätmete ringlussevõtt ja energiakasutus (6 EAP sügis) ➢CAD/CAM tehnoloogia mööbli-, plasti-, ja rõivatööstuses (6 EAP sügis) ➢Mööblitööstuse tehnoloogia (6 EAP kevad) ➢Puidust tehasemajade tootmine (6 EAP kevad) Õppeaeg 1,5 aastat ehk 3 semestrit Õppetöö toimub inglise keeles! 10.02.2021 62 TalTechis algas vastuvõtt avatud õppesse
  • 64. TTÜ Puidutehnoloogia labor Materjali ja keskkonnatehnoloogia instituut Teaduspargi 5, 12618 Tallinn Tel. +372 620 2910 jaan.kers@taltech.ee taltech.ee #studywoodtechnology_taltech @STUDYWOODTECHNOLOGY.TalTech