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
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
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
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
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/
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 €
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
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
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