Autor: Sven Paulus, vabakutseline ajakirjanik • 12. detsember 2019

Kas plasma toob puidutööstuses (r)evolutsiooni?

Kuidas aitab innovatiivne ja keskkonnasõbralik plasmatehnoloogia kaasa puidutööstuses ettetulevate kitsaskohtade lahendamisele? Selle küsimusega alustasid katsetuste seeriat Eesti ja Tšehhi teadlased, kelle testbaasiks sai Väimelas asuv TSENTER.

Rakendusuuringu jaoks tehti mitmeid teste, mille käigus kasutati nii mööblitööstuses levinud mändi ja kuuske, aga ka tugevamaid puitusid ehk saart ja tamme.
Autor: Pixabay

Võrumaal tegutsev puidutöötlemise ja mööblitootmise kompetentsikeskus TSENTER on enda missiooniks võtnud kaasaegse teadmuse arendamise puidutöötlejate ja mööblitootjate konkurentsivõime kasvatamiseks. Koostöös Tartu Ülikooli ning Tšehhis asuva Masaryki ülikooliga viidi keskuses läbi rakendusuuring, mille eesmärk oli testida plasmatehnoloogia pakutavaid võimalusi ja tehnilisi piire puidu väärindamiseks ning viimistluse kvaliteedi tõstmiseks. Katsetega soovisid osapooled teada saada, kas nanotasandil puidu pinda mõjutav plasmatehnoloogia (ehk gaasist elektri läbijuhtimine) aitab suurendada tootlikkust ning samaaegselt hoida kokku kuludelt, muutes ühtlasi tootmise loodussõbralikumaks.

Eelnimetatud uuenduslik viis on patenteeritud pea kolmkümmend aastat tagasi ja seni on seda tarvitatud näiteks alumiiniumi-, tekstiili- ja elektroonikatööstuses, puidutööstuses on plasmatöötlust seni rakendatud paberi ning puitkiudplaatide tootmisel. Keskkonnale ohutu tehnoloogia annab võimaluse muuta oluliselt puidu omadusi koguni kahes suunas – plasmavälja poolt töödeldud puit võib muutuda kas veekindlaks või hoopis hakata vett paremini imama. Masinapargi rakendusuuringu jaoks tõid TSENTRISSE Brnost kaasa Tšehhi partnerid, kes ongi keskendunud plasmatehnoloogia tööstusele lähemale toomisele. Sealsete teadlaste hinnangul võiks plasmatehnoloogia puidutööstuses kasutusele võtta juba mõne aasta jooksul.

Mitme erineva testi käigus kasutati nii mööblitööstuses levinud mändi ja kuuske, kui ka tugevamaid puitusid ehk saart ja tamme. TSENTRI üks eesmärke oli testida, kas plasmatöötluse katsete tulemused on laboritingimustes ja reaalses tootmiskeskkonnas tööstuslike kiirustega erinevad või siiski piisavalt sarnased. Esimeses faasis leiti kolm näitarvude poolest erinevat tootmiskeskkonda ning valmistati ette katsete läbiviimised. Teises faasis aga korrati oksakohtade, veepõhiste viimistlusmaterjalide, kahekomponentsete viimistlusmaterjalide ja termotöödeldud puidu plasmatöötluse teste tegelikes tootmistingimustes.

Oksakohad jäävad nähtavale

Esimene katse keskenduski okaspuidu oksakohtadele, mille puhul sooviti teada saada plasmatöötlemise järgset mõju puidu ja viimistlusmaterjali pinnale, et saavutada lõpptarbija jaoks parem kvaliteet ja vähendada viimistlusmaterjali kulu. Nimelt kipuvad okaspuidu katmisel erinevate viimistlusvahendiga, olgu selleks värv või lakk, oksakohad mõne aja möödudes siiski nähtavale ilmuma. Teiseks teguriks on UV valgus, mis samuti aitab kaasa vaigu eritumisele ja seda muret ei lahenda isegi kallid oksakrundid. Eelduse järgi pidi plasmatöötlus aitama oksakrundil paremini puidu sisse jõuda.

Loe lisaks
Kuidas leida väikefirmale parim tootmisjuhtimise tarkvara?

Plasmatöötluse mõju hindamiseks testiti TSENTRIS erineval meetodil viimistletud detaile. Iga tööoperatsiooni järel tehti katsekehadest foto ning analüüsiti plasmatöötlemisega kaasnenud mõjusid visuaalselt. Katsete käigus aga ilmnes, et plasmatöötlus detailide viimistlemisel positiivset tulemust ei andnud ning oksakohtade kolletumine pigem kiirenes. Seetõttu ei soovitaks eksperimendi läbiviijad plasmatöötlust oksakohtade puhul tarvitada.

Samuti uuriti plasmatöötluse mõju veepõhiste viimistlusmaterjalide, peitside vastupidavusele. Lisaks sooviti analüüsida, kas taoline töötlemine aitab peitsi imavust parandada ja ühtlustab pinna katvust. Selleks seati algul hüpotees, mille järgi peaks plasmaga töötlemine laskma viimistlusmaterjalil paremini imenduda ja tagama pinnale kauem kestva kaitse. Plasmaga töödeldud kuuselauast katsekehad kaeti vesipeitsiga ja seejärel testiti neid nii kliimakapis kui ka välistingimustes. Ehkki algul tehtud tilgakatsetuse käigus näitas prognoos, et plasmatöötlus aitab viimistlusmaterjalil paremini laiali valguda, ei toonud hiljem läbi viidud suurem katsetus sellele tõestust.

Ka sooviti teada saada, kuidas mõjutab plasmatöötlus terrassiõlisid, eesmärgiga parandada nende vastupidavust välistingimustele. Puidust terrassi puhul on värske ilme säilitamise nimel mõistlik pind vähemalt korra aastas üle pesta ja katta see uue õlikihiga. Enne katsetusi esitati hüpotees, mille kohaselt aitab plasmatöötlus parendada ühtviisi nii alusmaterjali imavust kui ka vee hülgavust. See tähendab, et taoliselt töödeldud puit vajaks uut õlikihti tunduvalt harvem, näiteks korra kahe aasta jooksul ja võimaldaks seeläbi märkimisväärset kokkuhoidu nii ajalises kui rahalises plaanis.

Nende katsete käigus kaeti puitdetailid erinevatelt tootjatelt pärit mitmesuguste pinnakattevahenditega, kusjuures osa detaile kaeti õliga vaid ühel korral, samas kui teine osa detailidest said pinnakatet topelt. Kliimakapis toimunud katsetused suuri erinevusi detailide kvaliteedis või toonis ei näidanud, küll aga muutsid katsetulemusi oluliselt väliskatsetused. Ehkki mõningad viimistlusvahendid jäid katsekehadele kenasti püsima, ei suutnud suurem osa kattematerjale välistingmustele vastu pidada.

Mis juhtub termopuiduga?

Lisaks uuriti seda, kuidas käituvad erinevad terrassiõlid termotöödeldud puidu pinnal, et muuta seda hooldusvabamaks. Selleks kaeti haavast, lepast, männist ja saarepuust plasmatöödeldud detailid viimistlusainega, mõõdeti materjalidel erinevate õlide imendumiskiirust ja hinnati ka viimistlusaine valgumist. Seejärel pandi töödeldud detailid kulumistestideks välitingimustesse stendile ja hinnati tooni muutusi iga poole aasta tagant.

Termopuidu puhul oli eelduseks see, et taoliselt töödeldud materjal imab vett tunduvalt vähem kui tavaline puit. Sestap loodeti, et see imab vähem ka terrassiõlisid ja teisi puidukaitsevahendeid ja katsega vaadeldi, kas plasmatöödeldud materjal aitab terrassiõlil sügavamale imenduda. Esialgsed katsed näitasid, et plasmatöötlus termopuidu puhul suuri eeliseid kaasa ei too.

Mõnede puiduliikide ja õlide kombineerimisel saavutati üsna kiire imenduvus, ent samas ei täheldatud mõju viimistlusaine püsivusele. Esines ka juhtumeid, kus mõned ained ei imendunud üldse materjali ja moodustasid selle pinnale kihi, mis tuli hiljem maha pühkida. Väliskatsetuste põhjal selgus, et detaili kvaliteet sõltub pigem peale kantava aine omadustest, kuna plasmatöötlus puidu parendamisel märgatavat rolli ei mänginud. Küll aga valmis termotöödeldud puidu testimisest põhjalik ingliskeelne teadusartikkel.

Puit on hügroskoopne ja anisotroopne materjal ning seetõttu on ka omadustelt liigiti väga erinev. Olulist mõju avaldavad plasma töötlusele puitmaterjalis esinevad oksad, lõhed, vaigukäigud jne. Seetõttu on plasma efektiivsus puitpindade töötlemisel väga varieeruv ja ebaühtlane. Seda on tõestanud ka eelnevalt läbiviidud katsed ning laboratoorsed mõõtmised. Lisaks tuleb puitpindade plasmaga töötlemise puhul arvestada materjali kvaliteeti: pinnakaredus, kaardumine ja kõmmeldumine. Puidu ebaühtlane struktuur vähendab oluliselt plasma mõju kuna plasmatöötlus peaks toimuma võimalikult pinna lähedal.

Antud uuringu tulemusena saadi esialgne ülevaade plasma mõjust puidule, mille võimalusi soovitakse ka edaspidi uurida ja katsetada ning täiendada. Plasmatöötluse tehnoloogia arendamine annab lootust uute võimaluste loomiseks.

Rakendusuuringule järgnes selle eelduste ja tulemuste kasulikkuse valideerimine ettevõtetes, kellele uuringut ning järeldusi tutvustati. Võimalikult laiapõhjalise tagasiside kogumiseks valiti välja erineva suuruse ja tegevusvaldkonnaga firmad.

„Kompetentsikeskus TSENTER“ projekt on toetatud Euroopa Liidu Regionaalarengu Fondi poolt.

Jaga lugu
Toostusuudised.ee toetajad:
Harro PuusildTööstusuudised.ee juhtTel: 519 355 24
Rain JüristoReklaamimüügi projektijuhtTel: 6670 077