W dobie braków drewna i zwiększonych wymogów w zakresie oszczędzania energii oraz materiałów należy zwrócić uwagę na obszary dotąd nie analizowane bądź te, które nie były podejmowane z uwagi na dotychczasowe zagospodarowywanie odpadów, na przykład poprzez spalanie albo, jak dotąd, marginalną skalę oszczędności.
Mieczysław Lewicki, Adam Lewicki
Przemysł przetwórczy drewna w zakresie realizacji strategii zapobiegania powstawaniu odpadów, ich minimalizację lub eliminację postrzegany jest jako mniej problematyczny niż inne. Odpady z przetwarzania drewna i materiałów drewnopochodnych, o ile nie zawierają substancji niebezpiecznych, są traktowane jako produkty uboczne nadające się do ponownego wykorzystania. Jednak idea spalania wszystkich odpadów drzewnych wydaje się błędna, a szczególnie w obliczu, kiedy ceny drewna wzrosły wielokrotnie w ostatnim czasie. A już wtedy, gdy ceny drewna układały się na w miarę niewygórowanym poziomie, w opinii specjalistów współspalanie drewna z węglem jest mniej ekologiczne niż spalanie samego węgla. Niestety, jest to jednak dla energetyki opłacalne ze względu na zielone certyfikaty wymagane przez UE. Zielone certyfikaty uzyskiwanie za każdą jednostkę MWh dostarczoną do sieci wiążą się z dopłatami znacząco wpływającymi na osiągane na papierze wyniki ekonomiczne kotłowni i elektrociepłowni. Tak więc biurokratyczny wymóg wykorzystywany przez silną branżę przeważa nad zdrowym, ekonomicznym myśleniem w skali kraju.
Klasyczne kompozyty typu sklejkowego
Klasyczne kompozyty typu sklejkowego wytwarzane z naturalnych materiałów drzewnych łączone za pomocą środków wiążących żywiczno-pochodnych. Zawierają dodatkowe warstwy arkuszy tworzonego kompozytu warstwowego, takie jak: gumy, korek, szkło, metal, prasowany papier lub tworzywa sztuczne, w których warstwy fornirów układane są naprzemiennie, płasko, z równoległym do powierzchni powstającego kompozytu układem włókien w warstwach.
Sposób produkcji przebiega tak, iż pomiędzy jego warstwy będące płatami drewna, łuszczki, forniru lub obłogu, układane warstwami płasko, równolegle do powierzchni wytwarzanego kompozytu, wprowadza się środek wiążący w postaci masy klejowej, którą stanowi żywica z wypełniaczami i/lub utwardzaczami w stanie płynnym lub półpłynnym, a następnie pod wpływem nacisku i/lub temperatury skleja się je w płytę płaską lub w kształtkę. Do wykonywania klejonki z graniaków stosowane są różne ściski stacjonarne, gdzie po naniesieniu kleju wkładane są ręcznie lub mechanicznie do ścisku, dociśnięte z odpowiednią siłą i przebywają tam odpowiednio długi czas, aż do związania kleju. Przy większej produkcji wymagane są: duża liczba ścisków i stosunkowo dużo powierzchni produkcyjnej.
Jednym z tematów, które wydają się być interesujące do wykorzystania, jest zagospodarowanie pasów po brzegowaniu i/lub formatowaniu sklejki i innych materiałów do wytwarzania pełnowartościowego materiału. Był on zauważony, jednak nierozwiązywalny w sposób przemysłowy z uwagi na brak urządzenia, które umożliwiałoby szybko i ekonomicznie przetwarzać z odpadów sklejkowych i innych płytowych na kompozyt wertykalny.
Przy brzegowaniu sklejki powstaje około 2,5 – 3 proc. powierzchni obliczeniowej w formie odpadów – pasów sklejki, które są na ogół spalane. Niewiele, ale przy produkcji 10 000 m3 sklejki to 240 m3; przy produkcji 50 000 m3 to 1200 m3, a 532 000 m3 produkowanej sklejki rocznie w Polsce to hipotetycznie 127 000 m3 kompozytu. I to z minimalnym kosztem wytworzenia szczególnie jeśli kompozyt produkowany byłby bezpośrednio w miejscu powstawania w zakładzie produkującym sklejkę.
Dla przykładu, cena na rynku za metr sześcienny sklejki to około 4000 zł, co, hipotetycznie, daje uzysk ponad 500 mln zł brutto w skali kraju. Poza tym to tysiące metrów sześciennych kompozytu do zastosowania w transporcie, budownictwie i meblarstwie.
Nowy sposób wytwarzania kompozytów
Wytwarzanie kompozytu drewnopochodnego wertykalnego warstwowego, a w szczególności z odpadowych pasów materiału, na większą niż warsztatowa skalę, był dotąd nieopłacalny. Nowy sposób wytwarzania i opatentowane urządzenie pozwalają na produkcję kompozytu warstwowego w sposób szybki, wydajny i opłacalny przy niewielkim zajęciu powierzchni produkcyjnej. Maszyna, w zależności od przeznaczenia wyrobu finalnego, umożliwia regulację właściwości kompozytów poprzez zmianę grubości i szerokości scalanych pasów materiału, rodzaju składowych oraz ich ilości i kolejności zamieszczania w tworzonym kompozycie.
„Czas wytwarzania płyt według prezentowanego sposobu wytwarzania ekologicznego kompozytu mającego zastosowanie w meblarstwie, przemyśle budowlanym, drzwi i okien oraz w meblarstwie jest nawet kilkunastokrotnie krótszy i tańszy w stosunku do tradycyjnych sposobów wytwarzania.”
Urządzenia do produkcji przedmiotowego kompozytu umożliwiają w wydajny sposób wykonywanie go w krótkim czasie jednostkowym z maksymalnym skróceniem czasu na pozostawanie w ściśnięciu oraz czasu koniecznego przebywania w stanie ściśniętym na okres sieciowania środka wiążącego do uzyskania pełnej wydajności technologicznej i użytkowej; a usytuowane obok siebie pasy są ze sobą połączone trwale za pomocą spoiny środka wiążącego i/lub elementami łączącymi, na przykład, sztyftami. Taki kompozyt może być przeszlifowany i używany w tej postaci lub korzystniej z umieszczonymi i scalonymi z nim w dowolny sposób warstwami płyt, płycin, obłogów, płatów drewnopochodnych i/lub z tworzyw płytowych, siatkowych i innych. Tak wytworzony kompozyt ma zwiększoną wytrzymałość mechaniczną, zwłaszcza na zginanie, wyboczenia i skrętność. Sposób wytwarzania nowego kompozytu tą metodą jest nieco zbliżony do sposobu wytwarzania typowej klejonki z listew drewnianych. Stwarza to możliwość jego wytwarzania w każdym zakładzie produkującym typowe kompozyty warstwowe, minimalizując nakłady finansowe na jego wdrożenie. Czas wytwarzania płyt według prezentowanego sposobu jest kilku-, a nawet kilkunastokrotnie krótszy w stosunku do czasów scalania tradycyjnych klejonek.
„Taki kompozyt może być przeszlifowany i używany w tej postaci lub korzystniej z umieszczonymi i scalonymi z nim w dowolny sposób warstwami płyt, płycin, obłogów, płatów drewnopochodnych i/ lub z tworzyw płytowych, siatkowych i innych.”
Sposób wykonania na prezentowanym urządzeniu
Szczegóły przebiegu pracy na prezentowanym urządzeniu objaśnione są na przykładzie jego wykonania na rysunku, na którym Fig.1 przedstawia warstwy pasów materiału (1) połączone ze sobą środkiem wiążącym i/lub ulokowanymi w nich elementami łączącymi (4), w tym sztyftami, w odstępach zależnych od grubości i długości pasków. Ulokowane elementy łączące – sztyfty są prostopadłe do boków listewek, korzystnie około środka przyszłej grubości kompozytu, jednakowoż korzystnie, gdy linia lokowania elementów łączących, a w szczególności sztyftów i /lub gwoździ, nie przebiega w jednej linii zbyt blisko siebie. Nie dopuszcza to do pękania materiału i jednocześnie nie przeszkadza w dalszym procedowaniu wytwarzania na zimno i/lub ciepło, wykańczania i formatowania tak utworzonej płyty głównej kompozytu oraz nakładania na powierzchni (2) i/lub (3) innego materiału w formie płytowej związanego środkiem wiążącym i/lub elementami wiążącymi go.
Urządzenie – odcinek linii do wytwarzania kompozytu warstwowego wertykalnego według niniejszego sposobu zaprezentowano na Fig. 2, a cykl wytwarzania opisano poniżej.
Cykl wytwarzania w przykładowym odcinku linii produkcyjnej
Materiał w formie listwowej i/lub pasy materiałów drewnopochodnych i/lub drewna i/lub z forniru i/lub obłogów i/lub łuszczek i/lub innego materiału drewnopochodnego i/lub niedrewnopochodnego z naniesionym lub nienaniesionym na nie środkiem wiążącym są wprowadzane przez segment urządzenia podającego S1 do urządzenia scalającego S2 i dociskane prostopadle do ich powierzchni równolegle i/lub pod kątem korzystnie ostrym do przyszłej powierzchni wytwarzanego kompozytu oraz połączone są ze sobą w bardzo krótkim czasie środkiem wiążącym i/lub z lokowanymi w nich elementami łączącymi w odstępach zależnych od grubości i długości łączonych odcinków. Ulokowane elementy łączące, w tym sztyfty i/lub gwoździe łączące, są prostopadłe i/lub pod kątem do boków przedmiotowych pasków materiału, korzystnie w okolicach środka przyszłej grubości kompozytu jednakowoż korzystnie, gdy linia lokowania elementów łączących, a w szczególności sztyftów i gwoździ, nie przebiega w jednej linii i zbyt blisko siebie, nie dopuszczając do pękania i uzyskując ich niewidoczność bez kolizji i utrudnień w dalszym procedowaniu szlifowania i/lub wykańczania i/lub formatowania tak wytworzonego kompozytu w formie płytowej lub innej.
Przedstawiony na Fig. 2 segment S1 do wprowadzania elementów poprzedza segment S2 do scalania listew składający się ze stołu (1), na którym umieszczone są wałki (2) prowadzenia bocznego elementu do scalania, sterowane z segmentu S2 i z urządzenia poprzedzającego segment S1, korzystnie strugarki x-stronnej STR i jej urządzenia podawczego lub innego urządzenia. Podawanie materiału w formie listew i/lub pasów przez urządzenie S1 odbywa się cyklicznie z odpowiednio dobraną prędkością. Listwy, pasy materiału prowadzone są pomiędzy rzędami wałków prowadzących umieszczonych na segmencie regulacyjnym ustawiającym odległości pomiędzy ich rzędami w sposób mechaniczny i/lub elektromechaniczny i/lub elektroniczny, stosownie do grubości wprowadzanego elementu, a na wyjściu segmentu S1 umieszczone są dwa wałki, z których jeden i/lub drugi jest wałkiem nanoszącym na elementy do scalania środek wiążący z urządzenia dozującego (3) i sterowanych odpowiednio do wymagań cyklu pracy linii z możliwością pominięcia naniesienia środka wiążącego na skrajny element tworzonego kompozytu. Następnie po wprowadzeniu elementu do scalenia belka zespołu oporowego (7) cofa się o grubość wprowadzonego elementu, by zrobić miejsce do wprowadzenia drugiego do scalenia. Jednocześnie zespół dociskowo-sztyftujący (5) dociska wprowadzony element i wbijane są automatycznie elementy łączące, po czym zespół dociskowo-sztyftujący (5) cofa się do swej pozycji bazowej – wyjściowej, by mógł być wprowadzony kolejny element do scalenia, potem cykl pracy powtarza odpowiednią liczbę razy. Uwzględniona została możliwość, aby przed wprowadzeniem ostatniego elementu do scalania wałek klejowy (3) wycofał się, nie nanosząc środka wiążącego na ten ostatni element, który po wprowadzeniu do S2 jest dociskany przez zespół (5) i zostają wbite lub nie elementy łączące. Potem zespół (5) zostaje wycofany do pozycji wyjściowej i następuje uruchomienie rolek (6) urządzenia – segmentu S2, celem wyprowadzenia wytworzonej w ten sposób płyty kompozytu o zadanej szerokości, która wyjeżdża na następny segment transportowy i/lub stół rolkowo-podnośnikowy nożycowy PTN, a belka zespołu oporowego (7) ustawia się w pozycję wyjściową do rozpoczęcia następnego cyklu tworzenia płyty kompozytu. Po uzbieraniu się stosownej liczby płyt kompozytu ich stos odbierany jest przez następny segment linii lub wózek transportowy.
Zainteresowanych tematyką artykułu i/lub możliwością zakupu urządzenia, którego koszty i wdrożenie mogą być dotowane z różnych funduszy NCBIR PARP i UE, prosimy o kontakt z autorami pod adresem: biuro@starting.com.pl

Fig. 1 – kompozyt warstwowy z pasów materiału.

Fig. 2 – schemat maszyny do wytwarzania kompozytu wertykalnego.