Saplākšņa saistvielas optimizācija aizstājot fosilos izejmateriālus un efektivizējot resursu izmantošanu

2023.gada aprīlī uzsākts projekts “Saplākšņa saistvielas optimizācija aizstājot fosilos izejmateriālus un efektivizējot resursu izmantošanu”, kura ietvaros tiek pētīta suberīnskābju iegūšana ūdens vidē gan no ekstrahētas, gan neekstrahētas bērza tāss, suberīnskābju pielāgošana saplākšņa līmēšanai, suberīnskābju iegūšanas blakusproduktu izpēte, etanola vidē iegūto suberīnskābju izmantošanas iespēju izpēte laminēto saplākšņu pretuzbriešanas pārklājumu īstenošanai.

Projekta rezultātā saplākšņu līmēšanā izmantotie neatjaunojamie dabas resursi – fenols un formaldehīds, tiks aizstāti ar atjaunojamiem dabas resursiem – lignīnu un suberīnskābēm, kuri iegūti kā blakusprodukti citos rūpniecības procesos, tādējādi pilnībā vai daļēji atbrīvojoties no kaitīgajiem naftas produktiem, samazinot nepieciešamību pēc izejvielu importa. Tāpat arī tiks pētīti citi iespējamie pielietojumi suberīnskābēm un to iegūšanas procesā radušajiem blakusproduktiem.

Īstenojot pētniecības projektu tiek plānots, ka izdosies izstrādāt komerciāli veiksmīgus risinājumus, kas ļaus palielināt bērza saplākšņa konkurētspēju salīdzinājumā ar citiem materiāliem. Saplākšņa lietotājiem tiks piedāvāts meža un koksnes produktu nozares materiāls ar samazinātu fosilo resursu īpatsvaru saistvielā, vienlaicīgi nodrošinot reģionālo atjaunojamo resursu padziļinātu pārstrādi un efektīvāku tehnoloģiju izmantošanu.

Projekta īstenošanas laiks: 04.2023 – 03.2026

---

2023. gada I ceturksnis

• Apzinātas alternatīvas iespējas kraft lignīna efektīvākai disperģēšanai un/vai to šķīšanas pakāpes palielināšanai pamatšķīdumā;
• Noteiktas potenciālās piedevas, kuras var uzlabot kraft lignīna disperģēšanu/šķīšanu;
• Nodefinēti maisīšanas režīmi, kuri potenciāli uzlabos kraft lignīna disperģēšanu/šķīšanu;
• Izstrādāts testēšanas plāns (protokols), pēc kurā būs veikti laboratorijas eksperimenti.

---

2023. gada II ceturksnis

• Atbilstoši testēšanas plānam un protokolam uzsākti laboratorijas eksperimenti;
• Kvalitatīvāku rezultātu iegūšanai, koriģēta darba procedūra atbilstoši pirmajiem saņemtajiem praktiskajiem testēšanas rezultātiem;
• Izvērtējot potenciālo izmantojamo kraft lignīna disperģēšanas/šķīšanas uzlabošanas piedevu testēšanas rezultātus, turpmākajai izpētei nākamajā testēšanas posmā izvēlētas 3 labākos rezultātus uzrādījušās piedevas;
• Precizēts tehnoloģiskā pētījuma procesa īstenošanai vajadzīgais papildus materiāltehniskais nodrošinājums un veikta iekārtu, materiālu pasūtīšana turpmākai stabilitātes pētījumu nodrošināšanai;
• Sagatavota atskaite par kraft lignīna un dažādu piedevu maisīšanas testiem, iegūtajiem rezultātiem.

---

2023. gada III ceturksnis

Īstenota aktivitāte RP 1.3. “Kraft lignīna stabilitātes pētījums”, kurā veiktas sekojošas darbības:

• Pateicoties jauna aprīkojuma pieejamībai, papildināts stabilitātes pētījuma plāns;
• Veikts kraft lignīna pamatšķīduma stabilitātes pētījums dažādos nosacījumos (a) Pie istabas temperatūras, b) Paaugstinātā temperatūrā, c) Pie nepārtrauktas maisīšanas);
• Apstrādāti un apkopoti testēšanas rezultāti;
• Balstoties uz iegūtajiem datiem, sākta sveķu oriģinālās receptes pielāgošana laboratorijas sintēzei.

Sadarbībā ar Koksnes Ķīmijas institūtu īstenota aktivitāte RP 3.2. “Suberīnskābju iegūšana no ekstrahētas bērza tāss ūdens vidē”, kā rezultātā:

• Izstrādāta bērza tāss raksturošanas metode, lai noteiktu tīras tāss sastāvu;
• Iegūtas un raksturotas četras dažādi iegūtas no bērza tāss izdalītas suberīnskābes;
• No iegūtajām suberīnskābēm dažādos režīmos salīmēti un testēti saplākšņi;
• Iegūti sākotnējie dati par suberīnskābju saistvielu;
• Iesniegts pieteikums 24.-26.aprīlī notiekošajai konferencei “BTechPro!”.

---

2024.gada IV projekta ceturksnis

Īstenota  projekta aktivitāte RP 1.4 “Sveķu oriģinālas receptes pielāgošana laboratorijas sintēzei”, kurā veiktas sekojošas darbības:

• Balstoties uz iepriekšējiem aktivitāšu rezultātiem, izveidotas receptes sintētisko sveķu sintezēšanai laboratorijā.
• Modificēta oriģinālā sintētisko sveķu recepte, lai varētu pievienot jaunās piedevas un palielināt fenola aizvietošanas pakāpi. Izstrādātās receptes ietver sveķu sintēzi ar šādiem nosacījumiem:
  • Izmantojot kraft lignīnu no dažādiem piegādātājiem,
  • Mainot fenola aizvietošanas pakāpi,
  • Pievienojot dažādas piedevas sintēzes laikā.
• Automatizēta recepšu tabula, lai vienlaicīgi ņemtu vērā vairākus parametrus.

Sadarbībā ar Koksnes Ķīmijas institūtu īstenota aktivitāte RP 3.1 “Suberīnskābju iegūšana no neekstrahētas bērza tāss ūdens vidē” un aktivitāte RP 3.3 “Suberīnskābju iegūšana no neekstrahētas bērza tāss etanola vidē”, kā rezultātā:

• Projekta ietvaros izdevās iegūt suberīnskābes ar augstu tīrības pakāpi un zemāku polimerizācijas pakāpi, padarot tās īpaši piemērotas koksnes piesūcināšanai.
• Izmantojot etanola vidi, tika veiksmīgi atdalītas ligno-ogļhidrātu daļiņas, samazinot nepieciešamību pēc papildu apstrādes un uzlabojot suberīnskābju iegūšanas efektivitāti.
• Ar pielietotām inovatīvām tehnikām izdevās būtiski palielināt saistvielu iznākumu, sasniedzot līdz pat 67% no sākotnējās izejvielas masas.

---

2024.gada V projekta ceturksnis

Projektā P7 laika posmā no 1.04.2024 līdz 30.06.2024 īstenota aktivitāte RP 1.5. “Sveķu sintēze laboratorijas mērogā” un aktivitāte RP 3.4. “Suberīnskābju iegūšana no ekstrahētas bērza tāss etanola vidē”.

Aktivitātes RP 1.5. ietvaros:

• Balstoties uz iepriekš izstrādātām sintētisko sveķu sintēzes receptēm, veikta sveķu sintezēšana laboratorijas mērogā;
• Laboratorijā ar dažādiem nosacījumiem sintezēti sintētiskie sveķi: Izmantojot kraftlignīnu no dažādiem piegādātājiem, mainot fenola aizvietošanas pakāpi, pievienojot dažādas piedevas sintēzes laikā;
• Apkopota informācija, kas iegūta sintēzes laikā;
• Izanalizēti iegūtie rezultāti, pēc kuriem secināms ka sintēzes process var ievērojami atšķirties atkarībā no piegādātāja.

Aktivitātes RP 3.4. ietvaros:

• Izstrādāta labākā metode suberīnskābju saistvielas iegūšanai no bērza tāsīm;
• Iegūti bērza saplākšņi izmantojot iepriekš iegūtās suberīnskābes;
• Iegūtas vairākas suberīnskābes spirta vidē, kuras piemērotas kā saplākšņa pret uzbriešanas pārklājumi;
• Ar no spirta vidē iegūtajām suberīnskābēm pārklāti saplākšņa paraugi, no kuriem vairāki izrāda potenciālu tikt izmantotiem kā pret uzbriešanas pārklājumi.

---

2024.gada VI projekta ceturksnis

Projektā P7 no 1.07.2024 līdz 30.09.2024 īstenotas aktivitātes RP 1.6. “Sveķu laboratorijas testēšana”, RP 3.5. “Katalizatoru izmantošana presēšanas temperatūras samazināšanai” un  RP 3.6. “Sintētisko saistvielu (UF, FF, LFF) modificēšana ar  suberīnskābēm”

Aktivitātes RP 1.6. ietvaros:

• Veiktas analīzes iepriekšējā aktivitātē sintezētajiem sveķiem, un sveķiem noteikti sekojoši parametri: viskozitāte, sārmainība, cietēšanas laiks, sausnes saturs, brīva formaldehīda saturs;
• Iegūtie dati apkopoti, lai varētu novērtēt, kā tie atšķiras atkarībā no kraft lignīna piegādātāja, kā šos parametrus ietekmē dažādu piedevu pievienošana un lignīna aizvietošanas pakāpes palielināšana;
• Tika konstatēta nepieciešamība veikt korekcijas klasisko fenolformaldehīda sveķu analīzē izmantotajām analītiskajām metodēm,  lai tās varētu pielāgot lignīna sveķu analīzei.

Aktivitātes RP 3.5. ietvaros:

• Apzināti 13 dažādi katalizatori suberīnskābju presēšanas temperatūras samazināšanai;
• Veikti pirmie testi, pievienojot katalizatorus suberīnskābēm 1, 5 un 10% pēc masas;
• Apzināti katalizatori, kuriem nebija ietekmes uz suberīnskābju cietēšanas temperatūru, tādēļ ar tiem tālāka testēšana netiks veikta.

Aktivitātes RP 3.6. ietvaros:

• Izstrādātas receptes suberīnskābju pievienošanai dažādām saistvielām;
• Apzināti pirmie izaicinājumi, kas rodas sajaucot sintētiskās saistvielas ar suberīnskābēm;
• Aizvietojot 30% sintētiskās saistvielas ar  suberīnskābēm, izdodevies uzlabot LFF saistvielas īpašības, bet FF saistvielas gadījumā īpašības būtiski nesamazinājās;
• Pievienojot suberīnskābes sintētiskajai saistvielai, nav nepieciešams pievienot cietinātāju, jo tās pašas par sevi nodrošina saistvielas sacietēšanu.

Turpinās iepriekš izstrādātas izejvielu attīrīšanas metodes (flotēšanas) mērogošana un validēšana.

---

2025.gada VIII projekta ceturksnis

Projektā īstenota aktivitāte RP 1.8. aktivitāte “Sveķu un pildvielu ietekme uz līmes maisījuma īpašībām, recepšu izstrāde”, kuras ietvaros no 01.01.2025 – 31.03.2025:

• veikts plašs eksperimentu kopums ar mērķi izstrādāt optimālu līmes sastāvu, kur daļa fenola fenolformaldehīda sveķos tika aizstāta ar lignīnu;
• izveidoti vairāki līmes recepšu varianti ar dažādām pildvielu proporcijām;
• izmantots lignīns no dažādam piegādātajiem.

Līmes paraugi tika izmantoti rūpnieciski ražotas saplākšņa testēšanā, un iegūtie mehāniskie rezultāti tika statistiski analizēti. Papildus tika pētīta arī tehnoloģisko parametru ietekme.

Tāpat arī tika īstenota aktivitāte RP 3.13. aktivitāte “Izvērtēt suberīnskābju izmantošanas iespēju saplākšņa pretuzbriešanas pārklājumam”, kuras ietvaros  no 01.01.2025 – 31.03.2025 tika veikts pētījums par suberīnskābju izmantošanu pretuzbriešanas pārklājumam, kura izstrādes ietvaros izstrādāti pārklājuma paraugi (no kuriem daļa sasniedz nepieciešamo efektivitāti vai arī uzrāda potenciālu izmantošanai kā antiripplinga pārklājums).

Laika periodā no 01.10.2024 – 31.03.2025 tika īstenota arī EI 4.1. aktivitāte “Saistvielas optimizācija un pielāgošana rūpnieciskai ražošanai un mērogošanai”, kurā īstenots pētījums par saistvielas optimizāciju saplākšņa līmēšanai un izstrādāta metode saplākšņa līmēšanai, kuru izstrādes ietvaros veikta saistvielas sintēzes mērogošana no laboratorijas uz pilotmēroga reaktoru, saglabājot stabilu suberīnskābju iznākumu un ķīmisko sastāvu. Rezultāti apliecina, ka izstrādātā metode ir piemērota mērogošanai, taču nepieciešama turpmāka optimizācija, lai uzlabotu saistvielas adhēziju un kvalitāti rūpnieciskā ražošanā.

---

2025.gada IX projekta ceturksnis

Projekta P7 VIII ceturksnī īstenota aktivitāte RP 1.9.”Līmes maisījuma sintēze laboratorijas mērogā”, kuras ietvaros no 01.04.2025 – 30.06.2025:

• laboratorijas apstākļos tika veikta līmes maisījuma sintēze, izmantojot fenola–formaldehīda sveķus ar daļēju fenola aizstāšanu ar kraftlignīnu;
• darba gaita ietvēra reaktora sagatavošanu, izejvielu dozēšanu un ievadīšanu noteiktā secībā, nodrošinot vienmērīgu sajaukšanu un temperatūras kontroli.

Laboratorijas apstākļos tika veikta fenola–formaldehīda sveķu sintēze, aizstājot fenolu ar kraftlignīnu. Rezultātā tika iegūti vairāki līmes maisījuma paraugi, kas demonstrēja stabilu reakcijas gaitu un piemērotību turpmākai līmes izstrādei.

Īstenota RP 3.8. aktivitāte “Finiera un saistvielas mitruma ietekme uz saplākšņa fizikāli-mehāniskajām īpašībām” no 01.04.2025 – 30.06.2025: eksperimentāli (nemainīgos temperatūras un spiediena apstākļos) noteikta kārtojuma žūšanas atkarība no laika un mitruma satura procentuālās izmaiņas laikā. Tāpat arī apskatīta kārtojuma reakcija, ja prese tiek atvērta pēc noteikta apžāvēšanas laika. Noteikta karstās presēšanas parametru ietekme uz saplākšņu bīdes stiprību.

Veikta aktivitāte RP 3.11. aktivitāte “Blakusproduktu izmantošanas iespējas minerālmēslojumam” no 01.04.2025 – 30.06.2025: izvērtētas suberīnskābju iegūšanas blakusproduktu apstrādes iespējas izmantošanai minerālmēslojumos. Tāpat apkopotas dažādu sārmju un skābju pielietošanas iespējas suberīnskābju iegūšanā, atkarībā no potenciālā minerālmēslojuma veida. Izvērtēta katra minerālmēslojuma iegūšanas un attīrīšanas riski un ieguvumi. Veikti praktiskie eksperimenti metožu izvērtējumam un analīzei.

Aktivitātes EI 4.2. “Saistvielas uzklāšanas un presēšanas procesa optimizācija un pielāgošana rūpnieciskai ražošanai” ietvaros no 01.04.2025 – 30.06.2025: eksperimentāli noteikti priekšpresēšanas un pamata presēšanai nepieciešamie apstākļi, apskatot temperatūras, laika un spiediena ietekmi uz gala saplāksni. Parametru izvērtējumam noteikti un analizēti iegūto saplākšņu bīdes stiprības pēc mērcēšanas un sausā veidā. Veikti eksperimenti suberīnskābju saistvielas filtrēšanas efektivitātes uzlabošanai.

---

2025.gada X projekta ceturksnis

Īstenota projekta P7 aktivitāte RP 1.10. aktivitāte “Saplākšņu līmēšanas laboratorijas testi”, kuras ietvaros no 01.07.2025 – 30.09.2025:

• veikti saplākšņu līmēšanas laboratorijas testi, lai novērtētu lignīna–fenola–formaldehīda (LPF) saistvielu piemērotību saplākšņa ražošanai un salīdzinātu dažādu formulāciju ietekmi uz mehāniskajām īpašībām;
• aktivitātes uzdevumu izpildei veikta finiera sagatavošana, līmes uzklāšana ar laboratorijas līmes uzklāšanas iekārtu, paketes komplektēšana un presēšana, kā arī pēc presēšanas loksnes marķētas, vizuāli novērtētas un sazāģētas testēšanas paraugloksnēs;
• mehānisko īpašību noteikšanai veikti bīdes stiprības testi saskaņā ar EN 314 (ar paraugu sagatavošanas režīmiem 4h+20h+4h un 24h) un lieces stiprības/elastības moduļa noteikšana saskaņā ar EN 310 (garenvirzienā un šķērsvirzienā.

Pārskata periodā īstenota arī RP 3.9. aktivitāte “Presēšanas parametru ietekme uz saplākšņu fizikāli-mehāniskajām īpašībām”, kuras ietvaros no 01.07.2025 – 30.09.2025:

• veikti laboratoriski saplākšņu izgatavošanas un testēšanas darbi, lai novērtētu karstās presēšanas parametru (temperatūras, presēšanas laika, finieru kārtojuma izturēšanas laika pirms presēšanas, aukstās piepresēšanas un apžāvēšanas posma spiediena) ietekmi uz suberīnskābju saistvielas saplākšņu mehāniskajām īpašībām un mitrumizturību;
• darba gaitā tika nodrošināta finiera sagatavošana un saistvielas uzklāšana, sagatavoti ar saistvielu apklāti finieru kārtojumi, variēts kārtojuma izturēšanas laiks pirms presēšanas, kā arī realizēti dažādi karstās presēšanas režīmi 140–160 °C temperatūrā ar atšķirīgu pamata presēšanas laiku un apžāvēšanas posma spiedienu;
• atsevišķos variantos tika izmantota aukstā piepresēšana un pēc presēšanas loksnes tika marķētas, sazāģētas testēšanas paraugos un sagatavotas bīdes stiprības pārbaudēm saskaņā ar EN 314.

Īstenota aktivitāte RP 3.12. “Blakusproduktu izmantošanas iespējas ūdens mīkstināšanai”, kuras ietvaros no 01.07.2025 – 30.09.2025:

• izvērtētas suberīnskābju saistvielu ražošanas blakusproduktu (šķīdumu un sāļu) iegūšanas un izmantošanas iespējas ūdens mīkstināšanai, vienlaikus analizējot saistvielu iegūšanas iznākumu un izmaksu ietekmi, izmantojot dažādas bāzes un skābes kombinācijas;
• darba gaitā tika sagatavotas saistvielas, izmantojot NaOH un KOH kā bāzes un HCl, H₂SO₄, HNO₃ un H₃PO₄ kā skābes, pie fiksētiem procesa apstākļiem, noteikts saistvielas iznākums (masas %) un reaģentu patēriņš, kā arī veikts ekonomiskais novērtējums (izmaksas uz 1 kg saistvielas);
• paralēli novērtēta iegūto saistvielu mehāniskā noturība, izgatavojot laminētas plātnes un nosakot bīdes stiprību pēc mitruma iedarbības (EN 314);
• blakusproduktu sāļu iegūšanai tika veikta šķīdumu ietvaicēšana un kristalizācija, nosakot kristālu izdalījumu un identificējot potenciāli izmantojamos sāļus ūdens mīkstināšanas vajadzībām.

Īstenota aktivitāte EI 4.3. “Suberīnskābju pretuzbriešanas pārklājumu testēšana uz rūpnieciskiem paraugiem”, kuras ietvaros no 01.07.2025 – 30.09.2025:

• veikti praktiskās pārbaudes eksperimenti ar suberīnskābju pretuzbriešanas/antiripplinga pārklājumiem, lai novērtētu to piemērotību rūpnieciskiem laminētiem saplākšņu paraugiem;
• darba gaitā uz lielizmēra rūpnieciskiem paraugiem tika uzklāti trīs pārklājumu varianti (EBT pH1 (29), NEBT pH1 (30), EBT pH5 (31)) un references variants bez pārklājuma; pārklājumi tika uzklāti ūdens suspensijas formā, izmantojot otu, un termiski apstrādāti ventilējamā žāvskapī;
• pēc termiskās apstrādes paraugi tika laminēti ar fenola formaldehīda filmu, un vizuāli/kvantitatīvi novērtēta laminācijas adhēzijas noturība (lamināta atslāņošanās/neatbilstības īpatsvars);
• balstoties uz sākotnēji konstatēto laminācijas kvalitātes pasliktināšanos, tika izstrādātas alternatīvas uzklāšanas pieejas, kā arī turpināta antiripplinga efektivitātes novērtēšana, mērot uzbriešanas garumu ap urbumiem pēc dažāda termiskās apstrādes laika.

---

2025.gada XI projekta ceturksnis

P7 projektā periodā no 01.10.2025 – 31.12.2025 īstenota aktivitāte EI 2.1. “Ražošanas procesa optimizācija, pilottesti”, kurā  tika veikti pilotmēroga izmēģinājumi rūpnieciskā bērza saplākšņa ražošanas līnijā, lai novērtētu izstrādātās lignīna–fenola–formaldehīda (LPF) sveķu sistēmas piemērotību reālos ražošanas apstākļos. Darba gaitā tika veikta lignīna izejvielas dozēšana un lignīna suspensijas sagatavošana, kas tika izmantota turpmākai sveķu sintēzei. Sagatavotie sveķi tika izmantoti finiera lokšņu līmēšanai rūpnieciskajā ražošanas līnijā.

Pilotizmēģinājumu laikā tika veikta finiera lokšņu līmēšana, daudzslāņu pakas formēšana un presēšana karstajā presē, iegūstot saplākšņa paneļus dažādos biezumos. Pēc presēšanas saražotie paneļi tika novērtēti, analizējot to mehāniskās īpašības, līmes šuves stiprību un citus kvalitātes rādītājus. Iegūtie rezultāti ļāva novērtēt LPF sveķu sistēmas darbību rūpnieciskajā ražošanas procesā un identificēt galvenos tehnoloģiskos parametrus, kas ietekmē gala produkta kvalitāti. Pilotizmēģinājumi apstiprināja, ka izstrādāto sveķu sistēmu ir iespējams integrēt esošajā rūpnieciskajā ražošanas procesā. Saražotajiem paneļiem tika veikta mehānisko īpašību novērtēšana, tostarp līmes šuves stiprības un koksnes šķiedru pārrāvuma analīze.

Rezultāti liecina, ka lignīna izmantošana fenola daļējai aizvietošanai fenola–formaldehīda sveķos ir tehnoloģiski realizējama un var tikt izmantota saplākšņa ražošanas procesā.

 

P7 projekta periodā no 01.10.2025 – 31.12.2025 īstenotās aktivitātes RP 3.10. “Saistvielu modifikācijas ietekme uz saplākšņu fizikāli-mehāniskajām īpašībām”, kuras mērķis bija pilotmērogā izvērtēt, kā dažādas modificētas suberīnskābju saistvielas, to iegūšanas metodes un uzklāšanas parametri ietekmē saplākšņu fizikāli mehāniskās īpašības un piemērotību ražošanai, īstenoto darbu rezultātā tika iegūtas un salīdzinātas vairākas saistvielu modifikācijas, izmantojot atšķirīgas izejvielas un apstrādes pieejas. Izgatavoti saplākšņu paraugi un veikta to mehāniskā testēšana, novērtējot bīdes stiprību un mitrumizturību. Izstrādāti impregnēti finieri un saplākšņu paraugi turpmākiem novecošanās testiem.

Iegūtie rezultāti parādīja, ka augstākos un stabilākos rādītājus nodrošina optimizētā standarta suberīnskābju saistviela. Tā demonstrēja labāku veiktspēju salīdzinājumā ar modificētajiem variantiem, ļaujot atsevišķos gadījumos sasniegt prasībām atbilstošu bīdes stiprību arī 3. mitruma izturības klases apstākļos. Modificēto saistvielu izmantošana pašreiz vēl nenodrošina pietiekami vienmērīgus un atkārtojamus rezultātus. Atkārtojamības izvērtējums ļāva secināt, ka gala rezultātu ietekmē ne vien saistvielas sastāvs, bet arī finiera virsmas struktūra un plaisiņu orientācija. Tādējādi finiera sagatavošanas un kārtojuma aspekti ir uzskatāmi par nozīmīgiem faktoriem, kas var ietekmēt gala produkta kvalitāti un testu rezultātu stabilitāti.

Impregnēšanas eksperimentos tika noskaidrots, ka ūdens suspensijas pieeja nav pietiekami piemērota finieru mērogotai apstrādei, jo tā rada tehnoloģiskas grūtības un virsmas kvalitātes defektus. Labākus rezultātus nodrošināja koncentrēta etanola šķīduma izmantošana, kas ļāva sagatavot paraugus turpmākai mākslīgās novecošanas pārbaudei.

 

P7 projekta 01.10.2025 – 31.12.2025 norises periodā paralēli norisinājās arī aktivitāte EI 4.4. aktivitāte ” Kvalitātes kontroles metodes izstrāde/ potenciālo kvalitātes risku izvērtējums.”, kuras mērķis bija izstrādāt procesa kontroli visos posmos rūpnieciski tuvinātos apstākļos, sākot no izejvielas kvalitātes līdz gala produkta testēšanai. Izvērtējot procesu raksturojošos parametrus, tika izstrādāta kvalitātes kontroles metode un potenciālo risku izvērtējums. Tāpat arī aktivitātes ietvaros precizēti kvalitātes kontroles uzdevumi un noteikti galvenie vērtēšanas kritēriji. Definēti būtiskākie kontrolējamie parametri izejvielai, saistvielai un gala produktam. Izstrādātas kontroles un risku izvērtējuma tabulas, kā arī SOP karte procesa vadībai.

Pēc aktivitātes īstenošanas galvenie secinājumi, ka izejvielai kritiski ir frakcionālais sastāvs, mitrums un ekstraktvielu saturs – tie nosaka depolimerizācijas efektivitāti un iegūtās saistvielas kvalitāti. Saistvielai galvenie rādītāji ir DSC/TGA profili, GC/MS sastāvs, GPC molekulmasa un THF šķīdība – tie nosaka polimerizācijas spēju un adhēziju. Saplāksnim galvenie testi ir EN 314-1 bīdes stiprība lai noteiktu mitruma izturība pēc apstrādes ūdenī – tie nosaka gala produkta kvalitāti un atbilstību.”

---

2026.gada XII projekta ceturksnis

1. Projektā periodā no 01.01. – 31.03.2026. īstenota aktivitāte EI 2.2. aktivitāte “Eksperimentālās partijas rūpnieciskais tests”, kuras ietvaros veikts eksperimentālās partijas rūpnieciskais tests, izmantojot lignīna-fenola-formaldehīda sveķu sistēmu bērza saplākšņa ražošanas procesā. Testa mērķis bija novērtēt izstrādātās saistvielas piemērotību darbam rūpnieciskos apstākļos un pārbaudīt procesa stabilitāti pilna ražošanas cikla laikā. Darba gaitā tika sagatavota eksperimentālā līmes sistēma, veikta tās kvalitātes kontrole un pārbaudīta līmes sagatavošana, uzklāšana uz finiera, finiera pakas uzvedība pēc aukstās preses un karstās presēšanas procesa norise. Papildus tika vērtēta tvaika izdalīšanās, lokšņu vizuālā kvalitāte un gatavā saplākšņa mehāniskās īpašības. Iegūtie dati tika izmantoti eksperimentālās partijas rezultātu izvērtēšanai un turpmāk nepieciešamo procesa korekciju noteikšanai.

 

Aktivitātes ietvaros tika sasniegts plānotais rezultāts – projekta noslēdzošajā posmā veikts eksperimentālās partijas rūpnieciskais tests, pārbaudot lignīna-fenola-formaldehīda sveķu sistēmas izmantošanu reālā bērza saplākšņa ražošanas procesā. Rūpnieciskā pārbaude apliecināja, ka izstrādātā LPF saistvielas sistēma ir tehnoloģiski izmantojama saplākšņa līmēšanai un spēj nodrošināt mehāniskās īpašības, kas atbilst praktiskai rūpnieciskai izvērtēšanai.

 

2. Tāpat arī periodā no 01.01. – 31.03.2026. īstenota EI 4.5. aktivitāte ” Blakusproduktu apstrādes tehnoloģijas pētījums atbilstoši efektīvākajam pielietojumam”, kuras mērķis bija izpētīt suberīnskābju iegūšanas procesā radušos blakusproduktu apstrādes tehnoloģiju un noteikt to efektīvāko pielietojumu tehnoloģiskajā ciklā. Aktivitātes ietvaros sasniegts rezultāts, izstrādāta un pārbaudīta tehnoloģiskā pieeja, kas paredz pēc suberīnskābju iegūšanas veikt masas centrifugēšanu, cieto biezumu atdalīšanu, biezumu skalošanu, atkārtotu centrifugēšanu un šķidro blakusplūsmu – pirmā un otrā filtrāta – atsevišķu savākšanu. Kā efektīvākais šķidro blakusproduktu pielietojums noteikta to atkārtota izmantošana depolimerizācijas procesā, aizstājot daļu tīra ūdens. Papildus izvērtēta arī procesā veidojošos sāļu ietekme, salīdzinot dažādas reaģentu sistēmas un to rezultātā iegūtos sāļus – KNO₃, NaCl un Na₂SO₄. Konstatēts, ka sāļu veids ietekmē saistvielas iznākumu, biezumu veidošanos un procesa efektivitāti. Iegūto saistvielu praktiskai novērtēšanai veikta saplākšņu iegūšana un bīdes stiprības pārbaude.

 

Pētījumam noslēdzoties, sasniegti projekta starpposmu un  gala rezultāts:

1. Pētījuma virziens par sintētisko sveķu fosilo izejvielu aizvietošanas pakāpes palielināšanu ar kraft lignīnu un saistvielas (līmes) īpašību uzlabošanu/pielāgošanu:

• Projekta īstenošanas rezultātā tika izstrādāta, pārbaudīta un rūpnieciskiem apstākļiem pietuvināta saplākšņa saistvielas tehnoloģija, kurā daļa fosilās izcelsmes fenola fenola-formaldehīda sveķu sistēmā tiek aizstāta ar atjaunojamu koksnes izcelsmes izejvielu -lignīnu. Projekta pieteikumā lignīna virziena mērķis bija palielināt kraftlignīna īpatsvaru sveķos un efektivizēt saistvielas pielietojumu saplākšņa ražošanā, vienlaikus nesamazinot saplākšņa kvalitatīvos rādītājus.
• Projekta gaitā tika secīgi īstenoti visi būtiskākie lignīna saistvielas attīstības posmi: lignīna izejvielas īpašību izvērtēšana, lignīna maisīšanas un suspensijas sagatavošanas izpēte, sveķu sintēzes metodikas izstrāde, līmes maisījuma receptes izstrāde, laboratoriska LPF sveķu sintēze, saplākšņu līmēšanas laboratorijas testi, pilotizmēģinājumi rūpnieciskajā ražošanas līnijā un eksperimentālās partijas rūpnieciskais tests.
• Projekta gala rezultāta daļā, kas attiecas uz lignīna virzienu, tika sasniegts mērķis izstrādāt tehnoloģiju saistvielas ražošanai ar palielinātu fosilā fenola aizstāšanas pakāpi ar lignīnu, sasniedzot vismaz 50 % aizstāšanas pakāpi. Šis rezultāts atbilst projekta pieteikumā definētajam gala rezultātam lignīna saistvielas virzienā.
• Aktivitāšu gaitā tika izstrādāta līmes maisījuma recepte, kurā noteikta lignīna sveķu, pildvielu, ūdens un citu komponentu pievienošanas secība, maisīšanas režīms un tehnoloģiskie parametri. Līmes receptes izstrādes laikā tika izvērtēta pildvielu, cietinātāja komponentu, open time, līmes uzklāšanas daudzuma un presēšanas laika ietekme uz līmes maisījuma īpašībām un gala saplākšņa kvalitāti.
• Laboratorijas mērogā tika veikta LPF sveķu sintēze, kurā daļa fenola tika aizstāta ar lignīnu. Sintēzes laikā tika nodrošināta kontrolēta reaģentu ievadīšanas secība, temperatūras kontrole, maisīšanas intensitāte un starpposma kvalitātes kontrole. Tika novērots, ka pie augstas fenola aizvietošanas pakāpes ar lignīnu sveķu maisījums saglabā viendabīgu struktūru, kontrolējamu viskozitāti un apstrādes īpašības, bez būtiskas fāzu atdalīšanās vai nogulšņu veidošanās.
• Saplākšņu līmēšanas laboratorijas testos tika pārbaudīta LPF saistvielas piemērotība saplākšņa izgatavošanai. Tika sagatavotas saplākšņa sērijas, veikta līmes uzklāšana, pakas komplektēšana, presēšana, paraugu sagatavošana un mehānisko īpašību noteikšana. Testēšana ietvēra bīdes stiprības noteikšanu saskaņā ar EN 314 un lieces stiprības/elastības moduļa noteikšanu saskaņā ar EN 310.
• Pilotizmēģinājumu laikā tika pārbaudīta LPF sveķu sistēmas izmantošana rūpnieciskā bērza saplākšņa ražošanas procesā. Tika veikta lignīna izejvielas padeve, lignīna suspensijas sagatavošana, LPF līmes izmantošana finiera līmēšanas procesā, finiera pakas formēšana, presēšana un saražoto saplākšņa paneļu kvalitātes izvērtēšana. Pilotizmēģinājumi apstiprināja, ka izstrādāto tehnoloģiju iespējams integrēt esošajā ražošanas procesā.
• Eksperimentālās partijas rūpnieciskajā testā tika padziļināti izvērtēta LPF sveķu sistēmas darbība rūpnieciskos apstākļos. Tika analizēti sveķu kvalitātes kontroles rādītāji: viskozitāte, sausnes saturs, sārmainība, brīvā formaldehīda saturs un cietēšanas laiks. Papildus tika izvērtēta līmes uzklāšanas stabilitāte, finiera pakas sākotnējā saķere pēc aukstās preses, tvaika izdalīšanās karstās presēšanas laikā un gala produkta mehāniskās īpašības.
• Iegūtie rezultāti parādīja, ka LPF sveķu sistēma nodrošina tehnoloģiski izmantojamu bīdes stiprību un piemērotas mehāniskās īpašības saplākšņa ražošanas procesam. Atsevišķās sērijās mehāniskie rādītāji bija nedaudz zemāki nekā klasiskajai fenola -formaldehīda sveķu sistēmai vai salīdzināšanas bāzes rādītājiem, tomēr samazinājums nav vērtējams kā kritisks. Tas apstiprina, ka lignīna izmantošana fenola daļējai aizstāšanai ir tehnoloģiski iespējama, ja tiek nodrošināta precīza izejvielu, sveķu sintēzes un līmēšanas procesa kontrole.
• Kopumā projekta lignīna virziena rezultāts vērtējams kā sasniegts. Tika izstrādāta tehnoloģija saistvielas ražošanai ar palielinātu fosilā fenola aizstāšanas pakāpi ar lignīnu, tā tika pārbaudīta laboratorijas, pilotmēroga un rūpnieciskā testa līmenī, kā arī tika identificēti galvenie kvalitātes kontroles un optimizācijas parametri turpmākai tehnoloģijas stabilizēšanai.

 2. Pētījuma virziens par suberīnskābes kā ekoloģiskas saistvielas no bērza tāss, potenciālo pielietojumu saplākšņa komerciālā ražošanā:

• Pētniecības projekta virziena gala rezultāts ir sasniegts. Projekta ietvaros izpētīta suberīnskābju iegūšana no bērza tāss, to izmantošana saplākšņa saistvielās un pretuzbriešanas līdzekļos, kā arī saistvielas sagatavošanas, uzklāšanas, presēšanas, kvalitātes kontroles un blakusproduktu apstrādes jautājumi.
• Izstrādāta biobāzētas suberīnskābju saistvielas tehnoloģiskā pieeja saplākšņa līmēšanai. Pētījumā noteikts, ka stabilākus rezultātus nodrošina šķirota ekstrahētas bērza tāss izejviela un kontrolēta iegūšanas metode ūdens vidē.
• Izstrādāta saistvielas iegūšanas un sagatavošanas standartmetode, kas ietver izejvielas sagatavošanu, depolimerizāciju, paskābināšanu, cieto daļiņu atdalīšanu, skalošanu, sausnes regulēšanu un homogenizēšanu. Metode pārbaudīta arī lielākā mērogā, iegūstot zināšanas par procesa stabilizēšanu un kvalitātes kontroli.
• Optimizēta mitrās karstās presēšanas pieeja saplākšņa iegūšanai ar suberīnskābju saistvielu. Tika noteikta saistvielas uzklāšanas, finieru mitruma kontroles un presēšanas režīmu savstarpējā ietekme uz līmes šuves veidošanos.
• Iegūti saplākšņa paraugi, kuru bīdes stiprība un mitrumizturība vērtēta pēc EN 314. Daļa paraugu sasniedza 1. mitrumizturības klases līmeni, bet optimizētās receptūrās un procesa režīmos iegūti arī 3. mitrumizturības klasei atbilstoši rezultāti.
• Papildus izvērtēta sintētisko saistvielu daļēja modificēšana ar suberīnskābēm. Rezultāti parādīja, ka suberīnskābes var izmantot kā komponenti atsevišķās sintētisko saistvielu sistēmās, samazinot fosilas izcelsmes komponentu īpatsvaru.
• Izvērtēta suberīnskābju izmantošana laminēta saplākšņa pretuzbriešanas pārklājumiem. Pētījums parādīja, ka perspektīvāka ir virsējā finiera piesūcināšana pirms tā iestrādes saplākšņa konstrukcijā, nevis gatava laminēta saplākšņa pēcapstrāde.
• Izstrādāta kvalitātes kontroles pieeja, kas sasaista izejvielas kvalitāti, saistvielas īpašības, uzklāšanu, finieru mitrumu, presēšanu un gala saplākšņa pārbaudes pēc EN 314. Veikts arī galveno tehnoloģisko risku izvērtējums.
• Izvērtētas suberīnskābju iegūšanas blakusproduktu izmantošanas iespējas. Kā pamatotākais virziens identificēta esošajā standartmetodē veidojošās sāļu blakusplūsmas attīrīšana un izmantošana, vienlaikus saglabājot pamatprodukta kvalitāti.

Projekts īstenots laika periodā no 04.2024. – 31.03.2026.