Inovatīvi un daudzfunkcionāli koksnes kompozītmateriāli ilgtspējīgām būvēm

Pateicoties ievērojamajam mežu īpatsvaram Latvijā (51% no kopējās teritorijas) kokrūpniecība un mežsaimniecība ir vienas no svarīgākajām Latvijas tautsaimniecības pamatnozarēm, kuru devums tautsaimniecībā ir vismaz 5 % no IKP. Kā ilustratīvu piemēru teiktajam var minēt to, ka Meža nozares eksports 2011. gadā sasniedzis 1,6 miljardus eiro (atbilstoši Latvijas Centrālās statistikas pārvaldes datiem). Šobrīd kopējā kokmateriālu eksporta īpatsvarā tikai ceturtā daļa produktu ir ar augstu vai vidēji augstu pievienoto vērtību. Tādēļ pastāv izaicinājums palielināt eksporta apjomus koksnes produktiem ar augstu pievienoto vērtību, tādējādi strauji palielinot peļņu un veicinot ilgtspējīgu koksnes izmantošanu.

Kā vienu no augstas pievienotas vērtības produktiem, atbilstoši Meža Nozares Kompetences centrā veiktajiem pētījumiem (atbalsta vēstule pievienota pielikumā), kuros var integrēt koksnes komponentes, var minēt Latvijas bērza saplākšņa sendviča plātņu konstrukcijas. Šīs konstrukcijas, kas veidotas no relatīvi plānām un izturīgām saplākšņa virsmām un masīvas, taču vieglas putu serdes, spēj potenciāli aizvietot tradicionālās – masīvās materiāla konstrukcijas. Jo īpaši šāda tendence tiek novērota šobrīd saistībā ar ražošanas izmaksu konstantu un ievērojamu pieaugumu. Šādu saplākšņu paneļu risinājumu priekšrocība ir sniegtais konstruktīvais risinājums, kas vienlaikus ļauj apvienot un integrēt vienā konstrukcijā dažādu materiālu fizikāli/mehāniskās īpašības, līdztekus samazinot konstrukcijas materiālu patēriņu/svaru. Pēdējā piecgadē tieši koksnes sendviča paneļiem tiek veltīta arvien pieaugošāka interese, kam pamatā ir tirgus tendences „zaļā domāšana”. Bērza saplāksnis ir ideāli piemērots sendviča veida konstrukcijām, jo tā lieces stingums (~13 GPa) ir tuvs stikla šķiedras kompozītiem, kuru ražošanas energoietilpība un CO2 izmešu līmenis ne tikai ražošanas, bet visā dzīves cikla laikā ir ievērojami augstāks salīdzinājumā ar saplākšņa sendviča veida konstrukcijām.
Saplākšņa sendviča paneļi (ar ekvivalento blīvumu 300 kg/m3), veidoti no saplākšņa virsmām ar vertikālām saplākšņa ribām un putu serdes pildījumu spēj aizvietot tradicionālās saplākšņa loksnes, kuru blīvums ir 650 kg/m3. Šāda produkta galvenā pielietojuma joma ir transformējamu sienu un pārsegumu konstrukciju izveide. Saglabājot saplāksnim līdzvērtīgu stingumu un stiprību sendviča-konstrukcija nodrošina papildus siltuma un skaņas izolāciju, pateicoties tajā integrētajai putu poliuretāna serdei. Poliuretāna putu sastāvu, kas daļēji veidots no atjaunojamiem dabas resursiem – rapšu eļļas ražošanas blakusproduktiem, izstrādi un mehānisko/termisko īpašību noteikšanu vada Latvijas valsts Koksnes ķīmijas institūts, kura iestrāžu unikalitāte ir apstiprinātā, tam piedaloties Eiropas Komisijas 7. Ietvara programmas projektā BIOPURFIL (Bio-based polyurethane composites with natural fillers).
Valsts pētījuma programmas ietvaros, izveidojot ilgtermiņa sadarbību starp Materiālu un Konstrukciju Institūta un Latvijas Valsts Koksnes ķīmijas institūta pētniekiem, tiks veidota sinerģija multidisciplināru pētījumu veikšanai jaunas paaudzes saplākšņa produktu izstrādei.
Sākotnēji saplākšņa sendviča efektīvākie risinājumi tiks novērtēti, izmantojot skaitliskos aprēķinus, tādā veidā uzlabojot un optimizējot prototipa izstrādes izmaksas. Priekšizpētes rezultāti liecina par iespēju iegūt konstrukciju ar 60 % relatīvo masu attiecībā pret parastu saplāksni, kā arī līdz pat 20 % lieces stiprības pieaugumu (promocijas darbs: E.Labans – Saplākšņa sendviča konstrukciju multifunkcionālo īpašību izstrāde un uzlabošana).
Ar mērķi pielāgot sendviča paneļus integrāciju sienu un griestu konstrukcijās kā priekšnoteikums, ir nepieciešamība veikt gan mehāniskos, gan termiskos validācijas eksperimentus. Cilvēka dzīves vides komforta nodrošināšanai tikpat līdzvērtīgi svarīgas ir arī skaņas un vibrācijas absorbēšanas līmeņa pārbaudes. Turpmākajai paneļu izmantošanai āra apstākļos, dimensiju stabilitātes pārbaudes vides ciklu ietekmē ir kritiskas.
Zinātniskās izpētes rezultātā tiks izstrādātas metodes un projektēšanas vadlīnijas saplākšņa sendviča paneļu projektēšanai atkarībā no uzdotajām pielietojuma prasībām. Paredzamie rezultāti trieciena/vibrāciju absorbcijā palīdzēs nacionālajiem saplākšņa ražotājiem attīstīt pielāgotus paneļu risinājumus ar augstu pievienoto vērtību Eiropas Savienības tirgum, atbilstoši Latvijas Drošības un aizsardzības industriju federācijas redzējumam.