Prebytky tenkej menej akostnej listnatej suroviny v SR vytvárajú potrebu usmerniť rozvoj na ich spracovanie aj na aglomerované materiály, hlavne pre stavebníctvo - ako izolačné, plášťovacie a inžinierske materiály. Je účelné posúdiť zhrnuté výsledky vývoja a praxe v zahraničí.

Smerovanie rozvoja aglomerovaných materiálov v SR predurčuje súčasná a výhľadová surovinová základňa obnoviteľného, ekologického dreva a potreby vybudovaných kapacít v drevárskom a celulózo-papierenskom priemysle a optimalizácia nových smerov uplatnenia dreva, ktoré zabezpečia jeho výhodné speňaženie a podporia trendy obmedzovania CO₂ v atmosfére, náhradou energeticky náročných stavebných materiálov. Podporným východiskom pre smerovanie rozvoja aglomerovaných materiálov je prognóza spotreby dreva a vybraných výrobkov z dreva v Európe do roku 2020 podľa piatej európskej prognózy spotreby dreva z roku 1996 [1].

Podľa nej sa uvažuje s nárastom spotreby dreva medzi rokom 2000 a 2020 o 36 % v optimistickom variante a o 20 % v pesimistickom variante. V rovnakom období sa počíta s nárastom spotreby dreva na výrobu reziva o 21 %, na výrobu aglomerovaných dosák o 20 % (obr. 1 ). Očakávané trendy nepokrýva prognózovaný nárast ťažby dreva v SR. Medzi rokom 2000 a 2010 sa ráta so zvýšením o 5,2 %, pritom očakávaná ponuka počíta so zvýšeným podielom sortimentov nevhodných na piliarske spracovanie [2]. Rastúca potreba polotovarov a výrobkov z dreva v krajinách juhovýchodnej Ázie rozširuje priestor pre hromadný odbyt vhodných výrobkov z dreva. Tento trend predznačuje rozšírenie použitia listnatého dreva aj v tuzemskej spotrebe, hlavne v stavebníctve.

Obr. 1. Vývoj .spotreby dreva pre základné použitia v Európe do roku 2020 po zohľadnení spracovania zberového papiera podľa pesimistického variantu v tis. M³ [1]: 1 - rezivo, 2 - drevné materiály, 3 - papier a kartóny, 4 – palivo

Zdroje suroviny pre rozvoj aglomerovaných materiálov

Najvýznamnejšie rezervy pre inovačné programy výrobkov s novými smermi spracovania a využitia sú v SR v zhodnotení prebytkových či málo využívaných listnáčov. Z reálnej ťažby okolo 6 mil. m³ majú listnáče 50 % zastúpenie. Medzi vyťaženou listnatou surovinou má 67-% zastúpenie buk, dub 11 až 13 %, hrab 5,8 %, nasleduje topoľ s 5,3 % a agát so 4,4 %, s klesajúcim podielom už do roku 2010 [2]. Ak vychádzame z ťažby listnáčov 3 mil. m³ a z podielu priemyslových výrezov 35 až 37 %, ostáva pre ostatné priemyselné spracovania a energetické využitie takmer 1,95 mil. m³. Súčasné kapacity v celulózo-papierenskom priemysle spracujú okolo 1 mil. m³ listnatej vlákniny, z toho 130 tis. m³ z dovozu.

V najbližších rokoch nemožno vylúčiť pokles spotreby z tuzemskej ponuky o 100 tis. m³ v JCP Štúrovo zámenou za zberový papier. Už súčasný prebytok listnatej suroviny vyjadruje celkový vývoz za rok 1999 vo výške 662,6 tis. m³ . Z toho sortiment IV. a V. triedy 507 tis. m³ [3]. Ak k tomu pripočítame vývoz štiepok a paliva vo výške 150 tis. m³ a výhľadový nárast spotreby recyklovaného dreva vo výrobe trieskových dosák, možno uvažovať s prebytkom min. 700 tis. m³. Neúnosné zníženie priemyselného spracovania listnatej suroviny v piliarstve spôsobila nesystémová cenová politika tenkých listnatých výrezov. Pri jej tvorbe sa nezohľadnila reálna úžitková hodnota výrobkov z výrezov do hrúbky 25 cm a z výrezov akostnej triedy III B tak, aby podnietila podnikateľský záujem o ekonomicky únosné spracovanie. Pritom ceny dosahované predajom na vývoz by domáce spracovanie podporili.

Vlastnosti listnáčov z hľadiska užitia po dezintegrácii

Najvýznamnejšie množstvo listnatej vlákniny v SR sa spracováva na celulózu, hlavne sulfátovú. Používa sa hlavne pri výrobe papiera v zmesi s dlhovláknitou celulózou z ihličnanov. Jej prednosťou je, že zabezpečuje grafickým papierom požadovanú opacitu. Ekologizáciou a reštrukturalizáciou významnej celulózky v Žiline na spracovanie zberového papiera došlo už v roku 1993 k významnému zníženiu spotreby bukovej vlákniny. Vysoké nároky na životné prostredie pri výrobe viskózového vlákna aj v ČR spôsobili už v tomto roku významné zníženie spotreby buka na výrobu viskózovej celulózy v Bukóze-holding [4].

Buckhardt, odborník z koncernu Stora-Enso [5] považuje za perspektívne dreviny na papierenské celulózy brezu a topoľ. Breza si získala toto postavenie dĺžkou vlákien a ich mimoriadnou schopnosťou odvádzať vodu z papierenskej látky pri odvodňovaní a pri sušení. Brezy z regiónov SR sa vyznačujú podľa VÚPC [6] vysokým mlecím odporom, kratším vláknom a absenciou už spomenutej schopnosti, čo by mali zohľadniť v ich pestovaní vlastníci lesov. Topoľ, ktorého ťažba do roku 2010 klesne u nás asi na 103 tis. m3, uprednostňujú severskí odborníci hlavne pre nízky podiel lignínu [5].

V našom papierenskom priemysle rastom objemu výroby papiera sa prehlbuje deficit dlhovláknitej celulózy, ktorej potreba sa kryje drahým dovozom, pri lacnom vývoze ihličnatej, hlavne sm/jd vlákniny. Tento trend dáva príležitosť spracovať aj odkôrnený a štiepkovaný piliarsky ihličnatý odpad. Zároveň naznačuje neperspektívnosť rozvoja aglomerovaných materiálov z ihličnatej suroviny.

Trend aglomerovaných dosák pre nábytkárske použitie v Európe smeruje k znižovaniu ich hmotnosti. Práve preto má významné postavenie topoľ z rýchlo rastúcich plantáží. Buk a dub sa spracúvajú skôr v prímesi s trieskami z ihličnatého priemyslového odpadu. Priestor pre trvalé využívanie buka a duba na trieskové a polotvrdé vláknité dosky otvorila zmena európskej smernice 90/394/EWG v roku 1999. V bode 8 sa uvádza: "...je veľmi pravdepodobné, že prach iných listnatých drevín (okrem buka a duba) môže spôsobiť rakovinu nosnej sliznice" (7]. Táto zmena prináša veľké možnosti v spracovaní buka a duba horšej akosti v technológiách, pri ktorých dochádza k tvorbe prachu.

Zameranie výskumu vývoja aglomerovaných materiálov

V nasledujúcom decéniu bude výskum a vývoj v oblasti aglomerovaných materiálov nadväzovať na stagnáciu výroby, inovácií a výskumu v DNP v potransformačnom období. Zmena vlastníckych vzťahov v poslednom decéniu spojená s nepriaznivou ekonomickou situáciou DNP a nedocenením technických informácií vytvorili významnú medzeru aj v inovačných procesoch aglomerovaných materiálov. Transfer poznatkov výskumu a ich postupné osvojovanie a propagovanie v podnikateľských kruhoch DNP a v stavebníctve sa stane významnou náplňou vývoja v tomto odbore. Ďalej sú naznačené smery transferu jednotlivých inovačných trendov, overovaných alebo využívaných v zahraničí.

Pri cielenom rozširovaní uplatnenia listnáčov vo výrobe aglomerovaných materiálov sa vývoj v oblasti nábytkových dosák zúži na voľbu optimálneho tvaru triesok a voľbu optimálnej zmesi triesok na dosiahnutie rovnakej hmotnosti ako pri ihličnatej vstupnej surovine. Širší priestor v transfere a aplikácii doterajších výsledkov v zahraničí poskytne vývoj ekologických a konkurenčne schopných inovovaných materiálov z listnáčov so širším využitím v stavebníctve, od izolačných, cez plášťovacie až po inžinierske materiály. Tým, že používané izolačné materiály na báze styrolu, izokyanátu a minerálnych vlákien sú hodnotené ako ekologicky a hygienicky rizikové a po použití ťažko likvidovateľné, otvára sa priestor pre uplatnenie izolačných materiálov na báze dreva, u nás hlavne listnatého. Príkladom je zavedená výroba vlákna so zvýšenou ohňovzdornosťou a biologickou odolnosťou, baleného do polyetylénovej fólie v asi 13 kg balíkoch na strojoch z odstavenej linky DVD v Schönheide pri Drážďanoch [8].

Konkurencie schopným v podmienkach SRN považujú izolačný materiál z drevného vlákna alebo účelových triesok, spájaných zásadito reagujúcim sodným alebo draselným vodným sklom v spojení s kyslo reagujúcimi plynmi. Richter a Sterlitz [9, l0, 11] potvrdili na modelovom zariadení, že pôsobením CO₂ s vodným sklom na povrchu triesok či vlákna sa sodné sklo mení na sódu, draselné na potaš a na inertný oxid kremičitý s retardačnými účinkami proti ohňu a fungicídom. Prebytočná voda sa odparí. Zdrojom CO2 sú dymové plyny, aj odpadové, ktoré sú súčasne tepelným médiom na odparenie vlhkosti z vodného skla (obr. 2). Takto vyrobený izolačný materiál má pri hustote 100 a200 kg/m³ tepelnú vodivost 0,036 až 0,060 W/mK. Na obalové výplne sa odporúča hustota 300 kg/m³. Publikované sú aj výskumné práce o účelovej výrobe triesok pre ľahké izolačné materiály a výplne obalov [12].

Obr. 2. Postup vytvrdzovania a sušenia izolačných materiálov spojovaných vodným sklom [9]: 1 - koberec izolačného materiálu, 2 - horný a dolný sitový pás, 3 - odsávací zberač, 4 - odvádzacie potrubie, 5 - odsávací ventilátor, 6 - regulovaný odvod vzduchu, 7 - prívod vzduchu, 8 - ventilátor, 9 - spaľovacia komora, l0 - vedenie spalín spaľovacieho motora, 11 - regulovaný vstup sadry alebo iných zušľachťújúcich látok, l2 - prívodné potrubie, l3 - prívodný nadstavec

Opísaný spôsob vytvrdzovania vodného skla s CO₂ bude optimálne aplikovateľný na priebežných pásových lisoch, podobných ako sa používajú pri výrobe dosák na báze sadry. Z toho pohľadu je účelné posúdiť prednosti vytvrdzovania vodného skla v etážových lisoch s nižšou vlhkosťou triesok. Vodné sklo, ktoré pri lisovaní za tepla vstupuje do adhézneho pôsobenia s drevnými časticami, pričom tvorí štruktúrnu konštrukciu zabezpečujúcu primeranú pevnosť a hydrofóbnosť pri hustote okolo 700 kg/m³ , overili Gomova a Vjunkov pri výskume netoxických trieskových dosák [13].

Výberom vhodného netoxického katalyzátora, ktorý zabezpečil životnosť v zmesi s trieskami do 180 min, dosiahli prechod vodného skla do nevratného stavu pri lisovacích teplotách používaných pre DTD. Bez katalyzátora sa vodné sklo dostáva do nevratného stavu pri teplote 240 °C. Sledovali rad reagentov na báze hydroxidov, kysličníkov, solí kyseliny soľnej, sírovej, kremičitej a chrómovej. Dosiahnuté vlastnosti trieskových dosák, nazývaných autormi DERSIN (tab. 1), pre neprítomnosť formaldehydu, zvýšenú požiarnu odolnosť, primeranú pevnosť a nízku cenu spojiva, by mali dať priestor pre ich aplikáciu u nás na listnáče, s overením použitia vo vnútorných stavbách a na výrobky so zvýšeným požiarnym zaťažením.

Tab. l. Vlastnosti DTD s vodným sklom a MF lepidlom [11]

Parameter	Vodné sklo	MF lepidlo
hrúbka [mm]	8 -12	8 -12
hmotnosť [kg/m2]	700 - 800	650 - 750
pevnosť v ohybe [Mpa]	16 - 22	18
priečna ťahová pevnosť [MPa]	0,6	0,35
napučanie vo vode po 24 h [%]	15 - 19	22
strata hmotnosti pri horení [%]	9 - 10	85
obsah formaldehydu [mg/100 g]	0,8 - 1,2	<= 8 – 30

Z hľadiska potreby prípravy výroby ekologicky čistých aglomerovaných dosák sa javí účelným vykonať transfer publikovaných poznatkov o výrobe bezodpadových spojovacích prostriedkov, získavaných mikrobiologickou deštrukciou drevných substrátov použitím vhodných húb, hlavne bielej hniloby, s aplikáciou na jemné bukové piliny. Biotransformáciou polyméru dreva pôsobením micélií húb a ich metabolitov dochádza k tvorbe aktívnych centier a reakčných skupín v makromolekulách biopolymérov. Pôsobením tepla a tlaku medzi modifikovanými molekulami a drevnými časticami vznikajú v miestach dotyku pevné chemické väzby, podobné ako sa získavajú tradičnými lepidlami [14]. Riešitelia vypracovali postup biotechnologickej výroby DTD, znázornený na obr. 3 [14].

Na postupné zabezpečenie domácej ponuky plášťovacích materiálov so zvýšenou požiarnou odolnosťou pre drevostavby je účelné podnikateľskej praxi, ktorá má záujem využiť domáce zdroje sadrovca na Spiši, ponúknuť stanovenie optimálnej štruktúry výrobkov.

Inžinierske materiály z listnáčov

Optimálne speňaženie prebytkových listnáčov na výrobky s plnohodnotnou zámennou za deficitné, ľahko odbytovateľné ihličnaté stavebné rezivo či nosné lepené prvky z ihličnatého reziva, je dosažiteľné zvládnutím výroby "inžinierskych materiálov" z dezintegrovaných častíc dostupných surovín. Na severoamerickom kontinente dosiahli široké uplatnenie v stavebnej praxi pri zabezpečovaní bytovej výstavby. Najideálnejšie pevnostné vlastnosti sa dosahujú v hranoloch PARALLAM, ktoré sa vyrábajú z lúpaných dýh, hlavne topoľových, s dĺžkou 2,5 m, hrúbky 3 mm, delených na 13-mm pásky, spojované vodovzdorným lepidlom. Vzhľadom na nedostupnosť ľahkých listnáčov na lúpanie by sa v našich podmienkach skôr uplatnila výroba orientovaných drevotrieskových materiálov s hrúbkou 20 až 140 mm, z triesok dĺžky 30 cm INTRALLAM [15]. Pre tento sortiment bude účelné v spolupráci s vybraným výrobcom v USA overiť vhodnosť duba, buka, prípadne hraba a v spolupráci so stavebníctvom vyhodnotiť ich trvanlivosť a reálne smery ich trvalého uplatnenia.

Nádejnou pre hromadné spracovanie tenkých, prípadne delením hrúbkovo upravených podradnejších listnatých sortimentov sa javí technológia výroby "mliaždného dreva" [16]. Pri tomto spôsobe výroby sa nahradilo nožové delenie tlakom niekoľkých párov vhodne upravených valcov. Základné výskumné práce, ktorých výseldkom je nový materiál z rozmliaždeného vláknitého splstenca, nazývaný “Monodrevo”, vykonali v UkrNIIMOD-e [12]. Na mliaždenie tenkého dreva do priemeru 80 mm, listantého a ihličnatého použili stroj s 12 pármi valcov s tlakom 100 kN, s príkonom elmotora 45 kW a s podávacou rýchlosťou 0,2 m/min. Po prudkom vysušení, nanesení lepidla, po navrstvení a lisovaní sa získal anizotropný materiál s vysokou pevnosťou, ktorá rastie so zvyšovaním hustoty. Vlastnosti materiálu s nánosom 12 % MF lepidla sú v tab. 2. Na obr. 4 je schéma prepracovanejšej technológie, overovanej v Austrálii [ 13].

Obr. 3. Schéma biotechnologickej výroby drevotriesknvých dosák [14]. Príprava triesok: l - zásobník, 2 - dopravník, 3 - triedič, 4 - roztrieskovací stroj, 5 - zásobník mokrých triesok, 6 - sušiareň, 7 - zásobník suchých triesok, 9 - zásobník jemnej frakcie triesok. Biologická príprava: 10 - odoberanie huby z hnijúceho dreva do skúmavky, 11, 12 - očkovanie, 13 - fermentátor, l4 - rozmnožovacia nádoba, 15 - priemyselný fermentátor-, 17 - odvodňovanie na centrifúge, 8 - odvod odstredenej kvapaliny čerpadlom na opätovné použitie, 16, 18 - pneumatická sušiareň, l9 - zásobník s dávkovačom. Výroba kompozitu: 20 - miešač triesok s fermentom l : 1 , 21 - vrstvenie, 22 - navrstvený koberec, 23 - lisovanie (I70 až 190 °C; 0,6 až 0.9 min/mm), 24 - orezávanie, 25 - ukladanie do balíkov

Obr. 4. Schéma výroby mliaždeného dreva [13]: 1 - odpad z konárov (zelená štiepka), 2 - odvetvovanie, 3 - mliaždenie, 4 - odpadová kôra, 5 - nanášanie lepidla, 6 – zásobník lepidla, 7 - odsávanie lepidla, 8 - predsúšanie lepidla, 9 - vrstvenie, 10 - lisovanie, 11 - orezávanie

Tab. 2. Vlastnosti mliaždeného dreva [12]

Hustota [kg/m2]	Pevnosť v ohybe [Mpa]	Pevnosť v tlaku pozdĺž vlákien [Mpa]	Napučanie	Nasikavosť
			24 h vo vode [%]
690	57	46	4,5	31,0
790	74	67	4,0	18,0
890	107	78	2,3	8,2
1 020	130	92	1,8	3,6
1 100	132	97	1,3	2,7

Aj keď naše listnáče, hlavne buk a hrab majú vyššiu tvrdosť a tlakovú pevnosť, možno predpokladať, že po spracovaní v čerstvom stave, po prípadnej hrúbkovej egalizácii, môžu byť vhodnou náhradou za ihličnaté stavebné rezivo, nielen po technickej, ale aj po ekonomickej stránke. Tieto skutočnosti si zaslúžia venovať primeraný priestor technologickému vývoju a vývoju potrebného strojového zariadenia.

Záver

Je na drevárskom výskume a praxi ako pristúpi k osvojeniu, prípadne k rozpracovaniu naznačenej problematiky rozvoja v oblasti aglomerovaných materiálov, zameraných na nové použitia dreva v stavebníctve. Stojíme v pozícii, či drevársky výskum v SR nadviaže na trendy zvýrazňovania výhodnej ekobilancie výrobkov z dreva a na základe ich predností v národnej ekonomike a v ekológii sa začne s primeraným zviditeľňovaním, či propagáciou dreva vo verejnosti, ktorá je ešte stále ovplyvnená deformovanými názormi o úspore dreva. Bez národohospodárskej angažovanosti spracovateľov a štátnych lesov sa zaostávanie v zhodnocovaní dreva bude naďalej prehlbovať.

LITERATÚRA

[1] HOFER, P.: Holzwirtschaftspolitik (7. Sicherstellung der Rohstoffbasis. Skriptum zum Vorlesung im Wintersemester 1998/1999. D. f. Wald und Holzwirtschaft der ETHZ, Zürich 1998.

[2] Anon: Výhľad ťažieb dreva a sortimentné členenie do roku 2010. Lesoprojekt Zvolen.

[3] HARMANIAK,P.:Vývoz surového dreva v roku 1999 – colná štatistika, január

[4] DEMČÁK, V.: Informácia o Bukóze holding a.s. Hencovce. Prednáška na seminári 11.4. 2000 v DT SVTS Košice, nepublikované.

[5] KÜRSTEN, E.: Beim Laubholz ist nur Qualität gefragt. Holz-Zentralblatt, 1999, č. 79, s. 1155.

[6] NAGY, A.: Odborné zdelenie riešiteľa mlecích procesov vo VÚPC do r. 1985.

[7] Anon: Holz BG: reiner Holzstaub nicht krebserzeugend. Holz-Zentralblatt, 2000, č. 39, s. 541.

[8] KUSIAN, R.: Mit Zellulosefasern Wärmedämmung schaffen. Holz-Zentralblatt, 1997, č. 113, s. 1634 - 1635.

[9] RICHTER, CH.: Neues Verfahren zur Herstellung von Dämmstoffen niedriger Dichte aus Holz und Einjahrespflanzen. Holz als Roh- und Werkstoff, 1993, č. 4, s. 235 - 239.

[10] RICHTER, CH. - SCHEIDING, W.: Möglichkeiten zur Herstellung von Dämmstoffe und Verpackungskörpern aus Dünnholz und Holzresten. Holz-Zentralblatt, 1995, č. 2/3, s. 15, 18, 19.

[11] RICHTER, CH. - STERZIK, G.: Neuartige Dämmstoffe können Nachfrage nach Swachholz beleben. AFZ/Der Wald, 1998, č. 3, s. 138 - 141.

[12] HEISEL, U. a kol.: Definiert gerollte Späne aus Schwach-holz. HK. - Holz-Kunstoffverarbeitung, 1995, č. 10, s. 1268, č. 11, s. 1451.

[13] GAMOVA, I. A. - VJUNKOV, S. N.: "DERSIN" - drevesnostružečnaja plita bez forma)ldegida. Derevoobrabatyvajuščaja promyšlennosť, 1996, č. 5, s. 19.

[14] STRELKOV, V. P. a kol.: Biotechnologičeskoje proizvodstvo ekologičeski čistych drevesnych plit. Derevoobrabatyvajuščaja promyšlennost.', 1998, č. 2, s. 12 - 15.

[15] ELDAG, U.: "Engineered Woodprodukts" Definitionen und Verfahrenstechniken. Holz-Zentralblatt, 1997, č. 113, s. 1644 - 1645.