Новые технологии и стартапы в сфере деревообработки

• Бизнес: Агробизнес; инвестиции от 20 000 руб.;
• Сфера бизнеса: производство

Деревообрабатывающий бизнес

Лесопромышленный и деревообрабатывающий бизнес является одним из наиболее прибыльных как в части оборачиваемости вложенных средств, так и в части роста прибыльности при укрупнении производства.

Лесоматериалы являются возобновляемым сырьём, спрос на изделия из древесины неуклонно растёт и рынок постоянно увеличивается, да и лесных ресурсов в России вроде бы хватает…

Предвидя ваши возражения, уважаемые господа предприниматели, соглашаюсь с ними:

• да, не возобновляем мы лес уже 25 лет, а добраться до качественного кругляка не можем – нет дорог, возить же из-за границы дорого – цены растут не по дням, а по часам;
• да, войти в уже сложившийся лесопромышленный рынок очень трудно, нужны большие административные и финансовые возможности;
• да, потребности этого самого рынка неуклонно растут, но и конкуренция очень жёсткая.

И всё же есть и открытые двери и гигантская свободная ниша в лесоторговле и деревообработке. Первыми вошли в неё фины, а за ними немцы, голландцы, французы, раскрутив производство термомодифицированной древесины (ТМД).

Сущность технологии: удаление терморазложением некоторых влаголюбивых химических веществ из древесины и – получаем гидрофобную древесину с новыми цветовыми свойствами.

Появились крупнейшие фирмы с гигантскими оборотами, такие как Platho (Голландия), Mohlbeck (Австрия), Finnforest и Stora Enso Timber (Финляндия), Thermoholz ( Германия). Ёмкость только Российского рынка оценивается специалистами в 100-125 тыс. кубометров в год.

Проявились и недостатки ТМД: цветовая гамма быстро выцветает при солнечном освещении, для получения высококачественной продукции нужны и исходные породы высокого качества (бук, ясень, дуб, тропическая древесина), производство энергозатратно, а отсюда и цены получились немалые.

Да и разлагать уже имеющиеся в древесине природные химические компоненты, чтобы обеспечить гидрофобность, надо ли? Ведь плотность и прочность при этом падает, огне-и биостойкость остаются прежними, то есть и горит ТМД так же, как исходная древесина, и гниёт и плесневеет.

Тогда то и снял Евросоюз запрет на осуществление химической модификации древесины и вплотную приступил к её исследованию и производству.

Объявлено пока что только о производстве химически модифицированной древесины (ХМД) «Accoya» в Голландии путём ацетилирования и «Kebony» в Норвегии путём фурфулирования исходной древесины. Там уже построены и уникальные мосты и многоэтажные дома (фото в интернете), поскольку по удельной прочности древесина превышает многие марки сталей.

Европейцы, американцы и японцы поняли, что устранить недостатки, а так же придать новые полезные свойства такому старому и всем вроде бы всем знакомому материалу как древесина, можно просто вводя в массив древесины определённые вещества-модификаторы, которые реагируя при благоприятных условиях с природными компонентами древесины, позволяют получать новый биокомпозит с заранее задаваемыми эксплуатационными свойствами. Японцы даже собираются использовать модифицированную древесину в космосе.

Кстати интересно: сами поняли или у нас подсмотрели? Ведь модификация древесины активно разрабатывалась, ГОСТировалась и применялась в Советском Союзе: «Дестам» для производства подшипников, «Лигнамон» для паркета и мебели (до сих пор производит Словакия).

Ну да, как говориться — «новое – это старое, только всеми забытое». Ведь было же на просторах Союза производство своей ТМД (Минск), ацетилированной модифицированной древесины (Пермь), фурфулированной (Барнаул), а главное — все эти разработки привели к созданию новой технологии, которая, вобрав в себя весь опыт, наконец-то может действительно создавать из любой исходной древесины новую модифицированную древесину свойства которой задаются при её производстве, согласно требованиям заказчика.

Это механохимическое модифицирование древесины, при котором недорогой основной модификатор-синергист, вводимый на межклеточный уровень древесного вещества, несёт в себе, при этом многократно усиливая их свойства, незначительное количество сецифических функциональных добавок, которые и придают новому материалу нужные свойства.

Химическая реакция между модификатором и природными древесными компонентами происходит в массиве древесины под действием давления, температуры и механических усилий. Предварительное название нового биокомпозита – механохимически модифицированная древесина (МХМД).

Именно МХМД является той самой дверцей, которая позволяет найти пока (немцы уже дали ей название ХСГ или Holz Super Gut — супердревесина) что незанятое пространство рынка изделий деревообработки. Объясню – каким образом.

Сырье

При производстве МХМД может использоваться любое древесное сырьё: массив древесины любой породы, горелый лес, топляк, тонкомер, отходы деревообработки, даже солому. При использовании массива (бревно, брус, доска) в качестве исходной древесины экономически более выгодно использовать быстрорастущие «неделовые» породы древесины: осину, тополь, иву, ольху, осокорь, берёзу и т. д.

То есть всё то, что пока современным лесозаготовителям в вашей местности не нужно, потому что не востребовано, и они задёшево отдадут это добро вам. Если поверить специалистам, то такого добра только в европейской части России более 16 миллионов кубометров!

Запасы топляковой древесины в той же европейской части России (по данным ЦНИИлесосплава) только на действующих лесосплавных реках превышает 9,0 млн. кубометров! Стоимость одного поднятого куба топляка от 500 рублей. Вот это ресурсы!

Нужно ещё учесть, что очистка рек – дело архинужное для России – здесь и родная администрация может профинансировать, а народ спасибо скажет. А предприниматель имеет не просто первосортный лесной сортамент, но ещё и проморёный, который с помощью технологии МХМД можно в чистое золото превратить за рубежом, где он особенно востребован.

Конечно, специалист в вопросах топляковой древесины возразит мне, что отличного сортамента из всего поднятого топляка будет процентов 50%, а остальное – подпорченная и гнилая древесина, корни, коряги… Для технологии МХМД и это – сырьё.

Нужно переработать его в опилки и сделать ДСП опять же по технологии МХМД, без применения дорогостоящих смол. По моим подсчётам себестоимость квадратного метра такого ДСП на деревообрабатывающем производстве перерабатывающем всего 160 тонн своих отходов – около 100 рублей.

Вспомогательное сырьё – водный раствор модификатора. Текущий расход воды на техпроцесс незначителен для малого производителя (200-300 кубов МХМД в месяц) и его можно не учитывать при расчёте себестоимости. Более важно по какой цене приобретать основной модификатор.

В моём случае – это карбамид (лучше марки А, он же пищевой) и цены на него колеблются от 11 тысяч рублей за тонну в ООО «Салаватнефтеоргсинтез» и до 38 рублей за килограмм в соседнем магазине. Так что – сколько он вам встанет в себестоимости МХМД (а нужно иногда до 200 кг на куб) – работа вашего снабженца. Доля функциональных добавок к основному модификатору незначительна. Они хотя и дороги, но на тонну раствора нужно несколько килограмм.

ДЕРЕВООБРАБОТКА – одна из быстроразвивающихся и перспективных отраслей промышленности страны, ещё бы ведь на долю нашей страны приходится около пятой части всех лесов земного шара. И не менее значимый фактор это то, что древесина — сырье, запасы которого могут непрерывно восстанавливаться в отличие от невозобновляемых (газа, угля, руды, нефти, торфа и др.). Из этого следует вывод — для того чтобы деревообработка в России динамично развивалась, не нужно стоять на месте, нужно внедрять новые технологии деревообработки, вводить в эксплуатацию новое оборудование, повышать квалификацию персонала.

Перспективным планом развития деревообрабатывающей отрасли страны предусмотрено увеличить объемы производства продукции, повысить производительность труда, более полно использовать лесосырьевые ресурсы.

Один из путей повышения эффективности лесопиления — концентрация и специализация лесопильного производства, ввод в эксплуатацию новых технологий деревообработки. Технический уровень лесопильного производства будет повышаться за счет создания и внедрения нового оборудования, ввода оптимальных методов раскроя пиломатериалов. В этом направлении намечаются следующие мероприятия:

1. механизация выгрузки и сортировки сырья перед распиловкой по диаметрам и качеству;
2. замена лесопильных рам и обрезных станков устаревших моделей новыми;
3. внедрение линии агрегатной переработки бревен диаметром до 24 см;
4. применение пакетоформирующих линий, высокопроизводительных сушильных камер, линий браковки и сортировки пиломатериалов;
5. дальнейшее развитие пакетного метода перевозки материалов;
6. переработка отходов на технологическое сырье и короткомерных пиломатериалов на клееную слоистую древесину и бурно развивающуюся в последнее время биотопливо (пеллеты).

В фанерной промышленности основные усилия направлены на повышение производительности труда, расширение ассортимента и улучшение качества продукции. Для этого следует шире применять термическую обработку сырья в открытых бассейнах; технологию склеивания фанеры с предварительной холодной подпрессовкой пакетов; увеличение этажности горячих прессов с 15 до 25; линии окорки и разделки сырья; линии сборки и склеивания фанеры; роликовые газовые сушильные камеры с сопловым дутьем; механизацию складских работ.

Дальнейшее развитие производства ДСП пойдет по пути повышения технологического уровня и увеличения мощности действующих заводов; модернизации горячих прессов и увеличения их этажности; интенсификации технологического процесса за счет повышения температуры плит пресса; внедрения технологии облагораживания поверхности плит слоем тонкоразмолотой древесноволокнистой массы и окрасочными композициями; совершенствования технологии сухого и мокрого способов производства плит, отвечающих требованиям деревянного панельного домостроения.

В домостроении предстоит разработать новые конструкции элементов домов, отличающиеся технологичностью изготовления и отделки, создать и внедрить технологию и оборудование для индустриального изготовления и отделки элементов панельных деревянных домов. Кроме того, необходимо создать атмосферо- , био- и огнестойкие конструкционные и облицовочные материалы на основе измельченной древесины, а также теплоизоляционные материалы.

Техническое перевооружение мебельного производства будет осуществляться за счет совершенствования системы проектирования и повышения технологичности мебели; дальнейшей концентрации производства, углубления технологической специализации и межотраслевой кооперации; совершенствования технологии и внедрения перспективных технологических процессов на базе новых видов материалов; комплексной механизации и автоматизации производственных процессов. Технологическая специализация будет развиваться в направлении создания и расширения комбинатов мебельных деталей, специализирующихся на выпуске как щитовых, брусковых и клееных деталей, так и стекольно-зеркальных изделий, мягких и декоративных элементов, раскрое тканей и т. п.

Внедрение химических материалов повысит уровень химизации мебельной промышленности, что приведет к сокращению расхода массивной древесины, строганного шпона, фанеры. Повышение уровня комплексного использования сырья, связанного с применением древесных отходов в промышленных целях, также позволит сохранить эти ценные материалы для других нужд народного хозяйства.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что решающее условие дальнейшего развития лесной и деревообрабатывающей промышленности — увеличение производительности труда, основанное на ускорении научно-технического прогресса. Мы должны стремиться к возрастанию производительности труда, к снижению себестоимости продукции. Технический прогресс должен идти в направлении создания и применения новых, более производительных и безотходных методов технологии деревообработки, создания новых видов конструкций выпускаемых машин, механизмов и приборов, применения более современного производительного оборудования, в том числе роботов и станков с программным управлением, механизации производственных процессов, внедрения научной организации труда и производства.

Изучая такую учебную дисциплину как Технология деревообработки мы учимся искать наиболее рациональные способы изготовления пиломатериалов, заготовок и столярных изделий из древесных материалов с минимальными затратами сырья и труда.

Оборудование

Сразу оговорюсь – оборудование по технологии ТМД использовать можно только для сушки и термообработки МХМД, пропитку же придётся делать диффузионно в ваннах или приобретать для неё специальный автоклав.

Сам техпроцесс механохимического модифицирования древесины заключается в пропитке исходной древесины (поэтому лучше применять сырую свежесрубленную) водным раствором модификатора, сушке пропитанной древесины, её термообработке и уплотнении (если заказчик потребует МХМД малой плотности – вопрос тоже решаем).

Все эти процессы можно совместить в одном автоклаве типа АВТРМ (такие раньше на заводах силикатного кирпича употреблялись) или специально заказанном (тогда уж лучше «Scholz» Германия).

Специально оборудование пока никто ещё не выпускает, взялась за проектирование и последующее производство одна нижегородская фирма, пожелаем им скорой удачи!

Поэтому цену на оборудование МХМД назвать пока затруднительно. Для примера: специально заказанный для выпуска МХМД на Российском предприятии автоклав АВТЗМ 2800-10000-12,5 (диаметр 2,8м, длина 10м), позволяющий выпускать до 450 кубов в месяц, стоил 8,5млн. рублей.

Опять же для примера — привожу перечень оборудования для фирмы Х, выпускающей в месяц 250 м3 непрессованного погонажа и 100 м3 прессованных изделий (паркетная доска с плотностью 1100 кг/м3 ):

Стоимость оборудования (тыс. руб):

• Погрузочное и транспортное оборудование (автопогрузчик, кран-балка) — 500
• Автоклав (химнасос, ёмкость модификатора, вакуумнасос с ресивером, система нагрева штабеля, КИП) — 8500
• Система аспирации — 300
• Термокамера (2шт.) — 500
• Пресс обогреваемый гидравлический с комплектом пресс-форм — 2500
• Круглопильный торцовочный станок (ТСК-01)-120
• Четырёхсторонний четырёхшпиндельный станок (С25-5А)-250
• Четырёхсторонний семишпиндельный станок (Beaver 723 UP) — 1650
• Фрезерный двухсторонний шипорезный станок (Beaver 8025) — 800
• Оборудование для переработки отходов МХМД (пресс гидравлический, термокамера, пресс-формы) — 2300
• Заточное оборудование — 500
• Линия упаковки (УМ) — 400

Итого: 18 320 000 рублей.

Обработка древесины для применения в стропильной конструкции.

Противогрибковая, противопожарная и биообработка являются наиболее распространенными методами защиты древесины от биологической коррозии и воздействия огня, а также увеличения прочности материала. Огнебиозащита Каким образом следует обрабатывать стропильную конструкцию, чтобы защитить ее от вредных факторов? Прежде всего, необходимо выбрать соответствующее средство.

Это должен быть полностью растворимый в воде жидкий концентрат, не содержащий соединений мышьяка и хрома. Следует внимательно следить за тем, чтобы пропитка была несмывающейся, потому что закрепление ее составляющих в древесине очень важно.Хорошо подобранный импрегнат должен успешно функционировать в качестве защитного средства от разрушающих древесину биологических факторов – воздействия микроорганизмов, грибков и насекомых. Если необходима дополнительная защита стропильной конструкции от огня, после укладки кровельного покрытия методом распыления следует нанести на нее противопожарное средство. Поверхностная пропитка (импрегнация) древесины осуществляется двумя способами: • погружение в защитный раствор; • распыление пульверизатором и нанесение кистью (валиком).

Поверхностная пропитка древесины – метод погружения Древесина погружается в специальную ванну, наполненную защитным раствором. Сам раствор может быть холодным (температура окружающей среды) или же горячим (при 50-60°С). Существует также контрастный способ импрегнации, при котором древесину сначала погружают в горячую пропитку, а потом быстро перемещают в холодный раствор той же концентрации. Внезапное охлаждение приводит к увеличению капиллярного всасывания. Этот метод может пропитать древесину до уровня 20% влажности.

Время пропитки

Ранее было принято разделять способы пропитки с помощью погружения на длительные и краткие (от нескольких дней в «холодной ванне» до 15-120 минут в «горячей») сроки. Однако сегодня редко кто обрабатывает древесину по нескольку дней кряду. Современные средства пропитки гораздо более эффективны, чем их предшественники. Если необходимо, чтобы древесина была пропитана на максимально возможную глубину, используются специальные устройства, позволяющие проводить процесс импрегнации под давлением. В любом случае, производитель того или иного средства для пропитки должен четко указать в инструкции по применению, каким именно способом и насколько долго по времени им должна быть обработана древесина.

Влажность древесины

Влажность древесины, как известно, влияет на время и качество пропитки. Чем влажнее древесина, тем она лучше пропитается. Если вам необходимо пропитать древесину выше уровня природного уровня насыщения волокна (для сосны это 28-29%), можно использовать более концентрированные растворы или увеличить время перебивания древесины в «ванне». Пропитка стропильной системы Метод погружения может быть с успехом использован для пропитки элементов стропильной конструкции. Этот способ практикуется многими строительными class=»aligncenter» width=»600″ height=»450″[/img] Единственное ограничение в этом случае – размеры резервуара, используемого для погружения – ведь стропила являются довольно габаритными конструкционными элементами. Обработка стропильной конструкции Опрыскивание, распыления, нанесение Этот метод отличается простотой и дешевизной, кроме того, таким способом можно проводить пропитку уже возведенных конструкций. Однако эффективность такого способа невелика – проникновение раствора в древесину будет составлять всего лишь несколько миллиметров. Еще одним негативным моментом при опрыскивании является тот факт, что скрытые элементы готовой конструкции не могут быть эффективно обработаны.

Кроме того, многие используют менее концентрированный раствор или наносят на древесину недостаточное количество слоев пропитки в целях экономии. Результат – плохая защищенность древесины, которая может привести к самым негативным последствиям. Всегда соблюдайте рекомендации производителя в отношении количества и способа применения пропитки: не соглашайтесь на нанесение 2-3 слоев пропитки (довольно распространенная практика), в то время когда требуется 5 или 6.

Производство изделий из МХМД

Легко говорить по этому поводу, если речь идёт о раскрученном массовом производстве какой-то давно выпускаемой продукции. Есть статистика и много экономических расчётов. Наш разговор касается нового перспективного производства, «зелёные ростки которого впервые улыбнулись солнцу».

Поэтому опять сошлюсь на расчёты перспективного предприятия Х, выпускающего массивную паркетную доску и облицовочные плиты из отходов собственного производства.

Затраты электроэнергии на модификацию одного куба МХМД составляют 200-220 кВт, на мехобработку – традиционно для обработки твёрдых пород древесины. Предполагается ежемесячная поставка обрезной доски в количестве 450м3 по цене 5 тыс.руб. за куб и карбамида по цене 11 тыс.руб. за тонну. Предприятие работает круглые сутки, средняя численность работающих 35 человек.

Расчётная себестоимость кубического метра непрессованной доски МХМД для предприятия Х составляет 11,25 тыс.руб. , а прессованной – 22,5 тыс.руб.. Расчёт произведён из условия, что предприятие имеет один автоклав АВТЗМ 2800-10000-12,5, специально переоборудованный под техпроцесс МХМД.

Свойства выпускаемой продукции

Если я вас ещё не утомил, то давайте вспомним, что основное преимущество МХМД заключено в том, что свойства продукции задаются в процессе производства в соответствии с пожеланиями заказчика или потребителя.

Отмечу некоторые индивидуальные свойства МХМД:

• её можно гнуть в самых неожиданных плоскостях;
• получать изображения типа интарсии или голографии, рельефные изображения с прямыми и острыми углами и высотой рельефа 10 мм прессованием;
• изменять произвольно текстуру и цвет исходной древесины;
• увеличивать плотность более 2000 кг/м3 , что влечёт за собой прямопропорциональное увеличение прочности, твёрдости и истираемости;
• производить прессованные срощенные по технологии армирования силовой решёткой щиты теоретически неограниченных размеров, не применяя при этом прессового оборудования.

А сколько свойств этого материала 21 века мы ещё не открыли, сколько технологических возможностей ещё не выявили, сколько новых видов изделий из него ещё будет придумано?

Отвечу сразу господам скептикам: да, изделия из МХМД серийно пока не выпускаются (ну разве что корпуса барометров ОАО «Утёс»), но то, что вы видите на фото, сделано и снято автором статьи и вы можете с его согласия всё это потрогать и пощупать.

Мировые инновации на рынке деревообработки

Одним из наиболее перспективных инновационных проектов в области деревообработки сегодня считается биорефайнинг. Эта технология подразумевает комплексную переработку древесины, в результате которой получаются новые виды эффективного биотоплива. Одной из первых компаний, взявшей на вооружение инновационную технологию, стала UPM.

UPM используют технологию биорефайнинга как в комплексе целлюлозно-бумажном, так и в деревообрабатывающем, древесина при этом используется на 98%. Компания производит биологическое топливо для автомобилей и химические материалы (биопластики). На базе запатентованной технологии Biofore, UPM предложила концепцию автомобиля будущего, при создании которого используются биологические материалы из древесины, а конструкция концепт-кара позволяет использовать в качестве топлива биологические вещества.

Российские ЛПК не отстают от зарубежных и также применяют технологию биорефайнинга. Так, производственная группа «Илим» продвигает проект «Лиственница», сутью которого является синтез нанотехнологий, биорефайнинга и для создания новых продуктов из древесных пород, в которых содержится высокое количество лигнина. Он обеспечивает прочность инновационным строительным материалам из дерева.

Инновационным продуктом являются и древесные пеллеты — прессованные топливные гранулы из дерева, биологическое и безопасное топливо. Пеллеты используются как для обеспечения небольших энергоустановок, (печи, котельные), так и для работы крупнейших электростанций мира.