Ковать древесину
России на нехватку лесов грех жаловаться, но все же: деревьев твердых пород у нас не изобилие. У липы средняя плотность, по Бринеллю, – 1,8, у осины – 1,8... Можно и не знать, кто такой Бринелль (шведский инженер, 1849 – 1925; предложил метод определения твердости); достаточно сказать, что у дуба, по Бринеллю, показатель 3,7, а с дубом в стране не так богато. Сосна есть, за Уралом и в Сибири лиственницы много (у них твердость – 2,5; 2,6). Но лиственница, к примеру, дорогая и до дуба ей тоже далеко. Вот чего полно, так той самой «мягкой» осины. Однако оказалось – ее поверхность можно сделать тверже дубовой, а если и дуб обработать, то его твердость станет сопоставимой с красным деревом.
ФОТО предоставлено «Инлаб-ультразвук»
– Вообще-то способов модификации древесины множество, – говорит Алена Вьюгинова, кандидат технических наук, преподаватель ЛЭТИ. – Другой вопрос, что все они очень сложные, дорогостоящие, энергозатратные. Например, недостаточно спрессовать дерево, нужно еще и закрепить эффект, скажем, обработав древесину аммиаком или пропитав мочевиной. Это к тому же не очень экологично.
Свою технологию ученые назвали «кованая древесина», причем «куют» ультразвуком. На своем сайте разработчики поясняют: «Ковка – это процесс изменения внутренней структуры и свойств металла посредством механического и температурного воздействия. В нашем случае речь идет о схожем процессе изменения свойств поверхности древесины за счет механического и ультразвукового воздействия».
По словам Алены Вьюгиновой, идея возникла «частично случайно, как в большинстве открытий».
Лет десять назад ЛЭТИ и фирма «Инлаб-ультразвук» экспериментировали с сушкой древесины при помощи ультразвука. И попутно получили на древесине маленькое пятнышко: ровное, глянцевое. Замерили твердость: ничего себе, плотность поверхности сосновой доски повысилась втрое!
Пытались развивать технологию, но с нуля построить опытный образец станка для обработки древесины очень дорого.
Деньги пришли от государства: в 2011-м разработчики подали на конкурс Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, на программу «Умник-на-СТАРТ».
– Я к тому времени закончила институт, поступила в аспирантуру и уже участвовала в программе «Умник» этого фонда, как раз по технологии ультразвуковых излучателей, – рассказывает Алена Вьюгинова, человек вообще опытный в получении грантов. Аспиранткой выигрывала гранты от Американского акустического общества – «деньги символические, зато диплом красивый».
На выигранный по программе «Умник-на-СТАРТ» 1 млн рублей сделали новый макет оборудования, получили первые образцы, подтвердили эффект и подали на конкурс того же фонда «СТАРТ-2», на сей раз на 2 млн рублей, с условием софинансирования. Выиграли.
– Преимущества технологии очевидны: когда человеку, который занимается деревообработкой, говоришь про повышение твердости в полтора – три раза, ему больше ничего не нужно объяснять, – комментирует Алена. – Технология применима в принципе везде, где нужно твердое дерево, и в первую очередь – в изготовлении напольных покрытий. Квадратный метр массивной дубовой доски стоит 2,5 – 3 тысячи рублей, а та же доска из осины – 600 – 800 рублей. А стоимость ультразвуковой обработки квадратного метра древесины всего 60 – 70 рублей.
Специалисты Лесотехнической академии сделали микрофотографии срезов обработанной ультразвуком древесины. Позвонили создателям технологии: «обнаружилось кое-что удивительное, надо поговорить...»
Оказалось, уплотняется не только верхний слой (примерно на миллиметр); ультразвук и в глубине уплотнял мягкие участки, при этом не трогая участки твердые.
– Ну это понятно: ультразвук – волновой процесс, – поясняет Вьюгинова. – Вообще по древесине тут не одну диссертацию защитить можно. Мы, к примеру, знаем, что уменьшается впитываемость обработанной древесины, но насколько – пока не исследовали. А уменьшение впитываемости – это уменьшение расхода лакокрасочных покрытий. Один из потенциальных заказчиков нам сказал: мне не твердость нужна, а вот если вы мне на 20% снизите расход лака и краски... Или еще одно направление: известно, что ультразвук убивает большинство видов бактерий и грибов, то есть происходит обеззараживание – это тоже нужно изучать.
Вьюгинова не специалист по древесине. Она, повторим, специалист по ультразвуку. Кандидатская посвящена расчетному проектированию ультразвуковых волноводов. Это та самая часть станка, которая контактирует с поверхностью древесины и делает ее более твердой.
Спрашиваю, можно ли это ноу-хау перенять или, говоря по существу, украсть. Отвечает:
– Получить маленькое пятнышко на опытной установке – это не то же самое, что получить трехметровую доску, с двух сторон обработанную. Почему разработка технологии и заняла десять лет. Перейти от лабораторных результатов к промышленным – известная стандартная сложность, а тут еще и много нюансов в самой технологии. Чем больше размер волновода, тем сложнее его проектировать, а у нас размер большой, сейчас мы можем обрабатывать пиломатериалы до 135 мм шириной, при этом волновод способен выдерживать значительные нагрузки. Кроме того, в конструкции станка применены уникальные по своим свойствам ультразвуковые преобразователи.
Технология пока на стадии выхода на рынок (с поправкой на нынешнюю заторможенность в бизнесе и экономике). Команда – шесть человек; технопарк ЛЭТИ помогает консультациями. Опытный образец оборудования установили на арендованной площадке в ЛОМО («Для заказчика станок сделаем красивее. Как в анекдоте, знаете: «Сам вижу, что синхрофазотрон; почему не покрашен!»). Планируют продавать не только станки, но и для наглядного примера запустить небольшое производство напольных покрытий.
– Без государственной поддержки трудно было бы что-то сделать, – считает Алена Вьюгинова. – Вот все жалуются: сидим на нефтяной игле! Это понятно. Но я вижу, что и поддержка инноваций не пустой звук. Мы это не только по себе видим: в конкурсе участвовали много людей, у них запущено производство, они малые инновационные предприятия открывают. Технопарки поддерживают молодых ребят, те создают фирмы, рабочие места... И, в конце концов, мы гордимся, что эта технология разработана именно в России.
Эту и другие статьи вы можете обсудить и прокомментировать в нашей группе ВКонтакте
Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 019 (5392) от 05.02.2015.
Комментарии