Партнеры журнала:

Лесная наука

ТКК – крупный мировой центр технического образования

Информация об истории возникновения и развития зарубежной науки, об исследованиях и достижениях ведущих иностранных вузов редко доходит до широкого российского читателя. Надеемся, что отчасти восполнить этот пробел поможет предлагаемая вашему вниманию публикация. Она посвящена истории возникновения системы технического образования в Финляндии, а также направлениям деятельности кафедры технологии деревообрабатывающих производств Хельсинского технологического университета (TKK).

Шаг за шагом

Образец фанеры для получения среза на микротоме
Образец фанеры для получения среза на микротоме

Первые шаги к становлению технического образования в Финляндии были сделаны в первой половине XIX века одновременно с принятием решения правительства страны модернизировать экономику. И уже 15 января 1849 года в Хельсинской технической школе началось обучение студентов-технологов. Руководство школы разработало специальный курс, по окончании которого выпускник обладал знаниями и практическими навыками в области технологии. Активно профессионально-техническое образование начало развиваться после реформы, проведенной законодательной властью в 1858 году. В тот период в Хельсинской технической школе были открыты отделения подготовки инженеров, химиков-технологов, специалистов в области машиностроения, архитектуры и геодезии. Здание школы находилось в центре города, а первым её директором стал выпускник Хельсинского университета Андреас Оливер Силен.

Следует заметить, что финская общеобразовательная система четко обозначилась только после 1860-х годов и была создана на базе системы образования, существовавшей в Швейцарии. В то время в Финляндии значительно возросла потребность в исследованиях в области математики и естественных наук. На развитие этих же дисциплин сделали упор и в Хельсинской технической школе.

Испытание прочности клеевого соединения на разрывной машине Zwick
Испытание прочности клеевого соединения на
разрывной машине Zwick

В 1872 году учреждение было переименовано в Политехникум, а через шесть лет − в Политехнический институт. В начале XX столетия в Политехническом институте обучалось более 200 студентов. После законодательной реформы 1904 года и строительства нового здания студенческого общежития их количество увеличилось до 400 человек. 2 апреля 1908 года Политехнический институт переименовали в Технологический университет. Это изменение в названии дало право его студентам считаться универсантами, а его преподавателям − получить профессорское звание. Дополнительно были определены условия для получения степени доктора технических наук.

Первую степень доктора присудили в Технологическом университете в 1912 году, а в начале 1940-х годов было утверждено звание «дипломированный инженер», которое соответствовало степени магистра естественных наук. Интересно, что сотая диссертационная работа была защищена в 1961 году, а в 2004-м Хельсинский технологический университет выпустил около 1800 докторантов.

С 1955 года, когда было принято решение о переносе вуза на одну из окраин города и строительстве дополнительных корпусов, Хельсинский технологический университет располагается в районе Отаниеми, Эспоо, в десяти километрах от Хельсинки, на территории, спроектированной Алваром Эйалто. Строительство главного здания завершилось только в 1964-м. В этом же году построены здания студенческого союза − центра Диполи, который уже в 1970-х годах приобретает в Финляндии известность как место организации и проведения конференций, а также различных курсов повышения квалификация и образования. Эспоо достиг статуса города в 1972 году и с этого момента настолько разросся, что уже не мог считаться окраиной Хельсинки.

Рядом с университетскими корпусами расположился студенческий городок. Он стал домом для более чем 2000 человек. Кроме того, здесь зарегистрированы свыше 100 студенческих организаций, что обеспечивает возможность учащимся заниматься спортом и музыкой. Территория университета увеличивалась с каждым годом, и на сегодняшний день в Отаниеми работают около 11 тыс. и учатся около 14 тыс. человек.

В 2008 году Хельсинский технологический университет отпраздновал свое 100-летие.

Раскрытые понятия

Лаборатория FTIR – спектрометрии
Лаборатория FTIR – спектрометрии

Кафедра технологии деревообрабатывающих производств входит в состав факультета химии и материаловедения TKK. На факультете четыре кафедры:

  • биотехнологии и химической технологии;
  • химии;
  • материаловедения и инжиниринга;
  • технологии деревообрабатывающих производств.

Выпускники факультета имеют возможность работать на предприятиях, деятельность которых связана с черной металлургией, электроникой, лесной и деревообрабатывающей, химической и пищевой промышленностью и биотехнологиями.

На факультете проводятся научные исследования, основная цель которых − найти пути решения современных проблем человечества: недостаток чистой воды, пищи, полезных ископаемых и природных ресурсов. Студенты и аспиранты кафедры технологии деревообрабатывающих производств ставят перед собой задачу досконально изучить:

  • физику и химию древесины; технологические процессы использования древесных частиц и волокон, цельной древесины в качестве основы для изготовления новых видов продукции и материалов;
  • процессы производства бумаги и печатных материалов, химии целлюлозы;
  • возможные способы обработки древесины;
  • производство и применение деревянных конструкций;
  • тенденции и потребности рынка, реальный и отложенный спрос.
Исследование поверхности образца на микроскопе Nikon Optiphot 100S
Исследование поверхности образца на микроскопе
Nikon Optiphot 100S

Обучением студентов занимаются преподаватели не только университета, но и экономической школы. Обучение и научные исследования на кафедре ведутся на двух отделениях: технологии древесных материалов и технологии изделий из древесины.

На кафедре работают 20 человек: два профессора, один доцент и младшие научные сотрудники, которые также занимаются обучением студентов.

В настоящий момент ведутся научные исследования в следующих областях:

  • древесиноведение;
  • склеивание древесины;
  • получение древесных композитов;
  • усовершенствование производственных процессов и производственной среды деревообработки;
  • применение древесины в процессах строительства и изготовления деревянных изделий для интерьера.

Некоторые образовательные и научно-исследовательские программы и проекты, относящиеся к строительству, осуществляются совместно с факультетом архитектуры и гражданского строительства ТКК.

Помимо прохождения теоретического курса студенты выполняют практические и лабораторные работы. Фактически все имеющееся в их распоряжении оборудование компьютеризировано, что уменьшает влияние человеческого фактора на результаты экспериментов. О современном уровне оборудования говорит хотя бы такой факт. Испытания массивной и клееной древесины проводятся здесь согласно европейским (EN) и международным стандартам (ISO) на немецкой разрывной машине Zwick.

Микроскопа Nikon Optihot 100S
Микроскопа Nikon Optihot 100S

Лаборатории расположены по всему зданию. В самой большой из них отлажен процесс получения фанеры различных толщин и размеров. Вначале чураки − бревна длиной 1,3−3,2 м, предназначенные для фанерного производства, − пропаривают или проваривают в варочном бассейне, где задается температура и время прогрева или проварки чурака (в зависимости от его диаметра и длины). Далее такой чурак с помощью траверсы направляют к лущильному станку Raute. Выходящая из станка лента шпона нарубается гильотинными ножницами на листы чаще всего размером 600×600 мм. После сушки на шпон на клеенаносящем станке наносится клей. Потом собранный пакет подпрессовывают, а затем направляют на следующую операцию − склеивание.

Распилить образцы для исследований и испытаний не составляет труда: круглопильные и ленточнопильные станки с дереворежущим инструментом из разного материала и размера всегда к услугам молодых ученых.

Для исследования микрострое-ния древесины используются спектрометры (FTIR, Raman) и микроскопы (Nikon Optiphоt 2, Optihot 100S). Определить физико-химические характеристики индивидуальных соединений помогает газовая и колоночная хроматография.

Срезы толщиной от 1 до 60 мкм получают на микротоме. Перед началом эксперимента образцы размером 1,5×2,0 мм вымачивают в дистиллированной воде. Время выдержки зависит от породы древесины, наличия или отсутствия её дополнительной пропитки или обработки и составляет от 12 до 24 часов. Далее снизу на образцы наносят раствор для закрепления на специальных держателях и ставят на 2−3 часа в холодильник, температура в котором может быть от -20 оС до -35 оС. По истечении этого времени один образец закрепляют в отверстии микротома, и эксперимент можно начинать! Получение каждого среза происходит вручную, при этом регулируется угол наклона ножа относительно образца.

Дополнительные навыки

Два раза в год − весной и осенью − на кафедре проводится набор на факультативные занятия по двум дисциплинам. Программа курса «Модификация древесины» помогает студентам освоить существующие и узнать новые технологии модификации древесины; изучить физические, химические, механические и биологические свойства готового материала; способы модификации древесины; научиться оценивать эксплуатационные качества модифицированной древесины. Преподавателями подробно освещаются процессы механической, термической и химической модификации, модификации с помощью импрегнирования.

Во время обучения на курсе «Прогрессивные биокомпозиты» студенты подробно знакомятся с составом, процессами производства, свойствами и областями применения, рынком сбыта композитов, а также с состоянием и перспективами развития науки для коммерческих целей.

Параллельно с лекционными занятиями студенты закрепляют свои знания на практике.

Развитая компьютерная база позволяет свободно общаться преподавателям и студентам, а также эффективно управлять учебным процессом, используя Интернет. Примером является учебный портал Noppa (www.noppa.tkk.fi). Здесь преподаватели могут публиковать план своих лекций, дату и время их проведения, задания для самостоятельной работы, новости, расписание сдачи и результаты экзаменов. На портале можно узнать об открытии курсов и последнем дне записи на них, получить доступ к нужным лекциям преподавателя, а также быстрее всех узнать количество баллов, набранных на экзамене. Каждый студент вправе создать собственную страничку.

Мнение специалистов

Актив кафедры: профессор Марк Хьюдж (в центре) и его помощники
Актив кафедры: профессор Марк Хьюдж (в центре) и
его помощники

Как известно, любая теория должна подтверждаться практикой. Апробация идей и их коммерческое использование идут рука об руку и помогают развивать новые и совершенствовать имеющиеся технологии, создавать новые и улучшать существующие материалы. О том, участвуют ли молодые ученые кафедры технологии деревообрабатывающих производств в коммерческих проектах, над какими темами они сейчас работают, корреспондент нашего журнала спросила у профессора Марка Хьюджа и преподавателя Анти Рохумаа с отделения технологии древесных материалов. По словам г-на Хьюджа, «большинство аспирантов вовлечены в один или несколько проводимых сейчас проектов. Принимают участие в разработках и некоторые магистры, но либо они задействованы не полностью, либо их магистерская диссертация является лишь частью большого проекта. К исследованиям в области модификации древесины проявляют заинтересованность многие страны Евросоюза, в том числе и Финляндия. С 26 по 29 апреля в Швеции пройдет четвертая международная конференция, посвященная этой теме, на которой один из студентов кафедры выступит с докладом о характере изменений термически модифицированной древесины».

В лабораториях университета трудятся на благо науки и бизнеса молодые ученые из стран Евросоюза, а также Северной и Южной Америки, Африки и России.

Несмотря на то, что мировой экономический кризис нанес весьма существенный урон развитию рынка композиционных материалов, разработки в этой области все равно продолжают оставаться актуальными. В Европе огромный интерес вызывают исследования нанокомпозитов на основе целлюлозы и биорафинатов. А финская компания UPM-Kymmene активно занимается производством древесно-полимерных материалов.

По мнению г-на Рохумаа, в перспективе ожидается активное использование в технологических процессах связующих, в составе которых будет отсутствовать формальдегид, а также биосмол, которые представляют огромный интерес для предприятий, производящих древесноплитные материалы. Однако для стабилизации технологического процесса производства плит и фанеры на основе такого связующего понадобиться время. Уже существует много потенциальных схем использования натуральных связующих для фанеры, многие из них технически осуществимы, но имеются и коммерческие барьеры, в том числе цена смолы. Весьма вероятно, что доля натуральных и биосвязующих на рынке увеличится, делает прогноз г-н Рохумаа.

А вот смолы, модифицированные меламином, вряд ли смогут вытеснить карбамидоформальдегидные потому, как основным препятствием этому является высокая стоимость меламина, что значительно увеличивает себестоимость продукции и уменьшает размер чистой прибыли.

Завершая наш рассказ об условиях обучения и возможности проведения научных изысканий на кафедре «Технология деревообрабатывающих производств» Хельсинского технологического университета (TKK), мы можем сделать вывод: здесь созданы все условия для того, чтобы овладев необходимой информацией, молодой исследователь самостоятельно мог определить научную новизну своих разработок и перспективы использования продукта или технологии, над которыми он работает.

Екатерина МАТЮШЕНКОВА