Родни учени разработват заместител на стиропора

Наскоро в медиите се завъртя новината, че в България вече ще могат да се произвеждат жълти павета, които по нищо няма да отстъпват на тези, които красят центъра на София. И за които навремето държавата е платила 35 милиона златни лева, взети назаем от германски банки. Нещо повече, дори ще ги превъзхождат благодарение на новите технологии, категоричен е проф. Любен Лаков от Института по металознание към БАН. Той и неговите колеги отдавна работят по тази и по други интересни теми.

Започнахме изследванията още през 2016 г. по наша инициатива, от чисто научен интерес, от любопитство, тъй като отдавна се говореше за тези павета – казва проф. Лаков. – Оттогава чак тази година се повдига въпросът и не знам как така се стигна до това. Но вече има подписан договор между Столичната община и БАН за 30 000 лв., за да се купи пилотна серия от 250 павета.“
Безспорно е, че тези павета са станали емблема на София, категоричен е ученият. И те имат своите качества, които обаче с времето са се позагубили. Висока остава само историческата им ценност.
Българският прототип може да е с дори по-високо качество, но без история зад гърба си.

За да разберат от какво са направени жълтите павета, учените анализират отделни счупени парчета. Така установяват какво съдържат те и какви суровини са използвани. Това са т.нар. седиментни утаечни мергелни скали. В тях има не само определени минерали, но и минерални примеси под формата на пясък и биологични отпадъци. За да може да се използва суровината, всичко това трябва да се отстрани. За целта суровината се разтваря, прави се водна дисперсна колоидна система, прецежда се. Останалата под ситото част минава през филтър преса, където се отделя водата. По-късно минава и през шнекова вакуум преса, от която излиза под формата на пластична маса и се нарязва на отделни заготовки. Част от експерименталната работа учените извършват в завод за костен порцелан във Видин, където, на първо време, намират подходящи условия за подготовката на пилотната серия. Съоръженията, които се ползват, преди това са ползвани за костен порцелан. И трябва добре да се изчистят, заедно с неизползваното от години оборудване като филтри, преси, кранове и др. Налага се учените от БАН да направят това собственоръчно.

Във Видин се изработват заготовките с необходимите размери, които се опаковат и закарват в Института по металознание. Там се пресоват в подходящо изработена за това матрица, сушат се и се подлагат на високотемпературен течнофазов синтез. От създадената в Института формова матрица паветата излизат малко по-големи, но при термообработката се свиват до еквивалентния размер.
„Ако пресата е на място и се пресова там, е лесно – подчертава проф. Лаков. – Но пресата е в нашия Институт и трябваше да опаковаме всяка заготовка, за да ги докараме в София и да ги пресоваме. За тази цел преди това трябваше да изработим матрица, за която не са предвидени достатъчно средства в договора, с оглед настъпилите промени в цените на материалите и услугите, когато беше подписан. А тя струва пари. Отделно са транспортните разходи, командировки на хора до Видин. Разходите са повече, отколкото ще ни плати Общината за производството на пилотната серия. А ние всъщност правим технологичен регламент в момента. Едно е да направиш едно паве прототип, друго е – пилотна серия. В договора с Общината за пилотната серия Институтът по металознание е в ролята на предприятие, което едва ли не е произвеждало такива изделия от години. И сега просто може да се поръчат 250 бройки. Няма нищо общо с това да вземеш суровина и да направиш малки пробни образци от 100 – 200 грама в лабораторни условия. Тук става дума за 250 павета с форма и големина, отговарящи на еталоните и съобразени със свиването, което се получава при въздушното изсушаване и високотемпературния синтез.

Суровината за пилотната серия е близо 2 тона материал. Едно паве тежи над 4 кг.
За да се подготви този обем, се изисква сериозен миксер, защото суровината трябва да се пречисти от разни минерални и биологически примеси и да се подготви съответният рецептурен състав. Това не може да стане в мелничка за 5 кг и обикновени съоръжения като бъркалки и т.н. За това сме ползвали условията на завода във Видин за костен порцелан.

Там подготвихме масата, от която да почнат да се пресоват паветата. Мостри направихме предварително и сме ги предложили, показали и изследвали. Въз основа на тези няколко мостри сега имаме договор, все едно сме истински завод, с неустойки и т.н. Изпълнителят на редовно производство от 100 хиляди броя жълти павета може би тепърва ще се определи, тъй като след информациите в медиите за нашите павета от много предприятия проявяват интерес да ги произвеждат. Трябва да се намерят бизнесмени, които да инвестират в това. Не би могло да стане без гаранция от Общината, че ще ги закупи.“
Част от парите по договора със Столична община вече са преведени. Останалата част ще се преведат, когато са готови паветата от пилотната серия и те отговарят по цвят, форма, големина и качество на еталона. Ако не отговарят, се дължат неустойки.

Учените подготвят рецептурния състав с точното съотношение на окисите на компонентите в материала, за да се получи фазата, която има високи показатели. Това са окисите на петрургичния бял лят камък диопсид и минерала анортит – именно те определят здравината на материала, от който са направени паветата. Проф. Лаков и колегите му изследват чрез трибологични изпитания как се държат паветата спрямо различни контратела в различно състояние – например при суха или влажна гума, при сух или мокър гьон. Оказва се, че съпротивлението на нашия прототип е по-голямо от това на павето еталон. С други думи, при дъжд или сняг колите и пешеходците няма да се пързалят, както сега често се случва.
В Института по металознание работят и по много други теми. По проект към Изпълнителната агенция за насърчаване на малки и средни предприятия с бенифициент МАГ – Бобов дол, се разработва технологична линия за производство на звуко- и топлоизолационни композитни материали на базата на пеностъклени гранули.

„Тази технологична линия изисква доста неща – подчертава проф. Лаков. – Първо битовите стъклени отпадъци да се смелят на прах и към него да се вложат пенообразуващи вещества. Материалът после се пресова чрез овалване на гранулатор – получават се неразпенени гранули. Те постъпват във въртяща се пещ и накрая излизат разпенени с плътност 150 кг – 180 кг на тон. Толкова са леки, че плуват върху водата.“

На тази база могат да се изработват топло- и звукоизолационни изделия за строителството, уверява ученият. Има наредба, според която покрай вратите и прозорците, където при евентуален пожар излизат пламъците, сградите да са изработени именно от такива материали, а не както е сега – да се слага стиропор.

В момента стиропорът се използва и при санирането, но той старее сравнително бързо и започва да се свива. А новите материали са незапалими и термоустойчиви във времето. Срокът на проекта е 2024 г.
„Иска ни се да кандидатстваме и по новите програми за зелената енергия за оползотворяване на стъклените отпадъци, които са в огромни количества – казва ученият. – Но въпросът с тяхното събиране не е решен. Въпреки контейнерите за разделно събиране на отпадъците изискванията не се спазват. Ще видим как ще се развият нещата, отдавна говорим за пеностъкло и композитни материали – битовите стъклени отпадъци ще се смилат на прах със специфична повърхност около 5000 – 6000 кв. см на грам – т.е. свободно преминаващ през сито с отвори от 100 микрона. От този прах, след като се смеси с пенообразуватели, освен пеностъклени гранули за композитни материали може да се получи и непрекъсната лента от пеностъкло, която да се нарязва на отделни елементи за саниране, имаме такъв патент. Когато пеностъклени гранули се използват за композитни материали, те се смесват с цимент, перлит и други материали. Имаме подготвени рецептурни състави за различни приложения и хората биха могли сами да си правят такива леки композитни материали. Тези нови материали може да послужат за изграждане на преградни стени, за саниране, а и за производството на отделни елементи за строителството.“

Керамичният кошер е също една от разработките на Института по металознание, която привлече вниманието на бизнеса след представянето ѝ на третото издание „Наука за бизнес“.
„Вече произведохме 10 кошера за една фирма – казва проф. Лаков. –
Интересът към керамичния кошер е голям.

По темата съм ръководител на докторант, който изследва качествата както на керамиката, от която е изработен кошерът, така и поведението и живота на пчелното семейство. „Предстои от 8 до 11 ноември 2023 г. да участваме в Национално изложение по пчеларство с този кошер. В непрекъсната връзка съм с президента на Пчеларски клуб №1 Симеон Тодоров, както и с други клубове, които ни звънят и ни канят да участваме в различни изложения. Но нямаме време, защото сме се захванали с много задачи. Кошерите ги направихме в Института. Имаме двама специалисти, може би най-добрите при създаване на формова екипировка за какви ли не изделия. Непрекъснато ни търсят за малки поръчки. Продадохме кошерите за 600 лв./бр. В Германия ни предложиха цени по 500 евро. Това си е сериозно изделие и за масово производство трябва да се инвестира и да се построи цех.“

Кошерът е с кухинни стени от кварцова керамика – те държат хладно през лятото и топло през зимата. Не отделят вредни емисии както пластмасовите кошери при топло време. Дървените кошери пък загниват, хващат плесени и акари. Керамичният кошер е лесен за почистване, високоустойчив срещу замразяване и няма опасност от разрушаване от гризачи. Кварцовата стъклокерамика е и екологична. Тя не гние и не старее във времето като пластмасата и дървото. Не абсорбира и не задържа вода и химикали, използвани в агротехниката. Керамиката, разработена от Института, е по-здрава на натиск и огъване, не е запалима и не гори.