Качественные характеристики пробковых покрытий и их преимущества

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

169

нагрузке на замыкающее уплотняющее кольцо, определяемое по условию герметичности соединения, меняется в зависимости от значения К от 1,17 до 1,58. В аналогичных пропорциях меняется по длине набивки и сила трения в зоне контакта набивки и уплотняемой детали.

Неравномерное распределение осевой силы по длине сальника и является причиной увеличения сил трения в зоне сопряжения набивки и уплотняемой детали и увеличения износа трущихся поверхностей набивки и уплотняемого элемента. Так, в принятом интервале значений К отношение сил трения во втором варианте к силе трения первого варианта изменяется в пределах 1,1 - 1,3. В таких же пределах будет меняться и интенсивность износа набивки, и потери мощности на трение в сальниковом уплотнении.

Увеличение силы затяжки резьбовых крепежных элементов сальникового уплотнения от значения коэффициента бокового давления набивки более интенсивно для первого варианта (см. таблицы 1 и 2). Это связано с увеличением площади контакта слоя набивки с нажимной втулкой.

Превышение силы затяжки для первого варианта над силой затяжки крепежных резьбовых элементов второго варианта для рассматриваемого примера в зависимости от значения К меняется в пределах 1,1 - 1,4. Однако это существенно не влияет на металлоемкость предлагаемой конструкции. Незначительным недостатком конструкции сальникового уплотнения, представленного на рис

1, является более сложное изготовление участка расточки камеры сальника, где необходимо создать конус с определенным углом.

Список литературы

1. Домашнев А.Д. Сальниковые уплотнения арматуры АЭС / А.Д. Домашнев, В.Л. Хмельникер. - М.: Ато-миздат, 1980. - 162 с.

2. Погодин В.К. Разъемные соединения и герметизация в оборудовании высокого давления / В.К. Погодин. - Иркутск. 2001. 406 с.

3. Продан В.Д. Герметичность разъемных соединений оборудования, эксплуатируемого под давлением рабочей среды: учебное пособие / В.Д. Продан. -Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. -280 с.

4. Продан В.Д. Влияние значений коэффициента бокового давления сальникового уплотнения с мягкой набивкой на работоспособность уплотнительного узла / В.Д. Продан, Г.В. Божко, П.Н. Бойко // Химическое и нефтегазовое машиностроение. М.: № 2. 2014. С. 30 - 32.

5. Патент РФ на полезную модель № 151887 от

18.09.2014 г., МПК F16J15/18. Сальниковое уплотнение с мягкой набивкой трапецеидального сечения/ Г. В. Божко, М. С. Фокина, П.Н. Бойко и др. — № 2014137801/06; заявл. 18.09.2014; опубл.

20.04.2015, Бюл. № 11.

КАЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОБКОВЫХ ПОКРЫТИЙ

И ИХ ПРЕИМУЩЕСТВА

Фомахин Денис Александрович

Аспирант кафедры строительных материалов, КГАСУ, г.Казань

АННОТАЦИЯ

В настоящей статье рассматриваются пробковые покрытия и их характеристики в свете проблемы экологии помещений - как жилых так и общественных. Приведены результаты исследований уровня химического загрязнения жилых помещений, проведённых Московским НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сытина. Исходя из этих результатов показана необходимость использования в строительстве экологичных отделочных материалов. Рассмотрены качества пробковых покрытий и доказана эффективность их использования в строительстве и отделке жилых и общественных помещений на основе испытаний, проведённых на опытных образцах пробкового материала.

ABSTRACT

This article examines cork floorings and their properties in the light of the problem of indoor environment - both residential and public. The results ofstudies of chemical pollution ofpremises been conducted by the Moscow Institute ofHuman Ecology and Environmental Hygiene named after A.N. Sytin are given here. On the basis of these results the necessity of using of eco-friendly finishing materials in house-building is shown. Properties of cork material have been examined and the effectiveness of their use in house-building and decoration of residential and public buildings have been proved on the basis of tests conducted on cork samples.

Ключевые слова: пробковые напольные покрытия, экологичные строительные материалы, огнеупорность пробки, коэффициент теплопроводности напольных покрытий, коэффициент шумопоглощения пробки, качественные характеристики пробковых покрытий, преимущества пробковых покрытий.

Keywords: cork flooring, eco-friendly building materials, fire resistance of cork material, thermal conductivity coefficient of cork flooring, sound absorption coefficient of cork flooring, qualitative behavior of corkflooring, advantages of corkflooring.

Исследования Московского НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сытина РАМН показали, что уровень химического загрязнения жилых помещений очень часто до 5 раз превышает уровень загрязнения атмосферного воздуха.

В числе прочих источниками загрязнения являются отделочные материалы, содержащие синтетические полимеры.

Закон РФ «О радиационной безопасности населения», принятый в 1996 г., запрещает использование строительных материалов, не отвечающих требованиям радиационной безопасности, обязывает выполнять радиационный контроль сырья, материалов и изделий, предусматривает административную и уголовную ответственность за нарушение требований закона.

170

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Госкомсанэпиднадзор РФ установил, что до 65% ионизирующих излучений, получаемых населением, поступает из стройматериалов.

Большую опасность для воздушной среды жилых помещений таят полимерные отделочные материалы, которые при деструкции, выделяют стирол и бензол - активные раздражители слизистых, органов дыхания, глаз. Многие из этих веществ являются мутагенами, вызывающими раковые заболевания.

Также многие строительные материалы, будучи практически безвредными, при нагревании выделяют отравляющие и канцерогенные вещества.

В воздухе, которым мы дышим, обнаружен микроскопический пылевой клещ, являющийся источником аллергических реакций. В нескольких граммах пыли живут десятки тысяч пылевых клещей 15 разновидностей, а 150 м2 помещений производят за год 20 кг пыли.

Как же исключить источники загрязнения воздуха в жилых и прочих помещениях? Решение подсказала природа, подарив человечеству такой материал, как пробка — ценное сырьё для пробковой промышленности, получаемое при снятии с пробковых дубов коры.

Имеющийся в арсенале человечества неисчерпаемый и регулярно возобновляемый природный ресурс — пробка позволил создать концепцию экологической безопасности жилья, которая должна определить основные факторы риска, которому мы часто подвергаемся в домах, и пути их устранения.

1. Чтобы понять, почему за пробковым материалом — здоровое будущее всего человечества, необходимо подробнее рассмотреть Quercus suber (дуб пробковый настоящий), клеточное строение его пробкового слоя и связанные с ней исключительные свойства пробки.

У этого представителя флоры есть уникальное свойство: способность наращивать на стволе пробковую ткань (suberose - от латинского suber (пробка). Эта ткань формируется за счет феллогена (ткань, отвечающая за формирование новых клеток), содержащегося в пробковом дубе. В течение жизненного цикла пробковый дуб производит пробковую ткань трех степеней качества: девственная кора; регенерированная кора со второго снятия; регенерированная кора с третьего и последующих снятий. Наличие характерного вида пробковой коры является отличительным внешним признаком дуба пробкового.

Гистология, цитология и макроскопическая морфология.

Пробка или феллема представляет собой защитный слой опробкованных (пропитанных суберином) мертвых клеток, формируемых из феллогеновой ткани. Феллоген обладает меристематической способностью (способность генерировать новые клетки). Основной функцией мерис-тематической ткани является митоз (деление клеток). Мембраны клетки очень тонкие, клетки полностью изолированны друг от друга и в основном состоят из суберина, лигнина и целлюлозы. Внутри себя клетка содержит кристаллы серина и фриделин (или церин), а также аморфное вещество и большое количество газа или воздуха, которое не выдавливается при сжатии ткани.

Пробка, снимаемая с Quercus suber, обладает высокой эластичностью и низкой влаго- и газопроницаемостью, обусловленными ее особым химическим составом. Воски пробковой коры обеспечивают водонепроницаемость пробковой коры. Клеточная структура пробковой стенки состоит из тонкой пластины, богатой лигнином (первичная внутренняя стенка), толстой вторичной стенки, состоящей из чередующихся субериновых и восковых пластин, и третичной стенки из полисахаридов. Из

этих компонентов суберин составляет примерно 40%, лигнин 22%, полисахариды 18% и экстрагируемое вещество до 15%.

2. Особенность химического состава клеток пробковой коры стала залогом уникальности пробковых покрытий, передав им в полной мере свойства пробки.

Рассмотрим виды существующих на сегодняшний день пробковых покрытий и попробуем их классифицировать.

Во-первых, в зависимости от области применения пробковых покрытий, их можно разделить на две основные группы: техническая и декоративная. И если техническая пробка достаточно давно использовалась в различных областях промышленности как тепло- и звукоизолятор, то для декоративных целей пробковые покрытия стали широко использовать сравнительно недавно.

Во-вторых, декоративные пробковые покрытия в свою очередь можно разделить на настенные, потолочные и напольные. Принципиальное их отличие только в толщине и месте аппликации. Настенные и потолочные -более тонкие (3-4мм), напольные пробковые покрытия имеют толщину от 4мм до 8мм (клеевой тип).

И в-третьих, в зависимости от способа монтажа пробковые покрытия бывают либо клеевые, либо замковые (или «плавающие»).

Наконец, пробковые покрытия можно классифицировать по качеству сырья, из которого они изготовлены.

- Пробковый шпон - ценный вид отделочного материала из пробки. Его получают из цельной коры пробкового дуба, аккуратно снятого с дерева.

- Пробковый агломерат — более дешёвый вариант пробкового материала - получается методом агглютинации гранулированной пробки обычно при термической обработке с добавлением или без добавления адгезива.

- Существует и чистая экспандированная агломерированная пробка: изделие, полученное из вспученной гранулированной пробки методом агглютинации с использованием исключительно их собственного натурального связующего вещества, выделенного из корковых клеток путем нагревания под давлением. Изделия из такой пробки отличаются более высоким качеством.

- Композиционная пробка: изделие, полученное методом агглютинации гранулированной пробки связующим веществом, не извлеченным из корковых клеток.

3. Пробковая кора подвергается ряду общих операций перед тем, как пройдёт стандартные испытания согласно требованиям ГОСТа и ИСО в качестве готового материала. [1]

Пробковая кора, снятая с деревьев, складывается в кучу для стабилизации после снятия и/или выварки. Выварка осуществляется погружением пробковой коры в чистую кипящую воду без каких-либо добавок. Целью этой операции является вымывание водорастворимых веществ, и придание пробковому сырью достаточной гибкости, необходимой для резки. В процессе стабилизации из пробкового тёса удаляется избыток воды, и он уплощается. После чего происходит визуальный отбор и классификация пробкового тёса для дальнейшей резки. Также тёс сортируется по толщине.

Пробковые покрытия подвергаются ряду испытаний, в том числе на теплопроводность и огнеупорность, как и прочие отделочные материалы, используемые в строительстве в соответствии с процедурами госстандарта.

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

171

- При определении теплопроводности пробковых покрытий погрешность установки для определения теплопроводности должна быть не более 5%. Установку для определения теплопроводности и образцовые меры размещают в помещении, снабженном приточно-вытяжной вентиляцией и защищенном от действия прямой солнечной радиации.

Блок коммутации и измерений установки при определении теплопроводности при средней температуре испытания образцов выше 100°С устанавливают в помещении, отделенном от остальных блоков установки газонепроницаемой перегородкой.

1 - холодильник; 2 - испытываемые образцы; 3 - плиты нагревателя зоны измерения; 4 - обмотка нагревателя зоны измерения; 5 - плиты нагревателя охранной зоны; 6 - обмотка нагревателя охранной зоны

Рис.2. Схема теплового блока установки для определения теплопроводности [2]

1 - теплоизоляционный кожух; 2 - охранная зона преобразователя теплового потока; 3 - прижимное устройство; 4 - преобразователи температуры; 5 - преобразователи теплового потока; 6, 8 - теплообменники; 7 — образец.

Таблица

коэффициента теплопроводности напольных покрытий, Вт/м*к

Напольное покрытие Коэффициент теплопроводности

Пробковый пол 0,03

Плитка облицовочная (кафель) 1,05

Паркетная доска 0,15

Ламинат 0,1

Линолеум 0,2

Ковровое покрытие 0,12

Из вышеприведённой таблицы можно сделать вывод, что коэффициент теплопроводности пробкового пола на порядок ниже прочих напольных покрытий, что позволяет рекомендовать пробковые покрытия для отделки жилых помещений.

- Пробковые покрытия могут быть подвергнуты испытанию на огнеупорность методом воздействия

падающего теплового потока и пламени горелки на образец покрытия, помещённого в испытательную камеру. Результаты, полученные по этому методу испытания, характеризуют поведение материала при горении для всего испытуемого напольного покрытия. [3]

172

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Рис.3. Общий вид установки для проведения испытания на огнеупорность. [3]

1 — лампа; 2 — вытяжка; 3 — приёмник света; 4 — вытяжной зонт; 5 — испытательная камера; 6 — поджигаемая газом излучающая панель; 7 — пилотное пламя от линии горелок; 8 — линейка; 9 — окно наблюдения;

10 — держатель образца и испытательным образцом и со скользящей платформой; 11 — доступ воздуха вокруг

испытательного образца внизу камеры.

На сегодняшний день в мире существует множество испытаний на огнестойкость для классификации композитных материалов, применяемых в строительстве зданий и сооружений. Согласно европейскому стандарту NF-P-92501 пробковые покрытия (а пробка — сырьё, получаемое преимущественно в странах Средиземноморья) имеют класс огнеупорности М3.

- Чтобы установить коэффициент звукопоглощения пробковых покрытий, используют метод определения реверберационных коэффициентов звукопоглощения строительных материалов в реверберационной камере. Метод предназначен для проведения испытаний на малых образцах площадью 1 -1,5 м2 и толщиной не более 100 мм, а также для контроля качества звукопоглощающих материалов.

Суть метода заключается в последовательном измерении времени реверберации в пустой камере и в камере с образцом на ее внутренней поверхности и последующем определении реверберационного коэффициента звукопоглощения материала.

При этом объем камеры должен быть равен 1,5 -2,0 м3. Измерения должны производиться в третьоктавных полосах по ГОСТ 12090-80 со среднегеометрическими частотами 125 - 8000 Гц. При необходимости верхняя граница диапазона частот может быть увеличена до 20000 Гц.

Время реверберации следует определять по записи спада уровня звукового давления во времени (кривых реверберации).

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

173

Результаты испытаний записывают в протокол. Значения коэффициентов звукопоглощения в воздухе т в зависимости от частоты, относительной влажности h и температуры. [4]

К звукопоглощающим материалам обычно относят те, которые имеют коэффициент звукопоглощения не менее 0,4 при частоте 1000 Гц («Защита от шума» СНиП II — 12 — 77). Пробка имеет коэффициент звукопоглощения 0,1 при частоте 1000 Гц, что характеризует её как отделочный материал с высокими показателями звукопоглощения.

Исходя из рассмотренных выше методов исследования свойств пробковых покрытий и имеющихся показателей качественных характеристик исследуемого пробкового материала можно сделать вывод, что пробковые покрытия являются современным строительным отделочным материалом, отвечающим всем требованиям государственных стандартов как отечественных, так и европейских. Пробковые материалы могут быть рекомендованы для широкого применения в строительстве и отделке как жилых, так и общественных помещений.

Литература

1. Л.Н.Кузьмина, Л.Я.Голова. ГОСТ 7076-99. Материалы и изделия строительные. Метод определения

теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме: Государственное унитарное предприятие — Центр проектной продукции в строительстве

2. Л.Н.Кузьмина, Л.Я.Голова. ГОСТ 7076-99 Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме: Государственное унитарное предприятие — Центр проектной продукции в строительстве

3. В.С.Кармашев, Е.В.Беспрозванная. ГОСТ Р ИСО 9239-1-2014. Испытания строительных материалов и изделий на пожарную опасность. Метод определения пожарной опасности напольных покрытий путем воздействия теплового потока радиационной панели: Москва, Стандартинформ 2014

4. Л. А. Борисов д-р техн. наук; Т. И. Смирнова, канд. техн. наук; И. А. Аверьянова; Б. Л. Бобиков; Ю. В. Полянский. ГОСТ 26417-85. Материалы звукопоглощающие строительные. Метод испытаний в малой реверберационной камере: ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ СТРОИТЕЛЬСТВА, Москва