Получение теплоизоляционных материалов на основе вторичного целлюлозного волокна

УДК

DOI:

Аннотация

Основное направление развития производства строительных материалов – получение маатериалов, обеспечивающих экономию энергетических ресурсов, включая снижение потерь тепла через ограждающие конструкции зданий, сооружений и технологического оборудования. Однако бόльшая часть изоляционных материалов обладает рядом недостатков, среди которых можно выделить невысокую теплостойкость, повышенную горючесть, наличие в их составе вредных компонентов, которые загрязняют окружающую среду. Существует проблема утилизации отходов при производстве и эксплуатации этих материалов, а также высоки затраты электроэнергии на их производство. Актуальность исследования заключается в необходимости разработки на основе вторичного целлюлозного волокна эффективного материала, обладающего необходимыми теплоизолирующими и эксплуатационными свойствами, и создание на его основе энергосберегающей технологии производства негорючих тепло- и звукоизоляционных материалов. Цель работы – разработка технологии изготовления тепло- и звукоизоляционного материала на основе измельченной бумажной макулатуры и негорючих наполнителей, борной кислоты и буры. По результатам исследований предложена новая технологическая схема производства целлюлозного утеплителя с системой 3-ступенчатого дробления с двойным воздушным вытягиванием и вспушиванием волокон, позволившая получить материал с меньшей плотностью и повышенной энергетической эффективностью. Экспериментально определены основные эксплуатационные характеристики нового материала (коэффициенты теплопроводности и паропроницаемости, сорбционная и равновесная сорбционная влажность, водородный показатель). Полученные нами результаты, свидетельствующие об улучшении большинства теплофизических показателей целлюлозного тепло- и звукоизоляционного материала по сравнению с известными аналогами, могут быть использованы при проектировании и строительстве промышленных и жилых зданий и сооружений.

Сведения об авторах

С.Г. Лучинкин, асп.

В.А. Кожухов, канд. техн. наук

Ю.Д. Алашкевич, д-р техн. наук, проф.

Сибирский государственный университет науки и технологии им. академика

М.Ф. Решетнёва, пр. Мира, д. 82, г. Красноярск, Россия, 660049;

е-mail: vkozhukhov@mail.ru

Ключевые слова

Для цитирования

Лучинкин С.Г., Кожухов В.А., Алашкевич Ю.Д.  Получение теплоизоляционных материалов на основе вторичного целлюлозного волокна // Лесн. журн. 2017. № 6. С. 151–159. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.6.151

Литература

1. Бадьин Г.М., Сычев С.А. Современные технологии строительства и реконструкции зданий. СПб.: БХВ-Петербург, 2013. 288 с.

2. ГОСТ 17.5.4.01–84. Охрана природы. Определение рН водной вытяжки. М.: Стандартинформ, 1984. 10 с.

3. ГОСТ 17177–94. Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний. М.: Стандартинформ,1994. 14 с.

4. ГОСТ 7076–99. Материалы и изделия строительные. Методы определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме. М.: Стандартинформ, 1999. 12 с.

5. ГОСТ Р 54855–2011. Материалы и изделия строительные. Определение расчетных значений теплофизических характеристик. М.: Стандартинформ, 2011. 12 с.

6. ГОСТ 25898–2012. Материалы и изделия строительные. Методы определения паропроницаемости и сопротивления паропроницанию. М.: Стандартинформ, 2012. 15 с.

7. ГОСТ 24816–2014. Материалы строительные. Метод определения равновесной сорбционной влажности. М.: Стандартинформ, 2014. 11 с.

8. Петров А.Н. Теплоизоляционные материалы на основе соломы и неорганических связующих: дис. ... канд. техн. наук. Казань, 1998. 178 с.

9. Платформа материалов Pandia.ru. Режим доступа: http://www.pandia.ru/text/ 77/ 185/10745.php (дата обращения: 16.08.2017).

10. Чудновский А.Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. М.: Физматгиз, 1962. 456 с.

11. Svennersedt B. Field Data on Settling in Loose – Fill Therminal Insulation // Insulation Materials, Testing and Applications, ASTM STR 1030 / ed. by D.L. Mc Elroy,
J.F. Kimpflen; American Society for Testing and Materials. Philadelphia, USA, 1990.
Pp. 231‒236.

Поступила 16.09.17

Ссылка на английскую версию:

UDC 699.865

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.6.151

Production of Thermal Insulating Materials on the Basis of the Secondary Cellulose Fiber*

S.G. Luchinkin, Postgraduate Student

V.A. Kozhukhov, Candidate of Engineering Sciences

Yu.D. Alashkevich, Doctor of Engineering Sciences, Professor

Siberian State University of Science and Technology named after academician M.F. Reshetnev, pr. Mira, 82, Krasnoyarsk, 660049, Russian Federation; е-mail: vkozhukhov@mail.ru

The principal direction of production development of building materials is materials providing a saving of energy resources, including reduction of heat losses through enclosing structures of buildings, constructions and technological equipment. The majority of insulation materials have a number of drawbacks, such as a low thermal resistance and increased combustibility, the presence of hazardous components polluting the environment. The problems of waste disposal in the production and operation of materials and high-energy consumption for their production are relevant. The urgency of the research is the development of an effective material with the necessary heat insulating and performance properties on the basis of the secondary cellulose fiber; and the creation of an energy-saving technology of production of non-combustible thermal insulating and soundproof materials. The goal of research is to develop a manufacturing technology of such material based on shredded paper waste and non-combustible fillers, boric acid and borax. On the basis of the results of the study we propose a new technological scheme of production of cellulose insulation with the 3-step crushing system with double air stretching and fluffing of fibers, allowing us to obtain a material with reduced density and increased energy efficiency. The main operational characteristics of the new material (coefficients of thermal conductivity and vapor permeability, sorption and sorption equilibrium humidity, hydrogen index) are determined experimentally. The research results demonstrate an improvement of the majority of thermophysical parameters of the cellulose thermal insulating and soundproof material in comparison with the known analogs and can be used in the design and construction of industrial and residential buildings and structures.

Keywords: cellulosic material, heat insulating material, beating, heat and sound insulation, thermal conductivity, sorption humidity. 

REFERENCES 

1. Bad'in G.M., Sychev S.A. Sovremennye tekhnologii stroitel'stva i rekonstruktsii zdaniy [Modern Technologies of Construction and Reconstruction of Buildings]. Saint Petersburg, BHV-Petersburg Publ., 2013. 288 p. (In Russ.)

2. GOST 17.5.4.01–84. Okhrana prirody. Rekul'tivatsiya zemel'. Metod opredeleniya pH vodnoy vytyazhki vskryshnykh i vmeshchayushchikh porod [State Standard 17.5.4.01–84. Nature Protection. Recultivation of Lands. Method of Determining pH Water Extraction of Overburden and Enclosing Rocks]. Moscow, Standartinform Publ., 1984. 10 p. (In Russ.)

3. GOST 17177–94. Materialy i izdeliya stroitel'nye teploizolyatsionnye. Metody ispytaniy [State Standard 17177–94. Thermal Insulating Materials and Products for Building Application. Test Methods]. Moscow, Standartinform Publ., 1994. 34 p. (In Russ.)

4. GOST 7076–99. Materialy i izdeliya stroitel'nye. Metod opredeleniya teploprovodnosti i termicheskogo soprotivleniya pri statsionarnom teplovom rezhime [State Standard 7076–99. Building Materials and Products. Method of Determination of Steady-State Thermal Conductivity and Thermal Resistance]. Moscow, Standartinform Publ., 1999. 22 p. (In Russ.)

5. GOST P 54855–2011. Materialy i izdeliya stroitel'nye. Opredelenie raschetnykh znacheniy teplofizicheskikh kharakteristik [State Standard P 54855–2011. Building Materials and Products. Determination of Design Thermal Value]. Moscow, Standartinform Publ., 2011. 12 p. (In Russ.)

6. GOST 25898–2012. Materialy i izdeliya stroitel'nye. Metody opredeleniya paropronitsaemosti i soprotivleniya paropronitsaniyu [State Standard 25898–2012. Building Materials and Products. Method for Determination of Water Vapour Permeability and Steam-Tightness]. Moscow, Standartinform Publ., 2014. 10 p. (In Russ.)

7. GOST 24816–2014. Materialy stroitel'nye. Metod opredeleniya ravnovesnoy sorbtsionnoy vlazhnosti [State Standard 24816–2014. Building Materials. Method of Equilibrium Hygroscopic Moisture Determination]. Moscow, Standartinform Publ., 2015. 8 p. (In Russ.)

8. Petrov A.N. Teploizolyatsionnye materialy na osnove solomy i neorganicheskikh svyazuyushchikh: dis. ... kand. tekhn. nauk [Heat-Insulating Materials Based on Straw and Inorganic Binders: Cand. Eng. Sci. Diss.]. Kazan, 1998. 178 p.

9. Platforma materialov Pandia.ru [Platform of Materials Pandia.ru]. Available at: http://www.pandia.ru/text/77/185/10745.php (accessed16.08.2017).

10. Chudnovskiy A.F. Teplofizicheskie kharakteristiki dispersnykh materialov [Thermophysical Characteristics of Disperse Materials]. Moscow, Fizmatgiz Publ., 1962. 456 p. (In Russ.)

11. Svennersedt B. Field Data on Settling in Loose – Fill Therminal Insulation. Insulation Materials, Testing and Applications, ASTM STR 1030. Ed. by D.L. Mc Elroy,
J.F. Kimpflen. American Society for Testing and Materials. Philadelphia, USA, 1990,
pp. 231‒236.

Received on September 16, 2017

For citation: Luchinkin S.G., Kozhukhov V.A., Alashkevich Yu.D. Production of Thermal Insulating Materials on the Basis of the Secondary Cellulose Fiber. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2017, no. 6, pp. 151–159. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.6.151