Виброзащита из мусора - странное, но дешевое решение

Появление на российском рынке стройматериалов продуктов именуемых антивибрационными и изготовленными из резиновой крошки и полиуретанового связующего сразу вызвало вопросы у потребителей. А так ли все красиво, как написано в творениях маркетологов компаний с названиями “Эко-…” и “Ультра-” и т.д.? Действительно ли материалы под привлекательными названиями “Вибро-” и “...рез” обладают возможностями вибродемпфирования и являются аналогами, в т.ч. зарубежных, виброизоляционных материалов Sylomer, Sylodyne, Vibrofoam, Gener, Nowelle?

В чьи доходы попадают отходы?

Из информации на сайтах эко- и ультра- производителей несложно понять, что виброрезы, как теперь называют подкласс таких "антивибрационных" продуктов, это смесь резиновой крошки, произведенной из автомобильных шин и олигомерной композиции на основе изоцианатных материалов, т.е. на самом деле это аналоги всем хорошо знакомых покрытий из резиновой крошки для детских площадок и резиновой напольной плитки, но под другим названием. 

Компании производители представляют виброрезы как инновационные высокотехнологичные продукты с уникальным комплексом виброзащитных свойств, не акцентируя внимание потребителя на том, что большая часть составляющих этих материалов представляют собой дробленые шины со свалки. 

Из чего делают виброрезы

Для изготовления таких “антивибрационных” материалов берут резиновую крошку, полученную путем дробления автомобильных покрышек, так как шинная крошка самая дешевая. А что представляет собой такая резина в этой крошки? Основу шинных резин составляют комбинации каучуков - натурального и синтетических изопренового,  стирольного и дивинильного. Что интересно, шинные каучуки, ввиду своего химического строения, имеют один из самых высоких среди эластомеров показатель эластичности, т.е. низкое внутреннее трение в молекулах полимера, т.н. гистерезис. И это действительно важно для автомобильных шин, которые должны амортизировать удары, защищая таким образом подвеску автомобиля. Но для демпфирования вибрационных колебаний они почти бесполезны.

Для реального вибродемпфирующего материала, в частности демпфирующей эластомерной пластины ПД-С-Ф-10-500х500 которая изготавливается по ТУ 22.19.20-133-75233153-2022, необходимо обеспечить высокий гистерезис, за счет чего, ввиду высокого внутреннего трения внутри полимерного массива, имеет место бóльшая потеря механической энергии, что приводит к поглощению колебательной энергии. 

Такие характеристики можно использованием  эластомерных продуктов на базе синтетических бутадиен-нитрильных каучуков и полиизобутиленовых полимеров.

Как природа резиновой крошки влияет на эксплуатацию изделия

Химический состав резиновой крошки, из которой делают виброрез, зависит от вида сырья, из которого она изготовлена, т.е. от того типа автомобильных шин (а они бывают зимние, летние, легковые, грузовые, КГШ и т.д.) и даже от той части той самой шины (протектор, боковина, борт и т.д.), который в процессе дробления превратился в крошку. А поскольку рецептуры резин упомянутых деталей автомобильной покрышки сильно разнятся, то и технические показатели видов резиновой крошки серьезно различаются. Но потребитель “антивибрационного” виброреза об этом редко догадывается, а им никто и не объясняет

В отличии от виброреза и их аналогичных продуктов,  у демпфирующих эластомерных пластин, таких как ПД-С-Ф, которые изначально разрабатывались для использования в качестве виброзащитных и виброгасящих материалов, состав практически всегда идентичен, поскольку в составе во-первых отсутствуют продукты вторичной переработки, а во-вторых применяются только первичные каучуки бутадиен-нитрильного ряда. Поэтому эксплуатационные характеристики, в том числе способность к поглощению энергии вибрационных колебаний, виброзащитных материалов от “Вулканикум” стабильны.

“Подводные камни” применения виброрезов

Наличие резиновой крошки, как и других посторонних включений, делает материал гетерофазным, т.е. невозможно вести речь про его монолитности. При этом, даже приняв во внимание, что крошка сможет в процессе изготовления “присоединится” к связующему уретановому полимеру композиции, из-за неравномерности распределения активных центров по поверхности, а также различного параметра растворимости, ухудшающего совмещение различных материалов, в т.ч. из-за использования в одной системе каучуков разных типов, сложно добиться, чтобы каждая частица крошки полностью “покрылась” связующим полимером. В результате в массиве готового “антивибрационного” материала образуются микропоры. Справедливость этого утверждения подтверждают показатели плотности виброрезов - 730 кг/куб.м, что в 1,5- 2 раза ниже, чем у классической резины (данные для Виброрез-Н). А так как резиновая крошка распределена во всем объеме связующего материала, в том числе и на поверхности, очевидно, что виброрезы представляют собой систему с открытыми порами. 

Обычно виброгасящие материалы размещаются под фундаментами зданий или под оборудованием, т.е. либо в землю, либо в нишевые пространства, которые обычно слабо вентилируемые, и лежат, как правило, ниже уровня пола. В этих условиях невозможно избежать воздействия на виброзащитный материал воды. При этом будет иметь место не набухание непосредственно самой резины в воде (к чему большинство резин достаточно устойчивы), а «механическое» проникновение воды в имеющиеся в материале микропоры.

В зависимости от размеров частиц резиновой крошки, распределения частиц разного величины в массиве материала и количества воды, оказавшейся внутри композиции, эксплуатационные характеристики виброизоляционного материала будут меняться. При этом вода практически несжимаемый материал, и ее присутсвие внутри материала в первую очередь кардинально меняет именно динамические характеристики изделия. При отрицательных температурах вода, находящаяся в внутри микропор, за счет увеличения своего объема, может вызывать плохо прогнозируемые локальные разрушения структуры материала. Стоит помнить также о низкой стойкости полиуретанового связующего - клея к гидролизу, влияние которого еще сильнее от присутствии в воде растворенных солей. А так как гидролитического действия воды и растворов солей на связующий полимер будет крайне трудно избежать в условиях реальной эксплуатации, в частности в фундаментах, этот комплекс негативных воздействий приведет сначала к снижению эффективности виброзащиты, а после и к разрушению всей системы виброизоляции.

Немного вранья не помешает?

Маркетологи, обслуживающие виброрез, заявляют его “аналогом” импортных виброизоляционных материалов, в частности полиуретановых Sylomer,  Vibrafon и даже Nowelle, прекрасно осознавая, что это прямое введение в заблуждение потребителя. Любой специалист и даже квалифицированный потребитель объяснит, что материал из резиновой крошки и уретанового связующего имеет мало общего как с антивибрационными пенополиуретанами от Getzner и Kriburg, так и с вибродемпфирующими нитрильными эластомерами типа Nowelle. 

Очевидно, что заявляемые “антивибрационные материалы” проигрывают специально разработанным демпфирующим эластомерам как на основе бутадиен-нитрильных каучуков, так и пенополиуретанам, поскольку материалы из переработанных автомобильных покрышек обладают низкими показателями как несущей способности, так и способностью к поглощению вибрационных колебаний. 

Традиционные же вулканизованные антивибрационные эластомеры, в т.ч. ПД-С-Ф, монолитны, практически не впитывают воду и устойчивы к гидролизу. Т.е. можно говорить о надёжности современных вибродемпфирующих эластомерных пластин.

Таким образом, наличие в “антивибрационном экоматериале” из резиновой крошки, обычно приводит к нестабильности технических характеристик изделий и ведёт к ухудшению эксплуатационных, в т.ч. демпфирующих свойств материала. Применение в качестве базового материала эластомера с высокой эластичностью - крошки из резины на основе каучуков изопренового, дивинильного и бутадиен-стирольных, прошедшей вторичную переработку, изначально не позволяет получать виброзащитный материал с высокими показателями поглощения энергии колебаний, т.е. материалы класса виброрезов не стоит вибродемпфирующими.

На сколько лет рассчитаны антивибрационные материалы?

Рассмотрим прогнозируемые сроки эксплуатации "антивибрационных" виброрезов. Они не превышают, судя по их паспортным данным, 5 лет. При этом разработчики рекомендуют использовать их в фундаментах зданий, что видится очень смелой рекомендацией, если учитывать срок эксплуатации некоторых сооружений в не один десяток лет. Что делать эксплуатанту по истечение тех самых 5 лет - сложный вопрос.
Для сравнения приведем аналогичные показатели для классических вибродемпфирующих эластомерных пластин, которые составляют по экспериментально-прогностическим исследованиям от 30 до 50 лет и более.

Выбор за вами!

За потребителем остается право рискнуть использовать нестабильный "антивибрационный" материал с плохо предсказуемыми виброизоляционными характеристиками типа виброрез, изготовленный на 90% из отходов и материалов со свалки - сомнительное, но довольно экономичное решение, либо сделать разумный выбор в пользу качественного, надёжного классического вибродемпфирующего материала, к примеру демпфирующая эластомерная пластина ПД-С-Ф-10-500х500, производство которой ведется в соответствии с ТУ 22.19.20-133-75233153-2022, и обеспечить вибрационную защиту объектов на десятки лет.