Піна

Піна, -ни, ж. Пѣна (у человѣка, животнаго). Волосся піднялось догори, піна бим з рота. Стор. МПр. 19.

Зміст

Піна

Піна (рос. пена, англ. foam, нім. Schaum m) — структурована дисперсна система, що складається з бульбашок газу (пари), — дисперсна фаза, — які розділені тонкими плівками рідини, — дисперсійне середовище.

Загальна характеристика

Піна широко застосовується при виготовленні пінопластів, та інших пористих конструкційних матеріалів (піноалюміній, піноскло, пінобетон тощо), для гасіння пожеж, у бурінні, для ізоляції поверхонь (наприклад, при ремонті резервуарів для нафти і нафтопродуктів їх внутрішні поверхні пропонується ізолювати тверднучою піною, а резервуар провітрювати, що усуває утворення пожежо- і вибухонебезпечної пароповітряної суміші всередині резервуара і уможливлює вогневі роботи без його очистки пропарюванням і промиванням).

Кратність піни

Кратність піни (рос. пены кратность; англ. foam ratio, gas-foam factor; нім. Verschäumungszahl f – 1) Відношення об’єму газу до загального об’єму піни. Для підвищення нафтовилучення в поклад запомповують «сухі» (П.к. 0,8–0,9) або «сирі» (П.к. 0,7–0,8 і менше) піни. Концентрація піноутворювача з позицій економічності не повинна перевищувати 1 % в розчині піноутворювальної рідини. 2) Відношення об’єму первинно утвореної піни Vп до об’єму піноутворювальної рідини Vр. Кратність є характеристикою структури піни. Чим більший об’єм піни отримується з одного і того самого об’єму піноутворювальної рідини, тим більші будуть бульбашки повітря в піні (за інших рівних умов), а піна менш стійкою.

Стійкість піни

Стійкість піни (рос. пены устойчивость; англ. foam stability; нім. Schaumfestigkeit f) — тривалість існування бульбашок газу в піні. Стійкість піни залежить від типу і концентрації поверхнево-активних речовин, хімічного складу, складу і кількості дисперсної фази, способу піноутворення і термодинамічних параметрів стану пінної системи. Усі ці фактори визначають структуру і властивості плівкового каркасу піни. Від стійкості піни залежать процеси гасіння пожеж пінами, якість і терміни проведення ремонтних робіт у свердловині (із застосуванням пін), результати процесів пінної флотації та пінної сепарації тощо.

Застосування генераторів піни високої кратності для цілей пожежогасіння

Відомо, що на сьогодні в Україні найбільш розповсюдженою вогнегасною речовиною є вода, що подається у вигляді компактних чи розпилених струменів. Разом з тим, деякі властивості води ускладнюють або унеможливлюють її застосування для гасіння певних горючих рідин і твердих горючих матеріалів

Тому для цілей пожежогасіння застосовують й інші вогнегасні речовини, зокрема піноутворювачі, з водних розчинів яких, за допомогою спеціального обладнання, генерують піну.

У пожежно-рятувальних підрозділах ДСНС України найчастіше використовують засоби генерування піни низької кратності (кратність піни не більш ніж 20) та середньої кратності (кратність піни від 21 до 200). Таку піну отримують із застосуванням відповідних стволів-генераторів, принцип роботи яких базується на ежекції повітря струменем розчину, що подається через ствол.

Зразки стволів-генераторів піни низької та середньої кратності, що застосовуються пожежно-рятувальними підрозділами ДСНС України

Що таке піна з наукової точки зору?

Піною називають плівково-чарункову структуру, що складається з водного розчину поверхнево-активних речовин і газового дисперсійного середовища, яка характеризується показниками кратності та стійкості.

Кратністю піни називають співвідношення між її об’ємом та об’ємом розчину, з якого її одержано. Стійкість піни характеризують показниками швидкості або проміжків часу до витікання з неї певної відсоткової частки рідини, витраченої на одержання піни, а також швидкістю зменшення об’єму піни або проміжками часу до його зменшення на задану величину. Чисті рідини піну не утворюють, натомість для її формування необхідна присутність молекул поверхнево-активних речовин, які здатні адсорбуватися у поверхневих шарах рідини, утворювати колоїдні міцели в її об’ємі й змінювати поверхневий натяг цієї рідини залежно від концентрації.

Поверхнево-активні речовини, здатні утворювати піну, називають милоподібними. Ті з них, які зазвичай використовують у складі піноутворювачів для гасіння пожеж, належать здебільшого до аніоноактивних, рідше – до неіоногенних речовин. Їхні молекули складаються з гідрофільної групи й гідрофобного ланцюга. Відповідно, гідрофільна частина має високу спорідненість з молекулами полярного розчинника (як правило, води), у той час як гідрофобна частина має таку спорідненість з молекулами неполярного середовища (повітря чи іншого газу). Через таку хімічну природу частина молекул поверхнево-активної речовини, розчиненої у воді, займає усі ділянки поверхні її контактування з газовим середовищем, утворюючи «частокіл»: полярна частина молекули начебто втягується у полярний розчинник, а гідрофобні вуглеводневі ланцюги перебувають переважно у газовій фазі.

Для генерування повітряно-механічної піни, яку застосовують для цілей пожежогасіння, використовують піноутворювачі для гасіння пожеж – композиції, що складаються з поверхнево-активних речовин, функціональних добавок і води, що використовується як розчинник.

Піну низької кратності залежно від природи та призначення піноутворювача, а також особливостей пожежі й використовуваного протипожежного обладнання, застосовують для гасіння пожеж поверхневим способом або подаванням у шар горючої рідини («підшарове» гасіння). Піну середньої кратності застосовують переважно для гасіння пожеж поверхневим способом, а піну високої кратності – для гасіння пожеж об’ємним способом, тобто для заповнення всього простору, де сталася пожежа, піною, що забезпечує витіснення кисню, а також змочування твердих горючих матеріалів, охолодження конструкцій і, як наслідок, припинення горіння.

Виготовлення піни

Сучасні піноутворювачі для гасіння пожеж виготовляють із сировини як природного, так і синтетичного походження. У їх рецептурах, відповідно, використовують синтетичні поверхнево-активні речовини, до складу молекул яких входять або не входять атоми фтору, а також поверхнево-активні речовини природного походження, що містять або не містять атоми цього елемента.

Водночас піну з високою кратністю найлегше одержати з піноутворювачів на основі синтетичних поверхнево-активних речовин, що не містять атомів фтору, до того ж, піна високої кратності, генерована з них, характеризується вищими показниками кратності та стійкості, а водні розчини таких піноутворювачів – кращими змочувальними властивостями, аніж піноутворювачі на основі фторовмісних поверхнево-активних речовин та/або речовин природного походження. Натомість генерування піни високої кратності зазвичай передбачає примусове змішування робочого розчину піноутворювача з повітрям або іншим газом (азотом, діоксидом вуглецю, газоподібними продуктами згоряння) за допомогою генераторів піни спеціальних конструкцій. Регулюючи витрату робочого розчину піноутворювача і газоподібної речовини, можна одержати піну з бажаними показниками кратності та стійкості.

Вимоги щодо піноутворювачів для гасіння пожеж піною високої кратності унормовано національними стандартами: ДСТУ 3789:2015 Пожежна безпека. Піноутворювачі загального призначення для гасіння пожеж. Загальні технічні вимоги і методи випробування та ДСТУ EN 1568-2:2014 Вогнегасні речовини. Піноутворювачі. Частина 2. Вимоги до піноутворювачів, призначених для гасіння водонерозчинних горючих рідин піною високої кратності, що подається на поверхню. Водночас, як свідчить практика випробування піноутворювачів загального призначення для гасіння пожеж згідно з вимогами ДСТУ 3789:2015, для генерування піни високої кратності застосовні будь-які піноутворювачі спеціального призначення, у той час як синтетичні фторовмісні піноутворювачі можуть не забезпечити можливість її одержання.

Сучасне оснащення підрозділів ДСНС

На жаль, на оснащенні у пожежно-рятувальних підрозділах ДСНС України практично відсутні засоби чи обладнання для генерування піни високої кратності. Лише у поодиноких випадках наявні димососи ДПЕ-7 з піногенеруючим пристроєм ПГУ-120 (рис. 2), які не застосовуються під час пожежогасіння, а зберігаються на складах як технічно та фізично застаріле устатковання.

Загальний вигляд димососу ДПЕ-7 та комплекту піногенеруючої установки піни високої кратності ПГУ-120 до нього.
1 – перкалевий рукав для подавання піни високої кратності на відстань; 2 – піногенеруюча перфорована тканинна сітка; 3 – з’єднувальна пожежна муфтова гайка; 4 – трубопровід; 5 – розпилювач робочого розчину піноутворювача турбінного типу; 6 – захисна решітка; 7 – прес-масляниця

Разом з тим, аналіз наявності, застосування та характеристик світових аналогів технічних засобів генерування піни високої кратності, проведений у межах науково-дослідної роботи, вказує на їх наявність у провідних країнах світу. Умовно вони поділяються на переносні та стаціонарні, а за принципом дії – на вентиляторні: NAFFCO (ОАЕ), JET-X (США), Renz GmbH (Німеччина), Sainath Fire (Індія), BKG 200 (Росія) (рис. 3) та ежекційні: ГПВК (Е), ГВПЕ «Фаворит», ГВП-50 «Феникс», ДВПЕ-200 «Бурун», «Атлант» (Росія) (рис. 4). Зазначені піногенератори відрізняються один від одного за вагою та габаритними розмірами, витратними характеристиками, сферами застосування тощо.

а) моделі NF, «NAFFCO» (ОАЕ) ліворуч. б) типу ROCKWOOD JET-X(США)
Загальний вигляд деяких зразків генераторів піни високої кратності вентиляторного типу

а) модель FI-HEG (Італія) б) модель «Фаворит» (Білорусь)
Рис. 4 – Загальний вигляд деяких зразків генераторів піни високої кратності ежекційного типу

Можлива сфера застосування піногенераторів

Так, на думку фахівців, застосування генераторів піни високої кратності є доцільним під час гасіння пожеж у будівлях та приміщеннях різного функціонального призначення, передусім це:

• об’ємні склади зі значною пожежною навантагою;
• склади, призначені для зберігання цінного обладнання, що виключає можливість гасіння пожеж великою кількістю води;
• машинні зали, насосні та компресорні станції, ангари у т. ч. авіаційні, а також споруди з легких металевих конструкцій;
• виробничі цехи;
• кабельні тунелі;
• технологічні підпілля;
• підвальні приміщення;
• підземні паркінги;
• машинні відсіки й трюми суден.

Рис. 5 – Генератори піни високої кратності у роботі

Суттєвими перевагами застосування генераторів піни високої кратності для цілей пожежогасіння варто вважати: істотне скорочення необхідного запасу (резерву) води у порівнянні зі спринклерними (дренчерними) водяними системами, а в переносному варіанті – у кілька разів знижується побічний збиток від пролитої води під час гасіння пожежі; можливість застосування піни у режимі «повного затоплення» приміщення та локального пожежогасіння; штучне секціонування приміщення у процесі заповнення піною високої кратності; багатоваріантність розміщення піногенераторів по висоті для забезпечення пожежогасіння у приміщеннях значних об’ємів.

Враховуючи вищенаведене, актуальним для України є питання розробки та створення вітчизняних генераторів піни високої кратності, як стаціонарного так і пересувного виконання, й впровадження їх у практичну діяльність пожежно-рятувальних підрозділів ДСНС України. Або, як варіант, потребують вивчення потреба та економічна складова комплектування пожежно-рятувальних підрозділів уже існуючими у світі зразками генераторів піни високої кратності з кращими тактико-технічними характеристиками.

Владислав Чуян, Богдан Алімов, Антон Грачов, УкрНДІЦЗ

Піни, або що це за іноземне слово?

Шукаєш щось новеньке та оригінальне? Не знаєш, як прикрасити свій щоденний образ? Набридло виглядати буденно? Ми маємо те, що точно урізноманітнить день та зробить тебе зіркою у будь-якій компанії. Так, йдеться про піни. Ці маленькі друзі допоможуть прикрасити та доповнити твій лук так, щоб всі сказали «вау!», тільки побачивши. Але як вибрати не тільки візуально класний пін, але й такий, щоб тримався роками; у чому ж його фішка та як він дійшов до нас через століття — усе це спробуємо дослідити у нашій статті. Тому сідай зручніше, бери свій улюблений чайок та готуйся до цікавих 10 хвилин розмови.

Трішки історії

«Прадідами» сучасних пінів стали значки. Саме їх поява датується ще у давні часи, коли почалося класове розділення людей. Тоді вищі шари суспільства намагалися вирізнити собі подібних і вигадали перші «ідентифікатори» — значки. Згодом за допомогою них почали нагороджувати людей за заслуги та подвиги (наприклад, у Давній Греції давали значок за найкращого лірика).

Але найбільший фурор був у ХХ столітті, коли масово всюди почали використовувати значки для подяки. Згадаймо тільки медалі та ордени (які теж є «родичами» значків), якими нагороджували героїв після світових війн. Крім того, були ще значки, які носили в школі — піонерські та комсомольські (так, деякі з нас навіть не знають, як вони виглядали).

Тепер носіння значків не є обов’язковим, але свою популярність вони не втратили. Щодня можна побачити молодь, яка «красується» цим декоративним елементом. Якщо у тебе виникла думка «було б класно купити такий пін собі», — тоді пропонуємо поговорити про те, як його обрати.

У чому ж секрет?

Хочеш, щоб твій пін прослужив багато років? Тоді скоріше до нас! Пояснимо, чому саме ми. По-перше, наші значки виготовляються з нержавіючої сталі, а значить, навіть у сніг і дощ тобі не потрібно дбати про його зовнішній вигляд. Тобто навіть у таку погоду він не втратить своєї краси та зможе служити ще довго. По-друге, це справжній український товар, який не соромно показати мамі! Гарантована якість за прийнятні гроші. По-третє, хороша застібка. Зараз функціонують переважно значки або на силіконову застібку, або на застібку-метелик (кому як зручно), тому вибір тільки за тобою. І по-четверте, досить великий вибір дизайнів. Тут і колекція «Rick and Morty», і шалений Pepe, і навіть сердечко, яке виглядає, як справжнє.

Відчути себе унікальною — просто!

Ще досі сумніваєшся? Тоді розкажемо, з чим взагалі можна комбінувати піни. Перш за все, це сумки. Значки на рюкзак зараз настільки популярні, що їх можна побачити у кожного третього. Далі, звичайно, значки на одяг. Ага, це (ми впевнені) носили всі в дитинстві, адже було так кльово відчувати себе крутим, а піни максимально у цьому допомагали.

Зі значком можна відчути у собі королеву на вечірці, на парі, на вулиці та навіть просто під час походу в магазин. Тому якщо ти ще досі сумніваєшся у наших словах, велком спробувати це на собі!

Отож, одне можна сказати точно: дуже добре, що значки відійшли від культури «обраних» і завойовують серця багатьох. Тепер це не проблема піни купити, адже часи, коли їх видавали за заслуги, вже давно закінчилися, і ми можемо спокійно красуватися та показувати себе на повну хоч щодня. Тому пропонуємо кинути виклик застарілим стандартам і обрати свій улюблений пін.

Ти зможеш отримувати інформацію про найновіші надходження та оновлення асортименту