Свойства, характеризующие проницаемость

Под проницаемостью понимается способность материала или изделия пропускать воду, пар, воздух, газ, пыль. Проницаемость — это сложное свойство, на которое оказывают влияние диффузионные и сорбционные свойства.

Проницаемость характеризует массообменные процессы. Она имеет значение для оценки качества пористых материалов и изделий и особенно для характеристики их гигиенических свойств. Основными из них являются водо-, паро-, воздухо-, газои пылепроницаемость.

Водопроницаемость — это способность материала и изделия пропускать воду при определенном давлении. Она обусловлена наличием сквозных пор и учитывается при оценке качества водозащитных тканей и изделий из них, брезентов и палаток, обуви, посуды, различных емкостей.

Характеризуется водопроницаемость (В) количеством воды (V, мл), проходящим через материал площадью (S) 1 см2 в течение 1 ч (t), и определяется по формуле

B = V / (S • t) .

На практике наряду с водопроницаемостью применяется показатель водоупорности. Характеризуется водоупорность высотой столба воды, который выдерживает материал до проникновения воды на противоположную сторону, или временем, в течение которого вода проникает через материал на противоположную сторону. Водопроницаемость зависит от характера и размера пор, гидрофобных или гидрофильных свойств материала и давления.

Гидрофобность — это свойство материалов и изделий слабо взаимодействовать с водой (не растворяться, не смачиваться и проч.). К гидрофобным веществам относятся многие металлы, органические соединения (парафины, жиры, некоторые пластмассы).

Гидрофильность — это свойство материалов и изделий интенсивно взаимодействовать с водой (смачиваться, растворяться, набухать и др.). К гидрофильным материалам относят, например, глину, натуральные текстильные волокна и проч. Для повышения водонепроницаемости материалы или изделия обрабатывают водоотталкивающими составами либо покрывают пленками. Материалы со сквозными и сообщающимися порами имеют большую водопроницаемость.

Паропроницаемость — способность материалов и изделий пропускать водяные пара из среды с большей влажностью в среду с меньшей влажностью. Паропроницаемость обеспечивает комфортное тепловое состояние человека при носке одежды, обуви, она способствует выводу излишков парообразной и капельно-жидкой влаги из пододежного слоя.

Паропроницаемость зависит от пористости материала и его абсорбционных свойств, так как пары воды абсорбируются одной стороной материала, из среды с повышенной влажностью воздуха диффундируют в его толщу и десорбируются с другой стороны в среду с пониженной влажностью воздуха.

Паропроницаемость принято характеризовать коэффициентом паропроницаемости, показывающим, какая масса водяных паров проходит через единицу площади поверхности материала за единицу времени при определенной толщине h воздушной прослойки, определяемой расстоянием от поверхности материала, обращенной к влаге, до верхнего уровня влаги (с уменьшением толщины воздушной прослойки паропроницаемость увеличивается).

Коэффициент паропроницаемости Bh, г/(м2 • ч), рассчитывают по формуле

Bh = А/ (S • t),
где А — масса водяных паров, прошедших через материал, г;
S — площадь пробы материала, м2;
t — время испытания, ч.

Относительная паропроницаемость B0, %, показывает процентное отношение массы водяных паров, прошедших через пробу материала, к массе влаги, испарившейся из открытого сосуда в тех же условиях испытания. Относительную паропроницаемость рассчитывают по формуле

B0 = 100 • А / В,
где А — масса влаги, испарившейся из сосуда, покрытого испытуемым материалом, г;
В — масса влаги, испарившейся из открытого сосуда, г.

Материалы с малой воздухопроницаемостью и хорошими абсорбционными свойствами обладают большей паропроницаемостью.

Воздухопроницаемость — способность материалов и изделий пропускать через себя воздух. Ее принято характеризовать коэффициентом воздухопроницаемости, показывающим, какой объем воздуха проходит через единицу площади материала или изделия в единицу времени при заданном постоянном перепаде давления. Количество воздуха, прошедшее через материал, зависит от разницы этих давлений и пористости материала.

Коэффициент воздухопроницаемости Вр, дм3/(м2 • с), определяется по формуле

Вр = V / (S • t), где V — объем воздуха, прошедшего через материал, дм3;
S — площадь образца, м2;
t — время прохождения воздуха, с.

Коэффициент воздухопроницаемости является одним из показателей гигиенических и теплозащитных свойств материалов и играет важную роль при выборе их для одежды. Материалы для летней одежды должны характеризоваться высокой воздухопроницаемостью и обеспечивать хорошую вентиляцию пододежного воздушного слоя. Для зимней одежды, как правило, подбирают материалы с низким коэффициентом воздухопроницаемости.

Пылепроницаемость — способность материала пропускать частицы пыли размером от 10–4 до 10–2 см. Частицы меньшего размера относятся к дымам. Пылепроницаемость материалов характеризуется коэффициентом пылепроницаемости Ппр, г/(м2 • с), показывающим, какое количество пыли прошло через единицу площади материала в единицу времени:

Ппр = m1 / (S • t),
где m1 — масса пыли, прошедшей через материал, г;
S — площадь пробы материала, м2;
t — время испытания, с.

Пылепроницаемость учитывают при оценке качества тканей, применяемых для изготовления фильтров пылесосов, при характеристике гигиенических особенностей одежды, обуви, чулочно-носочных и других изделий.

Пылепроницаемость зависит от адсорбционной способности и структуры (строения, размера и характера пор) материала, от природы, размера и количества частиц пыли в воздухе. Так, пылеемкость шерстяных тканей (поверхность которых имеет чешуйчатое строение) больше, чем льняных. Способность задерживать пыль выше у материалов с мелкими порами.

Отношение к действию светопогоды. Многие материалы и готовые изделия в процессе эксплуатации подвергаются воздействию энергии солнечных лучей, газообразных составляющих атмосферы, температуры и влаги воздуха. К таким материалам, например, относятся одежда, обувь, кровельные материалы, оконное стекло, древесина, кожа, ткани, каучук, резина и др.

Под влиянием ультрафиолетовой части солнечного спектра происходит деструкция материалов, изменяется их цвет. Результатом комплексного воздействия атмосферных осадков и света являются химические, физические и другие изменения материала.

Стойкость материалов к действию светопогоды определяют в естественных либо лабораторных условиях с помощью приборов, имитирующих воздействие климатических факторов. Наиболее стоики к действию светопогоды силикатные товары и некоторые виды пластических масс. Отношение товаров к действию светопогоды учитывается при определении сроков службы товаров, а также условий их транспортирования и хранения.