Свойства, характеризующие проницаемость

Под проницаемостью понимается способность материала или изделия пропускать воду, пар, воздух, газ, пыль. Проницаемость характеризует массообменные процессы, имеет значение для оценки качества пористых материалов и изделий, особенно, для характеристики их гигиенических свойств. Основными из них являются водо-, паро-, воздухо-, и пылепроницаемость.

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

Водопроницаемость характеризуется объемом воды V(мл), проходящим через материал площадью S = 1 см² в течение / = 1 ч:

B=V/(St). (5.21)

Наряду с водопроницаемостью применяется показатель водоупорности, которая характеризуется высотой столба воды, выдерживаемого материалом 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 — свойство материалов и изделий слабо взаимодействовать с водой (не растворяться, не смачиваться и др.). К гидрофобным веществам относятся многие металлы, органические соединения (парафины, жиры, некоторые пластмассы).

Гидрофильность — свойство материалов и изделий интенсивно взаимодействовать с водой (смачиваться, растворяться, набухать и др.). К гидрофильным материалам относят, например, глину, натуральные текстильные волокна и др.

Для повышения водонепроницаемости материалы или изделия обрабатывают водоотталкивающими составами или покрывают пленками. Материалы со сквозными и сообщающимися порами имеют большую водопроницаемость.

Паропроницаемостъ — способность материалов и изделий пропускать водяные пары из среды с большей влажностью в среду с меньшей влажностью. Паропроницаемость обеспечивает тепловое комфортное 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. Он показывает, какая масса водяных паров проходит через единицу площади поверхности материала за единицу времени при определенной толщине воздушной прослойки, (расстояние от поверхности материала, обращенной к влаге, до верхнего уровня влаги); с уменьшением толщины воздушной прослойки паропроницаемость увеличивается.

Коэффициент паропроницаемости [г/(м²-ч)]

B_h = A/(St), (5.22)

где А — масса водяных паров, прошедших через материал, г; S — площадь пробы материала, м²; t — продолжительность испытания, ч.

Относительная паропроницаемость показывает процентное отношение массы водяных паров, прошедших через пробу материала, к массе влаги, испарившейся из открытого сосуда в тех же условиях испытания:

В₀=100А/В, (5.23)

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 изменении давления. Количество воздуха, прошедшего через материал, зависит от разницы этих давлений и пористости материала.

Коэффициент воздухопроницаемости [дм³/(м²-с)]

В_р = V/(St), (5.24)

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 [г/(м²-с)], показывающим, какое количество пыли прошло через единицу площади материала в единицу времени:

П = (5.25)

где m — 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, для характеристики гигиенических особенностей одежды, обуви, чулочно-носочных и других изделий.

Пылепроницаемость зависит от адсорбционной способности и структуры (строения, размера и характера пор) материала, 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.

Многие материалы и готовые изделия в процессе эксплуатации подвергаются воздействию энергии солнечных лучей, газообразных составляющих атмосферы, температуры и влаги воздуха: 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 или лабораторных условиях с помощью приборов, имитирующих воздействие климатических факторов.

Наиболее стойки к действию светопогоды силикатные товары и некоторые виды пластических масс.

Реакция товаров на действие светопогоды учитывается при определении сроков службы товаров, а также условий их транспортирования и хранения.

5.5. Биологические свойства

Устойчивость товаров, особенно органического происхождения, к действию микроорганизмов определяется при оценке их качества. Плесневые грибы и гнилостные бактерии разрушают органические материалы и изделия, за исключением некоторых видов пластических масс. Степень повреждения материалов микроорганизмами зависит от условий окружающей среды — влажности, температуры, значения рН.

Известно, что с повышением влажности и температуры окружающей среды (до 20...40°С) гнилостные процессы ускоряются. Изделия, в которых протекают эти процессы, теряют блеск, прочность, изменяются их внешний вид, окраска; иногда изделия могут полностью разрушиться.

Для повышения стойкости материалов и изделий к воздействию микроорганизмов и придания им противогнилостных свойств их обрабатывают специальными антисептическими средствами — различными химическими веществами. Знание биологических свойств товаров необходимо для выбора тары и упаковки, условий транспортирования, хранения и эксплуатации товаров (ухода за ними).