Файл: Коган, З. А. Консервация и упаковка машиностроительной продукции.pdf

смесью (60% микрокристаллического воска и 40% рафи­ нированного кристаллического парафина), заливку кото­ рых производят с помощью шаблона. Для этого шаблон смазывают тонким слоем вазелина, устанавливают на уложенный в чашку образец, а образовавшийся в виде кольца зазор заливают расплавленным веществом, после затвердевания которого шаблон снимают.

По этому способу определяют паропроницаемость ма­ териалов при различных температурах и влажности воз­ духа. С этой целью введено пять условий испытаний (процедур), характеризующихся различными сочетаниями температуры опыта (23; 32,2; 37,8° С) и разности отно­ сительных влажностей между объемом чашки и окружа­ ющей средой (0—50%; 100—50%; 0—90%).

Нужное абсолютное значение относительной влажности воздуха по обе стороны мембраны обеспечивается приме­ нением соответствующих осушителей или растворов. В за­ висимости от выбранной схемы (процедуры) в чашку помещают хлористый кальций или наливают воду. Для некоторых схем предусматривается размещение чашек в специальных испытательных камерах (термошкафах), обеспечивающих заданное кондиционирование воздуха и его циркуляцию. Паропроницаемость рассчитывается обычным способом по изменению веса чашки на прямоли­ нейном участке кривой зависимости изменения ее веса от времени испытания.

К преимуществам способа следует отнести повышенную чувствительность за счет увеличенного диаметра испы­ туемого образца (90 мм) и усовершенствование способа крепления образца на чашке расплавленным составом с помощью шаблона.

Недостатки способа — возможные ошибки в резуль­ тате окисления алюминия или конденсации влаги на чашке, а также ошибки, связанные с влиянием бароме­ трических перепадов давления воздуха при повышенных температурах опыта (особенно для тонких пленочных материалов).

Способ пакетиков. Разработан Охтенским химическим комбинатом для термосвариваемых пленочных материа­ лов. Пакетики изготовляют прямоугольной или квадрат­ ной формы с таким расчетом, чтобы активная поверхность материала после сварки составляла 180—200 см2 . На подготовленных к испытанию образцах вычерчивают кон­ тур пакетиков. Затем материал вырезают с соответству-

ющим припуском, величина которого зависит от марки пленки и выбранного способа сварки. Пакетики сваривают с трех сторон, внутрь помещают высушенную навеску мелкопористого силикагеля из расчета 1,5—2 г на каж­ дые 10 см2 поверхности пленки, затем заваривают заклю­ чительный шов. В качестве влагопоглотителя рекомен­ дуют применять гранулированный мелкопористый силикагель марки КСМ, предварительно очищенный от пыли. Для повышения точности опыта при наложении сварных швов необходимо следить за тем, чтобы внутренние их гра­ ницы точно совпадали с линиями разметки. После наложе­ ния швов края пакетиков обрезают по их внешней границе.

Подготовленные к опыту пакетики помещают на ме­ таллические подставки в эксикатор над водой, который устанавливают в комнате в удалении от нагревательных устройств. Рядом с эксикатором помещают тщательно протарированный термогрограф с недельным заводом. Пакетики взвешивают через 2 и 8 суток после начала опыта на аналитических весах с точностью до ±0,0002 г. Перед взвешиванием их обязательно протирают (просу­ шивают) фильтровальной бумагой.

Данный'способ определения паропроницаемости яв­ ляется достаточно точным и в ряде случаев может прини­ маться за эталонный.

Способ полностью исключает вредное влияние баро­ метрических перепадов давления, позволяет проводить испытания при любых температурах, не требует приме­ нения специальных дополнительных изоляционных ма­ териалов и приспособлений.

Недостатки этого способа: неприменим для несвариваемых материалов, возможны ошибки за счет набухания материала и постепенного снижения разности парциаль­ ных давлений в процессе опыта по мере оводнения сили­ кагеля (несколько заниженные результаты паропрони­ цаемости).

Для исключения влияния набухаемости материала на результат расчета (при специальных опытах) методика определения паропроницаемости на пакетиках может быть изменена. Достаточно учитывать лишь непосредственное приращение веса навески силикагеля, который точно взвешивают перед опытом и через шесть суток испытаний. В этом случае силикагель перед началом опыта завора­ чивают в хорошо просушенную марлю и в таком виде помещают в пакетик.

162

Рис. 31. Зависимость паропрони- д g/MzL цаемости Tit полиэтиленовой плен- *'

ки от температуры t:

собы весового метода: стек­ лянные стаканчики, чашеч­ ный способ и пакетики, кото­ рые при условии соблюдения всех требований дают сходимые результаты. При высо­ ких температурах необходимо применять способ металличе­

ских стаканчиков или пакетиков. При проведении опыта

Необходимость определения паропроницаемости при различных температурах обусловлена тем, что последняя очень сильно влияет на данный параметр, а учет этого влияния расчетным путем весьма затруднителен. На рис. 31 показана зависимость паропроницаемости поли­ этиленовой пленки от температуры, которая имеет экспо­ ненциальный характер. Паропроницаемость материала П для конкретной температуры t можно представить в виде

Для определения величины паропроницаемости ма­ териала при любой температуре достаточно знать закон изменения его постоянной проницаемости, так как соот­ ветствующие значения разностей парциальных давлений всегда могут быть определены по формуле (9).

Известна аналитическая формула в виде показательной функции [10, 49], устанавливающая линейную зависи­ мость между lg Pt и обратной величиной абсолютной температуры \1Т. Однако, как показал анализ и экспе­ риментальная проверка, эта формула не дает точных данных при расчетах Pt в широком температурном диа­ пазоне. Кроме того, предэкспоненциальные коэффициенты для каждого материала в этих формулах определяются на основании экспериментальных данных.

Методика определения паропроницаемости пленочного материала должна предусматривать проведение опытов для пяти-шести фиксированных температур. Остальные (промежуточные) значения паропроницаемости могут быть найдены графическим способом.

Опыты рекомендуется проводить при следующих зна­

Паропроницаемость при комнатной температуре (15— 20° С) определить нетрудно. Продолжительность опытов обычно составляет 6—8 суток. Для материалов с низкой паропроницаемостью время испытаний следует увели­ чивать. Паропроницаемость рассчитывают как среднюю арифметическую по результатам трех-четырех параллель­ ных опытов.

Опыты при высоких температурах (+40, +60° С) про­ водят в специальных термокамерах с точно регулируемой температурой ( ± 1 ° С ) . Для этой цели может быть реко­ мендована конструкция камеры с двойными стенками, между которыми циркулирует горячая жидкость из под­ соединенного к камере термостата (рис. 32). В связи с интенсивным паропроникновением продолжительность испытаний может быть сокращена до 6—8 ч.

Наиболее трудно определять паропроницаемость ма­ териалов при низких температурах из-за резкого снижения скоростей паропроникновения и сложности поддержания фиксированной низкой температуры длительное время. Такие опыты могут проводиться с применением способа пакетиков увеличенных размеров (F ^ 1000 см2 ), уста­ новленных в неотапливаемых помещениях. Опыт про­ должается не менее 15—20 суток с обязательным фикси­ рованием изменения температуры и относительной влаж­ ности воздуха с помощью термографа и гигрографа. По окончании опыта определяют среднюю температуру

164

и относительную влажность воздуха по результатам обработки записей приборов. После расчета паропрони­ цаемости обычным весовым способом она приводится

кразности AR = 100% путем интерполирования. Методика определения паропроницаемости при раз­

личных температурах может быть упрощена, если ввести поправочные коэффициенты, учитывающие влияние раз­ ности* парциальных давлений и молекулярного состояния материала. Физический смысл этих коэффициентов может быть уяснен, если разделить почленно уравнения паропроницаемостей при различных температурах, выражен­ ные через постоянные проницаемости:

Решая уравнение относительно паропроницаемости, приведенной к температуре t0, при условии &Rt = = AR(0, получим

165

где n t — расчетная паропроницаемость при температуре опыта; mt(to) — поправочный коэффициент, учитывающий разность парциальных давлений, приведенный к темпе­ ратуре t0; kt(to) — поправочный температурный коэф­ фициент, учитывающий молекулярное состояние мате­

он равен отношению соответствующих упругостей насы­ щения водяного пара, которые берутся из справочных таблиц.

Коэффициент kt(to) выражается функцией kt = f (t), которая зависит как от температуры, так и от молекуляр­ ных свойств материала. Эти функции должны опреде­ ляться экспериментальным путем, их характер зависит также от температуры, к которым они приведены. Чис­ ленно они равны отношению соответствующих постоянных проницаемости материала. Например, коэффициенты, при­

166

кретной температуре t0, и одну из паропроницаемостей. Для определения температурной функции достаточно провести опыты для пяти-шести фиксированных темпе­ ратур, как было указано выше, определить постоянные проницаемости, а затем — температурные коэффициенты,

Рис. 34. Зависимость паропроницаемости полимерных пленоч­ ных материалов Tit от температуры воздуха t (AR = 100%):

167