Метод оценки воздушного потока для ячеистых эластичных полимерных материалов
ГОСТ 29171-91 устанавливает метод оценки величины воздушного потока через образцы эластичных полимерных ячеистых материалов при постоянном перепаде давления. Результаты испытаний используются для контроля влияния рецептуры и технологии изготовления на структуру материала и его воздухопроницаемость.
Назначение и область применения метода
Стандарт распространяется на эластичные полимерные ячеистые материалы, для которых важна характеристика воздухопроницаемости при заданном перепаде давления. Метод применяют для оценки и сравнения материалов, а также для контроля изменений рецептуры, технологических режимов и стабильности структуры ячеек.
Полученная величина воздушного потока служит базой для внутренних технических требований, сопоставления партий материалов и анализа влияния обработки на пористую структуру. Стандарт полностью гармонизирован с международным стандартом ИСО 7231-84.
Определение и сущность метода
ГОСТ вводит определение величины воздушного потока как объёмного расхода воздуха, требуемого для поддержания постоянного перепада давления через образец эластичного ячеистого материала. В качестве единицы измерения величины воздушного потока принят 1 дм³/с.
Сущность метода заключается в создании через стандартный образец постоянной разности давлений и измерении скорости воздушного потока, необходимой для поддержания этой разности. Полученное значение при установленном перепаде давления принимают как показатель воздушного потока материала для заданных условий испытаний.
Аппаратура для испытания воздухопроницаемости
Установка для испытания включает расходомеры, манометр, источник перепада давления и держатель образцов, смонтированные по схемам, приведённым в стандартных чертежах для случаев давления ниже и выше атмосферного. Конфигурация аппаратуры обеспечивает стабильный перепад давления и возможность точного измерения расхода воздуха в широкой области значений.
Расходомеры и регулирование потока
Для измерения величины воздушного потока применяют расходомеры низкого давления, обеспечивающие погрешность не более ±2 %. Рекомендуются расходомеры с минимальной шкалой 250 мм и пределом измерения 0–10 дм³/с, подходящие для испытания различных эластичных полимерных материалов.
Воздушный поток регулируют ограничительным клапаном и изменением скорости продувки, а двухходовые краны устанавливают так, чтобы поддерживать постоянный перепад давления через выбранный расходомер при любой скорости потока. При необходимости используют несколько расходомеров с разными диапазонами, последовательно выбирая оптимальный.
Манометр и измерение перепада давления
Для контроля перепада давления применяют манометр, прокалиброванный в пределах 0–250 Па, с точностью не хуже ±2 %. В схеме предусматривают ловушки для предотвращения переброса жидкости из манометра в камеру при возможных превышениях давления.
Рекомендуется наклонный манометр с ценой деления 2 Па, при использовании которого контролируют уровень подъёма жидкости и правильность угла наклона относительно горизонтали. Это обеспечивает стабильность показаний при работе в низком диапазоне давлений.
Источник давления и камеры для образцов
Подачу воздуха обеспечивают вентиляторы, воздуходувки, вакуумные насосы или установки сжатого воздуха, позволяющие создавать как положительный, так и отрицательный перепад давления относительно атмосферного. Компоновка аппаратуры может быть выполнена для работы только при разрежении или только при избыточном давлении, в зависимости от принятой схемы испытаний.
Камера для образцов имеет номинальный диаметр 140 мм и глубину 150 мм для вакуумной схемы либо диаметр 75 мм и длину 1000 мм для схемы с давлением выше атмосферного. Каждая камера оснащена держателем для образца и арматурой для подключения манометра и воздухопродувочного оборудования.
Держатель образцов и требования к опоре
Полость для размещения образца должна иметь размеры (50,00 ± 0,05) × (50,00 ± 0,05) × (25,00 ± 0,05) мм. Образец фиксируют направляющими, проволочным или перфорированным держателем таким образом, чтобы избежать его деформации и обеспечивать стабильное положение.
Общая площадь отверстий в опоре должна составлять 70 % площади поверхности опоры, а отверстия должны быть равномерно распределены. Такое исполнение обеспечивает равномерный поток воздуха через всю площадь образца и корректность измерений.
Калибровка установки и контроль герметичности
Перед проведением испытаний установка с отрицательным перепадом давления должна быть проверена на герметичность. Это позволяет исключить влияние утечек на результаты измерения воздушного потока.
Полость для образца временно изолируют клейкой лентой и при закрытых кранах расходомеров подают воздух до 1/3 максимального предела расхода, затем контролируют показания манометра. Через 30 секунд выдержки показания не должны превышать 1 Па, что подтверждает отсутствие значимой утечки.
После этого слегка открывают кран расходомера с самым низким диапазоном; поток воздуха должен быть практически равен нулю, а перемещение поплавка относительно нуля не превышать 3 мм. Выполнение этих требований подтверждает правильную работу системы измерения расхода при герметичном тракте.
Требования к образцам для испытаний
Для испытаний используют образцы в виде правильного параллелепипеда размером (51,0 ± 0,3) × (51,0 ± 0,3) × (25,0 ± 0,3) мм. При подготовке важно избегать деформации ячеистой структуры материала, так как это влияет на результаты измерений.
Изготовление образцов выполняют аккуратным вырезанием из листа или блока материала с контролем геометрических размеров. Для каждого материала испытывают три образца, что позволяет оценить разброс значений и получить усреднённый показатель воздушного потока.
Образцы могут иметь поверхностную плёнку или быть без неё, но результаты для таких вариантов считаются несопоставимыми между собой. Поэтому при анализе необходимо отдельно учитывать наличие или отсутствие плёнки и фиксировать эту информацию в протоколе.
Условия проведения испытаний
Испытания проводят при стандартных климатических условиях, предусмотренных стандартом. Допускается использование двух режимов по температуре и относительной влажности.
| Параметр | Номинальное значение |
|---|---|
| Температура, режим 1 | (23 ± 2) °C |
| Относительная влажность, режим 1 | (50 ± 5) % |
| Температура, режим 2 | (27 ± 2) °C |
| Относительная влажность, режим 2 | (65 ± 5) % |
Результаты, полученные при разных комбинациях температуры и влажности, не являются сопоставимыми из‑за чувствительности калибровки расходомеров к температуре. Поэтому все условия испытаний должны быть чётко указаны в протоколе и выдержаны для всей серии образцов.
Порядок проведения испытания
Перед началом измерений образец помещают в камеру так, чтобы при наличии поверхностной плёнки она была обращена в сторону низкого давления. Убеждаются, что образец не подвергается чрезмерной деформации, а его края и сопряжения аппарата тщательно герметизированы.
- Закрывают краны расходомеров и включают воздуходувку или вакуумный насос.
- Постепенно открывают кран расходомера с самым высоким диапазоном и регулируют воздушный поток до достижения перепада давления (125 ± 1) Па.
- Если показания расходомера становятся меньше 10 % его шкалы, переходят к расходомеру со средним диапазоном, закрывая предыдущий кран.
- Операцию повторяют, выбирая расходомер с подходящим диапазоном, пока показания не окажутся в рабочей части шкалы.
Полученное значение расхода воздуха фиксируют как величину воздушного потока для данного образца. При использовании двух соседних расходомеров для повышения точности суммируют их показания после выдержки перепада давления в течение 10 секунд.
За результат испытания принимают величину воздушного потока в дм³/с, определённую с учётом выбранной схемы измерений. Для серии образцов рассчитывают среднее значение, а также при необходимости оценивают разброс данных.
Фиксация результатов и протокол испытаний
ГОСТ предъявляет требования к структуре протокола испытаний, который должен содержать идентификационные и количественные данные. Это необходимо для корректного использования результатов при контроле качества и сравнении материалов.
| Раздел протокола | Содержимое |
|---|---|
| Обозначение стандарта | Указание ГОСТ 29171-91 как нормативного документа, по которому проведено испытание. |
| Описание материала | Краткое наименование, тип материала и его идентификация (марка, партия, поставщик и др.). |
| Геометрия образцов | Фактические размеры, если они отличаются от указанных в стандарте. |
| Ориентация и поверхность | Сведения о направленности относительно анизотропии и наличии/отсутствии поверхностной плёнки. |
| Условия испытаний | Температура, влажность, тип аппаратуры, направление давления (выше или ниже атмосферного). |
| Результаты измерений | Отдельные величины воздушного потока по образцам и среднее значение, округлённое до 0,1 дм³/с. |
Чёткое соблюдение структуры протокола обеспечивает возможность последующей оценки сопоставимости результатов и прослеживаемость испытаний. Это особенно важно при изменении рецептуры материалов или модернизации технологического оборудования.
Нормативные и справочные данные стандарта
Стандарт подготовлен техническим комитетом по стандартизации ТК 81 «Резиновые изделия бытового и медицинского назначения» и утверждён постановлением государственного органа стандартизации. Введён в действие с 01.01.1993 года и в дальнейшем переиздавался без изменения содержания методики.
ГОСТ 29171-91 является прямым применением международного стандарта ISO 7231-84 и полностью ему соответствует. Это обеспечивает сопоставимость результатов испытаний с международной практикой оценки воздухопроницаемости эластичных ячеистых полимерных материалов.
Ссылочные нормативные документы по стандарту
В информационных данных отмечена связь ГОСТ 29171-91 с международным стандартом ISO 7231-84, который определяет идентичную методику испытаний. Дополнительно стандарт включает классификационные и системные обозначения по МКС и ОКСТУ.
| Обозначение | Наименование или область |
|---|---|
| ГОСТ 29171-91 | Материалы полимерные ячеистые эластичные. Метод оценки величины воздушного потока при постоянном перепаде давления. |
| ISO 7231-84 | Ячеистые эластичные полимерные материалы. Метод оценки величины воздушного потока при постоянном перепаде давления (международный аналог). |
| МКС 83.100 | Классификация по международной системе стандартов для каучука и пластмасс. |
| ОКСТУ 2509 | Отраслевой классификатор стандартов по тематической принадлежности. |