Воздухопроницаемость по Герли — нормированный показатель, который характеризует сопротивление листовых и плёночных материалов прохождению воздуха при постоянном перепаде давления. Испытание проводят на приборе Герли, где измеряется время прохождения фиксированного объёма воздуха через единицу площади образца. Метод применяется при контроле бумаги, картона, тканей, плёнок и фильтровальных материалов, а его результаты служат критерием при приёмке продукции и сопоставлении партий между собой. В настоящей статье последовательно рассмотрены физическая сущность метода, устройство прибора, правила подготовки образцов, порядок выполнения измерений, показатели точности и воспроизводимости, а также нормативная база — ГОСТ и ISO. Материал носит практический характер и может использоваться как руководство при организации испытаний в лабораторных условиях.
检测原理与机制
В основе метода Герли лежит измерение времени, за которое столб воздуха, находящийся в калиброванной измерительной трубе прибора, проходит через образец материала под действием собственного веса внутреннего цилиндра. Чем плотнее структура материала, тем выше его сопротивление воздушному потоку и тем больше времени требуется для прохождения заданного объёма. Результат выражают в секундах на 100 мл воздуха, отнесённых к площади 645 мм² (один квадратный дюйм), либо переводят в условные единицы воздухопроницаемости. Метод относится к косвенным: первично измеряется время, а проницаемость вычисляется как обратная ему величина. Важно понимать, что показатель по Герли характеризует сопротивление диффузионному ламинарному течению при малом перепаде давления и не эквивалентен показателям, полученным при высоких градиентах давления. Поэтому сопоставление результатов корректно только в рамках одной методики и одного типа прибора.
Принцип
метода и устройство прибора Герли
Прибор Герли состоит из внешнего цилиндра, заполненного sealing-жидкостью (как правило, дистиллированной водой или маслом), внутреннего плавающего цилиндра с калиброванной шкалой, зажимного устройства с кольцевой площадью 645 мм² и уплотнительных прокладок. Перед испытанием внутренний цилиндр поднимают, создавая воздушный столб известного объёма. После установки образца в зажим цилиндр опускают; под действием силы тяжести он вытесняет воздух через образец. Лаборант фиксирует по шкале время прохождения первой и второй контрольных меток, соответствующих 100 мл воздуха. Современные модификации прибора оснащаются электронными таймерами и автоматической регистрацией, что снижает субъективную погрешность отсчёта. Перед серией измерений проверяют герметичность зажима и уровень рабочей жидкости — негерметичность соединения искажает результат в сторону завышения проницаемости и делает серию непригодной.
Подготовка образцов к испытанию
Отбор проб выполняют из разных мест партии таким образом, чтобы выборка отражала средние свойства материала. Образцы вырезают площадью, превышающей площадь зажимного кольца, обычно не менее 50×50 мм, без складок, разрывов, проколов и локальных уплотнений. Кондиционирование проводят в стандартной атмосфере — как правило, при температуре 23 °C и относительной влажности 50 % — в течение времени, указанного в нормативном документе на материал. Это требование критично: влажность бумаги и картона заметно влияет на структуру пор и, как следствие, на результат. Запрещается касаться испытательной зоны руками без перчаток, поскольку жировые следы изменяют смачиваемость и проницаемость поверхности. С обоих сторон каждого листа отбирают не менее пяти образцов, если иное не установлено стандартом, так как воздухопроницаемость листа может отличаться по сторонам. Каждый образец маркируют с указанием стороны, направления и места отбора для последующего анализа разброса.
Порядок проведения испытания по Герли
Измерение начинают с проверки прибора: уровень жидкости доводят до контрольной отметки, внутренний цилиндр осушают, зажимное кольцо очищают от волокон и остатков предыдущих образцов. Далее поднимают цилиндр в верхнее положение, укладывают образец на зажимное отверстие испытываемой стороной к воздушному потоку согласно схеме прибора и плавно зажимают. Цилиндр отпускают и в момент прохождения нулевой отметки включают таймер. Фиксируют время прохождения первой метки; при необходимости продолжают отсчёт до второй метки для контроля линейности. Образец испытывают однократно — повторное продувание того же участка недопустимо из-за возможной деформации структуры. Для каждой стороны и каждого места отбора выполняют заданное число параллельных измерений, обычно не менее пяти. Результаты заносят в рабочий журнал с указанием температуры и влажности в помещении, так как условия среды подлежат отражению в протоколе испытаний.
Показатели точности и воспроизводимости
Точность метода оценивают по повторяемости (сходимости) и воспроизводимости. Повторяемость характеризует разброс результатов, полученных одним оператором на одном приборе в короткий промежуток времени; воспроизводимость — разброс между разными лабораториями и приборами. Для однородных материалов относительный разброс в условиях повторяемости обычно невелик, однако пористые и неоднородные структуры дают повышенное рассеяние, поэтому нормативные документы допускают расхождение параллельных измерений в согласованном диапазоне. За окончательный результат принимают среднее арифметическое параллельных определений после отбраковки выпадающих значений по установленным статистическим критериям. На воспроизводимость влияют калибровка объёма цилиндра, состояние уплотнений, вязкость и уровень рабочей жидкости, а также соблюдение режима кондиционирования образцов. Периодическая поверка прибора по эталонным образцам с известной воздухопроницаемостью и участие лаборатории в межлабораторных сравнениях позволяют поддерживать метрологическую состоятельность результатов.
Применение
и нормативные требования (ГОСТ, ISO)
Метод Герли регламентирован системой стандартов: на международном уровне действует ISO 5636-5, определяющий воздухопроницаемость бумаги и картона по методу Герли; в национальной системе нормативных документов ему соответствуют ГОСТ на методы определения воздухопроницаемости бумаги и картона. Стандарты устанавливают требования к площади испытательного отверстия, объёму измеряемого воздуха, режиму кондиционирования и обработке результатов. Метод применяют при контроле печатной и упаковочной бумаги, фильтровальных материалов, технических тканей и плёнок с умеренной проницаемостью; для высокопроницаемых нетканых материалов чаще используют методы Бендтсена или Гурлея с иным диапазоном, а для плотных полимерных плёнок — манометрические методы при большем перепаде давления. Выбор методики согласуют с нормативным документом на конкретную продукцию или с заказчиком испытаний. Протокол испытаний должен содержать обозначение применённого стандарта, условия испытаний, число параллельных определений и способ обработки данных, что делает результат сопоставимым между лабораториями.
Частые вопросы и меры предосторожности
Каковы
сроки проведения испытания по Герли и оформления протокола?
Продолжительность самой процедуры невелика: серия из пяти параллельных измерений одного образца занимает считанные минуты. Основное время занимает кондиционирование образцов в стандартной атмосфере, которое занимает несколько часов и не может быть сокращено. Протокол оформляют после статистической обработки всех параллельных определений в сроки, установленные договором с лабораторией. ### Как правильно подготовить и передать образцы на испытание воздухопроницаемости по Герли?
Образцы вырезают площадью больше зажимного кольца, без складок и повреждений, с обеих сторон каждого листа в количестве, указанном в нормативном документе. Пробы упаковывают так, чтобы исключить увлажнение, смятие и загрязнение испытательной зоны, а в сопроводительных документах указывают материал, сторону листа и требуемый метод. ### Чем метод Герли отличается от других методов определения воздухопроницаемости?
Метод Герли измеряет время прохождения малого объёма воздуха при низком перепаде давления и подходит для материалов с умеренной проницаемостью — бумаги, картона, тканей и ряда плёнок. Для высокопроницаемых нетканых материалов и плотных плёнок применяют иные методы с другим диапазоном измерений, поэтому выбор методики определяют по стандарту на конкретную продукцию.
常见问题与注意事项
Метод
определения воздухопроницаемости по Герли： каков срок испытания и когда выдается отчет?
Срок зависит от количества образцов, их состояния и подготовительных операций, включая кондиционирование перед испытанием. Отчет оформляется после завершения измерений и обработки показателей точности и воспроизводимости, отражая примененный порядок проведения испытания по Герли.
Сколько
образцов нужно для испытательного прибора Герли и как их отправлять?
Количество образцов определяется нормативными требованиями применяемого стандарта и заданной воспроизводимостью результатов. Образцы должны быть подготовлены согласно разделу о подготовке к испытанию, защищены от загрязнения и деформации при транспортировке, а их размеры соответствовать конструкции прибора Герли.
Чем метод определения воздухопроницаемости по Герли отличается от других методов и когда его выбирать?
Метод по Герли основан на измерении времени прохождения воздуха через образец под действием собственного веса цилиндра и лучше подходит для материалов с низкой воздухопроницаемостью, например бумаги. Выбор метода определяется диапазоном измерений, материалом образца и нормативными требованиями ГОСТ или ISO.
