Зависимость сопротивления паропроницанию от толщины для акриловых герметиков

Ранее мы говорили о паропроницаемости, сопротивлении паропроницанию и о связи последней с толщиной и вспомнили формулу из ГОСТ 25898-83, гласящую, что сопротивление паропроницанию слоя материала рассчитывается как толщина слоя, поделенная на паропроницаемость материала: СП = Т/П.

Всегда ли применима эта формула? Нет, не всегда.

Вспомним всем известную формулу для вычисления объема тела как отношение массы тела к его плотности: V = m/ρ. Как ее применяют? Например, есть самородок чистейшего золота массой в 500 грамм и требуется вычислить объем этого самородка. Вычисляется объем следующим образом: V = 500 г / 19,32 г/см3 = 25,88 см3, где 19,32 г/см3 – это плотность золота. Если бы самородок имел массу в 5 тонн, формула применялась бы так же. А если бы речь шла о нескольких атомах золота (микро-случай), то расчет по формуле дал бы неверный результат: вычисленный объем был бы в несколько раз занижен. Потому что в формуле предполагается, что тело однородно, а в случае нескольких атомов однородности нет: между атомами есть большие промежутки межатомного пространства.

Итак, получается, что плотность материала зависит от размеров тела. А вот это уже странно: привычно считать, что плотность зависит только от материала, из которого сделан измеряемый образец (из алюминия, дерева, золота и т.д.), но никак не от размеров тела. При этом мы знаем, что плотность золота одинакова для случая самородка массой 500 грамм или 5 тонн, ведь однородность материала сохраняется. Но однородность материала сохраняется только начиная с некоего (впрочем, достаточно малого) объема, а при объеме, меньшем этой величины, плотность будет меньше.

Теперь поговорим о паропроницаемости герметиков для наружного слоя монтажного шва.

Как показал нам опыт (подробнее – здесь, Таблица 1, правый столбец), паропроницаемость тоже на самом деле зависит от размеров тела (в нашем случае, от толщины слоя нанесения), а не только от материала (марки герметика): при толщине слоя меньшей некой критической, паропроницаемость будет меньше постоянной для больших толщин величины! Почему так происходит?

То, что написано дальше по тексту, является нашей попыткой1 объяснения вышеуказанного феномена.

Водяной пар проходит сквозь герметик по порам, которые образуются при отверждении герметика. Молекулы пара в своем движении соударяются со стенками пор, испытывают трение и тормозятся о них – так, собственно, и возникает сопротивление паропроницанию. Чем длиннее пора, тем больше соударений будет испытывать частица при движении вдоль нее, следовательно, тем больше сопротивление. Начнем мысленно уменьшать длину поры. Сопротивление движению пара сквозь нее будет становиться все меньше и меньше, и когда длина поры станет в несколько раз меньше ее диаметра, она выродится в «отверстие в стене». В этот момент ее и порой-то не назовешь. Сквозь эту «дырку» будут беспрепятственно пролетать не только те молекулы пара, которые двигаются параллельно оси отверстия, но и те, которые «влетают» под большими углами к ней: сопротивление паропроницанию будет ничтожно малым. Конечно, это весьма условная физическая модель, потому что в действительности толщина слоя герметика оказывает влияние на паропроницаемость на толщинах, явно больших, чем диаметр средней поры (примерно до толщины слоя герметика в 1,5 мм).

Из всего сказанного про герметики следует один важный вывод. Нельзя измерять величину сопротивления паропроницанию слоя герметика на одной толщине, а потом пересчитывать ее по формуле на другую, искомую толщину, беря за постоянный параметр паропроницаемость. В более практическом применении для Читателя это означает следующее: наносить герметик для наружного слоя монтажного шва можно только до той толщины, на которой проводились испытания на сопротивление паропроницанию.

1 Читатель может задаться вопросом: а не были ли ошибочны измерения, на который ссылается Автор? Испытания проводила аккредитованная лаборатория, в квалификации сотрудников которой мы не сомневаемся. Кроме того, мы регулярно проводим в собственном Исследовательском центре испытания на паропроницаемость материала на различных толщинах, и эти испытания подтверждают указанные измерения.