يقيّم المعيار ISO 9237 نفاذية الأقمشة النسيجية للهواء من خلال قياس تدفق الهواء المار عموديًا عبر مساحة اختبار محددة تحت فرق ضغط معين. وبالنسبة لأوساط الترشيح غير المنسوجة، يمكن أن تكشف النتيجة عن التباينات في تكوين الشبكة، وترابط الألياف، وبنية المسام، وتوزيع الوزن الأساسي، والتشطيب، والضرر الموضعي. يجب أن يتحكم جهاز اختبار نفاذية الهواء المستخدم لهذا العمل في فرق الضغط، ويثبت العينة دون تسرب، ويقيس تدفق الهواء ضمن النطاق المطبق، ويعرض النتائج بوحدات تظل قابلة للتتبع إلى طريقة الاختبار المتفق عليها.

نفاذية الهواء ليست قياسًا مباشرًا لكفاءة الترشيح. فقد تُظهر المادة تدفقًا عاليًا للهواء بسبب احتوائها على بنية مفتوحة، بينما قد يعتمد احتجازها للجسيمات على قطر الألياف أو السمك أو المعالجة الكهروستاتيكية أو تركيب الطبقات أو آليات ترشيح إضافية. ومع ذلك، فإن اختبار تدفق الهواء ذو صلة كبيرة باتساق أوساط الترشيح، لأن التغيرات في النفاذية قد تشير إلى انحراف في الإنتاج أو ضرر ناتج عن المناولة قبل دخول المكوّن النهائي في اختبارات الأداء اللاحقة.

مبدأ القياس وفق ISO 9237

تُنشئ الطريقة فرق ضغط بين وجهي العينة وتحدد حجم الهواء المتدفق خلالها خلال زمن معين. وتُشتق نفاذية الهواء المُبلغ عنها من تدفق الهواء والمساحة المكشوفة. ويُختار فرق الضغط عادةً وفقًا للمعيار أو مواصفة المادة أو اتفاق بين الأطراف المعنية. ومن الشروط المرجعية الشائعة الاستخدام بموجب ISO 9237 ضغط 100 Pa، إلا أنه يجب تأكيد الشرط المطلوب بالرجوع إلى الإصدار المطبق من المعيار ومواصفة المنتج الحاكمة.

بالنسبة للأوساط غير المنسوجة، يكون لهذا التمييز أهمية. فقد تتطلب الشبكات منخفضة المقاومة نطاق قياس تدفق قادرًا على التعامل مع تدفقات هواء كبيرة دون عدم استقرار. وقد تتطلب المواد الكثيفة أو المطلية أو المصفحة أو عالية الكلندرة نطاقًا أقل بدقة كافية. ولا ينبغي اختيار الجهاز بناءً على سعته القصوى فقط؛ إذ إن دقته القابلة للاستخدام عند نقطة التشغيل المتوقعة لا تقل أهمية.

يجب اختبار العينة في اتجاه يمثل مسار تدفق الهواء المقصود. وحيث تكون للمادة غير المنسوجة المركبة خصائص سطحية مختلفة، مثل طبقة سبونبوند على أحد الجانبين وطبقة ميلتبلون على الجانب الآخر، ينبغي أن يوضح سجل الاختبار الاتجاه. وقد يؤثر قلب العينة في كيفية إحكامها مقابل رأس الاختبار، كما قد يغير النتائج إذا كانت بنية المادة حساسة للاتجاه.

خصائص المعدات المؤثرة في صحة النتائج

يتطلب النظام المناسب مصدر هواء مستقرًا، وتحكمًا في الضغط، وقدرة على قياس التدفق، ومجموعة لتثبيت العينة، ووسيلة للتحقق من أن مساحة الاختبار المكشوفة معروفة. وينبغي أن يوفر رأس الاختبار سطح إحكام مستويًا وقابلًا للتكرار. وقد يسمح المشبك الضعيف جدًا بتسرب من الحواف؛ بينما قد تؤدي قوة التثبيت المفرطة إلى ضغط شبكة ذات سماكة كبيرة، أو تشويه المسام قرب الفتحة، أو تغيير الأوساط الحساسة بشكل دائم.

ينبغي أن يصل نظام التحكم في الضغط إلى فرق الضغط المحدد ويحافظ عليه قبل قبول القراءة. ويؤدي تذبذب الضغط إلى قيم تدفق غير مستقرة، ولا سيما عندما تكون مقاومة تدفق المادة منخفضة. وينبغي أن يكون الضغط المعروض مرئيًا أو مسجلًا إلكترونيًا بحيث يمكن ربط النتيجة بالحالة الفعلية المحققة بدلًا من إعداد اسمي.

يتطلب قياس التدفق اهتمامًا خاصًا عند اختبار نطاق واسع من المنتجات. تستخدم مختبرات كثيرة أجهزة ذات نطاقات قياس متعددة أو مقيّدات قابلة للتبديل. وينبغي أن يغطي كل نطاق التدفق المتوقع دون إجبار النتيجة على الاقتراب من أي من طرفي قدرة الجهاز. فقد تهيمن الدقة المحدودة والتسرب الخلفي على القراءة القريبة من الحد الأدنى؛ بينما قد تشير القراءة القريبة من الحد الأعلى إلى تقييد أو تشبع أو هامش تحكم غير كافٍ.

إعداد العينات وتكييفها

قد تتغير أبعاد أوساط الترشيح غير المنسوجة وسمكها وهندسة مسامها استجابةً للرطوبة أو درجة الحرارة أو الاسترخاء أو الضغط. ولذلك ينبغي أن يتبع التكييف معيار المادة المطبق أو المتطلب التعاقدي أو إجراء ISO 9237. وعندما تحكم المادة طريقة تكييف منفصلة، فينبغي الإشارة إليها في سجل الاختبار بدلًا من استبدالها بممارسة مختبرية غير رسمية.

ينبغي أن تكون العينات ممثلة للفة أو الصفيحة أو شكل الوسط النهائي قيد التقييم. ولا ينبغي التعامل مع المناطق التي تحتوي على تجاعيد أو طيات أو تموجات أو تلوث أو تلف بالحواف أو ثقوب دقيقة أو علامات مناولة مرئية باعتبارها مادة عادية، ما لم يكن الغرض من الاختبار هو تحديدًا التحقيق في تلك الحالة. وقد يكون أخذ العينات عبر عرض اللفة وطولها مفيدًا عندما يُعرف أن ظروف الإنتاج تُنشئ تباينًا في الاتجاه العرضي أو اتجاه الماكينة.

يجب أن يتجنب القطع التمدد والضغط. إذ يمكن للقاطع غير الحاد أو قالب القطع المحمل بشدة أو التشذيب اليدوي الذي يسحب الشبكة أن يغير البنية قرب منطقة الاختبار. وفي المواد غير المنسوجة الرخوة، قد تتساقط الألياف عند الحافة داخل الجهاز وتؤثر في النهاية في الإحكام أو مسار التدفق. وتقلل طريقة القطع النظيفة وحجم العينة المحدد من مصدر التباين هذا.

لا ينبغي اعتبار السمك تلقائيًا بديلًا عن نفاذية الهواء. ويمكن تسجيله كمعلومة داعمة عندما تستدعيه مواصفة المنتج، لكن وسطين لهما سمك متشابه قد يمتلكان مسارات هواء مختلفة بدرجة كبيرة. وعلى العكس، قد يؤدي تغير ضغط الكلندرة إلى خفض السمك وتقليل نفاذية الهواء من خلال انغلاق المسام. وتعتمد العلاقة على تركيب المادة وسجل العملية.

شروط الاختبار وانضباط إعداد التقارير

قبل وضع العينة، ينبغي فحص جهاز الاختبار للتحقق من التسرب الخلفي وفقًا لإجراء تشغيله. ويمكن لاختبار التسرب باستخدام صفيحة حجب أو رأس اختبار محكم الإغلاق أن يميز تسرب الجهاز عن تدفق الهواء عبر المادة. ويكون هذا التحقق مهمًا بشكل خاص بعد استبدال الإحكام، أو تنظيف رأس الاختبار، أو نقل الجهاز، أو إجراء صيانة لدائرة الهواء.

ينبغي أن تستقر العينة بشكل مستوٍ فوق الفتحة دون تجاعيد أو شد أو ضغط مسبق غير مقصود. وبعد تثبيتها، يُطبق فرق الضغط المحدد ويُترك حتى يستقر. وينبغي أن يمثل التدفق المسجل حالة مستقرة لا الاستجابة العابرة أثناء اقتراب النظام من نقطة الضبط. وعند أخذ قراءات متكررة في الموقع نفسه، ينبغي النظر بعناية في التسلسل، لأن التثبيت المتكرر قد يضغط بعض المواد غير المنسوجة.

ينبغي أن يحافظ التقرير وفق ISO 9237 على سياق كافٍ للمقارنة. فقيمة النفاذية من دون مساحة الاختبار وفرق الضغط والوحدة تعد غير مكتملة. كما ينبغي أن يحدد التقرير المادة، واتجاه العينة عند الاقتضاء، وأساس التكييف، وعدد العينات، والنتائج الفردية أو المتوسطة حسب المطلوب، والانحرافات عن الإجراء المتفق عليه. وحيث يحول الجهاز التدفق تلقائيًا إلى نفاذية، ينبغي أن يظل أساس التحويل والمساحة المختارة قابلين للمراجعة.

• أبلغ عن نفاذية تدفق الهواء بالوحدة التي تتطلبها المواصفة الحاكمة، دون تحويل القيم بصمت بين أنظمة الوحدات.
• احتفظ بضغط الاختبار الفعلي والإعداد الاسمي عندما تتيح سجلات الجهاز تخزين القيمتين.
• حدد مساحة رأس الاختبار المستخدمة، ولا سيما عند توفر فتحات مختلفة للأوساط المفتوحة والكثيفة.
• سجل ملاحظات العينات غير الطبيعية بصورة منفصلة عن نتائج الدفعة العادية، مثل الثقوب الموضعية أو الألياف السائبة أو الضغط المرئي.

تفسير نتائج المواد غير المنسوجة

لا تشير القراءة المرتفعة المفردة دائمًا إلى مادة معيبة. فقد تنتج عن ثقب دقيق، أو منطقة موضعية رقيقة، أو ترابط غير مكتمل، أو تسرب من الحافة، أو عينة لم تثبت بصورة متساوية. وقد تعكس القراءة المنخفضة المفردة منطقة مضغوطة أو رطوبة متبقية أو طية أو تلوثًا سطحيًا أو نطاق اختبار يفتقر إلى الحساسية. وينبغي أن يعالج الاختبار المتكرر سبب القيمة الشاذة بدلًا من مجرد استبدالها بنتيجة أكثر ملاءمة.

قد يكون التباين داخل اللفة مفيدًا بقدر المتوسط. إذ قد ينتج تصنيع المواد غير المنسوجة اختلافات موضعية في الكثافة ترتبط بوضع الشبكة أو أنماط الترابط الحراري أو التشابك المائي أو التخريم بالإبر أو الطلاء أو التصفيح. وعندما تُستخدم النفاذية كمعيار للإفراج، ينبغي أن ترتبط حدود القبول بمتطلب منتج تم التحقق من صحته، بدلًا من تطبيق توقع عام خاص بالمنسوجات على كل وسط ترشيح.

بالنسبة للأوساط متعددة الطبقات، قد تهيمن الطبقة ذات المقاومة الأعلى على نفاذية الهواء. وقد تخفي طبقة سطحية تبدو متجانسة بصريًا طبقة داخلية أقل اتساقًا. وقد يكون اختبار الصفيحة المصفحة النهائية مناسبًا للإفراج، بينما يمكن أن يدعم اختبار الطبقات الواردة أو الوسيطة التشخيص عند تغير النتيجة النهائية. وينبغي أن تظل هاتان الغايتان منفصلتين في السجلات.

المعايرة والتحقق والصيانة

ينبغي أن تغطي المعايرة نطاقات الضغط والتدفق المستخدمة فعليًا. فالشهادة وحدها لا تثبت أن الجهاز يظل مناسبًا بين فترات المعايرة. ويمكن للتحقق الروتيني باستخدام أجهزة مرجعية قابلة للتتبع، أو معايير تدفق معايرة، أو فحوصات معتمدة من الشركة المصنعة أن يحدد الانحراف، أو المرشحات المسدودة، أو الأختام التالفة، أو مشكلات استجابة الصمام قبل تأثر بيانات الاختبار.

يعتمد تكرار الصيانة على تطاير الوبر من المادة، وغبار الإنتاج، وتكرار الاختبار، وجودة الهواء. وقد تلوث أوساط الترشيح التي تطلق الألياف المشابك أو الشاشات أو ممرات التدفق أو مداخل المستشعرات. وينبغي أن يستخدم التنظيف طرقًا لا تخدش أسطح الإحكام ولا تدخل زيوتًا أو مذيبات أو بقايا. ويجب أن تتطابق أختام الاستبدال مع الهندسة الأصلية وتوافق المادة؛ إذ قد تغير حشية تبدو مماثلة سلوك التثبيت أو مساحة الاختبار الفعالة.

تستحق جودة الهواء المضغوط أيضًا التحكم. إذ يمكن للتلوث بالزيت أو الماء أو الجسيمات أن يغير الأداء الهوائي ويترسب كَبقايا داخل الجهاز. وعند استخدام مصدر خارجي للهواء المضغوط، ينبغي مراجعة حالة الإمداد بعد التغييرات التي تطرأ على المجففات أو المرشحات أو المنظمات أو أنابيب المصنع. وقد يظل نظام الاختبار عاملًا بينما يتدهور استقرار الضغط وقابلية التكرار على المدى الطويل.

المصادر الشائعة لعدم التوافق

غالبًا ما تُقارن نتائج من مواقع مختلفة كما لو كانت قابلة للتبادل، حتى عندما تكون العينات قد كُيّفت بصورة مختلفة، أو اختُبرت عند ضغوط مختلفة، أو قِيست عبر فتحات ذات أحجام مختلفة. ويمكن أن تؤدي هذه المقارنات إلى استنتاجات خاطئة حول تغييرات المورد أو الإنتاج أو المادة. وتتمثل الخطوة الأولى لحل التباين في مواءمة تفاصيل الطريقة، لا مقارنة القيم الرقمية النهائية فقط.

ومن المشكلات المتكررة الأخرى التعامل مع نفاذية الهواء بوصفها مؤشرًا مباشرًا لجميع أداءات المرشح. فقد تكون مؤشرًا مفيدًا للتحكم في العملية، لكن احتجاز الجسيمات، وهبوط الضغط في مرشح مركب، ومقاومة السوائل، وقوة الانفجار، وعمر الخدمة تتطلب تقييماتها المطبقة الخاصة. يحدد ISO 9237 طريقة قياس تدفق الهواء؛ ولا يحل محل اختبارات الأداء الخاصة بالمنتج.

تعتمد النتائج الموثوقة على التحكم في حالة العينة، والمساحة المكشوفة، وفرق الضغط، وجودة الإحكام، ونطاق التدفق، ومحتوى السجل باعتبارها نظام قياس واحدًا. وعندما تُحدد هذه العناصر قبل بدء الاختبار الروتيني، يمكن التحقيق في التغيرات في أوساط الترشيح غير المنسوجة بأدلة قابلة للمقارنة تقنيًا ومتوافقة مع شروط ISO 9237 المختارة.