Рис. 104.
Коробка с бумажным фильтром «пышка».
В так называемом креповом фильтре "пышка" применялась бумага в виде ткани. Вместо однообразия по вертикальному направлению через слой, его искали по горизонтальной оси, параллельной листу. Действительность такого фильтра была меньше, чем войлочного. Вдобавок серьезное затруднение представляла резка столба бумаги для придания ей надлежащего вида, так что от него пришлось окончательно отказаться вследствие трудности производства.
Изучение войлочных фильтров началось приблизительно с июня 1918 года. Вначале производство встретило большие затруднения, так как войлок, пригодный для этой цели должен изготовляться с особой тщательностью, а условия военного времени не легко позволяли установить надлежащий контроль. Однако, в силу того, что изготовление войлока состоит в однообразном распределении волокон (весь процесс производства войлока представляет постепенную паковку волокон в относительно малый об'ем), простота работы обеспечивала большую степень успеха, чем это имело место при изготовлении бумаги. Очень хорошие фильтры были получены при употреблении войлока. Тем не менее имеется два серьезных возражения по поводу его применимости. Во-первых, большая стоимость фильтра (свыше доллара за фильтр к юнцу войны), во-вторых, промышленное значение товара. Вследствие этого является весьма желательным найти материал, более дешевый и имеющий меньшее промышленное значение.
Как раз перед заключением перемирия Лонг-Айлендская лаборатория Отдела Защиты от газов выпустила так называемую "коробку обр. 1919 г.", состоящую из овального, металлического, покрытого отверстиями вместилища для поглотителей газов, снабженного центральной плоской трубкой с отверстиями для дыхания и наконечником к ней. После того как этот внутренний резервуар наполнен химическими веществами для поглощения, на него надевается наружный чехол с фильтром, верхний край которого припечатывается к внутреннему резервуару.
Были сделаны попытки применять к этим коробкам бумажные фильтры, обертывая их слоями бумаги. В некоторых случаях между слоями бумаги прокладывались слои марли или сетки, применяемые против москитов, для придания фильтрам механической прочности и облегчения прохождения воздуха. Тот факт, что многие фильтры оказывали хорошую защиту против дымов, показывает, что этот тип и материал допустимы для применения, но операция обертывания и запечатывания требует столь тщательной работы и такого строгого контроля, что даже при самом большом искусстве и внимании почти нельзя избежать недочетов.
Рис. 105.
Коробка с войлочным фильтром обр. 1919 г.
Возможность недостатков и трудность выполнения делает этот способ изготовления фильтров нежелательным.
Тольман, Уэлс и Герке при работе над ядовитыми дымами развили следующую теорию дымовых фильмов.
Явления, происходящие при фильтровании, чрезвычайно сложны, но общий характер процесса может быть изложен в простой форме на основании кинетики малых частиц, из которых состоят дымы.
Фильтр можно рассматривать, как ряд малых капилляров, через которые медленно проходит дым. Напрасно было бы предполагать, что для того, чтобы фильтрация имела место, капилляры фильтра должны быть меньше дымовых частиц; частицы диффундируют через стенки капилляров и, можно думать, что в типичных фильтрах это является основанием метода удаления дымовых частиц с диаметром 10–4 cm.
Согласно указанному взгляду и характеру фильтрации дыма, наиболее важными факторами в этом процессе являются: 1) Брауновское движение дымовых частиц, 2) площадь и строение внутренней поверхности фильтра, 3) общий поток дыма и 4) сила притяжения между поверхностью фильтра и частицами дыма. Первые три фактора определяют количество частиц, попадающих в сферу взаимодействия с поверхностью фильтра, четвертый фактор определяет шансы или вероятность того, насколько стойко каждая частица дыма пристает к фильтру.
Для всех первоначальных испытаний дымовых фильтров применялся ди-фенил-хлор-арсин, потому что признавалось необходимым производить пробы фильтра на ядовитый дым. Был придуман способ испытания на людях при условиях, возможно близких к боевым, и в качестве критерия защитной силы коробки принималось время, необходимое для того, чтобы человек, при нормальной скорости дыхания, мог почувствовать присутствие дыма ди-фенил-хлор-арсина в протекающей через коробку струе воздуха; при этом концентрация дыма тщательно контролировалась. Это испытание находилось в зависимости от изменяющихся в широких пределах индивидуальных особенностей людей и от физиологического сопротивления их дыму ди-фенил-хлор-арсина. Кроме того, оно было совершенно непригодно для быстрого испытания в крупном масштабе. Тогда был конструирован испытательный прибор, дающий результаты, сравнимые с результатами, полученными при опыте на человеке. Применявшийся метод имел чисто физиологический характер, т.-е. открытие газа производилось по запаху или по раздражающему действию его на оболочки глаза. Несмотря на то, что это испытание было чисто качественным, оно гораздо более чувствительно, чем какой-либо химический анализ.
Вследствие желательности иметь способ, поддающийся химическому контролю, были изобретены другие методы.
Хлористый аммоний дает густой дым, состоящий из частиц весьма различного об'ема. Он легко растворим и быстро закупоривает поры фильтра. По этой причине он употреблялся для изучения скорости засорения или закупоривания фильтра (закрытие пор ткани или других материалов для прохода воздуха).
Дым производился при помощи реакции между аммиаком и струей хлористого водорода. Полученный таким образом дым пропускался из камеры смешения в более широкую распределительную коробку и оттуда проходил через фильтр с определенной скоростью. Концентрация дыма может быть точно установлена химическими способами или фотометрическим путем с помощью фотометра Гесс-Айвс-Тинт, фотометра Мартена или специального фотометра, изобретенного Отделом Военно-Химической Службы.
Сравнение большого числа испытаний различных дымов показывает, что дым хлористого аммония дает точные указания на защитную способность респиратора, но едва ли является удобным при испытании в большом масштабе.
Третьим способом было применение дыма серной кислоты. Этот дым производился пропусканием сухого воздуха через турму, наполненную твердым серным ангидридом, при последующем смешении образовавшихся паров с большим об'емом воздуха, содержащего около 50 процентов влаги. Он не является закупоривающим дымом, и действительность фильтрации существенно не изменится в течение необходимого для испытания времени.