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膜材透氣性能檢測

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發(fā)布時間：2025-08-04 00:16:41 更新時間：2025-08-03 00:16:41

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作者：中科光析科學技術(shù)研究所檢測中心

膜材透氣性能檢測：關(guān)鍵指標與測試方法詳解

膜材的透氣性能（Air Permeability）是其核心功能性指標之一，直接關(guān)系到材料在實際應(yīng)用中的表現(xiàn)。它衡量了在一定壓力差下，氣體（通常是空氣）透過單位面積膜材的速率。優(yōu)異的透氣性在眾多領(lǐng)域至關(guān)重要：在醫(yī)療防護領(lǐng)域（如手術(shù)衣、口罩），它需要在阻隔微生物的同時允許濕氣排出，保障舒適性；在戶外服裝領(lǐng)域，它需要平衡防風防水與人體散濕的需求；在建筑膜結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，它影響建筑的隔熱、隔音及內(nèi)部微環(huán)境；在包裝材料（尤其是食品保鮮包裝）領(lǐng)域，適度的透氣性對于維持產(chǎn)品新鮮度、防止水分積聚或釋放特定氣體至關(guān)重要。因此，對膜材進行準確、標準化的透氣性能檢測，是評估其適用性、指導生產(chǎn)工藝優(yōu)化、確保產(chǎn)品質(zhì)量符合行業(yè)規(guī)范的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。檢測結(jié)果直接影響膜材的選型、產(chǎn)品性能評價及最終用戶體驗。

核心檢測項目

膜材透氣性能檢測的核心項目主要包括：

透氣量 (Air Permeability Rate / Air Flow Rate): 最核心指標。指在規(guī)定壓差（單位：帕斯卡 Pa）下，單位時間內(nèi)透過單位面積膜材的空氣體積。常用單位為立方米每平方米每秒 (m3/m2/s) 或更常用的升每平方米每秒 (L/m2/s) 或立方英尺每平方英尺每分鐘 (ft3/ft2/min - Frazier)。數(shù)值越高表示透氣性越好。
透氣阻力 / 壓降 (Air Resistance / Pressure Drop): 衡量氣體透過膜材所需克服的阻力大小，通常是在設(shè)定流量下測量膜材兩側(cè)的壓力差。阻力越大，透氣性越差。

關(guān)鍵檢測儀器

膜材透氣性能的標準化測試依賴于專業(yè)的透氣度儀，主要類型及原理如下：

定壓差式透氣度儀 (Constant Pressure Difference Apparatus):
- 原理： 在膜材試樣兩側(cè)維持恒定的氣壓差（ΔP）。儀器測量在該恒定壓差下，單位時間內(nèi)透過規(guī)定面積（通常有固定測試頭尺寸）試樣的空氣流量（Q）。透氣量直接由流量和測試面積計算得出 (Q/A, A為測試面積)。
- 代表儀器/方法： Fraizer 透氣度儀 (常遵循 ASTM D737, ISO 9237, GB/T 5453 等標準)，葛爾萊 (Gurley) 透氣度儀 (常遵循 TAPPI T460, ISO 5636-5 等，更常用于紙張，也可測某些膜材)。
定流量式透氣度儀 (Constant Flow Rate Apparatus):
- 原理： 控制恒定的空氣流量（Q）通過膜材試樣。儀器測量維持該恒定流量所需在試樣兩側(cè)產(chǎn)生的壓力差（ΔP）。透氣性能通過壓降來表征，壓降越大，透氣性越差。
自動數(shù)字透氣度儀： 現(xiàn)代儀器通常結(jié)合了精密壓力傳感器、流量傳感器和微處理器控制，可自動調(diào)節(jié)壓差或流量，精確測量并直接顯示透氣量或壓降值，數(shù)據(jù)可記錄輸出，測試效率高，重復性好。適用于各種標準方法。

所有儀器都包含核心組件：密封測試頭（固定試樣并提供標準測試面積）、精密調(diào)壓/調(diào)流系統(tǒng)、壓力傳感器、流量計/傳感器、數(shù)據(jù)處理與顯示單元。測試環(huán)境（溫濕度）通常需要控制或記錄。

常用檢測方法

膜材透氣性能的檢測依據(jù)不同的國際、國家或行業(yè)標準進行，主流方法基于定壓差原理：

ASTM D737 - Standard Test Method for Air Permeability of Textile Fabrics: 美國材料與試驗協(xié)會標準，廣泛應(yīng)用于紡織品（包括涂層織物、無紡布等膜材）。通常使用 Fraizer 型儀器，測試壓差為 125 Pa (12.7 mm 水柱)，報告單位為 ft3/ft2/min (Frazier) 或可換算為其他單位。
ISO 9237 - Textiles — Determination of permeability of fabrics to air: 國際標準化組織標準，原理與 ASTM D737 類似。通常指定測試壓差為 100 Pa。報告單位為 mm/s (毫米/秒) 或 m3/m2/min (立方米/平方米/分鐘)。是世界范圍內(nèi)最通用的紡織品（含膜材）透氣性測試標準之一。
GB/T 5453 - 紡織品織物透氣性的測定: 中國國家標準，等效采用 ISO 9237。測試方法及要求與 ISO 9237 基本一致。
JIS L 1096 - 機織物及針織物試驗方法: 日本工業(yè)標準，其中也包含透氣性測試方法（A法：弗雷澤型法），常用測試壓差為 125 Pa。
其他特定方法：
- 葛爾萊法 (Gurley Method - TAPPI T460, ISO 5636-5): 測量特定體積空氣（如 100 mL）在一定壓差（如 1.22 kPa）下透過規(guī)定面積（通常 1 in2）試樣所需的時間（秒），即“葛爾萊秒數(shù) (Gurley Seconds)”。秒數(shù)越大，透氣性越差。主要用于紙張、紙板，也適用于一些低透氣性的膜材（如某些電池隔膜、高級過濾膜）。
- 肖伯爾法 (Schopper Method)： 另一種常用于紙張透氣性的方法。
- 醫(yī)療/包裝領(lǐng)域特定標準： 如 ASTM F2298 (用動態(tài)氣流法測試醫(yī)用面罩材料阻力的標準試驗方法)，ISO 13498 (包裝用軟性薄膜與薄片的動態(tài)透氣性測定)，這些可能采用不同的測試條件和評價指標。

核心步驟（以定壓差法為例）：

試樣準備： 按標準要求裁取規(guī)定尺寸和數(shù)量的代表性試樣（通常在標準大氣下調(diào)濕平衡）。
儀器校準： 確認儀器在設(shè)定的測試壓差下工作正常，必要時使用標準板進行校準。
裝夾試樣： 將試樣平整、無張力、無褶皺地夾持在測試頭的密封環(huán)之間，確保有效測試面積被完全覆蓋且無泄漏。
設(shè)定參數(shù)： 設(shè)置標準規(guī)定的測試壓差（如 100 Pa, 125 Pa）。
測試： 啟動儀器，加壓至設(shè)定壓差并穩(wěn)定。儀器自動測量并記錄透過試樣的空氣流量。
計算與報告： 儀器通常自動計算并顯示透氣量（如 Q/A）。記錄每個試樣的結(jié)果，并計算平均值（有時需報告最大值、最小值、變異系數(shù)等）。報告需注明使用的標準、測試壓差、測試面積、結(jié)果單位、環(huán)境溫濕度等信息。

檢測標準與規(guī)范

膜材透氣性能檢測必須嚴格遵循相關(guān)標準，以確保結(jié)果的可比性、準確性和權(quán)威性。選擇哪種標準取決于：

產(chǎn)品最終用途或行業(yè)要求： 如醫(yī)用防護服通常參考 ASTM 或 ISO 的相關(guān)標準；建筑膜材可能參考 ASTM 或特定建筑規(guī)范；包裝材料參考 ASTM 或 ISO 的包裝測試標準。
客戶或采購方要求： 客戶指定遵循的標準。
區(qū)域性法規(guī)或慣例： 如進入北美市場多參考 ASTM，歐洲市場多參考 ISO/EN，中國市場參考 GB。

核心標準要點總結(jié)：

測試條件： 標準嚴格規(guī)定了測試壓差（核心參數(shù)）、試樣尺寸、測試面積、環(huán)境溫濕度（通常為 20±2°C, 65±4% RH）、試樣數(shù)量、調(diào)濕要求等。
結(jié)果表述： 明確規(guī)定了結(jié)果的單位（如 m3/m2/s, L/m2/s, Frazier, mm/s, Gurley s）和修約規(guī)則。
精密度： 部分標準會提供方法精密度（重復性和再現(xiàn)性）的說明。

綜上所述，膜材透氣性能檢測是一個高度標準化、儀器