材料的透氣性測試（shì）與透氣（qì）度測試

    氣（qì）體對材料的滲（shèn）透性（Permeability）是材料物理性能檢測的重要項目（mù）之一（yī），滲透性低的材料（liào）我們稱作對氣體具有一定的阻隔性，在這些材料中具有極低的氣體（tǐ）滲透性的材料又稱作阻隔性材料，被作為功能材料大量應用（如商品包裝）；滲透性（xìng）高的材料是相（xiàng）對於具有一（yī）定阻隔性的材料來講的，它（tā）們的氣體透過率（lǜ）非常大，種類繁多，用途也十分廣泛。

1、透氣性測試

    我們常說的透氣性測試是指對（duì）於具（jù）有一定（dìng）氣體（tǐ）阻隔性的材（cái）料進行特定氣體滲透性的檢（jiǎn）測。這類材料多是高分子聚合物（wù）或是由高聚物製成的多層複合材料（liào），廣（guǎng）泛應用於食品、藥品、化工、電子、軍工等領域的產品包裝中。其中阻隔性極優（氣體（tǐ）滲透性極（jí）低）的材料可以用於對氧氣、水蒸（zhēng）氣（qì）敏感商品的包裝，是近幾年塑料包裝（zhuāng）業發展的重點，也是充氣包裝、真空包裝、無菌包裝等新（xīn）型包裝發展的基礎。

    材（cái）料的透氣性測試方法主要（yào）有壓差法和等壓法兩類，其中使用範圍最廣泛（fàn）的是壓差法（可以參閱2005年10月10日及17日（rì）的17C.COM實驗室論壇文章《透氣性（xìng）測試方法及（jí）設備》）。壓（yā）差法是純粹（cuì）的物理檢測方法，測試原理清晰明了，與後麵將（jiāng）要提到（dào）的（de）透氣（qì）度測試（shì）設備原理一致，是透氣性測試中的根本方法。壓差法又（yòu）分為真空壓差（chà）法和正壓差法兩類，按照檢測標準需要采用分辨率非常高的真空規或表（biǎo）壓傳感器，檢測（cè）過程中微小的壓力變化都需要被精確的采集下來。

透氣（qì）性測試（shì）具有如下特（tè）點：

    首先，對於真空（kōng）壓差法透氣性測試設備（bèi），測試腔真空度是（shì）最重要（yào）的一項指標。ASTM D 1434-82（2003）要求真空壓差法的低壓側在26Pa以下，ISO 2556:2001及GB/T 1038-2000均要（yào）求低壓側壓力不大於27 Pa，透氣性測試儀需要配備抽真空（kōng）能力很高的真空泵。由於真空度的高低與試樣的狀態（tài）直接相關，因此，能否達到標準要求的真空度會對試驗數據產（chǎn）生一定的影響。

    其次（cì），真空規（Vacuum Gauge）精度直接影響測試結果精度（dù），而（ér）且精度的選擇會對真空（kōng）規（guī）的量程有一定限製。由於（yú）氣體對這類材料的滲透（tòu）性低（dī），因此在測試過程中測試下腔的壓力變化率也很小，所以真空規的量程無需太大。表1中列出了5種高阻隔（gé）性材料的透氧性檢（jiǎn）測的（de）實測數據，在這（zhè）組試驗中，至試（shì）驗結（jié）束（shù）時（shí）的（de）最大壓力變化量（liàng）都（dōu）不大於（yú）20Pa。

表1. 透氧數據（jù）實測表

    第三，溫度的變（biàn）化能直接影響試樣的阻隔性。材（cái）料的滲透係數、溶解度係（xì）數以及擴散係數受溫度變化的（de）影響（xiǎng）遵守Arrhenius方程。

    目前，用於這（zhè）類氣體滲透性較低的材（cái）料的專業透氣性測試設備發（fā）展很快，Labthink VAC-V1氣體滲（shèn）透（tòu）儀就（jiù）可以完全滿（mǎn）足國標以及ISO標準，功能（néng）十分強大。

2、透氣（qì）度測試（shì）

    對於塑料泡沫、皮革、紡織品、紙板（bǎn）、紙張、多（duō）孔陶瓷等透氣（qì）性較大的材料，用於一些特（tè）定領（lǐng）域時需（xū）要量化氣體對於這些材料的滲透性，例如卷煙紙的透氣性選擇是否恰當能直接影響煙支（zhī）的外觀、卷煙的吃味和煙氣成分的含量，而對紡織品透氣性的控製是直接影響衣物穿著舒適度的關鍵因素。對於這類材料氣體滲透性的檢測我們稱為透氣度測試，試驗（yàn）需要采用（yòng）專業的透氣度測試儀（yí）。

    這類材料的透氣度測試方法大（dà）體可以分為定（dìng）流量測壓差和定壓差測流量兩類（詳細內（nèi）容請（qǐng）參閱《汽車工藝與材料（liào）》2005年9月和10月的《車用非（fēi）金屬材料的透氣度檢測》）。定（dìng）流量測壓差法主要用於聚氨酯泡沫塑料以及軟（ruǎn）質（zhì）或半硬（yìng）質多孔（kǒng）彈（dàn）性材（cái）料的測（cè）試；定壓差測流量法主要應（yīng）用於紡織品、無紡布、皮革、土工布等；紙（zhǐ）、皮革等材料的透氣度檢測需測試在一定壓差下透過試樣一定體積空氣的時間（jiān），這可歸為定壓差測流量一類，再（zài）通過測得的流量進行計算（suàn）就可以（yǐ）了。

    透氣度測試相比之前介（jiè）紹的透氣性測試具有如下特點：

    首先，測試（shì）對象不（bú）同。透（tòu）氣性測試主要用於檢測薄膜，而透氣度測試主要檢測多孔材料、無紡布等。

    其次，透氣性測試（shì）可以檢測氧氣、氮氣（qì）、二氧（yǎng）化碳、空氣等氣體（tǐ）對材（cái）料的滲透性，而透氣（qì）度測試主（zhǔ）要檢測（cè）空氣對材料的滲透性。

    第三，試驗時間長短差（chà）異較大，透氣性（xìng）測試時（shí）間長，透氣度（dù）測試時間要短的多，這主要是因為兩種測試材料透氣性的差別非常大。

    第四，由於透氣度測試主要檢測透氣性高的材料（liào），因此設備無（wú）需使用（yòng）高靈敏度的真空規或壓力傳感器，對真空泵的抽真空（kōng）能力要（yào）求也比較低，但要求壓力傳感器具（jù）有很寬的量程，以滿足（zú）不同透氣量檢測的需要（yào）。

    第五，透氣度測試設備的關鍵元器件不僅有壓（yā）力（lì）傳感器和真空泵，流量計（jì）的精（jīng）度和量程也非常重要。

    第六，不同（tóng）的材料，由於檢測（cè）標（biāo）準以及方法的差異（yì），試驗（yàn）數據的單位差別很大：如紡織品（pǐn）的最終測試結果是透氣（qì）率（mm/s），而皮革的最終測（cè）試結果卻是透氣量（ml/cm²·h）。配（pèi）合專用操作軟件，同一款透氣度測試儀可以完成以（yǐ）上各種（zhǒng）試驗（yàn）數據的轉換。

    目前透氣度測試設備的發展很不均衡，例如現在市（shì）場上用於紡（fǎng）織物、紙張（zhāng）等材料的透氣度測試（shì）儀品種很多，而用於聚（jù）氨酯泡沫塑料及多孔彈性材（cái）料透氣度的檢測設備卻很（hěn）少見。今年Labthink17C.COM研發的（de）TQD-G1透氣度測試儀是一款同時具備定流量測壓差和（hé）定壓差測流量兩種模式的檢測設備，配合專業軟件，基本上能滿足多數非金屬材料的透氣度測試需要，而且Labthink17C.COM可以根據（jù）客戶的檢測需要量身定做指定測試範圍（wéi）和精度的透氣度測試儀，實（shí）用性更優。

3、總結

    同是檢測氣體對材料的（de）滲透性，材料性能的差（chà）異引起了檢測設備（bèi）的明顯變化，根據檢測需要選擇相應的設備是獲得實用的測試範圍（wéi）及精度的最佳方法。雖然對於軟包裝材料、卷煙紙、紡織物等材料，市場上都已有專門的檢測設備出售，但是對於（yú）聚（jù）氨酯泡沫塑料、多孔彈性（xìng）體等，TQD-G1透氣度測試儀（yí）的推出（chū）無疑是（shì）對材（cái）料透氣性控製的（de）有（yǒu）利推動。