車用非金屬材料的透氣度（dù）檢測

PERMEABILITY TEST OF NON-METAL MATERIALS

Abstract: This paper introduces some conventional permeability test methods to non-metal materials such as the polyurethane foam ( soft or semi-hard foam ), textile, leather.
Key words: pressure difference, flow rate, air permeability, air flow resistance

1、問題（tí）的提出（chū）

    聚氨（ān）脂（zhī）泡沫塑料（liào）、皮革、紡織品、濾芯紙板等材料常被用於（yú）汽車座椅、內裝飾織物、安全氣囊、空氣阻流板、門板（bǎn）內襯（chèn）、發動機空氣濾清器等（děng）。對這些材料來講，其材質的（de）透氣程度是一個（gè）很重要的技術參數，因為它會直接影響到整車駕駛的舒適性和安全性。因此對以上材料透氣度的檢測（cè），是各（gè）生（shēng）產商及供應商不（bú）可或缺的工作。本文將結（jié）合有關標準介（jiè）紹幾種主要車用非金屬材料的透氣度檢測方法，希望能給讀者提供有益的幫助。

2、聚氨脂泡沫塑料透氣度的檢測

    在汽車（chē）軟飾用塑（sù）料製品中，聚氨酯泡沫塑料的應用最為廣泛，比如座椅、軟飾儀表板、頂棚內（nèi）襯裏、轉向盤等等。聚氨酯（zhǐ）泡沫塑料大概分軟（ruǎn）質、半（bàn）硬質、硬質泡沫塑料三大（dà）類，本文主（zhǔ）要介紹軟質或半硬質泡（pào）沫材料的透氣性檢測。

    ISO 4638、GB/T 10655-2003規定（dìng）了像聚氨脂泡沫這類多孔彈性高（gāo）聚物材料空氣透過率（lǜ）的測定方法。該標準的測試原理在於將一被控製的恒定流量的氣流垂直通過（guò）試樣，測定在試樣兩側所造成的壓力差△P。然後由Darcy定律求得材料的空氣透過率，見（jiàn）公式( 1 )：

---------------------------------- ( 1 )

式（shì）中 : u ---- 空氣線流速,m·s -1 ; qv ---- 空氣流量, m³·s -1 ;

A ---- 試樣截麵積, m² ; K ---- 空氣透過率, m² ;

△P ---- 通過試樣的壓降,Pa; η ---- 空（kōng）氣的動力粘度,Pa·s;

δ ---- 試樣（yàng）的厚度（dù）,m。

    比較（jiào）傳統的試驗方法（試驗裝置示意圖參見圖 1）：做（zuò）一個內腔是（shì）長方體或圓柱體的測量室，在距離底麵50mm處，放置一個開孔率大於70%的格柵，將按標準尺寸裁剪好的試樣放在格柵（shān）上麵。測量室一側連接氣（qì）壓計（jì）或（huò）差（chà）壓傳感器，而另一側連接空氣流（liú）通裝置。該裝置一般由真空極限為6x10 -2 的（de）真空泵和針閥（fá）開關組成，可使通過測量室的（de）吸氣達到足夠的流量，並且流量可以調節。在測量室與空氣流通裝置之（zhī）間安裝流（liú）量測定裝置，該裝置采用三個平行的流量計，其中一個流量計用來測量氣流量,另（lìng）外兩個（gè）用來驗證流量值的讀數,試驗時氣流量的選定值應位於滿刻度的20%至80%之間。具體試驗步驟：按規定把試樣放在格柵上麵後，開啟真空泵，觀察（chá）流量計，通過調節針閥，使流量逐漸接近規定值1分鍾或達到穩定時（shí），觀（guān）察氣壓計或差壓傳感器，記錄下壓降（jiàng）△P。

圖（tú） 1 聚氨脂泡沫塑料透氣度測定示意圖

3、車用紡（fǎng）織品透氣度的檢測

    汽車工業一（yī）直（zhí）以（yǐ）來（lái）都是產業用紡織品的最大用戶， ASTM D737、GB/T 5453 規定了紡（fǎng）織品透氣度的測定方法。該（gāi）標準的測試原理是（shì）：在規定的（de）壓差條件下，測定一定時間內垂（chuí）直通過試樣給定麵積的氣流流量，計算（suàn）出透氣率 R。見公式( 2 )：

----------------------------------- ( 2 )

式中 : qv ---- 平均氣流量, dm³/min（L/min）; A ---- 試樣截麵積, cm² ;

167 ---- 由dm³/min × cm² 換算成mm/s的換算係數；　 R ---- 透氣率,mm/s。

    紡織品透氣度的具體測（cè）試（shì）方（fāng）法（fǎ）很多，比較（jiào）傳統的試驗（yàn）方法（試驗裝置示意圖參見圖 2）：把試樣安放在可更換不（bú）同通口麵積的氣室（shì）上，並用夾具固定好，起動吸風機，借助調壓器慢慢調節吸風電（diàn）機的速度，使傾斜壓力計中的液麵（miàn）穩定在13mm水柱處。此時觀察垂直壓力計並記錄之，讀數精確到刻度尺（chǐ）的（de）一小格，最後從壓差（chà）—流量圖表中查出相應（yīng）的透氣量。

圖 2 紡織品透氣度測定示意圖

4、汽車（chē）用皮革 透氣度的檢測

    皮革多用於高級轎車的座椅蒙皮、儀表板（bǎn）和車身外裝飾件，給人以豪華、氣（qì）派、舒適（shì）的感覺。GB/T 4689規定了皮革透氣度測試的試驗方法。該標準的測試原理：使皮革試樣兩側相反的方向上（shàng）形（xíng）成一定的空氣的壓（yā）力差，而測量在此情況下透過試樣的空氣體積。即單位麵積透過空氣速度的（de）性能，結果以透氣度[mL/（cm²·h）]表示。見公式( 3 )：

----------------------------------- ( 3 )

式中： K ---- 透氣度，ml/（cm²·h）； t0 --- 空（kōng）白試驗所（suǒ）需的時間，s；

t ---- 試樣透過100 mL空氣所需的時間，s； 10 --- 空氣透過的試樣的麵積，cm²。

    皮（pí）革透氣度測試比較傳統的試驗方法（試驗裝置請參見（jiàn）圖 3）：關閉水流控製開關和空氣（qì）控製製開關，拔下磨口塞，向量筒中加水，並將磨口塞塞緊，然後打開水流控製開關，檢查係統是否泄（xiè）露。先不放試樣，將水流（liú）控製開關（guān）關閉，將（20±3）℃的蒸餾水裝滿量筒後塞緊磨口塞。打開水流開關，再打開空氣控製開關，水從排水管中流出，當水位下降到“0”刻度時，立即開動秒表，待水位降到刻（kè）度“100”時立即停止秒表，記錄所需（xū）時間t 0。然後（hòu）放上（shàng）試樣，重複上麵的操（cāo）作，得到時間t。把測試（shì）結果代入公式（3），便求得（dé）透氣度K。

圖（tú） 3 皮革透氣（qì）度測定示意圖

5、結束語

    可以想見今後具有透氣性的車用非金屬的使用將會越來越廣泛，產業界對新（xīn）材料（liào）的開發（fā）一刻也沒有停止過。如何保證材料透氣性優（yōu）良與否，隻有靠檢驗才能知道。上述所述試驗方法都是（shì）比較傳統的試驗方法，優點是設備比較（jiào）經濟，易搭建，缺點（diǎn）是自（zì）動化程度不高（gāo）、人為（wéi）操作誤差大（dà）等。近年來，透氣度檢測設備（bèi）也正從傳統型向電子自動方（fāng）式轉（zhuǎn）變，筆者將在下期就這一問題做專題闡述，希望大家能繼續關注。

參考文獻：

• 周達飛 .汽車用（yòng）塑料——塑料在汽（qì）車中的應用 北京：化學工業出版社，2003
• 李尹熙 .汽車用非金屬材料 北京：北京理工大學出版社，1999
• ISO4638 Polymeric Materials，Cellular Flexible--Determination of Air Flow Permeability
• ASTM D 737 Standard Test Method for Air Permeability of Textile Fabrics
• GB/T 4689.22-1996 皮革 透氣性測定方法
• GB/T 10655-2003 高聚物多（duō）孔（kǒng）彈性材料空氣透過率的測（cè）定
• GB/T 5453-1997 紡織品 織物透氣性的測定