車用非金屬（shǔ）材料的透氣度檢測

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、問題的提出

    聚（jù）氨脂泡沫塑料、皮革、紡織品、濾芯紙板（bǎn）等材料常被用於汽車座椅、內裝（zhuāng）飾織物、安全（quán）氣囊、空氣阻流板、門板內襯、發動機空氣濾（lǜ）清器等。對這些材（cái）料來（lái）講（jiǎng），其材質的透氣程度是一個很（hěn）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（quán）性。因此對以上材料透氣度的檢測，是各生產商及供（gòng）應商不（bú）可或缺的（de）工作。本文將結合有關標準介紹幾（jǐ）種（zhǒng）主要車用非金屬材料的（de）透氣度檢測方法，希望能給讀者提供有益的幫（bāng）助。

2、聚氨脂泡沫塑料透氣度的檢測（cè）

    在汽車軟飾（shì）用塑料製品中，聚氨酯泡（pào）沫塑料的應用最（zuì）為廣泛，比如座椅、軟飾儀表板、頂棚內襯裏、轉向盤等等。聚氨酯泡（pào）沫塑料大概分軟質、半硬質、硬質泡沫塑料三大類，本文主要介紹軟質或半硬質泡沫材料的透氣性檢（jiǎn）測。

    ISO 4638、GB/T 10655-2003規定了像聚氨脂泡沫這類多孔彈性高聚物材料空氣透過率的測定方法。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試樣，測定在試樣（yàng）兩側所造成的壓力差△P。然（rán）後由Darcy定律求得材料的空氣透（tòu）過率，見公式( 1 )：

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

式中 : u ---- 空氣線流速,m·s -1 ; qv ---- 空氣流量, m³·s -1 ;

A ---- 試（shì）樣截麵積, m² ; K ---- 空氣透過率, m² ;

△P ---- 通過試樣的壓降（jiàng）,Pa; η ---- 空氣的動力粘（zhān）度,Pa·s;

δ ---- 試樣的厚度（dù）,m。

    比（bǐ）較傳統的試（shì）驗方法（試驗裝置示意圖參見圖 1）：做一個內腔是長方體（tǐ）或圓柱體的（de）測量（liàng）室，在距離底麵50mm處，放置一個開孔率大於70%的（de）格柵，將按（àn）標準尺寸裁剪好的（de）試樣放（fàng）在（zài）格柵上麵。測量室一側連接氣壓計或差壓傳感器（qì），而另一側連接空氣流（liú）通裝置。該裝置一般由（yóu）真（zhēn）空極限為6x10 -2 的真空泵和針閥（fá）開關組成，可（kě）使通過測量（liàng）室的吸氣達到（dào）足夠的流（liú）量，並且流（liú）量可以調節。在（zài）測（cè）量室（shì）與空氣流通裝置之間安裝流量測定裝置，該裝（zhuāng）置采用三個（gè）平行的流量計，其中一（yī）個（gè）流（liú）量計用來測量氣流量,另外兩（liǎng）個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（jiān）。具體試驗步驟：按規定把試樣放在格柵上（shàng）麵後，開啟真空泵，觀察流量（liàng）計，通（tōng）過調節針閥，使流量逐漸接近規定值1分鍾或達到穩定時，觀察氣壓計或差壓傳感器，記錄（lù）下壓降△P。

圖 1 聚氨脂泡沫（mò）塑料透氣度測定示意圖（tú）

3、車用紡織品透氣度的檢測（cè）

    汽車工業一直以來都是產業用紡織品的最大用戶， ASTM D737、GB/T 5453 規定了紡織品透氣度的測定方法。該標準的測試原理是：在規（guī）定的壓（yā）差條件下，測定一定時間內垂直（zhí）通過（guò）試樣給定麵（miàn）積的氣流流量（liàng），計算出透氣率 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（shù）；　 R ---- 透氣（qì）率,mm/s。

    紡織品透氣度的具體測試方法很多，比較傳統的試驗方法（試驗裝置示意圖參見圖 2）：把試樣安放在可（kě）更換不同通口麵積的氣室上，並（bìng）用夾具固（gù）定好，起動（dòng）吸風機，借助調壓器慢慢調節（jiē）吸風電機的速（sù）度，使傾斜壓力（lì）計中的液（yè）麵穩定（dìng）在13mm水柱（zhù）處。此時觀察垂直壓力計（jì）並記錄之，讀數精確到刻度尺的一小格，最後從壓差—流量圖表中查（chá）出相應的透氣量。

圖 2 紡織品透氣度測定示意圖（tú）

4、汽車（chē）用皮革 透（tòu）氣度（dù）的檢測

    皮（pí）革（gé）多用於高級轎（jiào）車的座椅蒙皮、儀表板和車身外裝飾件（jiàn），給人以豪華、氣派、舒適的感覺。GB/T 4689規（guī）定（dìng）了（le）皮革透（tòu）氣度測試的試驗方法。該標準的測試原理（lǐ）：使皮革試樣兩側相反的方向上形成一（yī）定的空（kōng）氣的壓力差，而（ér）測量在此情況下透過試樣的空（kōng）氣體積。即單位麵積透過空氣速度的性能，結果以透氣度[mL/（cm²·h）]表示。見公式( 3 )：

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

式（shì）中（zhōng）： K ---- 透氣度，ml/（cm²·h）； t0 --- 空（kōng）白試驗所需的（de）時間（jiān），s；

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

    皮革透氣度測試比較傳統的試驗方法（試驗裝置請參見圖 3）：關閉（bì）水流控製開關和空氣控製製開關，拔下磨口塞，向量筒中加水，並將（jiāng）磨（mó）口（kǒu）塞塞緊，然後打開水流控製開關，檢查係（xì）統（tǒng）是否泄露。先不放試（shì）樣，將水流控製開關關閉，將（20±3）℃的蒸餾水裝滿量筒後塞緊磨口塞。打開（kāi）水流開關，再打開空氣（qì）控製（zhì）開關，水從排水管中流出，當水（shuǐ）位下降到“0”刻度時，立即開動秒表，待水位（wèi）降到刻度“100”時立（lì）即停止秒（miǎo）表，記錄所需時間（jiān）t 0。然後放上（shàng）試樣，重複（fù）上麵的操作，得到時間t。把（bǎ）測試結果代入公式（3），便求得透氣度K。

圖 3 皮革透（tòu）氣度測定示意圖

5、結束語

    可以想見今後具有透氣性的車用非（fēi）金屬的使用將會越來越廣泛，產業界對新（xīn）材料的開發一刻也沒有停止過。如何保證材料透氣（qì）性優良與否，隻有靠檢驗才能知道（dào）。上述所述試驗方（fāng）法都是比較（jiào）傳統的試驗方法，優點是設備比較經濟，易搭建，缺點是（shì）自動（dòng）化程度不高、人為操作誤差大等。近（jìn）年來，透氣（qì）度檢測設備也正從傳統型向電子自動方式轉變，筆者將在下期就這一問題做專題闡述（shù），希望大家能繼續（xù）關注。

參考文獻：

• 周達飛 .汽車用塑料——塑料在汽（qì）車中的應用 北京：化（huà）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 高聚物多孔彈性材（cái）料空氣透（tòu）過率的測定
• GB/T 5453-1997 紡織品 織物透（tòu）氣性的測（cè）定