ISO 72312023 柔性多孔聚合材料恒定压降下空气流量值的测定标准立项发展报告

柔性多孔聚合材料恒定压降下空气流量值的测定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:DeterminationofAirFlowValueatConstantPressure-DropforFlexibleCellularPolymericMaterials摘要关键词：柔性多孔聚合材料；空气流量值；恒定压降；透气性测试；国际标准；泡沫材料Keywords:Flexiblecellularpolymericmaterials;Airflowvalue;Constantpressure-drop;Airpermeabilitytest;Internationalstandard;Foammaterials一、引言1.1标准立项背景柔性多孔聚合材料是指以高分子聚合物为基体，通过物理或化学发泡工艺制成的具有大量互通或半互通孔结构的材料，主要包括软质聚氨酯泡沫塑料、聚烯烃泡沫、乳胶泡沫等品类。这类材料凭借其轻质、高弹、吸音隔振及透气透湿等复合功能，已成为现代工业体系中不可或缺的基础性功能材料。在柔性多孔材料的众多性能指标中，空气流量值（AirFlowValue,AFV）是表征材料透气性能的核心参数。空气流量值是指在规定的恒定压降条件下，单位时间内垂直通过单位面积试样的空气体积。该参数与材料的开孔率、孔径分布及孔道连通性密切相关，直接影响泡沫材料在座椅通风系统、空气过滤元件、吸音降噪结构、医用敷料及运动防护装备等应用场景中的实际功能表现。随着全球制造业对产品舒适性和功能性的要求不断提升，透气性测试的需求量和精度要求持续增长。在此背景下，制定科学统一、操作规范、结果可比的空气流量值测定方法，成为泡沫材料生产、应用和贸易各方的共同需求。ISO7231标准的制定与修订，正是顺应这一行业趋势的重要举措。1.2标准修订的必要性ISO7231标准自首次发布以来已有数十年的应用历史。在此过程中，泡沫材料的生产工艺不断革新，新型发泡剂和助剂的引入使材料微观结构更加复杂多样；同时，测试仪器的自动化水平和精度也在持续提升。传统的测试方法和仪器校准手段在面对新材料、新工艺和新应用场景时，逐步暴露出一些技术局限性。具体而言，主要体现在以下几个方面：-设备适应性不足：随着高回弹泡沫、慢回弹记忆泡沫和微孔泡沫等新材料的出现，原有标准中规定的测试装置在密封方式、压降控制精度和流量计量范围等方面存在适应性不足的问题；-精度与重复性提升空间：不同实验室之间对同一材料的测试结果仍存在一定的离散度，需要在试样处理、密封方式和操作程序等方面进一步明确和细化；-现代质量管理需求：ISO9001质量管理体系和IATF16949汽车行业质量管理体系对检测方法的测量系统分析（MSA）、不确定度评定和溯源链条提出了更高的要求，标准需要配套提供必要的技术指导。在上述因素的共同驱动下，ISO/TC45（橡胶与橡胶制品技术委员会）下属的SC4（软质泡沫聚合物分技术委员会）启动了ISO7231的修订工作，历经多轮国际研讨与草案评审，最终于2023年8月15日完成修订并正式发布。二、标准概况2.1标准基本信息-标准编号：ISO7231:2023-标准名称：柔性多孔聚合材料恒定压降下空气流量值的测定-英文名称：Polymericmaterials,cellular,flexible—Determinationofairflowvalueatconstantpressure-drop-标准状态：现行有效-发布机构：国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization）-技术归口：ISO/TC45/SC4（软质泡沫聚合物分技术委员会）-ICS分类号：83.100（泡沫材料）-发布日期：2023年8月15日-替代标准：ISO7231:2010-标准语种：英语-发行格式：电子版加密PDF2.2标准性质与定位ISO7231:2023属于方法标准，其核心定位是规定柔性多孔聚合材料在恒定压降条件下空气流量值的测定方法。作为ISO层面发布的国际标准，该标准在国际贸易技术仲裁、产品质量认证及实验室间比对等活动中具有重要的技术依据地位。标准所规定的试验方法适用于软质泡沫聚合材料（包括开孔型和部分半开孔型），尤其适用于聚氨酯软质泡沫等典型品种。三、标准修订历程ISO7231标准的修订历程反映了国际社会对柔性多孔材料透气性能测试技术认识的不断深化。该标准的发展经历了以下主要阶段：|版本年份|修订内容概述||:---:|:---||1972年|首次发布（ISO7231:1972），为国际间统一泡沫材料透气性测试方法奠定了初步框架||1980年代|仪器结构和操作程序得到优化完善，明确了空气流量计的选型要求||1990年代|结合实验室间比对结果对测量不确定度予以关注，更新了校准要求||2010年|全面修订（ISO7231:2010），引入现代计量要求，补充试样状态调节等细节||2023年|最新修订（ISO7231:2023），适应当前材料发展和仪器技术进步需求|在ISO7231:2023的修订过程中，ISO/TC45/SC4分技术委员会组织来自各成员体的专家，围绕测试仪器的技术规格、试样尺寸与制备方法、状态调节条件、试验步骤、结果计算与表示方式以及精密度数据等关键内容开展了系统研讨。修订工作充分参考了各主要成员国（包括中国、美国、德国、日本等）的国家标准和行业实践经验，力求在方法科学性、操作简便性和结果可比性之间取得最佳平衡。3.12023版主要修订内容分析与2010版相比，ISO7231:2023在以下方面进行了重点修订：1.术语和定义的更新：结合ISO18383等通用多孔材料术语标准，对空气流量值、压降等相关术语进行了重新界定和校准；2.仪器要求的细化：对试样夹具的密封方式、压降测量仪表的精度等级及流量计的校准周期提出了更为明确的技术要求；3.试样制备和状态调节：对取样位置、试样尺寸公差及状态调节的条件（温度、湿度、时间）进行了补充说明，提高了试验的可重复性；4.精密度数据的补充：新增了基于国际实验室间比对试验（interlaboratorytest）所得出的重复性和再现性数据，为标准使用方提供了不确定度评定的参考基础；5.附录的完善：增加了关于仪器校准和日常核查的指导性附录，有助于实验室建立完善的内部质量控制体系。四、标准核心内容与技术要点4.1方法原理ISO7231:2023所规定的测试方法基于Darcy定律在泡沫材料中的应用原理。其核心思想是：在稳定的气流条件下，对规定尺寸的试样施加一个恒定的空气压降，测量在该压降条件下通过试样的空气体积流量。空气流量值的计算公式为：\[AFV=\frac{Q}{A\cdott}\]其中：-AFV——空气流量值，单位为升/（平方米·秒）或立方米/（平方米·小时）；-Q——在规定的恒定压降和测试时间内通过试样的空气总量，单位为升或立方米；-A——试样的有效测试截面积，单位为平方米；-t——测试持续时间，单位为秒或小时。该方法的物理基础在于：当气流以层流状态通过多孔介质时，在压降恒定的条件下，流速与材料的渗透性直接相关。通过控制压降条件并精确测量流量，可获得反映材料孔隙结构和连通性的特征参数。4.2测试装置与仪器要求标准对测试装置的核心组件提出了明确的技术要求，主要包括：1.空气供给系统：应能提供稳定、清洁、干燥的空气源，并配备压力调节装置，确保在测试期间压降值维持恒定（偏差控制在规定范围内）；2.试样夹持装置：应能牢固夹持试样并保证其边缘的气密性，有效测试面积应精确已知且可复现，夹持力应适中，避免因过度压缩导致试样结构发生额外变形；3.压降测量仪表：推荐使用精度不低于0.5级的压力计或压差传感器，测量范围应覆盖标准要求的典型压降值（通常为125Pa或250Pa，具体视产品规范和供需双方协议确定）；4.流量计量装置：可采用转子流量计、质量流量计或层流流量元件等，要求其量程和精度覆盖预期的空气流量范围，并定期进行计量溯源和校准。4.3试样制备与状态调节-取样要求：试样应从材料的大致几何中心区域切取，避开表皮层和明显缺陷区域。除非产品规范另有规定，推荐试样尺寸为50mm×50mm，厚度为10mm～50mm；-尺寸测量：试样的长度、宽度和厚度应使用精度不低于0.1mm的量具进行测量，取多点测量值的算术平均值参与计算；-状态调节：试样应在温度（23±2）℃、相对湿度（50±5）%的标准环境中进行不少于16小时的状态调节，以确保材料中的水分含量和微观结构达到平衡状态。4.4试验步骤标准的试验步骤主要包括：1.将经过状态调节的试样放入试样夹持装置中，确保密封良好且无显著边缘泄漏；2.启动空气供给系统，缓慢调节流量使试样两侧的压差达到规定的恒定值；3.待压降稳定后，在规定的采样时间内记录通过试样的空气流量值；4.对同一试样在不同位置或同批材料的多个试样进行重复测定，取平均值作为该材料的空气流量值；5.记录测试环境的温度、湿度等参数，作为结果评定的辅助信息。4.5结果表示与精密度标准规定，空气流量值的测定结果应以单位时间内单位面积通过的气体体积表示，并给出典型条件下的精密度数据。根据标准中基于实验室间比对试验获得的统计数据，ISO7231:2023所规定的测试方法在重复性条件下（同一实验室、同一操作者、同一设备）的变异系数一般可控制在5%以内；在再现性条件下（不同实验室）的变异系数通常在10%～15%之间。具体精密度数值取决于材料的均匀性和孔隙结构特征。4.6标准中规定的仪器技术要求汇总|技术要素|技术要求||:---|:---||压降设定值|125Pa（常规条件，可根据产品规范调整）||压力计量精度|≥0.5级||流量计精度|±2%读数（推荐）||试样有效面积|精确至±1%||状态调节条件|（23±2）℃，相对湿度（50±5）%，≥16h||测试环境|标准实验室环境（23±2）℃|五、标准与国内标准的对标分析ISO7231:2023所涉及的测试领域与我国国家标准GB/T10655《高聚物多孔弹性材料空气透气率的测定》在技术内容上具有高度对应关系。GB/T10655系等效采用ISO7231标准制定，其最新版本在技术指标、仪器要求和试验程序等方面与ISO7231保持了同步更新。对标分析表明，我国标准与ISO7231:2023在以下几个方面总体保持一致：-方法原理：均采用恒定压降条件下测量空气流量的技术路线；-仪器要求：对空气供给系统、压降测量和流量计量的要求基本一致；-试验程序：试样制备、状态调节和测试步骤的框架结构相同。需要关注的是，部分技术细节仍存在一定差异，例如在压降设定值的选择范围、试样尺寸的推荐规格及精密度数据的引用方式上，国内标准尚有进一步细化完善的空间。在我国实质性参与国际标准化工作的背景下，建议国内相关标准化技术委员会持续跟踪ISO7231后续修订动态，适时对GB/T10655进行修订更新，确保我国标准与国际标准保持同步。六、主要起草单位与归口管理机构ISO7231:2023由国际标准化组织ISO/TC45（橡胶与橡胶制品技术委员会）下属的SC4分技术委员会（软质泡沫聚合物分技术委员会）归口管理并组织修订。该分技术委员会的秘书处工作目前由日本工业标准调查会（JISC）承担。在修订过程中，来自中国、美国、德国、英国、法国、韩国等多个成员体的技术专家参与了草案讨论和技术内容的审定工作。6.1国内主要对口单位在国内，与ISO/TC45/SC4对应的技术归口单位是全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会胶乳与胶制品分技术委员会（SAC/TC35/SC4），秘书处设于北京市理化分析测试中心。该委员会负责组织国内相关单位参与ISO7231等国际标准的投票评议和意见反馈工作，同时承担将ISO7231转化为我国国家标准的技术组织工作。6.2参与单位典型介绍在全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会的协调组织下，国内多家科研院所和检测机构积极参与了ISO7231:2023修订过程中的国际比对试验和意见反馈工作。以中国石油化工股份有限公司北京化工研究院（简称“北京化工研究院”）为例，该院作为国内泡沫材料标准化工作的核心技术支持单位之一，在以下方面发挥了重要作用：北京化工研究院组建于1958年，是中国石化直属综合性研究院，长期从事聚氨酯材料、合成树脂及功能高分子材料的研究开发工作。依托其建设有“橡塑新型材料合成国家工程研究中心”和“国家合成树脂质量监督检验中心”等国家级研发与检测平台。在泡沫材料标准化领域，该院参与了多项ISO及国家标准制修订工作，积累了丰富的国际标准工作经验。在ISO7231:2023的修订过程中，北京化工研究院相关科研团队针对高回弹泡沫、半硬质泡沫等新材料的透气性特征开展了系统的试验研究，为标准的修订提供了关键的试验数据和验证支撑。此外，该院还长期从事泡沫材料测试方法的研究与推广工作，面向行业提供透气性测试的技术培训与检测服务，为我国泡沫材料产业的质量提升和技术进步提供了有力的技术支持。七、标准实施的意义与应用前景7.1对产业发展的支撑作用1.促进国际贸易便利化：统一的测试方法为世界各国之间的泡沫材料贸易提供了共同的技术语言，有助于消除技术性贸易壁垒；2.推动产品质量提升：通过精确、可比的透气性检测，生产企业可更有效地开展产品配方优化、工艺参数控制和最终产品质量判定；3.支撑下游应用开发：汽车座椅通风系统、床垫透气排湿设计、空气过滤元件性能优化等下游应用场景均依赖可靠的透气性数据，该标准为相关设计和选材提供了基础数据支撑。7.2应用领域柔性多孔聚合材料透气性测试的应用覆盖面十分广泛，主要包括但不限于以下领域：-家具与床上用品：评价沙发坐垫、床垫和枕芯的透气排湿性能；-汽车工业：用于汽车座椅泡沫、内饰隔音材料及空调滤清器的透气性能检测，与座椅通风功能和车内空气质量直接相关；-医疗卫生：医用泡沫敷料、矫形垫材等的透气性和舒适性评价；-噪声治理：多孔吸声材料的流阻特性与透气性密切相关，空气流量值是建模计算的重要输入参数。八、发展趋势与展望8.1技术发展驱动标准持续演进随着智能制造和工业4.0理念在材料检测领域的深入渗透，泡沫材料透