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CAN CGSB 3.0 No. 20.9-2005 (2013) 技术标准详解：纸与纸板空气渗透率测定（葛尔莱法）
全面解析加拿大通用标准委员会葛尔莱法测试标准及其在纸品质量控制中的应用
一、标准概况与适用范围
CAN CGSB 3.0 No. 20.9-2005 (2013) 是加拿大通用标准委员会（Canadian General Standards Board, CGSB）发布的关于纸、纸板及其相关制品空气渗透率测定的标准方法，其核心技术基于葛尔莱（Gurley）透气度测试原理。该标准最初于2005年发布，2013年经确认后继续有效，至今仍为加拿大国内纸品质量检测与认证的重要技术依据。
标准定位：CAN CGSB 3.0 No. 20.9 是 CGSB 3.0 系列“纸浆与纸的测试方法”中的组成部分，专门用于测定片状材料在指定压差下的空气透过能力，尤其适用于定量评估纸张的气孔性、透气度和过滤性能。
1.1 适用范围
该标准适用于大多数类型的纸和纸板，包括但不限于：
- 包装用纸板（如瓦楞纸板、箱板纸）
- 工业过滤纸与滤芯材料
- 卷烟纸与薄页纸
- 绝缘纸及电缆纸
- 经涂布或表面处理后的纸制品（需注意涂层对结果的影响）
标准明确排除了厚度过大或表面极度粗糙导致无法形成有效密封的样品，以及需要进行液体渗透测试的材料。
1.2 标准历史与修订
原版 CAN/CGSB-3.0 No. 20.9 基于 TAPPI T460（葛尔莱法）发展而来，2005年版本合并了多项技术更新，包括对测试头重力活塞的精确度要求、压差条件的选择（1.22 kPa 或 2.45 kPa）以及单位换算的规范化。2013年的确认版本未改动技术内容，仅核对了引用文件的有效性。
标准益处：采用统一的葛尔莱测试方法能够使不同实验室之间获得可比较的透气度数据，从而促进国际贸易、简化质量验收流程，并帮助制造商优化产品气孔率特性。
二、主要技术内容与要求
2.1 测试原理
葛尔莱法基于恒压差原理：将规定面积的试样夹紧于测试头中，通过在试样一侧施加恒定的空气压力（通常为1.22 kPa），测量透过试样所需的时间或空气流量。标准采用“葛尔莱秒数”（Gurley Seconds）作为基本单位，即100 mL空气通过1平方英寸（6.45 cm²）试样所需的时间（秒）。该值越高，表示材料透气性越差。
2.2 设备与材料
| 部件/参数 | 规格要求 | 说明 |
|---|---|---|
| 葛尔莱透气度仪 | 压差范围 0.25–12.5 cm H₂O（24.5–1225 Pa） | 推荐使用数字式自动计时仪器以提高重复性 |
| 测试头面积 | 6.45 cm²（1 in²） 或 3.88 cm² | 大面积测试头用于高透气度样品，小面积用于低透气度样品 |
| 重力活塞 | 质量需满足 1.22 kPa ± 0.02 kPa 压差 | 标准压差，也可选择 2.45 kPa 以加速测试 |
| 密封垫圈 | 氯丁橡胶或类似软弹性材料，邵氏硬度 40–55 | 确保试样边缘无漏气 |
| 计时装置 | 分辨率 0.01 s，最大允许误差 ±0.1% | 或采用体积积算流量计直接显示透气度 |
重要注意事项：测试前的标准大气条件是重要的变异来源。试样必须在相对湿度（50 ± 2）%、温度（23 ± 1）℃ 的环境中至少调湿4小时。高湿度会使纤维膨胀、气孔减小，导致测试结果偏高（更不易透气）；低湿度则相反。
2.3 测试步骤精简
- 样品制备：切取至少10个试样，尺寸不小于7×7 cm，确保无折痕、污渍或穿孔。
- 初始调试：将透气度仪调至水平，确认活塞移动顺畅；预热仪器（如适用）并校验压差传感器。
- 夹持试样：将试样放置在测试头与密封垫之间，以上压紧装置均匀施力至密封压力（一般为 0.4–0.6 MPa）。
- 测试：释放重力活塞，记录100 mL空气通过试样所用时间；对于高透气度样品，可累积至500 mL进行计时，然后按比例换算。
- 重复测量：每个样品至少进行5次测试（正反面各不少于2次），报告平均值和标准差。
三、实施/应用要点
3.1 结果表达与单位
标准结果通常以“葛尔莱秒数”（s/100mL/6.45cm²）表示，也可根据需要进行单位换算：
- 空气渗透率 P (μm/Pa·s)：P = V / (t · Δp · A)，其中 V 为透过体积（m³），t 为时间（s），Δp 为压差（Pa），A 为测试面积（m²）。
- 葛尔莱数 → 透气度转换：1 Gurley Second ≈ 0.6 μm/Pa·s（当压差为1.22 kPa时），但准确转换需查表或按公式计算。
实用提示：当测试时间超过300秒时，建议改用小面积测试头（3.88 cm²）或增大压差至2.45 kPa，以避免因过长测试周期导致的环境扰动。如果测试时间快于2秒，则推荐使用更大流量范围的仪器或标准化方法。
3.2 质量控制图的应用
在生产现场实施该标准时，建议建立葛尔莱秒数的质量控制图（均值-极差图）。每批次至少测试5个样品，记录均值；当均值超出控制限（通常为均值±3σ）时，需检查原料、打浆度、湿部化学品添加等工艺参数。此外，标准建议每三个月进行一次实验室间比对（Round-Robin）以验证设备准确性。
安全关键要求：如果待测试样用于食品包装或医疗用品，必须确保测试空气为洁净干燥的空气（无油无尘），避免因测试过程中的污染影响后续使用。另外，在操作重力活塞式仪器时，务必确保活塞锁定装置完好，防止突然坠落伤及操作人员。
四、与其他标准的关系
CAN CGSB 3.0 No. 20.9 与国际上其他葛尔莱法标准保持高度协调，主要包括：
- ISO 5636-5:2013 — 纸和纸板空气渗透率测定（葛尔莱法），技术内容与 CGSB 3.0 No. 20.9 基本一致，仅在某些细节（如测试面积、压差可选值）上存在微小差异。
- TAPPI T 460 om-16 — 葛尔莱透气度测试标准方法，是 CGSB 标准的主要技术源头，多数参数完全相同。
- ASTM D726-94 (2018) — 非织造布空气渗透率测试方法，虽原理不同（采用恒压差/恒流量），但透气度换算时可作为参考。
- GB/T 22819-2008 — 中国国家标准中的纸张透气度测定方法，其中包含葛尔莱法部分，与 CGSB 标准等效。
使用 CAN CGSB 3.0 No. 20.9 时，建议将主要差异记录在报告中，以便国际交流。同时，该标准也引用了 CAN/CGSB-3.0 No. 1（试样调湿条件）和 No. 2（标准试验环境）等配套标准，形成完整的测试体系。
问： CAN CGSB 3.0 No. 20.9-2005 (2013) 是否仅适用于加拿大？
答： 该标准虽由加拿大通用标准委员会（CGSB）发布，但其技术内容与国际主流标准（ISO 5636-5、TAPPI T460）一致，因此被广泛应用于北美及全球的纸品贸易与第三方检测中。许多国际纸业公司直接将其作为内部测试规范。
答： 该标准虽由加拿大通用标准委员会（CGSB）发布，但其技术内容与国际主流标准（ISO 5636-5、TAPPI T460）一致，因此被广泛应用于北美及全球的纸品贸易与第三方检测中。许多国际纸业公司直接将其作为内部测试规范。
问： 对于涂布纸或覆膜纸，该方法是否适用？
答： 标准规定表面涂层可能影响密封效果或造成局部漏气，因此涂布纸需谨慎使用。建议首先在低放大倍数下检查涂层均匀性；如果涂层形成连续致密膜，则透气度可能极低，葛尔莱法可能不再适用，此时可改用光学方法或压汞法评估孔结构。
答： 标准规定表面涂层可能影响密封效果或造成局部漏气，因此涂布纸需谨慎使用。建议首先在低放大倍数下检查涂层均匀性；如果涂层形成连续致密膜，则透气度可能极低，葛尔莱法可能不再适用，此时可改用光学方法或压汞法评估孔结构。
问： 测试结果有哪些常见影响因素？
答： 最大的影响因素是试样调湿条件（温湿度）和密封压力。此外，纸页的朝向（网面/正面）也可能导致结果差异，因此标准要求分别测试两面并报告。仪器本身的校验（尤其是压差传感器和计时器）也至关重要，建议每半年进行一次校准。
答： 最大的影响因素是试样调湿条件（温湿度）和密封压力。此外，纸页的朝向（网面/正面）也可能导致结果差异，因此标准要求分别测试两面并报告。仪器本身的校验（尤其是压差传感器和计时器）也至关重要，建议每半年进行一次校准。
问： 如何将葛尔莱秒数换算成透气率（μm/Pa·s）？
答： 如果测试面积为 6.45 cm²、压差 1.22 kPa、透过空气体积 100 mL，换算公式为：透气率 (μm/Pa·s) = 100 / (t × 6.45 × 1.22) × 10⁶ 等，单位转换时需注意量纲一致性。使用 CGSB 标准提供的换算表最为可靠（标准附录 B）。
答： 如果测试面积为 6.45 cm²、压差 1.22 kPa、透过空气体积 100 mL，换算公式为：透气率 (μm/Pa·s) = 100 / (t × 6.45 × 1.22) × 10⁶ 等，单位转换时需注意量纲一致性。使用 CGSB 标准提供的换算表最为可靠（标准附录 B）。
版权声明：本文基于 CAN CGSB 3.0 No. 20.9-2005 (2013) 修订确认版编写，技术解读截至 2026 年。读者在使用时应始终参考最新版本的官方标准文本。
