電纜密封接頭密封件的滲透性，是指氣體或蒸氣穿過密封材料本體的情形。彈性體即使已充分壓縮、封閉電纜周圍的通路，分子仍可能穿過其材料本體。我會先找出傳輸路徑：穿過完整材料、沿著開放界面，或由外殼內既有物質釋出。不同路徑需要不同的修正措施與測試。
選擇材料時，應在預定溫度與壓力條件下，比較確切配方與將接觸的氣體或蒸氣。接著檢查模製密封件與完整電纜引入口。水蒸氣透過率指南進一步說明水氣專用的比較方式。
重點摘要
- 分別辨識材料本體滲透、連通路徑洩漏及內部釋氣。
- 比較確切配方、氣體種類及條件；聚合物家族名稱只是起點。
- 解讀材料傳輸時，使用該氣體種類的分壓差。
- 區分透過率、透過度、滲透係數與組裝件洩漏率。
- 評估已安裝的電纜、兩處密封界面，以及所有其他跨越邊界的路徑。
氣體是沿著哪一條路徑傳輸？
滲透是分子穿過材料本體的傳輸。洩漏是氣體經由彼此連通的開口流動。釋氣則是材料或滯留物質釋出氣體。三者都可能影響氣體量測，因此在更換密封材料配方前，我會先分辨傳輸路徑。
| 機制 | 物理通路 | 適用的修正措施 | 適用的量測方式 |
|---|---|---|---|
| 材料本體滲透 | 分子穿過完整的彈性體。 | 依氣體種類與條件選擇合適的配方及幾何形狀。 | 在已定義的溫度、壓力、厚度及狀態調節條件下量測材料傳輸。 |
| 介面洩漏 | 氣體沿著電纜、密封件、本體、壁面、螺紋或配件處的間隙流動。 | 修正配合、表面損傷、壓縮量或組裝方式。 | 測試具代表性的引入口與電纜是否洩漏。 |
| 釋氣 | 聚合物、塗層、潤滑劑或污染物在邊界內釋出氣體。 | 控管材料選擇、潔淨度及允許的狀態調節方式。 | 在相關條件下量測內部氣體釋出或材料釋氣。 |
微觀密封機制指南說明如何透過壓縮關閉連通的界面路徑。即使彈性體的滲透係數很低，若刮痕橫跨接觸帶，仍屬於安裝問題。相反地，接觸表面完好時，在敏感應用中材料本體傳輸仍可能是重要因素。
NASA 釋氣資料庫使用 ASTM E595 真空測試，記錄總質量損失及收集到的可凝結揮發物質，供太空飛行材料選用。這些量測針對材料釋出。因此，在腔體內偵測到的氣體，可能來自內部零件，也可能來自外部。
哪些因素會影響氣體穿過完整密封件？
氣體傳輸同時涉及氣體分子進入聚合物，以及在其中移動。溶解度描述特定條件下材料吸收的量；擴散係數則描述已溶解氣體在材料中移動的容易程度。兩者說明了比較氣體阻隔能力時，為何必須標明聚合物與氣體種類。
一項 2019 年聚合物滲透研究說明此關係，以及溫度、分壓與材料歷史的重要性。該研究探討聚合物層，因此我在此採用其傳輸原理，同時依模製電纜密封件本身的幾何形狀評估。
分壓是混合氣體中某一氣體種類所貢獻的壓力。即使密封件兩側的空氣總壓幾乎相同，水蒸氣分壓仍可能不同，而此差異會驅動水蒸氣傳輸。量測水蒸氣時，記錄兩側的溫度與濕度；只看外殼總壓力會忽略濕度梯度。
溫度、曝露時間及先前的狀態調節條件都可能改變材料反應。初始乾燥的試樣，可能先吸收水分，之後透過率才趨於穩定。我會將穩定判定規則與量測區間一併記錄，尤其是比較短時間測試與長時間曝露時。
如何比較 EPDM、NBR、FKM 與矽膠？
我會先依預定介質比較確切配方，再確認其是否仍保有密封電纜所需的接觸狀態。乙烯丙烯二烯橡膠（EPDM）、丁腈橡膠（NBR）、氟橡膠（FKM）與矽膠各自都包含多種配方。填料、塑化劑、硫化方式、硬度、加工及老化狀況都可能影響實際供應的零件。
BS ISO 2782-1:2022 提供硫化橡膠與熱塑性橡膠的分壓差法。這些方法會測定不同組合的透過率、滲透係數、擴散係數及溶解度係數。其適用範圍包含最低硬度 35 IRHD，以及單一氣體與混合氣體。應選用符合試件及比較量的測試方法。
| 選擇因素 | 實際檢查理由 |
|---|---|
| 確切氣體或蒸氣種類，包括混合物 | 同一配方可能與不同氣體種類產生不同作用。 |
| 兩側的溫度與壓力 | 條件會影響吸收、傳輸及驅動力。 |
| 配方、硫化及製造狀態 | 受測配方應能代表實際供應的密封件。 |
| 厚度、形狀及曝露面積 | 這些因素決定傳輸路徑及參與傳輸的材料量。 |
| 濕度、狀態調節與老化 | 乾燥的新試樣可能與經過使用曝露後的反應不同。 |
| 化學與機械狀態 | 膨潤、龜裂或接觸喪失可能使洩漏增加到材料本體傳輸之外。 |
EPDM 與矽橡膠比較指南涵蓋更廣泛的選擇取捨。若會接觸溶劑或製程蒸氣，也應依化學耐受性標準評估濃度、溫度、時間及實際配方變化。
只有在密封件仍符合機械用途時，較低的初始傳輸值才有意義。應在相關狀態調節後檢查膨潤或收縮、硬化或軟化、裂紋及密封力是否保持。這能將材料選擇與必須維持封閉的接觸表面連結起來。
比較數值前，先選定傳輸量
滲透係數與組裝件洩漏率描述的是不同對象。我會先確認所比較的量及其單位，再在相容條件下比較同類試件。
| 物理量 | 意義 | 結果中仍須列明的資訊 |
|---|---|---|
| 氣體透過速率 | 在一段時間內穿過已定義試件的氣體量，並依方法按面積正規化。 | 氣體種類、試件、面積計算方式及曝露條件。 |
| 透過度 | 按面積正規化的傳輸量除以相關分壓差。 | 受測層或結構及其厚度。 |
| 滲透係數 | 依合理模型計算並按厚度正規化的材料傳輸值。 | 配方、氣體種類、溫度及厚度關係的適用性。 |
| 洩漏率 | 在所述條件下，氣體流經受測邊界的流量。 | 完整受測物、壓力、偵測器反應及流量單位。 |
| 水蒸氣透過率（WVTR） | 單位面積、單位時間內穿過的水蒸氣質量。 | 濕度、溫度、厚度及測試方法。 |
ASTM D1434-23 量測氣體穿過塑膠薄膜、片材、層壓材料及塗層材料的傳輸。該標準未規定包裝密封件測試，也提醒若未建立厚度與透過率的關係，不應按厚度正規化。可用材料測試結果篩選合適試件，再另外評估模製引入口。
BS ISO 2528:2017 說明以重量法皿式方法量測片材的 WVTR。其範圍將 WVTR 與滲透係數區分。以 g/(m²·day) 表示的數值是按面積正規化的質量透過率；再按壓力或厚度正規化會改變其意義與單位。
假設性的水蒸氣計算
假設穩態材料測試以一片均質平面試件測得 WVTR = 8.64 g/(m²·day)，試件厚度 2 mm。在相同且已說明的測試溫度下，假設試件兩面的校正後水蒸氣分壓差為 1,000 Pa。這些是示例輸入值，並非電纜密封接頭的實測性能。
質量單位的換算如下：
其中， 表示質量通量， 表示透過度， 表示按厚度正規化的滲透係數， 表示水蒸氣分壓差， 表示以公尺計的厚度。換算因子將克轉為公斤、將日轉為秒。NIST 水蒸氣量測報告說明通量、壓差、厚度及空氣層阻力的作用；其材料結果是針對屋頂試件。
| 結果 | 計算 | 數值 |
|---|---|---|
| 質量通量 | 8.64 ÷ 1,000 ÷ 86,400 | 1.00 × 10⁻⁷ kg/(m²·s) |
| 透過度 | 質量通量 ÷ 1,000 Pa | 1.00 × 10⁻¹⁰ kg/(m²·s·Pa) |
| 滲透係數 | 透過度 × 0.002 m | 2.00 × 10⁻¹³ kg/(m·s·Pa) |
水蒸氣透過度計算器會執行這些正規化。全程應輸入相同的實測氣體種類與穩態條件。壓差是試件兩面的壓差；空氣層或邊緣效應則依測試方法處理。複合結構在將本質值歸屬於其中單一組成材料之前，必須先依其自身結構解讀。
我會依不同用途使用這三種結果：通量描述實測傳輸量，透過度描述受測厚度，滲透係數則支援有根據的材料比較。模製密封件具有不同形狀與接觸配置，因此接下來要評估實際安裝狀態。
試件組成電纜引入口後，會有哪些改變？
已安裝的引入口增加了曲面幾何形狀、壓縮接觸面及多種可能的旁通路徑。我會將密封件、電纜外被、本體、壁面密封、螺紋或鎖緊螺帽、轉接頭及其他穿孔部件都納入測試邊界。
剖面概念圖展示電纜穿過彈性體密封件，分隔兩個氣體空間。
在電纜側，檢查直徑公差、橢圓度、接縫、印字、損傷及移動。彎折或未支撐的載荷可能改變密封件的接觸狀態。在外殼側，檢查孔徑或螺紋、壁面表面、墊片或 O 形環、塗層及配件堆疊。評估引入口之前，應依產品說明完成組裝並支撐電纜。
IEC 62444:2010 規範製造商供應的完整電纜密封接頭。這是評估其構造及性能要求的適當產品層級。若有額外氣體邊界要求，須依相關安裝另行界定條件及允收限值。
IEC 60529 將外殼對接近危險部位、固體異物及水的防護能力分類。這類曝露請參考 IP 防護等級指南。氣體或蒸氣傳輸需要額外量測，因其流體、驅動力及偵測方法都不同。
由應用決定可接受的傳輸量
我會先確認受保護的製程及氣體移動可能造成的後果。對濕度敏感的箱體、真空儀器及受控氣體容積，可能各自需要不同的量值、操作狀態及限值。在選擇測試前，應連同適用安全規則，依設備或製程設計訂定要求。
| 應用疑慮 | 主要問題 | 量測重點 |
|---|---|---|
| 受控氣體組成 | 哪些氣體種類會穿越邊界，方向為何？ | 特定氣體的傳輸量及完整引入口的洩漏。 |
| 對水分敏感的外殼 | 水氣是穿過材料、開口，還是來自內部？ | WVTR、洩漏路徑、內部水氣及凝結條件。 |
| 真空或分析設備 | 有多少氣體來自外部？又有多少來自內部材料釋出？ | 外部洩漏、滲透及經狀態調節後的內部釋出。 |
| 溶劑或製程蒸氣 | 曝露是否會在傳輸過程中改變密封件？ | 傳輸量，以及經化學與熱條件調節後仍保有的密封能力。 |
| 危險區域 | 適用哪一種防護概念與引入口配置？ | 所需認證與安裝檢查，以及另行指定的氣體邊界測試。 |
對於危險區域引入口，應確認設備防護概念、所需電纜密封接頭認證、電纜、氣體或粉塵群組、溫度限值及配件。本質安全指南說明系統脈絡。滲透性只是材料特性之一；防護概念會決定引入口要求。
依疑似路徑安排測試順序
實用的測試順序應從安裝後可能造成的後果開始，再逐步追查機制。我會先以材料篩選縮小配方選擇，接著回到實際接觸表面與邊界。
- 界定用途。確認氣體種類、方向、溫度、壓力、濕度、持續時間，以及要求的速率或結果。納入相關的啟動、停機及老化狀態。
- 繪出路徑。檢查材料本體、電纜與密封件接觸處、密封件與本體接觸處、壁面密封、螺紋、配件及電纜內部可能的遷移路徑。列出可能釋出氣體的內部材料。
- 篩選相符的配方。使用相容的製造狀態、幾何形狀、狀態調節條件、方法及單位。記錄試樣差異與量測不確定度。
- 使試件能代表模製密封件。納入量產形狀、硫化狀態、表面、壓縮量，以及相關化學或熱老化。
- 測試組裝後的邊界。裝上預定電纜與配件，依規定方法安裝並使用合適的支撐。針對所需量測範圍，確認儀器背景值及校正狀態。
- 分辨各項貢獻。若方法允許，比較材料、治具及完整引入口的結果。若測試配置量到的是合併傳輸量，則保留該總量，並以後續針對特定路徑的測試定位各項貢獻。
BS EN ISO 20485:2018 說明使用示蹤氣體及該示蹤氣體專用偵測器的洩漏檢測方法。實驗室必須依應用選定受測物、示蹤氣體、壓力條件、靈敏度、背景控制、測試時間及允收限值。
NIST 洩漏校正指南說明校正漏孔須受控使用的原因：漏孔類型、溫度、耗竭、流量單位及不確定度都會影響參考值。結果應列出校正狀態及測試條件，讓日後量測能有意義地比較。
進行壓力、真空或危險介質作業時，應由合格人員使用額定範圍符合要求的設備，並遵循適用測試程序。上述順序界定了調查項目；測試配置也必須控制相關能量及曝露。
結論
確認氣體、條件與傳輸路徑後，我會選擇密封材料配方。滲透性有助於比較材料本體；適當的壓縮與相容表面則能控制連通路徑洩漏。若釋氣會影響受保護空間，內部材料與污染物也須另行處理。
將選定材料用於模製密封件與完整電纜引入口的評估。每項結果都須列明量值、單位及條件，再依應用限值判斷相關邊界。如此便能將材料資料連結到配方、幾何形狀、組裝或狀態調節方式的實際變更。
電纜密封接頭密封件氣體與蒸氣滲透常見問題
滲透與電纜密封接頭處的洩漏有何不同？
滲透是分子穿過完整材料的傳輸。洩漏則沿著電纜、密封件、本體、壁面或配件處彼此連通的開口流動。檢查接觸表面，並以適當的組裝測試定位洩漏；比較材料本體滲透時，則使用材料傳輸量測。
如何選擇低滲透性的密封材料配方？
在相容的溫度、壓力、濕度及狀態調節條件下，比較確切配方與預定接觸的氣體種類。除了傳輸特性，也要檢查材料是否仍保持化學與機械性能。接著評估模製密封件與完整電纜引入口；其幾何形狀、電纜配合狀況及組裝方式都會形成額外的傳輸路徑。
ASTM D1434 在電纜密封接頭開發中有何用途？
此標準適用於合適薄膜、片材、層壓材料及塗層材料的氣體透過量測。其公布的方法並未規定包裝密封件測試。可先用相容試件篩選材料，再進行能代表模製密封件與已安裝電纜引入口的測試。
若需要控制氣體，IP68 結果還應附上哪些資料？
另訂氣體或蒸氣傳輸要求，並列明預定氣體種類、操作條件、量測方法及允收限值。IP68 說明受測外殼在規定浸水條件下的防護能力。應依應用目的，分別評估氣體邊界與內部釋出。
哪些資訊能讓滲透值具備比較用途？
記錄確切配方與製造狀態、氣體種類或混合物、溫度、兩側壓力與濕度、厚度、面積、狀態調節及老化狀態。也要列出單位、方法、穩定判定規則、量測區間、試樣差異及不確定度，讓結果能用於有意義的比較。
資料來源與技術參考資料
- BS ISO 2782-1:2022－硫化橡膠或熱塑性橡膠：以差壓法測定氣體滲透性，查閱日期 2026-10-29。
- ASTM D1434-23－塑膠薄膜與片材氣體滲透特性的測定標準試驗方法，查閱日期 2026-10-29。
- BS ISO 2528:2017－片材：以重量分析皿法測定水蒸氣透過率，查閱日期 2026-10-29。
- IEC 62444:2010－電氣裝置用電纜密封接頭，查閱日期 2026-10-29。
- IEC 60529－外殼防護等級（IP 代碼），查閱日期 2026-10-29。
- BS EN ISO 20485:2018－非破壞檢測：示蹤氣體法洩漏試驗，查閱日期 2026-10-29。
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- 美國國家標準與技術研究院－洩漏校正與使用的建議實務，查閱日期 2026-10-29。
- Craster 與 Jones，Polymers2019 — 聚合物層中的氣體種類滲透，查閱日期 2026-10-29。
- NISTIR5681 — 水蒸氣量測、定義與空氣層效應，查閱日期 2026-10-29。