Hlavným mechanizmom je selektívna permeabilita. Štandardná priedušná zátka pozostáva z troch vrstiev: pevného vonkajšieho krytu (zvyčajne polypropylén alebo PTFE), hydrofóbnej mikroporéznej membrány v strede a tesniaceho tesnenia na základni, ktoré vytvára tesné spojenie s otvorom nádoby.
Membrána je funkčné srdce. Expandované PTFE (ePTFE) membrány sú priemyselným štandardom s veľkosťou pórov v rozsahu od 0,2 do 3 mikrónov. V tomto rozsahu sa molekuly vody zhlukujú pod povrchovým napätím a nemôžu prejsť, zatiaľ čo jednotlivé molekuly plynu (O2, N2, CO2) prechádzajú voľne. Ide o rovnaký princíp ako pri tkanine Gore-Tex používanej pri outdoorovom vybavení.
Prakticky povedané, 1-palcová priedušná zátka z ePTFE s 0,5 mikrónovými pórmi zvládne vstupný tlak kvapaliny (LEP) 1,5 až 2,5 bar pri zachovaní rýchlosti prúdenia vzduchu 150 až 400 ml/min pri rozdielovom tlaku 1 mbar. Vďaka tejto kombinácii je funkčný pre väčšinu priemyselných a spotrebiteľských obalových aplikácií.
Chemická odolnosť nie je jedinou vlastnosťou. Je to matrica kompatibility medzi materiálom zátky, chemickým činidlom, koncentráciou a teplotou expozície. Pre chemicky odolné priedušné zátky do nádob sa najčastejšie používajú tieto tri materiály:
| Materiál | Odolnosť voči kyselinám | Odolnosť voči zásadám | Odolnosť voči rozpúšťadlám | Typický prípad použitia |
| ePTFE membrána | Výborná (HCl, H2SO4, HNO3) | Výborne | Výborne | Agresívne skladovanie chemikálií, laboratórne činidlá |
| HDPE puzdro ePTFE | Dobrá koncentrácia do 60%. | Výborne | Obmedzené (bez aromatických rozpúšťadiel) | Priemyselné sudy, poľnohospodárska chémia |
| Polypropylénové puzdro PE membrána | Mierne (iba zriedené kyseliny) | Dobre | Chudák | Nádoby na potraviny, jemné čistiace prostriedky |
| 316L nerezové puzdro ePTFE | Výborne | Výborne | Výborne | Farmaceutické nádrže na chemikálie s vysokou čistotou |
PTFE je chemicky inertný voči prakticky všetkým organickým a anorganickým kyselinám, zásadám a rozpúšťadlám až do koncentrácií blízkych 100 %. Jedinými činidlami, ktoré napádajú PTFE, sú roztavené alkalické kovy a elementárny fluór, s ktorými sa v štandardných scenároch balenia nestretávame. Vďaka tomu sú membrány ePTFE predvolenou špecifikáciou pre akúkoľvek nádobu, ktorá obsahuje alebo spracováva agresívne chemikálie.
200-litrový sud s 35 % kyselinou chlorovodíkovou generuje kolísanie vnútorného tlaku 0,3 až 0,8 bar počas denných teplotných cyklov od 10 °C do 35 °C. Bez priedušnej zátky by tesnenie bubna buď nafúklo alebo sa zrútilo. ePTFE zátka dimenzovaná na 1,5 bar LEP rieši tlak a zároveň zabraňuje úniku kyslých výparov.
Materiál puzdra zástrčky vždy prispôsobte chemikálii, nielen membráne. Membrána ePTFE pripojená k polypropylénovému krytu zlyhá v prostredí s acetónom alebo toluénom, aj keď samotná membrána je odolná voči rozpúšťadlám, pretože kryt praskne alebo zmäkne skôr, ako membrána degraduje.
Teplota priamo ovplyvňuje ako priepustnosť membrány, tak aj štrukturálnu integritu krytu. Pre teplotne odolné odvzdušňovacie zátky pre obalové nádoby určuje prevádzkový rozsah kategóriu použitia.
| Teplotný rozsah | Vhodný materiál | Typ membrány | Typické aplikácie |
| -40 °C až 80 °C | Polypropylén | PE alebo PP mikroporézny | Balenie potravín, spotrebný tovar, chladiarenský reťazec |
| -40 °C až 120 °C | HDPE alebo Nylon 66 | ePTFE | Automobilové kvapaliny, priemyselné nádoby |
| -40 °C až 175 °C | Polysulfón (PSU) | ePTFE | Motorové oleje, hydraulické systémy, akumulátory |
| -55 °C až 200 °C | PVDF alebo PEEK | ePTFE | Chemické reaktory, letecké komponenty |
| Až do 260 C (prerušovane) | Celé telo z PTFE | ePTFE | Autoklávové nádoby, sterilizačné zariadenia |
Pri zvýšených teplotách sa súčasne dejú dve veci: viskozita plynu klesá (zlepšuje sa prúdenie vzduchu cez membránu) a materiál puzdra sa blíži k bodu mäknutia. Polypropylénová zátka dimenzovaná na 120 C sa začne deformovať pri 115 C pri zaťažení. Štandardná technická prax je špecifikovať rezervu aspoň 20 °C pod menovitým maximom materiálu.
Pri nízkych teplotách sa štruktúra pórov membrány mierne zmršťuje, čím sa znižuje rýchlosť prúdenia vzduchu o 15 až 25 % pri teplote -40 °C v porovnaní so základnou teplotou 23 °C. Pri aplikáciách chladiacich reťazcov sa to musí zohľadniť pri výpočte vyrovnávania tlaku.
Toto je hlavná technická výzva pre každého výrobcu priedušných vložiek. Tieto dve vlastnosti sú prirodzene v napätí: väčšie póry zlepšujú prúdenie vzduchu, ale znižujú prah tlaku pri vstupe kvapaliny. Riešenie spočíva v riadení štyroch premenných súčasne.
Rovnomerná veľkosť pórov na povrchu membrány zabraňuje vzniku slabých miest. Priemyselné ePTFE membrány majú odchýlku veľkosti pórov menšiu ako plus alebo mínus 15 % cez plochu membrány. Náhodná distribúcia pórov z výroby nižšej kvality vytvára pod tlakom lokalizované miesta úniku.
Hrubšie membrány (80 až 200 mikrónov) poskytujú vyšší LEP, ale obmedzujú prúdenie vzduchu. Tenšie membrány (25 až 60 mikrónov) prepúšťajú vzduch rýchlejšie, ale vyžadujú nižší prevádzkový tlak. Viacvrstvové lamináty kombinujú tenkú funkčnú membránu s nosnou vrstvou na dosiahnutie oboch cieľov.
Hydrofóbnosť povrchu (meraná kontaktným uhlom) určuje, ako silne membrána odpudzuje vodu. ePTFE prirodzene dosahuje kontaktné uhly 105 až 130 stupňov. Niektoré membrány dostávajú dodatočné fluórpolymérové povlaky, ktoré to posúvajú nad 140 stupňov (superhydrofóbne), čo im umožňuje odpudzovať kvapaliny naplnené povrchovo aktívnymi látkami, ktoré by inak prenikli cez štandardné membrány.
Celkový prietok vzduchu cez zátku je úmerný exponovanej ploche membrány. Zátka s aktívnym priemerom 10 mm poskytuje približne 4-násobok prietoku vzduchu v porovnaní so zátkou s priemerom 5 mm pri rovnakej veľkosti pórov, bez toho, aby sa zmenila účinnosť pri prevencii úniku. Zväčšenie aktívnej plochy je primárnou metódou na zlepšenie prúdenia vzduchu bez obetovania LEP.
Tieto dve tesniace technológie slúžia opačným funkčným cieľom a niekedy sú zamieňané, pretože zaberajú rovnaký otvor nádoby. Pochopenie tohto rozdielu zabráni nákladným chybám v špecifikácii.
| Nehnuteľnosť | Tesniaca vložka z hliníkovej fólie | Priedušná zátka |
| Primárna funkcia | Kompletné hermetické tesnenie, dôkaz o manipulácii | Vyrovnávanie tlaku, odvzdušňovanie |
| Priepustnosť plynu | Nula (bariéra pre všetky plyny) | Vysoká (selektívny prenos plynu) |
| Tekutá bariéra | Dokončiť | Dokončiť (under rated pressure) |
| Opakovane použiteľné | Nie (na jedno použitie, odlúpnuté) | Áno (určené na životnosť) |
| Najlepšia aplikácia | Farmaceutické tablety, potravinové prášky, zatavené tekutiny | Chemické sudy, automobilové cisterny, kryty batérií |
| Manipulácia s tlakom | Zlyhá (praskne) pod vnútorným tlakom | Navrhnuté pre nepretržité cyklovanie tlaku |
| Teplotný limit | Až do 130 C (trieda indukčného tesnenia) | Až do 260 C (trieda PTFE) |
Tesniace vložky z hliníkovej fólie sú tou správnou voľbou, keď výrobok vo vnútri musí byť počas celej doby skladovateľnosti úplne izolovaný od okolitého vzduchu, vlhkosti a kyslíka. Priedušné zátky sú tou správnou voľbou, keď v nádobe dochádza k zmenám tlaku a pevné tesnenie by buď pretrhlo alebo zrútilo steny nádoby. V niektorých baliacich systémoch sa používajú oboje: fóliová vložka na počiatočné hermetické utesnenie počas plnenia a prepravy, ktorú odstráni koncový používateľ, s nainštalovanou priedušnou zátkou na priebežné skladovanie, keď sa nádoba aktívne používa.
Aj tá najlepšia priedušná zátka zlyhá, ak je nainštalovaná nesprávne alebo má nesprávnu veľkosť závitu. Väčšina zástrčiek sa dodáva v štandardných metrických (M12, M16, M20, M26) a NPT (1/8, 1/4, 3/8 palcových) konfiguráciách závitov. Krútiaci moment aplikovaný počas inštalácie priamo ovplyvňuje kompresiu tesniaceho tesnenia, čo vytvára rozhranie medzi zátkou a nádobou bez úniku.
Pri hodnotení dodávateľov priedušných zátok do obalových nádob si vyžiadajte dokumentáciu pre týchto sedem parametrov. Každý dodávateľ, ktorý nie je schopný poskytnúť údaje o skúškach pre tieto body, by mal byť vylúčený zo špecifikácie.
| Špecifikácia | Prečo na tom záleží | Prijateľný benchmark |
| Vstupný tlak kvapaliny (LEP) | Definuje maximálny tlak kvapaliny, ktorému zátka vydrží bez úniku | Minimálne 1,0 bar pre väčšinu priemyselných použití |
| Rýchlosť prúdenia vzduchu | Určuje rýchlosť vyrovnávania tlaku | 100 až 400 ml/min pri rozdiele 1 mbar |
| Rozsah prevádzkových teplôt | Potvrdzuje štrukturálnu a membránovú integritu v celom rozsahu vašich aplikácií | Zhoda s aplikáciou plus okraj 20C |
| Zoznam chemickej kompatibility | Potvrdzuje, že kryt a membrána prežijú kontakt s vašou špecifickou látkou | Údaje o úplnom ponorení testov, nielen všeobecné hodnotenia |
| Hodnotenie IP (ak je k dispozícii) | Potvrdzuje ochranu pred prachom a vodou pre elektroniku alebo vonkajšie použitie | Minimálne IP67 pre vonkajšie aplikácie |
| UV odolnosť | Relevantné pre vonkajšie skladovacie kontajnery a exponované inštalácie | 1000 hodín UV starnutia bez praskania |
| Certifikácie | Súlad s predpismi pre manipuláciu s potravinami, liekmi alebo chemikáliami | FDA 21 CFR, RoHS, REACH podľa potreby |