負(fù)離子功能性紡織品測試平臺的研究與探討

楊金純+賀志鵬+楊萍+耿軼凡

摘要：基于負(fù)離子功能性紡織產(chǎn)品的特點，從基本原理出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)有儀器設(shè)備適用性和實驗合理性研究了評價特定紡織品釋放負(fù)離子這一屬性的測試方法。根據(jù)測試方法搭建了負(fù)離子功能性紡織品測試平臺，并基于實驗探討了該測試平臺的影響因素和利弊。

關(guān)鍵詞：紡織品；功能性；負(fù)離子；測試方法；測試平臺

中圖分類號：TS107 文獻標(biāo)志碼：B

Research and Practice on Test Platform for Negative-ion Functional Textiles

Abstract： Based on the characteristics of negative-ion functional textiles， a testing method for evaluating negative-ion released from particular textiles is introduced by discussing basic principle， the adaptability of existing testing instruments and rationality of the experiment， based on which， a test platform for negativeion functional textiles is set up. The influential factors as well as pros and cons of the test platform are analyzed based on practical experiments.

Key words： textiles； functional； negative-ion； testing method； testing platform

當(dāng)空氣負(fù)離子與人體健康、環(huán)境安全的關(guān)系日益清晰之后，具有負(fù)離子功能的紡織品吸引了國內(nèi)外研究者的關(guān)注，各種負(fù)離子紡織品應(yīng)運而生。

1 負(fù)離子紡織品概述

1.1 負(fù)離子

負(fù)離子是指帶 1 個或多個負(fù)電荷的離子，稱為“負(fù)離子”，亦稱“陰離子”。例如，氧的離子狀態(tài)一般就為陰離子，也叫負(fù)氧離子。

在自然狀態(tài)下，空氣分子呈中性，即不帶電荷。但在宇宙射線、紫外線、微量元素輻射，雷擊閃電等作用下，空氣分子會失去一部分圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的最外層電子，使空氣發(fā)生電離。逃逸原子核束縛的電子稱為自由電子，帶負(fù)電荷。當(dāng)自由電子與其它中性氣體分子結(jié)合后，就形成帶負(fù)電荷的空氣負(fù)離子。以上是自然現(xiàn)象中產(chǎn)生的負(fù)離子。隨著人工負(fù)離子生成技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，目前人工產(chǎn)生的負(fù)離子已達“生態(tài)級”負(fù)離子水平。

1.2 負(fù)離子紡織品

負(fù)離子紡織品是指在一定物理刺激下能夠激發(fā)產(chǎn)生負(fù)離子的紡織品，是功能性紡織品中的一個種類，包括通過物理、化學(xué)等方法加工得到的含有負(fù)離子發(fā)生體的紡織材料，其應(yīng)用涉及服用、家用、醫(yī)用、裝飾、過濾材料等領(lǐng)域。

從電子圖書館檢索以負(fù)離子為關(guān)鍵詞的專利申請數(shù)量來看，自1993年以來共有698件，其中屬專利的為567件，實用技術(shù)為131件。如以具體內(nèi)容分析，與紡織品關(guān)系較密切的寢裝、寢具類33件，纖維類32件。

負(fù)離子紡織品的生產(chǎn)加工可分為兩大類：（1）通過使用表面涂覆改性法、共混紡絲法或共聚紡絲法生產(chǎn)的負(fù)離子纖維材料，加工制成具有負(fù)離子功能的紡織產(chǎn)品；（2）通過后整理技術(shù)，使紡織制品具有產(chǎn)生負(fù)離子的功能。日本廣泛采用后整理技術(shù)開發(fā)負(fù)離子紡織品，如Komatsu Seiren公司推出的以Verbano冠名的負(fù)離子整理織物；東麗工業(yè)公司開發(fā)的新型后整理技術(shù)aquaheal等。

2 負(fù)離子紡織品測試方法

2.1 常見的負(fù)離子測試方法

2.1.1 開放式測試法

手搓法：在一定的溫度、濕度條件下，以手握住紡織品做10 s搓揉的物理刺激后，通過空氣離子測試儀讀數(shù)。這種方法操作簡單、方便，但手搓樣品過程中摩擦?xí)r的有效面積、摩擦力大小以及測試人手的干濕程度對測試結(jié)果有很大的影響，通過織物中負(fù)離子添加劑的壓電和熱電效應(yīng)激發(fā)產(chǎn)生負(fù)離子，由于人為的原因，測試條件無法量化。不同的測試人對于同一樣品的測試可能得到差異很大的結(jié)果，因此，必須設(shè)計一種機械操作來代替人手。同時由于是在開放空間測試，環(huán)境的影響如大氣流動、周圍電場也給測試帶來較大誤差。測試結(jié)果誤差大、重現(xiàn)性差、沒有可比性，測試過程受人為因素影響無法進行規(guī)范。

靜置法：將紡織品樣品裁成A4紙大小，粘在硬紙板上卷成長290 mm、直徑60 mm的圓筒，并將負(fù)離子濃度測試儀置于一側(cè)開口內(nèi)，測量通過紙筒的負(fù)離子濃度。由于紡織品樣品未受任何形式的物理刺激，樣品釋放負(fù)離子的效果不明顯，測試結(jié)果無法完全反映負(fù)離子紡織品的性能。

2.1.2 封閉式法

負(fù)離子測定室法：特別造一個獨立的小房間，在此房間內(nèi)進行紡織品的負(fù)離子測試，該測定室要求達到密閉空間的要求，保證不受環(huán)境因素的影響，但沒有排除人為影響，且加工要求高，造價也高。

負(fù)離子測試箱法：在絕緣的亞克利箱子內(nèi)，將A4紙大小的試樣加以小擺動進行測試。缺點是人為操作的擺動不能量化，仍然帶來誤差，箱體如不密閉，也要受環(huán)境的影響。

2.1.3 懸垂擺動式

懸垂擺動式激發(fā)裝置模擬織物在實際使用過程中懸垂擺動的運動狀態(tài)，同時，懸垂擺動也是激發(fā)紡織品產(chǎn)生負(fù)離子的另一種物理刺激模式，面料在擺動過程中產(chǎn)生負(fù)離子，然后借由負(fù)離子檢測裝置進行測量。此法可作為窗簾等懸掛式紡織品的測試，但是能否真實模擬其摩擦還有待研究，對服裝的測試由于摩擦作用不明顯，因此不能很好的反映其功能性。

2.2 本課題負(fù)離子測試方法的研究

負(fù)離子功能性紡織品的性能檢測，在本項目研究之前尚無紡織領(lǐng)域的專用測試標(biāo)準(zhǔn)，因此缺少統(tǒng)一公正的評價方法。本項目意在研究負(fù)離子功能性紡織品測試可行過程，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)測試方法規(guī)范，依據(jù)自行設(shè)計和研發(fā)的測試儀器，研究科學(xué)合理的負(fù)離子功能性紡織品性能檢測標(biāo)準(zhǔn)。

擬定解決的關(guān)鍵技術(shù)問題主要是封閉環(huán)境下測試條件規(guī)范的機械摩擦負(fù)離子發(fā)生裝置和空氣離子測試儀組合的測試系統(tǒng)研究，確定并優(yōu)化負(fù)離子發(fā)生條件，分析測試系統(tǒng)的影響因素。圖 1 是本課題搭建的負(fù)離子功能性紡織品測試平臺框架圖。

與其他方法相比，本測試方法所研究的對象和目標(biāo)的創(chuàng)新性如下：（1）從紡織品的面料或成衣作為待測試樣，直接研究對應(yīng)于紡織產(chǎn)品的測試儀器和測試方法，而不是某些研究領(lǐng)域所針對的泛泛的“材料”或“平面材料”；（2）結(jié)合紡織產(chǎn)品的實際穿著和使用方式，直接模擬負(fù)離子的發(fā)生過程；（3）選擇封閉環(huán)境下機械摩擦的物理方式刺激負(fù)離子樣品，使之產(chǎn)生負(fù)離子，排除了環(huán)境和人為因素對測試的影響，提高了測試的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性，測試方法更為科學(xué)和規(guī)范；（4）對測試過程中產(chǎn)生的靜電進行屏蔽，消除了靜電對測試的影響。

主要創(chuàng)新集中在封閉環(huán)境下測試條件規(guī)范的機械摩擦負(fù)離子發(fā)生裝置和空氣離子測試儀組合的測試系統(tǒng)，確定并優(yōu)化負(fù)離子發(fā)生條件，分析測試系統(tǒng)的影響因素，在此基礎(chǔ)上確定和建立科學(xué)規(guī)范的負(fù)離子功能紡織品測試平臺，以及依托中國紡織工業(yè)聯(lián)合會檢測中心實驗室研究制定的方法標(biāo)準(zhǔn)——《FCL中國流行面料技術(shù)要求 TM 9》。

3 負(fù)離子紡織品測試平臺的建設(shè)與探索

3.1 負(fù)離子發(fā)生裝置

借鑒現(xiàn)有國際、國內(nèi)通行標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)備的摩擦模式，采用“平摩”運動方式模擬織物實際使用過程中的受力情況，這種摩擦形式的摩擦作用明顯，便于控制。

摩擦部件分上下兩部分，兩部分應(yīng)均可承載并固定樣品，用以檢測同種紡織樣品互相摩擦后的性能變化。上部分為摩擦頭，摩擦頭大小可調(diào)，最大不超過底盤面積；下部分為摩擦底盤，底盤面積應(yīng)可容納100 mm × 100 mm紡織樣品。摩擦速度可分為若干檔位，每檔速度應(yīng)勻速。摩擦正壓力可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為 0 ～ 10 N。

控制系統(tǒng)（圖 2）的控制核心是微控制器電路板，上面的微處理器運行有控制軟件，能夠接收操作者通過操作面板輸入的預(yù)定次數(shù)、速度等信息，向電機驅(qū)動器發(fā)出控制指令，控制電機以一定的速度運行相應(yīng)的次數(shù)，且能夠?qū)崟r檢測當(dāng)前電機的運行次數(shù)，并顯示到操作面板的液晶屏上。同時，微處理器通過通訊模塊與遠(yuǎn)處的計算機進行通訊，接收計算機的控制指令，并向計算機返回運行狀態(tài)。

測試艙內(nèi)是負(fù)離子實際測試環(huán)境，本測試方法將測試環(huán)境固定為環(huán)境溫度（20 ± 2）℃和相對濕度（65% ±4%）。大多數(shù)權(quán)威實驗室機構(gòu)都擁有恒溫恒濕實驗間，完全可以獲得該較為常規(guī)的測試環(huán)境條件。測試艙規(guī)格需固定，防止空氣流動對測試結(jié)果的影響。

3.3 空氣離子測試器

本項目中選用的COM-3200PRO空氣離子測試器采用日本JIS空氣中離子密度測定方法認(rèn)證的同軸二重圓筒式構(gòu)造（圖 4），其測試原理屬于雙重圓筒式。

3.4 操作界面

按下RANGE測量范圍鈕，可切換測量范圍，控制面板如圖 7 所示。此時，離子倍率LED燈亦同時切換。開啟電源時，測量范圍自動設(shè)定于R1。離子數(shù)量為屏幕顯示數(shù)值乘以離子倍率。離子分辨能力為10 ions/CC。

4.1 測試范圍

適用于各類織物，包括水洗或干洗后干燥的織物。

4.2 測試環(huán)境

本測試方法須在環(huán)境溫度（20 ± 2）℃和相對濕度（65% ± 4%）條件下進行。

4.3 取樣

取 3 組試樣，在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下放置 4 h后進行測量。

4.4 測試程序

（1）將試樣分別安裝到負(fù)離子發(fā)射裝置的摩擦頭，設(shè)定好摩擦?xí)r間，將測試儀置于垂直摩擦動程方向的平面上，并高于該平面10 mm。用測試艙將負(fù)離子發(fā)射裝置和負(fù)離子測試儀罩??；（2）啟動負(fù)離子發(fā)射裝置，使其摩擦12 min；（3）當(dāng)摩擦?xí)r間達到10 min時，啟動測試裝置；（4）1 min后停止測試，記錄負(fù)離子濃度平均值，單位為個/cm3，并保存圖像和數(shù)據(jù)界面；（5）重復(fù)上述步驟，將其他測試樣和空白樣測試完畢。每次測試前要將測試艙內(nèi)空氣置換為環(huán)境大氣空氣。

4.5 測試結(jié)果計算

計算 3 個空白測試樣負(fù)離子濃度（i1，i2，i3）的平均值，記為I0；計算 3 個樣品測試樣負(fù)離子濃度（i11，i21，i31）的平均值，記為I1；利用公式（2）計算樣品的負(fù)離子濃度I。（2）

4.6 實驗部分

樣品：同一負(fù)離子面料以 2 個試樣為一組，共計A、B、C 3 組。實驗操作依據(jù)：《FCL中國流行面料技術(shù)要求 TM 9》。測試條件：溫度（20 ± 1）℃，相對濕度65%。實驗結(jié)果如表 1 和圖 9 所示。

4.7 結(jié)果分析

從測試結(jié)果可以看出，本測試平臺測試的標(biāo)準(zhǔn)差和數(shù)據(jù)離散度（CV值）遠(yuǎn)小于手搓法，說明本套測試平臺測試結(jié)果更加可靠，所得數(shù)據(jù)穩(wěn)定，誤差更小。本測試系統(tǒng)所用負(fù)離子發(fā)生裝置可有效激發(fā)出紡織品中的負(fù)離子，與手搓法相比，大大降低了環(huán)境和人為因素等產(chǎn)生的影響。

5 結(jié)語

經(jīng)過測試方法的研究和實驗平臺的搭建，構(gòu)架了負(fù)離子紡織品的測試平臺。該測試工具為封閉式測試箱內(nèi)使用機械摩擦負(fù)離子發(fā)生裝置（帶計數(shù)器）和空氣離子測試儀組合的平臺，測試方法摒除了人為因素、環(huán)境因素等諸多因素的干擾，測試結(jié)果更加準(zhǔn)確、可靠，說服力更強，最大限度地發(fā)揮了實驗室現(xiàn)有設(shè)備的功效。本項目的研究為負(fù)離子紡織產(chǎn)品生產(chǎn)的監(jiān)督、流通中的驗證，以及使用和消費中的引導(dǎo)，都提供了參考。

參考文獻

[1] 中華人民共和國建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).材料負(fù)離子發(fā)生量的測試方法[S].JC/T 1016 — 2006.

[2] 中國紡織工業(yè)聯(lián)合會檢測中心.FCL中國流行面料技術(shù)要求 TM 9[S].2010.

[3] 伏廣偉，閻巖，楊萍.FCL織物負(fù)離子測試方法的研究[J].紡織導(dǎo)報，2010（2）：88-89.

[4] 畢鵬宇，陳躍華，李汝勤.負(fù)離子紡織品及其應(yīng)用的研究[J].紡織學(xué)報.2003，24（6）：99-101.

2.2 本課題負(fù)離子測試方法的研究

負(fù)離子功能性紡織品的性能檢測，在本項目研究之前尚無紡織領(lǐng)域的專用測試標(biāo)準(zhǔn)，因此缺少統(tǒng)一公正的評價方法。本項目意在研究負(fù)離子功能性紡織品測試可行過程，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)測試方法規(guī)范，依據(jù)自行設(shè)計和研發(fā)的測試儀器，研究科學(xué)合理的負(fù)離子功能性紡織品性能檢測標(biāo)準(zhǔn)。

擬定解決的關(guān)鍵技術(shù)問題主要是封閉環(huán)境下測試條件規(guī)范的機械摩擦負(fù)離子發(fā)生裝置和空氣離子測試儀組合的測試系統(tǒng)研究，確定并優(yōu)化負(fù)離子發(fā)生條件，分析測試系統(tǒng)的影響因素。圖 1 是本課題搭建的負(fù)離子功能性紡織品測試平臺框架圖。

與其他方法相比，本測試方法所研究的對象和目標(biāo)的創(chuàng)新性如下：（1）從紡織品的面料或成衣作為待測試樣，直接研究對應(yīng)于紡織產(chǎn)品的測試儀器和測試方法，而不是某些研究領(lǐng)域所針對的泛泛的“材料”或“平面材料”；（2）結(jié)合紡織產(chǎn)品的實際穿著和使用方式，直接模擬負(fù)離子的發(fā)生過程；（3）選擇封閉環(huán)境下機械摩擦的物理方式刺激負(fù)離子樣品，使之產(chǎn)生負(fù)離子，排除了環(huán)境和人為因素對測試的影響，提高了測試的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性，測試方法更為科學(xué)和規(guī)范；（4）對測試過程中產(chǎn)生的靜電進行屏蔽，消除了靜電對測試的影響。

主要創(chuàng)新集中在封閉環(huán)境下測試條件規(guī)范的機械摩擦負(fù)離子發(fā)生裝置和空氣離子測試儀組合的測試系統(tǒng)，確定并優(yōu)化負(fù)離子發(fā)生條件，分析測試系統(tǒng)的影響因素，在此基礎(chǔ)上確定和建立科學(xué)規(guī)范的負(fù)離子功能紡織品測試平臺，以及依托中國紡織工業(yè)聯(lián)合會檢測中心實驗室研究制定的方法標(biāo)準(zhǔn)——《FCL中國流行面料技術(shù)要求 TM 9》。

3 負(fù)離子紡織品測試平臺的建設(shè)與探索

3.1 負(fù)離子發(fā)生裝置

借鑒現(xiàn)有國際、國內(nèi)通行標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)備的摩擦模式，采用“平摩”運動方式模擬織物實際使用過程中的受力情況，這種摩擦形式的摩擦作用明顯，便于控制。

摩擦部件分上下兩部分，兩部分應(yīng)均可承載并固定樣品，用以檢測同種紡織樣品互相摩擦后的性能變化。上部分為摩擦頭，摩擦頭大小可調(diào)，最大不超過底盤面積；下部分為摩擦底盤，底盤面積應(yīng)可容納100 mm × 100 mm紡織樣品。摩擦速度可分為若干檔位，每檔速度應(yīng)勻速。摩擦正壓力可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為 0 ～ 10 N。

控制系統(tǒng)（圖 2）的控制核心是微控制器電路板，上面的微處理器運行有控制軟件，能夠接收操作者通過操作面板輸入的預(yù)定次數(shù)、速度等信息，向電機驅(qū)動器發(fā)出控制指令，控制電機以一定的速度運行相應(yīng)的次數(shù)，且能夠?qū)崟r檢測當(dāng)前電機的運行次數(shù)，并顯示到操作面板的液晶屏上。同時，微處理器通過通訊模塊與遠(yuǎn)處的計算機進行通訊，接收計算機的控制指令，并向計算機返回運行狀態(tài)。

測試艙內(nèi)是負(fù)離子實際測試環(huán)境，本測試方法將測試環(huán)境固定為環(huán)境溫度（20 ± 2）℃和相對濕度（65% ±4%）。大多數(shù)權(quán)威實驗室機構(gòu)都擁有恒溫恒濕實驗間，完全可以獲得該較為常規(guī)的測試環(huán)境條件。測試艙規(guī)格需固定，防止空氣流動對測試結(jié)果的影響。

3.3 空氣離子測試器

本項目中選用的COM-3200PRO空氣離子測試器采用日本JIS空氣中離子密度測定方法認(rèn)證的同軸二重圓筒式構(gòu)造（圖 4），其測試原理屬于雙重圓筒式。

3.4 操作界面

按下RANGE測量范圍鈕，可切換測量范圍，控制面板如圖 7 所示。此時，離子倍率LED燈亦同時切換。開啟電源時，測量范圍自動設(shè)定于R1。離子數(shù)量為屏幕顯示數(shù)值乘以離子倍率。離子分辨能力為10 ions/CC。

4.1 測試范圍

適用于各類織物，包括水洗或干洗后干燥的織物。

4.2 測試環(huán)境

本測試方法須在環(huán)境溫度（20 ± 2）℃和相對濕度（65% ± 4%）條件下進行。

4.3 取樣

取 3 組試樣，在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下放置 4 h后進行測量。

4.4 測試程序

（1）將試樣分別安裝到負(fù)離子發(fā)射裝置的摩擦頭，設(shè)定好摩擦?xí)r間，將測試儀置于垂直摩擦動程方向的平面上，并高于該平面10 mm。用測試艙將負(fù)離子發(fā)射裝置和負(fù)離子測試儀罩?。唬?）啟動負(fù)離子發(fā)射裝置，使其摩擦12 min；（3）當(dāng)摩擦?xí)r間達到10 min時，啟動測試裝置；（4）1 min后停止測試，記錄負(fù)離子濃度平均值，單位為個/cm3，并保存圖像和數(shù)據(jù)界面；（5）重復(fù)上述步驟，將其他測試樣和空白樣測試完畢。每次測試前要將測試艙內(nèi)空氣置換為環(huán)境大氣空氣。

4.5 測試結(jié)果計算

計算 3 個空白測試樣負(fù)離子濃度（i1，i2，i3）的平均值，記為I0；計算 3 個樣品測試樣負(fù)離子濃度（i11，i21，i31）的平均值，記為I1；利用公式（2）計算樣品的負(fù)離子濃度I。（2）

4.6 實驗部分

樣品：同一負(fù)離子面料以 2 個試樣為一組，共計A、B、C 3 組。實驗操作依據(jù)：《FCL中國流行面料技術(shù)要求 TM 9》。測試條件：溫度（20 ± 1）℃，相對濕度65%。實驗結(jié)果如表 1 和圖 9 所示。

4.7 結(jié)果分析

從測試結(jié)果可以看出，本測試平臺測試的標(biāo)準(zhǔn)差和數(shù)據(jù)離散度（CV值）遠(yuǎn)小于手搓法，說明本套測試平臺測試結(jié)果更加可靠，所得數(shù)據(jù)穩(wěn)定，誤差更小。本測試系統(tǒng)所用負(fù)離子發(fā)生裝置可有效激發(fā)出紡織品中的負(fù)離子，與手搓法相比，大大降低了環(huán)境和人為因素等產(chǎn)生的影響。

5 結(jié)語

經(jīng)過測試方法的研究和實驗平臺的搭建，構(gòu)架了負(fù)離子紡織品的測試平臺。該測試工具為封閉式測試箱內(nèi)使用機械摩擦負(fù)離子發(fā)生裝置（帶計數(shù)器）和空氣離子測試儀組合的平臺，測試方法摒除了人為因素、環(huán)境因素等諸多因素的干擾，測試結(jié)果更加準(zhǔn)確、可靠，說服力更強，最大限度地發(fā)揮了實驗室現(xiàn)有設(shè)備的功效。本項目的研究為負(fù)離子紡織產(chǎn)品生產(chǎn)的監(jiān)督、流通中的驗證，以及使用和消費中的引導(dǎo)，都提供了參考。

參考文獻

[1] 中華人民共和國建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).材料負(fù)離子發(fā)生量的測試方法[S].JC/T 1016 — 2006.

[2] 中國紡織工業(yè)聯(lián)合會檢測中心.FCL中國流行面料技術(shù)要求 TM 9[S].2010.

[3] 伏廣偉，閻巖，楊萍.FCL織物負(fù)離子測試方法的研究[J].紡織導(dǎo)報，2010（2）：88-89.

[4] 畢鵬宇，陳躍華，李汝勤.負(fù)離子紡織品及其應(yīng)用的研究[J].紡織學(xué)報.2003，24（6）：99-101.

2.2 本課題負(fù)離子測試方法的研究

負(fù)離子功能性紡織品的性能檢測，在本項目研究之前尚無紡織領(lǐng)域的專用測試標(biāo)準(zhǔn)，因此缺少統(tǒng)一公正的評價方法。本項目意在研究負(fù)離子功能性紡織品測試可行過程，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)測試方法規(guī)范，依據(jù)自行設(shè)計和研發(fā)的測試儀器，研究科學(xué)合理的負(fù)離子功能性紡織品性能檢測標(biāo)準(zhǔn)。

擬定解決的關(guān)鍵技術(shù)問題主要是封閉環(huán)境下測試條件規(guī)范的機械摩擦負(fù)離子發(fā)生裝置和空氣離子測試儀組合的測試系統(tǒng)研究，確定并優(yōu)化負(fù)離子發(fā)生條件，分析測試系統(tǒng)的影響因素。圖 1 是本課題搭建的負(fù)離子功能性紡織品測試平臺框架圖。

與其他方法相比，本測試方法所研究的對象和目標(biāo)的創(chuàng)新性如下：（1）從紡織品的面料或成衣作為待測試樣，直接研究對應(yīng)于紡織產(chǎn)品的測試儀器和測試方法，而不是某些研究領(lǐng)域所針對的泛泛的“材料”或“平面材料”；（2）結(jié)合紡織產(chǎn)品的實際穿著和使用方式，直接模擬負(fù)離子的發(fā)生過程；（3）選擇封閉環(huán)境下機械摩擦的物理方式刺激負(fù)離子樣品，使之產(chǎn)生負(fù)離子，排除了環(huán)境和人為因素對測試的影響，提高了測試的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性，測試方法更為科學(xué)和規(guī)范；（4）對測試過程中產(chǎn)生的靜電進行屏蔽，消除了靜電對測試的影響。

主要創(chuàng)新集中在封閉環(huán)境下測試條件規(guī)范的機械摩擦負(fù)離子發(fā)生裝置和空氣離子測試儀組合的測試系統(tǒng)，確定并優(yōu)化負(fù)離子發(fā)生條件，分析測試系統(tǒng)的影響因素，在此基礎(chǔ)上確定和建立科學(xué)規(guī)范的負(fù)離子功能紡織品測試平臺，以及依托中國紡織工業(yè)聯(lián)合會檢測中心實驗室研究制定的方法標(biāo)準(zhǔn)——《FCL中國流行面料技術(shù)要求 TM 9》。

3 負(fù)離子紡織品測試平臺的建設(shè)與探索

3.1 負(fù)離子發(fā)生裝置

借鑒現(xiàn)有國際、國內(nèi)通行標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)備的摩擦模式，采用“平摩”運動方式模擬織物實際使用過程中的受力情況，這種摩擦形式的摩擦作用明顯，便于控制。

摩擦部件分上下兩部分，兩部分應(yīng)均可承載并固定樣品，用以檢測同種紡織樣品互相摩擦后的性能變化。上部分為摩擦頭，摩擦頭大小可調(diào)，最大不超過底盤面積；下部分為摩擦底盤，底盤面積應(yīng)可容納100 mm × 100 mm紡織樣品。摩擦速度可分為若干檔位，每檔速度應(yīng)勻速。摩擦正壓力可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為 0 ～ 10 N。

控制系統(tǒng)（圖 2）的控制核心是微控制器電路板，上面的微處理器運行有控制軟件，能夠接收操作者通過操作面板輸入的預(yù)定次數(shù)、速度等信息，向電機驅(qū)動器發(fā)出控制指令，控制電機以一定的速度運行相應(yīng)的次數(shù)，且能夠?qū)崟r檢測當(dāng)前電機的運行次數(shù)，并顯示到操作面板的液晶屏上。同時，微處理器通過通訊模塊與遠(yuǎn)處的計算機進行通訊，接收計算機的控制指令，并向計算機返回運行狀態(tài)。

測試艙內(nèi)是負(fù)離子實際測試環(huán)境，本測試方法將測試環(huán)境固定為環(huán)境溫度（20 ± 2）℃和相對濕度（65% ±4%）。大多數(shù)權(quán)威實驗室機構(gòu)都擁有恒溫恒濕實驗間，完全可以獲得該較為常規(guī)的測試環(huán)境條件。測試艙規(guī)格需固定，防止空氣流動對測試結(jié)果的影響。

3.3 空氣離子測試器

本項目中選用的COM-3200PRO空氣離子測試器采用日本JIS空氣中離子密度測定方法認(rèn)證的同軸二重圓筒式構(gòu)造（圖 4），其測試原理屬于雙重圓筒式。

3.4 操作界面

按下RANGE測量范圍鈕，可切換測量范圍，控制面板如圖 7 所示。此時，離子倍率LED燈亦同時切換。開啟電源時，測量范圍自動設(shè)定于R1。離子數(shù)量為屏幕顯示數(shù)值乘以離子倍率。離子分辨能力為10 ions/CC。

4.1 測試范圍

適用于各類織物，包括水洗或干洗后干燥的織物。

4.2 測試環(huán)境

本測試方法須在環(huán)境溫度（20 ± 2）℃和相對濕度（65% ± 4%）條件下進行。

4.3 取樣

取 3 組試樣，在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下放置 4 h后進行測量。

4.4 測試程序

（1）將試樣分別安裝到負(fù)離子發(fā)射裝置的摩擦頭，設(shè)定好摩擦?xí)r間，將測試儀置于垂直摩擦動程方向的平面上，并高于該平面10 mm。用測試艙將負(fù)離子發(fā)射裝置和負(fù)離子測試儀罩??；（2）啟動負(fù)離子發(fā)射裝置，使其摩擦12 min；（3）當(dāng)摩擦?xí)r間達到10 min時，啟動測試裝置；（4）1 min后停止測試，記錄負(fù)離子濃度平均值，單位為個/cm3，并保存圖像和數(shù)據(jù)界面；（5）重復(fù)上述步驟，將其他測試樣和空白樣測試完畢。每次測試前要將測試艙內(nèi)空氣置換為環(huán)境大氣空氣。

4.5 測試結(jié)果計算

計算 3 個空白測試樣負(fù)離子濃度（i1，i2，i3）的平均值，記為I0；計算 3 個樣品測試樣負(fù)離子濃度（i11，i21，i31）的平均值，記為I1；利用公式（2）計算樣品的負(fù)離子濃度I。（2）

4.6 實驗部分

樣品：同一負(fù)離子面料以 2 個試樣為一組，共計A、B、C 3 組。實驗操作依據(jù)：《FCL中國流行面料技術(shù)要求 TM 9》。測試條件：溫度（20 ± 1）℃，相對濕度65%。實驗結(jié)果如表 1 和圖 9 所示。

4.7 結(jié)果分析

從測試結(jié)果可以看出，本測試平臺測試的標(biāo)準(zhǔn)差和數(shù)據(jù)離散度（CV值）遠(yuǎn)小于手搓法，說明本套測試平臺測試結(jié)果更加可靠，所得數(shù)據(jù)穩(wěn)定，誤差更小。本測試系統(tǒng)所用負(fù)離子發(fā)生裝置可有效激發(fā)出紡織品中的負(fù)離子，與手搓法相比，大大降低了環(huán)境和人為因素等產(chǎn)生的影響。

5 結(jié)語

經(jīng)過測試方法的研究和實驗平臺的搭建，構(gòu)架了負(fù)離子紡織品的測試平臺。該測試工具為封閉式測試箱內(nèi)使用機械摩擦負(fù)離子發(fā)生裝置（帶計數(shù)器）和空氣離子測試儀組合的平臺，測試方法摒除了人為因素、環(huán)境因素等諸多因素的干擾，測試結(jié)果更加準(zhǔn)確、可靠，說服力更強，最大限度地發(fā)揮了實驗室現(xiàn)有設(shè)備的功效。本項目的研究為負(fù)離子紡織產(chǎn)品生產(chǎn)的監(jiān)督、流通中的驗證，以及使用和消費中的引導(dǎo)，都提供了參考。

參考文獻

[1] 中華人民共和國建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).材料負(fù)離子發(fā)生量的測試方法[S].JC/T 1016 — 2006.

[2] 中國紡織工業(yè)聯(lián)合會檢測中心.FCL中國流行面料技術(shù)要求 TM 9[S].2010.

[3] 伏廣偉，閻巖，楊萍.FCL織物負(fù)離子測試方法的研究[J].紡織導(dǎo)報，2010（2）：88-89.

[4] 畢鵬宇，陳躍華，李汝勤.負(fù)離子紡織品及其應(yīng)用的研究[J].紡織學(xué)報.2003，24（6）：99-101.