負(fù)離子紡織品檢測(cè)方法分析

史書真+++++陳國(guó)華++++王肖玲

摘要：

負(fù)離子紡織品具備負(fù)離子釋放功能，能夠增加空氣負(fù)離子濃度，有益人類健康。但檢測(cè)方法的混亂，制約了負(fù)離子紡織品行業(yè)的健康發(fā)展。負(fù)離子紡織品檢測(cè)是指在一定的溫濕度條件下，通過激發(fā)裝置刺激負(fù)離子面料激發(fā)負(fù)離子，然后經(jīng)由空氣負(fù)離子濃度測(cè)試儀，輸出負(fù)離子濃度。空氣離子測(cè)試儀、激發(fā)裝置、測(cè)試環(huán)境是影響測(cè)試結(jié)果的關(guān)鍵因素，只有對(duì)這些因素進(jìn)行全面合理的規(guī)范，才能建立公平的評(píng)價(jià)機(jī)制。

關(guān)鍵詞：負(fù)離子檢測(cè);激發(fā)裝置;測(cè)試環(huán)境

1 ? ?引言

隨著生活水平的提高，健康、環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，人們對(duì)紡織品性能的要求也越來(lái)越高，一些具有特殊功能的紡織品應(yīng)運(yùn)而生，成為大家關(guān)注和研究的焦點(diǎn)，負(fù)離子紡織品就是其中之一。

目前使織品具備負(fù)離子釋放功能的方法有很多，生產(chǎn)負(fù)離子纖維的方法有表面涂覆改性法、共混法以及共聚法[1]。對(duì)織物后整理的方法主要有，電氣石超微粉體與粘合劑表面涂覆法[2-3]，含硅溶液整理，光觸媒材料表面整理等。研究表明，負(fù)離子除了具有除塵、抗菌、防臭等優(yōu)點(diǎn)外，還有一定的保健功能，因此，負(fù)離子紡織品符合“健康、舒適、環(huán)?！钡母拍睿瑢⒃谌藗兊娜粘Ｉ钪邪缪葜匾巧?。但是負(fù)離子織物測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)并不完善，導(dǎo)致負(fù)離子紡織品市場(chǎng)比較混亂，出現(xiàn)較多的貿(mào)易糾紛。對(duì)于消費(fèi)者而言，無(wú)法直觀地判定負(fù)離子紡織品的作用效果，很多時(shí)候，負(fù)離子只是商家炒作的一個(gè)概念。這些都制約了負(fù)離子紡織品產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。隨著此類功能性紡織品的發(fā)展特別是進(jìn)出口貿(mào)易的增加，研究科學(xué)可靠的測(cè)試方法，制定檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，建立完善公平的檢測(cè)機(jī)制越發(fā)重要。

2 ? ?負(fù)離子紡織品測(cè)試流程

負(fù)離子紡織品檢測(cè)的本質(zhì)就是對(duì)紡織品周圍小范圍內(nèi)空氣負(fù)離子濃度的測(cè)試。首先空氣本身含有的負(fù)離子濃度，稱為本底濃度，這部分濃度與試樣無(wú)關(guān)，因此應(yīng)該消除其影響;其次如果纖維含有放射性元素等不需要激發(fā)的成分，即使纖維靜置也可以有一定量的負(fù)離子釋放;再是如果纖維含有電氣石等壓電或熱電效應(yīng)的成分，在某種機(jī)械力的刺激下也會(huì)大量產(chǎn)生負(fù)離子。因此測(cè)試時(shí)纖維的狀態(tài)與負(fù)離子發(fā)生量有很大關(guān)系，是否能夠激發(fā)出負(fù)離子成為測(cè)試的關(guān)鍵。

靜置式測(cè)量是指對(duì)負(fù)離子紡織品不施加任何刺激來(lái)測(cè)試負(fù)離子發(fā)生量，這種方法測(cè)得的負(fù)離子釋放量是很微小的，幾乎難以增加空氣負(fù)離子的濃度。紡織品在使用過程中并非完全處在靜止?fàn)顟B(tài)，因此靜止法并不適合大多數(shù)負(fù)離子紡織品的測(cè)試。只有對(duì)紡織品進(jìn)行一定的物理刺激，才能使負(fù)離子被大量激發(fā)出來(lái)，增加空氣負(fù)離子濃度[4-5]。

陳躍華、公佩虎[6]在有機(jī)玻璃箱內(nèi)使用機(jī)械裝置摩擦織物，通過離子測(cè)試儀測(cè)試空氣負(fù)離子濃度，獲得了比較好的測(cè)試結(jié)果，據(jù)此提出了檢測(cè)負(fù)離子織物的流程：在一定的溫濕度條件下，通過發(fā)生裝置激發(fā)刺激負(fù)離子面料激發(fā)負(fù)離子，然后經(jīng)由空氣負(fù)離子濃度測(cè)試儀，輸出負(fù)離子濃度[7-8]。

3 ? ?影響負(fù)離子檢測(cè)的因素

總體來(lái)說，空氣負(fù)離子具有受環(huán)境影響大、壽命短等一系列特點(diǎn)[9-10]，影響空氣負(fù)離子濃度的因素有很多，其檢測(cè)的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性難以保證。目前對(duì)負(fù)離子紡織品測(cè)試的研究主要集中在空氣離子測(cè)試儀、激發(fā)裝置和測(cè)試環(huán)境上。

3.1 ?空氣離子測(cè)試儀

市場(chǎng)上存在多種空氣離子測(cè)試儀，畢鵬宇比較了AIR ION COUNTER（AIC）、DLY-2空氣離子測(cè)量?jī)x、ITC-201A和大氣離子濃度測(cè)試儀SD9901對(duì)相同試樣的測(cè)試結(jié)果。其中AIC和ITC-201A示數(shù)跳躍性較大，SD9901和DLY-2空氣離子測(cè)量?jī)x穩(wěn)定性較好，靈敏度稍差?，F(xiàn)有的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)都未規(guī)定空氣離子測(cè)試儀的種類和型號(hào)。

3.2 ?負(fù)離子激發(fā)裝置

3.2.1 ?手搓式

簡(jiǎn)單便捷，能夠達(dá)到激發(fā)負(fù)離子的目的，但是測(cè)試者的手掌溫度和濕度的改變會(huì)影響試樣，影響測(cè)試結(jié)果。何秀玲對(duì)手搓法進(jìn)行了改進(jìn)，規(guī)定操作者需佩戴絕緣手套并經(jīng)過一定培訓(xùn)。但手搓的力度畢竟無(wú)法量化，不僅無(wú)法保證每次手搓力大小相同，不同的測(cè)試者之間結(jié)果會(huì)有所偏差，通常男生比女生的測(cè)試結(jié)果要大。因此這種方法的測(cè)試結(jié)果存在一定的偶然性[11-12]。

3.2.2 ?機(jī)械激發(fā)裝置

3.2.2.1 ?平摩式

伏廣偉、閻巖[13]用已有的色牢度摩擦儀作為激發(fā)裝置。把待測(cè)試樣分別安裝在在摩擦頭和試樣臺(tái)上，將負(fù)離子濃度測(cè)試儀置于垂直摩擦動(dòng)程方向的平面上。啟動(dòng)摩擦裝置，使其摩擦一定時(shí)間，然后打開測(cè)試儀，記錄空氣負(fù)離子濃度值。張艷等[10]自制了鉸鏈四連桿機(jī)構(gòu)，利用異步電動(dòng)機(jī)做傳動(dòng)裝置，通過其產(chǎn)生的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)織物的摩擦刺激，可以通過增加砝碼改變織物受到的壓力。這兩種裝置都屬于平摩式激發(fā)裝置。另外，目前已有的標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 30128—2013《紡織品負(fù)離子發(fā)生量的檢測(cè)和評(píng)價(jià)》規(guī)定了采用摩擦法（平摩）測(cè)定紡織品動(dòng)態(tài)負(fù)離子發(fā)生量的試驗(yàn)方法，并給出了評(píng)價(jià)。本標(biāo)準(zhǔn)適用于各類紡織織物及其制品。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定摩擦儀要由上下摩擦盤、減速電機(jī)、加持裝置組成，并且對(duì)主要裝置的規(guī)格進(jìn)行了限定。

作為手搓法的改進(jìn)，平摩式激發(fā)裝置解決了摩擦壓力、摩擦面積、摩擦速度無(wú)法量化的問題。但是現(xiàn)在還沒有任何一種激發(fā)裝置量產(chǎn)并被廣泛使用。

3.2.2.2 ?懸垂擺動(dòng)式

畢鵬宇[14]采用懸垂擺動(dòng)式激發(fā)裝置（又稱振動(dòng)式），由一臺(tái)裝有調(diào)速器的異步電動(dòng)機(jī)作為主要?jiǎng)恿ρb置，凸輪機(jī)構(gòu)作為傳動(dòng)裝置，振動(dòng)部件由可以旋轉(zhuǎn)的桿件組成。通過調(diào)節(jié)調(diào)速器可獲得不同的振動(dòng)頻率，測(cè)量在不同振動(dòng)頻率下面料產(chǎn)生負(fù)離子的效果。測(cè)試時(shí)將試樣掛在上擺動(dòng)桿上，由凸輪裝置推動(dòng)下擺動(dòng)桿使上擺動(dòng)桿和被測(cè)面料一起以相同速度在水平面內(nèi)快速擺動(dòng)。不同的振動(dòng)頻率可以模擬實(shí)際使用過程中的不同情況，如可表征用作窗簾的負(fù)離子面料在不同程度擺動(dòng)下的負(fù)離子發(fā)生情況，以及模擬人在行進(jìn)過程中衣服的擺動(dòng)摩擦產(chǎn)生負(fù)離子的情況。

3.3 ?環(huán)境因素

3.3.1 ?測(cè)試空間

如果采取開放式測(cè)量，測(cè)試者活動(dòng)所產(chǎn)生的氣流擾動(dòng)、附近各種電器設(shè)備、強(qiáng)導(dǎo)電體等會(huì)影響測(cè)試結(jié)果[15]。封閉測(cè)試箱測(cè)量可以避免氣流等干擾，通常用有機(jī)玻璃制成，大小因機(jī)械激發(fā)裝置可以適當(dāng)調(diào)整。為防止電荷聚積在箱的內(nèi)表面所產(chǎn)生的靜電干擾，畢鵬宇[16]采用了金屬銅網(wǎng)作為屏蔽罩，對(duì)有機(jī)玻璃箱進(jìn)行內(nèi)外屏蔽，安裝了接地裝置，消除了靜電對(duì)空氣離子濃度測(cè)量?jī)x和被測(cè)試樣的影響。另外測(cè)試箱要有換氣窗口，每測(cè)試一段時(shí)間要進(jìn)行通風(fēng)換氣，避免不同試樣之間測(cè)試結(jié)果相互干擾。

3.3.2 ?環(huán)境溫濕度

楊偉軍、葛明橋[17]測(cè)試了用電氣石整理的棉、麻織物在不同溫度下的負(fù)離子釋放量，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的增加，負(fù)離子釋放量非線性地增加，趨勢(shì)變緩。隨著相對(duì)濕度的增加，負(fù)離子釋放量表現(xiàn)出了近似線性趨勢(shì)的增大。

畢鵬宇等研究了溫濕度對(duì)負(fù)離子粘膠、負(fù)離子滌綸等幾種織物負(fù)離子發(fā)生能力的影響，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的增加，負(fù)離子發(fā)生量增加。在20℃以下時(shí)增加趨勢(shì)平緩，高于20℃則增幅明顯加大。

可以看出，溫濕度對(duì)不同種類的負(fù)離子紡織品的效果影響很大。因此，必須嚴(yán)格控制測(cè)試環(huán)境的溫濕度并且測(cè)試前要對(duì)紡織品進(jìn)行調(diào)濕處理[18]。

3.3.3 ?測(cè)試距離

測(cè)試距離指的是試樣和空氣負(fù)離子測(cè)試儀通風(fēng)口之間的垂直距離。研究發(fā)現(xiàn)，隨著測(cè)試距離的增大，負(fù)離子濃度先增加后減小。試樣離通風(fēng)口太近會(huì)影響空氣流通，導(dǎo)致測(cè)試數(shù)據(jù)較小。而且負(fù)離子生命周期很短，所以超過一定距離，檢測(cè)到的負(fù)離子濃度減小。最優(yōu)距離為2cm[19-20]。

3.3.4 ?測(cè)試時(shí)間

試樣在摩擦的過程中，材料表面的靜電壓逐漸增加，達(dá)到峰值后會(huì)趨向穩(wěn)定，表面靜電壓是產(chǎn)生負(fù)離子的能量來(lái)源，同時(shí)，負(fù)離子具有壽命短的特點(diǎn)，所以隨著摩擦?xí)r間的延長(zhǎng)，負(fù)離子的濃度不會(huì)無(wú)限地增加，而是趨近一個(gè)峰值，然后略有下降。何秀玲[19]研究了在短時(shí)間內(nèi)（0～20s）摩擦?xí)r間對(duì)負(fù)離子濃度的影響，得出了10s為最佳的摩擦?xí)r間。畢鵬宇[21]測(cè)試了摩擦?xí)r間為5min～20min之內(nèi)的負(fù)離子發(fā)生量，最大值出現(xiàn)在10min～15min。GB/T 30128—2013《紡織品負(fù)離子發(fā)生量的檢測(cè)和評(píng)價(jià)》規(guī)定測(cè)試時(shí)間至少為3min，以便獲得更多的數(shù)據(jù)取平均值減小誤差。

4 ? ?總結(jié)與展望

平摩式和懸垂擺動(dòng)式激發(fā)裝置均能提高激發(fā)負(fù)離子的穩(wěn)定性，并且使試驗(yàn)參數(shù)具備可量化性，優(yōu)于手搓法，對(duì)提高測(cè)試的穩(wěn)定性具有積極的意義，為使其統(tǒng)一規(guī)范，應(yīng)盡早實(shí)現(xiàn)激發(fā)裝置的量產(chǎn)并推廣開來(lái)。只有選用統(tǒng)一、適宜的空氣離子測(cè)試儀器，詳細(xì)規(guī)定從激發(fā)裝置到測(cè)試環(huán)境的各個(gè)參數(shù)，才能使負(fù)離子紡織品測(cè)試具有公平合理的評(píng)價(jià)機(jī)制。另外，現(xiàn)在的負(fù)離子測(cè)試的研究主要集中在織物方面，對(duì)纖維負(fù)離子發(fā)生能力的檢測(cè)鮮有涉及，適合纖維的負(fù)離子激發(fā)裝置有待研究。

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（作者單位：史書真、陳國(guó)華，青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院;王肖玲，山東出入境檢驗(yàn)檢疫局）