纖維紡織品靜電性能的標(biāo)準(zhǔn)與測試

陳晶，王文利

(1.蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215021；2.現(xiàn)代絲綢工程國家實(shí)驗(yàn)室，江蘇 蘇州 215123)

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纖維紡織品靜電性能的標(biāo)準(zhǔn)與測試

陳晶1，王文利2

(1.蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215021；2.現(xiàn)代絲綢工程國家實(shí)驗(yàn)室，江蘇 蘇州 215123)

摘要：高分子合成纖維的疏水性、絕緣性在織物生產(chǎn)和使用過程中所帶來的靜電問題日益突出，纖維紡織品靜電性能測試方法在實(shí)踐與理論上也得到了快速的發(fā)展。本文將過去的紡織品靜電性能的標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)在的紡織品靜電性能的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比、討論，并對其測試方法中有待補(bǔ)充與完善的地方進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：靜電性能；標(biāo)準(zhǔn)；測試；紡織品；纖維

靜電現(xiàn)象是生活中常見的一種現(xiàn)象，它的產(chǎn)生是由于物體間的摩擦、接觸、分離等作用。當(dāng)兩個物體相互接觸并摩擦?xí)r，其中一種物體的外層電子受原子核引力較弱，經(jīng)摩擦作用而轉(zhuǎn)移到另一個物體上，正電荷多于負(fù)電荷，而顯出帶正電。另一個物體由于得到電子，負(fù)電荷多于正電荷，因而顯示出帶負(fù)電。在紡織加工過程中，靜電現(xiàn)象會引發(fā)加工困難；在使用過程中，靜電現(xiàn)象會使紡織品吸附空氣中的灰塵；在服裝穿著時，靜電現(xiàn)象會使衣物糾纏黏附于人體。靜電現(xiàn)象不僅影響美觀，而且在一定程度上危害人體健康，有時還會引起火災(zāi)和爆炸等事故[1-3]。隨著新材料的不斷涌出，在紡織工業(yè)中合成纖維使用也越來越多。具有良好疏水性、絕緣性高分子合成纖維在織物生產(chǎn)和使用過程中產(chǎn)生的靜電問題日益突出，纖維紡織品靜電性能測試方法在實(shí)踐與理論上也得到了快速發(fā)展。本文就過去的紡織品靜電性能測試標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)在的紡織品靜電性能測試標(biāo)準(zhǔn)展開比較討論，并對其測試方法中有待補(bǔ)充與完善的地方得以展望。

1纖維紡織品靜電性能的測試標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 12703-1991[4]規(guī)定了測試樣品的制備，測試條件，以及測試方法。其中織物靜電性能測試方法包括：半衰期法，摩擦帶電電壓法，電荷面密度，脫衣時的衣物帶電，工作服的摩擦帶電，極間等效電阻。該標(biāo)準(zhǔn)一是對測試樣品的規(guī)定比較單一，沒有體現(xiàn)不同測試樣本間的差異性；二是測試條件范圍太過寬泛或者沒有清晰的界定；三是測試方法種類有限，不能滿足快速發(fā)展多樣化的紡織品的測試需求。GB/T 12703-2008、GB/T 12703-2011[5-11]在GB/T 12703-1991以及參考其他標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上做了一定程度的改善。

1.1靜電壓半衰期試驗(yàn)

靜電壓衰減時間是衡量防靜電織物防護(hù)性能的一個重要指標(biāo)。其測試原理是：將試樣放在旋轉(zhuǎn)的金屬平臺上通過高靜電壓使試樣帶上感應(yīng)電荷，在電壓穩(wěn)定后斷開高壓電源，使試樣通過接地的金屬釋放電荷，試樣的半衰期即為試樣所帶的穩(wěn)定靜電壓值減少到初始值的一半時所需要的時間。電荷衰減時間越短，紡織品泄漏電荷能力越強(qiáng) ，織物的防靜電性能越好。其缺點(diǎn)是對于導(dǎo)電纖維的試樣，當(dāng)其在接地金屬平臺上接觸良好時電荷泄漏的很快，而接觸不良時其電荷泄漏速率近似于普通紡織品，而這種接觸狀態(tài)無法嚴(yán)格控制，故不適合于含導(dǎo)電纖維織物的評價。

與原來1991年版本區(qū)別，GB/T 12703.1-2008增加了：

(1)在更換試樣后，感應(yīng)電極與試樣上表面的距離根據(jù)情況調(diào)整做出一定調(diào)整；

(2)半衰期時間較長，如超過180s就停止試驗(yàn)并記錄180s時殘靜電壓的數(shù)值。根據(jù)實(shí)際需要?dú)堄囔o電壓數(shù)值也可以在60s、120s等時間點(diǎn)記錄。

(3)“有關(guān)各方可商定執(zhí)行的”測試前洗滌、烘干、調(diào)濕要求；

(4)A、B、C 3個級別和對應(yīng)的判定要求；

(5)“耐久性抗靜電紡織品和非耐久性抗靜電紡織品”的概念和要求。

1.2電荷面密度試驗(yàn)

其測試原理是：在規(guī)定條件下，用法拉第筒測量試樣與標(biāo)準(zhǔn)錦綸布摩擦產(chǎn)生的電荷，跟據(jù)試樣尺寸求出電荷面密度(μC/m2)。電荷面密度法的應(yīng)用廣泛，可以用來測試各種織物防靜電性能，也可用于測試導(dǎo)電纖維織物經(jīng)摩擦積聚靜電的難易程度。其缺點(diǎn)是吸灰程度對測試結(jié)果影響較大，同時電荷的產(chǎn)生是由人工操作試，故存在不可避免的環(huán)境與人為誤差，較難完全保持一致。

與原來1991年版本區(qū)別，GB/T 12703．2-2008[6]增加了：

(1)試樣的預(yù)處理洗滌程序；

(2)將試樣數(shù)量由4塊(經(jīng)向2塊，緯向2塊)增加為6塊(經(jīng)向3塊，緯向3塊) ；

(3)需要時或經(jīng)有關(guān)各方協(xié)商一致后，摩擦材料可采用其他材料 ；

(4)試驗(yàn)結(jié)果的表示修改為“取6塊試樣測試結(jié)果中的最大值表示”；

(5)增加了“電荷面密度技術(shù)要求”。

1.3電荷量試驗(yàn)

其測試原理是：用法拉第筒測量經(jīng)摩擦裝置模擬帶電的試樣的電荷量。為了避免人為操作影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，通過滾筒自動摩擦的方法產(chǎn)生電荷，滾筒內(nèi)襯采用錦綸標(biāo)準(zhǔn)布材質(zhì)。此方法適用于各類服裝及其他紡織制品，其他產(chǎn)品也可參照采用。

與原來1991年版本區(qū)別，GB/T 12703.3-2008[7]增加了：

(1)試樣的預(yù)處理洗滌程序；

(2)需要時或經(jīng)有關(guān)各方協(xié)商一致后，摩擦材料可采用其他材料；

(3)電荷量技術(shù)要求。

1.4電阻率試驗(yàn)

電阻是衡量材料導(dǎo)電性能的一個重要指標(biāo)，材料的電阻越小，其積累的電荷越容易釋放，防靜電性能就越好。表面電阻率法、體積電阻率法、點(diǎn)對點(diǎn)電阻法、垂直電阻法常被用于測量電阻。

其測試原理是：通過直接法或比較法測得織物的電阻值，將測得的電阻值帶入公式求得織物電阻率。GB/T 12703-1991沒有電阻率實(shí)驗(yàn)，GB/T 12703.4-2010參考了GB/T 12703-2009；GB/T 22042-2008；GB/T 24249-2009制定的。除了鋪地織物外，各類紡織品的防靜電性能都能通過測量電阻值來評定。

1.5摩擦帶電電壓試驗(yàn)

其測試原理是：先模擬織物摩擦起電，然后測量記錄試樣帶電電壓最大值。其缺點(diǎn)是裁取的試樣尺寸小，對于導(dǎo)電纖維的織物，其導(dǎo)電纖維的分布因取樣位置不同會有很大的差異，故此方法不適合于含導(dǎo)電纖維紡織品的抗靜電性能測試評價。

與原來1991年版本區(qū)別，GB/T 12703．5-2008[9]增加了：

(1) 術(shù)語“摩擦帶電電壓”；

(2)試樣的預(yù)處理洗滌程序；

(3)需要時或經(jīng)有關(guān)各方協(xié)商一致后，摩擦材料可采用其他材料；

(4)帶電電壓技術(shù)要求。

1.6纖維泄漏電阻試驗(yàn)與動態(tài)靜電壓試驗(yàn)

其試驗(yàn)原理是：根據(jù)電容充放電原理，在充滿電荷的固定電容兩端接上不同的纖維電阻，通過測量試樣放電速度得到纖維泄露電阻，此方法適用于各類短纖維。

動態(tài)靜電壓試驗(yàn)是將試樣靠近測試電極，經(jīng)電子電路放大后推動儀表顯示出的數(shù)值即為測試樣的動態(tài)靜電壓。此方法可用于測試紡織廠各道工序中紡織材料和紡織器材靜電性。與GB/T 12703-1991相比，這兩種試驗(yàn)方法是GB/T 12703-2008、GB/T 12703-2011[5-11]新增加的方法，起到了補(bǔ)充完善的作用。

1.7其他相關(guān)靜電測試試驗(yàn)

1.7.1工作服 防靜電性能的要求及試驗(yàn)方法

GB/T 12703-1991中D法(脫衣時衣物帶電)和E法(工作服的摩擦帶電)對工作服防靜電性能做出了規(guī)定，國標(biāo)GB/T 23316-2009根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIST 8818:2001對工作服防靜電性能做相應(yīng)修訂，制定了該標(biāo)準(zhǔn)。[12]

1.7.2防靜電毛針織服

GB/T 23464-2009[13]防護(hù)服裝 防靜電毛針織服裝，對服裝的款式與尺寸都做出了相應(yīng)的要求，規(guī)定了技術(shù)要求、測試方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)識、包裝和儲存等。適用于因靜電積聚引發(fā)電擊、火災(zāi)及爆炸的危險場所穿用的防靜電毛針織服。

1.7.3防靜電潔凈織物

GB/T 24249-2009[14]防靜電潔凈織物，規(guī)定了防靜電潔凈織物的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)識、包裝、運(yùn)輸及貯存?？捎糜跍y量電子、半導(dǎo)體、醫(yī)藥、食品等行業(yè)的潔凈室及相關(guān)受控環(huán)境使用的服裝、帽子、手套、鞋套等產(chǎn)品靜電性。

2目前纖維紡織品靜電性能測試標(biāo)準(zhǔn)存在的問題與展望

目前纖維紡織品靜電性能測試標(biāo)準(zhǔn)存在的問題主要有以下兩點(diǎn)：

(1)通過試驗(yàn)測試和對比分析表明，每種抗靜電測試方法與評定指標(biāo)只能反映織物抗靜電性能的某一方面，不同的性能和指標(biāo)在不同的環(huán)境下應(yīng)用存在一定的合理性和局限性[15]。通過電荷面密度法、摩擦帶電電壓法、靜電壓半衰期法等方法測試紡織品防靜電性能，獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)值之間一般沒有明顯的等比關(guān)系，不能做相互驗(yàn)證[16]。甚至某些防靜電產(chǎn)品得出的數(shù)據(jù)相互矛盾，無法判定測試樣防靜電性能是否滿足要求。

(2)在檢測試驗(yàn)過程中，要嚴(yán)格控制環(huán)境條件，特別是相對濕度的控制。雖然只有2%左右的相對濕度差別，卻會嚴(yán)重影響紡織品抗靜電性能的評價結(jié)果[17]。

根據(jù)材料在使用過程中靜電產(chǎn)生、散失與平衡的不同，選用不同的靜電測試方法。在實(shí)際檢測試驗(yàn)過程中，用多種測試方法來綜合反映織物的防靜電性能是值得借鑒的[18]。建議今后能夠推出綜合評定防靜電性能的檢測方法，同時標(biāo)準(zhǔn)修訂時可以考慮縮小環(huán)境相對濕度范圍，增加對試樣的預(yù)調(diào)濕處理，減小試驗(yàn)環(huán)境因素對試驗(yàn)結(jié)果的影響，使紡織品防靜電性能得到準(zhǔn)確的表征。

3結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展、人們生活水平的提高，對纖維紡織品靜電檢測標(biāo)準(zhǔn)在深度和廣度上都提出了更高、更廣泛的要求。在制定纖維紡織品靜電標(biāo)準(zhǔn)前，要認(rèn)真研究《國家標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)工程指南》、《關(guān)于貫徹落實(shí)十大重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃，進(jìn)一步加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化工作的意見》對紡織標(biāo)準(zhǔn)化提出的新要求[19]，同時根據(jù)實(shí)際應(yīng)用生產(chǎn)的需求，及時開發(fā)更新技術(shù)方法，積極靠攏國際標(biāo)準(zhǔn)。

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收稿日期：2016-01-12