試樣選取和投樣方式對防靜電服帶電電荷量檢測結(jié)果的影響

文/王博妮 周亞磊 周朝暉

防靜電服是為了防止服裝上的靜電積累，使用防靜電織物為面料，按照規(guī)定的款式和結(jié)構(gòu)而縫制的工作服，在煤礦、化工及電子產(chǎn)品等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，適用于可能引發(fā)電擊、火災(zāi)及爆炸危險場所，其標準GB 12014—2009[1]對產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)督、安全生產(chǎn)及科研起著非常重要作用。帶電電荷量是防靜電服起到安全防護作用的最重要和最關(guān)鍵的防靜電性能參數(shù)之一[2-4]，2003年，G. Coletti[5]首次對比了不同的面料成分對防靜電服靜電性能的影響。2013年，張云朋等[6]最先提出在一定條件下，溫度和相對濕度對防靜電服的帶電電荷量的影響可能會使防靜電服成為不安全因素，也有對滾筒摩擦機[7-8]和水洗[9]等因素影響帶電電荷量的分析，但鮮有報道研究試樣相關(guān)因素對服裝帶電電荷量測試影響，而該因素影響產(chǎn)品分級的判定和應(yīng)用[10]，并最終導(dǎo)致防靜電服安全使用的隱患。因此，本文研究了由于試樣選取和投樣方式的差異性對帶電電荷量測試結(jié)果的影響，同時提出了相應(yīng)的對策措施，建議在檢測與修訂時予以考慮相關(guān)因素，盡量減少相關(guān)因素對帶電電荷量的影響而造成防靜電服的安全隱患。

1 測試方法及儀器

防靜電服帶電電荷量測試方法依據(jù)是GB 12014—2009附錄B，其原理是將經(jīng)過滾筒摩擦機摩擦后的試樣，投入法拉第筒內(nèi)，以測量試樣的帶電量。

測試裝置包括滾筒摩擦機、法拉第筒、靜電電量測試儀。本文所用的帶電電荷量測試裝置包括：數(shù)字電量表(北京華晶匯科技有限公司)、自動滾筒摩擦機（陜西元豐紡織技術(shù)研究有限公司）、回轉(zhuǎn)式滾筒摩擦機（青島山紡儀器有限公司）、法拉第筒（青島山紡儀器有限公司），且試驗儀器的精度和范圍均滿足標準要求。

2 檢測方法中的差異性

以上檢測方法是標準要求，但從標準的研究與實際樣品的檢測來看，在洗滌條件、儀器設(shè)備、調(diào)濕處理、消電處理及環(huán)境溫濕度等均相同并在滿足標準試驗的條件下，試樣在防靜電服帶電電荷量的檢測：

1）試樣的選取差異性。依據(jù)GB 12014—2009附錄B 帶電電荷量標準測試方法的要求，試樣為防靜電服一件（上、下衣均可）。由此可以得出，帶電電荷量測試時，試樣的選取可以是防靜電服的一件上衣或者褲子，造成試樣有一定的選擇性，但是在大量的實際檢驗與研究時發(fā)現(xiàn)同一套衣服的上衣或褲子的帶電電荷量結(jié)果不同且差別較大，從而造成同一套衣服不同的檢測機構(gòu)或者不同的人員由于試樣的選?。ㄉ弦禄蜓澴樱┢鋷щ婋姾闪康慕Y(jié)果產(chǎn)生較大差異，造成最終結(jié)果差異性大而無法對比和正確判斷防靜電服帶電電荷量大小，影響防靜電服產(chǎn)品的分級以及使用的安全性。

2）試樣的投樣方式差異性。依據(jù)GB 12014—2009附錄B標準測試方法的要求，試樣直接從滾筒摩擦機中自動進入（或戴絕緣手套絕緣電阻在1012Ω以上，直接取出，立即投入）法拉第筒內(nèi)，此時應(yīng)注意試樣距離人體、金屬物體300mm以上。由此可以得出，試樣可以自動進入法拉第筒（以下簡稱自動進樣）或戴絕緣手套絕緣電阻在1012Ω以上，直接取出，立即投入法拉第筒內(nèi)（以下簡稱手動投樣）。

但在防靜電服的實際檢測與研究時，發(fā)現(xiàn)同一試樣不同的投樣方式測得帶電電荷量的結(jié)果差別較大。手動投樣方式影響檢驗結(jié)果的因素復(fù)雜，如絕緣手套、取出方式、人員熟練度、投入時間及試樣與人及金屬物體的距離等，這些因素對帶電電荷量檢測結(jié)果的影響有以下幾個方面：

一是絕緣手套本身的電阻大小有差異性，即在實際檢測中用的所謂的絕緣手套電阻（即滿足標準要求的絕緣電阻大于1012Ω）存在較大的差異而被忽視，即檢測時使用的絕緣手套電阻不一定大于1012Ω，甚至有些用一般的橡膠或醫(yī)用手套充當絕緣手套，而這些不符合標準的所謂絕緣手套電阻均小于1012Ω，更有甚者直接用手取出試樣投入法拉第筒，這些都直接影響其帶電電荷量檢驗結(jié)果的大小。

二是試樣在滾筒摩擦機中被取出時，為了試樣不碰到滾筒口及外壁等其他物體上，試樣基本不是直接取出，而是被團緊后取出再投入法拉第筒，大量的測試數(shù)據(jù)表明，試樣被團緊后投入法拉第筒的帶電電荷量會一定程度減小范圍約在0μC/件～0.20μC/件，而且每次團緊的大小不一致，測試的帶電電荷量大小不同，使得5次測試值的結(jié)果偏差特別大，嚴重影響結(jié)果的準確性。

三是檢測人員的熟練度，尤其是手動投樣幾乎做不到立即將樣品投入法拉第筒，均要經(jīng)過暫時或較長時間的停頓（試樣被團緊的時間長短與人員的熟練度直接相關(guān)），帶電電荷量的結(jié)果隨著試樣在滾筒中放置時間的長短而不同。

四是取出的試樣與人、試樣與金屬物體的距離很容易被忽視，在日常檢測中觀察到尤其是檢測人員穿著毛衣這類比較容易帶靜電的服裝時，試樣與人體的距離小于300mm時，試樣在投入法拉第筒時帶電電荷量結(jié)果測試特別不穩(wěn)定，數(shù)值忽大忽小，對最終結(jié)果的準確性產(chǎn)生較大影響。

研究還進一步發(fā)現(xiàn)，試樣自動進入法拉第筒的設(shè)備也有一定的缺陷，比如試樣自動進入法拉第筒時，有時試樣會投入到法拉第筒外或者試樣接觸法拉第筒外壁或者試樣的質(zhì)量比較輕時，尤其是單位面積質(zhì)量小于200g/m2時不易從滾筒自動落下，這些因素對帶電電荷量的測試結(jié)果有較大影響，這也是目前自動進樣普遍存在的問題。

在現(xiàn)有標準的實際檢測中還發(fā)現(xiàn)其他檢測因素的差異性，如試樣的消電方式、大小及克重、面料的成分[10]等差異性對試樣帶電電荷的結(jié)果均有一定影響，因此在實際檢測時應(yīng)減少上述因素的影響，確保測試結(jié)果的準確性。

3 試驗比較與分析

為了確保防靜電服起到一定的安全防護作用，筆者在日常檢測中對不同樣品的帶電電荷量測試進行了研究，發(fā)現(xiàn)在滿足標準要求測試條件如洗滌、調(diào)濕、環(huán)境溫濕度等情況下，分析與比較了試樣（選擇單位面積質(zhì)量大于200g/m2的防靜電服）的選取和試樣的投入方式對檢測結(jié)果的影響，測試結(jié)果的數(shù)據(jù)直接讀取，最終測試結(jié)果為5個數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值，保留小數(shù)點后兩位。

3.1 試樣的選取不同

從現(xiàn)有防靜電服標準GB 12014—2009的要求來看，帶電電荷量的測試樣品一件（上、下衣均可），因此試樣可以選取一件防靜電服的上衣或者下衣（即褲子）。下面是隨機抽取5套防靜電服，分別對其樣品的上衣和褲子做帶電電荷量的測試（試驗時試樣自動進入法拉第筒），試驗結(jié)果見表1。

從表1的試驗結(jié)果可以看出：

1）同一套防靜電服的上衣和褲子其帶電電荷量不同，一般來說，防靜電服的一件上衣的帶電電荷量相對于一條褲子的帶電電荷量大，其差值達到0.15μC/件，根本原因是上衣和褲子與滾筒內(nèi)標準摩擦布摩擦?xí)r表面接觸的面積不同，且上衣與褲子相比，上衣與滾筒標準內(nèi)襯布的摩擦接觸面積較大，摩擦后相對帶電電荷量較多，直接原因是防靜電服的上衣和褲子的大小和克重大多不同造成摩擦?xí)r與滾筒標準內(nèi)襯布的摩擦接觸面積不同。

2）試樣的選取對不同產(chǎn)品的防靜電服帶電電荷量的影響不同，有些防靜電服樣品因試樣的選取不同其帶電電荷量差別較大而造成不同的分級（如4號樣品4-1#上衣的帶電電荷量最終測試結(jié)果為0.20μC/件，為B級防靜電服；4號樣品4-2#褲子的帶電電荷量最終測試結(jié)果為0.18μC/件，為A級防靜電服），甚至影響產(chǎn)品的合格性判斷（如樣品3-1#上衣的帶電電荷量最終測試結(jié)果為0.61μC/件，為不合格防靜電服；而樣品3-2#上衣的帶電電荷量最終測試結(jié)果為0.51μC/件，為B級防靜電服）。因此，防靜電服試樣選?。ㄉ弦禄蛳乱拢┑牟町愋詫ζ鋷щ婋姾闪康淖罱K測試結(jié)果會產(chǎn)生較大影響。

3.2 試樣的投入方式不同

從現(xiàn)有防靜電服標準GB 12014—2009要求來看，帶電電荷量試樣的投入方式有自動進樣和手動投樣，此次試驗為隨機抽取的試樣2組各5件防靜電服上衣，分別采用自動和手動的方式投入法拉第筒對其進行帶電電荷量測試，試驗結(jié)果見表2。

從表2的試驗結(jié)果可以看出：

1）相同防靜電服樣品不同的投樣方式其帶電電荷量不同且差別較大，差值達到0.10μC/件，對有些產(chǎn)品的分級和產(chǎn)品的合格性判斷會產(chǎn)生較大影響，因而進一步影響其使用的安全性。與試樣自動進入法拉第筒相比，手動投入方式測得其帶電電荷量結(jié)果的影響因素復(fù)雜，不同程度影響測定結(jié)果的大小，這些因素整體使其防靜電服的帶電電荷量減少。

2）不同的防靜電服樣品，自動進入樣品的方式與手動投樣的方式對其帶電電荷量測試的結(jié)果影響不同。有些防靜電服樣品因試樣的投樣方式不同其帶電電荷量差別較大而造成不同的分級（如4號樣品4-1#上衣的帶電電荷量最終測試結(jié)果為0.20μC/件，為B級防靜電服；4號樣品4-2#褲子的帶電電荷量最終測試結(jié)果為0.16μC/件，為A級防靜電服），甚至影響產(chǎn)品的合格性判斷（如樣品3-1#上衣的帶電電荷量最終測試結(jié)果為0.61μC/件，為不合格防靜電服；而樣品3-2#上衣的帶電電荷量最終測試結(jié)果為0.53μC/件，為B級防靜電服）。因此，防靜電服試樣的投樣方式差異性對其帶電電荷量的最終測試結(jié)果產(chǎn)生較大影響。

為了直觀和清晰地說明自動進入方式與手動投入方式對其帶電電荷量重現(xiàn)性的分析影響，對上述數(shù)據(jù)的3#、4#和5#樣品的數(shù)據(jù)進一步分析如圖1。

圖1 不同投樣方式對帶電電荷量的影響分析

從圖1可以看出，自動進入樣品的5個測試結(jié)果數(shù)據(jù)重現(xiàn)性相對較好（如圖3-1#、4-1#和5-1#），極差最大為0.04μC/件；而手動投樣方式5次測試結(jié)果的數(shù)值波動較大（如圖3-2#、4-2#和5-2#），重現(xiàn)性差，極差最大為0.18μC/件。這是由于試樣的手動投入方式影響因素較多，尤其是人為因素的隨機性誤差直接影響其帶電電荷量測試結(jié)果的準確性。因此，防靜電服帶電電荷量試驗為手動投入的方式時必須引起足夠的重視，如果試樣是自動進入方式，也需觀察試驗是否能滿足標準要求而投入法拉第筒內(nèi)，這樣才能確保試驗結(jié)果的科學(xué)性和準確性。

4 建議與對策

從上述分析討論中，可以得出結(jié)論：在其他條件均滿足標準的要求時，防靜電服的試樣選取和投入方式對試驗結(jié)果都有較大的影響。建議標準在修訂時予以考慮，筆者提出的以下建議與對策僅供參考。

1）帶電電荷量的測試方法GB 12014—2009附錄B 中，防靜電服試樣應(yīng)明確是一件上衣或褲子，宜選取上衣；同時為了不同的檢驗機構(gòu)檢驗結(jié)果的可比性，在明確上衣或褲子的前提下，服裝的面料、號型、克重等均應(yīng)一致。或者至少在標準中應(yīng)注明，在仲裁試驗時，應(yīng)明確上述方面的信息，有利于標準的統(tǒng)一性和規(guī)范性、適用性。

2）因自動進入的滾筒摩擦機目前還不完善，對于防靜電服產(chǎn)品有一定的選擇性（一些夏季的防靜電服上衣克重較小時，無法自動進入法拉第筒；但是一些冬季的防靜電服克重較大，樣品自動進入時會碰到外壁等，這些因素導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)異常應(yīng)舍去），因此建議檢測機構(gòu)或有條件的生產(chǎn)企業(yè)同時配備自動進樣和手動投樣的滾筒，以滿足不同試樣測試的要求，確保檢測結(jié)果的準確性。為了減少人為因素的影響，試樣宜優(yōu)先選擇自動進入法拉第筒，且應(yīng)鼓勵進一步優(yōu)化自動化進入法拉第筒的滾筒摩擦機，以滿足所有試樣均能按標準自動進入法拉第筒，以便得到正確的測試結(jié)果。