紡織纖維制品靜電性能的標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)試

王合山

聊城市紡織纖維檢驗(yàn)所 山東聊城 252000

靜電現(xiàn)象是生活中常見(jiàn)的一種現(xiàn)象，其產(chǎn)生是因物體間的摩擦、接觸、分離等作用。當(dāng)兩個(gè)物體接觸摩擦?xí)r，其中一個(gè)物體外層的電子受原子核引力較弱，然后通過(guò)摩擦作用轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，正電荷比負(fù)電荷多，而顯出帶正電。另一個(gè)物體因得到電子，負(fù)電荷比正電荷多，因而顯示出帶負(fù)電。在紡織品加工過(guò)程中，靜電現(xiàn)象會(huì)造成加工困難；在使用過(guò)程中，靜電現(xiàn)象會(huì)使紡織品吸附空氣中的灰塵；在服裝穿著時(shí)，靜電現(xiàn)象會(huì)使衣物纏黏在人體上。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(shí)還會(huì)引起火災(zāi)、爆炸等事故。因此，紡織纖維品靜電性能測(cè)試方法在實(shí)踐和理論上得到了迅速發(fā)展[1]。

1 靜電產(chǎn)生原理

物質(zhì)是由分子組成，分子是由原子組成，原子由帶負(fù)電的電子和帶正電電荷的質(zhì)子組成。當(dāng)兩個(gè)不同的物體相互接觸時(shí)就會(huì)使一個(gè)物體失去一些電荷，如電子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體使其帶正電，而另一個(gè)物體得到一些剩余電子而帶負(fù)電。若在分離過(guò)程中電荷難以中和，電荷就會(huì)積累使物體帶上靜電。所以很多運(yùn)動(dòng)的物體在與其他物體接觸與分離的過(guò)程（如摩擦）就會(huì)帶上靜電。

2 紡織品靜電性能評(píng)價(jià)

2.1 紡織纖維制品靜電標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)紡織纖維制品靜電性能標(biāo)準(zhǔn)按適用范圍可分為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，按性質(zhì)可分為方法標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)紡織纖維制品靜電標(biāo)準(zhǔn)主要參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)外一些先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，包括日本標(biāo)準(zhǔn)（JIS）、歐洲標(biāo)準(zhǔn)（EN）、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（AATCC）、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）。比如：GB/T12703 系列標(biāo)準(zhǔn)采用日本標(biāo)準(zhǔn)JISL1094 及JIST8118；GB/T22042 和GB/T22043 分別采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1149-1 和EN1149-2。

2.2 帶電原理

不同的標(biāo)準(zhǔn)采用不同的帶電方法及測(cè)試原理，當(dāng)前常用的帶電方法有接觸帶電及非接觸帶電，前者主要包括摩擦帶電及接觸充電，后者主要是感應(yīng)帶電。當(dāng)前，摩擦帶電、接觸充電、感應(yīng)帶電是紡織纖維制品靜電性能測(cè)試中最常見(jiàn)的三種帶電原理。

2.3 靜電性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

（1）電荷量類指標(biāo)。其主要指電荷量及電荷面密度，其測(cè)試原理是通過(guò)摩擦使樣品帶電，然后放入法拉第圓測(cè)定電荷量，面密度是指單位面積試樣的電荷量。電荷量用微庫(kù)侖（μ C）表示，電荷面密度用微庫(kù)侖/ 平方米（μ C/m2）表示，其中電荷量指數(shù)適用于服裝，電荷面密度適用于織物面料。

測(cè)試過(guò)程中，試樣經(jīng)摩擦裝置后投入法拉第筒中，測(cè)定其帶電量。比如：標(biāo)準(zhǔn)GB/T12703《紡織品靜電性能的評(píng)定第2 部分：電荷面密度》, 摩擦標(biāo)準(zhǔn)布為錦綸平紋布，摩擦起電是通過(guò)人工操作實(shí)現(xiàn)的。因此，測(cè)試條件的一致性、測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性與重現(xiàn)性易受操作手法的影響；GB/T12703《紡織品靜電性能的評(píng)定第3部分：電荷量》，滾筒內(nèi)層為錦綸標(biāo)準(zhǔn)布，經(jīng)滾筒自動(dòng)摩擦減少人為操作的影響。

（2）時(shí)間類指數(shù)。它主要指靜電衰減、吸附時(shí)間。其中，靜電衰減時(shí)間包括半衰期、10% 衰減時(shí)間、1% 衰減時(shí)間等。通過(guò)一定的方法，如感應(yīng)帶電或直接充電，使試樣帶一定的電荷量，用電荷量的衰減時(shí)間表示。

試樣在高壓靜電場(chǎng)中帶電穩(wěn)定后，斷開(kāi)高壓電源，使其電壓通過(guò)接地金屬臺(tái)自然衰減，測(cè)定靜電壓值及其衰減到初始值的一半所需的時(shí)間稱為半衰期。如GB/T12703《紡織品靜電性能的評(píng)價(jià)第1 部分：靜電壓半衰期》；WSP40．2（08）《非織造布靜電衰減標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法》中的衰減時(shí)間是指，使電荷衰減到初始水平10% 所需的時(shí)間；EN1149《防護(hù)服靜電性能第3 部分：測(cè)量電荷衰減的試驗(yàn)方法》中的半衰期，是指顯示電場(chǎng)強(qiáng)度衰減到最大電場(chǎng)強(qiáng)度的1/2 所需的時(shí)間。

吸附時(shí)間為織物摩擦后吸附于金屬斜面，根據(jù)吸附時(shí)間評(píng)價(jià)織物的靜電性能。該方法設(shè)備簡(jiǎn)單，它能反映服裝織物的靜電吸附肢體程度。但操作手法容易影響測(cè)試結(jié)果，是一種簡(jiǎn)單的測(cè)試方法，對(duì)含有導(dǎo)電纖維的織物試樣，測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性較差[2]。

（3）電阻類指標(biāo)。主要包括體積電阻（垂直電阻）、表面電阻、纖維比電阻、泄漏電阻等。

體積電阻（垂直電阻）是指環(huán)形組合電極在試樣的兩個(gè)接觸面上施加的兩個(gè)電極之間的直流電壓，以及經(jīng)過(guò)一定的通電時(shí)間后兩個(gè)電極之間的電流比值。主要標(biāo)準(zhǔn)為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1149《防護(hù)服靜電性能第2 部分：通過(guò)材料的電阻（垂直電阻）試驗(yàn)方法》，GB/T22043《服裝防靜電性能通過(guò)材料的電阻（垂直電阻）試驗(yàn)方法》、GB/T12703《紡織品靜電性能評(píng)定第4 部分：電阻率》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

表面電阻是指材料表面電極施加的直流電壓與經(jīng)一定通電時(shí)間后電極之間的電流比值，由表面電阻計(jì)算出樣品的表面電阻率。施加電壓最常用的是100V、500V、1000V，采用環(huán)形組合電極，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要包括國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12703《紡織品靜電性能的評(píng)定第4 部分：電阻率》，GB/T22042《服裝防靜電性能表面電阻率試驗(yàn)方法》，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)AATCC7676《紡織品表面電阻試驗(yàn)方法》，歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1149《防護(hù)服靜電性能第1 部分：測(cè)量表面電阻率的試驗(yàn)方法》。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻是材料表面兩個(gè)電極之間施加的直流電壓與它們之間在一定時(shí)間內(nèi)流動(dòng)的直流電流比值。待測(cè)樣品必須放置在帶有電極裝置的絕緣板上。如GB12014《防靜電服》中對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻的技術(shù)要求，并在附錄中對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻的測(cè)試方法進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定。

纖維比電阻是表征纖維導(dǎo)電性能的指標(biāo)，根據(jù)體積比電阻公式ρ =RS/L 設(shè)計(jì)了光纖比電阻儀，測(cè)定在一定幾何形狀下，具有一定密度的纖維電阻值，并根據(jù)纖維的填充度計(jì)算出比電阻值，如國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14342《合成短纖維比電阻試驗(yàn)方法》。

纖維泄露電阻是表征纖維起靜電性能的一個(gè)指標(biāo)，以不同容量的電容C 對(duì)纖維固有電阻及纖維表面附著的抗靜電油劑等綜合電阻R 的放電時(shí)間t，乘以電阻指數(shù)10n 后的纖維電阻值t×10n（Ω）表示。測(cè)量運(yùn)用阻容充放電原理，用不同纖維電阻R 跨接于充以電荷的固定電容（C）兩端，以其放電速度測(cè)定纖維電阻值，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有GB/T12703《紡織品靜電性能的評(píng)定第6 部分：纖維泄露電阻》。

（4）電壓類指標(biāo)。主要包括摩擦帶電電壓及感應(yīng)靜電電壓等。

摩擦帶電電壓表示為摩擦產(chǎn)生的最高電壓。在一定張力條件下，用標(biāo)準(zhǔn)布摩擦試樣，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的最大電壓作為試樣摩擦帶電情況的評(píng)價(jià)。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T12703《紡織品靜電性能的評(píng)定第5 部分：摩擦帶電電壓》。

感應(yīng)帶電電壓使材料在高壓放電針產(chǎn)生的靜電場(chǎng)中帶電，直到帶電電壓穩(wěn)定，即感應(yīng)電壓值，用來(lái)表示相對(duì)穩(wěn)定的電荷在試樣上積累所產(chǎn)生的對(duì)地電位，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12703《紡織品靜電性能的評(píng)定第1 部分：靜電壓半衰期》。

2.4 靜電性能技術(shù)要求

根據(jù)我國(guó)電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SJ/T10694《電子產(chǎn)品制造及應(yīng)用系統(tǒng)防靜電檢測(cè)通用規(guī)范》規(guī)定，工作服的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻為1×105至1×1010，電荷量小于0．6μC。

2.5 調(diào)濕及試驗(yàn)環(huán)境條件

樣品的調(diào)濕和試驗(yàn)環(huán)境對(duì)靜電性能測(cè)試結(jié)果有很大的影響，尤其是濕度的影響。因此，濕度控制在靜電檢測(cè)中非常重要，必須在檢測(cè)報(bào)告中明確調(diào)濕條件及試驗(yàn)環(huán)境。

在對(duì)紡織纖維制品靜電性能的檢測(cè)中，樣品的調(diào)濕時(shí)間必須充足，試驗(yàn)環(huán)境必須穩(wěn)定。在不同的溫濕度條件下，試驗(yàn)結(jié)果差異較大。例如，在相同的溫度下，織物產(chǎn)生靜電的能力隨著相對(duì)濕度的增加而降低，特別是對(duì)不含導(dǎo)電纖維的織物影響更大。

3 目前纖維紡織制品靜電性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)存在的問(wèn)題與展望

（1）通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試和對(duì)比分析表明，每種抗靜電測(cè)試方法與評(píng)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。通過(guò)電荷面密度法、摩擦帶電電壓法、靜電壓半衰期法等方法測(cè)試紡織品防靜電性能，獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)值之間一般無(wú)明顯的等比關(guān)系，不能做相互驗(yàn)證。甚至某些防靜電產(chǎn)品得出的數(shù)據(jù)相互矛盾，無(wú)法判定測(cè)試樣防靜電性能是否滿足要求[3]。

（2）在檢測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中，要嚴(yán)格控制環(huán)境條件，特別是相對(duì)濕度的控制。雖然只有2%左右的相對(duì)濕度差別，卻會(huì)嚴(yán)重影響紡織品抗靜電性能的評(píng)價(jià)結(jié)果。

根據(jù)材料在使用過(guò)程中靜電產(chǎn)生、散失與平衡的不同，選用不同的靜電測(cè)試方法。在實(shí)際檢測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中，用多種測(cè)試方法來(lái)綜合反映織物的防靜電性能是值得借鑒的。今后可推出綜合評(píng)定防靜電性能的檢測(cè)方法，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)可考慮縮小環(huán)境相對(duì)濕度范圍，增加對(duì)試樣的預(yù)調(diào)濕處理，減小試驗(yàn)環(huán)境因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，從而使紡織品防靜電性能得到準(zhǔn)確的表征。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）不同靜電測(cè)試方法的測(cè)試結(jié)果無(wú)明顯的相關(guān)性，不同環(huán)境條件下的測(cè)試結(jié)果差異很大，因而測(cè)試結(jié)果不具有可比性。

（2）不同類型的紡織纖維制品適用不同的測(cè)試方法，因此纖維制品靜電性能測(cè)試方法的選擇十分重要。

（3）樣品的調(diào)濕對(duì)測(cè)試結(jié)果影響較大，必須在規(guī)定的環(huán)境下對(duì)樣品進(jìn)行充分調(diào)濕。試驗(yàn)環(huán)境與調(diào)濕環(huán)境一致，試驗(yàn)過(guò)程中必須保證環(huán)境條件的穩(wěn)定性，并在報(bào)告中注明實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中的環(huán)境條件。

（4）采用摩擦帶電原理試驗(yàn)方法時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)布的選擇也很重要，主要包括標(biāo)準(zhǔn)布的材料類型、組織結(jié)構(gòu)及使用期限等。