《觸屏手套》團體標準解析

1 引言

《觸屏手套》團體標準是根據(jù)中國紡織工業(yè)聯(lián)合會標準化技術(shù)委員會下發(fā)的2019年團體標準制定計劃制定的，計劃編號是201901-CNTAC013。該團體標準是我國第一個針對具有觸屏功能的手套的產(chǎn)品標準。

觸屏手套是電子電氣與紡織品的跨界融合創(chuàng)新產(chǎn)品。該產(chǎn)品使用了導(dǎo)電材料，通過導(dǎo)電材料將人體電流傳導(dǎo)至電容屏，從而達到觸屏效果。觸屏手套的材質(zhì)主要有紡織織物、天然皮革、人造革或合成革三類。不管是在寒冷的冬季還是炎熱的夏季，人們都可能使用手套來達到保暖或防曬的目的，并且在戴手套的同時，人們更希望可以不用脫下手套即可對手機或平板電腦等其他日常生活使用的電子設(shè)備進行操作。由于觸屏手套屬于新興產(chǎn)品，并且其類別、材質(zhì)等多種多樣，國際和國內(nèi)均沒有相關(guān)標準進行規(guī)范，部分生產(chǎn)企業(yè)容易忽視產(chǎn)品質(zhì)量，造成產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，影響消費者體驗。在中國紡織工業(yè)聯(lián)合會的指導(dǎo)下，由檢測公司、觸屏手套生產(chǎn)和銷售企業(yè)組成起草小組，歷經(jīng)一年的時間，于2020年7月16日發(fā)布了《觸屏手套》團體標準，并于2020年8月1日開始實施。在研制該標準的過程中，起草小組對于觸屏手套產(chǎn)品的特點、手套使用場景以及消費者對于觸屏功能的需求和要求進行了調(diào)研，將該產(chǎn)品的必要特性歸納整理入標準中。為了更好地理解和執(zhí)行該標準，現(xiàn)對該標準的范圍、關(guān)鍵項目及要求等的起草情況進行闡述。

2 適用范圍

本標準適用于以紡織織物、天然皮革、人造革或合成革等為主要材料，以一種或多種材料拼接制成，具備操控電容式多點觸控屏功能的日常用手套。由于市場上也有一些PPE手套是具有觸屏功能的，但PPE類手套產(chǎn)品的要求和人們?nèi)粘Ｓ玫氖痔滓蟛煌?，因此標準?guī)定適用于日常用的手套。

3 術(shù)語

標準中增加了觸屏手套的術(shù)語，即通過觸屏感應(yīng)能操控電容式顯示屏的手套。

4 關(guān)鍵項目與要求

4.1 號型規(guī)格

觸屏手套的號型按照FZ/T 74004—2016中第4 章執(zhí)行。QB/T 1584—2018《日用皮手套》[1]中的號和型都按10mm分檔；FZ/T 73047—2013《針織民用手套》[2]中號按10mm 分檔，型以5mm分檔；FZ/T 74004—2016《滑雪手套》[3]中的號以10mm分檔，型以5mm分檔。

4.2 安全性能

觸屏手套作為一種直接接觸皮膚的產(chǎn)品，其安全性能顯得尤為重要。標準中安全性能的要求需要根據(jù)不同材料符合相應(yīng)要求，對于紡織織物，其安全性能應(yīng)符合GB 18401《國家紡織產(chǎn)品基本安全技術(shù)規(guī)范》[4]的要求。由于市場上也有很多兒童用的觸屏手套，因此還應(yīng)滿足 GB 31701《嬰幼兒及兒童紡織產(chǎn)品安全技術(shù)規(guī)范》[5]的要求。天然皮革的安全性能應(yīng)符合GB 20400 《皮革和毛皮 有害物質(zhì)限量》[6]的要求，同時考慮到皮革中會存在對人體有安全風(fēng)險的六價鉻，額外增加了對六價鉻的要求。人造革或合成革的安全性能應(yīng)符合GB 21550《聚氯乙烯人造革有害物質(zhì)限量》[7]的要求。

4.3 外觀質(zhì)量

外觀質(zhì)量包括表面疵點、規(guī)格尺寸偏差、縫制要求、整體外觀。根據(jù)不同的材料制成的觸屏手套參考不同的標準要求。紡織織物為主的觸屏手套的外觀質(zhì)量應(yīng)符合FZ/T 73047—2013 中4.3 合格品的要求。天然皮革、人造革或合成革為主的觸屏手套的外觀質(zhì)量應(yīng)符合QB/T 1584—2018 中4.2、4.4—4.7 的要求。

4.4 內(nèi)在質(zhì)量

觸屏手套的內(nèi)在質(zhì)量考核原料成分與纖維含量、氣味、皮革撕裂力、耐水色牢度、耐汗?jié)n色牢度、耐摩擦色牢度、耐皂洗色牢度、低溫耐折牢度。

起草小組購買了不同材質(zhì)的觸屏手套，用來測試和衡量市場上常見的觸屏手套產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量。這些手套樣品的內(nèi)在質(zhì)量部分指標參數(shù)樣品測試結(jié)果見表1和表2。

表1 色牢度測試結(jié)果

表2 天然皮革樣品部分項目測試結(jié)果

由表1可以看出，各觸屏手套對色牢度的測試的合格率較高，僅有一個樣品的耐摩擦色牢度不合格。對于天然皮革觸屏手套，對其pH值、氣味和皮革撕裂力進行測試，結(jié)果見表2，該天然皮革觸屏手套樣品的測試結(jié)果都為合格。綜上，收集的觸屏手套樣品合格率較高，該標準中的內(nèi)在質(zhì)量要求制定合理。

4.5 觸屏功能

觸屏手套可觸屏的原理就是可觸屏部分具有導(dǎo)電性，可將人體電流傳導(dǎo)至電容屏，從而達到觸屏的效果。導(dǎo)電性與良好的觸屏功能之間是必要不充分條件，即具有良好的觸屏功能一定具有導(dǎo)電性，而具有導(dǎo)電性不一定有良好的觸屏功能?？紤]到標準中有對觸屏功能有效性的測試，因此手套導(dǎo)電性的測試即電阻率項目暫時不予考核。

標準中的觸屏功能的測試方法為首次提出。該測試方法中根據(jù)不同使用場景如冬季用手套和其他季節(jié)使用的手套，對手套進行不同的預(yù)處理。通過單點觸摸、多點觸摸和滑動觸摸測試來判定觸屏功能的有效性。

4.5.1 試驗設(shè)備及試驗操作方式

人們?nèi)粘Ｊ褂米疃嗟木哂卸帱c觸控電容屏的電子設(shè)備是手機，在本標準中選擇手機作為試驗設(shè)備對觸屏手套的觸屏性能進行考核。為減少測試設(shè)備的不確定度，手機需恢復(fù)出廠設(shè)置，并且手機屏幕上沒有保護膜。

考慮到日常生活使用時，相對于戴手套操作的準確度和靈敏度，人們對于有效性需求更大、要求更高，因此對于觸屏功能的測試主要針對手套觸屏功能的有效性，即戴手套時能否操作多點觸控電容屏。

對于日常情況下操作手機的方式，主要有：單點觸摸（單擊、雙擊）、多點觸摸（放大、縮小動作）、滑動觸摸（直線滑動、折線滑動），主要對觸屏手套的有效性進行測試。對于單點這種常用操作方式，其中還涉及到點按時間的長短，所以在操作方式中將會使用不同時間的點按進行測試。

4.5.2 測試次數(shù)

考慮到使用手套操作手機一般是在戶外進行，并且不會長時間在戶外環(huán)境操作手機，于是將測試次數(shù)設(shè)置為5～10次。

4.5.3 測試環(huán)境

對于非冬季用手套，手套經(jīng)調(diào)濕后在標準環(huán)境下進行觸屏功能測試；對于冬季用手套，冬天溫度較低，該測試方法需要在低溫環(huán)境下對手套觸屏性能進行測試?？紤]到人們?nèi)粘Ｊ褂镁哂卸帱c觸控電容屏的電子設(shè)備主要是：手機、平板電腦以及近些年流行起來的智能穿戴設(shè)備如智能手表等，這些電子設(shè)備的工作溫度見表3，在0℃～40℃范圍內(nèi)，低溫環(huán)境下可能對電子設(shè)備的性能有所影響，因此在試驗過程中不是在低溫環(huán)境下進行測試，而是選擇在標準環(huán)境溫度下進行試驗，以減少低溫環(huán)境對電子設(shè)備性能的影響。為了模擬低溫條件，該測試方法采用對手套進行冷凍處理，降低手套溫度來模擬低溫環(huán)境手套觸屏性能的測試。

表3 各品牌手機和平板電腦工作溫濕度

根據(jù)標準IEC 60068-2-1規(guī)定條款：“（1）測試條件可選擇以下適當溫度條件及試驗時間或以相關(guān)規(guī)范的規(guī)定；（2） 溫度：-65℃、-55℃、-40℃、-25℃、-10℃、-5℃、+5 ℃；（3）駐留時間：2h、16h、72h、96h。”以及經(jīng)查詢中國移動通信類產(chǎn)品可靠性試驗標準要求，測試溫度通常為-10℃，因此將該方法中的手套試驗時溫度設(shè)為-10℃，模擬大部分地區(qū)冬季的環(huán)境溫度，并且由于佩戴時，手在手套中，手套的實際溫度較外界環(huán)境溫度高，因此需要將手套在更低溫環(huán)境下進行處理。樣品經(jīng)-30℃冷凍處理2h后，迅速拿到標準試驗環(huán)境[溫度（21±2） ℃]，濕度[（65±5)%]下測試其溫度變化，110 s（每個測試程序時間不超過110 s）后，人手在手套中時溫度升高至-10.1℃，仍滿足-10℃測試條件要求。

圖1 手套升溫速率測試

對于冬季用手套，試驗人員將經(jīng)預(yù)處理的試樣手套拿到低溫環(huán)境后迅速戴上立即開始可觸屏功能測試。在進行每個單項測試前試樣都需預(yù)處理，即進行單點觸摸、多點觸摸和滑動觸摸測試前都需要將試樣放入低溫環(huán)境中保存2h再進行后續(xù)測試。這樣操作的目的是為了保證在測試過程中，手套都可以保持在不高于-10℃的條件下進行測試。

4.5.4 接觸面積和接觸壓力

影響觸屏手套觸屏性能的重要因素之一是接觸壓力。接觸壓力不同，手套中導(dǎo)電纖維與屏幕的接觸面積不同，手套的可觸屏性能不同。

人們在使用觸屏手套時，會對屏幕表面有一定的壓力，因此施加較大壓力時，與施加較小壓力的手套相比，施加更大壓力的手套與屏幕的接觸面積更大，導(dǎo)電部位增加，相應(yīng)手套靈敏度提高。在測試時，需要施加適當?shù)膲毫?，使得測試的過程更加接近于實際使用的狀態(tài)。因此需要對試驗人員進行相關(guān)的培訓(xùn)與考核，并且采用2人獨立檢測，以2人一致的結(jié)果作為檢測結(jié)果，如2人檢測結(jié)果不一致，則增加1人檢測，以2人一致的結(jié)果為樣品的檢測結(jié)果，從而減少試驗的不穩(wěn)定性。

4.5.5 觸屏功能試驗有效性

為避免因設(shè)備造成的誤差，在對手套試樣進行測試前需要進行空白對比試驗，空白對比試驗時應(yīng)正常響應(yīng)各個觸摸測試，則試驗有效，否則試驗無效。

4.5.6 觸屏功能的評定

基于消費者的體驗，希望在觸屏手套的使用過程中所有觸摸都可正常響應(yīng)，因此標準中對該功能的評定為：單點觸摸、多點觸摸和滑動觸摸測試全部正常響應(yīng)，則判定該手套觸屏功能有效，否則判定為無效。

試驗購買到的8款觸屏手套屬于較厚的手套，但均未標明具體使用季節(jié)，在驗證試驗中采用嚴苛的試驗條件，即在-（30±2）℃ 低溫冷凍2 h的預(yù)處理方法，預(yù)處理后再進行下一步觸屏功能的測試。對8個觸屏手套樣品進行觸屏功能測試，結(jié)果如表4，合格率100%。該測試方法對于觸屏功能的測定比較合理。

表4 各樣品觸屏功能測試結(jié)果

隨后，為進一步驗證本標準的適用性，由3個實驗室，采用該標準測試方法進行了不同實驗室之間的驗證試驗，測試結(jié)果如表5。

表5 各實驗室觸屏功能測試結(jié)果

從不同實驗室的結(jié)果對比可以看出，兩兩實驗室測試結(jié)果一致，說明該方法具有很好的可重復(fù)性和適用性。

4.5.6 非一次性觸屏功能的評價

對于以紡織織物、人造革或合成革為主要材料的觸屏手套，非一次性功能的考核是通過經(jīng)3次洗滌后觸屏功能仍有效的評定方法來進行判定。洗滌程序為GB/T 8629—2017《紡織品 試驗用家庭洗滌和干燥程序》[8]4H 仿手洗程序洗3次，懸掛晾干。

對于天然皮革為主的觸屏手套，由于天然皮革不適合水洗，宜采用摩擦的方法，參照GB/T 29865 《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度 小面積法》[9]，正反向摩擦共40次。由于手指部位面積較小，在實際操作過程中，可能會存在摩擦面不平而造成摩擦不均勻的現(xiàn)象，特別是在厚手套或者手套呈一定程度的外觀立體形狀時。經(jīng)試驗，手套表面在摩擦頭的邊緣附近出現(xiàn)了嚴重磨損，摩擦部位的中間無磨損，并且不同摩擦次數(shù)其磨損情況不一致也沒有規(guī)律（手套的拇指指尖部位正反共摩擦200次，食指指尖部位摩擦160次，中指指尖部位摩擦60次，無名指指尖部位摩擦40次，小指指尖部位摩擦30次，但摩擦后拇指部位無磨破，中指、無名指摩擦部位邊緣磨破，其余手指有不同程度的磨損情況），試驗進一步說明直接用手套進行小面積摩擦的方法不合適。有專家建議，將手套手指部位剪開，將此處皮革形成一個平面后再進行摩擦試驗，摩擦測試后再縫合，經(jīng)低溫-30℃下預(yù)處理2 h后，隨后進行下一步的觸屏功能測試。雖然該方法不確定度較大，并且步驟繁瑣，但目前針對手套產(chǎn)品沒有其他更合適的摩擦測試方法，因此標準中對于天然皮革的功能耐久性的測試方法放在注中。在今后標準修訂時，需要開發(fā)一個新的更適合手套的摩擦測試方法，如采用將手套套在手模上在特定的平面上進行旋轉(zhuǎn)摩擦或者往復(fù)摩擦。

5 結(jié)果判定

內(nèi)在質(zhì)量有一項不符合，則判定該批產(chǎn)品不合格。外觀質(zhì)量按品種、色別、號型分別計算不符合率，以雙為單位，凡不符合率超過5.0%或破洞、漏針超過3.0%，判定該批產(chǎn)品為不合格。

6 與國內(nèi)相關(guān)標準的比較

觸屏手套目前可參考的標準主要有：FZ/T 74004—2016 《滑雪手套》、FZ/T 73047—2013《針織民用手套》和QB/T 1584—2018 《日用皮手套》。FZ/T 73047—2013適用于材質(zhì)為針織品的手套；QB/T 1584—2018適用于材質(zhì)為天然皮革的手套，人造革或合成革等材料制成的手套也適用；FZ/T 74004—2016適用于滑雪用手套，材質(zhì)涵蓋了天然皮革、人造革或合成革以及紡織織物。材質(zhì)涵蓋了天然皮革、人造革或合成革以及紡織織物，但其使用目的為滑雪，標準中有對運動舒適性的要求。上述3個標準是對不同材質(zhì)或不同使用目的手套，其標準考核項目及指標要求有較大的差異。對于標準規(guī)定的日常使用的觸屏手套，材質(zhì)主要有三大類即紡織織物、天然皮革、人造革或合成革，對于不同材質(zhì)其安全性要求應(yīng)不同，并且關(guān)鍵的觸屏功能的測試方法也是根據(jù)使用季節(jié)的不同以及消費者對于觸屏功能的要求而進行設(shè)計。

本標準與FZ/T 74004—2016 滑雪手套部分內(nèi)容相同，如甲醛含量、可分解致癌芳香胺染料、pH值和稀釋差、六價鉻、耐水色牢度、耐汗?jié)n色牢度、耐摩擦色牢度、耐皂洗色牢度、低溫耐折牢度。其他部分內(nèi)容不同，規(guī)定了觸屏手套的適用范圍為日常用手套，增加了觸屏手套的術(shù)語和定義，技術(shù)指標如原料成分與纖維含量中皮革、人造革或合成革的要求，增加了氣味、皮革撕裂力、聚氯乙烯人造革有害物質(zhì)限量和觸屏功能的要求，增加了觸屏功能的測試方法。