負離子紡織品檢測方法分析

史書真+++++陳國華++++王肖玲

摘要：

負離子紡織品具備負離子釋放功能，能夠增加空氣負離子濃度，有益人類健康。但檢測方法的混亂，制約了負離子紡織品行業的健康發展。負離子紡織品檢測是指在一定的溫濕度條件下，通過激發裝置刺激負離子面料激發負離子，然后經由空氣負離子濃度測試儀，輸出負離子濃度。空氣離子測試儀、激發裝置、測試環境是影響測試結果的關鍵因素，只有對這些因素進行全面合理的規范，才能建立公平的評價機制。

關鍵詞：負離子檢測;激發裝置;測試環境

1 ? ?引言

隨著生活水平的提高，健康、環保意識的不斷增強，人們對紡織品性能的要求也越來越高，一些具有特殊功能的紡織品應運而生，成為大家關注和研究的焦點，負離子紡織品就是其中之一。

目前使織品具備負離子釋放功能的方法有很多，生產負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，負離子除了具有除塵、抗菌、防臭等優點外，還有一定的保健功能，因此，負離子紡織品符合“健康、舒適、環保”的概念，將在人們的日常生活中扮演重要角色。但是負離子織物測試標準并不完善，導致負離子紡織品市場比較混亂，出現較多的貿易糾紛。對于消費者而言，無法直觀地判定負離子紡織品的作用效果，很多時候，負離子只是商家炒作的一個概念。這些都制約了負離子紡織品產業的健康發展。隨著此類功能性紡織品的發展特別是進出口貿易的增加，研究科學可靠的測試方法，制定檢驗標準，建立完善公平的檢測機制越發重要。

2 ? ?負離子紡織品測試流程

負離子紡織品檢測的本質就是對紡織品周圍小范圍內空氣負離子濃度的測試。首先空氣本身含有的負離子濃度，稱為本底濃度，這部分濃度與試樣無關，因此應該消除其影響;其次如果纖維含有放射性元素等不需要激發的成分，即使纖維靜置也可以有一定量的負離子釋放;再是如果纖維含有電氣石等壓電或熱電效應的成分，在某種機械力的刺激下也會大量產生負離子。因此測試時纖維的狀態與負離子發生量有很大關系，是否能夠激發出負離子成為測試的關鍵。

靜置式測量是指對負離子紡織品不施加任何刺激來測試負離子發生量，這種方法測得的負離子釋放量是很微小的，幾乎難以增加空氣負離子的濃度。紡織品在使用過程中并非完全處在靜止狀態，因此靜止法并不適合大多數負離子紡織品的測試。只有對紡織品進行一定的物理刺激，才能使負離子被大量激發出來，增加空氣負離子濃度[4-5]。

陳躍華、公佩虎[6]在有機玻璃箱內使用機械裝置摩擦織物，通過離子測試儀測試空氣負離子濃度，獲得了比較好的測試結果，據此提出了檢測負離子織物的流程：在一定的溫濕度條件下，通過發生裝置激發刺激負離子面料激發負離子，然后經由空氣負離子濃度測試儀，輸出負離子濃度[7-8]。

3 ? ?影響負離子檢測的因素

總體來說，空氣負離子具有受環境影響大、壽命短等一系列特點[9-10]，影響空氣負離子濃度的因素有很多，其檢測的穩定性、重現性難以保證。目前對負離子紡織品測試的研究主要集中在空氣離子測試儀、激發裝置和測試環境上。

3.1 ?空氣離子測試儀

市場上存在多種空氣離子測試儀，畢鵬宇比較了AIR ION COUNTER（AIC）、DLY-2空氣離子測量儀、ITC-201A和大氣離子濃度測試儀SD9901對相同試樣的測試結果。其中AIC和ITC-201A示數跳躍性較大，SD9901和DLY-2空氣離子測量儀穩定性較好，靈敏度稍差。現有的檢測標準都未規定空氣離子測試儀的種類和型號。

3.2 ?負離子激發裝置

3.2.1 ?手搓式

簡單便捷，能夠達到激發負離子的目的，但是測試者的手掌溫度和濕度的改變會影響試樣，影響測試結果。何秀玲對手搓法進行了改進，規定操作者需佩戴絕緣手套并經過一定培訓。但手搓的力度畢竟無法量化，不僅無法保證每次手搓力大小相同，不同的測試者之間結果會有所偏差，通常男生比女生的測試結果要大。因此這種方法的測試結果存在一定的偶然性[11-12]。

3.2.2 ?機械激發裝置

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裝置。把待測試樣分別安裝在在摩擦頭和試樣臺上，將負離子濃度測試儀置于垂直摩擦動程方向的平面上。啟動摩擦裝置，使其摩擦一定時間，然后打開測試儀，記錄空氣負離子濃度值。張艷等[10]自制了鉸鏈四連桿機構，利用異步電動機做傳動裝置，通過其產生的往復運動實現對織物的摩擦刺激，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裝置。另外，目前已有的標準：GB/T 30128—2013《紡織品負離子發生量的檢測和評價》規定了采用摩擦法（平摩）測定紡織品動態負離子發生量的試驗方法，并給出了評價。本標準適用于各類紡織織物及其制品。標準中規定摩擦儀要由上下摩擦盤、減速電機、加持裝置組成，并且對主要裝置的規格進行了限定。

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

3.2.2.2 ?懸垂擺動式

畢鵬宇[14]采用懸垂擺動式激發裝置（又稱振動式），由一臺裝有調速器的異步電動機作為主要動力裝置，凸輪機構作為傳動裝置，振動部件由可以旋轉的桿件組成。通過調節調速器可獲得不同的振動頻率，測量在不同振動頻率下面料產生負離子的效果。測試時將試樣掛在上擺動桿上，由凸輪裝置推動下擺動桿使上擺動桿和被測面料一起以相同速度在水平面內快速擺動。不同的振動頻率可以模擬實際使用過程中的不同情況，如可表征用作窗簾的負離子面料在不同程度擺動下的負離子發生情況，以及模擬人在行進過程中衣服的擺動摩擦產生負離子的情況。

3.3 ?環境因素

3.3.1 ?測試空間

如果采取開放式測量，測試者活動所產生的氣流擾動、附近各種電器設備、強導電體等會影響測試結果[15]。封閉測試箱測量可以避免氣流等干擾，通常用有機玻璃制成，大小因機械激發裝置可以適當調整。為防止電荷聚積在箱的內表面所產生的靜電干擾，畢鵬宇[16]采用了金屬銅網作為屏蔽罩，對有機玻璃箱進行內外屏蔽，安裝了接地裝置，消除了靜電對空氣離子濃度測量儀和被測試樣的影響。另外測試箱要有換氣窗口，每測試一段時間要進行通風換氣，避免不同試樣之間測試結果相互干擾。

3.3.2 ?環境溫濕度

楊偉軍、葛明橋[17]測試了用電氣石整理的棉、麻織物在不同溫度下的負離子釋放量，發現隨著溫度的增加，負離子釋放量非線性地增加，趨勢變緩。隨著相對濕度的增加，負離子釋放量表現出了近似線性趨勢的增大。

畢鵬宇等研究了溫濕度對負離子粘膠、負離子滌綸等幾種織物負離子發生能力的影響，發現隨著溫度的增加，負離子發生量增加。在20℃以下時增加趨勢平緩，高于20℃則增幅明顯加大。

可以看出，溫濕度對不同種類的負離子紡織品的效果影響很大。因此，必須嚴格控制測試環境的溫濕度并且測試前要對紡織品進行調濕處理[18]。

3.3.3 ?測試距離

測試距離指的是試樣和空氣負離子測試儀通風口之間的垂直距離。研究發現，隨著測試距離的增大，負離子濃度先增加后減小。試樣離通風口太近會影響空氣流通，導致測試數據較小。而且負離子生命周期很短，所以超過一定距離，檢測到的負離子濃度減小。最優距離為2cm[19-20]。

3.3.4 ?測試時間

試樣在摩擦的過程中，材料表面的靜電壓逐漸增加，達到峰值后會趨向穩定，表面靜電壓是產生負離子的能量來源，同時，負離子具有壽命短的特點，所以隨著摩擦時間的延長，負離子的濃度不會無限地增加，而是趨近一個峰值，然后略有下降。何秀玲[19]研究了在短時間內（0～20s）摩擦時間對負離子濃度的影響，得出了10s為最佳的摩擦時間。畢鵬宇[21]測試了摩擦時間為5min～20min之內的負離子發生量，最大值出現在10min～15min。GB/T 30128—2013《紡織品負離子發生量的檢測和評價》規定測試時間至少為3min，以便獲得更多的數據取平均值減小誤差。

4 ? ?總結與展望

平摩式和懸垂擺動式激發裝置均能提高激發負離子的穩定性，并且使試驗參數具備可量化性，優于手搓法，對提高測試的穩定性具有積極的意義，為使其統一規范，應盡早實現激發裝置的量產并推廣開來。只有選用統一、適宜的空氣離子測試儀器，詳細規定從激發裝置到測試環境的各個參數，才能使負離子紡織品測試具有公平合理的評價機制。另外，現在的負離子測試的研究主要集中在織物方面，對纖維負離子發生能力的檢測鮮有涉及，適合纖維的負離子激發裝置有待研究。

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（作者單位：史書真、陳國華，青島大學紡織服裝學院;王肖玲，山東出入境檢驗檢疫局）