紡織品靜電性能的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)比較

陳寧+陳鳳梅+沈悅明

摘要：本文簡(jiǎn)述GB/T 12703《紡織品 靜電性能的評(píng)定》各部分的表征手段和指標(biāo)，分析了其異同性和相應(yīng)的物理意義，并對(duì)評(píng)定紡織品靜電性能的質(zhì)量要素提出了建議。

關(guān)鍵詞：靜電性能評(píng)定；感應(yīng)帶電；摩擦帶電；接觸充電

Abstract： Seven parts of the GB/T 12703 evaluation of electrostatic properties of textiles are sketched in this paper. The commonality and difference and physical significance are analyzed. In addition， qualities are recommended when the Electrostatic Properties of textiles are evaluated.

Keywords： evaluation of electrostatic properties；induction charging；triboelectric charging；contact charging

1 引言

紡織品在使用過(guò)程中，由于纖維材料之間或纖維與其他材料之間接觸摩擦作用，紡織品發(fā)生電荷積聚的靜電現(xiàn)象[1]。一方面靜電使得紡織品吸附塵埃從而影響美觀，另一方面使得紡織品之間或紡織品與人體粘附，服裝的舒適性降低，甚至嚴(yán)重時(shí)，人體觸及導(dǎo)體時(shí)有觸電感或因靜電放電產(chǎn)生火花，在某些場(chǎng)合會(huì)間接引發(fā)重大事故。因此紡織品的靜電現(xiàn)象所潛在的危害性必須引起重視。目前，我國(guó)現(xiàn)行紡織工業(yè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)均有紡織品靜電性能測(cè)試和評(píng)價(jià)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其中，GB/T 12703《紡織品 靜電性能的評(píng)定》的七個(gè)部分從若干方面為檢測(cè)機(jī)構(gòu)表征紡織品的靜電性能提供評(píng)定依據(jù)。但GB/T 12703的各部分測(cè)試的內(nèi)容不同，所采用的表征紡織品靜電性能的指標(biāo)也不同。本文從GB/T 12703系列整體出發(fā)，詳細(xì)分析了各部分標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法、技術(shù)指標(biāo)和表征的物理意義，比較各部分標(biāo)準(zhǔn)的差異性，同時(shí)了分析開(kāi)展相關(guān)測(cè)試所需的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部控制要素。

2 七部分標(biāo)準(zhǔn)比較

GB/T 12703《紡織品 靜電性能的評(píng)定》分為七部分，其中，GB/T 12703.1～6為可概述為紡織品試樣經(jīng)預(yù)處理準(zhǔn)備后，在一定的測(cè)試環(huán)境條件下，或經(jīng)消電處理后，再促使其帶電，采用帶電后的一系列指標(biāo)表征紡織品的靜電性能。感應(yīng)帶電、摩擦帶電和接觸充電是目前最常見(jiàn)的三種紡織纖維制品靜電性能測(cè)試中的帶電原理。感應(yīng)帶電是利用高壓放電極產(chǎn)生的高壓電場(chǎng)，使試樣在高壓靜電場(chǎng)中感應(yīng)帶電；摩擦帶電指接觸摩擦的相互作用，材料間經(jīng)過(guò)一系列的電子轉(zhuǎn)移，分離后織物存在殘留的剩余電荷量；接觸充電則是通電電極或類(lèi)似電源裝置對(duì)試樣直接進(jìn)行充電。GB/T 12703.7則是利用儀器測(cè)試已經(jīng)帶電的紡織品，并根據(jù)相關(guān)指標(biāo)評(píng)價(jià)紡織品的靜電性能。GB/T 12703整體測(cè)試情況如表1所示。

具體而言，GB/T 12703.1—2008通過(guò)放電針?biāo)纬傻母邏红o電場(chǎng)中促使試樣穩(wěn)定帶電后斷開(kāi)高壓電源，測(cè)試試樣的初始靜電電壓自然衰減到一半所需的時(shí)間。靜電電壓是在外在靜電場(chǎng)刺激作用下試樣產(chǎn)生靜電和同時(shí)消散靜電的動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)果，靜電電壓自然衰減到一半所需的時(shí)間，即半衰期越短，則反映靜電散逸得越快，即使靜電電壓比較大，在服用過(guò)程中若能迅速散逸靜電，所造成的靜電危害也會(huì)相應(yīng)的降低。相反，若靜電電壓比較小而對(duì)應(yīng)的半衰期大，反映了紡織品消散靜電能力弱，在服用時(shí)電荷積聚從而影響服用性。

GB/T 12703.2—2009采用人工摩擦的方法使試樣在一定的摩擦裝置上摩擦后迅速投入法拉第筒中，通過(guò)測(cè)試試樣的電量值，并換算成試樣單位面積的電量，反映織物在摩擦使用過(guò)程中起電的難易程度。GB/T 12703.3—2009、GB/T 12703.5—2010與GB/T 12703.2—2009相類(lèi)似，均為摩擦起電。GB/T 12703.3—2009紡織產(chǎn)品在滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)下，隨機(jī)摩擦一定時(shí)間后投入法拉第筒中，測(cè)試產(chǎn)品的電荷值。同樣電荷值反映產(chǎn)品在摩擦使用過(guò)程中起電難易程度。而GB/T 12703.5—2010是試樣在一定張力條件下與標(biāo)準(zhǔn)布摩擦，以一定時(shí)間的最大靜電電壓衡量紡織織物的靜電性能。摩擦帶電電壓越大，使用過(guò)程中越容易引起電弧，甚至產(chǎn)生火花。

GB/T 12703.4—2010通過(guò)外加電極使試樣接觸帶電，測(cè)試試樣的電阻率間接表征紡織材料導(dǎo)電性能。電阻率越大，紡織材料表現(xiàn)出對(duì)電荷流動(dòng)的阻礙作用越強(qiáng)，從而靜電電荷越容易積聚。

GB/T 12703.6—2010使用于各類(lèi)短纖維，以電容接觸充電的方式，衡量與電容對(duì)纖維放電的速度有關(guān)的纖維泄漏電阻。纖維泄漏電阻越大，纖維體現(xiàn)出對(duì)電容的放電即電流的阻礙能力越大，但是并不能反映出材料產(chǎn)生靜電的難易程度。GB/T 12703.7—2010則是規(guī)定了紡織廠生產(chǎn)中的各道工序動(dòng)態(tài)靜電壓測(cè)試方法。利用儀器測(cè)量生產(chǎn)中本身所產(chǎn)生的靜電壓，因此，此方法不涉及使試樣起電的問(wèn)題。

3 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部控制要素

紡織品的靜電性能反映出纖維材料的電學(xué)性質(zhì)，在以GB/T 12703為檢驗(yàn)依據(jù)的實(shí)際檢測(cè)工作中，建議實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部對(duì)以下要素進(jìn)行控制，從而確保檢測(cè)結(jié)果的可靠性和穩(wěn)定性。

3.1 調(diào)濕和試驗(yàn)環(huán)境條件

紡織品的含水率大小大體上因纖維的種類(lèi)而異，而一定的含水率對(duì)靜電性能測(cè)試結(jié)果影響非常大。因此，在GB/T 12703各部分明確規(guī)定的情況下，試樣需預(yù)烘，使其在規(guī)定的調(diào)濕環(huán)境中達(dá)到吸濕平衡。同時(shí)，需嚴(yán)格控制溫度，相對(duì)濕度，風(fēng)速，防止外來(lái)環(huán)境如溫度、濕度和風(fēng)速等敏感要素改變材料本身電學(xué)性質(zhì)，從而影響靜電性能的評(píng)定。

3.2 測(cè)試操作產(chǎn)生的誤差

GB/T 12703.1—2008為感應(yīng)帶電，重現(xiàn)性好，操作簡(jiǎn)便，可觀察和記錄靜電壓衰減過(guò)程，但是其靜電電壓受材料與放電針之間的距離影響，其自然衰減到初始值的一半的測(cè)量值受感應(yīng)電極與材料的距離的影響，因而在測(cè)試靜電半衰期時(shí)需注意針電極及感應(yīng)電極與試樣上表面的距離，做到符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。GB/T 12703.2—2009采用人工摩擦起電的方法，受檢驗(yàn)員的操作影響較大，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部應(yīng)注意檢驗(yàn)員的操作手法，避免人員的操作造成測(cè)試結(jié)果的波動(dòng)。GB/T 12703.2—2009、GB/T 12703.3—2009和GB/T 12703.5—2010采用儀器摩擦起電，雖避免了人為的誤差，但所采用的標(biāo)準(zhǔn)摩擦布更換問(wèn)題在標(biāo)準(zhǔn)中尚未提及，在測(cè)試時(shí)因避免標(biāo)準(zhǔn)摩擦布的使用情況造成一定時(shí)期內(nèi)測(cè)試結(jié)果的波動(dòng)。

3.3 消電效率影響測(cè)試結(jié)果

GB/T 12703.4—2010和 GB/T 12703.6—2010評(píng)定指標(biāo)均為與材料的內(nèi)部和外部性質(zhì)有關(guān)的電阻值，標(biāo)準(zhǔn)未明確提及消電處理。GB/T 12703.7—2010本身測(cè)試生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的靜電電壓，不涉及消電。除了這三個(gè)部分，GB/T 12703的其他部分均明確要求消電處理，消電的效率間接影響了測(cè)試值的大小。

3.4 試樣準(zhǔn)備等接觸問(wèn)題

靜電測(cè)試操作時(shí)佩戴口罩和手套，應(yīng)避免手或其他可能沾污試樣，造成試樣的表面特性變化，進(jìn)而影響材料的靜電性能。

4 結(jié)論

紡織品的靜電現(xiàn)象是因纖維材料之間或纖維材料與其他材料接觸摩擦產(chǎn)生電荷積聚外在表現(xiàn)。因此，從表征紡織品的靜電性能的角度，一方面可測(cè)試與其產(chǎn)生電荷能力相關(guān)的物理量，如GB/T 12703.2—2009《紡織品 靜電性能的評(píng)定 第2部分：電荷面密度》，GB/T 12703.3—2009《紡織品 靜電性能的評(píng)定 第3部分：電荷量》，GB/T 12703.5—2010《紡織品 靜電性能的評(píng)定 第5部分：摩擦帶電電壓》，GB/T 12703.7—2010《紡織品 靜電性能的評(píng)定 第7部分：動(dòng)態(tài)靜電壓》；另一方面可測(cè)試與其泄漏電荷能力相關(guān)的物理量，如GB/T 12703.1—2008《紡織品 靜電性能的評(píng)定 第1部分：靜電壓半衰期》，GB/T 12703.4—2010《紡織品 靜電性能的評(píng)定 第4部分：電阻率》，GB/T 12703.6—2010《紡織品 靜電性能的評(píng)定 第6部分：纖維泄漏電阻》。但由于靜電性能與材料本身的特性，環(huán)境條件，測(cè)試手段等因素有關(guān)。實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試時(shí)需以檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)的前提下，遵循電學(xué)測(cè)量的原則，科學(xué)合理評(píng)價(jià)紡織品的靜電性能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 于偉東. 紡織材料學(xué)[M]. 北京： 中國(guó)紡織出版社， 2006： 160.