影響紡織品靜電性能檢測的因素分析

陳偉健

（深圳市計量質量檢測研究院，廣東深圳 518131）

靜電學是一門研究歷史比較悠久的學科，不僅經歷了大量的實驗進行檢驗，也有相對完善的理論體系。由于靜電現象在生活中比較常見，使得許多人對其關注度比較高[1]。日常生活中，靜電除塵、靜電復印等利用靜電的行為不斷出現，使得我國現代靜電技術有了更廣泛的應用范圍。但是，如果沒有合理應對靜電，容易出現火災等危險。比如紡織品存在的靜電，不但會影響到紡織的正常加工，而且人們在穿著衣物的時候也容易吸附灰塵，或者使衣物人體進行粘附，引發皮膚上的不適。長期處于這種情況下，還會導致人們的健康受到影響，出現血液pH值升高、體內鈣含量降低等危害。嚴重的靜電甚至導致火災的出現，影響到人們人身財產的安全，所以抗靜電紡織品的開發具有非常重要的作用。為了分析紡織品的靜電性能以及相關的影響因素，本研究通過采取方法對多種紡織品進行了靜電實驗。

1 實驗儀器與材料

1.1 實驗儀器

1.1.1 實驗儀器及研究對象

M402型紡織品摩擦式靜電測定儀，儀器主機由檢測系統、探頭、電暈放電裝置等構成，可用于檢測多種紡織品的靜電性能。本研究涉及的樣品主要包含地毯、服裝、紗線等。

1.1.2 技術要求

靜電電壓值的測量范圍在0～10 kV，半衰期范圍在0～10 000s，誤差在1s左右；紡織品的樣品盤轉速限定為1 500r/min；放電時間在0～99s，可以根據實際情況進行調整，但其放電時間需要在30s左右；針形電極和樣品的放電距離為20mm，只有確定距離才能使樣品順利放電；測試探頭與紡織品的樣品存在的測量間距是15mm；樣品所使用的尺寸為40mm×80mm（4塊）；磨料所使用的尺寸為20mm×130mm；電源為220V的家用電流。儀器可以自動關停高壓，在完成操作之后自動關停電機。

1.1.3 靜電壓的衰減梯度

靜電壓的衰減期總共有9檔，可以根據實驗的需要進行選擇，10%～90%。

1.2 樣品種類及參數

1.2.1 紡織品的樣品及采樣要求

在實驗中，總共選擇了15種紡織品的樣品進行檢測，樣品規格見表1。在選擇樣品的時候，需要在距布端超過1m的地方進行切割，在切割的時候需要選擇距布邊1/10幅寬內的布料，這樣所選擇的樣品會較少影響檢測結果。在測需要洗滌的樣品時，可以依據FJ 549附錄B規定的方法進行操作。另外，在樣品的經緯向上隨意選擇3個部位進行取樣，數量為3組，每組塊數均根據儀器型式進行確定。

(16)安裝在管道上的自控系統的各種傳感器，要根據自控系統的設計要求及管道走向、流向等確定具體位置，但一定要布置在直管段上，其前后應盡可能保持一定的直線距離。

1.2.2 樣品參數

樣品參數見表1。

1.3 測試標準

參照GB/T 12703-1991《紡織品靜電測試方法》。

表1 紡織品試樣規格參數表

2 實驗方法

2.1 實驗原理

摩擦帶電處于一定張力的情況下，讓樣品與標準布進行多次摩擦，可以使樣品快速產生電流。這時，需要對產生的最高電壓及平均電壓進行記錄和評價。

要想感應靜電，首先需要設置高壓電場，使樣品可以完成放電的過程，然后才能使樣品順利產生靜電。接著測量靜電的電流、電流消失的時間、靜電在紡織品上的殘留量，使得紡織品樣品的靜電性能得到有效確定。在進行實際操作的時候，可以使用定時法和定壓法進行測試，再使用儀器測量具體的數值，如使用數字表進行顯示高壓放電時的具體數值以及逐漸衰減的時間[2]。

2.2 磨料及樣品的預處理

將樣品放在溫度為50℃左右、濕度小于25%的的地方，烘燥30min之后，在實驗規定的溫濕度狀態下保持5個小時。對于不同的實驗，可以根據情況，合理控制保持溫濕度的時間。需要小心操作，避免樣品受到污染。

2.3 實驗步驟

（1）在進行實驗之前需要進行調試儀器，確定儀器可以正常使用才能開展實驗。

（2）實驗所采用的樣品需要選擇正確的摩擦方向放置在樣品架上，同時盡量夾緊，避免脫落，并且使樣品的被測面(一般為布料的正面)和摩擦布相對。在實驗當中，對于容易拉長的樣品，可以將單面膠布貼在樣品的背面，避免樣品過度變形。

（3）樣品在和磨料進行摩擦操作的時候，需要在力度、速度、接觸面等方面保持均勻。

（4）在摩擦1min之后，需要測量和記錄樣品在摩擦過程所產生的電流，并且確定其正負值。

（5）在磨料和樣品分開之后，需要進行記錄其電流消失的具體時間，通常采用秒作為單位。

（6）在進行另一種紡織品摩擦的時候，需要準備新的磨料，避免上一個實驗的影響。

2.4 實驗結果

在完成實驗后，需要將紡織品分成3組，每一組有4種紡織品，然后選擇3組的平均值作為實驗的最終結果，測試數據見表2。

表2 摩擦時靜電測試各項參數

3 實驗分析與討論

3.1 實驗數據分析

經過針對性的檢測，可以發現在厚度、材料等方面存在差異的紡織品，其所產生的靜電性能也會出現非常大的不同。在厚、薄不同的紡織品當中就會出現不同程度的靜電，比如2號紡織品與13號紡織品，11號毛紡織品與其他化纖紡織品。由于一些紡織品比較厚重，其所感應的電流量比較多，但是其電流消失的速度卻比較慢，反之，輕薄紡織品的電流量比較少，而且電流消失的速度比較快。在原料一致的情況下，加工方面的差異而使得其帶有的靜電性能也出現差異，比如4號紡織品與5號紡織品，其均為滌棉紡織品，但是因為其混紡比存在差異，其存在的靜電性能也出現較大的差別；普通滌棉紡織品和7號滌棉涂層紡織品有著明顯的差異，這是由于涂層紡織品感應電荷比較多，而且其衰減耗時比較長，因此，靜電存在的時間比較長，而一些化纖涂層紡織品，由于表面已經進行涂層，導致這種紡織品具有較好的抗靜電性能。

3.2 實驗討論

在實驗當中，由于摩擦狀態的穩定性無法得到有效控制，容易使所監測的數據出現不同程度的波動，引發重現性較差的問題。

樣品和金屬盤進行貼合的時候容易引發靜電泄漏，特別是在含導電纖維的防靜電紡織品上則更加明顯，無法有效表現出此類紡織品的實際防靜電情況。這主要是由于在紡織品在穿著的時候，幾乎無法形成此種比較暢通的導電通道，一般情況下主要采用電暈放電的方式，使靜電得到有效解決。

采用此方法確定樣品靜電衰減性具有較大的困難，即使在電荷衰減速度重現性較好的狀態下，也只能有10%～15%。

4 結論

定時法主要應用于對比相同紡織材料的靜電性能測量，而定壓法則主要應用于不同原料或者規格的紡織品靜電性能測量。紡織品的厚度、所采用的原料成分、加工方式對紡織品的靜電性有著明顯的影響作用。當紡織品的原料、規格等方面較為相同的時候，紡織品的厚度越高，其靜電性能則不強，其帶電程度越高，而且半衰期比較長。在紡織品的樣品厚度明顯增加的情況下，單位時間內的起電量出現明顯增多，而電荷會向空氣以及其他進行接觸的物體進行轉移，而出現紡織品電荷不斷減少的情況。但是紡織品的厚度越高，電荷往其他進行接觸的物體進行轉移的難度也就越高，導致靜電的衰減時間明顯加長。為了有效對抗各種靜電，則需要根據紡織品原料、結構、厚度等選擇針對性的抗靜電劑。

參考文獻

[1]海 勇, 韓衍英, 王 肖,等. 紡織品防靜電性能評價方法的差異性探討[J]. 中國纖檢,2017(3):84-87.

[2]由 瑞, 布 巖, 蘇衛東. 纖維紡織品靜電性能的標準與測試[J]. 工程技術:文摘版,2016(6):00320-00320.