干手器產品基本干手能力試驗方法的研究

摘 要：干手器廣泛用于酒店、餐廳、實驗室、醫院、公共場所衛生間等，種類大致可分為單面干手器、雙面干手器及集成式干手器。本文研究、對比三類干手器產品干手能力的四種不同試驗方法，分析各自優缺點，確定了采用測量干手器的溫度與風速這兩個中間參數來評估干手器基本干手能力的試驗方法，試驗結果表明，該試驗方法的可復現性及可操作性強。

關鍵詞：干手器，基本干手能力，試驗方法，性能

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-59442025.04.032

0 引 言

隨著人民生活水平的提高，干手器作為取代傳統紙巾擦手的電器產品，已廣泛應用于各大的商場、公共娛樂場所等公共衛生間中。能否快速將人手上的水分吹干，是干手器最為關鍵的性能指標。但無論是國際還是國內，都缺少統一的試驗方法，導致市場上干手器產品魚龍混雜、質量參差不齊。

目前國內外干手器主要分為三類：單面干手器、雙面干手器及集成式干手器。其中，單面干手器又分為集中出風式單面干手器和排狀出風式單面干手器；集成式干手器是指與水龍頭相連接成一體的干手器。

筆者作為主要成員參與制定行業標準《干手器》，通過研究分析國內外相關標準，采用多種方式對如何用可測量的方法衡量干手器的干手能力這一問題進行研究，最終確定科學、可復現、可操作的試驗方法。

1 干手能力試驗方法的確定

1.1 國內外標準現狀分析

對于干手器的相關標準，在國際上，有國際標準IEC 60335-2-23《家用和類似用途電器的安全第2-23部分：皮膚及毛發護理器具的特殊要求》[1]。該標準對干手器的安全有相關要求，如輸入功率和電流、工作溫度下的泄漏電流和電氣強度、防塵防護等級等；尚未有關于干手器性能標準，干手器性能標準處于空白。

在國內，有國家標準GB/T 4706.15—2024《家用和類似用途電器的安全 第15部分：皮膚及毛發護理器具的特殊要求》[2]，等同采用IEC 60335-2-23標準。尚未有關于干手器性能標準，干手器性能標準處于空白。

在美國，有美國保險商實驗室標準UL 10007—2017《干手器產品分類規則》[3]。該標準中的第8.1條為干手時間試驗方法。

1.2 四種試驗方案的確定

基于干手器性能標準現狀，結合干手器行業實際情況、干手器工作原理、影響干手器干手效果的因素等確定四種試驗方案。

試驗方案一：基于前期調研，對于干手器的干手能力，目前國內干手器企業基本采用UL標準中方法進行相關試驗，并以干手時間為干手器的關鍵性能指標進行產品的宣傳、售賣，如10秒干手時間等。鑒于此，本文選取參照UL標準“干手時間試驗方法”為首選方法（試驗方案一）開展相關試驗驗證，檢驗其方法的可復現性。

試驗方案二：考慮到UL標準中的方法是安排不同試驗者進行試驗，試驗結果可能受人為主觀性影響較大，如不同批次、不同實驗室、不同受試者等。因此，設定試驗方案二為參考UL標準中的試驗步驟及計算方法，但使用假手模型代替真人試驗。一方面可以模擬人手形狀、更貼合消費者的實際使用過程，另一方面可以保證試驗的統一性。

試驗方案三：參照參照行業標準QB/T 1876—2023《家用和類似用途毛發護理器具》[4]中的干燥速率試驗方法進行試驗。這主要是基于干手器與干發器的工作原理類似：電吹風是利用電能轉換成熱風或冷風使毛發干燥的器具（QB/T 1876—2023），干手器是利用電能轉換成熱風或冷風使手干燥的器具。此外，國際上有IEC 61855：2022《家用和類似用途毛發護理器具 性能試驗方法》國際標準。其關于干發器的干燥速率試驗方法與國內干燥速率試驗方法相同，試驗方法應用范圍廣，技術相對成熟。

試驗方案四：影響干手器干手時間或干手效果的主要因素：一是干手器的風速大小，決定能否快速吹走手上的水滴。雖然此過程中，手中水分持續揮發，但相對于高速風吹走水滴的作用，揮發作用可以忽略。二是干手器的溫度高低，決定能否快速烘干手上的水分。在不考慮其他因素的情況下，干手器的風速越大，吹走手上的水分就越快；干手器的溫度越高，烘干手上的水分的效果越好。因此，干手器需要具備最基本的干手能力，即風速足夠大或溫度夠高，這樣才能達到一定的干手效果。

2 試驗情況及結果分析

此次驗證試驗選取了市場上最具代表性的三種干手器，包括單面干手器、雙面干手器、集成式干手器。產品的質量為干手器行業中質量中等偏上水平，具有一定的代表性。

2.1 試驗一

2.1.1 試驗方法及步驟

由于UL 10007—2017《干手器產品分類規則》中第8.1條的試驗方法，需要安排試驗者進行試驗，試驗結果受人為主觀性的影響較大，如不同批次、不同實驗室、不同受試者等。為了減少試驗誤差，對UL標準方法進行了如下完善：

——環境溫度由（29±1）℃ 改為實驗室常用試驗環境溫度：（25±5）℃。

——縮小手掌尺寸范圍，改為參照G B / T16252—2023標準中規定的大部分人手尺寸：女性試驗者手掌長度應為16 0～180 mm，單手掌寬應為75～85 mm；男性試驗者手掌長度應為180～200mm，單手掌寬應為85～95 mm。

——試驗者手部及腕部應無任何飾品及傷口等相關要求。

——計算過程中將增加計算M0為0.1 g和0.25g所對應的干手時間。主要是考慮到剩余水量的多少決定著干手時間的長短。各企業對剩余水量有不同的意見，有些認為剩余水量為0.1 g時達到干手狀態，也有些認為剩余水量為0.25 g時達到干手狀態。

——將單面干手器的試驗方法中的“摩擦雙手”改為“雙手攤開，并排平放，進行來回抽拉”。這主要是排除單面干手器在試驗過程中受到人為因素的影響，使得單面干手器和雙面干手器能在同一緯度下進行試驗，以保證試驗的公平性以及試驗結果的可比性。

2.1.2 試驗結果與分析

（1）按照上述方法進行試驗，得出如下試驗結果：

集成式干手器測試結果見圖1和表1；單面干手器測試結果見圖2和表2；雙面干手器測試結果見圖3和表3。

（2）對此試驗方法進行分析。該實驗方法的優點在于能夠真實反映干手效果。但是存在一系列問題：一是重復試驗1次后，人手開始出現變皺的問題，從人文關懷角度出發，用人體進行試驗不太合適。二是試驗過程中出現的人為因素的誤差比較大，如實驗人員的手掌的大小、試驗人員手的皮膚的粗糙程度，以及在試驗過程中，手的抽拉程度、翻轉快慢、擦拭程度，都會影響試驗。三是一臺樣機做一次試驗（6人）需要損耗紙巾一包（200抽），造成極大的資源浪費。四是計算方法采用二項擬合不符合實際情況，一元二次方程曲線圖是U形結構，不符合實際情況。二項曲線的特點也導致了計算結果的缺陷，部分樣機無法計算剩余水量所對應的干手時間（即二項擬合公式中的x 無解），原因可能在于二項曲線只能盡可能模擬水分減少的趨勢，但是無法完全模擬水分完全干的情況，即y =0 g。此外，該試驗方法取得的點數過少，僅有5點，按照該5點所制定的曲線不太能反映干手器產品的真實情況。

2.2 試驗二

2.2.1 試驗前準備及相關研究

此方法的重點在于制作標準的假手模型：一是確定標準的假手模型的尺寸；二是選用與皮膚類似的材質；三是規定制作流程，以保證假手模型在試驗過程中的一致性和可復現性。

（1）確定標準的假手模型的尺寸

考慮到現實生活中各類的手套有尺寸要求，形狀類似人手，用手套進行模擬手制作方法可行。因此在全國標準公共服務平臺上，搜索關于“手套”的相關標準，選取前20個相關國家、行業標準進行分析。其中相關標準的選取依據為：名稱中為“手套”，且為產品標準；日常中較為常用手套，如日用、家用、醫用等；材料比較常見，如橡膠等。

對現有標準進行比對分析，可以得出：

——GB/T 12624—2020《手部防護 通用測試方法》的尺寸、規格計算方法被引用得最多：其測定方法被強制性國標引用，也被其他推薦性標準引用。測量兩個部位，即掌圍（拇指和食指的分叉處向上20 mm處的圍長）和手長（從腕部到中指指尖的距離）。試驗方法簡單，易操作。缺點是容易出現誤差，如拇指、食指等的長度和寬度等出現差異。

——GB/ T 42948—2023《日用防護聚乙烯手套》：計算的長度和寬度，誤差會比GB/T 12624—2020的測定方法更大一些。但手套比較常見，可得性更強。

——GB/T 7543—2020《一次性使用滅菌橡膠外科手套》：計算的指標為4個，更為精準，但是需考慮是否能用來裝硅膠液等。

——QB/T 5607—2021《聚氯乙烯家用手套》、HG/T 2888—2010《橡膠家用手套》，FZ/T 73047—2013《針織民用手套》與GB/T 42948—2023的計算維度類似。

考慮到試驗過程中手套的可獲取性，以及制作一種表面光滑的標準假手模型，一種表面有紋理的標準假手模型以模擬人手皮膚的紋理對水分阻礙的作用。因此，采用假手模型的尺寸最終確定為，一種是符合GB/T 7543—2020《一次性使用滅菌橡膠外科手套》要求的手套M碼；另外一種是符合FZ/T73047—2013《針織民用手套》要求的手套M碼。

（2）假手模型的材料

關于模擬人體皮膚的材料，IEC 60335-2-115：2023《家用和類似用途電器的安全 皮膚美容護理器具的特殊要求》[5]國際標準中使用瓊脂材料進行模擬皮膚試驗，更側重考慮與人體皮膚相近的導電率和電阻。而本試驗旨在模擬人手皮膚的親水性和鎖水能力，即皮膚紋理能加大皮膚與皮膚上的水的摩擦，以防止水分被快速吹開。此外，瓊脂本身具有一定的水分，在干手試驗過程中，瓊脂中的水分容易蒸發影響試驗結果，此外用紙巾擦拭瓊脂中的水分也會影響試驗結果。

結合市場上制作假人模型以及兒童玩具的制作材料，采用食品級硅膠材料進行假手模型制作。硅膠材料依據標準為GB 4806.11—2016《食品安全國家標準 食品接觸材料及制品通用安全要求》。

（3）制作過程

1）準備符合標準的手套、硅膠液；

2）將硅膠液（A/B液）按照使用說明書進行混合、攪拌均勻，將固定量的硅膠混合液緩慢倒入手套內，盡可能使得手指粗細均勻；

3）硅膠液冷卻并凝固；

4）取下手套，獲得硅膠假手模型。

2.2.2 試驗結果與分析

——使用硅膠手套制作假手模型會，出現硅膠表面過于光滑，水在3 s至5 s內迅速被吹走，不符合實際干手情況，且手指過于軟塌難以控制，進行單獨手部抽拉試驗較為困難，出現的誤差較大；

—— 使用紡織手套制作假手模型，模擬皮膚紋路，但硅膠與紡織布手套黏合，無法分開并進行試驗。

2.2.3 其他方式

——將硅膠液倒入無紡布手套進行試驗，考慮到無紡布能沾部分水，但不吸水的特性，以及硅膠的柔軟性，在做模擬手時，在手指部位加入竹片加以固定。試驗失敗，硅膠液滲漏，無法用無紡布制作硅膠手模型。

——目前的3D打印技術，一般使用硅膠進行制作，可按照各種尺寸進行打印，能模仿皮膚紋路，但是無標準的參數，不適合作為標準假手模型進行試驗。

2.3 試驗三

2.3.1 試驗方法和步驟

本試驗方法參考干發器的干發效率試驗方法，采用符合ISO 2267的對照布進行試驗，以單位時間內試驗布上的失水量作為干燥速率。但由于干手器形態各異，單面干手器的出風口方向一般朝下方、雙面干手器的兩個出風口相對，使得干發器干燥速率試驗中的試驗裝備（如鋁制圓框架、試驗布支撐架等）不再適合干手器干燥速率試驗。

考慮到采用試驗布模擬人手，為簡化試驗，使用長、寬分別為18 cm×14 cm的單層試驗布（符合ISO 2267 的對照布）進行試驗。主要步驟為：

——向單層試驗布上均勻噴灑5 g水。

——按照2.1.1的步驟進行試驗。改為試驗y 等于0.5、0.8、1.0、1.2所對應的時間。

2.3.2 試驗結果和分析

（1）按照上述方法進行試驗，得出如下試驗結果：集成式干手器測試結果見圖6和表4；單面干手器測試結果見圖7和表5；雙面干手器測試結果見圖8和表6。

（2）對此試驗方法進行分析：此試驗方法的優點在于數據穩定，試驗過程中的變量受主觀影響因素較小，試驗具有較強的可復現性；可以解決集中出風式干手器風口小的問題；試驗布可重復利用，不造成資源浪費等。

但此試驗方法也存在著一定的缺點：一是無法模擬人手干手過程中水被吹落的部分，未能反應真實干手情況；二是部分機器較難感應布，且出風模式會發生變化，如遇手吹熱風、遇布時冷時熱，從而影響試驗結果。

2.4 試驗四

基本干手能力由風速和溫度進行體現。本試驗方法采用常用試驗風速、溫度的設備進行試驗。考慮到干手器的出風口結構的不同，分別對常見的、不同類型的出風口選取具有代表性的試驗點進行試驗。考慮到干手器在啟動后，風速趨于平穩，因此僅測試第5 s時的風速；而對于干手器的溫度，其值隨著時間的變化而變化。根據消費者的使用習慣，大部分消費者單次使用干手器的時間不超過20s。為使得消費者在使用干手器的20 s內能達到一定干手效果，則需要測試這段時間內的平均溫度。具體的試驗方法如下：

（1）風速試驗

器具正常啟動，使用手持便攜式皮托管風速儀進行試驗。對于集中出風式單面干手器，測量器具自開機起至工作第5 s時在不同試驗點（圖9的O、A、B、C、D共5點）的風速，以不同試驗點位置的風速的算術平均值為干手器的風速試驗值；對于排狀出風式單面干手器、雙面干手器和集成式干手器，測量器具自開機起至工作第5 s時在不同試驗點（圖10的O、A、B共3點）的風速，以不同試驗點位置的風速的算術平均值為干手器的風速試驗值。

（2）溫度試驗

器具正常啟動，使用溫度試驗儀進行試驗。

對于集中出風式單面干手器，測量器具自開機起至工作20 s在不同試驗點（圖9的O、A、B、C、D共5點）的溫度，每一整秒取一個溫度值，以100個溫度值的算術平均值為干手器的溫度試驗值；對于排狀出風式單面干手器、雙面干手器和集成式干手器，器具自開機起至工作20 s在不同試驗點（圖10的O、A、B共3點）的溫度，每一整秒取一個溫度值，以60個溫度值的算術平均值為干手器的溫度試驗值。

2.4.2 試驗結果與分析

（1）風速試驗結果

風速試驗分別試驗了三臺樣機在5、8、10 s三個時間的風速，測試結果見表7。從結果可以看出，風速值在三個時間內均較為穩定，差異不大，足以證明風速試驗具可復現性，同時干手器的風速有一定的穩定性，即試驗方法只需要選取在第5 s時的風速值即可。

（2）溫度試驗結果

根據溫度測試試驗，得出如下試驗結果：集成式干手器測試結果見圖11和表8；單面干手器測試結果見圖12和表9；雙面干手器測試結果見圖13和表10。

根據溫度曲線圖可以看出，出風溫度隨干手時間的變化而變化：從逐漸升高到趨于平穩，只測試某一秒內的出風溫度不具備代表性，而是應在20 s內的出風溫度的平均值。該方法直接反映干手器溫度的實際情況，人為因素影響小，具有較強的科學性和可復現性。

3 結 論

通過以上四種試驗可知，試驗方案一以“干手時間”來衡量干手效果，能直觀反映到干手情況，但計算方法存在缺陷、人為因素影響大，可復現性不高。試驗方案二是試驗方案一的改良，但根據現有技術水平，無法制作標準假手進行試驗，計算方法同樣存在缺陷。試驗方案三以“干燥速率”來衡量干手效果，試驗方法具有可復現性，但是未能很好地反映干手器產品的真實干手情況。試驗方案四以溫度與風速這兩個中間參數作為“基本干手能力”來衡量干手效果，能間接反映干手器產品真實的干手情況，試驗方法更加科學，試驗結果可重現性好，將用于支撐行業標準《干手器》的制定。

參考文獻

[1]家用和類似用途電器的安全 第2-23部分：皮膚和毛發護理器具的特殊要求： IEC 60335-2-23[S].2019.

[2]家用和類似用途電器的安全 皮膚及毛發護理器具的特殊要求： GB/T 4706.15—2024[S].2024.

[3]干手器產品分類規則： UL 10007—2017[S].2017.

[4]家用和類似用途毛發護理器具： Q B / T 1 8 7 6 —2023[S].2023.

[5]家用和類似用途電器的安全 第2-115部分：皮膚美容護理器具的特殊要求： IEC 60335-2-115[S].2021.

作者簡介

周燕舞，本科，助理工程師，研究方向為家用電器領域標準化。

黃凱杰，本科，高級工程師，研究方向為家用電器檢驗檢測認證技術。

尹昊，本科，助理工程師，研究方向為家用電器檢驗檢測認證技術。

（責任編輯：劉憲銀）