文/漆春一 戈強(qiáng)勝 劉苑 戴婉君

1 引言

紡織品在生產(chǎn)加工和使用過(guò)程中容易由于摩擦或者感應(yīng)產(chǎn)生靜電，尤其使用回潮率低的合成纖維類紡織品的靜電積累現(xiàn)象更明顯[1]。在日常穿著、使用過(guò)程中，紡織品產(chǎn)生的靜電會(huì)與人體形成黏附現(xiàn)象，使人體感覺(jué)不舒適，同時(shí)還可能吸附周圍環(huán)境中的塵埃、細(xì)屑等。在特殊的環(huán)境中，如在易燃?xì)怏w、蒸汽或粉末旁，大量積蓄的靜電有可能會(huì)釋放而產(chǎn)生火花，導(dǎo)致火災(zāi)或者爆炸等意外事故，對(duì)穿著者、周圍環(huán)境造成嚴(yán)重傷害[2]。因此，紡織品的靜電性能，特別是防護(hù)服的抗靜電性能是我們關(guān)注的重點(diǎn)，也是紡織品主要測(cè)試性能指標(biāo)。

國(guó)內(nèi)外紡織品靜電性能測(cè)試方法很多，按電荷的產(chǎn)生方法可分為摩擦式和電暈放電式[3]。按照測(cè)試結(jié)果的表示方式可分為靜電衰減測(cè)試、電阻（率）測(cè)試、電荷量測(cè)試和靜電壓測(cè)試。靜電衰減測(cè)試包括靜電半衰期和靜電衰減時(shí)間測(cè)試等；電阻（率）測(cè)試包含點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻、體積電阻（垂直電阻）、表面電阻、泄漏電阻測(cè)試等；電荷量測(cè)試包括帶電電荷量和電荷面密度測(cè)試等；靜電壓測(cè)試包含摩擦帶電電壓和感應(yīng)靜電電壓測(cè)試等。以上4種測(cè)試方法從不同方面表征了紡織品的抗靜電性能。

本文主要介紹紡織品常用的4種靜電性能測(cè)試方法：靜電衰減測(cè)試、電阻（率）測(cè)試、電荷量測(cè)試和靜電壓測(cè)試，同時(shí)也選取幾份代表性試樣、選取常用的靜電性能表征指標(biāo)靜電半衰期、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻和帶電電荷量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)，并對(duì)比對(duì)結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

2 國(guó)內(nèi)外紡織品靜電性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)比較

2.1 靜電衰減測(cè)試

常用的靜電衰減測(cè)試主要為靜電半衰期測(cè)試和靜電衰減時(shí)間測(cè)試。

靜電半衰期測(cè)試原理是：使試樣在高壓靜電場(chǎng)中帶電至穩(wěn)定后斷開(kāi)高壓電源使其電壓通過(guò)接地金屬臺(tái)自然衰減，測(cè)定其衰減至初始值一半所需的時(shí)間。主要測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12703.1—2008[4]《紡織品 靜電性能的評(píng)定 第1部分：靜電壓半衰期》、英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS EN 1149-3:2004[5]《防護(hù)服 靜電性能 第3部分：測(cè)量電荷衰減的試驗(yàn)方法》感應(yīng)充電法、日本標(biāo)準(zhǔn)JIS L 1094:2014 7.1[6]《機(jī)織物及針織物靜電性能測(cè)試方法》等。

靜電衰減時(shí)間測(cè)試原理是：使試樣充電至5000V后斷開(kāi)電源，試樣上的電壓通過(guò)接地衰減，測(cè)定其電壓衰減至500V所需的時(shí)間。主要的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 33728—2017[7]《紡織品 靜電性能的評(píng)定 靜電衰減法》。

不同靜電衰減測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)在測(cè)試操作流程和要求上各有不同，比較和分析見(jiàn)表1。

表1 靜電衰減測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)比較

2.2 電阻（率）測(cè)試

常用的電阻（率）測(cè)試主要有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻、體積電阻（垂直電阻）、表面電阻率測(cè)試。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻是在給定時(shí)間內(nèi)，施加材料表面兩個(gè)電極間的直流電壓與流過(guò)這兩點(diǎn)間的直流電流之比。其測(cè)試原理是將被測(cè)樣品放置在絕緣平板上，上放電極裝置，在電極裝置間施加直流電壓測(cè)量樣品的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻。常用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB 12014—2009[8]《防靜電服》附錄A。

垂直電阻是指使用特定電極裝置測(cè)定的通過(guò)被測(cè)材料的電阻。其測(cè)試原理是將電極放置于被測(cè)材料的正反兩面上，將電極裝置通上直流電，然后測(cè)量被測(cè)材料的垂直電阻。常用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 22043—2008[9]（EN 1149-2:1997 IDT）《服裝 防靜電性能 通過(guò)材料的電阻（垂直電阻）試驗(yàn)方法》、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12703.4—2010[10]《紡織品 靜電性能的評(píng)定 第4部分：電阻率》。

表面電阻率是指沿著材料表面的一塊方形材料的對(duì)邊之間的電阻。其測(cè)試原理是將試樣放置于絕緣底盤(pán)上，試樣上再放置一個(gè)電極裝置。將電極裝置通上直流電，然后測(cè)量織物的電阻。常用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 22042—2008[11]（EN 1149-1:2006 IDT）《服裝 防靜電性能 表面電阻率試驗(yàn)方法》、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12703.4—2010《紡織品 靜電性能的評(píng)定 第4部分：電阻率》。美國(guó)紡織化學(xué)師與印染師協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)AATCC 76—2011[12]《紡織物表面電阻率》。

常用電阻（率）測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)間的差異見(jiàn)表2。

2.3 電荷量測(cè)試

常用的電荷量測(cè)試包括帶電電荷量測(cè)試和電荷面密度測(cè)試。帶電電荷量和電荷面密度測(cè)試原理都是通過(guò)摩擦使樣品帶電，然后放入法拉第筒測(cè)定電荷量，面密度則指單位面積試樣的電荷量。帶電電荷量一般適用于服裝，而電荷面密度則適用于織物面料。

常用的帶電電荷量測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB 12014—2009《防靜電服》附錄B和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12703.3—2009[13]《紡織品 靜電性能的評(píng)定 第3部分：電荷量》； 常用的電荷面密度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12703.2—2009[14]《紡織品 靜電性能的評(píng)定 第2部分：電荷面密度》。不同標(biāo)準(zhǔn)間的差異比較見(jiàn)表3。

2.4 靜電壓測(cè)試

靜電壓測(cè)試主要包括摩擦帶電電壓和感應(yīng)靜電電壓。摩擦帶電電壓以摩擦產(chǎn)生的最高電壓表示。在一定張力條件下，使試樣與標(biāo)準(zhǔn)布相互摩擦，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的最高電壓作為試樣摩擦帶電情況的評(píng)價(jià)。常用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12703.5—2010[15]《紡織品 靜電性能的評(píng)定 第5部分：摩擦帶電電壓》。感應(yīng)帶電電壓通過(guò)高壓放電針產(chǎn)生的靜電場(chǎng)使材料帶電，直到帶電電壓穩(wěn)定，即為感應(yīng)電壓值，用于表示試樣上能夠積聚的相對(duì)穩(wěn)定的電荷所產(chǎn)生的對(duì)低電位，常用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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》。

表2 電阻（率）測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)比較

表3 電荷量測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)比較

表4 實(shí)驗(yàn)室間靜電半衰期比對(duì)結(jié)果

表5 實(shí)驗(yàn)室間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻比對(duì)結(jié)果

表6 實(shí)驗(yàn)室間帶電電荷量比對(duì)結(jié)果

3 不同實(shí)驗(yàn)室靜電性能測(cè)試結(jié)果影響因素分析

為了進(jìn)一步分析靜電性能測(cè)試結(jié)果的影響因素及了解實(shí)驗(yàn)室間測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性和一致性，分別對(duì)常用表征靜電性能的項(xiàng)目如靜電半衰期、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻比和帶電電荷量，選取國(guó)內(nèi)具有靜電性能測(cè)試相關(guān)檢測(cè)能力的4～5家纖檢機(jī)構(gòu)進(jìn)行比對(duì)分析。

3.1 靜電半衰期比對(duì)結(jié)果分析

3.1.1 試驗(yàn)方案

樣品：隨機(jī)選取勻質(zhì)的面料一塊。

方案：按標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12703.1—2008測(cè)試樣品的靜電半衰期。結(jié)果為3個(gè)樣品的平均值。

3.1.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果及分析

由表4可知，不同實(shí)驗(yàn)室間靜電半衰期比對(duì)結(jié)果差異較大，不同實(shí)驗(yàn)室采用同一型號(hào)設(shè)備結(jié)果也存在差異。主要是因?yàn)閮x器設(shè)備、測(cè)試環(huán)境溫濕度及消電處理等是影響靜電半衰期測(cè)試結(jié)果的主要因素，不同實(shí)驗(yàn)室間試驗(yàn)條件的差異會(huì)導(dǎo)致比對(duì)結(jié)果差異性大。建議測(cè)試靜電半衰期時(shí)嚴(yán)格控制測(cè)試環(huán)境溫濕度和做好消電處理。不同實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)時(shí)盡量選用同一型號(hào)設(shè)備。

3.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻比對(duì)結(jié)果分析

3.2.1 試驗(yàn)方案

樣品：隨機(jī)選取防靜電服1件。

方案：將比對(duì)樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室間輪回測(cè)試，按標(biāo)準(zhǔn)GB 12014—2009附錄A測(cè)試樣品的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻。結(jié)果為5個(gè)樣品的幾何平均值。

3.2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果及分析

由表5可看出，不同實(shí)驗(yàn)室間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻比對(duì)結(jié)果存在差異，不同實(shí)驗(yàn)室采用同一類型設(shè)備結(jié)果也存在一定的差異。主要是因?yàn)閮x器設(shè)備、測(cè)試環(huán)境溫濕度等是影響點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻測(cè)試結(jié)果的主要因素，不同實(shí)驗(yàn)室間試驗(yàn)條件的差異會(huì)導(dǎo)致比對(duì)結(jié)果存在差異。

3.3 帶電電荷量比對(duì)結(jié)果分析

3.3.1 試驗(yàn)方案

樣品：隨機(jī)選取防靜電服一件。

方案：將試驗(yàn)樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室間輪回測(cè)試，按標(biāo)準(zhǔn)GB 12014—2009附錄B測(cè)試樣品的帶電電荷量。結(jié)果為5個(gè)樣品的平均值。

3.3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果及分析

由表6可知，不同實(shí)驗(yàn)室間帶電電荷量比對(duì)結(jié)果存在差異。主要原因由以下幾方面：實(shí)驗(yàn)室間所用儀器設(shè)備型號(hào)不同、測(cè)試環(huán)境溫濕度存在差異，以及風(fēng)、取樣方式不同，GB 12014—2009附錄B未對(duì)送風(fēng)和取樣方式進(jìn)行規(guī)定，不同實(shí)驗(yàn)室間操作方式存在差異。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）紡織品常用的靜電性能測(cè)試方法有4種：靜電衰減測(cè)試、電阻（率）測(cè)試、電荷量測(cè)試和靜電壓測(cè)試。靜電衰減測(cè)試主要有靜電半衰期測(cè)試和靜電衰減時(shí)間測(cè)試。電阻（率）測(cè)試主要有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻、體積電阻（垂直電阻）和表面電阻率測(cè)試。電荷量測(cè)試包括帶電電荷量測(cè)試和電荷面密度測(cè)試。靜電壓測(cè)試主要包括摩擦帶電電壓和感應(yīng)靜電電壓。

（2）靜電性能的4種測(cè)試方法，不同靜電測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)在測(cè)試操作流程和要求上各有不同。

（3）通過(guò)外部比對(duì)可以看出，儀器設(shè)備、測(cè)試環(huán)境溫濕度及消電處理是靜電半衰期測(cè)試結(jié)果的主要影響因素。

（4）通過(guò)外部比對(duì)可以看出，儀器設(shè)備、測(cè)試環(huán)境溫濕度是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻結(jié)果的主要影響因素。

（5）通過(guò)外部比對(duì)可以看出，帶電電荷量測(cè)試影響因素有儀器設(shè)備、測(cè)試環(huán)境溫濕度和送風(fēng)、取樣方式等。