紡織品靜電性能測試方法比較及實驗室間比對結果分析

文/漆春一 戈強勝 劉苑 戴婉君

1 引言

紡織品在生產加工和使用過程中容易由于摩擦或者感應產生靜電，尤其使用回潮率低的合成纖維類紡織品的靜電積累現象更明顯[1]。在日常穿著、使用過程中，紡織品產生的靜電會與人體形成黏附現象，使人體感覺不舒適，同時還可能吸附周圍環境中的塵埃、細屑等。在特殊的環境中，如在易燃氣體、蒸汽或粉末旁，大量積蓄的靜電有可能會釋放而產生火花，導致火災或者爆炸等意外事故，對穿著者、周圍環境造成嚴重傷害[2]。因此，紡織品的靜電性能，特別是防護服的抗靜電性能是我們關注的重點，也是紡織品主要測試性能指標。

國內外紡織品靜電性能測試方法很多，按電荷的產生方法可分為摩擦式和電暈放電式[3]。按照測試結果的表示方式可分為靜電衰減測試、電阻（率）測試、電荷量測試和靜電壓測試。靜電衰減測試包括靜電半衰期和靜電衰減時間測試等；電阻（率）測試包含點對點電阻、體積電阻（垂直電阻）、表面電阻、泄漏電阻測試等；電荷量測試包括帶電電荷量和電荷面密度測試等；靜電壓測試包含摩擦帶電電壓和感應靜電電壓測試等。以上4種測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種靜電性能測試方法：靜電衰減測試、電阻（率）測試、電荷量測試和靜電壓測試，同時也選取幾份代表性試樣、選取常用的靜電性能表征指標靜電半衰期、點對點電阻和帶電電荷量進行實驗室間比對，并對比對結果進行簡要分析。

2 國內外紡織品靜電性能測試標準比較

2.1 靜電衰減測試

常用的靜電衰減測試主要為靜電半衰期測試和靜電衰減時間測試。

靜電半衰期測試原理是：使試樣在高壓靜電場中帶電至穩定后斷開高壓電源使其電壓通過接地金屬臺自然衰減，測定其衰減至初始值一半所需的時間。主要測試標準有國家標準GB/T 12703.1—2008[4]《紡織品 靜電性能的評定 第1部分：靜電壓半衰期》、英國標準BS EN 1149-3:2004[5]《防護服 靜電性能 第3部分：測量電荷衰減的試驗方法》感應充電法、日本標準JIS L 1094:2014 7.1[6]《機織物及針織物靜電性能測試方法》等。

靜電衰減時間測試原理是：使試樣充電至5000V后斷開電源，試樣上的電壓通過接地衰減，測定其電壓衰減至500V所需的時間。主要的測試標準為國家標準GB/T 33728—2017[7]《紡織品 靜電性能的評定 靜電衰減法》。

不同靜電衰減測試標準在測試操作流程和要求上各有不同，比較和分析見表1。

表1 靜電衰減測試標準比較

2.2 電阻（率）測試

常用的電阻（率）測試主要有點對點電阻、體積電阻（垂直電阻）、表面電阻率測試。

點對點電阻是在給定時間內，施加材料表面兩個電極間的直流電壓與流過這兩點間的直流電流之比。其測試原理是將被測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量樣品的點對點電阻。常用的測試標準為國家強制標準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定的通過被測材料的電阻。其測試原理是將電極放置于被測材料的正反兩面上，將電極裝置通上直流電，然后測量被測材料的垂直電阻。常用的測試標準有國家標準GB/T 22043—2008[9]（EN 1149-2:1997 IDT）《服裝 防靜電性能 通過材料的電阻（垂直電阻）試驗方法》、國家標準GB/T 12703.4—2010[10]《紡織品 靜電性能的評定 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邊之間的電阻。其測試原理是將試樣放置于絕緣底盤上，試樣上再放置一個電極裝置。將電極裝置通上直流電，然后測量織物的電阻。常用的測試標準有國家標準GB/T 22042—2008[11]（EN 1149-1:2006 IDT）《服裝 防靜電性能 表面電阻率試驗方法》、國家標準GB/T 12703.4—2010《紡織品 靜電性能的評定 第4部分：電阻率》。美國紡織化學師與印染師協會標準AATCC 76—2011[12]《紡織物表面電阻率》。

常用電阻（率）測試標準間的差異見表2。

2.3 電荷量測試

常用的電荷量測試包括帶電電荷量測試和電荷面密度測試。帶電電荷量和電荷面密度測試原理都是通過摩擦使樣品帶電，然后放入法拉第筒測定電荷量，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試標準有國家強制標準GB 12014—2009《防靜電服》附錄B和國家標準GB/T 12703.3—2009[13]《紡織品 靜電性能的評定 第3部分：電荷量》； 常用的電荷面密度測試標準有國家標準GB/T 12703.2—2009[14]《紡織品 靜電性能的評定 第2部分：電荷面密度》。不同標準間的差異比較見表3。

2.4 靜電壓測試

靜電壓測試主要包括摩擦帶電電壓和感應靜電電壓。摩擦帶電電壓以摩擦產生的最高電壓表示。在一定張力條件下，使試樣與標準布相互摩擦，在規定時間內產生的最高電壓作為試樣摩擦帶電情況的評價。常用的測試標準為國家標準GB/T 12703.5—2010[15]《紡織品 靜電性能的評定 第5部分：摩擦帶電電壓》。感應帶電電壓通過高壓放電針產生的靜電場使材料帶電，直到帶電電壓穩定，即為感應電壓值，用于表示試樣上能夠積聚的相對穩定的電荷所產生的對低電位，常用的測試標準為國家標準GB/T 12703.1—2008《紡織品 靜電性能的評定 第1部分：靜電壓半衰期》。

表2 電阻（率）測試標準比較

表3 電荷量測試標準比較

表4 實驗室間靜電半衰期比對結果

表5 實驗室間點對點電阻比對結果

表6 實驗室間帶電電荷量比對結果

3 不同實驗室靜電性能測試結果影響因素分析

為了進一步分析靜電性能測試結果的影響因素及了解實驗室間測試結果的穩定性和一致性，分別對常用表征靜電性能的項目如靜電半衰期、點對點電阻比和帶電電荷量，選取國內具有靜電性能測試相關檢測能力的4～5家纖檢機構進行比對分析。

3.1 靜電半衰期比對結果分析

3.1.1 試驗方案

樣品：隨機選取勻質的面料一塊。

方案：按標準GB/T 12703.1—2008測試樣品的靜電半衰期。結果為3個樣品的平均值。

3.1.2 試驗數據結果及分析

由表4可知，不同實驗室間靜電半衰期比對結果差異較大，不同實驗室采用同一型號設備結果也存在差異。主要是因為儀器設備、測試環境溫濕度及消電處理等是影響靜電半衰期測試結果的主要因素，不同實驗室間試驗條件的差異會導致比對結果差異性大。建議測試靜電半衰期時嚴格控制測試環境溫濕度和做好消電處理。不同實驗室間比對時盡量選用同一型號設備。

3.2 點對點電阻比對結果分析

3.2.1 試驗方案

樣品：隨機選取防靜電服1件。

方案：將比對樣品進行實驗室間輪回測試，按標準GB 12014—2009附錄A測試樣品的點對點電阻。結果為5個樣品的幾何平均值。

3.2.2 試驗數據結果及分析

由表5可看出，不同實驗室間點對點電阻比對結果存在差異，不同實驗室采用同一類型設備結果也存在一定的差異。主要是因為儀器設備、測試環境溫濕度等是影響點對點電阻測試結果的主要因素，不同實驗室間試驗條件的差異會導致比對結果存在差異。

3.3 帶電電荷量比對結果分析

3.3.1 試驗方案

樣品：隨機選取防靜電服一件。

方案：將試驗樣品進行實驗室間輪回測試，按標準GB 12014—2009附錄B測試樣品的帶電電荷量。結果為5個樣品的平均值。

3.3.2 試驗數據結果及分析

由表6可知，不同實驗室間帶電電荷量比對結果存在差異。主要原因由以下幾方面：實驗室間所用儀器設備型號不同、測試環境溫濕度存在差異，以及風、取樣方式不同，GB 12014—2009附錄B未對送風和取樣方式進行規定，不同實驗室間操作方式存在差異。

4 結語

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

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

（3）通過外部比對可以看出，儀器設備、測試環境溫濕度及消電處理是靜電半衰期測試結果的主要影響因素。

（4）通過外部比對可以看出，儀器設備、測試環境溫濕度是點對點電阻結果的主要影響因素。

（5）通過外部比對可以看出，帶電電荷量測試影響因素有儀器設備、測試環境溫濕度和送風、取樣方式等。