干手器產(chǎn)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(yī)院、公共場所衛(wèi)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(chǎn)品干手能力的四種不同試驗方法，分析各自優(yōu)缺點，確定了采用測量干手器的溫度與風(fēng)速這兩個中間參數(shù)來評估干手器基本干手能力的試驗方法，試驗結(jié)果表明，該試驗方法的可復(fù)現(xiàn)性及可操作性強。

關(guān)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(tǒng)紙巾擦手的電器產(chǎn)品，已廣泛應(yīng)用于各大的商場、公共娛樂場所等公共衛(wèi)生間中。能否快速將人手上的水分吹干，是干手器最為關(guān)鍵的性能指標(biāo)。但無論是國際還是國內(nèi)，都缺少統(tǒng)一的試驗方法，導(dǎo)致市場上干手器產(chǎn)品魚龍混雜、質(zhì)量參差不齊。

目前國內(nèi)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(fēng)式單面干手器和排狀出風(fēng)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(yè)標(biāo)準(zhǔn)《干手器》，通過研究分析國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)行研究，最終確定科學(xué)、可復(fù)現(xiàn)、可操作的試驗方法。

1 干手能力試驗方法的確定

1.1 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析

對于干手器的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在國際上，有國際標(biāo)準(zhǔn)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(fā)護(hù)理器具的特殊要求》[1]。該標(biāo)準(zhǔn)對干手器的安全有相關(guān)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(hù)等級等；尚未有關(guān)于干手器性能標(biāo)準(zhǔn)，干手器性能標(biāo)準(zhǔn)處于空白。

在國內(nèi)，有國家標(biāo)準(zhǔn)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(fā)護(hù)理器具的特殊要求》[2]，等同采用IEC 60335-2-23標(biāo)準(zhǔn)。尚未有關(guān)于干手器性能標(biāo)準(zhǔn)，干手器性能標(biāo)準(zhǔn)處于空白。

在美國，有美國保險商實驗室標(biāo)準(zhǔn)UL 10007—2017《干手器產(chǎn)品分類規(guī)則》[3]。該標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀，結(jié)合干手器行業(yè)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(diào)研，對于干手器的干手能力，目前國內(nèi)干手器企業(yè)基本采用UL標(biāo)準(zhǔn)中方法進(jìn)行相關(guān)試驗，并以干手時間為干手器的關(guān)鍵性能指標(biāo)進(jìn)行產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)“干手時間試驗方法”為首選方法（試驗方案一）開展相關(guān)試驗驗證，檢驗其方法的可復(fù)現(xiàn)性。

試驗方案二：考慮到UL標(biāo)準(zhǔn)中的方法是安排不同試驗者進(jìn)行試驗，試驗結(jié)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(shè)定試驗方案二為參考UL標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)一性。

試驗方案三：參照參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T 1876—2023《家用和類似用途毛發(fā)護(hù)理器具》[4]中的干燥速率試驗方法進(jìn)行試驗。這主要是基于干手器與干發(fā)器的工作原理類似：電吹風(fēng)是利用電能轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)或冷風(fēng)使毛發(fā)干燥的器具（QB/T 1876—2023），干手器是利用電能轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)或冷風(fēng)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(fā)護(hù)理器具 性能試驗方法》國際標(biāo)準(zhǔn)。其關(guān)于干發(fā)器的干燥速率試驗方法與國內(nèi)干燥速率試驗方法相同，試驗方法應(yīng)用范圍廣，技術(shù)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(fēng)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(xù)揮發(fā)，但相對于高速風(fēng)吹走水滴的作用，揮發(fā)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(fēng)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(fēng)速足夠大或溫度夠高，這樣才能達(dá)到一定的干手效果。

2 試驗情況及結(jié)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(chǎn)品的質(zhì)量為干手器行業(yè)中質(zhì)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(chǎn)品分類規(guī)則》中第8.1條的試驗方法，需要安排試驗者進(jìn)行試驗，試驗結(jié)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(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行了如下完善：

——環(huán)境溫度由（29±1）℃ 改為實驗室常用試驗環(huán)境溫度：（25±5）℃。

——縮小手掌尺寸范圍，改為參照G B / T16252—2023標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的大部分人手尺寸：女性試驗者手掌長度應(yīng)為16 0～180 mm，單手掌寬應(yīng)為75～85 mm；男性試驗者手掌長度應(yīng)為180～200mm，單手掌寬應(yīng)為85～95 mm。

——試驗者手部及腕部應(yīng)無任何飾品及傷口等相關(guān)要求。

——計算過程中將增加計算M0為0.1 g和0.25g所對應(yīng)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(yè)對剩余水量有不同的意見，有些認(rèn)為剩余水量為0.1 g時達(dá)到干手狀態(tài)，也有些認(rèn)為剩余水量為0.25 g時達(dá)到干手狀態(tài)。

——將單面干手器的試驗方法中的“摩擦雙手”改為“雙手?jǐn)傞_，并排平放，進(jìn)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(jìn)行試驗，以保證試驗的公平性以及試驗結(jié)果的可比性。

2.1.2 試驗結(jié)果與分析

（1）按照上述方法進(jìn)行試驗，得出如下試驗結(jié)果：

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

（2）對此試驗方法進(jìn)行分析。該實驗方法的優(yōu)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(fù)試驗1次后，人手開始出現(xiàn)變皺的問題，從人文關(guān)懷角度出發(fā)，用人體進(jìn)行試驗不太合適。二是試驗過程中出現(xiàn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，不符合實際情況。二項曲線的特點也導(dǎo)致了計算結(jié)果的缺陷，部分樣機無法計算剩余水量所對應(yīng)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(shù)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(chǎn)品的真實情況。

2.2 試驗二

2.2.1 試驗前準(zhǔn)備及相關(guān)研究

此方法的重點在于制作標(biāo)準(zhǔn)的假手模型：一是確定標(biāo)準(zhǔn)的假手模型的尺寸；二是選用與皮膚類似的材質(zhì)；三是規(guī)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(fù)現(xiàn)性。

（1）確定標(biāo)準(zhǔn)的假手模型的尺寸

考慮到現(xiàn)實生活中各類的手套有尺寸要求，形狀類似人手，用手套進(jìn)行模擬手制作方法可行。因此在全國標(biāo)準(zhǔn)公共服務(wù)平臺上，搜索關(guān)于“手套”的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，選取前20個相關(guān)國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析。其中相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的選取依據(jù)為：名稱中為“手套”，且為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)；日常中較為常用手套，如日用、家用、醫(yī)用等；材料比較常見，如橡膠等。

對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對分析，可以得出：

——GB/T 12624—2020《手部防護(hù) 通用測試方法》的尺寸、規(guī)格計算方法被引用得最多：其測定方法被強制性國標(biāo)引用，也被其他推薦性標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)誤差，如拇指、食指等的長度和寬度等出現(xiàn)差異。

——GB/ T 42948—2023《日用防護(hù)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(biāo)為4個，更為精準(zhǔn)，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》，F(xiàn)Z/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(biāo)準(zhǔn)假手模型，一種表面有紋理的標(biāo)準(zhǔn)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(guān)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(hù)理器具的特殊要求》[5]國際標(biāo)準(zhǔn)中使用瓊脂材料進(jìn)行模擬皮膚試驗，更側(cè)重考慮與人體皮膚相近的導(dǎo)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(fā)影響試驗結(jié)果，此外用紙巾擦拭瓊脂中的水分也會影響試驗結(jié)果。

結(jié)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(jìn)行假手模型制作。硅膠材料依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為GB 4806.11—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品接觸材料及制品通用安全要求》。

（3）制作過程

1）準(zhǔn)備符合標(biāo)準(zhǔn)的手套、硅膠液；

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

——使用硅膠手套制作假手模型會，出現(xiàn)硅膠表面過于光滑，水在3 s至5 s內(nèi)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(jìn)行單獨手部抽拉試驗較為困難，出現(xiàn)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(jìn)行試驗。

2.2.3 其他方式

——將硅膠液倒入無紡布手套進(jìn)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(shù)，一般使用硅膠進(jìn)行制作，可按照各種尺寸進(jìn)行打印，能模仿皮膚紋路，但是無標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)，不適合作為標(biāo)準(zhǔn)假手模型進(jìn)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(fā)器的干發(fā)效率試驗方法，采用符合ISO 2267的對照布進(jìn)行試驗，以單位時間內(nèi)試驗布上的失水量作為干燥速率。但由于干手器形態(tài)各異，單面干手器的出風(fēng)口方向一般朝下方、雙面干手器的兩個出風(fēng)口相對，使得干發(fā)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(jìn)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(jìn)行試驗。改為試驗y 等于0.5、0.8、1.0、1.2所對應(yīng)的時間。

2.3.2 試驗結(jié)果和分析

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

（2）對此試驗方法進(jìn)行分析：此試驗方法的優(yōu)點在于數(shù)據(jù)穩(wěn)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(fù)現(xiàn)性；可以解決集中出風(fēng)式干手器風(fēng)口小的問題；試驗布可重復(fù)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(yīng)真實干手情況；二是部分機器較難感應(yīng)布，且出風(fēng)模式會發(fā)生變化，如遇手吹熱風(fēng)、遇布時冷時熱，從而影響試驗結(jié)果。

2.4 試驗四

基本干手能力由風(fēng)速和溫度進(jìn)行體現(xiàn)。本試驗方法采用常用試驗風(fēng)速、溫度的設(shè)備進(jìn)行試驗。考慮到干手器的出風(fēng)口結(jié)構(gòu)的不同，分別對常見的、不同類型的出風(fēng)口選取具有代表性的試驗點進(jìn)行試驗。考慮到干手器在啟動后，風(fēng)速趨于平穩(wěn)，因此僅測試第5 s時的風(fēng)速；而對于干手器的溫度，其值隨著時間的變化而變化。根據(jù)消費者的使用習(xí)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(nèi)能達(dá)到一定干手效果，則需要測試這段時間內(nèi)的平均溫度。具體的試驗方法如下：

（1）風(fēng)速試驗

器具正常啟動，使用手持便攜式皮托管風(fēng)速儀進(jìn)行試驗。對于集中出風(fēng)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(fēng)速，以不同試驗點位置的風(fēng)速的算術(shù)平均值為干手器的風(fēng)速試驗值；對于排狀出風(fēng)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(fēng)速，以不同試驗點位置的風(fēng)速的算術(shù)平均值為干手器的風(fēng)速試驗值。

（2）溫度試驗

器具正常啟動，使用溫度試驗儀進(jìn)行試驗。

對于集中出風(fēng)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(shù)平均值為干手器的溫度試驗值；對于排狀出風(fēng)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(shù)平均值為干手器的溫度試驗值。

2.4.2 試驗結(jié)果與分析

（1）風(fēng)速試驗結(jié)果

風(fēng)速試驗分別試驗了三臺樣機在5、8、10 s三個時間的風(fēng)速，測試結(jié)果見表7。從結(jié)果可以看出，風(fēng)速值在三個時間內(nèi)均較為穩(wěn)定，差異不大，足以證明風(fēng)速試驗具可復(fù)現(xiàn)性，同時干手器的風(fēng)速有一定的穩(wěn)定性，即試驗方法只需要選取在第5 s時的風(fēng)速值即可。

（2）溫度試驗結(jié)果

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

根據(jù)溫度曲線圖可以看出，出風(fēng)溫度隨干手時間的變化而變化：從逐漸升高到趨于平穩(wěn)，只測試某一秒內(nèi)的出風(fēng)溫度不具備代表性，而是應(yīng)在20 s內(nèi)的出風(fēng)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(xué)性和可復(fù)現(xiàn)性。

3 結(jié) 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(fù)現(xiàn)性不高。試驗方案二是試驗方案一的改良，但根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平，無法制作標(biāo)準(zhǔn)假手進(jìn)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(fù)現(xiàn)性，但是未能很好地反映干手器產(chǎn)品的真實干手情況。試驗方案四以溫度與風(fēng)速這兩個中間參數(shù)作為“基本干手能力”來衡量干手效果，能間接反映干手器產(chǎn)品真實的干手情況，試驗方法更加科學(xué)，試驗結(jié)果可重現(xiàn)性好，將用于支撐行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《干手器》的制定。

參考文獻(xiàn)

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

[3]干手器產(chǎn)品分類規(guī)則： UL 10007—2017[S].2017.

[4]家用和類似用途毛發(fā)護(hù)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(hù)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(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)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(rèn)證技術(shù)。

尹昊，本科，助理工程師，研究方向為家用電器檢驗檢測認(rèn)證技術(shù)。

（責(zé)任編輯：劉憲銀）