纺织品静电性能测试方法比较及实验室间比对结果分析

文/漆春一 戈强胜 刘苑 戴婉君

1 引言

纺织品在生产加工和使用过程中容易由于摩擦或者感应产生静电，尤其使用回潮率低的合成纤维类纺织品的静电积累现象更明显[1]。在日常穿着、使用过程中，纺织品产生的静电会与人体形成黏附现象，使人体感觉不舒适，同时还可能吸附周围环境中的尘埃、细屑等。在特殊的环境中，如在易燃气体、蒸汽或粉末旁，大量积蓄的静电有可能会释放而产生火花，导致火灾或者爆炸等意外事故，对穿着者、周围环境造成严重伤害[2]。因此，纺织品的静电性能，特别是防护服的抗静电性能是我们关注的重点，也是纺织品主要测试性能指标。

国内外纺织品静电性能测试方法很多，按电荷的产生方法可分为摩擦式和电晕放电式[3]。按照测试结果的表示方式可分为静电衰减测试、电阻（率）测试、电荷量测试和静电压测试。静电衰减测试包括静电半衰期和静电衰减时间测试等；电阻（率）测试包含点对点电阻、体积电阻（垂直电阻）、表面电阻、泄漏电阻测试等；电荷量测试包括带电电荷量和电荷面密度测试等；静电压测试包含摩擦带电电压和感应静电电压测试等。以上4种测试方法从不同方面表征了纺织品的抗静电性能。

本文主要介绍纺织品常用的4种静电性能测试方法：静电衰减测试、电阻（率）测试、电荷量测试和静电压测试，同时也选取几份代表性试样、选取常用的静电性能表征指标静电半衰期、点对点电阻和带电电荷量进行实验室间比对，并对比对结果进行简要分析。

2 国内外纺织品静电性能测试标准比较

2.1 静电衰减测试

常用的静电衰减测试主要为静电半衰期测试和静电衰减时间测试。

静电半衰期测试原理是：使试样在高压静电场中带电至稳定后断开高压电源使其电压通过接地金属台自然衰减，测定其衰减至初始值一半所需的时间。主要测试标准有国家标准GB/T 12703.1—2008[4]《纺织品 静电性能的评定 第1部分：静电压半衰期》、英国标准BS EN 1149-3:2004[5]《防护服 静电性能 第3部分：测量电荷衰减的试验方法》感应充电法、日本标准JIS L 1094:2014 7.1[6]《机织物及针织物静电性能测试方法》等。

静电衰减时间测试原理是：使试样充电至5000V后断开电源，试样上的电压通过接地衰减，测定其电压衰减至500V所需的时间。主要的测试标准为国家标准GB/T 33728—2017[7]《纺织品 静电性能的评定 静电衰减法》。

不同静电衰减测试标准在测试操作流程和要求上各有不同，比较和分析见表1。

表1 静电衰减测试标准比较

2.2 电阻（率）测试

常用的电阻（率）测试主要有点对点电阻、体积电阻（垂直电阻）、表面电阻率测试。

点对点电阻是在给定时间内，施加材料表面两个电极间的直流电压与流过这两点间的直流电流之比。其测试原理是将被测样品放置在绝缘平板上，上放电极装置，在电极装置间施加直流电压测量样品的点对点电阻。常用的测试标准为国家强制标准GB 12014—2009[8]《防静电服》附录A。

垂直电阻是指使用特定电极装置测定的通过被测材料的电阻。其测试原理是将电极放置于被测材料的正反两面上，将电极装置通上直流电，然后测量被测材料的垂直电阻。常用的测试标准有国家标准GB/T 22043—2008[9]（EN 1149-2:1997 IDT）《服装 防静电性能 通过材料的电阻（垂直电阻）试验方法》、国家标准GB/T 12703.4—2010[10]《纺织品 静电性能的评定 第4部分：电阻率》。

表面电阻率是指沿着材料表面的一块方形材料的对边之间的电阻。其测试原理是将试样放置于绝缘底盘上，试样上再放置一个电极装置。将电极装置通上直流电，然后测量织物的电阻。常用的测试标准有国家标准GB/T 22042—2008[11]（EN 1149-1:2006 IDT）《服装 防静电性能 表面电阻率试验方法》、国家标准GB/T 12703.4—2010《纺织品 静电性能的评定 第4部分：电阻率》。美国纺织化学师与印染师协会标准AATCC 76—2011[12]《纺织物表面电阻率》。

常用电阻（率）测试标准间的差异见表2。

2.3 电荷量测试

常用的电荷量测试包括带电电荷量测试和电荷面密度测试。带电电荷量和电荷面密度测试原理都是通过摩擦使样品带电，然后放入法拉第筒测定电荷量，面密度则指单位面积试样的电荷量。带电电荷量一般适用于服装，而电荷面密度则适用于织物面料。

常用的带电电荷量测试标准有国家强制标准GB 12014—2009《防静电服》附录B和国家标准GB/T 12703.3—2009[13]《纺织品 静电性能的评定 第3部分：电荷量》； 常用的电荷面密度测试标准有国家标准GB/T 12703.2—2009[14]《纺织品 静电性能的评定 第2部分：电荷面密度》。不同标准间的差异比较见表3。

2.4 静电压测试

静电压测试主要包括摩擦带电电压和感应静电电压。摩擦带电电压以摩擦产生的最高电压表示。在一定张力条件下，使试样与标准布相互摩擦，在规定时间内产生的最高电压作为试样摩擦带电情况的评价。常用的测试标准为国家标准GB/T 12703.5—2010[15]《纺织品 静电性能的评定 第5部分：摩擦带电电压》。感应带电电压通过高压放电针产生的静电场使材料带电，直到带电电压稳定，即为感应电压值，用于表示试样上能够积聚的相对稳定的电荷所产生的对低电位，常用的测试标准为国家标准GB/T 12703.1—2008《纺织品 静电性能的评定 第1部分：静电压半衰期》。

表2 电阻（率）测试标准比较

表3 电荷量测试标准比较

表4 实验室间静电半衰期比对结果

表5 实验室间点对点电阻比对结果

表6 实验室间带电电荷量比对结果

3 不同实验室静电性能测试结果影响因素分析

为了进一步分析静电性能测试结果的影响因素及了解实验室间测试结果的稳定性和一致性，分别对常用表征静电性能的项目如静电半衰期、点对点电阻比和带电电荷量，选取国内具有静电性能测试相关检测能力的4～5家纤检机构进行比对分析。

3.1 静电半衰期比对结果分析

3.1.1 试验方案

样品：随机选取匀质的面料一块。

方案：按标准GB/T 12703.1—2008测试样品的静电半衰期。结果为3个样品的平均值。

3.1.2 试验数据结果及分析

由表4可知，不同实验室间静电半衰期比对结果差异较大，不同实验室采用同一型号设备结果也存在差异。主要是因为仪器设备、测试环境温湿度及消电处理等是影响静电半衰期测试结果的主要因素，不同实验室间试验条件的差异会导致比对结果差异性大。建议测试静电半衰期时严格控制测试环境温湿度和做好消电处理。不同实验室间比对时尽量选用同一型号设备。

3.2 点对点电阻比对结果分析

3.2.1 试验方案

样品：随机选取防静电服1件。

方案：将比对样品进行实验室间轮回测试，按标准GB 12014—2009附录A测试样品的点对点电阻。结果为5个样品的几何平均值。

3.2.2 试验数据结果及分析

由表5可看出，不同实验室间点对点电阻比对结果存在差异，不同实验室采用同一类型设备结果也存在一定的差异。主要是因为仪器设备、测试环境温湿度等是影响点对点电阻测试结果的主要因素，不同实验室间试验条件的差异会导致比对结果存在差异。

3.3 带电电荷量比对结果分析

3.3.1 试验方案

样品：随机选取防静电服一件。

方案：将试验样品进行实验室间轮回测试，按标准GB 12014—2009附录B测试样品的带电电荷量。结果为5个样品的平均值。

3.3.2 试验数据结果及分析

由表6可知，不同实验室间带电电荷量比对结果存在差异。主要原因由以下几方面：实验室间所用仪器设备型号不同、测试环境温湿度存在差异，以及风、取样方式不同，GB 12014—2009附录B未对送风和取样方式进行规定，不同实验室间操作方式存在差异。

4 结语

（1）纺织品常用的静电性能测试方法有4种：静电衰减测试、电阻（率）测试、电荷量测试和静电压测试。静电衰减测试主要有静电半衰期测试和静电衰减时间测试。电阻（率）测试主要有点对点电阻、体积电阻（垂直电阻）和表面电阻率测试。电荷量测试包括带电电荷量测试和电荷面密度测试。静电压测试主要包括摩擦带电电压和感应静电电压。

（2）静电性能的4种测试方法，不同静电测试标准在测试操作流程和要求上各有不同。

（3）通过外部比对可以看出，仪器设备、测试环境温湿度及消电处理是静电半衰期测试结果的主要影响因素。

（4）通过外部比对可以看出，仪器设备、测试环境温湿度是点对点电阻结果的主要影响因素。

（5）通过外部比对可以看出，带电电荷量测试影响因素有仪器设备、测试环境温湿度和送风、取样方式等。