织物静电测试方法有那些
检测织物的防静电性能,我国制定了国标GB/T12703一91纺织品静电测试方法,该标准包括半衰期(A法)、摩擦带电电压(B法)、电荷面密度(C法)和极间等效电阻(F法)等四种测试方法。在实际工作中,一般仅采用其中的一、二种测试方法,不同的测试方法对于相同的织物,在相同的环境条件下能否给出一致的评价结果。笔者通过实验对这一间题进行了研究.并从理论上对现行的四种测试方法作了全面分析,提出了新的测试方法。 一、试样的选取
一般认为,织物中加入导电纤维时,消散静电的方式以电晕放电为主l[],仅仅经过抗静电处理的织物,消散
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静电的方式以静电泄漏为主。通过对不同服装的静电性能和抗静电机理试验研究发现仁3〕:(A)无论身穿何
种服装,仅靠服装的电晕放电均不能有效地消散人体静电;(B)电晕放电作用突出表现在剥离过程中;(C)静电泄
漏对服装的静电消散起主要作用。上述四种测试方法;对同一试样,用不同的测试方法有时得出相互矛盾的结果41[。因此,为全面检验现行的织物静电测试方法对织物静电性能测试的相关性,分析各种测试方法的优缺点,选取了5类、18种有代表性的织物作为实验对象,其中:A类含不锈钢纤维、B类含腑纶铜络合纤维、C类含碳家纤维、D类含抗静电改性剂、E类为市购普通织物。其面料分别为:Al、AZ涤棉,A4、A6、E4为纯棉,B3为毛涤;其余为化纤。
二、现行织物静电测试方法相关性研究
1、试样的选取
一般认为,织物中加入导电纤维时,消散静电的方式以电晕放电为主、,仅仅经过抗静电处理的织物,消散
静电的方式以静电泄漏为主。通过对不同服装的静电性能和抗静电机理试验研究发现仁3〕:(A)无论身穿何
种服装,仅靠服装的电晕放电均不能有效地消散人体静电;(B)电晕放电作用突出表现在剥离过程中;
(C)静电泄漏对服装的静电消散起主要作用。
上述四种测试方法;对同一试样,用不同的测试方法有时得出相互矛盾的结果41[。因此,为全面检验现行的织物静电测试方法对织物静电性能测试的相关性,分析各种测试方法的优缺点,选取了5类、18种有代表性的织物作为实
验对象,其中:A类含不锈钢纤维、B类含腑纶铜络合纤维、C类含碳家纤维、D类含抗静电改性剂、E类为市购普通织物。其面料分别为:按国标GB/T12703~91规定实验的温湿度条件为:RT20士le、RH32%士1%。一在上述温湿度环境中同化24小时以上,使试样实验环境达到平衡。每种织物经、纬方向各取三块试样,用细水雾喷头
国标规定进行静电性能对比侧试,结果如表1所示。并分别以某种测试方法所得的平均值为自变量,以另一方法测试平均值为因变量进行线性回归,相关系数如表2所示,其中,半衰期(1)、半衰期(2)分别表示测试电压为1·。kv、。.skv时的半衰期测试值,表面电阻率法取经向
值计算。查相关系数检验表可知〔5〕:当样本量为18,置信度为90%、95%时,临界相关系数分别为。、。.468,由表2数据可知除半衰期法与表面电阻率法相关较显
著外,其他方法之间的相关性均不显著。由此可见,不同的测试方法对同一织物静电性能的评价结果是不同的,如E3织物从其电荷面密度值和摩擦电压值来看,其静电性能较好,在十八种被测织物中处于中间位里,而其半
衰期值和表面电阻率值最大,评价结果最差。相反,A4织物用表面电阻率法评价其静电性能较好,但用电荷面
4g视频监控密度法评价其静电性能却很差。总之,单纯用上述某一种测试方法均不能全面反映织物的静电性能。
三、现行织物协电测试方法优缺点分析研究
1.电荷面密度法该方法的起电方式较好地反映了织物实际穿着时的摩擦起电情况,剥离过程与脱衣过程
类似,能够反映织物起电时的电晕放电能力。但是,GB/T12703一91中规定仅采用单一的尼龙绸摩料,这样就
产生了一个缺点,当被测织物在带电序列中的位置接近尼龙绸时,即使其防静电性能很差,用此方法测量的电
荷面密度值也较小,上述E3织物就是这样。只有采用不同的摩料布,以测试产生的最大电荷面密度值作为评
价被测织物静电性能的指标,才能克服摩料布对测试结果的影响。另外,由于剥离过程较短,试样又不直接静电接地,对电阻率处于静电亚导体上端的织物,测试时未能提供足够的(与人们的脱衣时间相比)静电泄漏时间,使其电荷面密度值偏高。如上述A4织物(纯棉含不锈钢纤维),摩擦带电电压、半衰期、表面电阻率三项指标均不错,而电荷面密度指标却很差。除此之外,这种方法所需测试装置体积较大,而且不能对成衣、批布进行无损测试,其摩擦压力、摩擦速度等因素完全决定于操作者,在试样摩擦剥离后迅速投入法拉第筒的过程中,对带电较高的试样难免有放电现象发生,使测试结果受人为因素影响大、重复性差,不能真正反映被测织物的静电性能。
2.摩擦带电电压法GB/T12703~91虽然规定采用尼龙、丙纶两种标准布,但丙纶布市场上难以买到,在实际工作中,大多仅采用尼龙摩料布,摩料布对测试结果的影响也就难以避免了。这一缺点通过采用合适的标准布(如纯羊毛、纯棉聚丙烯睛、尼龙等)即可克服。该方法的缺点在于〔6〕:试样利用夹片固定在旋转体的窗口上,试样的有效摩擦部分呈悬空状态,摩擦时使试样与标准摩擦布贴紧的力等于试样接触处微小的曲率与摩镗床夹具
擦布张力(约SN)之积,这个力极微弱且不稳定(试样悬空,曲率变化),加上标准摩徐布本身也很窄(25mm),摩擦过程中两者之间的接触状态随时间改变,使测量值变化大、再现性差。试样与摩擦布之间压力微弱的另一缺点是:对表面状态光滑、质地较硬的布料,试样与摩擦布之间不能有效地接触,致使这类织物的摩擦带电电压测量值远比实际值小,给织物静电性能的评价带来不利的影响。
如A3、BZ、CZ、El、EZ等织物,尽管都用尼龙布作摩料,用电荷面密度值评价、其静电性能很差;而用摩擦带电电压值评价,其静电性能却不错,其差异的根本原因在于摩擦带电电压值测试时,试样与摩擦布未能有效地接触。试样本身面积小(),一般接近固定器具的部分,由于受金属干扰而得不到充分的摩擦,即使带电,与金属产生放电的可能性也大,因此,有
效的摩擦面积是与金属固定器具有一定距离的部分。而离固定器具smm以上的部分只有c3mZ,因接触面积的微小变动就会使测量值产生大的变动。用这种方法若想使试样与摩擦布适度地贴紧,又不得不缩小试样尺寸。这样,就无法从根本上提高测试数据的再现性,也不能对成衣和批布进行测试。另外,试样与摩擦布之间反复摩擦分离,改变了织物表面的原始状态,与织物的实际应用情况不同,对其静电性能的评价也有一定的影响。
3.半衰期法目前
国内外测试半衰期的仪器基本上有两类,一类是日本生产的S一5109及其仿制品;另一类是英国生产的JCI一15电荷衰减试验仪。前者只能测试小块试样(旋转)且半衰期值只能通过记录的电压衰减曲线由人工计算;后者测试时无需试样运动,对成衣及批布等均可测量,可人为地控制测试电压且自动显示半衰期值,是较理想的半衰期测试仪器。笔者利用后者对半衰期法进行了实验研究:
(1)此方法操作简便、数据重现性好,可以对被测织物实现非破坏性测量,测试电压和极性均可人为地进行控制,测试结果在一定程度上反映了织物静电性能的好坏。
(2)一般情况下,织物电荷衰减不符合指数规律,对不同织物,其电荷衰减速率随电压的变化规律不同。因此,半衰期值与测试电压紧诱相关。cB/T12703一91仅规定了喷电电源的电压,未规定被测织物的测试电压,这样
会导致错误的测量结果。因此,在测量中应针对织物使用场所的要求,选择合适的测试电压,只有这样,测得的半衰期值才具有可比性。
(3)织物电晕带电后的表面电位衰减会出现CrossOverEffeet[,〕,即样品的初始表面电位高时电荷衰减快,初始表面电位低时电荷衰减慢,样品的初始表面电位不同时,表面电位与时间的关系曲线出现交叉。因此,在测试织物的半衰期时,不仅要选择合适的测试电压,还要考虑织物初始表面电压对测试结果的影响。
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(4)摩擦带
电与电晕喷电的电荷衰减规律不同。织物表面电位高时,摩擦带电方式衰减快;织物表面电位低时则出现两种情况,即织物带负电时,摩擦带电方式衰减慢,而织物带正电时情况则相反。因此,用电晕喷电带电方式测量的织物表面电荷半衰期不能对织物的实际防静电性能进行正确的评价。
4.表面电阻率法该方
法操作简便,测试仪器价格低廉,适宜成衣、批布和现场测试,对静电性能均匀的静电泄漏型织物测量效果好。对含导电纤维的非均匀织物,测试电极距离大时,测量值不能反映导电纤维的作用,距离小时,测量值受导电纤维的影响重复性较差。另外,此方法只反映织物的低压泄漏特性,不能反映织物在摩擦剥离过程中的电晕放电特性,因而不能正确评价其实际叶静电效果。但是,国内外研究结果表明:织物的表面电阻率小于5XI口“口,就具有良好的防静电性能,反之则不然。总之,国标规定的四种织物静电测试方沽均存在一定的间题,每种测试方法仅反映织牛防静电机理的某一侧面,只用其中某一种测知方法不能真正反映织物的静电性能。因此,应叮收现行四种测试方法的优点,克服其不足,研左新的测试方法。
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