纺织纤维制品静电性能的标准与测试

王合山

聊城市纺织纤维检验所 山东聊城 252000

静电现象是生活中常见的一种现象，其产生是因物体间的摩擦、接触、分离等作用。当两个物体接触摩擦时，其中一个物体外层的电子受原子核引力较弱，然后通过摩擦作用转移到另一个物体上，正电荷比负电荷多，而显出带正电。另一个物体因得到电子，负电荷比正电荷多，因而显示出带负电。在纺织品加工过程中，静电现象会造成加工困难；在使用过程中，静电现象会使纺织品吸附空气中的灰尘；在服装穿着时，静电现象会使衣物缠黏在人体上。静电现象不仅影响美观，而且在一定程度上危害人体健康，有时还会引起火灾、爆炸等事故。因此，纺织纤维品静电性能测试方法在实践和理论上得到了迅速发展[1]。

1 静电产生原理

物质是由分子组成，分子是由原子组成，原子由带负电的电子和带正电电荷的质子组成。当两个不同的物体相互接触时就会使一个物体失去一些电荷，如电子转移到另一个物体使其带正电，而另一个物体得到一些剩余电子而带负电。若在分离过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。所以很多运动的物体在与其他物体接触与分离的过程（如摩擦）就会带上静电。

2 纺织品静电性能评价

2.1 纺织纤维制品静电标准

当前，国内纺织纤维制品静电性能标准按适用范围可分为国家标准及纺织行业标准，按性质可分为方法标准及产品标准。我国纺织纤维制品静电标准主要参照国际标准及国外一些先进标准，包括日本标准（JIS）、欧洲标准（EN）、美国标准（AATCC）、国际标准（ISO）。比如：GB/T12703 系列标准采用日本标准JISL1094 及JIST8118；GB/T22042 和GB/T22043 分别采用欧洲标准EN1149-1 和EN1149-2。

2.2 带电原理

不同的标准采用不同的带电方法及测试原理，当前常用的带电方法有接触带电及非接触带电，前者主要包括摩擦带电及接触充电，后者主要是感应带电。当前，摩擦带电、接触充电、感应带电是纺织纤维制品静电性能测试中最常见的三种带电原理。

2.3 静电性能评价指标

（1）电荷量类指标。其主要指电荷量及电荷面密度，其测试原理是通过摩擦使样品带电，然后放入法拉第圆测定电荷量，面密度是指单位面积试样的电荷量。电荷量用微库仑（µ C）表示，电荷面密度用微库仑/ 平方米（µ C/m2）表示，其中电荷量指数适用于服装，电荷面密度适用于织物面料。

测试过程中，试样经摩擦装置后投入法拉第筒中，测定其带电量。比如：标准GB/T12703《纺织品静电性能的评定第2 部分：电荷面密度》, 摩擦标准布为锦纶平纹布，摩擦起电是通过人工操作实现的。因此，测试条件的一致性、测试结果的准确性与重现性易受操作手法的影响；GB/T12703《纺织品静电性能的评定第3部分：电荷量》，滚筒内层为锦纶标准布，经滚筒自动摩擦减少人为操作的影响。

（2）时间类指数。它主要指静电衰减、吸附时间。其中，静电衰减时间包括半衰期、10% 衰减时间、1% 衰减时间等。通过一定的方法，如感应带电或直接充电，使试样带一定的电荷量，用电荷量的衰减时间表示。

试样在高压静电场中带电稳定后，断开高压电源，使其电压通过接地金属台自然衰减，测定静电压值及其衰减到初始值的一半所需的时间称为半衰期。如GB/T12703《纺织品静电性能的评价第1 部分：静电压半衰期》；WSP40．2（08）《非织造布静电衰减标准测试方法》中的衰减时间是指，使电荷衰减到初始水平10% 所需的时间；EN1149《防护服静电性能第3 部分：测量电荷衰减的试验方法》中的半衰期，是指显示电场强度衰减到最大电场强度的1/2 所需的时间。

吸附时间为织物摩擦后吸附于金属斜面，根据吸附时间评价织物的静电性能。该方法设备简单，它能反映服装织物的静电吸附肢体程度。但操作手法容易影响测试结果，是一种简单的测试方法，对含有导电纤维的织物试样，测试结果的稳定性较差[2]。

（3）电阻类指标。主要包括体积电阻（垂直电阻）、表面电阻、纤维比电阻、泄漏电阻等。

体积电阻（垂直电阻）是指环形组合电极在试样的两个接触面上施加的两个电极之间的直流电压，以及经过一定的通电时间后两个电极之间的电流比值。主要标准为欧洲标准EN1149《防护服静电性能第2 部分：通过材料的电阻（垂直电阻）试验方法》，GB/T22043《服装防静电性能通过材料的电阻（垂直电阻）试验方法》、GB/T12703《纺织品静电性能评定第4 部分：电阻率》等国家标准。

表面电阻是指材料表面电极施加的直流电压与经一定通电时间后电极之间的电流比值，由表面电阻计算出样品的表面电阻率。施加电压最常用的是100V、500V、1000V，采用环形组合电极，相关标准主要包括国家标准GB/T12703《纺织品静电性能的评定第4 部分：电阻率》，GB/T22042《服装防静电性能表面电阻率试验方法》，美国标准AATCC7676《纺织品表面电阻试验方法》，欧洲标准EN1149《防护服静电性能第1 部分：测量表面电阻率的试验方法》。

点对点电阻是材料表面两个电极之间施加的直流电压与它们之间在一定时间内流动的直流电流比值。待测样品必须放置在带有电极装置的绝缘板上。如GB12014《防静电服》中对点对点电阻的技术要求，并在附录中对点对点电阻的测试方法进行了详细规定。

纤维比电阻是表征纤维导电性能的指标，根据体积比电阻公式ρ =RS/L 设计了光纤比电阻仪，测定在一定几何形状下，具有一定密度的纤维电阻值，并根据纤维的填充度计算出比电阻值，如国家标准GB/T14342《合成短纤维比电阻试验方法》。

纤维泄露电阻是表征纤维起静电性能的一个指标，以不同容量的电容C 对纤维固有电阻及纤维表面附着的抗静电油剂等综合电阻R 的放电时间t，乘以电阻指数10n 后的纤维电阻值t×10n（Ω）表示。测量运用阻容充放电原理，用不同纤维电阻R 跨接于充以电荷的固定电容（C）两端，以其放电速度测定纤维电阻值，相关标准有GB/T12703《纺织品静电性能的评定第6 部分：纤维泄露电阻》。

（4）电压类指标。主要包括摩擦带电电压及感应静电电压等。

摩擦带电电压表示为摩擦产生的最高电压。在一定张力条件下，用标准布摩擦试样，在规定时间内产生的最大电压作为试样摩擦带电情况的评价。相关标准为GB/T12703《纺织品静电性能的评定第5 部分：摩擦带电电压》。

感应带电电压使材料在高压放电针产生的静电场中带电，直到带电电压稳定，即感应电压值，用来表示相对稳定的电荷在试样上积累所产生的对地电位，相关标准为国家标准GB/T12703《纺织品静电性能的评定第1 部分：静电压半衰期》。

2.4 静电性能技术要求

根据我国电子行业标准SJ/T10694《电子产品制造及应用系统防静电检测通用规范》规定，工作服的点对点电阻为1×105至1×1010，电荷量小于0．6µC。

2.5 调湿及试验环境条件

样品的调湿和试验环境对静电性能测试结果有很大的影响，尤其是湿度的影响。因此，湿度控制在静电检测中非常重要，必须在检测报告中明确调湿条件及试验环境。

在对纺织纤维制品静电性能的检测中，样品的调湿时间必须充足，试验环境必须稳定。在不同的温湿度条件下，试验结果差异较大。例如，在相同的温度下，织物产生静电的能力随着相对湿度的增加而降低，特别是对不含导电纤维的织物影响更大。

3 目前纤维纺织制品静电性能测试标准存在的问题与展望

（1）通过试验测试和对比分析表明，每种抗静电测试方法与评定指标只能反映织物抗静电性能的某一方面，不同的性能和指标在不同的环境下应用存在一定的合理性和局限性。通过电荷面密度法、摩擦带电电压法、静电压半衰期法等方法测试纺织品防静电性能，获得的实验数值之间一般无明显的等比关系，不能做相互验证。甚至某些防静电产品得出的数据相互矛盾，无法判定测试样防静电性能是否满足要求[3]。

（2）在检测试验过程中，要严格控制环境条件，特别是相对湿度的控制。虽然只有2%左右的相对湿度差别，却会严重影响纺织品抗静电性能的评价结果。

根据材料在使用过程中静电产生、散失与平衡的不同，选用不同的静电测试方法。在实际检测试验过程中，用多种测试方法来综合反映织物的防静电性能是值得借鉴的。今后可推出综合评定防静电性能的检测方法，同时标准修订时可考虑缩小环境相对湿度范围，增加对试样的预调湿处理，减小试验环境因素对试验结果的影响，从而使纺织品防静电性能得到准确的表征。

4 结语

（1）不同静电测试方法的测试结果无明显的相关性，不同环境条件下的测试结果差异很大，因而测试结果不具有可比性。

（2）不同类型的纺织纤维制品适用不同的测试方法，因此纤维制品静电性能测试方法的选择十分重要。

（3）样品的调湿对测试结果影响较大，必须在规定的环境下对样品进行充分调湿。试验环境与调湿环境一致，试验过程中必须保证环境条件的稳定性，并在报告中注明实际试验过程中的环境条件。

（4）采用摩擦带电原理试验方法时，标准布的选择也很重要，主要包括标准布的材料类型、组织结构及使用期限等。