传动带抗静电试验研究

李晓东,孙阿超,吴桂卿

(青岛市产品质量检验研究院，山东 青岛 266101)

在一些特殊的生产或者使用条件下，传动带抗静电性能越来越引起生产者和使用者的重视。本文通过对GB/T 10715《带传动 多楔带、联组V带及包括宽V带、六角带在内的单根V带 抗静电带的导电性：要求和试验方法》中导电液及温湿度等试验参数的改变来研究其对试验结果的影响，希望对有抗静电检测要求的企业及试验人员有所帮助。

1 传动带产品进行抗静电测试原因

1.1 传动带本身材料原因

传动带主要材料是橡胶，橡胶本身属于绝缘材料，电阻较高，因而传动带在运转过程中，容易引起电荷积累。在湿润的环境条件下，由于空气的中和作用及水分子在带电体（带轮及传动带）表面形成薄薄的水膜加速漏电，所以不会产生大量静电积累。但是在干燥的环境中，如果堆积在传动带表面的静电量大于通过空气中和及带电体本身漏电量之和，就会在传动带表面产生静电积累，随着运转时间增加，积累量也会随之增加。当静电量电压达到一定值，就会在空气中放电，产生火花及嘶嘶声。

1.2 使用要求

油田、矿井中使用的V带，属于在存在如油、溶剂等可燃（易燃）物的环境中使用，洗衣机等家电的传动带，由于在空气干燥情况下累积的静电会给人以电击，这些场合的传动带有抗静电需求。汽车传动带方面，由于市场上曾出现过附件传动带静电造成汽车音响噪音，特别是在半导体收音机状态下的噪音问题，某些品牌主机厂在传动带产品标准中增加了对静电性能的要求，并沿用至今。

1.3 ATEX认证需求

欧盟的爆炸性环境（ATEX）指令已于2003年9月1日成为一项法律。为了减少由潜在爆炸性环境（主要存在于石化、炼油、采矿等工业中）引起的灾害，制订了两项补充性指令，它们被统称为ATEX。两项指令都是为了加强产品和设备在欧共体中的流通性。其中一项指令适用于对设备的保护，而另一项指令适用于对工作人员的保护。

带传动装置在分类上属于“部件”，因此不需要单独进行ATEX认证，也不需要获得“CE”和“CX”标志。当传动带被放在潜在爆炸性环境中时，带本身并不是“点燃源”。按照欧洲标准EN 13463-5:2011“潜在爆炸性环境中使用的非电气设备 第5部分：通过结构安全进行的保护”（见ATEX 95附录6），传动带被认为是非电气部件。

注：EN-13463-5: 2011的7.2条中有如下内容：

7.2.1 传动带在运行中应不会产生有危险的静电荷（见ⅠSO 1813和CENELEC技术报告RO44-001）。

7.2.2 当对传动带施加明火时，带结构中使用的材料应不易支持燃烧。所用材料应满足EC 60695-11-10标准对FV-0类材料的要求。

EN-13463-5的7.2.1条提到国际标准ⅠSO1813，该标准规定了导静电带及相关试验方法，它按照不同的带型号以表格形式规定了合格/不合格判据。该标准涉及V带、多楔带和联组V带。

所以ATEX 95指令适用于使用在潜在爆炸性环境中的设备、装置及其部件，或用于控制、调节位于潜在爆炸性环境中的设备的装置。传动带属于非电气部件。它们必须是可导静电的，即符合国际标准ⅠSO1813的要求。它们也必须是阻燃的，具有火焰自熄性，即符合欧洲试验标准EN-13463-5对FV-0类的要求。

2 国内外抗静电试验相关标准

ⅠSO 1813:2014 《带传动 多楔带、联组V带及包括宽V带、六角带在内的单根V带 抗静电带的导电性：要求和试验方法》

GB/T 10715 《带传动 多楔带、联组V带及包括宽V带、六角带在内的单根V带 抗静电带的导电性：要求和试验方法》

ⅠSO 9563:1990 《带传动 抗静电同步带的导电性：要求和试验方法》

GB/T 32072—2015 《带传动 抗静电同步带的导电性：要求和试验方法》

RMA ⅠP-3-4 《传动带导静电性试验方法》

RMA ⅠP-3-4该试验方法适用于所有类型的传动带，包括V带、多楔带和同步带。虽然RMA ⅠP-3-4是针对带的导静电性而规定的，但它不是欧洲标准，而94/9/EC在评价传动带是否符合ATEX 95指令方面要与其协调标准或现有的欧洲国家标准或其他欧洲试验技术规范相一致。

到目前为止，上述试验方法仅进行电阻测量，以评估和分类V带在静电电荷方面的表现，这些测量仅适用在新传动带上进行，因此，允许的分类值首先且仅适用于新传动带。

3 试验研究主要内容

本文主要研究试验仪器，试验人员、导电液及样品状态调节对试验数据的影响。

3.1 试验仪器

抗静电测试仪主要由一个开环电压为500 V、测试范围为0～10 MΩ、测试精度为±5%的电子式欧姆表，及相应电极组成；电压表是现成品，电极根据需要加工。

根据GB/T 10715规定单根V带和六角带试验用固定电极的槽形表面的尺寸应与V带所配用的带轮轮槽尺寸相同。其槽角应由带的生产厂家根据带的型号和设计特点的不同而规定。鉴于此，建议生产企业在测量自己产品的抗静电的时候，要严格按照用户要求确定选用电极的轮槽尺寸。

作为一种相对统一的需求，目前我们抗静电测试仪所采用的测量电极的角度是根据传动带名义角度来确定的（见表1）。众所周知，V带的角度与带轮的角度是不同的；带轮角度是考虑到V带的包角及直径，带轮直径越大，角度也有所增加（见表1）。由于静电测试是水平放置，测试静电施加的压力也比其他测试所用的张紧力小；为了使电极与带的传动面很好地接触，本文所用的电极角度与带的角度是一致的。

表1中：六角带和联组V带的名义角度是40°，农机变速V带的名义角度从24°多到26°多不等，但测量带轮的角度都是26°。其他的目前没有加工相应电极。

表1 电极及带轮角度

已有相关资料指出：可以在测长状态下进行抗静电数值的测量[1],本文采用的方法是将带保持在非张紧状态下安装在两个试验电极上进行测量。

3.2 试验条件

3.2.1 试样及导电液

（1）试样为整条的环形单根V带和联组V带，分别对其进行编号：1#A1405Ld（厂家1），2#A1405Ld（厂 家2），3#B2260Li，4#C1967Ld，5#SPA-1682，6#5V-2L 4830（15J），7#5V-3L 850（15J）。

（2）共准备两种导电液：A型导电液、B型导电液。

导电液成分：

A型导电液：分子量为600的无水聚乙二醇800份，去离子水200份，肥皂1份，氯化钾10份；

B型导电液：分子量为600的无水聚乙二醇800份，自来水200份，辛烷碳酸钠1份，氯化钾10份。

3.2.2 试验调节条件

GB/T 10715标准要求调节的温湿度是23±2 ℃，相对湿度为50±5% ；我们实际的试验室环境条件为：温度23 ℃，湿度40%～60%。

（1）将样品1#A1405Ld（厂家1），2#A1405Ld（厂家2），3#B2260Li，4#C1967Ld在温度（23±2）℃，相对湿度（50±5）%的环境下调节24 h。

（2）将样品5#SPA-1682、6#5V-2L 4830（15J）、7#5V-3L 850（15J）进行以下条件调节。

条件1：样品室中未进行调节的样带直接进行第一次抗静电测试；

条件2：将未进行调节的样带按照条件1做完试验后置于温度（23±2）℃，相对湿度（50±5）%的环境下调节24 h进行第二次测试。

3.3 试验步骤

3.3.1 测试前准备

（1）每个样品选取至少3个测试点进行测试，选点时尽量避开带上标识的部位，每两点的间距大致相等。

测量点数量的选择：带长为1 000 mm以下的选取3个测试点，带长1 000 mm以上选取5个测试点，测量过程若出现奇异点可多测一点。

（2）首先用干净的干布蘸着硅藻土擦拭带的两侧面，然后清除带上所有的硅藻土粉剂，再用准备好的布蘸着蒸馏水进一步擦拭，然后用干净的干布擦干。

（3）清理电极。

3.3.2 试验步骤

（1）将1#样品，从标记的5个测试点中选取一点为起始点（位置1），在带的两电极接触区不涂导电液的条件下（两电极接触区之间有100 mm的干燥区）立即进行导电性测试并记录电阻值。然后按照顺时针方向依次对余下4点（位置2～位置5）分别进行导电性测试并记录电阻值。

（2）将1#样品及电极进行清理，并将样品置于标准实验室调节24 h，环境条件为温度（23±2）℃，相对湿度（50±5）%；然后在位置1到位置5两电极接触区涂A型导电液的条件下分别进行导电性测试并记录电阻值。

（3）将1#样品及电极进行清理，再次将样品置于标准实验室调节24 h。

（4）将调节后的1#样品，在位置1到位置5两电极接触区涂B型导电液的条件下分别进行导电性测试并记录电阻值。

（5）将2#～4#样品按照试验步骤进行导电性测试并记录电阻值。

（6）对5#～7#样带，按照试验步骤分别进行条件1和条件2的导电性测试并记录电阻值。

注：试验过程中施加电压为200 V，充电时间为5 s，涂导电液时注意不是一次性将全部位置涂上导电液，是测完一个位置再涂下一个位置。

3.4 试验结果

（1）不同试验室及不同试验人员根据按照不涂导电液、涂A型导电液和涂B型导电液的条件对1#～4#样带进行抗静电测试，试验结果汇总见表2。

表2 1#～4#样带试验数据汇总

（2）同一试验室的相同人员涂相同导电液对单根、两联组和三联组带在状态调节前后及不同位置进行抗静电测试，试验结果汇总见表3。

1#样带试验结果图如下图1～图3。

2#样带试验结果图如下图4～图6。

3#样带试验结果图如下图7～图9。

4#样带试验结果图如下图10～图12

3.5 试验结论

从表2、表3、图1～图12可以得出以下结论：

表3 5#～7#样带试验数据汇总

（1）数据整体状态来看，测试结果是比较理想的，说明产品整体的均一性好。

（2）从导电介质方面看，使用导电液进行测量整体稳定性会更好一些，导电液对水没有的要求，用自来水或者蒸馏水没有区别，包括各种各样的导电膏。

（3）从试验仪器来看，由于同为一个开环电压为500 V、测试范围为0～10（mΩ）、测试精度为±5%的电子式欧姆表，电极的加工满足精度的条件下差异很小，因此仪器差异不大。

（4）环境条件方面，表2中的数据通过状态调节和未进行状态调节的测量数值变化不明显，但是由于温、湿度本身对导电性影响很大，因此具体试验进行时仍需要严格按照标准要求的条件进行。

（5）从图7～9可以看出3#产品的第5点位置出现一个奇异值，通过查看样品发现3#产品的第5点附近

图8涂A型导电液有飞边见图13，飞边的存在使带与电极不能很好地接触，导致测量结果出现奇异值。

虽然规定了测试点，但是对于不同的试验人员在具体测试点的时候还是有一定的位置差异，因此出现了有的人员测试出现奇异点。建议在进行测量之前先进行外观的检测，尽量避开接头，飞边等影响带和电极接触的位置。

（6）从表3可以看出，7#样品由于是三联组，单根产品截面尺寸大，在做试验的时候，由于刚性太大和电极的接触不是很好，因此测得的数据间离散大，切成两联组之后，数据较为均匀。

4 总结

4.1 试验数值的取舍

根据一个德国的研究机构做过的一个抗静电的分析研究，在做抗静电试验中所测的一组数据中如果所有数值误差在±100.5就认为是可取的[1]。如表1中，1#和2#样品，所有检测人员的结果最大值与最小值基本都在2:1左右，且产品测试结果趋向一致，证明这是可以接受的检测。3#产品的第5点位置出现一个奇异值，最大值和最小值接近12:1，当出现奇异值的时候，就需要具体研究出现此值原因。

4.2 按要求使用电极

测试抗静电的电极应该按照传动带所使用的带轮的角度加工电极

4.3 使用导电液

为了保证测试的精准性，需要严格按照标准要求使用导电液。

4.4 试验室环境

抗静电数值受温、湿度影响较大，试验过程需要严格按照标准要求控制试验室的环境条件。