任務(wù)四　織物靜電性能檢測(cè)

【任務(wù)導(dǎo)入】

學(xué)習(xí)織物抗靜電性能測(cè)試的三種方法：靜電壓半衰期，電荷面密度，電荷量。掌握三種方法測(cè)試的評(píng)價(jià)指標(biāo)，測(cè)試儀器及測(cè)試原理。掌握三種方法的測(cè)試步驟，試驗(yàn)用的大氣條件。

【知識(shí)準(zhǔn)備】

一、靜電壓半衰期

1.靜電性能指標(biāo)

圖5-6　靜電測(cè)試儀

(1)靜電壓：試樣上積聚的相對(duì)穩(wěn)定的電荷所產(chǎn)生的對(duì)地電位。

(2)靜電壓半衰期：試樣上靜電壓衰減至原始值一半時(shí)所需的時(shí)間。

2.檢測(cè)原理

使試樣在高壓靜電場(chǎng)中帶電至穩(wěn)定后斷開(kāi)高壓電源，使其電壓通過(guò)接地金屬臺(tái)自然衰減，測(cè)定靜電壓值及其衰減至初始值一半所需的時(shí)間。

3.檢測(cè)裝置與用具

(1)檢測(cè)儀器：包括試樣臺(tái)、高壓放電極、靜電檢測(cè)電極和記錄裝置，結(jié)構(gòu)如圖5-6所示。

試驗(yàn)臺(tái)直徑（200±4）mm，轉(zhuǎn)速至少為1000r/min。試樣夾的內(nèi)框尺寸為（32±0.5）mm×（32±0.5）mm；放電針針尖至試樣表面距離（20±1）mm，感應(yīng)電極（28.0±0.5）mm與試樣上表面距離為15mm。

(2)不銹鋼鑷子一把；

(3)純棉手套一副；

(4)裁樣工具。

4.調(diào)濕和試驗(yàn)用大氣條件

調(diào)濕和試驗(yàn)用大氣的環(huán)境條件為：溫度（20±2）℃，相對(duì)濕度（65±5）％，環(huán)境風(fēng)速應(yīng)在0.1m/s以下。

5.試樣預(yù)處理

(1)如果需要，由有關(guān)方商定可選擇洗滌5、10、30、50次等，多次洗滌時(shí)，可將時(shí)間累加進(jìn)行連續(xù)洗滌，或者按有關(guān)方認(rèn)可的方法和次數(shù)進(jìn)行洗滌。

(2)將樣品或洗滌后的樣品在50℃下預(yù)烘一定時(shí)間。

(3)將預(yù)烘后的樣品在以上標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下放置24h以上，不得沾污樣品。

6.試樣準(zhǔn)備

(1)隨機(jī)裁取試樣3組，每塊試樣的尺寸為4.5cm×4.5cm或適宜的尺寸，每組試樣數(shù)量根據(jù)儀器中試樣臺(tái)數(shù)量而定，試樣應(yīng)有代表性，無(wú)影響試驗(yàn)結(jié)果的疵點(diǎn)。

(2)條子、長(zhǎng)絲和紗線等應(yīng)均勻、密實(shí)地繞在與試樣尺寸相同的平板上。

(3)操作時(shí)應(yīng)避免手或其他可能沾污試樣的物體與試樣相接觸。

7.檢測(cè)步驟

(1)試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)儀器進(jìn)行校驗(yàn)；

(2)對(duì)試樣表面進(jìn)行消電處理；

(3)將試樣夾于試驗(yàn)夾中，使針電極與試樣上表面相距（20±1）mm，感應(yīng)電極與試樣上表面相距（15±1）mm。

注：當(dāng)更換試樣時(shí)，應(yīng)重新調(diào)整針電極并加10KV高壓。

(4)驅(qū)動(dòng)30s后斷開(kāi)高壓，試驗(yàn)臺(tái)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直至靜電電壓衰減至1/2以下時(shí)即可停止試驗(yàn)，記錄高壓斷開(kāi)瞬間試樣靜電電壓(V)及其衰減至1/2所需要的時(shí)間[即半衰期（s）]。

注：當(dāng)半衰期大于180s時(shí)，停止試驗(yàn)，并記錄衰減時(shí)間180s時(shí)的殘余靜電電壓值，如果需要也可記錄60s、120s或其他衰減時(shí)間時(shí)的殘余靜電電壓值。

8.檢測(cè)數(shù)據(jù)處理及檢測(cè)分析

(1)同一塊（組）試樣進(jìn)行2次試驗(yàn)，計(jì)算平均值作為該塊試樣的測(cè)量值。

(2)對(duì)3塊（組）試樣進(jìn)行同樣試驗(yàn)，計(jì)算平均值作為該樣品的測(cè)量值。

最終結(jié)果靜電電壓修約至1V，半衰期修約至0.1s。

9.半衰期技術(shù)要求及評(píng)定

半衰期技術(shù)要求見(jiàn)表5-2。對(duì)于非耐久型抗靜電紡織品，洗前應(yīng)達(dá)到表5-2要求，對(duì)于耐久型抗靜電紡織品（經(jīng)多次洗滌仍保持抗靜電性能的產(chǎn)品），洗前、洗后均應(yīng)達(dá)到表5-2要求。

表5-2　靜電半衰期技術(shù)要求

10.檢測(cè)分析報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括下列內(nèi)容：(1)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)；(2)試樣名稱；(3)試驗(yàn)日期；(4)儀器型號(hào)；(5)大氣條件；(6)試樣是否洗滌，如洗滌注明洗滌次數(shù)；(7)主要試驗(yàn)參數(shù)；(8)試驗(yàn)結(jié)果與等級(jí)；(9)任何偏離本部分的細(xì)節(jié)和實(shí)驗(yàn)中的異?，F(xiàn)象。

二、電荷面密度

1.檢測(cè)指標(biāo)

電荷面密度：樣品每單位面積上所帶的電量，以μC/m²為單位。

2.檢測(cè)原理

將經(jīng)過(guò)摩擦裝置摩擦后的試樣投入法拉第筒，以測(cè)量試樣的電荷面密度。

3.檢測(cè)裝置與用具

(1)測(cè)試用法拉第筒系統(tǒng)

外筒直徑50cm～70cm，高85cm～100cm，內(nèi)筒直徑40cm～60cm，高75cm～95cm，電容器的泄漏電阻1×1014Ω以上，電容值應(yīng)與靜電電壓表量程相匹配，絕緣支架的絕緣電阻應(yīng)在1×1012Ω以上，系統(tǒng)電容可用精密萬(wàn)用電橋或其他電容測(cè)量?jī)x測(cè)量，測(cè)試儀器系統(tǒng)如圖5-7所示。

圖5-7　YG403N織物摩擦帶電測(cè)試儀

(2)摩擦裝置

①摩擦布及摩擦棒：摩擦布（標(biāo)準(zhǔn)布）是450mm×350mm的錦綸平紋布。取長(zhǎng)為400mm的硬質(zhì)聚氯乙烯管，以摩擦布的長(zhǎng)邊方向?yàn)榫砝@方向，在其上纏繞5圈，制成摩擦棒，要求摩擦布的兩端拉緊塞入管內(nèi)，以固定在摩擦棒上。

②墊板：把一塊尺寸為400mm×450mm，材料與摩擦布相同的織物，用膠帶從四面裹在金屬板上，墊板面積為320mm×300mm，厚度3mm，用聚乙烯包皮線接地見(jiàn)圖5-8（其中單位為毫米）。

注：需要時(shí)或經(jīng)有關(guān)各方協(xié)商一致后，摩擦材料可采用其他材料。

③絕緣棒：直徑20mm，長(zhǎng)5000mm的有機(jī)玻璃或丙烯棒。

4.檢測(cè)過(guò)程

調(diào)濕和試驗(yàn)用大氣的環(huán)境條件為：溫度（20±2）℃，相對(duì)濕度（65±5）％，環(huán)境風(fēng)速應(yīng)在0.1m/s以下。

試樣準(zhǔn)備

(1)預(yù)處理

①如果需要，由有關(guān)方商定可選擇洗滌5、10、30、50、100次等，多次洗滌時(shí)，可將時(shí)間累加進(jìn)行連續(xù)洗滌，或者按有關(guān)方認(rèn)可的方法和次數(shù)進(jìn)行洗滌。

圖5-8　摩擦結(jié)構(gòu)圖(單位：mm)

②將樣品或洗滌后的樣品在50℃下預(yù)烘一定時(shí)間。

③將預(yù)烘后的樣品在規(guī)定條件下達(dá)到調(diào)濕平衡，不得沾污樣品。

(2)試樣

①試樣在距布邊1/10幅寬內(nèi)，距布端1m以上的部位截取，不應(yīng)有影響測(cè)試的疵點(diǎn)。

②隨機(jī)截取6塊試樣（經(jīng)向3塊，緯向3塊）尺寸為250mm×400mm，按圖5-8將長(zhǎng)向一端縫制為套狀，未被縫部分長(zhǎng)度為270mm（有效摩擦長(zhǎng)度260mm）。

③將絕緣棒插入縫好的套內(nèi)，放置于墊板上，勿使之產(chǎn)生皺折。

(3)試驗(yàn)步驟

①雙手持纏有標(biāo)準(zhǔn)布的摩擦棒兩端，由前端向身體一方摩擦試樣（注意不應(yīng)使摩擦棒轉(zhuǎn)動(dòng)），約1s摩擦一次，連續(xù)5次。

②握住絕緣棒的一端，如圖5-9所示，使棒與墊板保持平行地由墊板上揭離，并在1s內(nèi)迅速投入法拉第筒，讀取靜電壓或電量值。此時(shí)，試樣應(yīng)距人體或其他物體300mm以上。

③每塊試樣進(jìn)行三次測(cè)試，每次測(cè)試后應(yīng)消電直至確認(rèn)試樣不帶電時(shí)再進(jìn)行下一次測(cè)試。

圖5-9　揭離試樣示意圖

5.檢測(cè)數(shù)據(jù)處理及檢測(cè)分析

(1)讀取靜電電壓值或電量值，根據(jù)式(5-1)計(jì)算電荷面密度。

式中：σ——電荷面密度，μC/m²；

　　　Q——電荷量測(cè)定值；

　　　C——法拉第筒系統(tǒng)總電容量，F(xiàn)；

　　　V——電壓值；

　　　A——試樣摩擦面積，m²。

(2)計(jì)算每個(gè)試樣3次測(cè)試的平均值，作為該試樣的測(cè)量值。

(3)取6塊試樣測(cè)試結(jié)果中的最大值，作為該樣品的試驗(yàn)結(jié)果。

6.電荷面密度技術(shù)要求

如果需要，可根據(jù)樣品的用途提出對(duì)電荷面密度的要求。

對(duì)于非耐久型抗靜電紡織品，洗前電荷面密度應(yīng)不超過(guò)7.0μC/m²；對(duì)于耐久型抗靜電紡織品，洗前、洗后電荷面密度均應(yīng)不超過(guò)7.0μC/m²。

如有關(guān)各方另有協(xié)議，可按協(xié)議要求執(zhí)行。

注：耐久型是指經(jīng)多次洗滌仍保持特定性能的產(chǎn)品。

圖5-10　摩擦帶電滾筒測(cè)試裝置

三、電荷量

1.檢測(cè)指標(biāo)

電荷量：試樣與標(biāo)準(zhǔn)布摩擦一定時(shí)間后所帶電荷。

2.檢測(cè)原理

用摩擦裝置模擬試樣摩擦帶電的情況，然后將試樣投入法拉第筒，測(cè)量其帶電電荷量。

3.檢測(cè)裝置與用具

(1)測(cè)試用法拉第筒系統(tǒng)

(2)摩擦帶電滾筒測(cè)試裝置（見(jiàn)圖5-10）

①滾筒的內(nèi)表面及蓋子的內(nèi)表面包覆有標(biāo)準(zhǔn)布。

②測(cè)試裝置應(yīng)滿足以下條件

轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑：460mm以上；轉(zhuǎn)鼓縱深：350mm以上；轉(zhuǎn)鼓口徑：280mm以上；轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速：（50±10）r/min；轉(zhuǎn)鼓葉片數(shù)：3片；轉(zhuǎn)鼓內(nèi)溫度：（60±10）℃，電氣溫風(fēng)方式加熱；排氣量：2m³/min以上；轉(zhuǎn)鼓內(nèi)襯摩擦材料：錦綸標(biāo)準(zhǔn)布，裝置進(jìn)樣口周?chē)矐?yīng)包覆。

注：需要時(shí)或經(jīng)有關(guān)各方協(xié)商一致后，摩擦材料可采用其他材料。

4.調(diào)濕和試驗(yàn)用大氣條件

調(diào)濕和試驗(yàn)用大氣的環(huán)境條件為：溫度（20±2）℃，相對(duì)濕度（65±5）％，環(huán)境風(fēng)速應(yīng)在0.1m/s以下。

5.檢測(cè)過(guò)程

(1)預(yù)處理

①如果需要，由有關(guān)方商定可選擇洗滌5、10、30、50、100次等，多次洗滌時(shí)，可將時(shí)間累加進(jìn)行連續(xù)洗滌，或者按有關(guān)方認(rèn)可的方法和次數(shù)進(jìn)行洗滌。

②將樣品或洗滌后的樣品在50℃下預(yù)烘一定時(shí)間。

③將預(yù)烘后的樣品在規(guī)定條件下達(dá)到調(diào)濕平衡，不得沾污樣品。

(2)試樣

每個(gè)樣品至少取1件制品作為試樣。

(3)試驗(yàn)步驟

①開(kāi)啟摩擦裝置，使其溫度達(dá)到（60±10）℃。

②將試樣在模擬穿用狀態(tài)下（扣上紐扣或拉鏈）放入摩擦裝置，運(yùn)轉(zhuǎn)15min。

③運(yùn)轉(zhuǎn)完畢后，將試樣從摩擦裝置取出（須戴絕緣手套取出試樣）投入到法拉第筒，注意操作過(guò)程中試樣應(yīng)距法拉第筒以外的物體300mm以上。

④用法拉第筒測(cè)出試樣的帶電量。

⑤重復(fù)5次操作，每次之間靜置10min時(shí)間，并用消電器對(duì)試樣及轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)布進(jìn)行消電處理。

⑥帶襯里的制品，應(yīng)將襯里翻轉(zhuǎn)朝外，再次重復(fù)以上測(cè)試步驟，將結(jié)果記入報(bào)告。

6.結(jié)果表達(dá)

以5次測(cè)量的平均值為試驗(yàn)結(jié)果，修約至0.1。

7.電荷量技術(shù)要求

如果需要，可根據(jù)樣品的用途提出對(duì)帶電電荷量的要求。

對(duì)于非耐久型抗靜電紡織品，洗前電荷量應(yīng)不超過(guò)0.6μC/件；對(duì)于耐久型抗靜電紡織品，洗前、洗后電荷量均應(yīng)不超過(guò)0.6μC/件。

如有關(guān)各方另有協(xié)議，可按協(xié)議要求執(zhí)行。

注：耐久型是指經(jīng)多次洗滌仍保持特定性能的產(chǎn)品。

【任務(wù)實(shí)施】

比較織物抗靜電性能測(cè)試的三種方法。給定服用織物、鋪地織物，選擇適當(dāng)?shù)姆椒y(cè)試織物的抗靜電性，并加以比較，完成試驗(yàn)報(bào)告。每個(gè)小組需完成PPT，小組長(zhǎng)負(fù)責(zé)匯報(bào)檢測(cè)結(jié)果。試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下的內(nèi)容：

(1)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)；

(2)樣品描述；

(3)試驗(yàn)溫濕度條件及試驗(yàn)日期；

(4)儀器型號(hào)及主要試驗(yàn)參數(shù)；

(5)試樣是否經(jīng)洗滌，如洗滌注明洗滌次數(shù)；

(6)試驗(yàn)結(jié)果，如果測(cè)試帶襯里的制品，報(bào)告襯里試驗(yàn)結(jié)果；

(7)所使用摩擦布的種類；

(8)如果需要，對(duì)樣品電荷量給出評(píng)價(jià)；

(9)任何偏離本部分的細(xì)節(jié)和試驗(yàn)中的異?，F(xiàn)象。