织物静电性能检测

任务四　织物静电性能检测

【任务导入】

学习织物抗静电性能测试的三种方法：静电压半衰期，电荷面密度，电荷量。掌握三种方法测试的评价指标，测试仪器及测试原理。掌握三种方法的测试步骤，试验用的大气条件。

【知识准备】

一、静电压半衰期

1.静电性能指标

图5-6　静电测试仪

(1)静电压：试样上积聚的相对稳定的电荷所产生的对地电位。

(2)静电压半衰期：试样上静电压衰减至原始值一半时所需的时间。

2.检测原理

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，测定静电压值及其衰减至初始值一半所需的时间。

3.检测装置与用具

(1)检测仪器：包括试样台、高压放电极、静电检测电极和记录装置，结构如图5-6所示。

试验台直径（200±4）mm，转速至少为1000r/min。试样夹的内框尺寸为（32±0.5）mm×（32±0.5）mm；放电针针尖至试样表面距离（20±1）mm，感应电极（28.0±0.5）mm与试样上表面距离为15mm。

(2)不锈钢镊子一把；

(3)纯棉手套一副；

(4)裁样工具。

4.调湿和试验用大气条件

调湿和试验用大气的环境条件为：温度（20±2）℃，相对湿度（65±5）％，环境风速应在0.1m/s以下。

5.试样预处理

(1)如果需要，由有关方商定可选择洗涤5、10、30、50次等，多次洗涤时，可将时间累加进行连续洗涤，或者按有关方认可的方法和次数进行洗涤。

(2)将样品或洗涤后的样品在50℃下预烘一定时间。

(3)将预烘后的样品在以上标准大气条件下放置24h以上，不得沾污样品。

6.试样准备

(1)随机裁取试样3组，每块试样的尺寸为4.5cm×4.5cm或适宜的尺寸，每组试样数量根据仪器中试样台数量而定，试样应有代表性，无影响试验结果的疵点。

(2)条子、长丝和纱线等应均匀、密实地绕在与试样尺寸相同的平板上。

(3)操作时应避免手或其他可能沾污试样的物体与试样相接触。

7.检测步骤

(1)试验前应对仪器进行校验；

(2)对试样表面进行消电处理；

(3)将试样夹于试验夹中，使针电极与试样上表面相距（20±1）mm，感应电极与试样上表面相距（15±1）mm。

注：当更换试样时，应重新调整针电极并加10KV高压。

(4)驱动30s后断开高压，试验台继续旋转直至静电电压衰减至1/2以下时即可停止试验，记录高压断开瞬间试样静电电压(V)及其衰减至1/2所需要的时间[即半衰期（s）]。

注：当半衰期大于180s时，停止试验，并记录衰减时间180s时的残余静电电压值，如果需要也可记录60s、120s或其他衰减时间时的残余静电电压值。

8.检测数据处理及检测分析

(1)同一块（组）试样进行2次试验，计算平均值作为该块试样的测量值。

(2)对3块（组）试样进行同样试验，计算平均值作为该样品的测量值。

最终结果静电电压修约至1V，半衰期修约至0.1s。

9.半衰期技术要求及评定

半衰期技术要求见表5-2。对于非耐久型抗静电纺织品，洗前应达到表5-2要求，对于耐久型抗静电纺织品（经多次洗涤仍保持抗静电性能的产品），洗前、洗后均应达到表5-2要求。

表5-2　静电半衰期技术要求

10.检测分析报告

试验报告应包括下列内容：(1)标准编号；(2)试样名称；(3)试验日期；(4)仪器型号；(5)大气条件；(6)试样是否洗涤，如洗涤注明洗涤次数；(7)主要试验参数；(8)试验结果与等级；(9)任何偏离本部分的细节和实验中的异常现象。

二、电荷面密度

1.检测指标

电荷面密度：样品每单位面积上所带的电量，以µC/m²为单位。

2.检测原理

将经过摩擦装置摩擦后的试样投入法拉第筒，以测量试样的电荷面密度。

3.检测装置与用具

(1)测试用法拉第筒系统

外筒直径50cm～70cm，高85cm～100cm，内筒直径40cm～60cm，高75cm～95cm，电容器的泄漏电阻1×1014Ω以上，电容值应与静电电压表量程相匹配，绝缘支架的绝缘电阻应在1×1012Ω以上，系统电容可用精密万用电桥或其他电容测量仪测量，测试仪器系统如图5-7所示。

图5-7　YG403N织物摩擦带电测试仪

(2)摩擦装置

①摩擦布及摩擦棒：摩擦布（标准布）是450mm×350mm的锦纶平纹布。取长为400mm的硬质聚氯乙烯管，以摩擦布的长边方向为卷绕方向，在其上缠绕5圈，制成摩擦棒，要求摩擦布的两端拉紧塞入管内，以固定在摩擦棒上。

②垫板：把一块尺寸为400mm×450mm，材料与摩擦布相同的织物，用胶带从四面裹在金属板上，垫板面积为320mm×300mm，厚度3mm，用聚乙烯包皮线接地见图5-8（其中单位为毫米）。

注：需要时或经有关各方协商一致后，摩擦材料可采用其他材料。

③绝缘棒：直径20mm，长5000mm的有机玻璃或丙烯棒。

4.检测过程

调湿和试验用大气的环境条件为：温度（20±2）℃，相对湿度（65±5）％，环境风速应在0.1m/s以下。

试样准备

(1)预处理

①如果需要，由有关方商定可选择洗涤5、10、30、50、100次等，多次洗涤时，可将时间累加进行连续洗涤，或者按有关方认可的方法和次数进行洗涤。

图5-8　摩擦结构图(单位：mm)

②将样品或洗涤后的样品在50℃下预烘一定时间。

③将预烘后的样品在规定条件下达到调湿平衡，不得沾污样品。

(2)试样

①试样在距布边1/10幅宽内，距布端1m以上的部位截取，不应有影响测试的疵点。

②随机截取6块试样（经向3块，纬向3块）尺寸为250mm×400mm，按图5-8将长向一端缝制为套状，未被缝部分长度为270mm（有效摩擦长度260mm）。

③将绝缘棒插入缝好的套内，放置于垫板上，勿使之产生皱折。

(3)试验步骤

①双手持缠有标准布的摩擦棒两端，由前端向身体一方摩擦试样（注意不应使摩擦棒转动），约1s摩擦一次，连续5次。

②握住绝缘棒的一端，如图5-9所示，使棒与垫板保持平行地由垫板上揭离，并在1s内迅速投入法拉第筒，读取静电压或电量值。此时，试样应距人体或其他物体300mm以上。

③每块试样进行三次测试，每次测试后应消电直至确认试样不带电时再进行下一次测试。

图5-9　揭离试样示意图

5.检测数据处理及检测分析

(1)读取静电电压值或电量值，根据式(5-1)计算电荷面密度。

式中：σ——电荷面密度，µC/m²；

　　　Q——电荷量测定值；

　　　C——法拉第筒系统总电容量，F；

　　　V——电压值；

　　　A——试样摩擦面积，m²。

(2)计算每个试样3次测试的平均值，作为该试样的测量值。

(3)取6块试样测试结果中的最大值，作为该样品的试验结果。

6.电荷面密度技术要求

如果需要，可根据样品的用途提出对电荷面密度的要求。

对于非耐久型抗静电纺织品，洗前电荷面密度应不超过7.0µC/m²；对于耐久型抗静电纺织品，洗前、洗后电荷面密度均应不超过7.0µC/m²。

如有关各方另有协议，可按协议要求执行。

注：耐久型是指经多次洗涤仍保持特定性能的产品。

图5-10　摩擦带电滚筒测试装置

三、电荷量

1.检测指标

电荷量：试样与标准布摩擦一定时间后所带电荷。

2.检测原理

用摩擦装置模拟试样摩擦带电的情况，然后将试样投入法拉第筒，测量其带电电荷量。

3.检测装置与用具

(1)测试用法拉第筒系统

(2)摩擦带电滚筒测试装置（见图5-10）

①滚筒的内表面及盖子的内表面包覆有标准布。

②测试装置应满足以下条件

转鼓内径：460mm以上；转鼓纵深：350mm以上；转鼓口径：280mm以上；转鼓转速：（50±10）r/min；转鼓叶片数：3片；转鼓内温度：（60±10）℃，电气温风方式加热；排气量：2m³/min以上；转鼓内衬摩擦材料：锦纶标准布，装置进样口周围也应包覆。

注：需要时或经有关各方协商一致后，摩擦材料可采用其他材料。

4.调湿和试验用大气条件

调湿和试验用大气的环境条件为：温度（20±2）℃，相对湿度（65±5）％，环境风速应在0.1m/s以下。

5.检测过程

(1)预处理

①如果需要，由有关方商定可选择洗涤5、10、30、50、100次等，多次洗涤时，可将时间累加进行连续洗涤，或者按有关方认可的方法和次数进行洗涤。

②将样品或洗涤后的样品在50℃下预烘一定时间。

③将预烘后的样品在规定条件下达到调湿平衡，不得沾污样品。

(2)试样

每个样品至少取1件制品作为试样。

(3)试验步骤

①开启摩擦装置，使其温度达到（60±10）℃。

②将试样在模拟穿用状态下（扣上纽扣或拉链）放入摩擦装置，运转15min。

③运转完毕后，将试样从摩擦装置取出（须戴绝缘手套取出试样）投入到法拉第筒，注意操作过程中试样应距法拉第筒以外的物体300mm以上。

④用法拉第筒测出试样的带电量。

⑤重复5次操作，每次之间静置10min时间，并用消电器对试样及转鼓内的标准布进行消电处理。

⑥带衬里的制品，应将衬里翻转朝外，再次重复以上测试步骤，将结果记入报告。

6.结果表达

以5次测量的平均值为试验结果，修约至0.1。

7.电荷量技术要求

如果需要，可根据样品的用途提出对带电电荷量的要求。

对于非耐久型抗静电纺织品，洗前电荷量应不超过0.6µC/件；对于耐久型抗静电纺织品，洗前、洗后电荷量均应不超过0.6µC/件。

如有关各方另有协议，可按协议要求执行。

注：耐久型是指经多次洗涤仍保持特定性能的产品。

【任务实施】

比较织物抗静电性能测试的三种方法。给定服用织物、铺地织物，选择适当的方法测试织物的抗静电性，并加以比较，完成试验报告。每个小组需完成PPT，小组长负责汇报检测结果。试验报告应包括以下的内容：

(1)标准编号；

(2)样品描述；

(3)试验温湿度条件及试验日期；

(4)仪器型号及主要试验参数；

(5)试样是否经洗涤，如洗涤注明洗涤次数；

(6)试验结果，如果测试带衬里的制品，报告衬里试验结果；

(7)所使用摩擦布的种类；

(8)如果需要，对样品电荷量给出评价；

(9)任何偏离本部分的细节和试验中的异常现象。