抗静电纺织品的测试标准浅析与探讨

抗静电纺织品的测试标准浅析与探讨

杨金纯（中国纺织工业协会检测中心北京100025）

【摘要】本文阐述了目前抗静电纺织品的发展现状和主流开发技术路线，结合常用的纺织品抗静电性能测试方法和技术，浅析了目前我国的抗静电纺织品检测标准和方法，探讨了一些技术细节和常见问题。 【关键词】纺织品 抗静电 方法 标准 1·概述

在纺织领域中，纺织材料与导纱器、罗拉等机件接触，纤维间相互接触摩擦，纤维受到压缩和拉伸，热风干燥，纺织品在带电体的电场中的感应都会产生静电。尤其是化纤织物用于服装后，静电已成为引发燃爆事故的一大隐患。化纤织物经摩擦后，极易产生静电，刺激人体引起不适，重者导致仪器元件的无效损毁，甚至引发燃爆事件。在重工业中，如油库、加油站等，由于静电的火灾爆炸更是尤为严重。仅以电子及半导体制造业为例，静电释放与微粒污染损害所需付出的费用相当惊人，从统计资料中知悉，全球每年因静电释放（Electrostatic Discharge，ESD）所酿成之损坏成本负担估计高达9亿美元。 目前来看，纺织品抗静电的基本实现方式主要有以下几种：

（1）提高湿度，使织物表面具备水分保持性能可降低表面电阻。

此种方法多用于纺织加工中，为了降低车间的静电危险，提高加工场地内的湿度，在降低静电的同时也降低尘埃、飞花毛羽等。在纺织成品中此方法由于难以维持一定湿度，所以纺织产品的抗静电使用较少。

此方法也可通过在纤维表面涂敷一层亲水性聚合物表面活性剂（抗静电剂），使织物易于吸收空气中的水分的方式获得，也可以归入第3种“助剂”法中。其特点是本方法工艺简单，成本低廉，但不耐洗涤，受空气相对湿度影响较大。 （2）降低表面电阻，将导电纤维融入纱线可以使电荷离域（接地）。

该方法事实上是运用了导电纤维作为纺织产品的原材料，加以运用，起到降低纺织织物和服装等产品的表面电阻的作用。早期多被局限的理解为加入金属丝。随着研究的深入，导电纤维不再局限于金属丝，而包括了有机高分子纤维，主要是聚醯胺或聚酯，以及无机纤维，包括较为常用的碳纤维和不锈钢纤维。 导电纤维需经过纺纱后再织成布，纤维导电性的优劣取决于导电物质的种类、添加量和位置来加以调整，碳纤维是较为常用的导电材料，硫化铜、碘化铜和其它氧化金属也常使用。导电物质可以使用类似涂布加工的方式覆盖于纤维外层，或使用复合纺丝使纤维内部含导电材料，亦或一部份分布在表面一部份在纤维内部形成两种介质，导电材料通常添加量在3%～30%之间。近年来，随着生态安全性要求的提高，消费者对纺织品中重金属含量的重视，尤其是国际环保纺织协会（International Association forResearch and Testing in the Fieldof Textile Ecology，简称Oeko-Tex Association）的Oeko-TexStandard 100标准的推广，原有部分金属导电纤维在抗静电产品的应用有下降的趋势。

（3）加入助剂，包括纺丝油剂中加入抗静电剂，功能性整理助剂，新型抗静电柔软整理剂等等。目前国外市场新推出的抗静电剂有：Crostat PTA，这是一种用于合纤地毯纱的临时性抗静电剂，它不影响地毯纱的色牢度；TC-Anfistatikum Uk flussig是一种合纤专用抗静电剂，它可使织物手感较柔和；Laustat cT是一种用于浸泡和浸轧的高效抗静电剂；Yamsoft-GS是一种

假阳离子柔软润滑剂，有抗静电性，专用于棉纱，但也可改善合纤或混纺纱的柔软性和抗静电性；AchitoilOL Conc是一种非离子型抗静电剂，用于纤维素纤维及其混纺纱，有高润滑功能，而且降低纤维问摩擦力。

对于新型抗静电功能助剂来说，由于其大分子柔软性好，原子间键距大，运动自由度大，分子间作用力较弱，表现出较低的表面张力，有很好的润滑性和柔软性。对羊毛纤维，改变了羊毛纤维的双向摩擦系数，使其接近一致，有效地防止了羊毛纤维的不可逆移动。而对聚酯纤维，由于抗静电剂大分子对聚醋纤维大分子有较大的亲和力，故赋予聚醋纤维更光滑和柔软的手感。实验结果表明，新型抗静电剂除了能降低静电的困扰之外，还能减少纤维屈曲滞后性，改善织物的悬垂性，获得柔软的手感。 2·纺织品抗静电性能的检测

纺织产品的抗静电性能可通过测量织物起电的容易度和织物电荷衰减进行评估。抗静电性能好的纤维和织物不容易产生或聚集起静电，所以用不起电的或电荷衰减快的纤维和织物制成的产品抗静电性能要好。

静电测试包括危险静电源参数测试、材料和制品静电性能检测、以及易燃易爆物品静电感度的测试。表征材料和制品静电性能的主要参数有电阻率、泄漏电阻、电荷面密度及半衰期、摩擦带电电压及半衰期等。纺织材料静电性能的评价有电阻类指标（体积比电阻、质量比电阻、表面比电阻、泄漏电阻、极间等效电阻等）、静电电压及其半衰期、电荷面密度等指标，以及吸灰试验、张帆试验、吸附金属片试验等简易测试方法得到的低精度指标。基于电荷衰减的半衰期和静电荷的聚集，我们可以对纺织品的抗静电性能用以下几种方法进行测试和评价。

3·纺织品抗静电性能的方法标准和产品标准

从以上抗静电性能的测试方法来看，各有不同，差异很大。但目前针对面料织物的抗静电性能，从测试的方法标准来说，主要有半衰期法、摩擦带电电压法、电荷面密度法，以及针对成衣服装的脱衣时衣物带电法、工作服摩擦带电法、极间等效电阻法。以上的6种方法分别对应于国家推荐标准GB/T 12703-1991《纺织品静电测试方法》中的A、B、C、D、E、F 6种方法。分别为： （1）A法（半衰期法）：

用＋10kV高压对置于选装金属平台上的试样放电30s，测感应电压的半衰期（s）。FZ/T 01042-1996“纺织材料静电性能静电压半衰期的测定”与之完全相同。此法可用于评价织物的静电衰减特性，但含导电纤维的试样在接地金属平

台上的接触状态无法控制，导电纤维与平台接触良好时电荷快速泄漏，而接触不良时其衰减速率与普通纺织品类似，同一试样在不同放置条件下得到测试结果差异极大，故不适合于含导电纤维织物的评价。日本1997年修订的JIS L 1094。此法不适合于评价含导电纤维织物的抗静电性能。 （2）B法（摩擦带电电压法）：试样（4块，2经，2纬，尺寸4cm×8cm）夹置于转鼓上，转鼓以400r/min的转速与标准布（锦纶或丙纶）摩擦，测试1min内的试样带电电压最大值（V）。除磨料规格、子样数等稍有差别外，FZ/T01061-1999“织物摩擦起电电压测定方法”与之相同。此法因试样的尺寸过小，对嵌织导电纤维的织物而言，导电纤维的分布会随取样位置的不同而产生很大的差异，故也不适合于含导电纤维纺织品的抗静电性能测试评价。 （3）C法（电荷面密度法）：

试样在规定条件下以特定方式与锦纶标准布摩擦后用法拉第筒测得电荷量，据试样尺寸求得电荷面密度（μC/m2）。除在摩擦布规格、试样预处理、摩擦棒直径、摩擦次数等方面略有变化外，FZ/T 01060-1999“织物摩擦带电电荷密度测定方法”与之相同。电荷面密度法适合于评价各种织物、包括含导电纤维织物经摩擦积聚静电的难易程度，所测结果与试样的吸灰程度有较密切的相关性。由于试样与标准布间的摩擦起电是人工操作实现的，故测试条件的一致性、测试结果的准确性和重演性易受操作手法的影响。 （4）D法（脱衣时的衣物带电量法）：按特定方式将工作服与化纤内衣摩擦后脱下工作服，投入法拉第筒，求得带电量（μC/件）。此法的测试对象限于服装，且内衣材质未作规定、摩擦手法难以一致，缺乏可比性。 （5）E法（工作服摩擦带电量法）：用内衬锦纶或丙纶标准布的滚筒烘干装置（45r/min以上）对工作服试样摩擦起电15min，投入法拉第筒测得工作服带电量（μC/件）。此法与“防静电工作服”产品标准GB/T12014-1989所规定的电荷量测量方法基本一致，适合于服装的摩擦带电量测试；其技术实质与C法（电荷面密度法）也相一致。 （6）F法（极间等效电阻法）：织物试样与接地导电胶版良好接触，按规定间距和压力将专门的电极夹持于试样，经短路放电后施加电压，据电流值求得极间等效电阻（Ω）。含导电纤维织物与导电胶板接触时会引起导电纤维暴露的局部区域之间的短路，难以测得真实的等效电阻。FZ/T 01044-1996“纺织材料静电性能纤维泄漏电阻的测定”等电阻类测试方法的主要检测对象为纤维。 4·纺织品抗静电性能的标准比较分析

从纺织品抗静电性能对应的方法标准来说，方法标准GB/T12703-1991即将全面更新，更新后的该标准将分为七个部分，分别为：“第1部分：静电压半衰期”、“第2部分：电荷面密度”、“第3部分：电荷量”、“第4部分：电阻率”、“第5部分：摩擦带电电压”、“第6部分：纤维泄露电阻”、“第7部分：动态静电压”。目前已经发布并已在2009年3月1日正式实施的GB/T 12703.1-2008即是新版标准中的“第1部分：静电压半衰期”，对应于1991年标准的方法A。

新的GB/T 12703.1-2008相对于原来1991年版本的区别主要有如下几点：

（1）增加了“更换试样时，调整针电极及感应电极与试样上表面的距离”这一要求。

（2）增加了“半衰期大于180秒情况下停止试验并记录衰减时间为180秒

时的残余静电压数值，如果需要也可以记录60秒、120秒或者其他时间点的残余静电压数值”。

（3）增加了“有关各方可商定执行的”测试前洗涤、烘干、调湿要求。 （4）增加了A、B、C 3个级别和对应的判定要求。 （5）增加了“耐久性抗静电纺织品”和“非耐久性抗静电纺织品”的概念和要求。 从纺织品抗静电性能对应的产品标准来说，各自有其适用和不适用的特定范围。简单分类见表2：

在中国纺织

工业协会检测中心的测试实践中，发现近期一个阶段的检测主要采用的标准是GB/T12014-1989、GB/T 120703-2008和GB/T 12703-1991这3个标准，取近期的11个样品的测试实例，分析如下：