紡織品面料抗靜電檢測

紡織品面料抗靜電檢測

近幾年來,國內紡織品新技術新功能不斷湧現,功能性紡織品顯示出快速發展的勢頭。服裝面料的功能性發展趨勢,對新材料及功能提出了更高的要求。面料功能性檢測備受專業人士關注,其中對靜電和耐熱檢測技術的研究最廣泛。

結合節能環保、碳中和的發展方向,紡織、橡膠等行業對應用於業內產品的抗靜電性能有更高要求。為各行業的防靜電性能提供保障,為企業提供抗靜電性能檢測參考,國家陸續出台了新的抗靜電相關的檢測標準。

在紡織產品靜電性能的評價有電阻類指標(體積比電阻、質量比電阻、表面比電阻、洩漏電阻、極間等效電阻等)、靜電電壓及其半衰期、電荷面密度等指標。基於電荷衰減的半衰期和靜電荷的聚集,我們可以對紡織品的抗靜電性能用以下幾種方法進行測試和評價。
表1 紡織品靜電性能的測試與評定方法比較
在不同測試指標反映不同特性:半衰期反映靜電衰減的快慢,電荷量和電荷面密度反映摩擦產生靜電的程度,表面電阻率和點對點電阻反映導電性能強弱。
一般根據抗靜電紡織品使用場合的不同,各行業也有不同的技術要求。因此,分出了不同行業的產品標準和相應的技術要求,主要有:軍工、特殊行業、民用等。
目前,我國根據需要製定了為特殊行業服務的GB 12014-2019《防護服裝防靜電服》、GB/T 24249-2009《防靜電潔淨織物》、GB/T 22845-2009《防靜電手套》等標準。下面介紹以上標準的測試方法和技術要求:
表2 抗靜電產品及對應的測試方法和技術要求

在相同環境下,靜電存在的多少與材料本身電阻有最直接的關係。本文靜電檢測的電阻測量部分將以德國Fischer的TO-3檢測設備為例,大概介紹一下國標部分靜電檢測標準。

檢測標準
1、GB/T 22042-2008 服裝防靜電性能表面電阻率試驗方法。國外類似標準EN1149-1

2、GB/T 22043-2008 服裝防靜電性能通過材料的電阻(垂直電阻)試驗方法。國外類似標準EN1149-2

試驗方法
a 原理
將試樣放置於絕緣底盤上,試樣之上再放置一套電極裝置。將電極裝置通上直流電,然後測量織物的表面電阻。
對應檢測設備示意圖
當測表面電阻的時候,紅色電極需要插在電極裝置的上方,如上圖所示。
當測垂直電阻的時候,紅色電極需要插在目前圖中的位置。電極通過試樣的上下方來測垂直電阻。

b 設備

b-1. 檢測裝置需要由同軸的圓柱體和圓環組成。如上圖所示,插在圓心的黑線連接的時圓柱體電極,旁邊的黑線連接的時圓環。電極裝置的圓柱,圓環同軸,在測表面電阻時電流通過下面試樣與電源組成迴路。其中一條線接地有保護功能。
b-2. 放置試樣的底盤,須是絕緣材料,同時電阻率不低於10的14次方歐姆。如果底盤電阻低於該數值,檢測有可能產生故障或較大的誤差。
德國Fischer高電阻分析儀TO-3
檢測設備連接示例圖

b-3. 電阻表與電源

直流電的電源由該設備提供,電源電壓0到500V可以隨意選擇。設備同時顯示測得的電阻。電阻可測的範圍是10的5次方到10的14次方。

電阻誤差:

當實測電阻範圍在10的12次方以內時,誤差為±5%;
當實測電阻範圍在10的12次方以上時,誤差為±20%
c 檢測電極和試樣調整好後,電壓(直流) 調至100±5V,運行15±1S。用觀察電阻顯示數據,並記錄。按標準要求依次測5個試樣,並記錄電阻值。

如果所測電阻值低於10的5次方,紡織品出現這種情況可能比較少,請降低電壓,並記錄對應電流,用伏安法來測電阻。即同一個電阻,設定五個不同的電壓,記錄五個不同的電流值,相除得出對應電阻值,然後求5個電阻的算術平均值。
d 檢測裝置原理圖及設備尺寸參數(單位:毫米)

                     

圖1 電極裝置、尺寸和測量電路
e 表面電阻率(GB/T 22042)
同款樣品,依次取5個試樣的電阻值,併計算對應的5個表面電阻率,然後得出用以表徵該材料的電阻特性得一個表面電阻率。然後計算該5個表面電阻率得幾何平均數,即5個表面電阻率相乘的5次方根,得出最終表面電阻率的數據。
f 垂直電阻(GB/T 22043)

垂直電阻的測定與表面電阻率測定的過程一樣,只是插線位置不同,前面段落已述。另外不同的是結果的核算。表面電阻率需要測定5個試樣表面電阻率的幾何平均數。垂直電阻的計算,只要求得5個垂直電阻的平均值即得出材料的垂直電阻。
除紡織品外,橡膠的抗靜電性能在其對應行業也顯得尤為重要。通常情況下,橡膠被認為是絕緣材料,但是通過處理,比如加入炭黑或者導電成分,橡膠就可以具有良好的導電性,與其他材料組合達到預期的產品要求。請大家留意,我們以後會介紹橡膠抗靜電性能的具體情況。
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