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防护服抗静电性能检测方法的分析
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防护服抗静电性能检测方法的分析
发布时间:2015-05-20 10:20

  静电的危害源于力学效应和能量效应。随着新材料、新工艺的应用,静电已成为煤矿安全生产的新威胁之一,主要表现在人身触电、引起火灾、引爆瓦斯及煤尘等 3 个方面。因此,在煤矿等瓦斯、煤尘防火防爆领域,应急救援防护服在抗静电等性能方面应具有严格的标准。
  
  一、国内外抗静电性能检测方法概况
  纺织材料抗静电性能的评价有电阻类指标、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。目前,国际上对防火防爆安全生产领域的工作服和防护服的抗静电性能要求仍没有统一的标准。我国现行国家标准和各行业标准中,与纺织品抗静电功能相关的产品标准只有GB 12014 — 1989,与纺织品抗静电性能有关的测试方法标准有GB/T 12703 — 1991、FZ/T 01042 — 1996、FZ/T 01044 — 1996、FZ/T 01059 — 1999、FZ/T 01060 — 1999、FZ/T 01061 — 1999。其中,GB/T 12073 — 1991是我国目前纺织品静电测试系统、完备的方法标准,共提供了 6 种测试方法。上述现行标准与ISO、AATCC、ASTM、BS、JIS、DIN等同类标准十分相近,而日本对防静电工作服的要求严格。GB 12014 — 1989基本上等同于日本标准JIS T 8118 — 1983,而GB/T12073 — 1991参照采用JIS L 1094。
  在国外标准中,常以织物或纤维的表面电阻率或垂直电阻等指标作为抗静电性能的测试指标,如BS EN 1149 – 1、BS EN 1149 – 2、DIN 54345 – 4、BS 6524 — 1984以及AATCC 76 — 2000、AATCC 84 — 2000,等等。其电阻率或电阻值的测定,通常是采用欧姆计直接测量得到。
  目前,国内外现有标准中用于纺织品抗静电性能检测的方法及指标列于表 1。
  由表 1 分析可见,如半衰期法、电压法等方法都不适于含导电纤维的织物或整套服装的抗静电性能的测试;在国外标准中,也已经明确提出不适于含导电纤维织物或服装的检测。只有电荷面密度法适用于含导电纤维的织物的抗静电性能检测。此外,在GB 12014 — 1989中,规定“防静电织物”为“纺织时大致等间距或均匀地混入导电纤维或防静电合成纤维或者两者交织而成的织物”,其测试方法也是采用电荷面密度作为含导电纤维纺织品的评价指标。
  
  郝新敏等研究者通过织物摩擦带电电荷密度及其服装摩擦带电量的对比分析发现,整套服装带电量与织物电荷密度具有线性相关性,织物摩擦带电电荷密度小于 7.0 μC/m2时,其服装才能满足小于 0.6 μC/件的防静电要求。由此可见,对于防护服织物的抗静电测试,在一定程度上反映了其整体服装的抗静电性能。因此,研究防护服的抗静电性能测试方法应以织物的抗静电性能测试方法为基础,并综合考虑织物及服装的抗静电性能。
  
  二、应急救援防护服抗静电性能检测方法分析
  由上述分析可知,电荷面密度是评价含导电纤维的抗静电织物及防护服抗静电性能较合适的指标。操作方法简单,但由于采用人工测试,具有实验误差较大等缺点。
  1、摩擦条件
  摩擦形式、摩擦速度及摩擦力等摩擦条件都会对纤维材料的抗静电性能产生影响。现有标准中虽然对摩擦速度及压力等摩擦条件进行了相关规范,但是由于采用人工操作,没有定量的仪器检测,无法真正控制摩擦条件。因此,制定抗静电性能检测方法标准时,有必要对与标准布摩擦时的压力、摩擦速度等进行定量规定,并设计相关的仪器设备控制测试方法的规范性与标准化。同时,应考虑具有复合结构的织物应采用不同的摩擦压力和摩擦速度。
  2、标准布的纤维原料种类
  根据一些材料的摩擦带电序列,不同的摩擦标准布与测试样品的摩擦可能产生不同的带电效果。当在摩擦带电序列中相近的织物进行摩擦时,摩擦起电电压较低,带电电荷较小而影响带电量;当摩擦带电序列中相距较远时,电荷产生中和作用较明显,分离时间对带电量的影响将大大增加。因此,对于不同种类的织物进行抗静电性能测试时,应考虑摩擦带电序列而选择不同的标准布,而不能单独确定一种,如具有机械强度与耐磨性优良的锦纶或丙纶。
  3、整体服装与织物测试
  对于整套服装的抗静电性能检测,带有衬里的防护服应选取里料和面料两种测试方法,并取二者较大值作为测试结果。对于防护服的检测,国外标准中明确提出应选择不同部位的织物进行反复试验。因此,对于应急救援防护服的抗静电性能的检测,应在整体测试的基础上,选择 3 ~ 5 个部位的织物进行测试,并选取试验大值作为测试结果。并且,整套服装与不同部位织物的测试结果都应该满足相应的性能指标要求。
  4、针对防火防爆应用领域的测试条件与性能指标
  GB 12014 — 1989中规定带电电荷量为 < 0.6μC/件,耐洗涤时间为33 h(A级)与 16.5 h(B级)。实验表明,随着洗涤次数增加,电荷面密度增大。GB12059 — 1989《电子工业用合成纤维防静电性能及试验方法》中对电学性能中摩擦带电电荷密度高等级要求为 < 3 μC/m2。因此,对于煤矿等防火防爆安全生产领域的应急救援防护服,其抗静电标准应比一般防静电工作服的要求更高。
  为此,在应急救援防护服的抗静电性能测试指标中,应提高防护服的耐洗性,如耐洗次数 100 次等;测试条件选择(20 ± 5) ℃,相对湿度 25% ± 5% 等。对于抗静电性能指标也应该提高,如摩擦带电电荷面密度 < 3 μC/m2等。
  此外,针对现有各测试方法评价指标间无明确的相关关系,在测试时,应根据含导电纤维纺织品在不同侧面、不同状态下的抗静电特性及实际使用效果,建立合理完整的评价体系。如在摩擦起电及电晕放电等不同方式下,织物接地和不接地两种状态下高电压、半衰期及特定放电途径后的半衰期等。
  
  三、结论
  在分析国内外现有的纺织品抗静电性能测试方法的基础上,对防火防爆领域应急救援防护服在测试条件及性能指标方面提出了改进的方法和较高的要求,为建立和完善我国应急救援防护服的抗静电性能技术规范提供参考。


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