负离子纺织品检测方法分析

史书真+++++陈国华++++王肖玲

摘要：

负离子纺织品具备负离子释放功能，能够增加空气负离子浓度，有益人类健康。但检测方法的混乱，制约了负离子纺织品行业的健康发展。负离子纺织品检测是指在一定的温湿度条件下，通过激发装置刺激负离子面料激发负离子，然后经由空气负离子浓度测试仪，输出负离子浓度。空气离子测试仪、激发装置、测试环境是影响测试结果的关键因素，只有对这些因素进行全面合理的规范，才能建立公平的评价机制。

关键词：负离子检测;激发装置;测试环境

1    引言

随着生活水平的提高，健康、环保意识的不断增强，人们对纺织品性能的要求也越来越高，一些具有特殊功能的纺织品应运而生，成为大家关注和研究的焦点，负离子纺织品就是其中之一。

目前使织品具备负离子释放功能的方法有很多，生产负离子纤维的方法有表面涂覆改性法、共混法以及共聚法[1]。对织物后整理的方法主要有，电气石超微粉体与粘合剂表面涂覆法[2-3]，含硅溶液整理，光触媒材料表面整理等。研究表明，负离子除了具有除尘、抗菌、防臭等优点外，还有一定的保健功能，因此，负离子纺织品符合“健康、舒适、环保”的概念，将在人们的日常生活中扮演重要角色。但是负离子织物测试标准并不完善，导致负离子纺织品市场比较混乱，出现较多的贸易纠纷。对于消费者而言，无法直观地判定负离子纺织品的作用效果，很多时候，负离子只是商家炒作的一个概念。这些都制约了负离子纺织品产业的健康发展。随着此类功能性纺织品的发展特别是进出口贸易的增加，研究科学可靠的测试方法，制定检验标准，建立完善公平的检测机制越发重要。

2    负离子纺织品测试流程

负离子纺织品检测的本质就是对纺织品周围小范围内空气负离子浓度的测试。首先空气本身含有的负离子浓度，称为本底浓度，这部分浓度与试样无关，因此应该消除其影响;其次如果纤维含有放射性元素等不需要激发的成分，即使纤维静置也可以有一定量的负离子释放;再是如果纤维含有电气石等压电或热电效应的成分，在某种机械力的刺激下也会大量产生负离子。因此测试时纤维的状态与负离子发生量有很大关系，是否能够激发出负离子成为测试的关键。

静置式测量是指对负离子纺织品不施加任何刺激来测试负离子发生量，这种方法测得的负离子释放量是很微小的，几乎难以增加空气负离子的浓度。纺织品在使用过程中并非完全处在静止状态，因此静止法并不适合大多数负离子纺织品的测试。只有对纺织品进行一定的物理刺激，才能使负离子被大量激发出来，增加空气负离子浓度[4-5]。

陈跃华、公佩虎[6]在有机玻璃箱内使用机械装置摩擦织物，通过离子测试仪测试空气负离子浓度，获得了比较好的测试结果，据此提出了检测负离子织物的流程：在一定的温湿度条件下，通过发生装置激发刺激负离子面料激发负离子，然后经由空气负离子浓度测试仪，输出负离子浓度[7-8]。

3    影响负离子检测的因素

总体来说，空气负离子具有受环境影响大、寿命短等一系列特点[9-10]，影响空气负离子浓度的因素有很多，其检测的稳定性、重现性难以保证。目前对负离子纺织品测试的研究主要集中在空气离子测试仪、激发装置和测试环境上。

3.1  空气离子测试仪

市场上存在多种空气离子测试仪，毕鹏宇比较了AIR ION COUNTER（AIC）、DLY-2空气离子测量仪、ITC-201A和大气离子浓度测试仪SD9901对相同试样的测试结果。其中AIC和ITC-201A示数跳跃性较大，SD9901和DLY-2空气离子测量仪稳定性较好，灵敏度稍差。现有的检测标准都未规定空气离子测试仪的种类和型号。

3.2  负离子激发装置

3.2.1  手搓式

简单便捷，能够达到激发负离子的目的，但是测试者的手掌温度和湿度的改变会影响试样，影响测试结果。何秀玲对手搓法进行了改进，规定操作者需佩戴绝缘手套并经过一定培训。但手搓的力度毕竟无法量化，不仅无法保证每次手搓力大小相同，不同的测试者之间结果会有所偏差，通常男生比女生的测试结果要大。因此这种方法的测试结果存在一定的偶然性[11-12]。

3.2.2  机械激发装置

3.2.2.1  平摩式

伏广伟、阎岩[13]用已有的色牢度摩擦仪作为激发装置。把待测试样分别安装在在摩擦头和试样台上，将负离子浓度测试仪置于垂直摩擦动程方向的平面上。启动摩擦装置，使其摩擦一定时间，然后打开测试仪，记录空气负离子浓度值。张艳等[10]自制了铰链四连杆机构，利用异步电动机做传动装置，通过其产生的往复运动实现对织物的摩擦刺激，可以通过增加砝码改变织物受到的压力。这两种装置都属于平摩式激发装置。另外，目前已有的标准：GB/T 30128—2013《纺织品负离子发生量的检测和评价》规定了采用摩擦法（平摩）测定纺织品动态负离子发生量的试验方法，并给出了评价。本标准适用于各类纺织织物及其制品。标准中规定摩擦仪要由上下摩擦盘、减速电机、加持装置组成，并且对主要装置的规格进行了限定。

作为手搓法的改进，平摩式激发装置解决了摩擦压力、摩擦面积、摩擦速度无法量化的问题。但是现在还没有任何一种激发装置量产并被广泛使用。

3.2.2.2  悬垂摆动式

毕鹏宇[14]采用悬垂摆动式激发装置（又称振动式），由一台装有调速器的异步电动机作为主要动力装置，凸轮机构作为传动装置，振动部件由可以旋转的杆件组成。通过调节调速器可获得不同的振动频率，测量在不同振动频率下面料产生负离子的效果。测试时将试样挂在上摆动杆上，由凸轮装置推动下摆动杆使上摆动杆和被测面料一起以相同速度在水平面内快速摆动。不同的振动频率可以模拟实际使用过程中的不同情况，如可表征用作窗帘的负离子面料在不同程度摆动下的负离子发生情况，以及模拟人在行进过程中衣服的摆动摩擦产生负离子的情况。

3.3  环境因素

3.3.1  测试空间

如果采取开放式测量，测试者活动所产生的气流扰动、附近各种电器设备、强导电体等会影响测试结果[15]。封闭测试箱测量可以避免气流等干扰，通常用有机玻璃制成，大小因机械激发装置可以适当调整。为防止电荷聚积在箱的内表面所产生的静电干扰，毕鹏宇[16]采用了金属铜网作为屏蔽罩，对有机玻璃箱进行内外屏蔽，安装了接地装置，消除了静电对空气离子浓度测量仪和被测试样的影响。另外测试箱要有换气窗口，每测试一段时间要进行通风换气，避免不同试样之间测试结果相互干扰。

3.3.2  环境温湿度

杨伟军、葛明桥[17]测试了用电气石整理的棉、麻织物在不同温度下的负离子释放量，发现随着温度的增加，负离子释放量非线性地增加，趋势变缓。随着相对湿度的增加，负离子释放量表现出了近似线性趋势的增大。

毕鹏宇等研究了温湿度对负离子粘胶、负离子涤纶等几种织物负离子发生能力的影响，发现随着温度的增加，负离子发生量增加。在20℃以下时增加趋势平缓，高于20℃则增幅明显加大。

可以看出，温湿度对不同种类的负离子纺织品的效果影响很大。因此，必须严格控制测试环境的温湿度并且测试前要对纺织品进行调湿处理[18]。

3.3.3  测试距离

测试距离指的是试样和空气负离子测试仪通风口之间的垂直距离。研究发现，随着测试距离的增大，负离子浓度先增加后减小。试样离通风口太近会影响空气流通，导致测试数据较小。而且负离子生命周期很短，所以超过一定距离，检测到的负离子浓度减小。最优距离为2cm[19-20]。

3.3.4  测试时间

试样在摩擦的过程中，材料表面的静电压逐渐增加，达到峰值后会趋向稳定，表面静电压是产生负离子的能量来源，同时，负离子具有寿命短的特点，所以随着摩擦时间的延长，负离子的浓度不会无限地增加，而是趋近一个峰值，然后略有下降。何秀玲[19]研究了在短时间内（0～20s）摩擦时间对负离子浓度的影响，得出了10s为最佳的摩擦时间。毕鹏宇[21]测试了摩擦时间为5min～20min之内的负离子发生量，最大值出现在10min～15min。GB/T 30128—2013《纺织品负离子发生量的检测和评价》规定测试时间至少为3min，以便获得更多的数据取平均值减小误差。

4    总结与展望

平摩式和悬垂摆动式激发装置均能提高激发负离子的稳定性，并且使试验参数具备可量化性，优于手搓法，对提高测试的稳定性具有积极的意义，为使其统一规范，应尽早实现激发装置的量产并推广开来。只有选用统一、适宜的空气离子测试仪器，详细规定从激发装置到测试环境的各个参数，才能使负离子纺织品测试具有公平合理的评价机制。另外，现在的负离子测试的研究主要集中在织物方面，对纤维负离子发生能力的检测鲜有涉及，适合纤维的负离子激发装置有待研究。

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（作者单位：史书真、陈国华，青岛大学纺织服装学院;王肖玲，山东出入境检验检疫局）