CN107505523A - 纺织品电荷面密度自动摩擦装置、系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纺织品电荷面密度自动摩擦装置、系统及其方法，属于纺织品的测试仪器技术领域。本发明包括试样、垫板和摩擦棒，试样通过绝缘棒张紧并铺设于垫板的表面，摩擦棒位于试样上方，还包括机械臂和砝码组，摩擦棒两端固定有机械臂，摩擦棒在机械臂带动下沿试样表面摩擦滑动；摩擦棒两端均挂接质量相同的砝码组，摩擦棒在砝码组作用下与试样处于紧密贴合状态。试样在单方向摩擦直线运动摩擦棒作用下表面产生电荷，该试样将用于电荷面密度检测。本发明旨在研究建立了一套完备的具有自主知识产权的、具有通用性和精密性的纺织品电荷面密度自动摩擦装置、系统及其方法。

Description

纺织品电荷面密度自动摩擦装置、系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种纺织品电荷面密度自动摩擦装置、系统及其方法，属于纺织品的测试仪器技术领域。

背景技术

由于我国导电纤维开发、生产的滞后，防静电测试参考日本的工业标准，到八十年代末才制定了测试标准GB12014-1989防静电工作服。在上世纪六、七十年代，美国、日本等国家就制定了纺织面料静电的测试方法。

目前国内外对于纺织品静电性能测试方法基本分为三类：第一类是法拉第法，通过摩擦使试样带电，将试样置入法拉第筒内读取电荷量，人工计算静电电荷面密度，这种方法由于人工操作，造成测试误差因素较多，且无静电电荷衰减测试。第二类是电阻法，通过电极对试样施加直流电压，测试纺织品的表面或体积电阻，可评价普通纺织品的静电性能。由于导电纤维可造成局部电阻较低甚至短路，虽然表面电阻或体积电阻相同的纺织品，因组织结构或导电纤维混合比例等因素，造成有些纺织品局部聚集电荷较高，从而影响纺织品防静电效果，因此电阻法不适应于导电纤维纺织品。第三类是半衰期法，通过使试样直接或间接带电，检测试样静电衰减半衰期，此类方法试样面积较小或充电机理不同，不适应于评价导电纺织品的防静电性能。平面静电传感器无法检测试样的静电电荷面密度。

对于第一类法拉第法，现有技术是通过通过双手持缠有标准布的摩擦棒两端，单方向拖动摩擦棒对试样进行摩擦(不能使摩擦棒转动)，利用人体部分体重对其均匀施加负荷。其存在以下问题：(1)人工操作摩擦起电，操作人员不同，操作人员施加压力不同(或左右手施压不对称)，导致对试样施加的摩擦力和试样接触面积不同；(2)人工控制摩擦棒速度控制不准或不匀；(3)计摩擦次数计数易失误；(4)连续测试，操作员比较辛苦，容易导致摩擦动作不规范，测试数据先后有差异。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明是参照《GBT12703.2-2009纺织品静电性能的评定第2部分：电荷面密度》和《JISL10942014机织品和针织品带电性的试验方法》C法研制的，旨在研究建立了一套完备的具有自主知识产权的、具有通用性和精密性的纺织品电荷面密度自动摩擦装置、系统及其方法

本发明的纺织品电荷面密度自动摩擦装置，包括试样、垫板和摩擦棒，试样通过绝缘棒张紧并铺设于垫板的表面，摩擦棒位于试样上方，还包括机械臂和砝码组，摩擦棒两端固定有机械臂，摩擦棒在机械臂带动下沿试样表面摩擦滑动；摩擦棒两端均挂接质量相同的砝码组，摩擦棒在砝码组作用下与试样处于紧密贴合状态。

优选地，砝码组采用片状砝码组，摩擦棒两端施加砝码的数量相同。

优选地，机械臂位于试样和木质垫板所在平面的两侧，通过两个机械臂固定到摩擦棒的两端。

优选地，垫板一侧固定有两个阻挡摩擦棒滑动用的限位柱，限位柱位于垫板和绝缘棒之间。

优选地，摩擦棒表面包裹有摩擦布，摩擦布与试样之间滑动摩擦构成摩擦副，试样表面产生静电。

一种纺织品电荷面密度自动摩擦系统，包括试验台、摩擦装置和人机界面，人机界面内置有控制机构，控制机构与试验台内的驱动机构相连试验台上表面设置有两条平行的轨道，摩擦装置的机械臂伸入轨道内并与轨道内的驱动机构相连。

优选地，人机界面为设置于摩擦装置一侧的操作界面，操作界面上部设置有显示器和输入按键，下部设置有开关和指示灯。

一种纺织品电荷面密度自动摩擦方法，包括如下步骤：

第一步：将试样铺设至垫板的表面，并通过绝缘棒将试样张紧；

第二步：按下开关，摩擦装置启动；

第三步：通过操作界面的设定，控制机构控制与驱动机构相连的机械臂运动，从而带动与机械臂相连的摩擦棒移动直到触碰到限位柱为止，返程由机械臂抬起摩擦棒，实现单方向直线运动，试样在摩擦棒的作用下其表面产生电荷；

第四步：复位开关，摩擦装置复位；

第五步：握住绝缘棒的一端，使绝缘棒与垫板保持平行地从垫板上揭离，并在S内迅速投入法拉第筒，读取静电压或者电量值，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。

本发明的使用过程如下：采用本发明的纺织品电荷面密度自动摩擦装置、系统及其方法，研究机械臂带动摩擦棒单方向摩擦直线运动，返程自动抬起摩擦棒，摩擦棒两端施加已知质量砝码组，实现摩擦压力可以调节，例如，摩擦速度：1次/s。本发明配有计数器，当达到摩擦次数时，摩擦棒运动自动停止。

本发明的有益效果是：本发明替代现有的手动摩擦测量装置，确保了试验结果的重现性及可比性；整个测试过程自动化；摩擦棒两端施加压力，采用片状砝码组，可调节施加压力。

附图说明

图1是本发明摩擦装置的剖面视图。

图2是本发明摩擦系统的结构示意图。

图3是绝缘棒从垫板上揭离结构示意图。

图中：1、试样；2、垫板；3、摩擦棒；4、机械臂；5、砝码组；6、滑槽；7、绝缘棒；8、限位柱；9、显示器；10、开关；11、输入按键；12、指示灯。

具体实施方式

为了使本发明目的、技术方案更加清楚明白，下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

如图1所示，现有技术是通过双手持缠有标准布的摩擦棒3两端，单方向拖动摩擦棒3对试样1进行摩擦(不能使摩擦棒3转动)，利用人体部分体重对其均匀施加负荷。摩擦速度：1次/s。每次摩擦结束后要求略微旋转摩擦棒3，再进行下次试验，共摩擦5次。通过摩擦使试样1带电，将其置入法拉第筒进行电荷量测定，计算出纺织品电荷面密度。

如图2所示，本发明的纺织品电荷面密度自动摩擦装置、系统及其方法，研究机械臂4带动摩擦棒3单方向摩擦直线运动，返程自动抬起摩擦棒3，摩擦棒3两端施加已知质量砝码组5，实现摩擦压力可以调节，例如，摩擦速度：1次/s(速度可调)，配有计数器，当达到摩擦次数时，摩擦棒3运动自动停止。该装置替代现有的手动摩擦测量装置，确保了试验结果的重现性及可比性。整个测试过程自动化。内置了直流电机，确保摩擦棒3运行速度；内置了可预置计数器，当摩擦棒3达到设定次数时自停；摩擦棒3两端施加压力，采用片状砝码组5，可调节施加压力；摩擦棒3两端配有棘轮，当摩擦棒3摩擦到位后自动旋转一定角度。

实施例二：

如图2所示，本发明的一种纺织品电荷面密度自动摩擦装置、系统及其方法，包括试样1和垫板2，试样1平铺于垫板2上方，还包括机械臂4和摩擦棒3，其中，摩擦棒3两端施加已知质量的砝码组5，砝码组5设置于摩擦棒3与机械臂4之间；摩擦棒3表面包裹有摩擦布。

砝码组5采用片状砝码组5，摩擦棒3两端施加砝码的数量相同。机械臂4带动摩擦棒3运动，返程通过机械臂4抬起摩擦棒3作单方向运动。机械臂4位于试样1和垫板2所在平面的两侧，通过两个机械臂4固定到摩擦棒3的两端，两个机械臂4通过两根水平驱动杆同步驱动作单方向摩擦直线运动。摩擦布与试样1在摩擦棒3经过时，产生静电。

本发明的使用过程如下：采用本发明的纺织品电荷面密度自动摩擦装置、系统及其方法，研究机械臂4带动摩擦棒3单方向摩擦直线运动，返程自动抬起摩擦棒3，摩擦棒3两端施加已知质量砝码组5，实现摩擦压力可以调节，例如，摩擦速度：1次/s。本发明配有计数器，当达到摩擦次数时，摩擦棒3运动自动停止。

本发明的有益效果是：本发明替代现有的手动摩擦测量装置，确保了试验结果的重现性及可比性；整个测试过程自动化；内置了直流电机，确保摩擦棒3运行速度；内置了可预置计数器，当摩擦棒3达到设定次数时自停；摩擦棒3两端施加压力，采用片状砝码组5，可调节施加压力。

实施例三：

本发明的纺织品电荷面密度自动摩擦装置，包括试样1、垫板2和摩擦棒3，试样1通过绝缘棒7张紧并铺设于垫板2的表面，摩擦棒3位于试样1上方，还包括机械臂4和砝码组5，摩擦棒3两端固定有机械臂4，摩擦棒3在机械臂4带动下沿试样1表面摩擦滑动；摩擦棒3两端均挂接质量相同的砝码组5，摩擦棒3在砝码组5作用下与试样1处于紧密贴合状态。

砝码组5采用片状砝码组5，摩擦棒3两端施加砝码的数量相同。机械臂4位于试样1和垫板2所在平面的两侧，通过两个机械臂4固定到摩擦棒3的两端。垫板2一侧固定有两个阻挡摩擦棒3滑动用的限位柱8，限位柱8位于垫板2和绝缘棒7之间。摩擦棒3表面包裹有摩擦布，摩擦布与试样1之间滑动摩擦构成摩擦副，试样1表面产生静电。

根据上述的纺织品电荷面密度自动摩擦装置的系统，包括试验台、摩擦装置和人机界面，人机界面内置有控制机构，控制机构与试验台内的驱动机构相连试验台上表面设置有两条平行的滑槽6，摩擦装置的机械臂4伸入滑槽6内并与滑槽6内的驱动机构相连。

如图3所示，人机界面为设置于摩擦装置一侧的操作界面，操作界面上部设置有显示器9和输入按键11，下部设置有开关10和指示灯12。

根据上述的纺织品电荷面密度自动摩擦系统的摩擦方法，包括如下步骤：

第一步：将试样1铺设至垫板2的表面，并通过绝缘棒7将试样1张紧；

第二步：按下开关10，摩擦装置启动；

第三步：通过操作界面的设定，控制机构控制与驱动机构相连的机械臂4运动，从而带动与机械臂4相连的摩擦棒3移动直到触碰到限位柱8为止，返程由机械臂4抬起摩擦棒3，实现单方向直线运动，试样1在摩擦棒3的作用下其表面产生电荷；

第四步：复位开关10，摩擦装置复位；

第五步：握住绝缘棒7的一端，使绝缘棒7与垫板2保持平行地从垫板2上揭离，并在1S内迅速投入法拉第筒，读取静电压或者电量值，每块试样1进行三次测试，每次测试后应消电直至确认试样1不带电时再进行下一次测试。

读取静电压或者电量值，根据公式计算试样1的电荷面密度，公式如下：

其中，σ为电荷面密度，单位为μC/㎡；Q为电荷量测定值，单位为μC；C为法拉第系统总电容量，单位为F；V为电压值，单位为V；A为试样摩擦面积，单位为㎡。

每块试样1进行三次测试的平均值，作为该试样1的测量值。

取六块试样1测试结果中的最大值，作为该试样1的试验结果。

本发明的使用过程如下：采用本发明的纺织品电荷面密度自动摩擦装置、系统及其方法，研究机械臂4带动摩擦棒3单方向摩擦直线运动，返程自动抬起摩擦棒3，摩擦棒3两端施加已知质量砝码组5，实现摩擦压力可以调节，例如，摩擦速度：1次/s。本发明配有计数器，当达到摩擦次数时，摩擦棒3运动自动停止。

需要说明的是，电荷面密度是指试样1每单位面积上所带的电量，以μC/㎡为单位。本发明纺织物适用于各类纺织织物，不适用于铺地织物。本发明的原理是通过摩擦装置摩擦后的试样1投入法拉第筒内，以测量试样1的电荷面密度。摩擦布采用锦纶平纹布。取硬质聚氯乙烯管，以摩擦布的长边方向为卷绕方向，在其上缠绕五圈，制成摩擦棒3。要求摩擦布的两端拉紧塞入管内，以在固定摩擦棒3上。垫板2为一块尺寸、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2通过聚乙烯剥皮线接地。绝缘棒7采用有机玻璃或者丙烯棒。

以上仅为本发明的较佳实施例而己，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的专利涵盖范围内。

Claims (8)

1.一种纺织品电荷面密度自动摩擦装置，包括试样(1)、垫板(2)和摩擦棒(3)，试样(1)通过绝缘棒(7)张紧并铺设于垫板(2)的表面，摩擦棒(3)位于试样(1)上方，其特征在于，还包括机械臂(4)和砝码组(5)，摩擦棒(3)两端固定有机械臂(4)，摩擦棒(3)在机械臂(4)带动下沿试样(1)表面摩擦滑动；摩擦棒(3)两端均挂接质量相同的砝码组(5)，摩擦棒(3)在砝码组(5)作用下与试样(1)处于紧密贴合状态。

2.根据权利要求1的纺织品电荷面密度自动摩擦装置，其特征在于，砝码组(5)采用片状砝码组(5)，摩擦棒(3)两端施加砝码的数量相同。

3.根据权利要求1的纺织品电荷面密度自动摩擦装置，其特征在于，机械臂(4)位于试样(1)和木质垫板(2)所在平面的两侧，通过两个机械臂(4)固定到摩擦棒(3)的两端。

4.根据权利要求1或3的纺织品电荷面密度自动摩擦装置，其特征在于，垫板(2)一侧固定有两个阻挡摩擦棒(3)滑动用的限位柱(8)，限位柱(8)位于垫板(2)和绝缘棒(7)之间。

5.根据权利要求1的纺织品电荷面密度自动摩擦装置，其特征在于，摩擦棒(3)表面包裹有摩擦布，摩擦布与试样(1)之间滑动摩擦构成摩擦副，试样(1)表面产生静电。

6.一种纺织品电荷面密度自动摩擦装置的系统，包括试验台、摩擦装置和人机界面，人机界面内置有控制机构，控制机构与试验台内的驱动机构相连其特征在于，试验台上表面设置有两条平行的滑槽(6)，摩擦装置的机械臂(4)伸入滑槽(6)内并与滑槽(6)内的驱动机构相连。

7.根据权利要求6的纺织品电荷面密度自动摩擦系统，其特征在于，人机界面为设置于摩擦装置一侧的操作界面，操作界面上部设置有显示器(9)和输入按键(11)，下部设置有开关(10)和指示灯(12)。

8.一种纺织品电荷面密度自动摩擦方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：将试样(1)铺设至垫板(2)的表面，并通过绝缘棒(7)将试样(1)张紧；

第二步：按下开关(10)，摩擦装置启动；

第三步：通过操作界面的设定，控制机构控制与驱动机构相连的机械臂(4)运动，从而带动与机械臂(4)相连的摩擦棒(3)移动直到触碰到限位柱(8)为止，返程由机械臂(4)抬起摩擦棒(3)，实现单方向直线运动，试样(1)在摩擦棒(3)的作用下其表面产生电荷；

第四步：复位开关(10)，摩擦装置复位；

第五步：握住绝缘棒(7)的一端，使绝缘棒(7)与垫板(2)保持平行地从垫板(2)上揭离，并在1S内迅速投入法拉第筒，读取静电压或者电量值，每块试样(1)进行三次测试，每次测试后应消电直至确认试样(1)不带电时再进行下一次测试。