防静电胶底鞋、导电胶底鞋电阻值测量方法
GB 4386-84 UDC 685.314∶614.89∶621.317.33
发布时间:1984-5-14
本标准适用于测量防静电胶底鞋，导电胶底鞋鞋底的电阻值(鞋的中底到鞋大小底外侧之间)。
本标准是参照ISO 2251和ISO 2024制订的。
1 测量条件
1.1 将硫化后的新鞋放置24h以上，然后在测量所要求的温度、湿度环境中放置2h以上，才能进行测量。
1.2 测量的环境要求
温度：10℃--40℃；
相对湿度：40%--70%。
2 测量仪器
2.1 直流电压源：精度5%(具有限流保护装置，输出电压满足测量要求)。
2.2 直流电压表：误差低于5%(内阻＞1012Ω，量程满足测量要求)。
2.3 直流电流表：误差低于5%(测量电流量程满足测量要求)。
3 测量电路（见图）
1-直流电压源； 2-直流电压表；3-直流电流表(检流计)；4-主电极(由铜或不锈钢制 成直径40mm，重量0.5kg的圆柱形)；5-对向电极(由铜、
不锈钢或铝制成面积大于鞋的凹型电极)；6-绝缘支架(绝缘电阻R＞1012)Ω)；7-辅助电极( 等于鞋底面
积的含水海绵或布)；8-被测样品。
4 测量电压
4.1 施加于防静电胶底鞋上的测量电压为500±25V。
4.2 施加于导电胶底鞋上的测量电压：
4.2.1 当导电胶底鞋的电阻值R≥5.0×104Ω时，测量电压为100±5V。
4.2.2 当导电胶底鞋的电阻值R＜5.0×1044Ω时，测量电压不得低于40V。
4.3 施加在被测鞋上的电功率不得超过3W。
5 测量步骤
5.1 按第3和4章的要求连接电路，并保证鞋与测量电极的接触良好。
5.2 按第4.1或4.2条的要求将电压源的输出电压调到防静电胶底鞋或导电胶底鞋所规定的数值。
5.3 待5S以后，读出电压表和电流表的读数。
6 电阻值的计算
防静电胶底鞋、导电胶底鞋的电阻值按下列公式计算：
R＝V/I
式中：R--鞋的电阻值，Ω；
V--电压表所指示的读数，V；
I--电流表所指示的读数，A。
7 试验报告
试验报告必须包括以下内容：
a. 测试时间；
b. 测试时的温度、湿度条件；
c. 鞋型、鞋号；
d. 电流读数；
e. 电压读数；
f. 算出的电阻值。
《防静电胶底鞋、导电胶底鞋电阻值测量方法》
编制说明
一、目的、意义及国外概况
在生产过程中，为了消除工作人员因人体带有静电所引起的火灾、爆炸等事故，穿用防静电胶底鞋、导电胶底鞋是一种行之有效的方法。随着防静电胶底鞋、导电胶底鞋的推广使用，产量也日益增加。但目前国内尚未有统一的测量方法检验其防静电性能，若用不同的方法进行测量，势必会得到不同的结果，这就有必要制订一个大家公认的、简便易行的测量方法，来评价防静电鞋、导电鞋的消除人身静电的性能，这样既可方便质量鉴定工作和管理，又在一定程度上能促进防静电鞋，导电鞋的推广。
鉴于上述情况，劳动人事部劳动保护局委托北京市劳动保护科学研究所起草编制“防静电胶底鞋、导电胶底鞋电阻值测量方法”标准。为编制好此标准，我们就防静电、导电胶底鞋测量方法进行了调研，并收集和查阅了有关国内外资料。
目前在国外，一些工业发达国家(例如美国、英国、日本等)颁布了防静电鞋、导电鞋的标准。防静电胶底鞋和导电胶底鞋的消除人体静电的作用，主要取决于从鞋的中底到鞋的大底外侧之间的电阻值。对于鞋的电阻值测量，过去有的国家采用直接测量人穿鞋时的电阻值的方法。这种方法虽然符合实际情况，但比较繁琐，不便于鞋的大批量生产。1972年，国际标准化组织(ISO)颁布了“防静电胶靴”、“导电胶靴”的标准，其中对靴的电阻值测量做了较详细的规定。并在很大程度上反映出它的先进性和合理性，因此能为大多数的国家的接受。
二、制订该标准的主导思想
我们制订的这项标准，是在认真分析国外标准、收集和研究国内现有的生产水平和使用单位意见的基础上进行的。
根据国务院关于制订标准要尽量积极采用国际标准的精神，考虑我国现有的生产水平和技术条件，我们在参考国外测试方法后，进一步做了分析和验证工作，把国际标准中比较繁琐的地方进行了合理的简化。使这种测量方法更便于应用。
根据国内、外有关资料和我们的实验来分析，测量环境、测量电压、材料的稳定性、材料的表面状态以及测量电极与被测材料之间的接触电阻对鞋的电阻值的测量都有不同程度的影响。尤其对电阻值较低的材料进行测量时，接触电阻的影响就更为突出，因此我们把接触电阻作为重点解决的对象，同时考虑其他因素的影响，来确定它的测量方法。
三、标准中条款说明
1 关于“辅助电极”的说明
在测量时，由于被测材料与测量电极接触不紧密而产生的接触电阻，是测量时产生误差的关键。实验表明：接触电阻的大小主要取决于测量电极与被测鞋在接触面上的紧密程度，及测量电极与被测鞋接触面积的大小。一般来说，在主电极上施加的压力愈大，则测量电极与被测鞋之间接触愈紧密。这就带来一个问题，在实际测量中不可能做一个很重的主电极，因此我们考虑，如果在电极与鞋之间有一层导电的水膜，从电气角度看它可以使电极与鞋接触紧密，而且减少了接触电阻。我们在鞋的大底与对向电极之间放置湿布进行试验并在测量过程中再给主电极施以不同的压力，观察其电阻值的变化，数据列于表1。
表 1
从表1可以看出，采用湿法后给主电极施加不同的压力，则测出的电阻值基本不随压力变化，因此我们将主电极重量定为0.5kg。
2 关于“主电极”尺寸的说明
前面提到，测量电极的尺寸(即测量电极与被测量鞋的接触面积)与测量得到的电阻值有直接的关系。从理论上分析，测量电极与被测鞋的接触面越大，越能接近鞋的真实电阻值。
分析国外有关标准。日本在“JIS T8103-1979防静电皮制安全、工作鞋”标准中规定，测量鞋的电阻值时，所采用的主电极为鞋楦型，对向电极为面积大于鞋的凹型金属板，这样，就保证了电极与鞋的中底、大底有最大的接触面积。国际标准化组织(ISO)颁布的有关标准中提到，测量时，对向电极的面积要与鞋的大底适度，主电极为25mm×25mm的方形电极。
最初，我们测量时用铝制鞋楦型主电极和铝制面积大于鞋的对向电极进行防静电胶底鞋和导电胶底鞋的电阻值测定。但在实际测量中，鞋楦型主电极有许多不便之处。因为每测量一只鞋，都要小心地将电极套在鞋里。由于鞋楦型电极的大小要与被测鞋的号码相适应，而且随机取鞋有可能是左脚，也有可能是右脚鞋，致使在试验过程中，既不方便，又花费时间。为了制订简便宜行的测量方法，我们通过试验，找出不同电极尺寸与测量出电阻值之间的关系，如表2所示。
表 2
实验是采用鞋楦型主电极与直径从20mm到直径45mm，重量为0.5kg铜制圆柱型主电极，以及国际标准化组织提出的尺寸的电极测量其电阻，并进行比较。
从表2的数据可以看出，采用不同直径的电极测出的电阻值略有差别。采用直径为40mm的电极所得到的电阻值与采用鞋楦型电极测出的值(即在主电极与鞋有最大接触面积时测出的值)很接近。
由于国际标准化组织(ISO)提出的25mm×25mm的方型主电极不便加工，也没给出电极的重量，而且电极面积小于我们提出的电极面积，所以我们不予采用。我们考虑到一般35号2型鞋的中底后跟部位较小，对于大于φ40的电极难以容下。在考虑既要使电极和被测鞋有尽可能大的接触面积，又要考虑到实际鞋的限制，我们采用φ40mm圆柱型电极。
3 关于“测量电压”的说明
在测量过程中，施加电压的大小，对防静电胶底鞋、导电胶底鞋电阻值有一定的影响。电压过高会造成鞋底的热击穿，不仅毁坏鞋底而且会造成较大的测量误差。
通过试验我们看出，当测量104Ω＜R＜105Ω的鞋时， 施加的电压在 100--700V之间，测出的电阻值比较稳定。电压低于50V，测出的电阻值偏高。当电压达到700V时，产生击穿。
用电阻值106--106Ω的鞋作同样的试验，当施加的电压在300--700V之间时，测出的值比较稳定。
引起热击穿的主要原因是由于施加电压过高，在测量鞋中消耗的功率过大。美国有关标准中规定，测量导电橡胶制品的电阻时，在试验中消耗的功率不超过2W。国际标准化组织(ISO)作出的有关规定认为，在测量防静电胶靴和导电胶靴时，在试片上消耗的功率不能大于3W。规定中还提到，在任何情况下，测量防静电鞋时，作用在鞋上的电压不低于200V；测量导电鞋时，作用在鞋上的电压不得低于40V。日本有关标准(JIS
T8103-1979)中规定，测量防静电胶鞋时施加电压为500V。
上述有关国外标准所提出的规定与我们的试验结果基本符合。因此我们对防静电胶底鞋，导电胶底鞋的测量电压作了如下规定：
(1) 防静电胶底鞋：测量电压为500±25V；
(2) 导电胶底鞋：电阻值R≥5×104Ω时，测量电压为100±5V；
电阻值R＜5×104Ω时，最低电压不得低于40V。
测量时在试片上消耗功率不得大于3W。
4 关于“测量的环境要求”的说明
测量环境对测量防静电胶底鞋、导电胶底鞋的影响，主要是环境湿度的影响。这主要是因为环境湿度大时，易在被测样品表面形成水膜，增加材料表面的导电性。但我们已采用了含水湿布做了辅助电极的方法，减少了环境湿度的影响。
为了证实，我们做了环境相对湿度30%到60%及48%到84%的两组观察试验，来验证环境湿度对测量值的影响。证明所测量的结果几乎不随湿度变化。
参照国际标准化组织(ISO)的有关标准，所采用的是液体电极，所以没有对测量时的环境温度、湿度做具体规定。日本有关标准提出的测量环境温度为0±2℃，20±2℃，40±2℃，相对湿度在80%以下。
为便于生产单位和使用单位检验，考虑到我国南、北方的气候差别很大。鞋在各地区，各行业的使用中的具体情况。我们将测量环境定为：温度10℃--40℃，相对湿度40--70%。
5 关于“测量条件”的说明
表 3
由于鞋的橡胶底制成后要经过硫化过程，从硫化温度140℃冷却至室温20℃左右时，其导电性能还不稳定，而要经过一段时间才能达到稳定的平衡状态。据有关资料介绍，经过4--12h以后，导电橡胶的电性能才能稳定。根据我们实验，对于同一双鞋刚硫化完的与停放20h的其电阻值相差10倍。因此我们提出应将制成的鞋停放24h后，再在测量要求的温度和湿度下放置2h后进行测量。
6 测量稳定性的检验
在测量防静电胶底鞋、导电胶底鞋的电阻值时，考查我们的试验方法是否合理，首先要检查在我们规定的条件范围内，多次测量同一只鞋的电阻值，观察多次得到的电阻值是否相差很少以确定我们的测量方法是否正确。重复测量数据如上员表3。
从表3数据可以看出，采用我们现制订的方法测量重复性比较好，变化范围与测量值相比，波动程度仅在4.6%左右。
我们在编制本“标准”的过程中，得到了劳动人事部劳动保护局的大力支持，以及许多专家的热情指导与帮助，在此表示衷心的感谢。由于我们缺乏经验，有些方面一定存在着欠考虑的地方，希望各位专家提出宝贵意见。
北京市劳动保护科学研究所