Comprensión de las fibras y textiles conductores antiestáticos

Abstracto. Este artículo analiza principalmente los principios y métodos de los materiales textiles antiestáticos, presenta los tipos y métodos de producción de fibras antiestáticas, así como los métodos de producción y las normas de prueba de los tejidos antiestáticos. BEGOODTEX ofrece.. llama antiestática de alto rendimientotejidos retardantes, que se utilizan ampliamente en ropa de protección industrial y otros campos.

1. Descripción general

Mecanismo de generación de electricidad estática

La atracción de los electrones de la capa de valencia (conocida como electronegatividad) varía según los átomos que componen los materiales textiles. Los materiales con alta electronegatividad atraen electrones de valencia de materiales con baja electronegatividad para moverse o transferirse hacia ellos, lo que resulta en que algunos materiales tengan cargas positivas y otros negativas. El proceso de generar una carga eléctrica en un material se denomina electrificación. Debido a las diferentes condiciones y entornos, las cargas en la superficie de los materiales pueden generarse o disiparse. Al alcanzar el equilibrio, si el material no es eléctricamente neutro, la carga transportada se denomina carga estática. La carga de los materiales y el comportamiento resultante se denominan fenómenos electrostáticos.

Durante la producción, el procesamiento y el uso de fibras y sus productos, se genera electricidad estática debido a factores como la fricción, el estiramiento, la compresión, el pelado, la inducción de campo eléctrico y el secado con aire caliente.

Peligros de la electricidad estática

1. Afecta el rendimiento de uso de la ropa

La electricidad estática generada por la ropa de diferentes materiales puede hacer que se enrede entre sí, lo que la hace incómoda de usar. La ropa de fibra química, debido a la alta electricidad estática, tiende a absorber partículas de polvo con diferentes cargas en el aire, que pueden contaminarlas fácilmente. La ropa sintética también es particularmente propensa a absorber caspa. Usar ropa sintética genera alta tensión estática debido a la fricción, que puede descargarse al tocar objetos conductores como el metal o al estrechar la mano de alguien, lo que resulta en una incómoda sensación de descarga eléctrica.

2. Causar accidentes

Cuando las personas usan ropa que acumula cargas estáticas, estas se filtran a través de pequeños huecos en el aire y generan chispas a su alrededor. Estas chispas tienen suficiente energía para provocar, o incluso provocar, explosiones de gases inflamables y explosivos en las inmediaciones. Se han observado incidentes como accidentes causados ​​por personas que usan ropa al detonar barriles de gasolina o incendiarse salas de anestesia en hospitales; la ignición del polvo en fábricas; y la electricidad estática que provoca fallas en paracaídas y causa víctimas.

3. Afecta la salud humana

El impacto de la electricidad en el cuerpo humano sigue siendo incierto para muchas personas. Existen diversas creencias sobre sus efectos, como el aumento de la presión arterial o la disminución del calcio en el torrente sanguíneo, que puede provocar alergias cutáneas. Sin embargo, es evidente que la consideración de la electricidad en los materiales utilizados para la investigación de órganos artificiales ha suscitado un gran interés debido a sus posibles implicaciones para la salud humana.

4. Impacto en la calidad de los productos textiles

Cuando las fibras se sueltan durante su separación debido a la electricidad en el entorno de operación de la maquinaria, se desplazan de forma desigual hacia los bastidores y tuberías de la máquina, entre otras áreas, lo que provoca un grosor irregular en la capa de fibra producida y se enreda con los rodillos de presión y otras piezas de la maquinaria, dificultando la fluidez de la producción. Durante la fase de clasificación, las fibras cargadas tienden a enredarse con los componentes de la máquina, interrumpiendo el proceso de fabricación y provocando la liberación de polvo de fibras cortas al aire, lo que resulta en contaminación.

2. Principios y métodos antiestáticos de los materiales textiles

Principio antiestático de los materiales textiles

La electricidad estática se genera generalmente de dos maneras. Mediante el contacto y la inducción de la propia electricidad estática existente, se produce una mayor acumulación de carga estática. Por lo tanto, la antiestática indica la capacidad de los materiales estáticos para disminuir la transferencia de carga, lo que resulta en una acumulación menos estática, minimizando la fricción o el contacto con los objetos y, por lo tanto, logrando un efecto antiestático. Las técnicas habituales empleadas incluyen las siguientes opciones.

1. Mejora la hidrofilicidad de las fibras.

El agua es un excelente conductor de electricidad porque cuando la fibra o la tela se moja con una cantidad de agua, permite que la carga se disperse rápidamente a través del agua presente en ella, reduciendo así la probabilidad de acumulación de electricidad estática debido a la alta capacidad de absorción de humedad de la fibra.

2. Método de neutralización de carga

El proceso de neutralización de carga incluye la mezcla de dos sustancias con cargas opuestas en una escala para equilibrar las cargas, con polaridades variables sin eliminarlas portel; en cambio, anula las cargas superficiales.

3. Descarga de corona

El método de descarga de corona implica redirigir la electricidad de las telas sin necesidad de conectarlas a tierra mediante el uso de varios tipos de fibras conductoras, como fibras metálicas y fibras a base de carbono, o la aplicación de recubrimientos conductores como el negro de carbón, en la capa exterior de fibras sintéticas o la creación de hilatura compuesta de compuestos a base de carbono o de metal con polímeros formadores de fibras para generar fibras compuestas de material conductor.

Métodos antiestáticos para textiles

Las técnicas comúnmente empleadas en la producción del mundo real para prevenir la electricidad incluyen principalmente elevar los niveles de humedad del ambiente y mejorar la conductividad de los materiales de fibra, siendo el enfoque fundamental reducir la resistencia de la fibra y mejorar la conductividad de la fibra.

Normalmente, existen tres enfoques para abordar la estática en los textiles. Un método consiste en aplicar agentes de acabado antiestáticos al tejido.

La siguiente técnica incluye mejorar las fibras mediante injertos con materiales y combinarlas con otras fibras hidrófilas.

Las fibras conductoras, ya sean mezcladas o tejidas, representan el tipo de material utilizado en este contexto. Estas fibras actúan mejorando la capacidad del tejido para retener la humedad y promoviendo la liberación de electricidad estática.

En algunos casos o después de varios lavados en la lavadora, el efecto del tratamiento puede no durar mucho o no hacer una diferencia notable; el tercer enfoque puede abordar de manera efectiva y continua el problema de la electricidad estática en las telas y es adecuado para tipos específicos de vestimenta funcional, como los uniformes antiestáticos.

3. Producción de fibras antiestáticas y conductoras

Tipos de fibras antiestáticas y conductoras

Según la categorización de los materiales utilizados en las fibras, se pueden clasificar en formulaciones antiestáticas, variedades metálicas y fibras conductoras antiestáticas a base de negro de carbón; las fibras conductoras a base de polímeros y las fibras antiestáticas de óxido metálico a nanoescala también son ejemplos.

1. Formulación antiestática: Fibras antiestáticas y conductoras

El proceso de incorporación de fibras estáticas y conductoras en formulaciones antiestáticas es sencillo y no altera significativamente las características inherentes de la resina. Esta integración facilita la creación de una capa sobre la superficie del material que reduce eficazmente su resistividad superficial y disipa rápidamente la electricidad estática acumulada.

2. Fibras antiestáticas y conductoras a base de metal

Esta variante de fibra se produce aprovechando la conductividad de los metales mediante técnicas como el método de trefilado directo, que consiste en estirar repetidamente el alambre metálico a través de un molde para alargarlo. En este proceso se emplean comúnmente aleaciones como acero, cobre y aluminio, junto con metales preciosos como el oro y la plata. Otro método es el método de corte, en el que el metal se corta en filamentos y se combina con fibras regulares para crear textiles conductores.

3. Fibras antiestáticas y conductoras a base de negro de carbón

Los materiales inorgánicos como el negro de carbón y el grafeno se utilizan a menudo por sus propiedades estáticas y conductoras en la fabricación de fibras conductoras a través de procesos como la aplicación del método de dopaje o el tratamiento de carbonización de la fibra.

4. Fibras poliméricas antiestáticas y conductoras

Los materiales poliméricos suelen considerarse aislantes; sin embargo, la introducción de los materiales de poliacetileno en la década de 1970 cuestionó esta idea. Desde entonces, se han descubierto otros materiales conductores basados ​​en polímeros, como la polianilina, lo que ha impulsado un auge en la investigación sobre la conductividad de las sustancias poliméricas.

5. Fibras antiestáticas y conductoras de óxido metálico a escala nanométrica

Las propiedades ligeras y transparentes de los polvos de óxido metálico permiten crear fibras antiestáticas de color claro y apariencia muy transparente. Entre las formas de fabricar fibras conductoras disponibles hoy en día, este método destaca por su tendencia y su gran potencial.

Comparación de las características de los aditivos conductores
Tipos de rellenos	Principales ventajas y desventajas
negro carbón	Barato y estable; Debido a que el color negro del producto afecta su apariencia, se requiere un tamaño de partícula pequeño; Alta resistividad
fibra de carbono	Tiene excelente resistencia a la corrosión y a la radiación; alta resistencia y alto módulo; alta resistividad y procesamiento difícil
plata	Propiedades estables y baja resistividad; precio elevado y problema de migración de plata
Bigotes de óxido de zinc	Dosis baja, buena estabilidad y color claro; Alta resistividad
titania	Buena estabilidad y color claro; Alta resistividad
Nanodióxido de estaño (dopado con antimonio)	Buena estabilidad, color claro, tamaño de partícula pequeño, alta transparencia

Producción de fibras antiestáticas y conductoras

1. Acabado antiestático

Las fibras antiestáticas se pueden producir mediante dos técnicas de fabricación que implican el uso de agentes antiestáticos para clasificarlas: el método antiestático externo y el método antiestático interno.

El enfoque antiestático externo implica la aplicación de un agente antiestático sobre las superficies de las fibras, conocido como método de acabado de superficie, que puede clasificarse en métodos de acabado antiestático temporales y duraderos.

La implementación de un método para prevenir la electricidad estática implica agregar un agente antiestático dentro de la fibra.

2. Modificación química de fibras

En la mayoría de los casos, se utilizan reacciones químicas para modificar fibras textiles y producir fibras estáticas. El primer método implica alteraciones químicas para crear fibras estáticas, mientras que el segundo método implica técnicas de mezcla o compuestos con el mismo propósito.

3. Fibras conductoras incrustadas o mezcladas

En la década de 1960, se introdujeron las fibras conductoras. Inicialmente, como fibras conductoras orgánicas recubiertas de negro de carbón y, posteriormente, como fibras recubiertas de metal, en la superficie. Las características mecánicas de estas fibras metalizadas difieren notablemente de las fibras convencionales, lo que dificulta su mezcla y explica por qué no se utilizan comúnmente.

4. Producción de Aantiestático Fabrics

ORequisitos de adaptabilidad y diseño de tejidos antiestáticos

Los textiles antiestáticos deben cumplir con sus estándares de funcionalidad estática, a la vez que se ajustan al aspecto y las especificaciones típicas de las prendas de vestir convencionales. Estos textiles antiestáticos se emplean habitualmente en entornos que requieren propiedades antiestáticas, como operaciones aeroespaciales o industrias como la defensa, la extracción de petróleo, la minería y la atención médica. Se utilizan comúnmente como artículos de uso diario. Por lo tanto, la estructura del diseño textil debe priorizar telas más densas.

Método de producción de tejido antiestático

Utilizando la creación de tejido antiestático como caso de estudio para ilustrar el proceso de fabricación de tejido antiestático.

El proceso de creación de fibra acrílica estática generalmente implica modificar la fibra acrílica para que sea antiestática a través de varios métodos, como tratar la superficie de la fibra y mezclarla con otros materiales o productos químicos, como el hilado compuesto y la adición de materiales conductores para los rellenos.

1. Método de tratamiento de la superficie de la fibra

Cuando se tratan fibras para reducir la acumulación de electricidad en la capa superficial, generalmente se implica el uso de sales metálicas conductoras o surfactantes conocidos como agentes antiestáticos a través de métodos como rociar o recubrir las fibras y sus tejidos.

2. Método de modificación de mezcla

Al incorporar una cantidad de material conductor, como negro de humo u óxido metálico, a la fibra acrílica y mezclarla con la solución, se obtiene una fibra acrílica antiestática de larga duración. Esta fibra antiestática en particular presenta un impacto estático duradero; sin embargo, el agente antiestático añadido debe poseer características específicas de estabilidad térmica y ser compatible con la fibra durante el procesamiento.

3. Método de modificación química de ontología

Al incorporar monómeros durante la producción de material de copolímero acrílico y participar en reacciones de copolimerización para crear fibras acrílicas hidrófilas, se mejoran las capacidades de absorción de humedad del producto final y se imparten propiedades antiestáticas a las fibras acrílicas.

4. Método de hilado compuesto

Los elementos conductores dentro de las fibras conductoras, fabricadas mediante hilado compuesto, se extienden continuamente a lo largo del eje longitudinal y liberan fácilmente las cargas acumuladas. Las diferentes configuraciones de compuestos incluyen diseños de núcleo de revestimiento, estructuras circulares de uno o varios puntos, así como formaciones tipo sándwich.

5. Método de llenado de material conductor

En el proceso de hilado, la capa central conductora contiene materiales y fibras conductores para una conductividad mejorada, añadidos deliberadamente a la solución de hilado de fibratelseparado del propio proceso de hilado compuesto.

5. Pruebas de rendimiento de Anti–Textiles estáticos

Parámetros de rendimiento electrostático y normas relacionadas con los textiles

Las pruebas eléctricas implican examinar diversos aspectos, como la identificación de posibles fuentes de peligro de electricidad estática y la evaluación de las propiedades de materiales y productos en relación con la electricidad estática, así como la evaluación de la sensibilidad de los materiales inflamables y explosivos a los efectos de la electricidad estática. Las normas que rigen las propiedades de los textiles incluyen directrices como la serie GB/T 12703 y la FZ/T 01059, entre otras.

Método de prueba para las propiedades electrostáticas de los textiles

Los métodos de prueba para la carga eléctrica de fibras o tejidos se pueden dividir, a grandes rasgos, en dos categorías: análisis cualitativo y análisis cuantitativo. El análisis cualitativo permite observar la presencia de chispas de descarga, descargas eléctricas, ruidos de descarga y atracción (adherencia de polvo, contaminación y enredos en el cuerpo).

Los métodos de prueba básicos incluyen: método de vida media de voltaje estático, método de voltaje cargado por fricción, método de densidad de superficie de carga, método de voltaje estático dinámico, método de cantidad de carga y método de resistividad.

6. Explorando el tejido antiestático ignífugo BEGOODTEX

Los tejidos BEGOODTEX poseen propiedades estáticas que se logran utilizando técnicas específicas diseñadas para textiles para evitar la acumulación de electricidad estática mediante la integración de fibras conductoras o la aplicación de anti estático tratosEste enfoque ayuda a descargar cargas y minimizar la probabilidad de que se produzcan chispas que puedan activar materiales inflamables o dañar componentes electrónicos delicados.

Tejidos ignífugos BEGOODTEX No solo tienen propiedades antiestáticas, sino que también están tratadas con productos químicos retardantes de llama de última generación para cumplir eficazmente con las normas de seguridad. Esto implica la aplicación de retardantes de llama duraderos a las fibras de algodón y a los tejidos que las componen, garantizando así una resistencia al fuego detel50 lavados.

Las características ignífugas y antiestáticas de los tejidos BEGOODTEX los hacen ideales para usos comoropa de trabajo protectora En industrias donde los riesgos de incendio y la electricidad estática son una preocupación importante, estos textiles versátiles ofrecen protección a los trabajadores y desempeñan un papel crucial en el cumplimiento de las normas de seguridad laboral.