Comprendre les fibres et textiles conducteurs antistatiques

Abstrait. Cet article traite principalement des principes et des méthodes de fabrication des matériaux textiles antistatiques, présente les types et les méthodes de production des fibres antistatiques, ainsi que les méthodes de production et les normes de test des tissus antistatiques. BEGOODTEX fournit flamme antistatique haute performancetissus ignifuges, qui sont largement utilisés dans les vêtements de protection industrielle et dans d'autres domaines.

1. Aperçu

Mécanisme de génération d'électricité statique

L'attraction des électrons de valence (appelée électronégativité) varie selon les atomes qui composent les matériaux textiles. Les matériaux à forte électronégativité attirent les électrons de valence des matériaux à faible électronégativité, ce qui confère à certains matériaux des charges positives et à d'autres des charges négatives. Le processus de génération d'une charge électrique dans un matériau est appelé électrisation. Selon les conditions et l'environnement, des charges peuvent se former ou se dissiper à la surface des matériaux. À l'équilibre, si le matériau n'est pas électriquement neutre, la charge qu'il porte est dite statique. La charge des matériaux et le comportement qui en résulte sont appelés phénomènes électrostatiques.

Lors de la production, de la transformation et de l'utilisation des fibres et de leurs produits, de l'électricité statique est générée par des facteurs tels que le frottement, l'étirement, la compression, le pelage, l'induction de champ électrique et le séchage à l'air chaud.

Les dangers de l'électricité statique

1. Affecte le confort et la tenue des vêtements

L'électricité statique générée par les vêtements de matières différentes peut les emmêler, les rendant inconfortables à porter. Les vêtements en fibres synthétiques, en raison de leur forte électricité statique, ont tendance à absorber les particules de poussière chargées électriquement présentes dans l'air, ce qui peut facilement les contaminer. Les vêtements synthétiques sont également particulièrement sensibles aux pellicules. Le port de vêtements synthétiques génère une tension statique élevée due au frottement, qui peut se décharger au contact d'objets conducteurs comme le métal ou lors d'une poignée de main, provoquant une sensation désagréable de choc électrique.

2. Provoquer des accidents

Lorsque des personnes portent des vêtements qui accumulent des charges statiques, ces dernières s'infiltrent à travers de minuscules interstices dans l'air et créent des étincelles autour d'elles. Ces étincelles possèdent suffisamment d'énergie pour déclencher, voire provoquer, des explosions de gaz inflammables ou explosifs à proximité. On a observé des incidents tels que des accidents provoqués par le port de vêtements par des personnes lors de la détonation de barils d'essence ou d'incendies dans des salles d'anesthésie à l'hôpital ; l'inflammation de poussières dans les usines ; et l'électricité statique entraînant la défaillance de parachutes et des blessures.

3. Affecte la santé humaine

L'impact de l'électricité sur le corps humain reste flou pour beaucoup. Les théories sur ses effets divergent : augmentation de la pression artérielle, déplétion du calcium sanguin et allergies cutanées, entre autres. Toutefois, l'étude de l'électricité dans les matériaux utilisés pour la recherche sur les organes artificiels suscite un intérêt considérable en raison de ses implications potentielles pour la santé humaine.

4. Impact sur la qualité des produits textiles

Lors de la séparation des fibres, sous l'effet de l'électricité ambiante, celles-ci se détachent et se déposent de manière irrégulière sur les châssis et les canalisations des machines, entre autres. Il en résulte une épaisseur inégale de la couche de fibres produites, ainsi qu'un enchevêtrement avec les rouleaux de pression et d'autres pièces, ce qui perturbe le bon déroulement de la production. Lors du tri, ces fibres chargées ont tendance à s'emmêler avec les composants des machines, ce qui interrompt le processus de fabrication et libère des poussières de fibres courtes dans l'air, entraînant ainsi une contamination.

2. Principes et méthodes antistatiques des matériaux textiles

Principe antistatique des matériaux textiles

L'électricité statique se crée généralement de deux manières : par contact et par induction, à partir d'électricité statique déjà présente, ce qui entraîne une accumulation de charges statiques. Ainsi, le terme « antistatique » désigne la capacité des matériaux à réduire le transfert de charges, limitant ainsi l'accumulation d'électricité statique et minimisant les frottements ou les contacts avec les objets, pour obtenir un effet antistatique. Les techniques couramment utilisées sont les suivantes :.

1. Améliorer l'hydrophilie des fibres.

L'eau est un excellent conducteur d'électricité car, lorsqu'une fibre ou un tissu est mouillé, elle permet à la charge de se disperser rapidement à travers l'eau présente, réduisant ainsi le risque d'accumulation d'électricité statique grâce à la forte capacité d'absorption d'humidité de la fibre.

2. méthode de neutralisation des charges

Le processus de neutralisation des charges consiste à mélanger deux substances aux charges opposées sur une balance afin d'équilibrer les charges, avec des polarités variables sans les éliminertel; il annule plutôt les charges de surface.

3. Sortie de Corona

La méthode de décharge corona consiste à rediriger l'électricité des tissus sans avoir besoin de les mettre à la terre, en utilisant différents types de fibres conductrices comme les fibres métalliques et les fibres à base de carbone, ou en appliquant des revêtements conducteurs comme le noir de carbone sur la couche extérieure des fibres synthétiques, ou en créant un filage composite de composés à base de carbone ou de métaux avec des polymères formant des fibres pour générer des fibres composites de matériaux conducteurs.

Méthodes antistatiques pour les textiles

Les techniques couramment utilisées dans la production réelle pour prévenir les courts-circuits consistent principalement à augmenter le taux d'humidité de l'environnement et à améliorer la conductivité des matériaux fibreux, l'approche fondamentale étant de réduire la résistance des fibres et d'améliorer leur conductivité.

Il existe généralement trois approches pour lutter contre l'électricité statique dans le secteur textile. L'une d'elles consiste à appliquer des agents de finition antistatiques sur le tissu.

La technique suivante consiste à améliorer les fibres en les greffant avec des matériaux et en les combinant avec d'autres fibres hydrophiles.

Les fibres conductrices mélangées ou tissées constituent le type de matériau utilisé dans ce contexte. Ces fibres agissent en améliorant la capacité du tissu à retenir l'humidité et en favorisant la dissipation de l'électricité statique.

Dans certains contextes ou après plusieurs lavages en machine, l'effet du traitement peut ne pas durer longtemps ou ne pas faire de différence notable ; La troisième approche permet de lutter efficacement et en continu contre le problème de l'électricité statique dans les tissus et convient à certains types de vêtements fonctionnels, comme les uniformes antistatiques.

3. Production de fibres antistatiques et conductrices

Types de fibres antistatiques et conductrices

En fonction des matériaux utilisés dans les fibres, on peut les classer en formulations antistatiques, en variétés métalliques et en fibres conductrices antistatiques à base de noir de carbone ; les fibres conductrices à base de polymères et les fibres antistatiques à base d'oxyde métallique à l'échelle nanométrique en sont également des exemples.

1. Formulation antistatique : Fibres antistatiques et conductrices

L'incorporation de fibres statiques et conductrices dans les formulations antistatiques est un procédé simple qui ne modifie pas significativement les caractéristiques intrinsèques de la résine. Cette intégration permet la création, à la surface du matériau, d'une couche qui abaisse efficacement sa résistivité et dissipe rapidement toute électricité statique accumulée.

2. Fibres antistatiques et conductrices à base de métal

Cette variante de fibre est produite en exploitant la conductivité des métaux grâce à des techniques comme le tréfilage direct, qui consiste à étirer à plusieurs reprises un fil métallique à travers un moule. Des alliages tels que l'acier, le cuivre et l'aluminium, ainsi que des métaux précieux comme l'or et l'argent, sont couramment utilisés dans ce procédé. Une autre approche est la méthode de découpe, où le métal est découpé en filaments et combiné à des fibres classiques pour créer des textiles conducteurs.

3. Fibres antistatiques et conductrices à base de noir de carbone

Les matériaux inorganiques comme le noir de carbone et le graphène sont souvent utilisés pour leurs propriétés statiques et conductrices dans la fabrication de fibres conductrices par des procédés tels que l'application de méthodes de dopage ou le traitement de carbonisation des fibres.

4. Fibres polymères antistatiques et conductrices

Les matériaux polymères sont généralement considérés comme des isolants ; cependant, l’introduction des polyacétylènes dans les années 1970 a remis en question cette idée. Depuis, d’autres matériaux conducteurs à base de polymères, comme la polyaniline, ont été découverts, entraînant un essor considérable de la recherche sur la conductivité des substances polymères.

5. Fibres antistatiques et conductrices à base d'oxyde métallique à l'échelle nanométrique

Les propriétés de transparence et de légèreté des poudres d'oxyde métallique permettent de créer des fibres antistatiques claires et d'une grande clarté. Parmi les méthodes actuelles de fabrication de fibres conductrices, celle-ci se distingue par son caractère novateur et prometteur.

Comparaison des caractéristiques des additifs conducteurs
Types de produits de comblement	Principaux avantages et inconvénients
noir de carbone	Peu coûteux et stable ; la couleur noire du produit influençant son aspect, une granulométrie fine est requise ; haute résistivité
fibre de carbone	Excellente résistance à la corrosion et aux radiations ; haute résistance mécanique et module d’élasticité élevé ; résistivité élevée et mise en œuvre difficile
argent	Propriétés stables et faible résistivité ; prix élevé et problème de migration de l’argent
moustaches d'oxyde de zinc	Faible dosage, bonne stabilité et couleur claire ; haute résistivité
Titania	Bonne stabilité et couleur claire ; résistivité élevée
dioxyde d'étain nano (dopé à l'antimoine)	Bonne stabilité, couleur claire, granulométrie fine, haute transparence

Production de fibres antistatiques et conductrices

1. Finition antistatique

Les fibres antistatiques peuvent être produites selon deux techniques de fabrication qui utilisent des agents antistatiques pour les rendre résistantes à l'électricité statique. Il s'agit de la méthode antistatique externe et de la méthode antistatique interne.

L'approche antistatique externe consiste à appliquer un agent antistatique sur les surfaces des fibres, une méthode connue sous le nom de finition de surface, qui peut être classée en méthodes de finition antistatique temporaires et durables.

La mise en œuvre d'une méthode pour prévenir l'électricité statique consiste à ajouter un agent antistatique à l'intérieur de la fibre.

2. modification chimique des fibres

Dans la plupart des cas, on utilise des réactions chimiques pour modifier les fibres textiles afin de produire des fibres statiques. La première méthode consiste en des modifications chimiques pour créer des fibres statiques, tandis que la seconde utilise des techniques de mélange ou de composition dans le même but.

3. Fibres conductrices incrustées ou mélangées

Dans les années 1960, les fibres conductrices ont fait leur apparition. D'abord des fibres organiques recouvertes de noir de carbone, puis des fibres métallisées en surface. Les caractéristiques mécaniques de ces fibres métallisées diffèrent sensiblement de celles des fibres classiques, ce qui complexifie leur mélange et explique leur faible utilisation.

4. Production de UNantistatique Fabrics

WExigences de portabilité et de conception des tissus antistatiques

Les textiles antistatiques doivent répondre aux normes de fonctionnalité antistatique tout en conservant l'aspect et les caractéristiques des vêtements classiques. Ils sont généralement utilisés dans des environnements exigeant des propriétés antistatiques, comme l'aérospatiale ou des secteurs tels que la défense, l'extraction pétrolière, l'exploitation minière et la santé. On les retrouve également dans des articles de la vie quotidienne. Par conséquent, la conception de ces textiles doit privilégier les tissus denses.

Méthode de production du tissu antistatique

Utiliser la création d'un tissu antistatique comme étude de cas pour illustrer le processus de fabrication de ce tissu.

Le processus de création de fibres acryliques statiques implique généralement de modifier la fibre acrylique pour la rendre antistatique par diverses méthodes telles que le traitement de la surface de la fibre et le mélange avec d'autres matériaux ou produits chimiques, comme le filage composite et l'ajout de matériaux conducteurs pour le remplissage.

1. méthode de traitement de surface des fibres

Le traitement des fibres visant à réduire l'accumulation d'électricité à la surface consiste généralement à utiliser des sels métalliques conducteurs ou des tensioactifs connus sous le nom d'agents antistatiques, par des méthodes telles que la pulvérisation ou le revêtement des fibres et de leurs tissus.

2. méthode de modification par mélange

L'incorporation d'une quantité de matériau conducteur, tel que du noir de carbone ou de l'oxyde métallique, dans la fibre acrylique, puis son mélange à la solution de fibre acrylique, permet d'obtenir une fibre acrylique antistatique durable. Cette fibre antistatique particulière présente une action antistatique prolongée ; toutefois, l'agent antistatique ajouté doit posséder des caractéristiques de stabilité thermique spécifiques et être compatible avec la fibre lors de sa transformation.

3. méthode de modification chimique de l'ontologie

L'incorporation de monomères lors de la production de matériaux copolymères acryliques et la réalisation de réactions de copolymérisation pour créer des fibres acryliques hydrophiles améliorent les capacités d'absorption d'humidité du produit final et confèrent des propriétés antistatiques aux fibres acryliques.

4. méthode de filage composite

Les éléments conducteurs contenus dans les fibres conductrices obtenues par filage composite s'étendent en continu dans le sens de la longueur et libèrent facilement les charges accumulées. Différentes configurations composites existent, notamment des structures à âme et peau, des structures circulaires à un ou plusieurs points, ainsi que des structures en sandwich.

5. méthode de remplissage de matériau conducteur

Dans le processus de filage, la couche centrale conductrice contient des matériaux et des fibres conducteurs pour une conductivité améliorée, ajoutés intentionnellement à la solution de filage de fibrestel, du processus de filage composite lui-même.

5. Tests de performance de l'anti–Textiles statiques

Paramètres de performance électrostatique et normes textiles associées

Les essais électriques consistent à examiner divers aspects, notamment l'identification des sources potentielles de risques liés à l'électricité statique et l'évaluation des propriétés électrostatiques des matériaux et des produits, ainsi que la sensibilité des matériaux inflammables et explosifs aux effets de l'électricité statique. Les normes régissant les propriétés des textiles comprennent des lignes directrices telles que la série GB/T 12703 et la norme FZ/T 01059, entre autres.

Méthode d'essai des propriétés électrostatiques des textiles

Les méthodes de test de la charge électrique des fibres ou des tissus se divisent en deux grandes catégories : l’analyse qualitative et l’analyse quantitative. L’analyse qualitative permet d’observer la présence d’étincelles, de chocs électriques, de sons de décharge et d’attraction (adhérence de poussière, contamination et enchevêtrement autour du corps).

Les méthodes de test de base comprennent : la méthode de la demi-vie de la tension statique, la méthode de la tension de charge par frottement, la méthode de la densité de surface de charge, la méthode de la tension statique dynamique, la méthode de la quantité de charge et la méthode de résistivité.

6. Exploration du tissu ignifugé et antistatique BEGOODTEX

Les tissus BEGOODTEX possèdent des propriétés antistatiques obtenues grâce à des techniques spécifiques adaptées aux textiles, qui empêchent l'accumulation d'électricité statique par l'intégration de fibres conductrices ou l'application de procédés particuliers antistatique traitementsCette approche permet de dissiper les charges et de minimiser le risque d'étincelles susceptibles d'enflammer des matériaux inflammables ou d'endommager des composants électroniques fragiles.

Tissus ignifuges BEGOODTEX Non seulement ces tissus possèdent des propriétés antistatiques, mais ils subissent également un traitement avec des produits ignifuges de pointe afin de répondre efficacement aux normes de sécurité. Ce traitement consiste en l'application d'ignifugeants longue durée sur les fibres de coton et les tissus qui les composent, garantissant ainsi une résistance au feu pendanttel50 lavages.

Les propriétés ignifuges et antistatiques des tissus BEGOODTEX les rendent idéaux pour des utilisations telles que :vêtements de travail de protection Dans les secteurs où les risques d'incendie et d'électricité statique sont importants, ces textiles polyvalents offrent une protection aux travailleurs et jouent un rôle crucial dans le respect des normes de sécurité au travail.