Inzicht in antistatische geleidende vezels en textiel

Abstract. Dit artikel bespreekt voornamelijk de principes en methoden van antistatische textielmaterialen, introduceert de soorten en productiemethoden van antistatische vezels, evenals de productiemethoden en testnormen voor antistatische stoffen. BEGOODTEX biedt hoogwaardige antistatische vlambrandvertragende stoffendie veelvuldig worden gebruikt in industriële beschermende kleding en andere sectoren.

1. Overzicht

Mechanisme van statische elektriciteitsopwekking

De aantrekkingskracht van valentie-elektronen (ook wel elektronegativiteit genoemd) varieert afhankelijk van de atomen waaruit textielmaterialen zijn opgebouwd. Materialen met een hoge elektronegativiteit trekken valentie-elektronen aan van materialen met een lage elektronegativiteit, waardoor deze elektronen zich naar hen toe verplaatsen of overdragen. Dit resulteert erin dat sommige materialen een positieve lading dragen en andere een negatieve lading. Het proces waarbij een elektrische lading in een materiaal wordt opgewekt, wordt elektrificatie genoemd. Door verschillende omstandigheden en omgevingen kunnen ladingen op het oppervlak van materialen worden gegenereerd of afgevoerd. Wanneer een evenwicht is bereikt en het materiaal niet elektrisch neutraal is, wordt de lading die het materiaal draagt ​​statische lading genoemd. Het opladen van materialen en het daaruit voortvloeiende gedrag worden elektrostatische verschijnselen genoemd.

Tijdens de productie, verwerking en het gebruik van vezels en vezelproducten wordt statische elektriciteit opgewekt door factoren zoals wrijving, rekken, comprimeren, pellen, inductie van een elektrisch veld en drogen met hete lucht.

Gevaren van statische elektriciteit

1. Beïnvloedt de draagprestaties van kleding

De statische elektriciteit die wordt opgewekt door kleding van verschillende materialen kan ervoor zorgen dat de kleding in elkaar verstrikt raakt, waardoor het oncomfortabel wordt om te dragen. Kleding van synthetische vezels is door de sterke statische elektriciteit gevoelig voor het absorberen van stofdeeltjes met verschillende ladingen uit de lucht, waardoor de kleding gemakkelijk vervuild raakt. Synthetische kleding is bovendien bijzonder gevoelig voor het absorberen van huidschilfers. Het dragen van synthetische kleding genereert een hoge statische spanning door wrijving, die kan ontladen bij aanraking van geleidende voorwerpen zoals metaal of bij het schudden van handen met anderen, wat een onaangename elektrische schok kan veroorzaken.

2. Het veroorzaken van ongelukken

Wanneer mensen kleding dragen die statische elektriciteit vasthoudt, sijpelt die elektriciteit door kleine openingen in de lucht en veroorzaakt vonken in hun omgeving. Deze vonken hebben genoeg energie om ontbrandende en explosieve gassen in de buurt te ontsteken of zelfs te triggeren. Er zijn incidenten waargenomen waarbij mensen door statische elektriciteit ongelukken veroorzaakten, zoals het ontploffen van benzinevaten of brand in anesthesieruimtes in ziekenhuizen; stof in fabrieken dat vlam vatte; en statische elektriciteit die leidde tot het falen van parachutes met dodelijke slachtoffers tot gevolg.

3. Heeft gevolgen voor de menselijke gezondheid

De impact van elektriciteit op het menselijk lichaam is voor velen nog onduidelijk. Er bestaan ​​uiteenlopende ideeën over de effecten, zoals een verhoogde bloeddruk of een afname van calcium in het bloed, wat zou kunnen leiden tot huidallergieën. Het is echter duidelijk dat de overweging van elektriciteit in materialen die gebruikt worden voor onderzoek naar kunstmatige organen, aanzienlijke belangstelling heeft gewekt vanwege de potentiële gevolgen voor de menselijke gezondheid.

4. Impact op de kwaliteit van textielproducten

Wanneer vezels losraken tijdens het scheidingsproces door elektriciteit in de machineomgeving, vinden ze hun weg naar machineframes en leidingen en andere ongelijkmatige plekken. Dit veroorzaakt een onregelmatige dikte van de geproduceerde vezellaag en zorgt ervoor dat ze verstrikt raken in drukrollen en andere machineonderdelen, waardoor de productie niet soepel verloopt. Tijdens de sorteerfase hebben geladen vezels de neiging om verstrikt te raken in machineonderdelen, wat het productieproces verstoort en leidt tot het vrijkomen van stof van korte vezels in de lucht, met verontreiniging tot gevolg.

2. Principes en methoden voor antistatische behandeling van textielmaterialen

Het antistatische principe van textielmaterialen

Statische elektriciteit ontstaat meestal op twee manieren: door contact en door inductie van reeds aanwezige statische elektriciteit. Dit zorgt voor een ophoping van statische lading. Antistatisch betekent daarom dat statische materialen de overdracht van lading verminderen, waardoor er minder statische lading ontstaat. Dit minimaliseert wrijving of aanraking met voorwerpen en zorgt zo voor een antistatisch effect. De gebruikelijke technieken die hiervoor worden gebruikt, omvatten de volgende opties.

1. Verbeter de hydrofiliteit van vezels.

Water geleidt elektriciteit uitstekend, omdat wanneer vezels of stoffen nat worden, de lading zich snel door het aanwezige water verspreidt. Hierdoor wordt de kans op statische elektriciteitsopbouw, die ontstaat door het hoge vochtabsorberend vermogen van de vezels, verkleind.

2. Ladingsneutralisatiemethode

Het proces van ladingsneutralisatie omvat het mengen van twee stoffen met tegengestelde ladingen op een weegschaal om de ladingen in evenwicht te brengen, met variërende polariteiten zonder zetelte verwijderen; in plaats daarvan worden oppervlakteladingen geneutraliseerd.

3. Corona-ontlading

De corona-ontladingsmethode houdt in dat elektriciteit van textiel wordt afgeleid zonder dat aarding nodig is. Dit kan door gebruik te maken van verschillende soorten geleidende vezels, zoals metaalvezels en koolstofvezels, of door geleidende coatings, zoals roet, aan te brengen op de buitenlaag van synthetische vezels, of door composieten te spinnen van koolstof- of metaalverbindingen met vezelvormende polymeren om geleidende composietvezels te produceren.

Antistatische methoden voor textiel

De technieken die in de praktijk vaak worden gebruikt om elektriciteitsverlies te voorkomen, omvatten voornamelijk het verhogen van de luchtvochtigheid en het verbeteren van de geleidbaarheid van vezelmaterialen. De fundamentele aanpak is daarbij gericht op het verlagen van de vezelweerstand en het verhogen van de vezelgeleidbaarheid.

Er zijn doorgaans drie benaderingen om statische elektriciteit in textiel tegen te gaan. Een methode is het aanbrengen van antistatische middelen op de stof.

De volgende techniek omvat het verbeteren van de vezels door middel van enting met materialen en het combineren ervan met andere hydrofiele vezels.

Gemengde of geweven geleidende vezels zijn het type materiaal dat in deze context wordt gebruikt. Deze vezels verbeteren het vermogen van de stof om vocht vast te houden en bevorderen de ontlading van statische elektriciteit.

In bepaalde omstandigheden of na meerdere wasbeurten in de wasmachine is het mogelijk dat het effect van de behandeling niet lang aanhoudt of geen merkbaar verschil maakt; de derde aanpak kan het probleem van statische elektriciteit in stoffen effectief en continu aanpakken en is geschikt voor specifieke soorten functionele kleding, zoals antistatische uniformen.

3. Productie van antistatische en geleidende vezels

Soorten antistatische en geleidende vezels

Op basis van de materiaalsoorten die in vezels worden gebruikt, kunnen ze worden ingedeeld in antistatische formuleringen, metaalvarianten en op roet gebaseerde antistatische geleidende vezels; op polymeren gebaseerde geleidende vezels en antistatische nanovezels van metaaloxiden zijn ook voorbeelden.

1. Antistatische formulering: Antistatische en geleidende vezels

Het proces van het verwerken van statische en geleidende vezels in antistatische formules is eenvoudig en verandert de inherente eigenschappen van de hars niet significant. Deze integratie maakt de vorming van een laag op het oppervlak van het materiaal mogelijk, die de oppervlakte-weerstand effectief verlaagt en eventuele opgebouwde statische elektriciteit snel afvoert.

2. Antistatische en geleidende vezels op metaalbasis

Deze vezelvariant wordt geproduceerd door gebruik te maken van de geleidbaarheid van metalen met behulp van technieken zoals de directe trekmethode, waarbij de metaaldraad herhaaldelijk door een mal wordt getrokken om deze te verlengen. Legeringen zoals staal, koper en aluminium, samen met edelmetalen zoals goud en zilver, worden vaak in dit proces gebruikt. Een andere benadering is de snijmethode, waarbij metaal in filamenten wordt gesneden en gecombineerd met gewone vezels om geleidende textielsoorten te creëren.

3. Antistatische en geleidende vezels op basis van roet

Anorganische materialen zoals roet en grafeen worden vaak gebruikt vanwege hun statische en geleidende eigenschappen bij de productie van geleidende vezels via processen zoals doping of carbonisatiebehandeling van de vezels.

4. Antistatische en geleidende polymere vezels

Polymeermaterialen worden doorgaans als isolatoren beschouwd; de introductie van polyacetyleenmaterialen in de jaren zeventig bracht dit idee echter aan het wankelen. Sindsdien zijn andere geleidende polymeermaterialen zoals polyaniline ontdekt, wat heeft geleid tot een sterke toename van onderzoek naar de geleidbaarheid van polymere stoffen.

5. Antistatische en geleidende vezels van metaaloxide op nanoschaal

De lichte en transparante eigenschappen van metaaloxidepoeders maken het mogelijk om antistatische vezels te creëren die licht van kleur en zeer helder van uiterlijk zijn. Van de huidige methoden voor het maken van geleidende vezels springt deze eruit als een trendy en veelbelovende techniek.

Vergelijking van de eigenschappen van geleidende additieven
Soorten vulstoffen	Belangrijkste voor- en nadelen
koolstofzwart	Goedkoop en stabiel; vanwege de zwarte kleur van het product die het uiterlijk beïnvloedt, is een kleine deeltjesgrootte vereist; hoge soortelijke weerstand
koolstofvezel	Uitstekende corrosie- en stralingsbestendigheid; hoge sterkte en hoge modulus; hoge soortelijke weerstand en moeilijke verwerking
zilver	Stabiele eigenschappen en lage soortelijke weerstand; hoge prijs en probleem met zilvermigratie
Zinkoxide-whiskers	Lage dosering, goede stabiliteit en lichte kleur; hoge soortelijke weerstand
titaandioxide	Goede stabiliteit en lichte kleur; hoge soortelijke weerstand
Nano tindioxide (gedoteerd met antimoon)	Goede stabiliteit, lichte kleur, kleine deeltjesgrootte, hoge transparantie

Productie van antistatische en geleidende vezels

1. Antistatische afwerking

Antistatische vezels kunnen worden geproduceerd met behulp van twee fabricagetechnieken waarbij antistatische middelen worden gebruikt om de vezels te classificeren. De externe antistatische methode en de interne antistatische methode.

De externe antistatische aanpak houdt in dat een antistatisch middel op vezeloppervlakken wordt aangebracht, ook wel oppervlaktebehandeling genoemd. Deze methode kan worden onderverdeeld in tijdelijke en duurzame antistatische methoden.

Een methode om statische elektriciteit te voorkomen, houdt in dat er een antistatisch middel in de vezel wordt aangebracht.

2. Chemische modificatie van vezels

In de meeste gevallen worden chemische reacties gebruikt om textielvezels te modificeren en zo statische vezels te produceren. De eerste methode omvat chemische veranderingen om statische vezels te creëren, terwijl de tweede methode gebruikmaakt van meng- of composiettechnieken voor hetzelfde doel.

3. Ingelegde of gemengde geleidende vezels

In de jaren zestig werden geleidende vezels geïntroduceerd. Aanvankelijk als organische geleidende vezels gecoat met roet, later als vezels gecoat met metaal aan het oppervlak. De mechanische eigenschappen van deze gemetalliseerde vezels verschillen aanzienlijk van die van gewone vezels, waardoor het mengen ervan lastiger is en verklaart waarom ze niet algemeen gebruikt worden.

4. Productie van Aantistatisch Fabrik

Wdraagvermogen en ontwerpvereisten van antistatische stoffen

Antistatische textielsoorten moeten voldoen aan de eisen voor statische functionaliteit en tegelijkertijd qua uiterlijk en specificaties overeenkomen met reguliere kledingmaterialen. Deze antistatische textielsoorten worden doorgaans gebruikt in omgevingen waar antistatische eigenschappen vereist zijn, zoals de lucht- en ruimtevaart of industrieën zoals defensie, aardolie-winning, mijnbouw en de gezondheidszorg. Ze worden ook veelvuldig gebruikt in het dagelijks leven. Daarom moet bij het ontwerp van textiel de voorkeur worden gegeven aan dichtere stoffen.

Productiemethode van antistatische stof

Het maken van antistatische stof wordt als casestudy gebruikt om het productieproces van antistatische stof te illustreren.

Het proces voor het creëren van antistatische acrylvezels omvat doorgaans het modificeren van de acrylvezels om ze antistatisch te maken door middel van verschillende methoden, zoals het behandelen van het vezeloppervlak en het mengen met andere materialen of chemicaliën, bijvoorbeeld door composietspinnen en het toevoegen van geleidende materialen als vulling.

1. Vezeloppervlaktebehandelingsmethode

Bij de behandeling van vezels om de opbouw van elektrische spanning in de oppervlaktelaag te verminderen, worden doorgaans geleidende metaalzouten of oppervlakteactieve stoffen, ook wel antistatische middelen genoemd, gebruikt via methoden zoals het besproeien of coaten van de vezels en hun weefsels.

2. Mengmodificatiemethode

Door een hoeveelheid geleidend materiaal zoals roet of metaaloxide in acrylvezels te verwerken en dit te mengen met de acrylvezeloplossing, ontstaat een duurzame antistatische acrylvezel. Deze specifieke antistatische vezel vertoont een langdurig statisch effect; het toegevoegde antistatische middel moet echter wel specifieke thermische stabiliteitseigenschappen bezitten en tijdens de verwerking compatibel zijn met de vezel.

3. Ontologie chemische modificatiemethode

Door monomeren toe te voegen tijdens de productie van acrylcopolymeermateriaal en copolymerisatiereacties uit te voeren om hydrofiele acrylvezels te creëren, wordt het vochtabsorberend vermogen van het eindproduct verbeterd en krijgen de acrylvezels antistatische eigenschappen.

4. Samengestelde spinmethode

De geleidende elementen in de geleidende vezels, vervaardigd door middel van composietspinnen, lopen continu in de lengterichting en geven opgebouwde ladingen gemakkelijk af. Verschillende composietconfiguraties bestaan ​​uit een kern-huidstructuur, enkelvoudige of meervoudige cirkelvormige structuren en sandwichconstructies.

5. Vulmethode voor geleidend materiaal

Bij het spinproces bevindt zich een geleidende kernlaag met geleidende materialen en vezels voor een verbeterde geleidbaarheid. Deze vezels worden doelbewust entelaan de vezelspinoplossing toegevoegd, los van het spinproces zelf.

5. Prestatietesten van Anti–statische textielsoorten

Elektrostatische prestatieparameters en bijbehorende normen voor textiel

Het testen van elektriciteit omvat het onderzoeken van verschillende aspecten, zoals het identificeren van potentiële bronnen van statische elektriciteit en het evalueren van de statische elektriciteitseigenschappen van materialen en producten, evenals het beoordelen van de gevoeligheid van brandbare en explosieve materialen voor de effecten van statische elektriciteit. Normen die de eigenschappen van textiel reguleren, omvatten richtlijnen zoals de GB/T 12703-serie en FZ/T 01059, naast andere.

Testmethode voor elektrostatische eigenschappen van textiel

De testmethoden voor de elektrische lading van vezels of stoffen kunnen grofweg in twee categorieën worden verdeeld: kwalitatieve analyse en kwantitatieve analyse. Bij kwalitatieve analyse kan de aanwezigheid van ontladingsvonken, elektrische schokken, ontladingsgeluiden en aantrekkingskracht (stofaanhechting, vervuiling en verstrengeling rond het lichaam) worden waargenomen.

De basistestmethoden omvatten: de methode voor het bepalen van de halveringstijd van de statische spanning, de methode voor het meten van de wrijvingsspanning, de methode voor het meten van de oppervlakteladingsdichtheid, de dynamische statische spanningsmethode, de methode voor het meten van de ladingshoeveelheid en de soortelijke weerstandsmethode.

6. Ontdek BEGOODTEX vlamvertragende antistatische stof

BEGOODTEX-stoffen bezitten statische eigenschappen die worden verkregen door middel van specifieke, voor textiel ontwikkelde technieken om de opbouw van statische elektriciteit te voorkomen. Dit wordt bereikt door geleidende vezels te integreren of door bepaalde technieken toe te passen antistatisch behandelingenDeze aanpak helpt bij het ontladen van ladingen en minimaliseert de kans op vonken die ontvlambare materialen kunnen ontsteken of gevoelige elektronische onderdelen kunnen beschadigen.

BEGOODTEX vlamvertragende stoffen Ze hebben niet alleen antistatische eigenschappen, maar worden ook behandeld met geavanceerde vlamvertragende chemicaliën om effectief aan de veiligheidsvoorschriften te voldoen. Dit houdt in dat er duurzame vlamvertragers worden aangebracht op de katoenvezels en de stoffen waarin ze geweven zijn, waardoor de brandwerendheid gedurendetel50 wasbeurten behouden blijft.

De vlamvertragende en antistatische eigenschappen van BEGOODTEX-stoffen maken ze ideaal voor toepassingen zoals:beschermende werkkleding In sectoren waar brandgevaar en statische elektriciteit grote zorgen baren, bieden deze veelzijdige textielsoorten bescherming aan werknemers en spelen ze een cruciale rol bij het handhaven van de veiligheidsnormen op de werkplek.