Entendendo as fibras e os têxteis condutores antiestáticos

Resumo. Este artigo aborda principalmente os princípios e métodos de materiais têxteis antiestáticos, apresenta os tipos e métodos de produção de fibras antiestáticas, bem como os métodos de produção e normas de teste de tecidos antiestáticos. A BEGOODTEX fornece chama antiestática de alto desempenhotecidos retardantes, que são amplamente utilizadas em vestuário de proteção industrial e em outros campos.

1. Visão geral

Mecanismo de geração de eletricidade estática

A atração dos elétrons da camada de valência (conhecida como eletronegatividade) varia dependendo dos átomos que compõem os materiais têxteis. Materiais com alta eletronegatividade atraem elétrons de valência de materiais com baixa eletronegatividade, fazendo com que se movam ou se transfiram em sua direção. Isso resulta em alguns materiais apresentando cargas positivas e outros, cargas negativas. O processo de geração de carga elétrica em um material é chamado de eletrização. Devido a diferentes condições e ambientes, cargas na superfície dos materiais podem ser geradas ou dissipadas. Ao atingir o equilíbrio, se o material não for eletricamente neutro, a carga presente é chamada de carga estática. A carga dos materiais e o comportamento resultante são chamados de fenômenos eletrostáticos.

Durante a produção, o processamento e a utilização de fibras e seus produtos, a eletricidade estática é gerada devido a fatores como fricção, estiramento, compressão, descascamento, indução de campo elétrico e secagem com ar quente.

Perigos da eletricidade estática

1. Afeta o desempenho de uso das roupas

A eletricidade estática gerada por roupas feitas de materiais diferentes pode fazer com que as peças se enrosquem umas nas outras, tornando o uso desconfortável. Roupas de fibra sintética, devido à forte eletricidade estática, são propensas a absorver partículas de poeira com cargas diferentes presentes no ar, o que pode facilmente contaminá-las; roupas sintéticas também são particularmente propensas a absorver caspa. O uso de roupas sintéticas gera alta voltagem estática devido ao atrito, que pode ser descarregada ao tocar objetos condutores, como metal, ou ao apertar as mãos de outras pessoas, resultando em uma sensação desconfortável de choque elétrico.

2. Provocar acidentes

Quando as pessoas usam roupas que acumulam cargas estáticas, essas cargas se infiltram por minúsculas frestas no ar, criando faíscas ao seu redor. Essas faíscas têm energia suficiente para iniciar ou até mesmo provocar explosões em gases inflamáveis ​​e explosivos próximos. Já foram observados incidentes como pessoas usando roupas que causam acidentes quando barris de gasolina são detonados ou salas de anestesia com éter em hospitais pegam fogo; poeira em fábricas se inflama; e eletricidade estática levando a falhas em paraquedas e resultando em vítimas.

3. Afeta a saúde humana

O impacto da eletricidade no corpo humano ainda não está claro para muitas pessoas. Existem diversas crenças sobre seus efeitos, como o aumento da pressão arterial ou o desencadeamento da depleção de cálcio na corrente sanguínea, levando a alergias de pele, entre outras possibilidades. No entanto, é evidente que a consideração da eletricidade nos materiais utilizados para pesquisas em órgãos artificiais tem despertado grande interesse devido às suas potenciais implicações para a saúde humana.

4. Impacto na qualidade dos produtos têxteis

Quando as fibras se soltam durante o processo de separação devido à eletricidade no ambiente de operação das máquinas, elas se espalham de forma irregular, atingindo estruturas, tubulações e outras áreas, causando espessuras irregulares na camada de fibras produzidas. Além disso, as fibras podem se emaranhar em rolos de pressão e outras peças da máquina, dificultando o andamento da produção. Na fase de triagem, as fibras carregadas tendem a se emaranhar nos componentes da máquina, interrompendo o processo de fabricação e liberando poeira de fibras curtas no ar, o que resulta em contaminação.

2. Princípios e métodos antiestáticos de materiais têxteis

Princípio antiestático de materiais têxteis

A eletricidade estática geralmente é criada de duas maneiras: por contato e por indução, devido à própria eletricidade estática existente, o que produz um acúmulo maior de carga estática. Portanto, o termo antiestático indica a capacidade de materiais estáticos de diminuir a transferência de carga, resultando em menor acúmulo de estática, minimizando o atrito ou o contato com objetos e, consequentemente, alcançando um efeito antiestático. As técnicas geralmente empregadas incluem as opções mencionadas.

1. Melhorar a hidrofilicidade das fibras.

A água é excelente condutora de eletricidade porque, quando uma fibra ou tecido é umedecido, permite que a carga se disperse rapidamente pela água presente, reduzindo assim a probabilidade de acúmulo de eletricidade estática devido à alta capacidade de absorção de umidade da fibra.

2. Método de neutralização de carga

O processo de neutralização de cargas consiste em misturar duas substâncias com cargas opostas em uma balança para equilibrar as cargas, com polaridades variáveis, sem eliminá-lastel; em vez disso, neutraliza as cargas superficiais.

3. Alta por coronavírus

O método de descarga corona envolve o redirecionamento da eletricidade de tecidos sem a necessidade de aterrá-los, utilizando vários tipos de fibras condutoras, como fibras metálicas e fibras à base de carbono, ou aplicando revestimentos condutores, como negro de fumo, na camada externa de fibras sintéticas, ou ainda criando compósitos de fibras compostas de compostos de carbono ou metálicos com polímeros formadores de fibras para gerar fibras compósitas de material condutor.

Métodos antiestáticos têxteis

As técnicas comumente empregadas na produção em larga escala para prevenir descargas elétricas incluem principalmente o aumento dos níveis de umidade do ambiente e o aprimoramento da condutividade dos materiais de fibra, sendo a abordagem fundamental a redução da resistência da fibra e o aumento de sua condutividade.

Normalmente, existem três abordagens para lidar com a estática em tecidos. Um método envolve a aplicação de agentes de acabamento antiestático no tecido.

A próxima técnica inclui o aprimoramento das fibras por meio de enxerto com materiais e a combinação delas com outras fibras hidrofílicas.

Fibras condutoras misturadas ou entrelaçadas representam o tipo de material usado nesse contexto. Essas fibras funcionam aumentando a capacidade do tecido de reter umidade e promovendo a liberação de eletricidade estática.

Em ambientes fechados ou após várias lavagens na máquina de lavar, o efeito do tratamento pode não durar muito ou não apresentar uma diferença perceptível; a terceira abordagem pode lidar de forma eficaz e contínua com o problema da eletricidade estática nos tecidos e é adequada para tipos específicos de vestuário funcional, como uniformes antiestáticos.

3. Produção de fibras antiestáticas e condutoras

Tipos de fibras antiestáticas e condutoras

Com base na categorização dos materiais utilizados nas fibras, elas podem ser classificadas em formulações antiestáticas, variedades metálicas e fibras condutoras antiestáticas à base de negro de fumo; fibras condutoras à base de polímeros e fibras antiestáticas de óxido metálico em nanoescala também são exemplos.

1. Formulação antiestática: Fibras antiestáticas e condutoras

O processo de incorporação de fibras estáticas e condutoras em formulações antiestáticas é simples e não altera significativamente as características inerentes da resina. Essa integração facilita a criação de uma camada na superfície do material que reduz efetivamente sua resistividade superficial e dissipa rapidamente qualquer eletricidade estática acumulada.

2. Fibras antiestáticas e condutoras à base de metal

Essa variante de fibra é produzida explorando a condutividade dos metais por meio de técnicas como o método de trefilação direta, que consiste em puxar repetidamente o fio de metal através de um molde para alongá-lo. Ligas como aço, cobre e alumínio, juntamente com metais preciosos como ouro e prata, são comumente empregadas nesse processo. Outra abordagem é o método de corte, no qual o metal é cortado em filamentos e combinado com fibras comuns para criar tecidos condutores.

3. Fibras antiestáticas e condutoras à base de negro de fumo

Materiais inorgânicos como o negro de fumo e o grafeno são frequentemente utilizados devido às suas propriedades estáticas e condutoras na fabricação de fibras condutoras por meio de processos como a aplicação do método de dopagem ou o tratamento de carbonização da fibra.

4. Fibras poliméricas antiestáticas e condutoras

Os materiais poliméricos são geralmente vistos como isolantes; no entanto, a introdução dos materiais de poliacetileno na década de 1970 desafiou essa noção. Desde então, outros materiais condutores à base de polímeros, como a polianilina, foram descobertos, levando a um aumento significativo nas pesquisas que exploram a condutividade de substâncias poliméricas.

5. Fibras antiestáticas e condutoras de óxido metálico em nanoescala

As propriedades de leveza e transparência dos pós de óxido metálico permitem criar fibras antiestáticas de cor clara e aparência muito transparente. Dentre os métodos de fabricação de fibras condutoras disponíveis atualmente, este se destaca como uma opção moderna e promissora.

Comparação das características de aditivos condutores
Tipos de enchimentos	Principais vantagens e desvantagens
negro de carbono	Barato e estável; Devido à cor preta do produto afetar sua aparência, é necessário um tamanho de partícula pequeno; Alta resistividade
fibra de carbono	Possui excelente resistência à corrosão e à radiação; alta resistência mecânica e alto módulo de elasticidade; alta resistividade e processamento complexo
prata	Propriedades estáveis ​​e baixa resistividade; Preço elevado e problema de migração da prata
Fibras de óxido de zinco	Baixa dosagem, boa estabilidade e cor clara; Alta resistividade
Titânia	Boa estabilidade e cor clara; Alta resistividade
Dióxido de estanho nano (dopado com antimônio)	Boa estabilidade, cor clara, tamanho de partícula pequeno, alta transparência

Produção de fibras antiestáticas e condutoras

1. Acabamento antiestático

As fibras antiestáticas podem ser produzidas utilizando duas técnicas de fabricação que envolvem o uso de agentes antiestáticos para classificar as fibras: o método antiestático externo e o método antiestático interno.

A abordagem antiestática externa envolve a aplicação de um agente antiestático nas superfícies das fibras, conhecida como método de acabamento superficial, que pode ser categorizada em métodos de acabamento antiestático temporários e duráveis.

Implementar um método para prevenir a eletricidade estática envolve adicionar um agente antiestático dentro da fibra.

2. Modificação química de fibras

Na maioria dos casos, reações químicas são utilizadas para modificar fibras têxteis a fim de produzir fibras estáticas. O primeiro método envolve alterações químicas para criar fibras estáticas, enquanto o segundo método envolve técnicas de mistura ou compósitos com o mesmo propósito.

3. Fibras condutoras embutidas ou misturadas

Na década de 1960, foram introduzidas as fibras condutoras. Inicialmente, como fibras condutoras orgânicas revestidas com negro de fumo e, posteriormente, como fibras revestidas com metal na superfície. As características mecânicas dessas fibras metalizadas diferem notavelmente das fibras comuns, o que torna sua mistura mais desafiadora e explica por que elas não são de uso frequente.

4. Produção de UMantiestático Fabrics

Crequisitos de resistência e design de tecidos antiestáticos

Os tecidos antiestáticos precisam atender aos padrões de funcionalidade antiestática, mantendo ao mesmo tempo a aparência e as especificações típicas dos materiais de vestuário comuns. Esses tecidos são geralmente empregados em ambientes que exigem propriedades antiestáticas, como operações aeroespaciais ou indústrias como defesa, extração de petróleo, mineração e saúde. São itens de uso cotidiano. Consequentemente, a estrutura do design têxtil deve priorizar tecidos mais densos.

Método de produção de tecido antiestático

Utilizando a criação de tecido antiestático como estudo de caso para ilustrar o processo de fabricação desse tecido.

O processo de criação de fibra acrílica estática normalmente envolve a modificação da fibra acrílica para torná-la antiestática por meio de vários métodos, como o tratamento da superfície da fibra e a mistura com outros materiais ou produtos químicos, como a fiação de compósitos e a adição de materiais condutores para enchimento.

1. Método de tratamento da superfície da fibra

O tratamento de fibras para reduzir o acúmulo de eletricidade na camada superficial geralmente envolve o uso de sais metálicos condutores ou surfactantes conhecidos como agentes antiestáticos, por meio de métodos como pulverização ou revestimento das fibras e seus tecidos.

2. Método de modificação de mistura

Ao incorporar uma quantidade de material condutor, como negro de fumo ou óxido metálico, na fibra acrílica e misturá-lo à solução de fibra acrílica, obtém-se uma fibra acrílica antiestática de longa duração. Essa fibra antiestática específica demonstra um efeito antiestático duradouro; no entanto, o agente antiestático adicionado precisa possuir características específicas de estabilidade térmica e ser compatível com a fibra durante o processamento.

3. método de modificação química da ontologia

Ao incorporar monômeros durante a produção de material copolímero acrílico e ao realizar reações de copolimerização para criar fibras acrílicas hidrofílicas, aumenta-se a capacidade de absorção de umidade do produto final e conferem-se propriedades antiestáticas às fibras acrílicas.

4. Método de fiação composta

Os elementos condutores dentro das fibras condutoras, produzidas por fiação composta, estendem-se continuamente ao longo do comprimento e liberam facilmente as cargas acumuladas. Diferentes configurações compostas incluem designs de núcleo revestido, estruturas circulares de um ou múltiplos pontos, bem como formações em sanduíche.

5. Método de preenchimento com material condutor

No processo de fiação, a camada central condutora contém materiais e fibras condutoras para aumentar a condutividade, adicionados propositalmente à solução de fiação de fibrasteldo próprio processo de fiação do compósito.

5. Testes de desempenho de anti–Têxteis estáticos

Parâmetros de desempenho eletrostático e normas relacionadas para têxteis

Os testes de eletricidade envolvem a análise de diversos aspectos, como a identificação de potenciais fontes de riscos de eletricidade estática e a avaliação das propriedades eletrostáticas de materiais e produtos, além da avaliação da sensibilidade de materiais inflamáveis ​​e explosivos aos efeitos da eletricidade estática. As normas que regem as propriedades dos têxteis abrangem diretrizes como a série GB/T 12703 e a FZ/T 01059, entre outras.

Método de teste para propriedades eletrostáticas de têxteis

Os métodos de teste da carga elétrica de fibras ou tecidos podem ser divididos em duas categorias principais: análise qualitativa e análise quantitativa. A análise qualitativa permite observar a presença de faíscas de descarga, choques elétricos, sons de descarga e atração (aderência de poeira, contaminação e emaranhamento ao redor do tecido).

Os métodos básicos de teste incluem: método da meia-vida da tensão estática, método da tensão de carga por atrito, método da densidade de carga superficial, método da tensão estática dinâmica, método da quantidade de carga e método da resistividade.

6. Explorando o tecido antiestático e retardante de chamas BEGOODTEX

Os tecidos BEGOODTEX possuem propriedades antiestáticas que são obtidas através de técnicas específicas desenvolvidas para têxteis, prevenindo o acúmulo de eletricidade estática por meio da integração de fibras condutoras ou da aplicação de revestimentos antiestático tratamentosEssa abordagem auxilia na descarga de cargas e minimiza a probabilidade de faíscas que podem acionar materiais inflamáveis ​​ou danificar componentes eletrônicos sensíveis.

Tecidos retardantes de chamas BEGOODTEX Além de possuírem propriedades antiestáticas, também passam por tratamento com produtos químicos retardantes de chamas de última geração para atender eficazmente às normas de segurança. Isso envolve a aplicação de retardantes de chamas de longa duração nas fibras de algodão e nos tecidos em que são produzidas, garantindo que a resistência ao fogo seja mantida portel50 lavagens.

As propriedades retardantes de chamas e antiestáticas dos tecidos BEGOODTEX os tornam ideais para usos como:vestuário de trabalho de proteção Em setores onde os riscos de incêndio e eletricidade estática são preocupações significativas, esses tecidos versáteis oferecem proteção aos trabalhadores e desempenham um papel crucial na manutenção dos padrões de segurança no local de trabalho.