Понимание антистатических проводящих волокон и текстильных материалов

Абстрактный. В данной статье в основном рассматриваются принципы и методы производства антистатических текстильных материалов, представлены типы и методы производства антистатических волокон, а также методы производства и стандарты испытаний антистатических тканей. Компания BEGOODTEX предоставляет высокоэффективное антистатическое пламяогнестойкие тканикоторые широко используются в промышленной защитной одежде и других областях.

1. Обзор

Механизм генерации статического электричества

Сила притяжения электронов валентного слоя (известная как электроотрицательность) варьируется в зависимости от атомов, составляющих текстильные материалы. Материалы с высокой электроотрицательностью будут притягивать валентные электроны от материалов с низкой электроотрицательностью, заставляя их перемещаться или переноситься к ним, в результате чего одни материалы будут нести положительные заряды, а другие — отрицательные. Процесс генерации электрического заряда в материале называется электризацией. В зависимости от различных условий и окружающей среды заряды на поверхности материалов могут генерироваться или рассеиваться. При достижении равновесия, если материал не является электрически нейтральным, переносимый заряд называется статическим зарядом. Зарядка материалов и результирующее поведение называются электростатическими явлениями.

В процессе производства, обработки и использования волокон и изделий из них генерируется статическое электричество под воздействием таких факторов, как трение, растяжение, сжатие, отслаивание, индукция электрического поля и сушка горячим воздухом.

Опасности статического электричества

1. Влияет на износостойкость одежды

Статическое электричество, генерируемое одеждой из разных материалов, может приводить к спутыванию одежды, что делает ее неудобной в ношении. Одежда из химических волокон, из-за сильного статического электричества, склонна поглощать частицы пыли с различными зарядами из воздуха, что легко загрязняет одежду; синтетическая одежда также особенно склонна к появлению перхоти. Ношение синтетической одежды генерирует высокое статическое напряжение из-за трения, которое может разряжаться при прикосновении к проводящим предметам, таким как металл, или при рукопожатии, вызывая неприятное ощущение электрического удара.

2. Причинение аварий

Когда люди носят одежду, накапливающую статический заряд, этот заряд просачивается через крошечные щели в воздухе, создавая вокруг себя искры. Эти искры обладают достаточной энергией, чтобы вызвать взрыв или даже спровоцировать взрывы легковоспламеняющихся и взрывоопасных газов поблизости. Наблюдались такие инциденты, как случаи, когда люди в одежде становились причиной аварий при взрыве бочек с бензином или возгорании помещений для анестезии в больницах; воспламенение пыли на заводах; а также случаи, когда статическое электричество приводило к отказу парашютов и, как следствие, к жертвам.

3. Влияет на здоровье человека

Влияние электричества на человеческий организм остается неясным для многих людей. Существуют различные мнения о его воздействии, например, повышение артериального давления, истощение запасов кальция в крови и развитие кожных аллергий. Однако очевидно, что изучение влияния электричества на материалы, используемые в исследованиях искусственных органов, вызвало значительный интерес из-за его потенциального воздействия на здоровье человека.

4. Влияние на качество текстильной продукции

Когда волокна в процессе разделения друг от друга разрыхляются под воздействием электричества в рабочей среде оборудования, они неравномерно попадают на рамы машин, трубопроводы и другие участки, вызывая неравномерную толщину слоя производимого волокна, а также запутываются с прижимными роликами и другими деталями оборудования, что затрудняет бесперебойное протекание производства. На этапе сортировки заряженные волокна имеют тенденцию запутываться с компонентами машин, нарушая производственный процесс и приводя к выбросу пыли из коротких волокон в воздух, что вызывает загрязнение.

2. Принципы и методы антистатической обработки текстильных материалов

Антистатический принцип текстильных материалов

Статическое электричество обычно создается двумя способами. Через контакт и индукцию самим существующим статическим электричеством, что приводит к накоплению большего статического заряда. Следовательно, антистатичность указывает на способность статических материалов уменьшать передачу заряда, что приводит к меньшему накоплению статического электричества, минимизирует трение или прикосновение к предметам и, таким образом, обеспечивает антистатический эффект. Обычно используются следующие методы.

1. Улучшить гидрофильность волокон.

Вода отлично проводит электричество, потому что при намокании волокна или ткани заряд быстро рассеивается в присутствующей на них воде, тем самым уменьшая вероятность накопления статического электричества, обусловленного высокой влагопоглощающей способностью волокна.

2. Метод нейтрализации заряда

Процесс нейтрализации заряда включает смешивание двух веществ с противоположными зарядами на весах для уравновешивания зарядов с различной полярностью безtelих устранения; вместо этого он обнуляет поверхностные заряды.

3. Корона-разряд

Метод коронного разряда включает в себя перенаправление электричества от тканей без необходимости их заземления с помощью различных типов проводящих волокон, таких как металлические и углеродные волокна, или путем нанесения проводящих покрытий, например, сажи, на внешний слой синтетических волокон, или путем создания композитных волокон из углеродных или металлических соединений с волокнообразующими полимерами для получения проводящих композитных волокон.

Методы защиты текстиля от статического электричества

В реальных производственных условиях для предотвращения образования электрических разрядов обычно применяются следующие методы: повышение уровня влажности окружающей среды и улучшение проводимости волоконных материалов, при этом основной подход заключается в снижении сопротивления волокон и повышении их проводимости.

Как правило, существует три подхода к решению проблемы статического электричества в текстильных изделиях. Один из методов включает нанесение на ткань антистатических составов.

Следующий метод включает в себя улучшение свойств волокон путем прививки к ним различных материалов и их сочетания с другими гидрофильными волокнами.

В данном контексте используются смешанные или тканые проводящие волокна. Эти волокна улучшают способность ткани удерживать влагу и способствуют выделению статического электричества.

В условиях интенсивной эксплуатации или после нескольких стирок в стиральной машине эффект от обработки может быть недолгим или не давать заметного результата; третий подход позволяет эффективно и непрерывно бороться с проблемой статического электричества в тканях и подходит для определенных типов функциональной одежды, например, антистатической униформы.

3. Производство антистатических и проводящих волокон

Типы антистатических и проводящих волокон

В зависимости от используемых в волокнах материалов, их можно разделить на антистатические составы, металлические варианты и антистатические проводящие волокна на основе сажи; примерами также являются проводящие волокна на основе полимеров и наноразмерные антистатические волокна на основе оксидов металлов.

1. Антистатическая формула: антистатические и проводящие волокна

Процесс включения статических и проводящих волокон в антистатические составы прост и не вносит существенных изменений в присущие смоле характеристики. Такое включение способствует созданию слоя на поверхности материала, который эффективно снижает его поверхностное сопротивление и быстро рассеивает накопленное статическое электричество.

2. Антистатические и проводящие волокна на основе металлов

Этот вариант волокна получают, используя проводимость металлов с помощью таких методов, как метод прямой вытяжки, который включает в себя многократное протягивание металлической проволоки через форму для ее удлинения. В этом процессе обычно используются сплавы, такие как сталь, медь и алюминий, а также драгоценные металлы, такие как золото и серебро. Другой подход — это метод резки, при котором металл разрезается на нити и соединяется с обычными волокнами для создания проводящих текстильных материалов.

3. Антистатические и проводящие волокна на основе сажи

Неорганические материалы, такие как сажа и графен, часто используются благодаря своим статическим и проводящим свойствам при производстве проводящих волокон посредством таких процессов, как легирование или карбонизация волокон.

4. Полимерные антистатические и проводящие волокна

Полимерные материалы обычно рассматриваются как изоляторы; однако появление полиацетиленовых материалов в 1970-х годах поставило под сомнение это представление. С тех пор были открыты другие проводящие материалы на основе полимеров, такие как полианилин, что привело к резкому росту исследований проводимости полимерных веществ.

5. Антистатические и проводящие волокна из наноразмерных оксидов металлов

Светопроницаемость и прозрачность порошков оксидов металлов позволяют создавать антистатические волокна светлого цвета и очень прозрачные на вид. Среди существующих сегодня способов изготовления проводящих волокон этот метод выделяется как модный и многообещающий.

Сравнение характеристик проводящих добавок
Виды филлеров	Основные преимущества и недостатки
технический углерод	Дешевый и стабильный; поскольку черный цвет продукта влияет на его внешний вид, требуется малый размер частиц; высокое удельное сопротивление
углеродное волокно	Обладает превосходной коррозионной стойкостью и радиационной стойкостью; высокой прочностью и высоким модулем упругости; высоким удельным сопротивлением и сложностью обработки
серебро	Стабильные свойства и низкое сопротивление; высокая цена и проблема миграции серебра
нитевидные кристаллы оксида цинка	Низкая дозировка, хорошая стабильность и светлый цвет; высокое удельное сопротивление
Титания	Хорошая стабильность и светлый цвет; высокое удельное сопротивление
Наночастицы диоксида олова (легированного сурьмой)	Хорошая стабильность, светлый цвет, малый размер частиц, высокая прозрачность

Производство антистатических и проводящих волокон

1. Антистатическое покрытие

Антистатические волокна могут быть изготовлены с использованием двух технологий, включающих применение антистатических агентов для классификации волокон: метод внешней антистатической обработки и метод внутренней антистатической обработки.

Внешний антистатический метод включает нанесение антистатического средства на поверхность волокон, известный как метод обработки поверхности, который можно разделить на временный и долговременный антистатический методы обработки.

Для предотвращения статического электричества используется метод, предполагающий добавление антистатического агента внутрь волокна.

2. Химическая модификация волокон

В большинстве случаев для модификации текстильных волокон с целью получения статических волокон используются химические реакции. Первый метод включает химические изменения для создания статических волокон, а второй метод предполагает смешивание или композитные технологии для той же цели.

3. Встроенные или смешанные проводящие волокна

В 1960-х годах были введены проводящие волокна. Сначала это были органические проводящие волокна, покрытые сажей, а позже — волокна, покрытые металлом на поверхности. Механические характеристики этих металлизированных волокон заметно отличаются от обычных волокон, что усложняет их смешивание и объясняет, почему они не получили широкого распространения.

4. Производство Аантистатический Фаббрики

ВТребования к износостойкости и конструкции антистатических тканей

Антистатические текстильные материалы должны соответствовать стандартам защиты от статического электричества, а также внешнему виду и характеристикам, типичным для обычных материалов для одежды. Эти антистатические ткани обычно используются в условиях, требующих антистатических свойств, например, в аэрокосмической отрасли или в таких отраслях, как оборонная промышленность, нефтедобыча, горнодобывающая промышленность и здравоохранение. Они широко используются в повседневной жизни. В результате, при проектировании текстильных изделий следует отдавать приоритет более плотным тканям.

Способ производства антистатической ткани

В качестве примера использования процесса производства антистатической ткани можно привести ее изготовление.

Процесс создания антистатического акрилового волокна обычно включает в себя модификацию акрилового волокна для придания ему антистатических свойств различными методами, такими как обработка поверхности волокна и смешивание с другими материалами или химическими веществами, например, композитное прядение и добавление проводящих материалов для наполнителей.

1. Метод обработки поверхности волокна

Обработка волокон для уменьшения накопления электричества в поверхностном слое обычно включает использование проводящих солей металлов или поверхностно-активных веществ, известных как антистатические агенты, посредством таких методов, как распыление или покрытие волокон и их тканей.

2. метод модификации смешивания

Введение в акриловое волокно определенного количества проводящего материала, такого как сажа или оксид металла, и его смешивание с раствором акрилового волокна позволяет получить долговечное антистатическое акриловое волокно. Это конкретное антистатическое волокно демонстрирует длительное статическое воздействие; однако добавленный антистатический агент должен обладать определенными характеристиками термической стабильности и быть совместимым с волокном в процессе обработки.

3. Метод химической модификации на основе онтологии

Включение мономеров в процессе производства акрилового сополимерного материала и участие в реакциях сополимеризации для создания гидрофильных акриловых волокон повышают влагопоглощающие свойства конечного продукта и придают акриловым волокнам антистатические свойства.

4. Композитный метод прядения

Проводящие элементы внутри проводящих волокон, изготовленных методом композитного прядения, непрерывно располагаются вдоль продольного направления и легко высвобождают накопившиеся заряды. Различные конфигурации композитов включают в себя конструкции типа «оболочка-сердцевина», одноточечные или многоточечные круглые структуры, а также сэндвич-структуры.

5. метод заполнения проводящим материалом

В процессе прядения проводящий сердечник, состоящий из проводящих материалов и волокон, целенаправленно добавляется в раствор для прядения волоконtelот самого процесса прядения композитных материалов для повышения проводимости.

5. Тестирование производительности Anti–статический текстиль

Параметры электростатических характеристик и соответствующие стандарты текстильных изделий

Испытания на электробезопасность включают в себя изучение различных аспектов, таких как выявление потенциальных источников опасности статического электричества и оценка свойств материалов и изделий, связанных со статическим электричеством, а также оценка чувствительности легковоспламеняющихся и взрывоопасных материалов к воздействию статического электричества. Стандарты, регулирующие свойства текстильных изделий, включают в себя руководящие принципы, такие как серия GB/T 12703 и FZ/T 01059, и другие.

Метод определения электростатических свойств текстильных изделий

Методы определения электрического заряда волокон или тканей можно условно разделить на две категории: качественный и количественный анализ. Качественный анализ позволяет наблюдать наличие разрядных искр, электрических разрядов, звуков разряда и притяжения (прилипание пыли, загрязнение и запутывание вокруг тела).

К основным методам тестирования относятся: метод периода полураспада статического напряжения, метод напряжения трения, метод поверхностной плотности заряда, метод динамического статического напряжения, метод количества заряда и метод удельного сопротивления.

6. Ознакомьтесь с огнестойкой и антистатической тканью BEGOODTEX

Ткани BEGOODTEX обладают статическими свойствами, которые достигаются с помощью специальных технологий, разработанных для текстиля, предотвращающих накопление статического электричества путем интеграции проводящих волокон или применения антистатический лечениеТакой подход способствует разрядке зарядов и минимизирует вероятность возникновения искр, которые могут активировать легковоспламеняющиеся материалы или повредить чувствительные электронные компоненты.

Огнестойкие ткани BEGOODTEX Хлопчатобумажные волокна не только обладают антистатическими свойствами, но и проходят обработку современными огнезащитными химическими веществами для эффективного соответствия требованиям безопасности. Это включает в себя нанесение стойких огнезащитных составов на хлопчатобумажные волокна и ткани, в которые они вплетены, обеспечивая сохранение огнестойкости примерно вtel50 стирок.

Огнестойкие и антистатические свойства тканей BEGOODTEX делают их идеальными для таких применений, как:защитная рабочая одежда В отраслях, где пожарная опасность и статическое электричество представляют собой серьезную проблему, эти универсальные текстильные материалы обеспечивают защиту работников и играют решающую роль в поддержании стандартов безопасности на рабочем месте.