Antistatiska fibrer
Antistatiska fibrer är en kategori av kemiska fibrer som inte lätt ackumulerar statiska laddningar. Under standardförhållanden krävs att antistatiska fibrer har en volymresistivitet på mindre än 10¹⁰Ω·cm eller en halveringstid för statisk laddningsförlust på mindre än 60 sekunder.
1 Funktioner hos antistatiska fibrer…
Antistatiska fibrer
Antistatiska fibrer är en typ av kemisk fiber som inte lätt ackumulerar statiska laddningar. Under standardförhållanden krävs att antistatiska fibrer har en volymresistivitet på mindre än 10¹⁰Ω·cm eller en halveringstid för statisk laddningsförlust på mindre än 60 sekunder.
1 Funktioner hos antistatiska fibrer
1.1 Orsaker till och faror med statisk elektricitet i textilmaterial
Textilmaterial är mestadels elektriska isolatorer med relativt hög specifik resistans, särskilt syntetfibrer med låg fuktabsorption såsom polyester-, akryl- och polyvinylkloridfibrer. Under textilbearbetning kommer nära kontakt och friktion mellan fibrer och fibrer eller fibrer och maskindelar att orsaka laddningsöverföring på ytan av föremål, vilket genererar statisk elektricitet.
Statisk elektricitet kan ha många negativa effekter. Till exempel stöter fibrer med samma laddning bort varandra, och fibrer med olika laddningar attraheras till maskindelar, vilket orsakar fluffning, ökad garnhårighet, dålig förpackningsformning, fibrer som fastnar på maskindelar, ökad garnbrott och spridda ränder på tygytan. Efter att kläder har laddats är det lätt att absorbera damm och bli smutsiga, och det kan uppstå intrassling mellan kläder och människokroppen, eller mellan kläder och kläder, och till och med elektriska gnistor kan genereras. I allvarliga fall kan den statiska spänningen nå flera tusen volt, och gnistor som genereras av urladdning kan orsaka bränder med allvarliga konsekvenser.
1.2 Metoder för att lösa statisk störning i syntetiska fibertyger
Det finns olika metoder för att ge syntetiska fibrer och deras tyger hållbara antistatiska egenskaper. Till exempel kan hydrofila polymerer eller ledande lågmolekylära polymerer tillsättas under polymerisationen eller spinningen av syntetiska fibrer; kompositspinningsteknik kan användas för att producera kompositfibrer med ett hydrofilt yttre lager. I spinningprocessen kan syntetiska fibrer blandas med fibrer med stark hygroskopicitet, eller fibrer med positiva laddningar och fibrer med negativa laddningar kan blandas enligt den potentiella sekvensen. Hållbar hydrofil hjälpbehandling kan också appliceras på tyger.
2 typer av antistatiska fibrer
2.1 Fibrer tillsatta med ytaktivt ämne
För att framställa fibrer med relativt varaktiga antistatiska effekter tillsätts ofta tensider till spinnbasen för blandspinning. Efter fiberbildningen kommer tensider kontinuerligt att migrera och diffundera från fiberns insida till ytan på grund av sina egna egenskaper, för att uppnå den antistatiska effekten. Det finns också metoder som att fixera tensider på fiberytan med hjälp av lim eller tvärbinda dem till filmer på fiberytan, och effekten liknar den som att pensla antistatisk lack på plastytan.
Den antistatiska effekten hos sådana fibrer är nära relaterad till miljöfuktigheten. När luftfuktigheten är hög kan fukt öka jonledningsförmågan hos det ytaktiva medlet, och den antistatiska prestandan förbättras avsevärt; i torra miljöer kommer effekten att försvagas.
2.2 Blandning, sampolymerisation och ympmodifiering av antistatiska fibrer
Kärnan i denna typ av antistatisk fiber är att modifiera den fiberbildande polymeren och förbättra fiberns hygroskopicitet genom att tillsätta hydrofila monomerer eller polymerer, vilket därigenom ger den antistatiska egenskaper. Dessutom kan kopparsulfat blandas in i akrylspinnmassan, och efter spinning och koagulering behandlas den med ett svavelhaltigt reduktionsmedel, vilket kan förbättra produktionseffektiviteten och konduktivitetsbeständigheten hos ledande fibrer. Förutom vanlig blandspinning har metoden att tillsätta hydrofila polymerer under polymerisation för att bilda ett mikro-flerfasdispersionssystem gradvis framkommit, såsom att tillsätta polyetylenglykol till kaprolaktamreaktionsblandningen för att förbättra hållbarheten hos antistatiska egenskaper.
2.3 Metallledande fibrer
Metallledande fibrer tillverkas vanligtvis av metallmaterial genom specifika fiberbildningsprocesser. Vanliga metaller inkluderar rostfritt stål, koppar, aluminium, nickel, etc. Sådana fibrer har utmärkt elektrisk ledningsförmåga, kan snabbt leda laddningar och effektivt eliminera statisk elektricitet. Samtidigt har de också god värmebeständighet och kemisk korrosionsbeständighet. Men när de appliceras på textilier finns det vissa begränsningar. Till exempel har metallfibrer låg kohesion, och bindningskraften mellan fibrerna under spinning är otillräcklig, vilket sannolikt orsakar problem med garnkvaliteten; färgen på färdiga produkter begränsas av själva metallens färg och är relativt enkel. I praktiska tillämpningar blandas de ofta med vanliga fibrer, med hjälp av metallfibrernas ledande fördel för att ge blandade produkter antistatiska egenskaper, och med hjälp av vanliga fibrer förbättras spinnprestanda och minskas kostnaderna.
2.4 Kolledande fibrer
Framställningsmetoderna för kolledande fibrer inkluderar huvudsakligen dopning, beläggning, karbonisering etc. Dopning innebär att blanda ledande föroreningar i det fiberbildande materialet för att ändra materialets elektroniska struktur och därigenom ge fibern konduktivitet; beläggning innebär att bilda ett ledande lager genom att belägga ett lager av kolmaterial med god konduktivitet, såsom kimrök, på fiberytan; karbonisering använder vanligtvis viskos, akryl, beck etc. som prekursorfibrer och omvandlar dem till ledande kolfibrer genom högtemperaturkarbonisering. De kolledande fibrer som framställs med dessa metoder erhåller en viss konduktivitet samtidigt som de bibehåller en del av fibrernas ursprungliga mekaniska egenskaper. Även om kolfibrer som behandlats med karbonisering har god konduktivitet, värmebeständighet och kemisk resistens, har de hög modul, hård textur, brist på seghet, är inte böjningsbeständiga och har ingen värmekrympningsförmåga, så deras användbarhet är dålig i vissa fall där fibrerna behöver ha god flexibilitet och deformerbarhet.
2.5 Organiska ledande fibrer gjorda av ledande polymerer
Organiska ledande fibrer gjorda av ledande polymerer har en speciell konjugerad struktur, och elektroner kan röra sig relativt fritt på molekylkedjan, vilket ger konduktivitet. På grund av sina unika ledande egenskaper och organiska materialegenskaper har sådana fibrer potentiellt tillämpningsvärde inom vissa avancerade områden med speciella materialprestandakrav och låg kostnadskänslighet, såsom specifika elektroniska apparater och flyg- och rymdområden.
2.6 Organiska ledande fibrer tillverkade genom att belägga ledande ämnen på vanliga syntetiska fibrer
Denna typ av fiber uppnår en antistatisk funktion genom att belägga ledande ämnen som kimrök och metall på ytan av vanliga syntetfibrer genom ytbehandlingsprocesser. Processen att belägga metall är relativt komplex och kostsam och kan ha en viss inverkan på fiberns slitegenskaper, såsom känslan i handen.
2.7 Organiska ledande fibrer tillverkade med kompositspinningsmetod
Kompositspinningsmetoden går ut på att i samma spinnprocess bilda en enda fiber med två eller flera olika komponenter genom en speciell kompositspinningsenhet. Genom att använda två eller flera polymerer med olika sammansättningar eller egenskaper används vanligtvis polymerer med konduktivitet eller polymerer tillsatta med ledande ämnen som en komponent och blandas med vanliga fiberbildande polymerer. Jämfört med andra antistatiska fiberframställningsmetoder har fibrerna som framställs med kompositspinningsmetoden mer stabila antistatiska egenskaper och mindre negativ inverkan på fibrernas ursprungliga egenskaper.
3 tillämpningar av antistatiska fibrer
I vardagen, när luften är för torr på vintern, är det troligt att statisk elektricitet genereras mellan mänsklig hud och kläder, och den momentana statiska spänningen kan i allvarliga fall nå tiotusentals volt, vilket orsakar obehag för människokroppen. Till exempel kan det generera 1500–35000 volt statisk elektricitet att gå på mattor, att gå på vinylgolv kan generera 250–12000 volt statisk elektricitet, och att gnugga mot en stol inomhus kan generera mer än 1800 volt statisk elektricitet. Nivån på statisk elektricitet beror huvudsakligen på luftfuktigheten i den omgivande luften. Vanligtvis, när den statiska störningen överstiger 7000 volt, kommer människor att känna en elektrisk stöt.
Statisk elektricitet är skadligt för människokroppen. Ihållande statisk elektricitet kan öka alkaliniteten i blodet, minska kalciumhalten i serumet och öka kalciumutsöndringen i urinen. Detta har en större inverkan på växande barn, äldre med mycket låga kalciumnivåer i blodet samt gravida kvinnor och ammande mödrar som behöver mycket kalcium. Överdriven ansamling av statisk elektricitet i människokroppen orsakar onormal strömledning i hjärnans nervcellsmembran, påverkar centrala nervsystemet, leder till förändringar i blodets pH-värde och syreegenskaper i kroppen, påverkar kroppens fysiologiska balans och orsakar symtom som yrsel, huvudvärk, irritabilitet, sömnlöshet, aptitlöshet och mental trance. Statisk elektricitet kan också störa blodcirkulationen, immun- och nervsystemet, påverka olika organs normala funktion (särskilt hjärtat) och kan orsaka onormal hjärtfrekvens och för tidiga hjärtslag. På vintern är ungefär en tredjedel av hjärt-kärlsjukdomarna relaterade till statisk elektricitet. Dessutom kan statisk elektricitet på människokroppen orsaka bränder i brandfarliga och explosiva områden.
Publiceringstid: 9 december 2025
