Antistatické vlákno, poďme sa o ňom dozvedieť viac!

Antistatické vlákna

Antistatické vlákna sú kategóriou chemických vlákien, ktoré ľahko nehromadia statický náboj. Za štandardných podmienok musia mať antistatické vlákna objemový odpor menší ako 10¹⁰Ω·cm alebo polčas rozpadu statického náboja kratší ako 60 sekúnd.
抗静电面料工装

1 Funkcie antistatických vlákien…

Antistatické vlákna

Antistatické vlákna sú typom chemických vlákien, ktoré ľahko nehromadia statický náboj. Za štandardných podmienok musia mať antistatické vlákna objemový odpor menší ako 10¹⁰Ω·cm alebo polčas rozpadu statického náboja kratší ako 60 sekúnd.

1 Funkcie antistatických vlákien

1.1 Príčiny a nebezpečenstvá problémov so statickou elektrinou v textilných materiáloch

Textilné materiály sú väčšinou elektrické izolanty s relatívne vysokým špecifickým odporom, najmä syntetické vlákna s nízkou absorpciou vlhkosti, ako sú polyesterové, akrylové a polyvinylchloridové vlákna. Počas spracovania textilu úzky kontakt a trenie medzi vláknami alebo vláknami a časťami strojov spôsobuje prenos náboja na povrchu predmetov, čím vzniká statická elektrina.
Statická elektrina môže mať mnoho nepriaznivých účinkov. Napríklad vlákna s rovnakým nábojom sa navzájom odpudzujú a vlákna s rôznym nábojom sa priťahujú k častiam strojov, čo spôsobuje chuchvalcovanie prameňov priadze, zlú štruktúru návinu, prilepenie vlákien k častiam strojov, zvýšené pretrhnutie priadze a rozptýlené šmuhy na povrchu tkaniny. Po nabití odev ľahko absorbuje prach a znečistí sa, môže dôjsť k zamotaniu medzi odevom a ľudským telom alebo medzi odevom a odevom, a dokonca môžu vznikať aj elektrické iskry. V závažných prípadoch môže statické napätie dosiahnuť niekoľko tisíc voltov a iskry vznikajúce pri výboji môžu spôsobiť požiar s vážnymi následkami.

1.2 Metódy na riešenie statickej interferencie syntetických vlákien

Existujú rôzne metódy, ako dodať syntetickým vláknam a ich tkaninám trvalé antistatické vlastnosti. Napríklad hydrofilné polyméry alebo vodivé polyméry s nízkou molekulovou hmotnosťou sa môžu pridávať počas polymerizácie alebo spriadania syntetických vlákien; technológia kompozitného spriadania sa môže použiť na výrobu kompozitných vlákien s hydrofilnou vonkajšou vrstvou. V procese spriadania sa môžu syntetické vlákna miešať s vláknami so silnou hygroskopickosťou alebo sa môžu miešať vlákna s kladným a záporným nábojom podľa potenciálovej sekvencie. Na tkaniny sa môže aplikovať aj trvalá hydrofilná pomocná úprava.

2 typy antistatických vlákien

2.1 Vlákna s pridanými povrchovo aktívnymi látkami

Na prípravu vlákien s relatívne odolnými antistatickými účinkami sa do zvlákňovacieho roztoku pre zmesové zvlákňovanie často pridávajú povrchovo aktívne látky. Po vytvorení vlákna povrchovo aktívne látky vďaka svojim vlastným vlastnostiam neustále migrujú a difundujú z vnútra vlákna na povrch, čím sa dosiahne antistatický účinok. Existujú aj metódy, ako je fixácia povrchovo aktívnych látok na povrchu vlákna pomocou lepidiel alebo ich zosieťovanie do filmov na povrchu vlákna, pričom účinok je podobný nanášaniu antistatického laku štetcom na plastový povrch.
Antistatický účinok takýchto vlákien úzko súvisí s vlhkosťou prostredia. Pri vysokej vlhkosti môže vlhkosť zvýšiť iónovú vodivosť povrchovo aktívnej látky a antistatický účinok sa výrazne zlepší; v suchom prostredí sa účinok oslabí.

2.2 Zmes, kopolymerizácia a modifikácia štepenia antistatických vlákien

Jadrom tohto typu antistatického vlákna je modifikácia polyméru tvoriaceho vlákno a zvýšenie hygroskopickosti vlákna pridaním hydrofilných monomérov alebo polymérov, čím sa mu dodávajú antistatické vlastnosti. Okrem toho sa do akrylového zvlákňovacieho roztoku môže primiešať síran meďnatý a po zvlákňovaní a koagulácii sa spracuje redukčným činidlom obsahujúcim síru, čo môže zlepšiť výrobnú účinnosť a vodivosť vodivých vlákien. Okrem bežného zmiešaného zvlákňovania sa postupne objavila metóda pridávania hydrofilných polymérov počas polymerizácie za účelom vytvorenia mikro-viacfázového disperzného systému, ako je pridanie polyetylénglykolu do kaprolaktámovej reakčnej zmesi na zvýšenie odolnosti antistatických vlastností.

2.3 Kovové vodivé vlákna

Kovové vodivé vlákna sa zvyčajne vyrábajú z kovových materiálov špecifickými procesmi tvarovania vlákien. Medzi bežné kovy patrí nehrdzavejúca oceľ, meď, hliník, nikel atď. Takéto vlákna majú vynikajúcu elektrickú vodivosť, dokážu rýchlo viesť náboje a účinne eliminovať statickú elektrinu. Zároveň majú dobrú tepelnú odolnosť a chemickú odolnosť proti korózii. Pri použití na textílie však existujú určité obmedzenia. Napríklad kovové vlákna majú nízku súdržnosť a spojovacia sila medzi vláknami počas pradenia je nedostatočná, čo pravdepodobne spôsobí problémy s kvalitou priadze; farba hotových výrobkov je obmedzená farbou samotného kovu a je relatívne jednotná. V praktických aplikáciách sa často miešajú s bežnými vláknami, pričom sa využíva vodivá výhoda kovových vlákien na získanie antistatických vlastností zmiešaných výrobkov a bežné vlákna sa používajú na zlepšenie výkonu pradenia a zníženie nákladov.

2.4 Uhlíkové vodivé vlákna

Metódy prípravy vodivých uhlíkových vlákien zahŕňajú najmä dopovanie, poťahovanie, karbonizáciu atď. Dopovanie spočíva vo primiešaní vodivých nečistôt do materiálu tvoriaceho vlákna, čím sa zmení elektronická štruktúra materiálu, čím sa vláknu dodá vodivosť; poťahovanie spočíva vo vytvorení vodivej vrstvy nanesením vrstvy uhlíkového materiálu s dobrou vodivosťou, ako je napríklad sadza, na povrch vlákna; karbonizácia vo všeobecnosti využíva viskózu, akryl, smolu atď. ako prekurzory vlákien a ich premenou na vodivé uhlíkové vlákna prostredníctvom vysokoteplotnej karbonizácie. Vodivé uhlíkové vlákna pripravené týmito metódami získavajú určitú vodivosť a zároveň si zachovávajú časť pôvodných mechanických vlastností vlákien. Hoci uhlíkové vlákna upravené karbonizáciou majú dobrú vodivosť, tepelnú odolnosť a chemickú odolnosť, majú vysoký modul pružnosti, tvrdú textúru, chýba im húževnatosť, nie sú odolné voči ohybu a nemajú schopnosť zmršťovania teplom, takže ich použiteľnosť je v niektorých prípadoch, keď vlákna potrebujú dobrú flexibilitu a deformovateľnosť, slabá.

2.5 Organické vodivé vlákna vyrobené z vodivých polymérov

Organické vodivé vlákna vyrobené z vodivých polymérov majú špeciálnu konjugovanú štruktúru a elektróny sa môžu relatívne voľne pohybovať po molekulárnom reťazci, a tým majú vodivosť. Vďaka svojim jedinečným vodivým vlastnostiam a charakteristikám organického materiálu majú takéto vlákna potenciálnu aplikačnú hodnotu v niektorých špičkových oblastiach so špeciálnymi požiadavkami na materiálový výkon a nízkou cenovou citlivosťou, ako sú špecifické elektronické zariadenia a letecký priemysel.

2.6 Organické vodivé vlákna vyrobené nanesením vodivých látok na bežné syntetické vlákna

Tento typ vlákna realizuje antistatickú funkciu nanášaním vodivých látok, ako sú sadze a kov, na povrch bežných syntetických vlákien prostredníctvom procesov povrchovej úpravy. Proces nanášania povlaku na kov je pomerne zložitý a nákladný a môže mať určitý vplyv na vlastnosti opotrebenia, ako je napríklad pocit na dotyk vlákna.

2.7 Organické vodivé vlákna vyrobené metódou kompozitného spriadania

Metóda kompozitného spriadania spočíva vo vytvorení jedného vlákna z dvoch alebo viacerých rôznych zložiek pomocou špeciálnej zostavy kompozitného spriadania v tom istom procese spriadania s použitím dvoch alebo viacerých polymérov s rôznym zložením alebo vlastnosťami. Pri príprave antistatických vlákien sa polyméry s vodivosťou alebo polyméry s pridanými vodivými látkami zvyčajne používajú ako jedna zložka a miešajú sa s bežnými polymérmi tvoriacimi vlákna. V porovnaní s inými metódami prípravy antistatických vlákien majú vlákna pripravené metódou kompozitného spriadania stabilnejšie antistatické vlastnosti a menší negatívny vplyv na pôvodné vlastnosti vlákien.

3 aplikácie antistatických vlákien

V každodennom živote, keď je v zime príliš suchý vzduch, sa medzi ľudskou pokožkou a oblečením pravdepodobne vytvára statická elektrina, ktorej okamžité statické napätie môže v závažných prípadoch dosiahnuť desiatky tisíc voltov, čo spôsobuje ľudskému telu nepohodlie. Napríklad chôdza po kobercoch môže generovať 1500 – 35 000 voltov statickej elektriny, chôdza po vinylových podlahách môže generovať 250 – 12 000 voltov statickej elektriny a trenie o stoličku v interiéri môže generovať viac ako 1800 voltov statickej elektriny. Úroveň statickej elektriny závisí najmä od vlhkosti okolitého vzduchu. Zvyčajne, keď statické rušenie presiahne 7 000 voltov, ľudia pocítia elektrický šok.
Statická elektrina je škodlivá pre ľudské telo. Pretrvávajúca statická elektrina môže zvýšiť zásaditosť krvi, znížiť obsah vápnika v sére a zvýšiť vylučovanie vápnika močom. To má väčší vplyv na rastúce deti, starších ľudí s veľmi nízkou hladinou vápnika v krvi a tehotné ženy a dojčiace matky, ktoré potrebujú veľa vápnika. Nadmerné hromadenie statickej elektriny v ľudskom tele spôsobuje abnormálne vedenie prúdu cez membrány mozgových nervových buniek, ovplyvňuje centrálny nervový systém, vedie k zmenám pH krvi a kyslíkových charakteristík tela, ovplyvňuje fyziologickú rovnováhu tela a spôsobuje príznaky, ako sú závraty, bolesti hlavy, podráždenosť, nespavosť, strata chuti do jedla a duševný tranz. Statická elektrina môže tiež narušiť krvný obeh, imunitný a nervový systém človeka, ovplyvniť normálnu funkciu rôznych orgánov (najmä srdca) a môže spôsobiť abnormálnu srdcovú frekvenciu a predčasný srdcový tep. V zime súvisí so statickou elektrinou približne jedna tretina kardiovaskulárnych ochorení. Okrem toho v horľavých a výbušných priestoroch môže statická elektrina na ľudskom tele spôsobiť požiare.

Čas uverejnenia: 9. decembra 2025