纺织品产生静电现象的原因及防静电方法

http://www.texnet.com.cn/ 2020-01-22 09:16:41 来源:德科纳米

  在纺织生产过程中,静电会影响纺纱织造产品的质量,甚至会影响染整加工过程。例如,在烘干后,织物含水率降低,不易导出静电,常被吸附在金属机件上,发生紊乱缠绕现象;同一种织物由于所带电荷相同,发生互斥,使落布不易折叠整齐,影响下道加工;操作工的手和带电荷的干布接触时常受到电击,带静电的服装易吸附尘埃而污染;服用衣物带静电后会相互纠缠出现“裙抱腿”现象,引起肢体不适感。

  长时间静电干扰会使人体的血糖浓度升高,血液中钙和维C含量下降,导致人们出现焦燥、头痛、胸闷、咳嗽等不良反应,甚至还会引发支气管哮喘和心率失常。所以对纺织品进行抗静电整理至关重要。

  一、静电在纺织品上产生的原因

  静电(起电)是两种物质摩擦后,接触面发生脱离并在其表面间发生的电子或离子的激动能,出现电荷聚集而产生的。接触起电、摩擦起电、变形起电以及光电和热电效应等都是静电产生的主要原因。

  纺织品产生静电的主要原因是纺织材料之间的相互摩擦。大部分的纺织材料是不良导体,比电阻较高,在生产加工的过程中,难免会有摩擦、牵伸、压缩、剥离及电场感应和热风干燥等因素的影响而产生静电。

  二、影响纺织品静电特性的因素

  影响纺织品静电的因素很多,但主要取决于纺织品的吸湿性和空气的相对湿度及摩擦条件等。

  (1)纺织品的亲水性能

  纤维的亲水性越好,吸湿越多,带电量越低,抗静电效果越好。因为纤维表面及微毛细管中容易形成表面水膜或纤维中的水脉,有利于电子或离子的泄逸。天然纤维如棉、毛、丝、麻等吸湿性较高,电阻较低,静电现象并不严重,而合成纤维由于吸湿性较低、结晶度较高等易产生静电。

  (2)空气的相对湿度

  空气的相对湿度越低,纤维的吸湿率越低,即使是亲水性纤维,也由于回潮率低而易产生静电。因为即使是亲水性纤维,在绝对干燥的情况下也是绝缘体。

  (3)摩擦条件

  纤维表面越粗糙,摩擦系数越大,接触点越多,越容易产生静电。两物体表面的相对摩擦速度越快,则点接触的几率越大,电荷密度越大,电位差也越高。摩擦时,纤维间的压力越大,则摩擦面积越大,带电量也越大。

  (4)空气的温度

  温度对纤维材料的静电量也有影响,温度升高,电阻下降,带电量减少。但温度对静电的影响比起相对湿度的影响要小很多。

  三、纺织品抗静电的主要方法

  一般静电现象是电荷发生过程(电荷移动、分离)和消失过程(电晕放电、静电泄露)复杂交错而产生的现象。当这两个相反的过程达到平衡时就是实际的静电荷水平。

  纺织品抗静电的机理及其方法可以总结为:减少电荷的产生,加快电荷的泄露,以及中和产生的静电荷。由静电产生的原因,纺织品抗静电的机理以及影响因素,纺织品抗静电主要有以下几种方法:

  (1)纱线或织物后整理过程中添加抗静电剂

  这种方法适用于各种纤维材料。经过浸轧、浸渍、焙烘等使抗静电剂粘附或交联在纤维或织物上,作用机理是:降低纤维间摩擦系数、提高纤维的吸湿性、或者使纤维表面离子化,从而抑制或减少静电荷的产生,达到抗静电的目的。

  所用抗静电剂按离子性分为阳离型、阴离子型和非离子型,其中阳离子型抗静电效果最好,阴离子型耐久性最好,非离子型应用最广泛。

  此法的优点是:简便易行,成本低,特别适合于消除纺织加工过程中的静电干扰,而且处理后的织物还具有吸湿、防污、不吸尘等功能。

  缺点为:抗静电效果的耐久性差,表面活性剂易挥发,更不耐洗涤,而且在低湿度环境中抗静电效果差。

  (2)对成纤高聚物进行共混、共聚合或接枝改性

  ①大多数合成纤维导电性差,可在成纤高聚物中添加亲水性单体或聚合物,提高吸湿性,可以使纤维获得抗静电的性能,其机理和优缺点与织物表面处理相同。

  ②用共聚或接枝聚合的方式将亲水性极性单体聚合到疏水性合成纤维主链上,例如在PET大分子中嵌入聚乙二醇,也可提高纤维的吸湿性和抗静电性能。

  该法可使纤维及织物能较好地保持原有的风格和力学性能,同时具有耐水洗性、持久的抗静电性能,但耐碱性差,成本高,而且抗静电剂在与其他助剂混合使用时易出现问题。

  (3)混纺或嵌织抗静电纱线

  在纺纱中混入少量的导电短纤维,可以生产抗静电纱线,同时可以减少甚至消除纺纱过程中存在的静电问题。

  导电纤维包括金属纤维(不锈钢纤维,铜纤维,铝纤维等)、碳纤维和有机导电纤维,目前市场上用来开发抗静电混纺纱多采用有机导电纤维。

  该法的优点是:具有良好的耐洗性、耐摩擦性、耐热性、耐光照性及永久的抗静电性,且不受环境温湿度变化的影响,正得到愈来愈广泛的开发和应用。

  缺点是:导电纤维价格较高,制成织物成本较高,而且大多数的导电纤维为深色,所以在使用导电纤维开发抗静电织物时,必须注意织物的染色性能。

  (4)涂覆法

  将导电材料如石墨、铜粉或银粉掺进涂层中,对织物表面进行涂层。

  用纳米溶胶和纳米二氧化钛整理的织物抗静电效果好,但耐水洗性一般。现在最新研究的纳米导电粉末铟掺杂二氧化锡(ITO)涂覆在织物上具有优异的导电性和透明性,且不受气候和使用环境的限制,且性能持久、方法简单,缺点是透气性差。

  在织物表面镀金属(如镀铜、镍、银等)或复合镀(如镀铜-镍等)也是有效的抗静电方法,其中复合镀的方法具备复合金的特点,保留了镀单一金属的优点,又能避免其缺点,而且设备简单,投资少,易操作,织物柔软,服用性能好,可推广性强,具有良好的前景。

  四、结语

  随着人们对服装性能要求的提高及生产上精密度和安全性的考虑,对抗静电纺织品的要求也越来越高。

  目前,纺织品的抗静电整理取得了一定的成效,然而在这些工艺中都不同程度地存在一些缺点,经整理后的织物虽然具有抗静电性能,但可能导致整理后织物的手感、白度及透气性有一定程度地下降,影响了使用的舒适性能,同时还存在着抗静电性能不持久的缺点。所以提高纺织品的抗静电性能仍是当今纺织染整领域重要的研究课题。

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