针织物的抗静电性能研究
现代纺织品一般都要求具有抗静电性能,特别是用于煤炭、石油、**等行业的防静电、防爆服和用于微电子、医药、食品、精密仪器、生物工程等领域的无尘服、无菌服,对抗静电性能要求特别高,按常规工艺采用抗静电剂处理,无法达到实际应用要求。
现代防静电工作服面料中普遍使用了导电纤维,其抗静电原理是通过电子传导和电晕放电来消除静电,具有极强的抗静电性,而且耐洗涤性好,因而其抗静电作用是稳定而持久的[1,2]。
然而,导电纤维的价格昂贵,其价格大约是普通涤纶丝的50～60倍。为此,在生产中有效地控制导电纤维的含量,对降低抗静电织物的生产成本,具有极其重要的意义。但是,织物中导电纤维含量的减少将会影响织物的抗静电性能,因此,必须研究织物中的导电纤维的含量与抗静电性能的关系,从而找到合适的导电纤维的含量,以此来指导生产实践。
1 抗静电针织物的制备
1.1 导电纤维的选择
选用28ｄｔｅｘ/5ｆ碳黑型涤纶基质复合纤维。为了增加导电纤维编织强度,与13ｔｅｘ涤/棉混纺纱进行合股。
1.2 导电纤维在织物中的配置方向
由于选用纬编针织大圆机编织,基础组织采用纬平针组织,导电纤维以添纱的方式夹入基础组织内,这就决定了导电纤维是沿织物的纬向配置在基础织物内,一改传统机织物中导电纤维沿织物经向配置的状态。
1.3 导电纤维在织物中的间隔距离
导电纤维在织物中的间隔距离是影响织物抗静电性能的主要因素。本课题设计了5种不同的间隔距离,即1.0ｃｍ、1.5ｃｍ、2.0ｃｍ、2.5ｃｍ和3.0ｃｍ,分别上机进行编织,对于无导电纤维夹入的织物也进行了编织,以便进行分析与比较。
1.4 基础织物
原料用21ｔｅｘ涤/棉(65/35)混纺纱,在筒径30英寸(762ｍｍ)、机号24针/25.4ｍｍ的单面针织大圆机上编织纬平针织物。织物下机后按常规的染色、后整理工艺制成成品坯布。
各种试样成品布的规格及物理指标见表1。
2 抗静电性能测试仪器和方法
测试仪器:ＦＪ-356型动电容静电计,法拉弟筒;测试环境:温度为22℃,相对湿度为38%;测试方法:ＧＢ/Ｔ12703-91纺织品静电测试方法。
3 结果与讨论
各种规格的成品布测得的抗静电性能及对应的导电纤维含量如表2所示。
表2中,试样1#～5#是导电丝以不同间隔夹入基础组织的抗静电织物,试样6#是无导电丝夹入的普通织物。从表2的测试结果可以看出,凡是织物中夹有导电丝的试样,其电荷面密度都大大低于无导电丝的试样所测得的电荷面密度,这充分显示出导电纤维具有很强的抗静电作用。
比较夹有导电纤维的几种试样(试样1#～5#),随着织物中导电丝间隔距离的增加,导电纤维的含量在逐渐减少,而织物的电荷面密度在逐渐增加。
由此可以推论,导电纤维含量的减少使得织物的抗静电性能降低。
为了求得合适的导电纤维含量,使织物的抗静电性能既能满足防静电工作服的要求,又不致导电纤维含量过高而增加成本,分别作出导电丝间距与导电丝含量的关系曲线和导电丝间距与平均电荷面密度的关系曲线,见图1和图2。
从图1看出,导电丝间距(ｘ)与导电丝含量(Ｙ)的关系是一个二元非线性回归问题。通过计算机曲线模拟,该曲线为二次抛物线,其回归方程为:
式中,ｘ为导电丝间距(ｃｍ);Ｙ为导电丝含量(%)。
同理,经计算机模拟,图2的回归曲线方程为:
(2)
式中,ｘ为导电丝间距(ｃｍ);ρｓ为织物的平均电荷面密度(μＣ/ｍ2)。
根据ＧＢ12014-1989防静电工作服标准规定,作为防静电工作服面料,其电荷面密度应不大于7μＣ/ｍ2,考虑到防静电工作服使用过程中要多次反复洗涤,有试验表明[3],在洗涤50次以上时,电荷面密度会上升1～2μＣ/ｍ2,若计算时取1.5μＣ/ｍ2;另一方面,在服装裁剪时,有可能使2个衣片的接缝处的导电丝间距加倍,使该处的电荷面密度增大,计算时取增大1倍。则计算织物上允许的平均电荷面密度ρｓ允许=(7-1.5)×0.5=2.75(μＣ/ｍ2)。将计算的ρｓ允许值代入(2)式求得导电丝间距理论值ｘ理=2.74(ｃｍ)。再将ｘ理=2.74代入(1)式,求得此时导电纤维的含量理论值为Ｙ理=0.3056%。
考虑到在编织时导电纤维分布的不均匀性,织物的抗静电性能测试环境的不稳定性,以及其它不确定因素造成数据的随机性。为此,对上述的理论值进行适当修正,修正系数可根据织物的济终用途而定,即根据防静电工作服的抗静电要求而定,通常修正系数在0.7～1.0之间。
