針織物的抗靜電性能研究
     現(xiàn)代紡織品一般都要求具有抗靜電性能,特別是用于煤炭、石油、**等行業(yè)的防靜電、防爆服和用于微電子、醫(yī)藥、食品、精密儀器、生物工程等領(lǐng)域的無塵服、無菌服,對抗靜電性能要求特別高,按常規(guī)工藝采用抗靜電劑處理,無法達(dá)到實(shí)際應(yīng)用要求。

現(xiàn)代防靜電工作服面料中普遍使用了導(dǎo)電纖維,其抗靜電原理是通過電子傳導(dǎo)和電暈放電來消除靜電,具有極強(qiáng)的抗靜電性,而且耐洗滌性好,因而其抗靜電作用是穩(wěn)定而持久的[1,2]。

然而,導(dǎo)電纖維的價(jià)格昂貴,其價(jià)格大約是普通滌綸絲的50～60倍。為此,在生產(chǎn)中有效地控制導(dǎo)電纖維的含量,對降低抗靜電織物的生產(chǎn)成本,具有極其重要的意義。但是,織物中導(dǎo)電纖維含量的減少將會影響織物的抗靜電性能,因此,必須研究織物中的導(dǎo)電纖維的含量與抗靜電性能的關(guān)系,從而找到合適的導(dǎo)電纖維的含量,以此來指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

1　抗靜電針織物的制備

1.1　導(dǎo)電纖維的選擇

選用28ｄｔｅｘ/5ｆ碳黑型滌綸基質(zhì)復(fù)合纖維。為了增加導(dǎo)電纖維編織強(qiáng)度,與13ｔｅｘ滌/棉混紡紗進(jìn)行合股。

1.2　導(dǎo)電纖維在織物中的配置方向

由于選用緯編針織大圓機(jī)編織,基礎(chǔ)組織采用緯平針組織,導(dǎo)電纖維以添紗的方式夾入基礎(chǔ)組織內(nèi),這就決定了導(dǎo)電纖維是沿織物的緯向配置在基礎(chǔ)織物內(nèi),一改傳統(tǒng)機(jī)織物中導(dǎo)電纖維沿織物經(jīng)向配置的狀態(tài)。

1.3　導(dǎo)電纖維在織物中的間隔距離

導(dǎo)電纖維在織物中的間隔距離是影響織物抗靜電性能的主要因素。本課題設(shè)計(jì)了5種不同的間隔距離,即1.0ｃｍ、1.5ｃｍ、2.0ｃｍ、2.5ｃｍ和3.0ｃｍ,分別上機(jī)進(jìn)行編織,對于無導(dǎo)電纖維夾入的織物也進(jìn)行了編織,以便進(jìn)行分析與比較。

1.4　基礎(chǔ)織物

原料用21ｔｅｘ滌/棉(65/35)混紡紗,在筒徑30英寸(762ｍｍ)、機(jī)號24針/25.4ｍｍ的單面針織大圓機(jī)上編織緯平針織物?？椢锵聶C(jī)后按常規(guī)的染色、后整理工藝制成成品坯布。

各種試樣成品布的規(guī)格及物理指標(biāo)見表1。



2　抗靜電性能測試儀器和方法

測試儀器:ＦＪ-356型動電容靜電計(jì),法拉弟筒;測試環(huán)境:溫度為22℃,相對濕度為38%;測試方法:ＧＢ/Ｔ12703-91紡織品靜電測試方法。

3　結(jié)果與討論

各種規(guī)格的成品布測得的抗靜電性能及對應(yīng)的導(dǎo)電纖維含量如表2所示。

表2中,試樣1#～5#是導(dǎo)電絲以不同間隔夾入基礎(chǔ)組織的抗靜電織物,試樣6#是無導(dǎo)電絲夾入的普通織物。從表2的測試結(jié)果可以看出,凡是織物中夾有導(dǎo)電絲的試樣,其電荷面密度都大大低于無導(dǎo)電絲的試樣所測得的電荷面密度,這充分顯示出導(dǎo)電纖維具有很強(qiáng)的抗靜電作用。



比較夾有導(dǎo)電纖維的幾種試樣(試樣1#～5#),隨著織物中導(dǎo)電絲間隔距離的增加,導(dǎo)電纖維的含量在逐漸減少,而織物的電荷面密度在逐漸增加。
由此可以推論,導(dǎo)電纖維含量的減少使得織物的抗靜電性能降低。

為了求得合適的導(dǎo)電纖維含量,使織物的抗靜電性能既能滿足防靜電工作服的要求,又不致導(dǎo)電纖維含量過高而增加成本,分別作出導(dǎo)電絲間距與導(dǎo)電絲含量的關(guān)系曲線和導(dǎo)電絲間距與平均電荷面密度的關(guān)系曲線,見圖1和圖2。



從圖1看出,導(dǎo)電絲間距(ｘ)與導(dǎo)電絲含量(Ｙ)的關(guān)系是一個(gè)二元非線性回歸問題。通過計(jì)算機(jī)曲線模擬,該曲線為二次拋物線,其回歸方程為:

　

式中,ｘ為導(dǎo)電絲間距(ｃｍ);Ｙ為導(dǎo)電絲含量(%)。

同理,經(jīng)計(jì)算機(jī)模擬,圖2的回歸曲線方程為:

(2)
　　式中,ｘ為導(dǎo)電絲間距(ｃｍ);ρｓ為織物的平均電荷面密度(μＣ/ｍ2)。

根據(jù)ＧＢ12014-1989防靜電工作服標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,作為防靜電工作服面料,其電荷面密度應(yīng)不大于7μＣ/ｍ2,考慮到防靜電工作服使用過程中要多次反復(fù)洗滌,有試驗(yàn)表明[3],在洗滌50次以上時(shí),電荷面密度會上升1～2μＣ/ｍ2,若計(jì)算時(shí)取1.5μＣ/ｍ2;另一方面,在服裝裁剪時(shí),有可能使2個(gè)衣片的接縫處的導(dǎo)電絲間距加倍,使該處的電荷面密度增大,計(jì)算時(shí)取增大1倍。則計(jì)算織物上允許的平均電荷面密度ρｓ允許=(7-1.5)×0.5=2.75(μＣ/ｍ2)。將計(jì)算的ρｓ允許值代入(2)式求得導(dǎo)電絲間距理論值ｘ理=2.74(ｃｍ)。再將ｘ理=2.74代入(1)式,求得此時(shí)導(dǎo)電纖維的含量理論值為Ｙ理=0.3056%。

考慮到在編織時(shí)導(dǎo)電纖維分布的不均勻性,織物的抗靜電性能測試環(huán)境的不穩(wěn)定性,以及其它不確定因素造成數(shù)據(jù)的隨機(jī)性。為此,對上述的理論值進(jìn)行適當(dāng)修正,修正系數(shù)可根據(jù)織物的濟(jì)終用途而定,即根據(jù)防靜電工作服的抗靜電要求而定,通常修正系數(shù)在0.7～1.0之間。