有机导电纤维的类型、型号、规格繁多,必须以基础织物的物性和成品的抗静电性能要求作为选用依据,寻求技术指标适当的导电纤维。 有机导电纤维的主要技术指标包括基体材质(如PET基、PA66基等),导电物质种类(碳黑、金属氧化物、金属碘化物等)和含量,结构形式(涂敷型、复合型等),以及色泽、电阻率、细度、长度、断裂强度、断裂伸长率、模量、沸水收缩率、卷装大小等。 导电纤维的基体在理论上以与基础织物所用纤维材质相一致时为,以便于染色加工。目前国内外生产的导电纤维以PA基为多,由于PET基导电纤维价格较贵,进口须办理许可证,故实际使用仍以PA基为主。PA基导电纤维也能上染分散染料,大多数情况下不需要进行2种染料的混拼。 导电物质的种类、含量和结构形式决定了导电纤维的色相和电阻率。以碳黑为导电物质时,其电阻率通常低于金属化合物导电纤维,但色泽较深,且随含碳量的增加,电阻更小、色泽更深。导电物质涂敷型导电纤维的电阻率小,但耐久性差,而导电物质复合型则往往与之相反。故应根据产品的抗静电性能和色相合理选用。金属氧化物复合抗静电纤维适合于浅色民用纺织品。浅色锦纶抗静电母粒
碳黑涂敷型、碳黑复合型、金属氧化物复合型有机导电纤维力学性能和耐化学试剂性能均可适应纺织加工。碳黑涂敷型有机导电纤维有良好的导电能力,电阻率达105Ω·cm,适合于防静电工作服面料,但耐久性稍差;碳黑复合型导电纤维的导电能力及持久性较好,电阻率为105~107Ω·cm,适宜于中等抗静电要求的纺织品。以碳黑为导电物质时,导电纤维不易在浅色薄型织物中隐藏。金属氧化物复合型导电纤维的导电性能较差,电阻率为108~1010Ω·cm,适合于浅色民用纺织品。一般碳黑复合型导电纤维以2.5cm间距经向嵌织时,已能满足防静电工作服的性能要求,而金属氧化物复合型有机导电纤维的经向嵌织的间距一般不超过1.0cm。苏南地区白色涤纶抗静电纤维短纤复合型有机抗静电纤维适合于制造较久型抗静电纺织品。
导电纤维从种类来划分,可分为导电成分均一型纤维和导电成份不均一型纤维两大类。导电成分不均一型纤维又分为导电成分包覆型和导电成分复合型两种纤维。 从导电纤维的工艺角度来看,大体上可分为四大类,复合法、镀层法、导电聚合物法、化学处理法。 复合法即以导电性微粒,如碳黑、金属氧化物、金属粉末等混入聚合物内部或纤维的表层,由此产生导电性,换句话说,添加导电粒子进行复合、共混纺丝,将原有化学纤维改性,使具有导电性。导电成份复合型纤维制造技术的特点是,将含有高浓度导电粒子的流动性、曳丝性较差的导电性聚合物以低比率与主体聚合物进行共混和复合纺丝,可以得到长时间稳定的混合流体体系并具有较的可纺性。经挤压喷丝、冷却固化生成的初生纤维,在其后加工时,应注意保持导电成分的导电粒子均一分散,并且结构不被破坏,控制在适宜的温度、应力下进行拉伸。这种方法的难点是在聚合物中混入导电微粒,制造较困难,成本也高。尤其是粒子分散问题较难解决,容易造成喷头堵塞和降低纤维强度。
长丝织物中添加导电丝简便的方法是在化纤纺丝时直接复合导电丝。实践证明,在DTY机、DT机、ATY机等设备上均可进行复合加工。在纺织厂的织前准备工序,可采用网络、并捻等方式复合导电丝。复合后的纱线可根据抗静电性能要求,按适当的比例和均匀的间距分布于经纱或纬纱。 导电长丝与普通化纤的张力搭配是复合工艺的关系。例如,在拉伸变形机上,用2kg喷嘴压力对20dtex导电丝与330dtex低弹网络丝进行复合加工时,分别取3g和25g张力时达到的复合效果,而张力偏移超过10%时,即出现导电丝外露或断头等现象。抗静电纤维制成的抗静电织物是以普通纤维为主体,加入少量抗静电纤维而构成的。
1974年美国DuPont公司率先开发了以含有碳黑的PE为芯、PA66为鞘的皮芯复合导电纤维AntronⅢ,此后各大化纤公司纷纷开始研究和开发含有碳黑的复合导电纤维。但碳黑复合导电纤维通常呈灰黑色,限制了其应用范围,20世纪80年代开始了导电纤维的白色化研究,以粒径约1μm的铜、银、镍、镉等金属硫化物、碘化物或氧化物为导电物质,复合纺丝制得适合各种染色要求的白色导电纤维。复合纺丝法制得的有机导电纤维中导电物质沿纤维轴向连续,易于电荷逸散。复合结构常见的有皮芯结构、单点或多点内切圆结构、三明治夹心结构和共混结构等。碳黑复合导电纤维的导电能力及持久性较好,电阻率为105Ω·cm~107Ω·cm,适宜于中等抗静电要求的纺织品。金属化合物复合导电纤维的导电性能相对较差,电阻率为108Ω·cm~1010Ω·cm,适合于浅色民用纺织品。复合型有机导电纤维具有良好的耐摩擦、耐屈曲、耐氧化及耐腐蚀能力,与其他纤维容易抱合,易于混纺或交织,具有优良且持久的导电性。因此这种纤维适用于工业生产和服装、服饰上。以嵌织方式将有机抗静电长丝添加于机织物或针织物,使克服静电干扰的有效手段。苏州浅色抗静电纤维
由于抗静电纤维的抗静电性能主要基于自由电荷的移动,不依靠吸湿和离子的转移,所以不受环境湿度影响。浅色锦纶抗静电母粒
抗静电织物从加工工艺来看有后整理型、纤维化学改性型、导电纤维混纺型、导电纤维嵌入型等4种类型。其中后整理型工艺简单、成本低廉,但不耐洗涤,受空气相对湿度影响较大;纤维化学改性型抗静电纤维本身的黑色在浅色织物中无法掩盖,影响外观;而导电纤维混纺型和导电纤维嵌入型织物以其导电性能好、耐洗涤的优良性能被应用于抗静电织物当中。一般将电阻率在108Ω/cm以下的纤维(20℃、65%R.H)统称为导电纤维。导电纤维是以电子导电为机理的纤维,因此无湿度依赖性,具有远高于抗静电纤维的消除和防止静电作用的性能。在织物中混入0.5%~5%的导电纤维即可解决织物带静电问题。含导电纤维的织物是利用电体的静电诱导、电晕放电、泄漏等综合作用而实现抗静电性能的。其过程为:织物因摩擦带上静电→织物中产生的电荷向导电纤维汇集→导电纤维中诱发了与织物上电荷符号相反的电荷→导电纤维附近诱发产生静电场,周围的空气受此电场的作用而电离→电晕放电产生的正负离子中与织物所带电荷性质相反的离子向织物移动与织物所带电荷中和→消除静电。浅色锦纶抗静电母粒
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