Αντιστατικές ίνες
Οι αντιστατικές ίνες είναι μια κατηγορία χημικών ινών που δεν συσσωρεύουν εύκολα στατικά φορτία. Υπό κανονικές συνθήκες, οι αντιστατικές ίνες πρέπει να έχουν ειδική αντίσταση όγκου μικρότερη από 10¹⁰Ω·cm ή χρόνο ημιζωής διάχυσης στατικού φορτίου μικρότερο από 60 δευτερόλεπτα.
1 Λειτουργίες των αντιστατικών ινών…
Αντιστατικές ίνες
Οι αντιστατικές ίνες είναι ένας τύπος χημικής ίνας που δεν συσσωρεύει εύκολα στατικά φορτία. Υπό κανονικές συνθήκες, οι αντιστατικές ίνες πρέπει να έχουν ειδική αντίσταση όγκου μικρότερη από 10¹⁰Ω·cm ή χρόνο ημιζωής διάχυσης στατικού φορτίου μικρότερο από 60 δευτερόλεπτα.
1 Λειτουργίες των αντιστατικών ινών
1.1 Αιτίες και κίνδυνοι προβλημάτων στατικού ηλεκτρισμού σε υφαντικά υλικά
Τα υφαντικά υλικά είναι ως επί το πλείστον ηλεκτρικοί μονωτές με σχετικά υψηλή ειδική αντίσταση, ειδικά οι συνθετικές ίνες με χαμηλή απορρόφηση υγρασίας, όπως οι ίνες πολυεστέρα, ακρυλικού και πολυβινυλοχλωριδίου. Κατά την επεξεργασία των υφασμάτων, η στενή επαφή και η τριβή μεταξύ ινών και ινών ή ινών και εξαρτημάτων μηχανημάτων θα προκαλέσουν μεταφορά φορτίου στην επιφάνεια των αντικειμένων, δημιουργώντας έτσι στατικό ηλεκτρισμό.
Ο στατικός ηλεκτρισμός μπορεί να προκαλέσει πολλές αρνητικές επιπτώσεις. Για παράδειγμα, οι ίνες με το ίδιο φορτίο απωθούνται μεταξύ τους, και οι ίνες με διαφορετικά φορτία έλκονται από τα μέρη των μηχανημάτων, γεγονός που προκαλεί χνούδι στις ίνες, αυξημένη τριχοφυΐα του νήματος, κακή διαμόρφωση συσκευασίας, κολλήματα ινών στα μέρη των μηχανημάτων, αυξημένο σπάσιμο του νήματος και διάσπαρτες ραβδώσεις στην επιφάνεια του υφάσματος. Μετά τη φόρτιση των ρούχων, είναι εύκολο να απορροφηθεί σκόνη και να λερωθεί, και μπορεί να προκληθεί εμπλοκή μεταξύ των ρούχων και του ανθρώπινου σώματος, ή μεταξύ ρούχων και ρούχων, ακόμη και ηλεκτρικοί σπινθήρες. Σε σοβαρές περιπτώσεις, η στατική τάση μπορεί να φτάσει αρκετές χιλιάδες βολτ, και οι σπινθήρες που παράγονται από την εκκένωση μπορεί να προκαλέσουν πυρκαγιές με σοβαρές συνέπειες.
1.2 Μέθοδοι για την επίλυση στατικών παρεμβολών σε υφάσματα από συνθετικές ίνες
Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για να προσδώσουν ανθεκτικές αντιστατικές ιδιότητες στις συνθετικές ίνες και τα υφάσματά τους. Για παράδειγμα, υδρόφιλα πολυμερή ή αγώγιμα πολυμερή χαμηλού μοριακού βάρους μπορούν να προστεθούν κατά τον πολυμερισμό ή την κλώση συνθετικών ινών. Η τεχνολογία σύνθετης κλώσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή σύνθετων ινών με υδρόφιλο εξωτερικό στρώμα. Κατά τη διαδικασία κλώσης, οι συνθετικές ίνες μπορούν να αναμειχθούν με ίνες με ισχυρή υγροσκοπικότητα ή ίνες με θετικά φορτία και ίνες με αρνητικά φορτία μπορούν να αναμειχθούν σύμφωνα με την πιθανή αλληλουχία. Ανθεκτικό υδρόφιλο βοηθητικό φινίρισμα μπορεί επίσης να εφαρμοστεί στα υφάσματα.
2 Τύποι Αντιστατικών Ινών
2.1 Ίνες με προσθήκη επιφανειοδραστικών ουσιών
Για την παρασκευή ινών με σχετικά ανθεκτικά αντιστατικά αποτελέσματα, συχνά προστίθενται επιφανειοδραστικά στο υλικό κλώσης για την ανάμειξη. Μετά τον σχηματισμό των ινών, τα επιφανειοδραστικά θα μεταναστεύουν και θα διαχέονται συνεχώς από το εσωτερικό της ίνας στην επιφάνεια λόγω των δικών τους χαρακτηριστικών, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται το αντιστατικό αποτέλεσμα. Υπάρχουν επίσης μέθοδοι όπως η στερέωση επιφανειοδραστικών στην επιφάνεια της ίνας μέσω συγκολλητικών ουσιών ή η διασταύρωσή τους σε μεμβράνες στην επιφάνεια της ίνας, και το αποτέλεσμα είναι παρόμοιο με το βούρτσισμα αντιστατικού βερνικιού στην πλαστική επιφάνεια.
Η αντιστατική δράση τέτοιων ινών σχετίζεται στενά με την υγρασία του περιβάλλοντος. Όταν η υγρασία είναι υψηλή, η υγρασία μπορεί να ενισχύσει την ιοντική αγωγιμότητα του επιφανειοδραστικού και η αντιστατική απόδοση βελτιώνεται σημαντικά. Σε ξηρά περιβάλλοντα, η επίδραση θα εξασθενήσει.
2.2 Αντιστατικές ίνες ανάμειξης, συμπολυμερισμού και τροποποίησης μοσχεύματος
Ο πυρήνας αυτού του τύπου αντιστατικής ίνας είναι η τροποποίηση του πολυμερούς που σχηματίζει ίνες και η ενίσχυση της υγροσκοπικότητας της ίνας με την προσθήκη υδρόφιλων μονομερών ή πολυμερών, προσδίδοντάς της έτσι αντιστατικές ιδιότητες. Επιπλέον, θειικός χαλκός μπορεί να αναμειχθεί με το ακρυλικό υλικό κλώσης και, μετά την κλώση και την πήξη, υποβάλλεται σε επεξεργασία με αναγωγικό παράγοντα που περιέχει θείο, ο οποίος μπορεί να βελτιώσει την αποδοτικότητα της παραγωγής και την ανθεκτικότητα της αγωγιμότητας των αγώγιμων ινών. Εκτός από την συνηθισμένη κλώση με μείγμα, έχει σταδιακά αναδυθεί η μέθοδος προσθήκης υδρόφιλων πολυμερών κατά τον πολυμερισμό για τον σχηματισμό ενός μικρο-πολυφασικού συστήματος διασποράς, όπως η προσθήκη πολυαιθυλενογλυκόλης στο μείγμα αντίδρασης καπρολακτάμης για την ενίσχυση της ανθεκτικότητας των αντιστατικών ιδιοτήτων.
2.3 Μεταλλικές αγώγιμες ίνες
Οι μεταλλικές αγώγιμες ίνες συνήθως κατασκευάζονται από μεταλλικά υλικά μέσω ειδικών διεργασιών σχηματισμού ινών. Κοινά μέταλλα περιλαμβάνουν τον ανοξείδωτο χάλυβα, τον χαλκό, το αλουμίνιο, το νικέλιο κ.λπ. Τέτοιες ίνες έχουν εξαιρετική ηλεκτρική αγωγιμότητα, μπορούν να άγουν γρήγορα φορτία και να εξαλείψουν αποτελεσματικά τον στατικό ηλεκτρισμό. Ταυτόχρονα, έχουν επίσης καλή αντοχή στη θερμότητα και στη χημική διάβρωση. Ωστόσο, όταν εφαρμόζονται σε υφάσματα, υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί. Για παράδειγμα, οι μεταλλικές ίνες έχουν χαμηλή συνοχή και η δύναμη σύνδεσης μεταξύ των ινών κατά την κλώση είναι ανεπαρκής, γεγονός που είναι πιθανό να προκαλέσει προβλήματα ποιότητας νήματος. Το χρώμα των τελικών προϊόντων περιορίζεται από το χρώμα του ίδιου του μετάλλου και είναι σχετικά ενιαίο. Σε πρακτικές εφαρμογές, συχνά αναμειγνύονται με συνηθισμένες ίνες, χρησιμοποιώντας το αγώγιμο πλεονέκτημα των μεταλλικών ινών για να προσδώσουν στα αναμεμειγμένα προϊόντα αντιστατικές ιδιότητες και χρησιμοποιώντας συνηθισμένες ίνες για να βελτιώσουν την απόδοση της κλώσης και να μειώσουν το κόστος.
2.4 Αγώγιμες Ίνες Άνθρακα
Οι μέθοδοι παρασκευής ινών αγώγιμων από άνθρακα περιλαμβάνουν κυρίως πρόσμιξη, επικάλυψη, ενανθράκωση κ.λπ. Η πρόσμιξη είναι η ανάμειξη αγώγιμων ακαθαρσιών στο υλικό που σχηματίζει ίνες για να αλλάξει η ηλεκτρονική δομή του υλικού, προσδίδοντας έτσι στην ίνα αγωγιμότητα. Η επικάλυψη είναι ο σχηματισμός ενός αγώγιμου στρώματος επικαλύπτοντας ένα στρώμα υλικού άνθρακα με καλή αγωγιμότητα, όπως αιθάλη, στην επιφάνεια της ίνας. Η ενανθράκωση γενικά χρησιμοποιεί βισκόζη, ακρυλικό, πίσσα κ.λπ. ως πρόδρομες ίνες και τις μετατρέπει σε αγώγιμες ίνες άνθρακα μέσω ενανθράκωσης υψηλής θερμοκρασίας. Οι ίνες αγώγιμων από άνθρακα που παρασκευάζονται με αυτές τις μεθόδους αποκτούν κάποια αγωγιμότητα διατηρώντας παράλληλα μέρος των αρχικών μηχανικών ιδιοτήτων των ινών. Αν και οι ίνες άνθρακα που έχουν υποστεί επεξεργασία με ενανθράκωση έχουν καλή αγωγιμότητα, αντοχή στη θερμότητα και χημική αντοχή, έχουν υψηλό μέτρο ελαστικότητας, σκληρή υφή, έλλειψη σκληρότητας, δεν είναι ανθεκτικές στην κάμψη και δεν έχουν ικανότητα θερμικής συρρίκνωσης, επομένως η εφαρμογή τους είναι κακή σε ορισμένες περιπτώσεις όπου οι ίνες πρέπει να έχουν καλή ευκαμψία και παραμορφωσιμότητα.
2.5 Οργανικές αγώγιμες ίνες κατασκευασμένες από αγώγιμα πολυμερή
Οι οργανικές αγώγιμες ίνες που κατασκευάζονται από αγώγιμα πολυμερή έχουν μια ειδική συζευγμένη δομή και τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινούνται σχετικά ελεύθερα στην μοριακή αλυσίδα, έχοντας έτσι αγωγιμότητα. Λόγω των μοναδικών αγώγιμων ιδιοτήτων τους και των χαρακτηριστικών των οργανικών υλικών, τέτοιες ίνες έχουν πιθανή αξία εφαρμογής σε ορισμένους τομείς υψηλής τεχνολογίας με ειδικές απαιτήσεις απόδοσης υλικών και ευαισθησία χαμηλού κόστους, όπως συγκεκριμένες ηλεκτρονικές συσκευές και αεροδιαστημικοί τομείς.
2.6 Οργανικές αγώγιμες ίνες που κατασκευάζονται με επικάλυψη αγώγιμων ουσιών σε συνηθισμένες συνθετικές ίνες
Αυτός ο τύπος ίνας επιτυγχάνει αντιστατική λειτουργία επικαλύπτοντας αγώγιμες ουσίες όπως αιθάλη και μέταλλο στην επιφάνεια των συνηθισμένων συνθετικών ινών μέσω διαδικασιών φινιρίσματος επιφάνειας. Η διαδικασία επικάλυψης μετάλλου είναι σχετικά πολύπλοκη και δαπανηρή και μπορεί να έχει κάποια επίδραση στις ιδιότητες φθοράς, όπως η αίσθηση της ίνας στο χέρι.
2.7 Οργανικές αγώγιμες ίνες κατασκευασμένες με τη μέθοδο σύνθετης κλώσης
Η μέθοδος σύνθετης κλώσης είναι ο σχηματισμός μιας ενιαίας ίνας με δύο ή περισσότερα διαφορετικά συστατικά μέσω ενός ειδικού συγκροτήματος σύνθετης κλώσης στην ίδια διαδικασία κλώσης χρησιμοποιώντας δύο ή περισσότερα πολυμερή με διαφορετικές συνθέσεις ή ιδιότητες. Κατά την παρασκευή αντιστατικών ινών, τα πολυμερή με αγωγιμότητα ή τα πολυμερή στα οποία προστίθενται αγώγιμες ουσίες χρησιμοποιούνται συνήθως ως ένα συστατικό και αναμειγνύονται με συνηθισμένα πολυμερή που σχηματίζουν ίνες. Σε σύγκριση με άλλες μεθόδους παρασκευής αντιστατικών ινών, οι ίνες που παρασκευάζονται με τη μέθοδο σύνθετης κλώσης έχουν πιο σταθερές αντιστατικές ιδιότητες και λιγότερες αρνητικές επιπτώσεις στις αρχικές ιδιότητες των ινών.
3 Εφαρμογές Αντιστατικών Ινών
Στην καθημερινή ζωή, όταν ο αέρας είναι πολύ ξηρός το χειμώνα, είναι πιθανό να δημιουργηθεί στατικός ηλεκτρισμός μεταξύ του ανθρώπινου δέρματος και των ρούχων, και η στιγμιαία στατική τάση μπορεί να φτάσει τις δεκάδες χιλιάδες βολτ σε σοβαρές περιπτώσεις, προκαλώντας δυσφορία στο ανθρώπινο σώμα. Για παράδειγμα, το περπάτημα σε χαλιά μπορεί να παράγει 1500-35000 βολτ στατικού ηλεκτρισμού, το περπάτημα σε δάπεδα από βινυλική ρητίνη μπορεί να παράγει 250-12000 βολτ στατικού ηλεκτρισμού και το τρίψιμο σε μια καρέκλα σε εσωτερικό χώρο μπορεί να παράγει περισσότερα από 1800 βολτ στατικού ηλεκτρισμού. Το επίπεδο του στατικού ηλεκτρισμού εξαρτάται κυρίως από την υγρασία του περιβάλλοντος αέρα. Συνήθως, όταν η στατική παρεμβολή υπερβαίνει τα 7000 βολτ, οι άνθρωποι θα αισθανθούν ηλεκτροπληξία.
Ο στατικός ηλεκτρισμός είναι επιβλαβής για το ανθρώπινο σώμα. Ο επίμονος στατικός ηλεκτρισμός μπορεί να αυξήσει την αλκαλικότητα στο αίμα, να μειώσει την περιεκτικότητα σε ασβέστιο στον ορό και να αυξήσει την απέκκριση ασβεστίου στα ούρα. Αυτό έχει μεγαλύτερο αντίκτυπο στα παιδιά που αναπτύσσονται, στους ηλικιωμένους με πολύ χαμηλά επίπεδα ασβεστίου στο αίμα, στις έγκυες γυναίκες και στις θηλάζουσες μητέρες που χρειάζονται πολύ ασβέστιο. Η υπερβολική συσσώρευση στατικού ηλεκτρισμού στο ανθρώπινο σώμα θα προκαλέσει ανώμαλη αγωγιμότητα ρεύματος στις μεμβράνες των νευρικών κυττάρων του εγκεφάλου, θα επηρεάσει το κεντρικό νευρικό σύστημα, θα οδηγήσει σε αλλαγές στο pH του αίματος και στα χαρακτηριστικά οξυγόνου του σώματος, θα επηρεάσει τη φυσιολογική ισορροπία του σώματος και θα προκαλέσει συμπτώματα όπως ζάλη, πονοκέφαλο, ευερεθιστότητα, αϋπνία, απώλεια όρεξης και νοητική έκσταση. Ο στατικός ηλεκτρισμός μπορεί επίσης να επηρεάσει την ανθρώπινη κυκλοφορία του αίματος, το ανοσοποιητικό και νευρικό σύστημα, να επηρεάσει την κανονική λειτουργία διαφόρων οργάνων (ειδικά της καρδιάς) και μπορεί να προκαλέσει ανώμαλο καρδιακό ρυθμό και πρόωρους καρδιακούς παλμούς. Το χειμώνα, περίπου το ένα τρίτο των καρδιαγγειακών παθήσεων σχετίζονται με τον στατικό ηλεκτρισμό. Επιπλέον, σε εύφλεκτες και εκρηκτικές περιοχές, ο στατικός ηλεκτρισμός στο ανθρώπινο σώμα μπορεί να προκαλέσει πυρκαγιές.
Ώρα δημοσίευσης: 09-12-2025
