Fibres antiestàtiques
Les fibres antiestàtiques són una categoria de fibres químiques que no acumulen fàcilment càrregues estàtiques. En condicions estàndard, les fibres antiestàtiques han de tenir una resistivitat volumètrica inferior a 10¹⁰Ω·cm o una vida mitjana de dissipació de càrrega estàtica inferior a 60 segons.
1 Funcions de les fibres antiestàtiques…
Fibres antiestàtiques
Les fibres antiestàtiques són un tipus de fibra química que no acumula fàcilment càrregues estàtiques. En condicions estàndard, les fibres antiestàtiques han de tenir una resistivitat volumètrica inferior a 10¹⁰Ω·cm o una vida mitjana de dissipació de càrrega estàtica inferior a 60 segons.
1 Funcions de les fibres antiestàtiques
1.1 Causes i riscos dels problemes d'electricitat estàtica en materials tèxtils
Els materials tèxtils són majoritàriament aïllants elèctrics amb una resistència específica relativament alta, especialment les fibres sintètiques amb baixa absorció d'humitat com ara les fibres de polièster, acrílic i clorur de polivinil. Durant el processament tèxtil, el contacte proper i la fricció entre fibres i fibres o fibres i peces de maquinària provocaran una transferència de càrrega a la superfície dels objectes, generant així electricitat estàtica.
L'electricitat estàtica pot tenir molts efectes adversos. Per exemple, les fibres amb la mateixa càrrega es repel·leixen entre si, i les fibres amb càrregues diferents s'atrauen a les peces de la maquinària, cosa que provocarà l'esponjament de la làmina, un augment de la pilositat del fil, una mala formació de la bobina, l'adherència de la fibra a les peces de la maquinària, un augment de la ruptura del fil i ratlles disperses a la superfície del teixit. Després de carregar la roba, és fàcil absorbir la pols i embrutar-se, i es pot produir un enredament entre la roba i el cos humà, o entre la roba i la roba, i fins i tot es poden generar espurnes elèctriques. En casos greus, el voltatge estàtic pot arribar a diversos milers de volts, i les espurnes generades per la descàrrega poden causar incendis amb greus conseqüències.
1.2 Mètodes per resoldre la interferència estàtica dels teixits de fibra sintètica
Hi ha diversos mètodes per dotar les fibres sintètiques i els seus teixits de propietats antiestàtiques duradores. Per exemple, es poden afegir polímers hidròfils o polímers conductors de baix pes molecular durant la polimerització o la filatura de fibres sintètiques; la tecnologia de filatura composta es pot utilitzar per produir fibres compostes amb una capa exterior hidròfila. En el procés de filatura, les fibres sintètiques es poden barrejar amb fibres amb una forta higroscopicitat, o es poden barrejar fibres amb càrregues positives i fibres amb càrregues negatives segons la seqüència potencial. També es pot aplicar un acabat auxiliar hidròfil durador als teixits.
2 tipus de fibres antiestàtiques
2.1 Fibres afegides amb tensioactius
Per preparar fibres amb efectes antiestàtics relativament duradors, sovint s'afegeixen tensioactius a la pasta de filar per a la filatura de mescles. Després de la formació de la fibra, els tensioactius migraran i es difondran contínuament des de l'interior de la fibra fins a la superfície en virtut de les seves pròpies característiques, per tal d'aconseguir l'efecte antiestàtic. També hi ha mètodes com ara fixar tensioactius a la superfície de la fibra mitjançant adhesius o reticular-los en pel·lícules a la superfície de la fibra, i l'efecte és similar a l'aplicació de vernís antiestàtic amb pinzell a la superfície del plàstic.
L'efecte antiestàtic d'aquestes fibres està estretament relacionat amb la humitat ambiental. Quan la humitat és alta, la humitat pot millorar la conductivitat iònica del tensioactiu i el rendiment antiestàtic millora significativament; en ambients secs, l'efecte es debilitarà.
2.2 Barreja, copolimerització i modificació d'empelts de fibres antiestàtiques
El nucli d'aquest tipus de fibra antiestàtica és modificar el polímer formador de fibra i millorar la higroscopicitat de la fibra afegint-hi monòmers o polímers hidròfils, dotant-la així de propietats antiestàtiques. A més, el sulfat de coure es pot barrejar amb el dope de filatura acrílica i, després del filat i la coagulació, es tracta amb un agent reductor que conté sofre, que pot millorar l'eficiència de la producció i la durabilitat de la conductivitat de les fibres conductores. A més del filat de barreja ordinari, ha anat sorgint gradualment el mètode d'afegir polímers hidròfils durant la polimerització per formar un sistema de dispersió micro-multifàsic, com ara afegir polietilenglicol a la mescla de reacció de caprolactama per millorar la durabilitat de les propietats antiestàtiques.
2.3 Fibres conductores metàl·liques
Les fibres conductores de metall solen estar fetes de materials metàl·lics mitjançant processos específics de formació de fibres. Els metalls comuns inclouen l'acer inoxidable, el coure, l'alumini, el níquel, etc. Aquestes fibres tenen una excel·lent conductivitat elèctrica, poden conduir càrregues ràpidament i eliminar eficaçment l'electricitat estàtica. Al mateix temps, també tenen una bona resistència a la calor i a la corrosió química. Tanmateix, quan s'apliquen als tèxtils, hi ha algunes limitacions. Per exemple, les fibres metàl·liques tenen baixa cohesió i la força d'unió entre les fibres durant la filatura és insuficient, cosa que probablement causarà problemes de qualitat del fil; el color dels productes acabats està limitat pel color del metall en si i és relativament únic. En aplicacions pràctiques, sovint es barregen amb fibres ordinàries, utilitzant l'avantatge conductor de les fibres metàl·liques per dotar els productes barrejats de propietats antiestàtiques i utilitzant fibres ordinàries per millorar el rendiment de la filatura i reduir els costos.
2.4 Fibres conductores de carboni
Els mètodes de preparació de fibres conductores de carboni inclouen principalment el dopatge, el recobriment, la carbonització, etc. El dopatge consisteix a barrejar impureses conductores al material formador de la fibra per canviar l'estructura electrònica del material, dotant així la fibra de conductivitat; el recobriment consisteix a formar una capa conductora recobrint una capa de material de carboni amb bona conductivitat, com ara el negre de carboni, a la superfície de la fibra; la carbonització generalment utilitza viscosa, acrílic, brea, etc. com a fibres precursores i les converteix en fibres de carboni conductores mitjançant la carbonització a alta temperatura. Les fibres conductores de carboni preparades per aquests mètodes obtenen una certa conductivitat alhora que conserven part de les propietats mecàniques originals de les fibres. Tot i que les fibres de carboni tractades per carbonització tenen una bona conductivitat, resistència a la calor i resistència química, tenen un mòdul elevat, una textura dura, manca de tenacitat, no són resistents a la flexió i no tenen capacitat de retracció tèrmica, per la qual cosa la seva aplicabilitat és deficient en algunes ocasions on les fibres necessiten tenir una bona flexibilitat i deformabilitat.
2.5 Fibres conductores orgàniques fetes de polímers conductors
Les fibres conductores orgàniques fetes de polímers conductors tenen una estructura conjugada especial, i els electrons es poden moure relativament lliurement per la cadena molecular, tenint així conductivitat. A causa de les seves propietats conductores úniques i les característiques del material orgànic, aquestes fibres tenen un valor d'aplicació potencial en alguns camps d'alta gamma amb requisits especials de rendiment del material i baixa sensibilitat al cost, com ara dispositius electrònics específics i camps aeroespacials.
2.6 Fibres conductores orgàniques fetes recobrint substàncies conductores sobre fibres sintètiques ordinàries
Aquest tipus de fibra realitza una funció antiestàtica recobrint substàncies conductores com el negre de carboni i el metall a la superfície de fibres sintètiques ordinàries mitjançant processos d'acabat superficial. El procés de recobriment del metall és relativament complex i costós, i pot tenir un cert impacte en les propietats de desgast, com ara el tacte de la fibra.
2.7 Fibres conductores orgàniques fabricades mitjançant el mètode de filatura composta
El mètode de filatura composta consisteix a formar una sola fibra amb dos o més components diferents mitjançant un conjunt de filatura composta especial en el mateix procés de filatura utilitzant dos o més polímers amb composicions o propietats diferents. Quan es preparen fibres antiestàtiques, els polímers amb conductivitat o els polímers afegits amb substàncies conductores s'utilitzen normalment com un component i es compon amb polímers formadors de fibres ordinaris. En comparació amb altres mètodes de preparació de fibres antiestàtiques, les fibres preparades pel mètode de filatura composta tenen propietats antiestàtiques més estables i menys impacte negatiu sobre les propietats originals de les fibres.
3 Aplicacions de les fibres antiestàtiques
A la vida quotidiana, quan l'aire és massa sec a l'hivern, és probable que es generi electricitat estàtica entre la pell humana i la roba, i el voltatge estàtic instantani pot arribar a desenes de milers de volts en casos greus, causant molèsties al cos humà. Per exemple, caminar sobre catifes pot generar entre 1500 i 35.000 volts d'electricitat estàtica, caminar sobre terres de resina de vinil pot generar entre 250 i 12.000 volts d'electricitat estàtica i fregar-se contra una cadira a l'interior pot generar més de 1.800 volts d'electricitat estàtica. El nivell d'electricitat estàtica depèn principalment de la humitat de l'aire circumdant. Normalment, quan la interferència estàtica supera els 7.000 volts, les persones sentiran una descàrrega elèctrica.
L'electricitat estàtica és perjudicial per al cos humà. L'electricitat estàtica persistent pot augmentar l'alcalinitat de la sang, reduir el contingut de calci al sèrum i augmentar l'excreció de calci a l'orina. Això té un impacte més gran en els nens en creixement, la gent gran amb nivells molt baixos de calci a la sang i les dones embarassades i les mares lactants que necessiten molt de calci. L'acumulació excessiva d'electricitat estàtica al cos humà provocarà una conducció de corrent anormal de les membranes de les cèl·lules nervioses del cervell, afectarà el sistema nerviós central, provocarà canvis en el pH de la sang i les característiques d'oxigen del cos, afectarà l'equilibri fisiològic del cos i causarà símptomes com marejos, mal de cap, irritabilitat, insomni, pèrdua de gana i trànsit mental. L'electricitat estàtica també pot interferir amb la circulació sanguínia humana, els sistemes immunitari i nerviós, afectar el funcionament normal de diversos òrgans (especialment el cor) i pot causar una freqüència cardíaca anormal i batecs cardíacs prematurs. A l'hivern, aproximadament un terç de les malalties cardiovasculars estan relacionades amb l'electricitat estàtica. A més, en zones inflamables i explosives, l'electricitat estàtica al cos humà pot causar incendis.
Data de publicació: 09 de desembre de 2025
