Antistatička vlakna
Antistatička vlakna su vrsta kemijskih vlakana koja ne akumuliraju lako statički naboj. U standardnim uvjetima, antistatička vlakna moraju imati volumski otpor manji od 10¹⁰Ω·cm ili vrijeme poluraspada statičkog naboja kraće od 60 sekundi.
1 Funkcije antistatskih vlakana
1.1 Uzroci i opasnosti statičkog elektriciteta u tekstilnim materijalima
Tekstilni materijali su uglavnom električni izolatori s relativno visokim specifičnim otporom, posebno sintetička vlakna s niskom apsorpcijom vlage poput poliesterskih, akrilnih i polivinilkloridnih vlakana. Tijekom obrade tekstila, bliski kontakt i trenje između vlakana ili vlakana i dijelova strojeva uzrokovat će prijenos naboja na površini predmeta, čime se stvara statički elektricitet.
Statički elektricitet može imati mnogo negativnih učinaka. Na primjer, vlakna istog naboja se međusobno odbijaju, a vlakna različitog naboja privlače dijelove strojeva, što uzrokuje paperjanje vlakana, povećanu dlakavost pređe, loše oblikovanje namotaja, lijepljenje vlakana za dijelove strojeva, povećano lomljenje pređe i raspršene pruge na površini tkanine. Nakon što se odjeća nabije, lako se prašina upija i zaprlja, a može doći do zapetljavanja između odjeće i ljudskog tijela ili između odjeće i odjeće, pa čak i do stvaranja električnih iskri. U težim slučajevima statički napon može doseći nekoliko tisuća volti, a iskre nastale pražnjenjem mogu uzrokovati požare s ozbiljnim posljedicama.
1.2 Metode za rješavanje statičke interferencije sintetičkih vlakana
Postoje različite metode za davanje sintetičkim vlaknima i njihovim tkaninama trajnih antistatičkih svojstava. Na primjer, hidrofilni polimeri ili vodljivi polimeri niske molekularne težine mogu se dodati tijekom polimerizacije ili predenja sintetičkih vlakana; tehnologija kompozitnog predenja može se koristiti za proizvodnju kompozitnih vlakana s hidrofilnim vanjskim slojem. U procesu predenja, sintetička vlakna mogu se miješati s vlaknima s jakom higroskopnošću ili se vlakna s pozitivnim i vlakna s negativnim nabojima mogu miješati prema potencijalnom nizu. Trajna hidrofilna pomoćna završna obrada također se može primijeniti na tkanine.
2 vrste antistatskih vlakana
2.1 Vlakna s dodanim surfaktantom
Za pripremu vlakana s relativno trajnim antistatičkim učincima, surfaktanti se često dodaju u predivo za miješano predenje. Nakon formiranja vlakana, surfaktanti će kontinuirano migrirati i difundirati iz unutrašnjosti vlakna na površinu zbog vlastitih karakteristika, kako bi se postigao antistatički učinak. Postoje i metode poput fiksiranja surfaktanata na površinu vlakana ljepilima ili njihovog umrežavanja u filmove na površini vlakana, a učinak je sličan nanošenju antistatičkog laka na plastičnu površinu.
Antistatički učinak takvih vlakana usko je povezan s vlagom u okolišu. Kada je vlažnost visoka, vlaga može poboljšati ionsku vodljivost surfaktanta, a antistatičke performanse se značajno poboljšavaju; u suhim okruženjima učinak će biti oslabljen.
2.2 Mješavina, kopolimerizacija i modifikacija cijepljenjem antistatičkih vlakana
Jezgra ove vrste antistatičkih vlakana je modificiranje polimera koji tvori vlakna i poboljšanje higroskopnosti vlakana dodavanjem hidrofilnih monomera ili polimera, čime im se daju antistatička svojstva. Osim toga, bakrov sulfat može se umiješati u akrilnu predivnu masu, a nakon predenja i koagulacije tretira se redukcijskim sredstvom koje sadrži sumpor, što može poboljšati učinkovitost proizvodnje i trajnost vodljivosti vodljivih vlakana. Uz uobičajeno miješano predenje, postupno se pojavila metoda dodavanja hidrofilnih polimera tijekom polimerizacije za stvaranje mikro-višefaznog disperzijskog sustava, poput dodavanja polietilen glikola u reakcijsku smjesu kaprolaktama radi poboljšanja trajnosti antistatičkih svojstava.
2.3 Metalna vodljiva vlakna
Metalna vodljiva vlakna obično se izrađuju od metalnih materijala specifičnim postupcima oblikovanja vlakana. Uobičajeni metali uključuju nehrđajući čelik, bakar, aluminij, nikal itd. Takva vlakna imaju izvrsnu električnu vodljivost, mogu brzo provoditi naboje i učinkovito uklanjati statički elektricitet. Istovremeno, imaju i dobru otpornost na toplinu i kemijsku koroziju. Međutim, kada se primjenjuju na tekstil, postoje neka ograničenja. Na primjer, metalna vlakna imaju nisku koheziju, a sila vezivanja između vlakana tijekom predenja je nedovoljna, što vjerojatno uzrokuje probleme s kvalitetom pređe; boja gotovih proizvoda ograničena je bojom samog metala i relativno je jednolična. U praktičnoj primjeni često se miješaju s običnim vlaknima, koristeći prednost vodljivosti metalnih vlakana kako bi se miješanim proizvodima dala antistatička svojstva, a obična vlakna koriste se za poboljšanje performansi predenja i smanjenje troškova.
2.4 Ugljična vodljiva vlakna
Metode pripreme ugljičnih vodljivih vlakana uglavnom uključuju dopiranje, premazivanje, karbonizaciju itd. Dopiranje je miješanje vodljivih nečistoća u materijal koji tvori vlakna kako bi se promijenila elektronička struktura materijala, čime se vlaknima daje vodljivost; premazivanje je stvaranje vodljivog sloja premazivanjem sloja ugljičnog materijala s dobrom vodljivošću, poput ugljične čađi, na površinu vlakna; karbonizacija općenito koristi viskozu, akril, smolu itd. kao prekursorska vlakna i pretvara ih u vodljiva ugljična vlakna putem karbonizacije na visokim temperaturama. Ugljična vodljiva vlakna pripremljena ovim metodama postižu određenu vodljivost uz zadržavanje dijela izvornih mehaničkih svojstava vlakana. Iako ugljična vlakna obrađena karbonizacijom imaju dobru vodljivost, otpornost na toplinu i kemijsku otpornost, imaju visoki modul, tvrdu teksturu, nedostatak žilavosti, nisu otporna na savijanje i nemaju sposobnost skupljanja toplinom, pa je njihova primjenjivost slaba u nekim slučajevima kada vlakna trebaju imati dobru fleksibilnost i deformabilnost.
2.5 Organska vodljiva vlakna izrađena od vodljivih polimera
Organska vodljiva vlakna izrađena od vodljivih polimera imaju posebnu konjugiranu strukturu, a elektroni se mogu relativno slobodno kretati po molekularnom lancu, te stoga imaju vodljivost. Zbog svojih jedinstvenih vodljivih svojstava i karakteristika organskog materijala, takva vlakna imaju potencijalnu primjenu u nekim vrhunskim područjima sa posebnim zahtjevima za performansama materijala i niskom osjetljivošću na cijenu, kao što su specifični elektronički uređaji i zrakoplovna područja.
2.6 Organska vodljiva vlakna izrađena nanošenjem vodljivih tvari na obična sintetička vlakna
Ova vrsta vlakana ostvaruje antistatičku funkciju premazivanjem vodljivih tvari poput ugljika i metala na površinu običnih sintetičkih vlakana kroz procese završne obrade površine. Proces premazivanja metala relativno je složen i skup te može imati određeni utjecaj na svojstva habanja, poput osjećaja vlakna na dodir.
2.7 Organska vodljiva vlakna izrađena metodom kompozitnog predenja
Metoda kompozitnog predenja je stvaranje jednog vlakna s dvije ili više različitih komponenti pomoću posebnog sklopa za kompozitno predenje u istom procesu predenja korištenjem dva ili više polimera s različitim sastavima ili svojstvima. Prilikom pripreme antistatičkih vlakana, polimeri s vodljivošću ili polimeri s dodanim vodljivim tvarima obično se koriste kao jedna komponenta i miješaju s običnim polimerima koji formiraju vlakna. U usporedbi s drugim metodama pripreme antistatičkih vlakana, vlakna pripremljena metodom kompozitnog predenja imaju stabilnija antistatička svojstva i manji negativan utjecaj na izvorna svojstva vlakana.
3 primjene antistatskih vlakana
U svakodnevnom životu, kada je zimi zrak previše suh, vjerojatno će se stvoriti statički elektricitet između ljudske kože i odjeće, a trenutni statički napon može doseći desetke tisuća volti u teškim slučajevima, uzrokujući nelagodu ljudskom tijelu. Na primjer, hodanje po tepisima može generirati 1500-35000 volti statičkog elektriciteta, hodanje po vinilnim podovima može generirati 250-12000 volti statičkog elektriciteta, a trljanje o stolicu u zatvorenom prostoru može generirati više od 1800 volti statičkog elektriciteta. Razina statičkog elektriciteta uglavnom ovisi o vlažnosti okolnog zraka. Obično, kada statička interferencija prijeđe 7000 volti, ljudi će osjetiti električni udar.
Statički elektricitet je štetan za ljudski organizam. Dugotrajni statički elektricitet može povećati lužnatost krvi, smanjiti sadržaj kalcija u serumu i povećati izlučivanje kalcija u urinu. To ima veći utjecaj na djecu u rastu, starije osobe s vrlo niskom razinom kalcija u krvi te trudnice i dojilje kojima je potrebno puno kalcija. Prekomjerno nakupljanje statičkog elektriciteta u ljudskom tijelu uzrokovat će abnormalnu vodljivost struje kroz membrane moždanih živčanih stanica, utjecati na središnji živčani sustav, dovesti do promjena pH vrijednosti krvi i karakteristika kisika u tijelu, utjecati na fiziološku ravnotežu tijela i uzrokovati simptome poput vrtoglavice, glavobolje, razdražljivosti, nesanice, gubitka apetita i mentalnog transa. Statički elektricitet također može ometati ljudsku cirkulaciju krvi, imunološki i živčani sustav, utjecati na normalan rad različitih organa (posebno srca) te može uzrokovati abnormalan rad srca i prerano otkucavanje srca. Zimi je oko trećina kardiovaskularnih bolesti povezana sa statičkim elektricitetom. Osim toga, u zapaljivim i eksplozivnim područjima statički elektricitet na ljudskom tijelu može uzrokovati požare.
Vrijeme objave: 09. prosinca 2025.
