Antistatiniai pluoštai
Antistatiniai pluoštai yra cheminių pluoštų kategorija, kurioje sunkiai kaupiami statiniai krūviai. Standartinėmis sąlygomis antistatinių pluoštų tūrinė varža turi būti mažesnė nei 10¹⁰Ω·cm, o statinio krūvio išsisklaidymo pusėjimo trukmė – mažesnė nei 60 sekundžių.
1 Antistatinių pluoštų funkcijos…
Antistatiniai pluoštai
Antistatiniai pluoštai yra cheminių pluoštų rūšis, kurioje sunkiai kaupiami statiniai krūviai. Standartinėmis sąlygomis antistatinių pluoštų tūrinė varža turi būti mažesnė nei 10¹⁰Ω·cm, o statinio krūvio išsisklaidymo pusėjimo trukmė – mažesnė nei 60 sekundžių.
1 Antistatinių pluoštų funkcijos
1.1 Statinės elektros problemų tekstilės medžiagose priežastys ir pavojai
Tekstilės medžiagos dažniausiai yra elektros izoliatoriai, pasižymintys gana didele varža, ypač sintetiniai pluoštai, pasižymintys maža drėgmės absorbcija, pavyzdžiui, poliesterio, akrilo ir polivinilchlorido pluoštai. Tekstilės apdirbimo metu glaudus pluoštų ir pluoštų arba pluoštų ir mašinų dalių sąlytis ir trintis sukels krūvio perdavimą objektų paviršiuje, taip generuodamas statinę elektrą.
Statinė elektra gali sukelti daug neigiamų padarinių. Pavyzdžiui, vienodo krūvio pluoštai stumia vienas kitą, o skirtingo krūvio pluoštai traukia mašinų dalis, dėl to pluoštai gali išsipūsti, padidėti siūlų plaukuotumas, prastai formuotis siūlai, pluoštas prilipti prie mašinų dalių, dažniau trūkinėti siūlai ir ant audinio paviršiaus atsirasti išsibarstę dryžiai. Įkrauti drabužiai lengvai sugeria dulkes ir išsitepa, drabužiai gali susipainioti su žmogaus kūnu arba tarp drabužių ir drabužių, netgi gali susidaryti elektros kibirkštys. Sunkiais atvejais statinė įtampa gali siekti kelis tūkstančius voltų, o iškrovos metu susidariusios kibirkštys gali sukelti gaisrus su rimtais padariniais.
1.2 Sintetinių pluoštų audinių statinių trukdžių šalinimo metodai
Yra įvairių būdų, kaip suteikti sintetiniams pluoštams ir jų audiniams patvarias antistatines savybes. Pavyzdžiui, hidrofiliniai polimerai arba laidūs mažos molekulinės masės polimerai gali būti pridedami sintetinių pluoštų polimerizacijos arba verpimo metu; kompozitinio verpimo technologija gali būti naudojama kompozitiniams pluoštams su hidrofiliniu išoriniu sluoksniu gaminti. Verpimo procese sintetiniai pluoštai gali būti maišomi su pluoštais, pasižyminčiais dideliu higroskopiškumu, arba pluoštai su teigiamais ir neigiamais krūviais gali būti maišomi pagal potencialų seką. Audiniams taip pat galima pritaikyti patvarią hidrofilinę pagalbinę apdailą.
2 antistatinių pluoštų tipai
2.1 Paviršinio aktyvumo medžiagomis papildyti pluoštai
Norint paruošti pluoštą su santykinai patvariu antistatiniu poveikiu, mišriam verpimui į verpimo priedą dažnai pridedama paviršinio aktyvumo medžiagų. Susiformavus pluoštui, paviršinio aktyvumo medžiagos dėl savo savybių nuolat migruoja ir difunduoja iš pluošto vidaus į paviršių, taip pasiekdamos antistatinį poveikį. Taip pat yra tokių metodų, kaip paviršinio aktyvumo medžiagų tvirtinimas prie pluošto paviršiaus klijais arba jų sujungimas į plėveles pluošto paviršiuje, o poveikis panašus į antistatinio lako tepimą teptuku ant plastiko paviršiaus.
Tokių pluoštų antistatinis poveikis yra glaudžiai susijęs su aplinkos drėgme. Esant didelei drėgmei, drėgmė gali padidinti paviršinio aktyvumo medžiagos joninį laidumą, todėl antistatinis veikimas žymiai pagerėja; sausoje aplinkoje poveikis susilpnėja.
2.2 Antistatinių pluoštų mišinys, kopolimerizacija ir skiepijimo modifikacija
Šio tipo antistatinio pluošto esmė – modifikuoti pluoštą formuojantį polimerą ir padidinti pluošto higroskopiškumą pridedant hidrofilinių monomerų arba polimerų, taip suteikiant jam antistatinių savybių. Be to, į akrilinį verpimo mišinį galima įmaišyti vario sulfato, o po verpimo ir koaguliacijos jis apdorojamas sieros turinčiu reduktoriumi, kuris gali pagerinti laidžių pluoštų gamybos efektyvumą ir laidumo ilgaamžiškumą. Be įprasto mišinio verpimo, palaipsniui atsirado hidrofilinių polimerų pridėjimo polimerizacijos metu metodas, siekiant suformuoti mikro-daugiafazę dispersinę sistemą, pavyzdžiui, į kaprolaktamo reakcijos mišinį įdedant polietilenglikolio, siekiant padidinti antistatinių savybių ilgaamžiškumą.
2.3 Metaliniai laidūs pluoštai
Metaliniai laidūs pluoštai paprastai gaminami iš metalinių medžiagų, naudojant specialius pluošto formavimo procesus. Įprasti metalai yra nerūdijantis plienas, varis, aliuminis, nikelis ir kt. Tokie pluoštai pasižymi puikiu elektriniu laidumu, gali greitai praleisti krūvius ir efektyviai pašalinti statinę elektrą. Tuo pačiu metu jie taip pat pasižymi geru atsparumu karščiui ir cheminei korozijai. Tačiau, kai jie naudojami tekstilės gaminiuose, yra tam tikrų apribojimų. Pavyzdžiui, metaliniai pluoštai turi mažą sanglaudą, o pluoštų sukibimo jėga verpimo metu yra nepakankama, todėl gali kilti siūlų kokybės problemų; gatavų gaminių spalvą riboja paties metalo spalva ir ji yra santykinai vientisa. Praktiškai jie dažnai maišomi su įprastais pluoštais, naudojant metalinių pluoštų laidumo pranašumą, siekiant suteikti mišriems gaminiams antistatines savybes, ir naudojant paprastus pluoštus, siekiant pagerinti verpimo našumą ir sumažinti sąnaudas.
2.4 Anglies laidūs pluoštai
Anglies laidžių pluoštų paruošimo metodai daugiausia apima legiravimą, dengimą, karbonizavimą ir kt. Legiravimas – tai laidžių priemaišų įmaišymas į pluoštą formuojančią medžiagą, siekiant pakeisti medžiagos elektroninę struktūrą ir taip suteikti pluoštui laidumą; dengimas – tai laidžiojo sluoksnio suformavimas, padengiant pluošto paviršių gero laidumo anglies medžiagos, pvz., juodosios anglies, sluoksniu; karbonizuojant paprastai naudojama viskozė, akrilas, derva ir kt. kaip pluošto pirmtakai, ir jie paverčiami laidžiais anglies pluoštais aukštoje temperatūroje karbonizuojant. Šiais metodais paruošti anglies laidūs pluoštai įgyja tam tikrą laidumą, išlaikant dalį originalių pluošto mechaninių savybių. Nors karbonizavimo būdu apdoroti anglies pluoštai pasižymi geru laidumu, atsparumu karščiui ir cheminiam atsparumui, jie turi didelį modulį, kietą tekstūrą, nėra tvirti, nėra atsparūs lenkimui ir neturi šilumos susitraukimo gebėjimo, todėl jų pritaikymas kai kuriais atvejais, kai pluoštams reikalingas geras lankstumas ir deformuotumas, yra prastas.
2.5 Organiniai laidūs pluoštai, pagaminti iš laidžių polimerų
Organiniai laidūs pluoštai, pagaminti iš laidžių polimerų, turi specialią konjuguotą struktūrą, o elektronai gali gana laisvai judėti molekulinėje grandinėje, todėl pasižymi laidumu. Dėl unikalių laidumo savybių ir organinių medžiagų charakteristikų tokie pluoštai turi potencialią pritaikymo vertę kai kuriose aukštos klasės srityse, kurioms keliami specialūs medžiagų eksploataciniai reikalavimai ir kurios yra mažos sąnaudos, pavyzdžiui, specifiniuose elektroniniuose prietaisuose ir aviacijos bei kosmoso srityse.
2.6 Organiniai laidūs pluoštai, pagaminti padengiant įprastus sintetinius pluoštus laidžiomis medžiagomis
Šis pluošto tipas atlieka antistatinę funkciją, paviršiaus apdailos procesais padengdamas įprastų sintetinių pluoštų paviršių laidžiomis medžiagomis, tokiomis kaip juodoji anglis ir metalas. Metalo dengimo procesas yra gana sudėtingas ir brangus, todėl gali turėti tam tikros įtakos pluošto dėvėjimo savybėms, tokioms kaip pojūtis rankoje.
2.7 Organiniai laidūs pluoštai, pagaminti kompozicinio verpimo metodu
Kompozitinio verpimo metodas – tai vieno pluošto, sudaryto iš dviejų ar daugiau skirtingų komponentų, formavimas tame pačiame verpimo procese naudojant specialų kompozitinį verpimo mazgą, naudojant du ar daugiau skirtingos sudėties ar savybių polimerų. Ruošiant antistatinius pluoštus, laidūs polimerai arba polimerai su laidžiomis medžiagomis paprastai naudojami kaip vienas komponentas ir sumaišomi su įprastais pluoštą formuojančiais polimerais. Palyginti su kitais antistatinio pluošto paruošimo metodais, kompozitinio verpimo metodu paruošti pluoštai pasižymi stabilesnėmis antistatinėmis savybėmis ir mažiau neigiamai veikia pradines pluošto savybes.
3 antistatinių pluoštų panaudojimo būdai
Kasdieniame gyvenime, kai žiemą oras per sausas, tarp žmogaus odos ir drabužių gali susidaryti statinė elektra, o sunkiais atvejais momentinė statinė įtampa gali siekti dešimtis tūkstančių voltų, sukeldama diskomfortą žmogaus kūnui. Pavyzdžiui, vaikščiojant kilimais gali susidaryti 1500–35000 voltų statinė elektra, vaikščiojant vinilo dervos grindimis – 250–12000 voltų, o trynimasis į kėdę patalpose gali sukelti daugiau nei 1800 voltų statinės elektros. Statinės elektros lygis daugiausia priklauso nuo aplinkinio oro drėgmės. Paprastai, kai statiniai trukdžiai viršija 7000 voltų, žmonės pajunta elektros šoką.
Statinė elektra kenkia žmogaus organizmui. Nuolatinė statinė elektra gali padidinti šarmingumą kraujyje, sumažinti kalcio kiekį serume ir padidinti kalcio išsiskyrimą su šlapimu. Tai daro didesnį poveikį augantiems vaikams, pagyvenusiems žmonėms, kurių kraujyje labai mažas kalcio kiekis, bei nėščioms moterims ir žindančioms motinoms, kurioms reikia daug kalcio. Per didelis statinės elektros kaupimasis žmogaus organizme sukels nenormalų smegenų nervų ląstelių membranų srovės laidumą, paveiks centrinę nervų sistemą, pakeis kraujo pH ir organizmo deguonies savybes, paveiks organizmo fiziologinę pusiausvyrą ir sukels tokius simptomus kaip galvos svaigimas, galvos skausmas, dirglumas, nemiga, apetito praradimas ir psichinė transo būsena. Statinė elektra taip pat gali sutrikdyti žmogaus kraujotaką, imuninę ir nervų sistemas, paveikti normalų įvairių organų (ypač širdies) darbą ir gali sukelti nenormalų širdies ritmą bei priešlaikinį širdies plakimą. Žiemą apie trečdalis širdies ir kraujagyslių ligų yra susijusios su statine elektra. Be to, degiose ir sprogiose vietose statinė elektra ant žmogaus kūno gali sukelti gaisrus.
Įrašo laikas: 2025 m. gruodžio 9 d.
