סיבים אנטיסטטיים, בואו נלמד עליהם!

סיבים אנטיסטטיים

סיבים אנטיסטטיים הם קטגוריה של סיבים כימיים שאינם צוברים בקלות מטענים סטטיים. בתנאים סטנדרטיים, סיבים אנטיסטטיים נדרשים להיות בעלי התנגדות נפחית של פחות מ-10¹⁰Ω·cm או זמן מחצית חיים לפיזור מטען סטטי של פחות מ-60 שניות.
抗静电面料工装

1 פונקציות של סיבים אנטיסטטיים...

סיבים אנטיסטטיים

סיבים אנטיסטטיים הם סוג של סיב כימי שאינו צובר בקלות מטענים סטטיים. בתנאים סטנדרטיים, סיבים אנטיסטטיים נדרשים להיות בעלי התנגדות נפחית של פחות מ-10¹⁰Ω·cm או זמן מחצית חיים לפיזור מטען סטטי של פחות מ-60 שניות.

1 פונקציות של סיבים אנטיסטטיים

1.1 גורמים וסכנות של בעיות חשמל סטטי בחומרי טקסטיל

חומרי טקסטיל הם בעיקר מבודדים חשמליים בעלי התנגדות ספציפית גבוהה יחסית, במיוחד סיבים סינתטיים בעלי ספיגת לחות נמוכה כגון סיבי פוליאסטר, אקריליק ופוליוויניל כלוריד. במהלך עיבוד טקסטיל, מגע קרוב וחיכוך בין סיבים לסיבים או בין סיבים לחלקי מכונות יגרמו להעברת מטען על פני השטח של חפצים, ובכך יוצרים חשמל סטטי.
חשמל סטטי יכול לגרום לתופעות לוואי רבות. לדוגמה, סיבים בעלי מטען זהה דוחים זה את זה, וסיבים בעלי מטענים שונים נמשכים לחלקי מכונות, מה שיגרום להתנפחות רסיסים, שעירות מוגברת של החוט, עיצוב אריזה לקוי, הידבקות סיבים לחלקי מכונות, שבירה מוגברת של החוט ופסים מפוזרים על פני הבד. לאחר טעינת הבגדים, קל לספוג אבק ולהתלכלך, ועלולה להתרחש הסתבכות בין הבגד לגוף האדם, או בין בגד לבגד, ואף עלולים להיווצר ניצוצות חשמליים. במקרים חמורים, המתח הסטטי יכול להגיע לכמה אלפי וולט, וניצוצות הנוצרים כתוצאה מפריקה עלולים לגרום לשריפות עם השלכות חמורות.

1.2 שיטות לפתרון הפרעות סטטיות של בדי סיבים סינתטיים

ישנן שיטות שונות להעניק לסיבים סינתטיים ולבדים שלהם תכונות אנטי-סטטיות עמידות. לדוגמה, ניתן להוסיף פולימרים הידרופיליים או פולימרים מוליכים בעלי משקל מולקולרי נמוך במהלך הפילמור או הטוויה של סיבים סינתטיים; ניתן להשתמש בטכנולוגיית טוויה מרוכבת כדי לייצר סיבים מרוכבים עם שכבה חיצונית הידרופילית. בתהליך הטוויה, ניתן לערבב סיבים סינתטיים עם סיבים בעלי היגרוסקופיות חזקה, או לערבב סיבים בעלי מטענים חיוביים וסיבים בעלי מטענים שליליים בהתאם לרצף הפוטנציאלי. ניתן גם ליישם גימור עזר הידרופילי עמיד על בדים.

2 סוגים של סיבים אנטיסטטיים

2.1 סיבים נוספו לחומר פעיל שטח

כדי להכין סיבים בעלי השפעות אנטי-סטטיות עמידות יחסית, מוסיפים לעתים קרובות חומרים פעילי שטח לחומר הטוויה עבור טווי מעורב. לאחר היווצרות הסיבים, חומרים פעילי שטח יעברו ויתפזרו באופן רציף מתוך הסיבים אל פני השטח, מתוקף מאפייניהם, על מנת להשיג את האפקט האנטי-סטטי. ישנן גם שיטות כמו קיבוע חומרים פעילי שטח על פני הסיבים באמצעות דבקים או קישור צולב שלהם לסרטים על פני הסיבים, והאפקט דומה למריחת לכה אנטי-סטטית על פני הפלסטיק.
ההשפעה האנטי-סטטית של סיבים כאלה קשורה קשר הדוק ללחות הסביבה. כאשר הלחות גבוהה, לחות יכולה לשפר את המוליכות היונית של החומר הפעיל שטח, והביצועים האנטי-סטטיים משתפרים משמעותית; בסביבות יבשות, ההשפעה תיחלש.

2.2 סיבים אנטיסטטיים לערבוב, קופולימריזציה ושינוי השתלה

הליבה של סיבים אנטי-סטטיים מסוג זה היא לשנות את הפולימר היוצר סיבים, ולשפר את ההיגרוסקופיות של הסיב על ידי הוספת מונומרים או פולימרים הידרופיליים, ובכך להעניק לו תכונות אנטי-סטטיות. בנוסף, ניתן לערבב גופרת נחושת לתוך חומר הטוויה האקרילי, ולאחר הטוויה והקרישה, הוא מטופל בחומר מפחית המכיל גופרית, מה שיכול לשפר את יעילות הייצור ואת עמידות המוליכות של סיבים מוליכים. בנוסף לטוויה מעורבת רגילה, צצה בהדרגה שיטה של ​​הוספת פולימרים הידרופיליים במהלך הפילמור ליצירת מערכת פיזור מיקרו-רב-פאזית, כגון הוספת פוליאתילן גליקול לתערובת התגובה של קפרולקטם כדי לשפר את עמידות התכונות האנטי-סטטיות.

2.3 סיבים מוליכים מתכתיים

סיבים מוליכי מתכת עשויים בדרך כלל מחומרים מתכתיים באמצעות תהליכי יצירת סיבים ספציפיים. מתכות נפוצות כוללות נירוסטה, נחושת, אלומיניום, ניקל וכו'. לסיבים כאלה יש מוליכות חשמלית מצוינת, הם יכולים להוליך מטענים במהירות ולחסל ביעילות חשמל סטטי. יחד עם זאת, יש להם גם עמידות טובה בחום ועמידות טובה בפני קורוזיה כימית. עם זאת, כאשר הם מיושמים על טקסטיל, ישנן כמה מגבלות. לדוגמה, לסיבי מתכת יש קוהזיציה נמוכה, וכוח ההדבקה בין הסיבים במהלך הספיגה אינו מספיק, מה שעלול לגרום לבעיות באיכות החוט; צבע המוצרים המוגמרים מוגבל על ידי צבע המתכת עצמה והוא יחיד יחסית. ביישומים מעשיים, הם מעורבבים לעתים קרובות עם סיבים רגילים, תוך שימוש ביתרון המוליך של סיבי מתכת כדי להעניק למוצרים מעורבבים תכונות אנטי-סטטיות, ושימוש בסיבים רגילים כדי לשפר את ביצועי הספיגה ולהפחית עלויות.

2.4 סיבים מוליכי פחמן

שיטות ההכנה של סיבי פחמן מוליכים כוללות בעיקר סימום, ציפוי, קרבוניזציה וכו'. סימום הוא ערבוב זיהומים מוליכים בחומר היוצר סיבים כדי לשנות את המבנה האלקטרוני של החומר, ובכך להעניק לסיב מוליכות; ציפוי הוא יצירת שכבה מוליכה על ידי ציפוי שכבה של חומר פחמן בעל מוליכות טובה כמו פחמן שחור על פני הסיב; קרבוניזציה משתמשת בדרך כלל בוויסקוזה, אקריליק, זפת וכו' כסיבים קודמים, והופכת אותם לסיבים מוליכים באמצעות קרבוניזציה בטמפרטורה גבוהה. סיבי הפחמן המוליכים המוכנים בשיטות אלה משיגים מוליכות מסוימת תוך שמירה על חלק מהתכונות המכניות המקוריות של הסיבים. למרות שלסיבי פחמן שטופלו בקרבוניזציה יש מוליכות טובה, עמידות בחום ועמידות כימית, יש להם מודול גבוה, מרקם קשה, חוסר קשיחות, אינם עמידים בפני כיפוף ואין להם יכולת הצטמקות בחום, ולכן תחולתם ירודה במקרים מסוימים שבהם סיבים צריכים להיות בעלי גמישות ועיוות טובים.

2.5 סיבים מוליכים אורגניים העשויים מפולימרים מוליכים

לסיבים מוליכים אורגניים העשויים מפולימרים מוליכים יש מבנה מצומד מיוחד, ואלקטרונים יכולים לנוע בחופשיות יחסית על שרשרת המולקולות, וכך להיות בעלי מוליכות. בשל תכונות המוליכות הייחודיות שלהם ומאפייני החומר האורגני, לסיבים כאלה יש ערך יישום פוטנציאלי בתחומים מתקדמים מסוימים עם דרישות ביצועי חומר מיוחדות ורגישות לעלות נמוכה, כגון מכשירים אלקטרוניים ספציפיים ותחומי תעופה וחלל.

2.6 סיבים מוליכים אורגניים המיוצרים על ידי ציפוי חומרים מוליכים על סיבים סינתטיים רגילים

סיב מסוג זה מממש פונקציה אנטי-סטטית על ידי ציפוי חומרים מוליכים כגון פחמן שחור ומתכת על פני השטח של סיבים סינתטיים רגילים באמצעות תהליכי גימור פני השטח. תהליך ציפוי המתכת הוא מורכב ויקר יחסית, ועשוי להיות לו השפעה מסוימת על תכונות הבלאי כגון תחושת היד של הסיב.

2.7 סיבים מוליכים אורגניים המיוצרים בשיטת ספינינג מרוכבים

שיטת הטוויה המרוכבת היא יצירת סיב יחיד עם שני רכיבים שונים או יותר באמצעות מכלול טוויה מרוכב מיוחד באותו תהליך טוויה, תוך שימוש בשני פולימרים או יותר בעלי הרכבים או תכונות שונים. בעת הכנת סיבים אנטי-סטטיים, פולימרים עם מוליכות או פולימרים שנוספו להם חומרים מוליכים משמשים בדרך כלל כרכיב אחד ומשולבים עם פולימרים רגילים ליצירת סיבים. בהשוואה לשיטות הכנת סיבים אנטי-סטטיות אחרות, לסיבים המוכנים בשיטת הטוויה המרוכבת יש תכונות אנטי-סטטיות יציבות יותר ופחות השפעה שלילית על התכונות המקוריות של הסיבים.

3 יישומים של סיבים אנטיסטטיים

בחיי היומיום, כאשר האוויר יבש מדי בחורף, סביר להניח שייווצר חשמל סטטי בין עור האדם לבגדים, והמתח הסטטי המיידי יכול להגיע לעשרות אלפי וולט במקרים חמורים, ולגרום לאי נוחות לגוף האדם. לדוגמה, הליכה על שטיחים יכולה לייצר 1500-35000 וולט של חשמל סטטי, הליכה על רצפות ויניל שרף יכולה לייצר 250-12000 וולט של חשמל סטטי, ושפשוף על כיסא בתוך הבית יכול לייצר יותר מ-1800 וולט של חשמל סטטי. רמת החשמל הסטטי תלויה בעיקר בלחות האוויר שמסביב. בדרך כלל, כאשר ההפרעה הסטטית עולה על 7000 וולט, אנשים ירגישו התחשמלות.
חשמל סטטי מזיק לגוף האדם. חשמל סטטי מתמשך יכול להגביר את הבסיסיות בדם, להפחית את תכולת הסידן בסרום ולהגביר את הפרשת הסידן בשתן. יש לכך השפעה גדולה יותר על ילדים הגדלים, קשישים עם רמות סידן נמוכות מאוד בדם, נשים בהריון ואמהות מניקות הזקוקות להרבה סידן. הצטברות מוגזמת של חשמל סטטי בגוף האדם תגרום להולכת זרם לא תקינה של קרומי תאי העצב במוח, תשפיע על מערכת העצבים המרכזית, תוביל לשינויים ברמת החומציות בדם ובמאפייני החמצן של הגוף, תשפיע על האיזון הפיזיולוגי של הגוף ותגרום לתסמינים כמו סחרחורת, כאב ראש, עצבנות, נדודי שינה, אובדן תיאבון וטראנס מנטלי. חשמל סטטי יכול גם להפריע למחזור הדם האנושי, למערכת החיסון ולמערכת העצבים, להשפיע על העבודה התקינה של איברים שונים (במיוחד הלב), ועלול לגרום לקצב לב לא תקין ולפעימות לב מוקדמות. בחורף, כשליש ממחלות הלב וכלי הדם קשורות לחשמל סטטי. בנוסף, באזורים דליקים ונפיצים, חשמל סטטי על גוף האדם עלול לגרום לשריפות.

זמן פרסום: 09-12-2025