فهم الألياف والمنسوجات الموصلة المقاومة للكهرباء الساكنة

خلاصة. تتناول هذه المقالة بشكل أساسي مبادئ وأساليب المواد النسيجية المقاومة للكهرباء الساكنة، وتقدم أنواع وطرق إنتاج الألياف المضادة للكهرباء الساكنة، بالإضافة إلى طرق الإنتاج ومعايير الاختبار للأقمشة المضادة للكهرباء الساكنة. توفر بيجودتكس لهب مضاد للكهرباء الساكنة عالي الأداء الأقمشة المثبطة، والتي تستخدم على نطاق واسع في الملابس الواقية الصناعية وغيرها من المجالات.

1. ملخص

آلية توليد الكهرباء الساكنة

يختلف جاذبية إلكترونات طبقة التكافؤ (المعروفة باسم السالبية الكهربية) اعتمادًا على الذرات التي تتكون منها المواد النسيجية. سوف تجذب المواد ذات السالبية الكهربية العالية إلكترونات التكافؤ من المواد ذات السالبية الكهربية المنخفضة للتحرك أو الانتقال نحوها، مما يؤدي إلى حمل بعض المواد لشحنات موجبة وأخرى تحمل شحنات سالبة. تسمى عملية توليد شحنة كهربائية في المادة بالكهربة. نظرًا لاختلاف الظروف والبيئات، يمكن أن تتولد أو تتبدد الشحنات على سطح المواد. عند الوصول إلى التوازن، إذا كانت المادة غير متعادلة كهربائيًا، تسمى الشحنة المحمولة بالشحنة الساكنة. يُطلق على شحن المواد والسلوك الناتج عنها الظواهر الكهروستاتيكية.

أثناء إنتاج الألياف ومنتجاتها ومعالجتها واستخدامها، يتم توليد الكهرباء الساكنة بسبب عوامل مثل الاحتكاك والتمدد والضغط والتقشير وتحريض المجال الكهربائي وتجفيف الهواء الساخن.

مخاطر الكهرباء الساكنة

1. يؤثر على أداء ارتداء الملابس

يمكن أن تتسبب الكهرباء الساكنة الناتجة عن الملابس المصنوعة من مواد مختلفة في تشابك الملابس مع بعضها البعض، مما يجعلها غير مريحة للارتداء. ملابس الألياف الكيماوية، بسبب الكهرباء الساكنة الشديدة، معرضة لامتصاص جزيئات الغبار ذات الشحنات المختلفة الموجودة في الهواء، والتي يمكن أن تلوث الملابس بسهولة؛ الملابس الاصطناعية أيضًا معرضة بشكل خاص لامتصاص القشرة. ارتداء الملابس الاصطناعية يولد جهدًا ساكنًا عاليًا بسبب الاحتكاك، والذي يمكن أن يفرغ عند لمس الأشياء الموصلة مثل المعدن أو مصافحة الأشخاص، مما يؤدي إلى إحساس غير مريح بالصدمة الكهربائية.

2. التسبب في الحوادث

عندما يرتدي الأشخاص ملابس تجمع شحنات ثابتة، تتسرب هذه الشحنات عبر فجوات صغيرة في الهواء لتكوين شرارات حولهم. تمتلك هذه الشرارات طاقة كافية لإشعال أو حتى إحداث انفجارات في الغازات القابلة للاشتعال والانفجار القريبة. حوادث مثل قيام أشخاص يرتدون ملابس بالتسبب في حوادث عند تفجير براميل البنزين أو اشتعال النيران في غرف التخدير بالأثير في المستشفيات؛ الغبار في المصانع المشتعلة. وقد لوحظت كهرباء ساكنة تؤدي إلى فشل المظلة ووقوع ضحايا.

3. يؤثر على صحة الإنسان

لا يزال تأثير الكهرباء على جسم الإنسان غير واضح لكثير من الأفراد. هناك معتقدات مختلفة حول آثاره، مثل زيادة ضغط الدم أو التسبب في استنزاف الكالسيوم في مجرى الدم والتسبب في حساسية الجلد من بين الاحتمالات. ومع ذلك، فمن الواضح أن النظر في استخدام الكهرباء في المواد المستخدمة في أبحاث الأعضاء الاصطناعية قد حظي باهتمام كبير بسبب آثاره المحتملة على صحة الإنسان.

4. التأثير على جودة المنتجات النسيجية

عندما تصبح الألياف مفككة أثناء عملية فصلها عن بعضها البعض بسبب الكهرباء في بيئة تشغيل الماكينة تجد طريقها إلى إطارات الماكينة وخطوط الأنابيب من بين مناطق أخرى بشكل غير متساو مما يسبب عدم انتظام سمك طبقة الألياف المنتجة بالإضافة إلى تشابكها مع بكرات الضغط وأجزاء الآلات الأخرى مما يجعل من الصعب مواصلة الإنتاج بسلاسة. في مرحلة الفرز من الإنتاج، تميل الألياف المشحونة إلى التشابك مع مكونات الماكينة مما يؤدي إلى تعطيل عملية التصنيع ويؤدي إلى إطلاق غبار الألياف القصيرة في الهواء مما يؤدي إلى التلوث.

2. مبادئ وطرق مكافحة ساكنة المواد النسيجية

مبدأ مكافحة ساكنة المواد النسيجية

عادة ما يتم إنشاء الكهرباء الساكنة بطريقتين. من خلال الاتصال والحث بواسطة الكهرباء الساكنة الموجودة نفسها، فإنها تنتج المزيد من تراكم الشحنات الساكنة. لذلك، تشير مقاومة الكهرباء الساكنة إلى قدرة المواد الساكنة على تقليل نقل الشحنة مما يؤدي إلى بناء أقل ساكنة مما يقلل الاحتكاك أو اللمس مع العناصر وبالتالي تحقيق تأثير مضاد للكهرباء الساكنة. التقنيات المعتادة المستخدمة تشمل الخيارات.

1. تحسين محبة الألياف.

يعتبر الماء ممتازًا في توصيل الكهرباء لأنه عندما يتم تبليل الألياف أو القماش بكمية من الماء، فإنه يسمح للشحنة بالانتشار بسرعة عبر الماء الموجود عليها، مما يقلل من احتمالية تراكم الكهرباء الساكنة بسبب قدرة الألياف العالية على امتصاص الرطوبة.

2. طريقة تحييد الشحنة

تتضمن عملية تحييد الشحنة مزج مادتين لهما شحنتان متعارضتان على مقياس لموازنة الشحنات، ذات أقطاب متفاوتة دون التخلص منهاtelكامل؛ بدلا من ذلك، فإنه يبطل الشحنات السطحية.

3. تفريغ كورونا

تتضمن طريقة تفريغ الهالة إعادة توجيه الكهرباء من الأقمشة دون الحاجة إلى تأريضها باستخدام أنواع مختلفة من الألياف الموصلة مثل الألياف المعدنية والألياف القائمة على الكربون أو تطبيق طبقات موصلة مثل أسود الكربون، على الطبقة الخارجية للألياف الاصطناعية أو إنشاء غزل مركب من الكربون. مركبات أساسها أو معدنية تحتوي على بوليمرات مكونة للألياف لتوليد ألياف مركبة من مواد موصلة.

طرق النسيج المضادة للكهرباء الساكنة

تشمل التقنيات المستخدمة بشكل شائع في الإنتاج الواقعي لمنع الكهرباء في المقام الأول رفع مستويات الرطوبة في البيئة وتعزيز موصلية مواد الألياف مع النهج الأساسي المتمثل في تقليل مقاومة الألياف وتعزيز موصلية الألياف.

عادة، هناك ثلاث طرق لمعالجة الكهرباء الساكنة في المنسوجات. تتضمن إحدى الطرق تطبيق عوامل تشطيب ثابتة على القماش.

تتضمن التقنية التالية تعزيز الألياف من خلال تطعيمها بمواد ودمجها مع ألياف أخرى محبة للماء.

تمثل الألياف الموصلة المخلوطة أو المنسوجة نوع المادة المستخدمة في هذا السياق. تعمل هذه الألياف من خلال تعزيز قدرة النسيج على الاحتفاظ بالرطوبة وتعزيز إطلاق الكهرباء الساكنة.

في الإعدادات أو بعد عدة غسلات في ماكينة الغسيل، قد لا يستمر تأثير المعالجة لفترة طويلة أو يحدث فرقًا ملحوظًا؛ يمكن للنهج الثالث أن يعالج مشكلة الكهرباء الساكنة في الأقمشة بشكل فعال ومستمر، وهو مناسب لأنواع محددة من الملابس الوظيفية، مثل الزي الرسمي المضاد للكهرباء الساكنة.

3. إنتاج الألياف الاستاتيكية والموصلة

أنواع الألياف المقاومة للكهرباء الساكنة والموصلة

بناءً على تصنيف المواد المستخدمة في الألياف، يمكن تصنيفها إلى تركيبات مضادة للكهرباء الساكنة، وأصناف معدنية، وألياف موصلة مضادة للكهرباء الساكنة ذات أساس أسود الكربون؛ ومن الأمثلة أيضًا الألياف الموصلة القائمة على البوليمر والألياف المضادة للكهرباء الساكنة بأكسيد المعدن النانوي.

1. تركيبة مضادة للكهرباء الساكنة: ألياف موصلة ومضادة للكهرباء الساكنة

إن عملية دمج الألياف الساكنة والموصلة في تركيبات مضادة للكهرباء الساكنة هي عملية واضحة ولا تغير بشكل كبير الخصائص المتأصلة للراتنج. يسهل هذا التكامل إنشاء طبقة على سطح المادة مما يقلل بشكل فعال من مقاومة سطحها ويبدد بسرعة أي كهرباء ساكنة متراكمة.

2. ألياف موصلة ومضادة للكهرباء الساكنة ذات أساس معدني

يتم إنتاج هذا النوع من الألياف من خلال استغلال موصلية المعادن باستخدام تقنيات مثل طريقة السحب المباشر التي تتضمن سحب السلك المعدني بشكل متكرر عبر قالب لإطالته. يتم استخدام السبائك مثل الفولاذ والنحاس والألمنيوم بالإضافة إلى المعادن الثمينة، مثل الذهب والفضة بشكل شائع في هذه العملية. هناك طريقة أخرى وهي طريقة القطع حيث يتم تقطيع المعدن إلى خيوط ودمجه مع ألياف عادية لإنشاء منسوجات موصلة.

3. ألياف موصلة ومضادة للكهرباء الساكنة ذات أساس أسود الكربون

غالبًا ما تُستخدم المواد غير العضوية مثل أسود الكربون والجرافين لخصائصها الثابتة والموصلة في تصنيع الألياف الموصلة من خلال عمليات مثل تطبيق طريقة المنشطات أو معالجة كربنة الألياف.

4. ألياف بوليمرية مضادة للكهرباء الساكنة وموصلة

عادة ما يُنظر إلى مواد البوليمر على أنها عوازل؛ ومع ذلك، فإن إدخال مواد البولي أسيتيلين في السبعينيات تحدى هذه الفكرة. منذ ذلك الحين تم اكتشاف مواد موصلة أخرى تعتمد على البوليمر مثل البوليانيلين، مما أدى إلى طفرة في الأبحاث التي تستكشف موصلية مواد البوليمر.

5. ألياف أكسيد المعدن النانوية المقاومة للكهرباء الساكنة والموصلة

يمكن للخصائص الخفيفة والشفافة لمساحيق أكسيد المعادن أن تخلق أليافًا مضادة للكهرباء الساكنة تكون فاتحة اللون وواضحة جدًا في المظهر. من بين طرق صنع الألياف الموصلة الموجودة اليوم، تبرز هذه الطريقة، باعتبارها عصرية ومليئة بالإمكانات.

إنتاج ألياف موصلة ومضادة للكهرباء الساكنة

1. التشطيب الاستاتيكيه

يمكن إنتاج الألياف المضادة للكهرباء الساكنة باستخدام تقنيتين للتصنيع تتضمن استخدام عوامل مضادة للكهرباء الساكنة لتصنيف الألياف. الطريقة الخارجية المضادة للكهرباء الساكنة والطريقة الداخلية المضادة للكهرباء الساكنة.

يتضمن النهج الخارجي المضاد للكهرباء الساكنة تطبيق عامل مضاد للكهرباء الساكنة على أسطح الألياف، والمعروف باسم طريقة تشطيب السطح، والتي يمكن تصنيفها إلى طرق تشطيب مؤقتة ودائمة مضادة للكهرباء الساكنة.

يتضمن تنفيذ طريقة لمنع الكهرباء الساكنة إضافة عامل مضاد للكهرباء الساكنة داخل الألياف.

2. التعديل الكيميائي للألياف

في معظم الحالات، يتم استخدام التفاعلات الكيميائية لتعديل ألياف النسيج من أجل إنتاج ألياف ثابتة. تتضمن الطريقة الأولى تعديلات كيميائية لإنشاء ألياف ثابتة بينما تتضمن الطريقة الثانية تقنيات المزج أو التركيب لنفس الغرض.

3. ألياف موصلة مطعمة أو مخلوطة

وفي ستينيات القرن العشرين، تم إدخال الألياف الموصلة. في البداية كألياف عضوية موصلة مغلفة بأسود الكربون وبعد ذلك كألياف مغلفة بالمعدن، على السطح بدلاً من ذلك. تختلف الخصائص الميكانيكية لهذه الألياف المعدنية بشكل ملحوظ عن الألياف العادية مما يجعل مزجها أكثر صعوبة ويفسر سبب عدم استخدامها بشكل شائع.

4. إنتاج أnti-static Fabrics

دبليوقابلية الأذن ومتطلبات التصميم للأقمشة المضادة للكهرباء الساكنة

تحتاج المنسوجات المضادة للكهرباء الساكنة إلى تلبية معايير وظائفها الثابتة مع الالتزام أيضًا بالشكل والمواصفات النموذجية لمواد الملابس العادية. عادةً ما يتم استخدام هذه المنسوجات المضادة للكهرباء الساكنة في الإعدادات التي تتطلب خصائص مضادة للكهرباء الساكنة مثل عمليات الطيران أو الصناعات مثل استخراج البترول الدفاعي والتعدين والرعاية الصحية. يتم استخدامها عادة كعناصر، في الحياة اليومية. ونتيجة لذلك، يجب أن يعطي هيكل تصميم المنسوجات الأولوية للأقمشة الأكثر كثافة.

طريقة إنتاج القماش المضاد للكهرباء الساكنة

استخدام إنشاء نسيج مضاد للكهرباء الساكنة كدراسة حالة لتوضيح عملية تصنيع القماش المضاد للكهرباء الساكنة.

تتضمن عملية إنشاء ألياف الأكريليك الساكنة عادةً تعديل ألياف الأكريليك لتكون مقاومة للكهرباء الساكنة من خلال طرق مختلفة مثل معالجة سطح الألياف ومزجها مع مواد أو مواد كيميائية أخرى، مثل الغزل المركب وإضافة مواد موصلة للحشوات.

1. طريقة معالجة سطح الألياف

عند معالجة الألياف لتقليل تراكم الكهرباء في الطبقة السطحية، عادةً ما يتضمن ذلك استخدام أملاح معدنية موصلة أو مواد خافضة للتوتر السطحي تُعرف بالعوامل المضادة للكهرباء الساكنة من خلال طرق، مثل رش الألياف وأقمشتها أو طلاءها.

2. طريقة تعديل الخلطة

من خلال دمج كمية من المواد الموصلة مثل أسود الكربون أو أكسيد المعدن في ألياف الأكريليك وخلطها مع محلول ألياف الأكريليك ينتج ألياف أكريليك مقاومة للكهرباء الساكنة تدوم طويلاً. تُظهر هذه الألياف المقاومة للكهرباء الساكنة تأثيرًا ثابتًا دائمًا؛ ومع ذلك، يجب أن يتمتع العامل المضاد للكهرباء الساكنة المضاف بخصائص محددة للثبات الحراري وأن يكون متوافقًا مع الألياف أثناء المعالجة.

3. طريقة التعديل الكيميائي الأنطولوجي

من خلال دمج المونومرات أثناء إنتاج مادة البوليمر الأكريليكي والمشاركة في تفاعلات البلمرة المشتركة لإنشاء ألياف أكريليك محبة للماء، فإن ذلك يعزز قدرات امتصاص الرطوبة للمنتج النهائي وينقل خصائص مضادة للكهرباء الساكنة إلى ألياف الأكريليك.

4. طريقة الغزل المركب

تعمل العناصر الموصلة داخل الألياف الموصلة المصنوعة من خلال الغزل المركب بشكل مستمر على طول الاتجاه الطولي وتطلق الشحنات المتراكمة بسهولة. تتكون التكوينات المركبة المختلفة من تصميمات أساسية للجلد. هياكل دائرية مفردة أو متعددة النقاط بالإضافة إلى تشكيلات الساندويتش.

5. طريقة تعبئة المواد الموصلة

في عملية الغزل، توجد طبقة أساسية موصلة للمواد والألياف الموصلة لتعزيز الموصلية المضافة بشكل مقصود إلى محلول غزل الأليافtelعن عملية الغزل المركبة نفسها.

5. اختبار أداء مكافحة–المنسوجات الساكنة

معلمات الأداء الكهروستاتيكية والمعايير ذات الصلة بالمنسوجات

يتضمن اختبار الكهرباء فحص جوانب مختلفة مثل تحديد المصادر المحتملة لمخاطر الكهرباء الساكنة وتقييم خصائص الكهرباء الساكنة للمواد والمنتجات إلى جانب تقييم حساسية المواد القابلة للاشتعال والمتفجرة لتأثيرات الكهرباء الساكنة. تشمل المعايير التي تحكم خصائص المنسوجات إرشادات، مثل سلسلة GB/T 12703 وFZ/T 01059 وغيرها.

طريقة اختبار الخواص الكهروستاتيكية للمنسوجات

يمكن تقسيم طرق اختبار الشحنة الكهربائية للألياف أو الأقمشة تقريبًا إلى فئتين: التحليل النوعي والتحليل الكمي. ويمكن للتحليل النوعي ملاحظة وجود شرارات التفريغ، والصدمات الكهربائية، وأصوات التفريغ، والتجاذب (التصاق الغبار، والتلوث، والتشابك حول الجسم).

تتضمن طرق الاختبار الأساسية: طريقة نصف عمر الجهد الساكن، وطريقة الجهد المشحون بالاحتكاك، وطريقة كثافة سطح الشحنة، وطريقة الجهد الساكن الديناميكي، وطريقة كمية الشحن، وطريقة المقاومة.

6. استكشاف نسيج BEGOODTEX المقاوم للهب والمضاد للكهرباء الساكنة

تمتلك أقمشة BEGOODTEX خصائص ثابتة يتم تحقيقها باستخدام تقنيات معينة مصممة خصيصًا للمنسوجات لمنع تراكم الكهرباء الساكنة من خلال دمج الألياف الموصلة أو تطبيقها مكافحة ساكنة العلاجات. يساعد هذا الأسلوب في تفريغ الشحنات وتقليل احتمالية حدوث شرر قد يؤدي إلى إطلاق مواد قابلة للاشتعال أو إلحاق الضرر بالأجزاء الإلكترونية الحساسة.

أقمشة BEGOODTEX المقاومة للهب لا تتمتع بخصائص مضادة للكهرباء الساكنة فحسب، بل تخضع أيضًا للمعالجة باستخدام أحدث المواد الكيميائية المقاومة للهب لتلبية لوائح السلامة بشكل فعال. يتضمن ذلك تطبيق مثبطات اللهب الدائمة على ألياف القطن والأقمشة التي يتم نسجها لضمان الحفاظ على مقاومة الحريق لمدة 50 غسلةtel.

إن ميزات مثبطات اللهب والمضادة للكهرباء الساكنة لأقمشة BEGOODTEX تجعلها مثالية لاستخدامات مثل ملابس العمل الواقية في الصناعات التي تشكل فيها مخاطر الحرائق والكهرباء الساكنة مخاوف كبيرة. توفر هذه المنسوجات متعددة الاستخدامات ضمانات للعمال وتلعب دورًا حاسمًا في الحفاظ على معايير السلامة في مكان العمل.