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镀银纤维含量对织物静电性能的影响探究
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镀银纤维含量对织物静电性能的影响探究
发布时间:2015-06-06 09:08

由于绝大多数纺织材料都是电的不良导体,在相对干燥的环境中易于摩擦起电并形成静电积聚,在特殊环境中甚至会引起火灾或爆炸。目前,实现纺织品防静电功能的技术主要有三种。种是采用抗静电整理剂对织物进行整理,该法对环境湿度依赖性强,功能耐久性较差,且对舒适性有较大影响。第二种是通过对纤维材料进行共混、共聚和接枝改性改变纤维的吸湿能力,从而达到改善静电性能的目的。该法对环境湿度依赖性强,在相对湿度较低的干燥环境中很难达到要求的效果。第三种是以导电纤维( 如金属纤维、碳纤维、有机导电纤维等) 为功能组分,采用混纺复合、交捻、交织等方法织入织物,通过导电纤维的导电、电晕放电来达到防静电效果,并通过功能组分用量的控制,获得满足不同防静电功能要求的产品。该方法对舒适性影响较小,功能耐久性好,且不依赖环境湿度,是目前防静电产品开发采用的主要技术。

镀银纤维是以锦纶 6 为基材,通过化学镀层的方法在纤维表面形成一定厚度的银层。由于金属银具有良好的延展性,保证了纤维良好的可加工性( 相对于金属纤维) ,同时又赋予了纤维金属银及其氧化物所具有的功能性。由于纤维表面金属银层具有良好的导电性和抗菌性( 银层表面氧化后) ,可用于防静电、抗菌、防辐射等功能产品的开发。

一、试验
1. 1 试样
试 验 所 用 试 样 为 平 纹 织 物,经 纱为 JC 14. 7 tex 纱,含有镀银纤维的功能纱只在纬向织入。功能纱线 A、B、C、D 中镀银纤维的混纺比分别为 1. 56% 、3. 13% 、4. 69% 、6. 25% ,线密度均为 14. 7 tex。为探讨镀银纤维形态( 长丝或是短纤) 对织物静电性能的影响,设计制织了纬纱分别为赛络菲尔纱和镀银长丝的两种织物,棉镀银长丝赛络菲尔纱 E 的规格为 14. 7 tex( 60 dtex),镀银长丝 F 的规格为 60 dtex。对比试样为纯棉织物,经纬纱均为 JC 14. 7 tex 纱。织物经密524 根/10 cm,纬密 283 根/10 cm,幅宽 160 cm。各试样纬纱类别、排列规律及镀银纤维含量见表1。织物下机经退浆、煮练后,再经反复漂洗、烘干,即可作为测试用样品。
1. 2 试验方法与仪器
我国现行的纺织品静电性能评定国家标准GB /T 12703《纺织品静电性能的评定》包括七部分,分别通过测试织物静电压半衰期、电荷面密度、电荷量、电阻率、摩擦带电电压、纤维泄露电阻、动态静电压来表征纺织品的静电性能。其中,电荷面密度法适合于评价各种织物,包括含导电纤维织物防静电性能。镀银纤维属金属化导电纤维,故采用电荷面密度法测试试样静电性能。为了避免手工摩擦试验结果重复性差、试验中温湿度波动等因素对测试结果产生的不利影响,将手工摩擦改为用辊筒摩擦机摩擦试样,减少主观因素影响。为了尽可能减少样品含湿量差异对测试结果的影响,将试样在烘箱烘干( 100 ℃,2. 5 h)后,立即投入辊筒摩擦机中进行测试。辊筒内设定温度 60 ℃,摩擦时间 15 min,取出后立即投入法拉第筒内读数,操作过程中试样远离其他物体30 cm 以上。所用试验仪器包括 Y802-A 型 恒 温 烘 箱、LFY-403A 型辊筒摩擦机、LFY-403 型织物摩擦带电荷量测试仪。试验采用每种织物取 0. 1 m2 试样各三块,每块试样测试三次,取平均值,以平均值中的大值作为测试结果。试验结果见表 1。

二、试验结果分析
2. 1 不间隔棉纱时织物的静电性能
1# ~ 4#织物由不同混比的混纺纱纬向织入制织而成,织物摩擦带电电荷面密度与镀银纤维含量之间的关系如图 1 所示。从图 1 中可以看出,织物摩擦带电电荷面密度随镀银纤维含量的增加而降低,在本试验涉及的含量范围内( 金属纤维含量在 2% ~ 5% 时,织物即可具有良好的防静电性能) ,呈现出线性关系 ( 线 性 相 关 系 数 R 为0. 997 6) 。这是因为,随着织物中镀银纤维含量的增加,织物中个体镀银纤维电晕放电能力增强,尽管织物中镀银纤维绝对含量较低,镀银纤维混纺纱体积导电能力增加( 与棉纤维表面的导电物质一起作用) ,增加了织物的电荷泄露能力。
2. 2 间隔棉纱时织物的静电性能
不同混 纺 比 的 混 纺纱在纬向与棉纱分别按 1 ∶ 1、1 ∶ 2 和 1 ∶ 3 比例间隔织入时织物电荷面密度与镀银纤维含量之间的关系如图 1 所示。与不间隔棉纱时相比,虽然镀银纤维含量与织物电荷面密度之间仍存在较好的线性相关关系,但它们的线性相关系数 R 依次为 0. 976 0、0. 977 0和 0. 988 8。这表明,棉纱的织入对织物的静电性能与镀银纤维含量的关系有一定影响。每种混纺纱不间隔棉纱织入及与棉纱按不同比例间隔织入时织物电荷面密度与镀银纤维含量之间的关系。这一组曲线表明,随着织物镀银纤维含量的增加,织物电荷面密度总体呈下降趋势,但随着棉纱的间隔织入,两者之间的关系可能失去线性特征,而表现出一定的不规律性。这进一步说明,除了镀银纤维含量之外,镀银纤维在织物中的分布( 即功能纱线在织物中的排列)也会对织物的静电性能产生一定的影响。当含有镀银纤维的混纺纱与纯棉纱间隔织入织物时,会在织物上形成具有不同静电性能的区域,含有镀银纤维的纱线在织物上形成防静电区,而不含镀银纤维的棉纱在织物上形成静电积聚区( 干燥条件下) 。此时织物整体的静电性能取决于防静电区的防静电性( 放电能力与导电能力)与静电积聚区积聚电荷的能力。防静电区的防静电性取决于功能纱线的镀银纤维含量,混纺纱镀银纤维含量高,相同条件下,织物防静电能力也比较好; 静电积聚区面积大,积聚电荷能力强,保持静电荷多,织物防静电能力会有所下降。织物的防静电性能终决定于哪一个因素占主导地位。由表 1 可知,1#、6#、11#和 16#织物的镀银纤维含量均为 0. 55% ,却有着不同的静电性能。6#织物中功能纱线的防静电能力好于 1#织物,但由于两根功能纱线之间多了一根棉纱,形成了静电积聚区,基本抵消了防静电区防静电效果的增强,故 1#织物与 6#织物的电荷面密度相近; 与 6#织物相比,11#织物、16#织物所含功能纱线的防静电性继续增强,但静电积聚区由 1 根棉纱变为 2 根、3根棉纱,织物电荷面密度下降,说明此时起主导作用的是防静电区( 功能纱线) 的防静电能力,故而11#织物和 16#织物的电荷面密度依次降低。
此外,由于功能纱线采用的均为低混比纱线,镀银纤维在纱线截面中的根数分布本身存在一定不均匀性,使纱线不同片段间的静电性能存在一定的差异性。如果织物纬向只有混纺功能纱织入,纱线片段间由于镀银纤维根数分布不均匀所形成的静电性能差异会有随机均匀效果,因而使整块织物的静电性能比较均匀。当功能纱线间嵌织非功能纱线时,这种不均匀所形成的静电性能差异效应会因非功能纱线的介入而放大。图 2 所示的采用功能纱线 D 织物部分测试结果的不规律变化即为镀银纤维分布不匀所引起。
2. 3 镀银纤维形态对织物静电性能的影响
17#和 18#织物的镀银纤维含量都大于 4#织物,但它们摩擦带电的电荷面密度均大于 4#织物。这两块织物中都存在连续的镀银长丝,镀银长丝是连续的导电体,单根长丝织入时,直径很小,与棉纱间的间隔较大,只能消除与导电长丝接触部分的静电,使得织物仍具有较多的静电积聚。与连续导电长丝相比,当混纺纱线截面中的导电纤维根数超过 1 根时,尽管导电纤维间很难形成连续通路,但由于短纤维在纱线轴向的分散、不规则分布,影响范围要大于连续导电长丝,对提高织物整体的防静电性能有利。由此可见,在相同镀银纤维含量下,短纤混纺织物的防静电性能优于长丝交捻、交织织物,在防静电织物设计时可以优先考虑选择短纤混纺技术。

三、结论
( 1) 随着镀银纤维含量的增加,织物电荷面密度呈下降的趋势,在本试验混纺比范围内,当织物纬向只由镀银纤维混纺纱织入时,电荷面密度与镀银纤维含量呈现良好的线性负相关关系。
( 2) 镀银纤维混纺纱间嵌织非功能纱线,会在织物表面形成静电积聚区而对织物静电性能有较大影响。织物的静电性能取决于防静电区( 功能纱线) 的防静电能力( 镀银纤维含量多少) 和静电积聚区的静电积聚能力( 面积) 两者中哪一个居主导作用。
( 3) 从防静电效果来看,短纤混纺的效果优于长丝交捻、交织,即在相同的纤维含量时,短纤混纺织物的防静电性能优于长丝交捻、交织,在设计防静电织物时可以优先考虑短纤混纺纱线。


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