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织物静电吸灰性能探究
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织物静电吸灰性能探究
发布时间:2015-08-21 09:00

因受到摩擦而产生静电是合成纤维织物的普遍现象,由于静电直接影响到纤维的纺纱加工和服装的服用性能(如电击现象、服装吸附空气中灰尘等),人们采用抗静电纤维、抗静电整理剂的方法来降低静电的产生或使静电电荷尽快流散,以达到消除织物静电的目的,并形成了相应的测试标准[&]。目前,我国较常采用的是用电晕放电方式测试静电峰值电压及半衰期,但这不能很好地反映织物(服装)因摩擦产生静电而使其吸附灰尘的规律,本文就此方面进行了理论分析和测试研究。

1、织物静电理论
人体带电的方式
人体带电的方式大致有 # 种:(&)摩擦带电。人在行动和工作中,穿着的服装与其他物体产生相互摩擦,如服装之间、服装与其他服饰(帽子、手套)之间、服装与人体皮肤之间的相互摩擦,使服装产生静电而导致人体带电。(!)感应带电。带电的物体靠近着装时,由于静电感应现象使服装带上静电荷。(#)接触传导带电。指人接触到带电物体时,由于静电放电而使服装等带上电荷。在上述 # 种带电方式中,摩擦带电是织物产生静电的主要方式。
1、2.织物摩擦产生静电的规律
1.2.1织物摩擦起电规律
织物摩擦产生静电电荷主要是通过织物与其他物体接触、分离所致。当不同织物表面相互接触或织物与其它物体接触时,由于电子翻越势垒或穿越隧道效应,使电子越过界面并在接触界面上形成偶电层,使织物相互接触面上产生正负成对的电荷;当织物分离时,外力对双电层作功使织物与相接触的物体间形成电离层,并产生很高的电位,在外部宏观地显示出来。根据接触面电性能的基本平衡方程及高斯定律,可推导出织物与另一物体相互接触分离后的接触电量方程为:

1.png

1.2.1、静电电荷流散规律
带有静电电荷的织物置于空间(服装使用常为此状态,即与环境及大气相互绝缘),由于其上各处电荷极性相同,故相互排斥并在突出的纤维处形成尖端放电或引起空气电离等,使织物表面的电荷逐渐流散。分析带电织物特性可知,其应同时满足高斯定律、欧姆定律和单位时间曲面 !中流出的总电荷量 " 与流出的电流总量(电流)应该相等的条件,综合此 ! 条件,可求得静电电荷随时间的流散规律如下:

1.png


2、静电对灰尘的吸附力分析
空气中存在着大量的灰尘,当织物摩擦带电且产生的静电极性与粉尘带电极性相反时,便会由于静电引力而产生吸附。对中性灰尘也会在静电作用下被极化,呈相反电性被吸附。这些都是由静电引力产生的吸附。为了测试织物的这一吸灰现象,专门设计的测试装置其原理如图 , 所示。上为经摩擦带一定电荷密度为 " 的织物(假设带正电),下为一平面反光玻璃,玻璃上放置较小的烟灰,并设烟灰质量为 $,织物不动,玻璃载着烟灰可上下移动,以改变织物与玻璃间的距离。由于织物带电,根据静电感应原理,平面玻璃上表面及玻璃与烟灰颗粒便会感应出电场,烟灰尘粒所受到的电场力为织物对灰粒的吸引力和同荷灰粒间排斥力之和,即此时,烟尘受到电场力和重力的综合作用,当电场力增加足以克服烟尘重力时,织物便吸附烟尘,即织物吸附烟尘的条件为 %!$;。分析上式可知,吸附力与织物距尘粒间的距离成反比,与电荷密度成正比,即吸附力(电场力)不变,吸附距离 ’越大,则说明织物所带电荷密度越大。显然,测试吸附距离较易,因此用吸附距离来表示织物摩擦静电效果还是较优的。

3、测试装置和测试方法
如图 + 所示,吸灰试样采用自行设计装置测试,图中 , 为外层密封箱,+ 为内层密封箱,! 为试样架(可以绕上轴翻转),: 为载灰平板反光玻璃及平移架(可手动使玻璃作上下平移),/ 为摩擦体(有机玻璃)。箱内空气由专用调试装置和温湿度测试装置调控。当试样翻转向上时,可在水平方向上往复移动而接触摩擦,采用 <=!:+ 感应式静电仪对试样峰值电压及半衰期进行测试。试样为涤纶纤维仿毛产品,由 : 个单位分别研制并提供(每个单位使用的整理剂不同)。

4、测试结果及分析
化学短纤仿毛试样及测试结果见表 !,化纤长丝仿毛试样及测试结果见表 "。
(1)相同的织物组织如凡立丁,由于生产单位所使用的抗静电整理剂不同,其吸灰距离有较大的差异。
(2)同一单位提供的试样,虽采用了相同的抗静电整理剂,但由于其他方面差异,如组织结构不同、织物表面状态不同等吸灰距离也有差异。
(3)测试数据中的峰值电压很低时,吸灰距离较小;但当峰值电压超过一定值时,两者之间表现为有严格的对应关系。
(4)测试数据表明,静电半衰期与吸灰距离几乎无对应关系。

5、结论
(1)不同织物尤其是不同纤维及经不同抗静电整理的织物的吸灰性能有显著差异,本文提出的测试方法分辨力是不够的。
(2)织物的吸灰性
能与织物的静电充电电压、静电半衰期之间没有严格的对应关系,因此,吸灰作为一种模拟实际使用的测试方法是有独立存在价值的。
(3)织物摩擦静电吸灰测试方法对模拟北方冬春干燥条件下实际衣着吸灰,有很好的相似性。


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