电子工业用抗静电面料设计开发研究

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摘要：为了满足电子工业生产中的抗静电要求，文中在分析抗静电方法、抗静电工作机理及电子工业对抗静电工作服要求的基础上，选择嵌织法抗静电面料设计方法，设计了一款抗静电面料，经纺制加工生产了3种小样，分析3种小样抗静电检测结果，优选出合理的参数。结果表明，静电纱间距是影响抗静电效果的重要参数，间距为1.2cm抗静电服的抗静电效果符合国标A级标准，在实际使用中能产生良好的效果。

关键词：电子工业；抗静电；嵌织导电纱；抗静电面料；静电纱间距

电子产品属于精密产品，其质量受生产环境影响较大，环境中的灰尘、电荷都会影响到产品的质量和使用寿命。人体在运动过程中由于服装不同部位之间的摩擦、衣服与物体之间的相互摩擦都会产生静电，静电会吸附尘埃，改变线路间的阻抗，静电会产生很高的静电压，损坏元件的绝缘或导电性。另外，衣服摩擦产生的静电会使人产生电击感，也不利于人体健康。因此，生产电子产品的企业职工必须穿着合格的抗静电服才能进入工作场地，本文通过研究设计开发一款抗静电服面料。

1抗静电织物的设计

1．1抗静电方法及机理抗静电性能的提高，主要通过外部与内部两个方面的途径。外部途径主要是通过提高周围环境的相对湿度来实现；内部途径主要是通过减少纤维的摩擦，提高纤维自身的回潮率及纤维材料的导电率来实现。提高织物内部抗静电性能的方法有表面涂覆法、化学改性法及导电纤维嵌织的方法［1］。1．1．1表面涂覆法表面涂覆法是将纳米金属、金属氧化物或表面活性剂等物质涂覆在织物表面形成一层薄膜，从而降低纤维的摩擦，减少静电的产生。1．1．2化学改性法化学改性法是将化学整理剂中，诸如氨基、羧基、酰胺基等亲水性的基团与纤维进行共混、共聚或接枝改性，提高纤维的亲水性从而达到抗静电效果，但当环境湿度低于40％时，抗静电效果就会变差。1．1．3导电纤维嵌入法导电纤维嵌入的方法，主要是指将导电纤维与纱线通过混纺或混织的方式嵌入到织物中，通过改变导电纤维的嵌入量来改变织物的抗静电性能。这种方法相比于前两种方法，耐久性更好，抗静电效果更为理想。1.1.4小结前两种方法的抗静电机理是通过接地或在空气湿度较大的情况下使静电荷泄漏消除静电；嵌织导电纤维方法是使导电纤维之间产生电晕放电，其机理是在不接地的情况下消除织物上的静电，当静电压达到一定数值后会产生无火花电晕放电，织物中的导电纤维在静电场作用下使空气电离成正负离子，正负离子中的一种与织物摩擦所产生的静电荷中和，从而消除静电，剩下的另一种电荷与环境中的电荷中和。1．2电子工业对抗静电服装的要求电子工业抗静电服已经成为电子企业用来保证产品质量的重要措施之一，它是一种能够消除静电的工作服，应满足以下要求。1．2．1安全性电子行业抗静电服具有的防护作用不但能保障身体健康，更重要的是能保证产品质量。1．2．2消除静电性电子行业抗静电服的关键要求在于它的抗静电性，通过不同的方法对电子行业抗静电服的面料进行加工处理，要能有效地释放、消除、隔绝静电，与抗静电鞋、抗静电帽子、抗静电手套等一起防止静电对生产、身体造成的危害。1．2．3抗静电的稳定性和耐久性由于电子产品生产的持续性，这就要求抗静电服消除静电的能力要具有稳定性和耐久性，否则会造成不良后果。1．3抗静电方法的选用从抗静电目的出发，按照电子工业安全生产要求，综合考虑抗静电效果，本次选用导电纱嵌织法生产抗静电服装。电子行业抗静电服装抗静电性能好坏的关键在于选用具有长久稳定的导电纤维。通常将电阻率小于108Ω/cm的纤维称为导电纤维［2］，良好的导电纤维电阻率一般小于10Ω/cm。导电纤维可分为以下几类，它们各有特点。1．3．1金属复合导电纤维金属复合导电纤维利用金属粉、金属盐、金属氧化物等导电微粒与高聚物材料共混或复合成皮芯型、海岛型等结构，颜色呈灰或白色，便于染色，但电阻率较大。1．3．2炭黑系导电纤维炭黑系导电纤维的价格较便宜，电阻率偏大，导电性较差，只能用于抗静电要求不高的场合。1．3．3金属覆膜导电纤维金属覆膜导电纤维以铜、银等为导电材料，通过吸附和化学反应固着在纤维表面形成金属导电膜，其电阻率下降到10Ω/cm以下，抗静电性能仅次于金属纤维。1．3．4金属纤维金属纤维的导电性能最好，在低湿度下仍具有良好的耐久抗静电性，但纺纱时抱合力小，可纺性差，价格昂贵。按照金属纤维、金属覆膜导电纤维、炭黑系导电纤维、金属复合导电纤维排列顺序，它们的抗静电性能逐渐变差，根据不同导电纤维抗静电特点，结合使用场合综合考虑，本产品采用156．25dtex铜覆膜导电纱嵌织法生产抗静电面料，其电阻率为10－2～10－1Ω/cm。1．4织物组织规格设计1．4．1产品规格选择产品规格设计为：幅宽160cm，经密550根/10cm，纬密299根/10cm，经纬纱选用16tex棉纱，该面料经向紧度比纬向紧度大很多，约一倍左右，纹路细密、斜纹线明显、布身厚实、紧密而硬挺，可作为春秋季工作服面料使用。1．4．2织物组织选择棉纱卡其织物常用的组织为3/1、2/2，本产品地组织选用2/2右斜组织；考虑织物外观，导电纱采用1/3组织，设计这种导电纱组织能确保大部分静电纱沉于织物的反面，尽量避免导电纱外露于织物的正面影响布面质量，同时采用组织点遮盖法，即把导电纱的经组织点布置在地组织相邻两根经纱经浮长之间［3］，并把导电纱及其相邻地组织经纱穿入同一筘齿，边组织采用方平组织，织物组织如图1所示。本面料采用3种不同的静电纱间距进行小样试织［4］，间距分别为1．2、1．6、2．0cm。

2抗静电织物生产技术要点

2．1整经工序在抗静电织物设计时，必须保证导电纱在经轴和浆轴上排列均匀，以保证导电纱在织造时不发生绞头，造成断经和导电纱缺失等问题。本产品采用CGGA114—2000整经机。整经时，采用前后上下矩形分段张力控制；边纱放在中间后段，张力圈质量增加1～2g，具体工艺见表1。通过计算，3种不同静电纱间距小样的地经、边经、整经头份及静电纱根数等工艺见表2。2．2浆纱和穿综工序2．2．1浆纱配方采用G142B—2000浆纱机，本产品是纯棉织物，浆料配方设计为：变性淀粉50kg，PVA50kg，CMC5kg，渗透剂TH6kg，甘油0．3kg，防霉剂200mL，上浆率10％～12％，浆槽温度96～98℃［5］。2．2．2浆纱经轴布置、浆轴经纱排列及穿综工艺浆纱时将含导电纱的经轴放在上层靠浆槽的第一只经轴架上，在干区分绞时用分绞棒将其单独分开为一层，在浆轴下轴时用胶带把静电纱与棉纱分开，以防混淆、缠绞。具体浆轴经纱排列工艺见表3。穿经时必须按规定的间隔根数穿入综、筘、片，导电纱单独放在一页综框上，具体穿综工艺设计为左边：8、9、4、5，静电纱：1，地：2、3、4、5、6、7、8、9；右边：2、3、6、7。穿筘工艺为边：4/D，地：4/D，静电纱处：5/D。2．3织造本产品采用GTM－88型剑杆织机生产，车速大于220r/min，采用双剑杆，单侧供纬、夹持式中央交接的线性引纬方式，开口装置由电子操纵，可用于生产不同组织结构的产品。具体上机工艺如下［6］。2．3．1梭口高度该织机剑头高度为20mm，采用的梭口高度为32mm，引纬过程中的经纱对剑头挤压度要小于40％。2．3．2上机张力该剑杆织机的上机张力主要采用弹簧调节，纱线号数粗、紧度大的织物，采用直径粗的弹簧，否则应采用直径较细的弹簧。该织物中等厚度偏薄，纱号较细，上机张力设定值为：张力弹簧压缩量为10。2．3．3开口时间为保证剑杆头顺利地通过梭口，开口时间取主轴角度315°；剑头入梭口时间63°～64°，出梭口时间280°，两剑交接时间在主轴处于180°处。2．3．4经位置线本品种采用低后梁经位置线。后梁低于梭口40mm，前后为6格，上下8格，停经架为前后8格，上下5格。

3抗静电效果测试与分析

按上述要求进行小样生产，并对试样进行抗静电性能测试。试验项目、技术要求、测试结果见表4—表6。按照GB12014—2009《抗静电服装》要求［7］，对3种不同静电纱间距的小样进行抗静电参数测试。从表6可以看出，不管是洗涤前还是洗涤后，点对点电阻能满足国标要求，达国标A级标准；在带电荷量方面，随着静电纱间距的增大，带电电荷数值也随之增大，并呈正相关；洗涤前3种小样的带电荷量指标都能达到国标A级，洗涤后间距2.0cm小样只能达国标B级标准，间距1．6cm符合国标A级要求，但接近上限；间距1．2cm的小样效果最为理想；经过100次洗涤后3种小样的抗静电性能指标比洗涤前下降明显。针对电子产品的特殊性，为保证生产和产品质量安全，同时考虑抗静电服成本，在设计抗静电纱间距时取1．2cm，这样既保证抗静电效果，又不会增加太多的成本。按上述设计要求组织批量生产并进行抗静电性能测试，测试结果均能满足A级要求。

4结论

4．1采用嵌织法生产抗静电服装是可行的，抗静电效果能够达到GB12014—2009《抗静电服装》要求。4．2嵌织法生产抗静电服的抗静电效果与嵌入静电纤维量有密协关系，嵌入量越大，抗静电效果越好，但由于静电纱较贵，通常嵌入量可控制在1％～2％范围内。4．3抗静电服装的抗静电效果与洗涤次数有很大的关系，因此在实际用过程中要规定抗静电服的更新周期，以保证抗静电效果。4．4本产品主要用于生产电子产品的企业职工穿着用，布身紧密而厚实，具有良好的外观和服用性。

参考文献

［1］赵兴旺，薛利敏，张金利，等．抗静电面料的研究进展与发展前景［J］．天津纺织科技，2019（2）：55－58．

［2］李建新，金立国．导电纤维的发展和应用［J］．针织工业，2004（4）：72－73．

［3］陈振洲，陈慕英，陶再荣．开发防静电功能针织服装面料的工艺研究［J］．针织工业，2002（4）：69－70．

［4］倪玉婷．纺织品抗静电技术［J］．天津纺织科技，2007（2）：17－20．

［5］毛新华，石令明．纺织工艺与设备：下册［M］．北京：中国纺织出版社，2005．

［6］王鸿博，邓炳耀，高卫东．剑杆织机实用技术［M］．北京：中国纺织出版，2004．

［7］GB12014—2009防静电服［S］．

作者：赵筛喜 单位：泰州职业技术学院