淺析電子工業(yè)用抗靜電面料設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)研究

淺析電子工業(yè)用抗靜電面料設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)研究摘要：為了滿足電子工業(yè)生產(chǎn)中的抗靜電要求，文中在分析抗靜電方法、抗靜電工作機(jī)理及電子工業(yè)對(duì)抗靜電工作服要求的基礎(chǔ)上，選擇嵌織法抗靜電面料設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了一款抗靜電面料，經(jīng)紡制加工生產(chǎn)了3種小樣，分析3種小樣抗靜電檢測(cè)結(jié)果，優(yōu)選出合理的參數(shù)。結(jié)果表明，靜電紗間距是影響抗靜電效果的重要參數(shù)，間距為1.2cm抗靜電服的抗靜電效果符合國(guó)標(biāo)A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際使用中能產(chǎn)生良好的效果。關(guān)鍵詞：電子工業(yè)；抗靜電；嵌織導(dǎo)電紗；抗靜電面料；靜電紗間距電子產(chǎn)品屬于精密產(chǎn)品，其質(zhì)量受生產(chǎn)環(huán)境影響較大，環(huán)境中的灰塵、電荷都會(huì)影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命。人體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于服裝不同部位之間的摩擦、衣服與物體之間的相互摩擦都會(huì)產(chǎn)生靜電，靜電會(huì)吸附塵埃，改變線路間的阻抗，靜電會(huì)產(chǎn)生很高的靜電壓，損壞元件的絕緣或?qū)щ娦浴Ａ硗?，衣服摩擦產(chǎn)生的靜電會(huì)使人產(chǎn)生電擊感，也不利于人體健康。因此，生產(chǎn)電子產(chǎn)品的企業(yè)職工必須穿著合格的抗靜電服才能進(jìn)入工作場(chǎng)地，本文通過(guò)研究設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一款抗靜電服面料。1抗靜電織物的設(shè)計(jì)1．1抗靜電方法及機(jī)理抗靜電性能的提高，主要通過(guò)外部與內(nèi)部?jī)蓚€(gè)方面的途徑。外部途徑主要是通過(guò)提高周?chē)h(huán)境的相對(duì)濕度來(lái)實(shí)現(xiàn)；內(nèi)部途徑主要是通過(guò)減少纖維的摩擦，提高纖維自身的回潮率及纖維材料的導(dǎo)電率來(lái)實(shí)現(xiàn)。提高織物內(nèi)部抗靜電性能的方法有表面涂覆法、化學(xué)改性法及導(dǎo)電纖維嵌織的方法［1］。1．1．1表面涂覆法表面涂覆法是將納米金屬、金屬氧化物或表面活性劑等物質(zhì)涂覆在織物表面形成一層薄膜，從而降低纖維的摩擦，減少靜電的產(chǎn)生。1．1．2化學(xué)改性法化學(xué)改性法是將化學(xué)整理劑中，諸如氨基、羧基、酰胺基等親水性的基團(tuán)與纖維進(jìn)行共混、共聚或接枝改性，提高纖維的親水性從而達(dá)到抗靜電效果，但當(dāng)環(huán)境濕度低于40％時(shí)，抗靜電效果就會(huì)變差。1．1．3導(dǎo)電纖維嵌入法導(dǎo)電纖維嵌入的方法，主要是指將導(dǎo)電纖維與紗線通過(guò)混紡或混織的方式嵌入到織物中，通過(guò)改變導(dǎo)電纖維的嵌入量來(lái)改變織物的抗靜電性能。這種方法相比于前兩種方法，耐久性更好，抗靜電效果更為理想。1.1.4小結(jié)前兩種方法的抗靜電機(jī)理是通過(guò)接地或在空氣濕度較大的情況下使靜電荷泄漏消除靜電；嵌織導(dǎo)電纖維方法是使導(dǎo)電纖維之間產(chǎn)生電暈放電，其機(jī)理是在不接地的情況下消除織物上的靜電，當(dāng)靜電壓達(dá)到一定數(shù)值后會(huì)產(chǎn)生無(wú)火花電暈放電，織物中的導(dǎo)電纖維在靜電場(chǎng)作用下使空氣電離成正負(fù)離子，正負(fù)離子中的一種與織物摩擦所產(chǎn)生的靜電荷中和，從而消除靜電，剩下的另一種電荷與環(huán)境中的電荷中和。1．2電子工業(yè)對(duì)抗靜電服裝的要求電子工業(yè)抗靜電服已經(jīng)成為電子企業(yè)用來(lái)保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施之一，它是一種能夠消除靜電的工作服，應(yīng)滿足以下要求。1．2．1安全性電子行業(yè)抗靜電服具有的防護(hù)作用不但能保障身體健康，更重要的是能保證產(chǎn)品質(zhì)量。1．2．2消除靜電性電子行業(yè)抗靜電服的關(guān)鍵要求在于它的抗靜電性，通過(guò)不同的方法對(duì)電子行業(yè)抗靜電服的面料進(jìn)行加工處理，要能有效地釋放、消除、隔絕靜電，與抗靜電鞋、抗靜電帽子、抗靜電手套等一起防止靜電對(duì)生產(chǎn)、身體造成的危害。1．2．3抗靜電的穩(wěn)定性和耐久性由于電子產(chǎn)品生產(chǎn)的持續(xù)性，這就要求抗靜電服消除靜電的能力要具有穩(wěn)定性和耐久性，否則會(huì)造成不良后果。1．3抗靜電方法的選用從抗靜電目的出發(fā)，按照電子工業(yè)安全生產(chǎn)要求，綜合考慮抗靜電效果，本次選用導(dǎo)電紗嵌織法生產(chǎn)抗靜電服裝。電子行業(yè)抗靜電服裝抗靜電性能好壞的關(guān)鍵在于選用具有長(zhǎng)久穩(wěn)定的導(dǎo)電纖維。通常將電阻率小于108Ω/cm的纖維稱為導(dǎo)電纖維［2］，良好的導(dǎo)電纖維電阻率一般小于10Ω/cm。導(dǎo)電纖維可分為以下幾類(lèi)，它們各有特點(diǎn)。1．3．1金屬?gòu)?fù)合導(dǎo)電纖維金屬?gòu)?fù)合導(dǎo)電纖維利用金屬粉、金屬鹽、金屬氧化物等導(dǎo)電微粒與高聚物材料共混或復(fù)合成皮芯型、海島型等結(jié)構(gòu)，顏色呈灰或白色，便于染色，但電阻率較大。1．3．2炭黑系導(dǎo)電纖維炭黑系導(dǎo)電纖維的價(jià)格較便宜，電阻率偏大，導(dǎo)電性較差，只能用于抗靜電要求不高的場(chǎng)合。1．3．3金屬覆膜導(dǎo)電纖維金屬覆膜導(dǎo)電纖維以銅、銀等為導(dǎo)電材料，通過(guò)吸附和化學(xué)反應(yīng)固著在纖維表面形成金屬導(dǎo)電膜，其電阻率下降到10Ω/cm以下，抗靜電性能僅次于金屬纖維。1．3．4金屬纖維金屬纖維的導(dǎo)電性能最好，在低濕度下仍具有良好的耐久抗靜電性，但紡紗時(shí)抱合力小，可紡性差，價(jià)格昂貴。按照金屬纖維、金屬覆膜導(dǎo)電纖維、炭黑系導(dǎo)電纖維、金屬?gòu)?fù)合導(dǎo)電纖維排列順序，它們的抗靜電性能逐漸變差，根據(jù)不同導(dǎo)電纖維抗靜電特點(diǎn)，結(jié)合使用場(chǎng)合綜合考慮，本產(chǎn)品采用156．25dtex銅覆膜導(dǎo)電紗嵌織法生產(chǎn)抗靜電面料，其電阻率為10－2～10－1Ω/cm。1．4織物組織規(guī)格設(shè)計(jì)1．4．1產(chǎn)品規(guī)格選擇產(chǎn)品規(guī)格設(shè)計(jì)為：幅寬160cm，經(jīng)密550根/10cm，緯密299根/10cm，經(jīng)緯紗選用16tex棉紗，該面料經(jīng)向緊度比緯向緊度大很多，約一倍左右，紋路細(xì)密、斜紋線明顯、布身厚實(shí)、緊密而硬挺，可作為春秋季工作服面料使用。1．4．2織物組織選擇棉紗卡其織物常用的組織為3/1、2/2，本產(chǎn)品地組織選用2/2右斜組織；考慮織物外觀，導(dǎo)電紗采用1/3組織，設(shè)計(jì)這種導(dǎo)電紗組織能確保大部分靜電紗沉于織物的反面，盡量避免導(dǎo)電紗外露于織物的正面影響布面質(zhì)量，同時(shí)采用組織點(diǎn)遮蓋法，即把導(dǎo)電紗的經(jīng)組織點(diǎn)布置在地組織相鄰兩根經(jīng)紗經(jīng)浮長(zhǎng)之間［3］，并把導(dǎo)電紗及其相鄰地組織經(jīng)紗穿入同一筘齒，邊組織采用方平組織，織物組織如圖1所示。本面料采用3種不同的靜電紗間距進(jìn)行小樣試織［4］，間距分別為1．2、1．6、2．0cm。2抗靜電織物生產(chǎn)技術(shù)要點(diǎn)2．1整經(jīng)工序在抗靜電織物設(shè)計(jì)時(shí)，必須保證導(dǎo)電紗在經(jīng)軸和漿軸上排列均勻，以保證導(dǎo)電紗在織造時(shí)不發(fā)生絞頭，造成斷經(jīng)和導(dǎo)電紗缺失等問(wèn)題。本產(chǎn)品采用CGGA114—2000整經(jīng)機(jī)。整經(jīng)時(shí)，采用前后上下矩形分段張力控制；邊紗放在中間后段，張力圈質(zhì)量增加1～2g，具體工藝見(jiàn)表1。通過(guò)計(jì)算，3種不同靜電紗間距小樣的地經(jīng)、邊經(jīng)、整經(jīng)頭份及靜電紗根數(shù)等工藝見(jiàn)表2。2．2漿紗和穿綜工序2．2．1漿紗配方采用G142B—2000漿紗機(jī)，本產(chǎn)品是純棉織物，漿料配方設(shè)計(jì)為：變性淀粉50kg，PVA50kg，CMC5kg，滲透劑TH6kg，甘油0．3kg，防霉劑200mL，上漿率10％～12％，漿槽溫度96～98℃［5］。2．2．2漿紗經(jīng)軸布置、漿軸經(jīng)紗排列及穿綜工藝漿紗時(shí)將含導(dǎo)電紗的經(jīng)軸放在上層靠漿槽的第一只經(jīng)軸架上，在干區(qū)分絞時(shí)用分絞棒將其單獨(dú)分開(kāi)為一層，在漿軸下軸時(shí)用膠帶把靜電紗與棉紗分開(kāi)，以防混淆、纏絞。具體漿軸經(jīng)紗排列工藝見(jiàn)表3。穿經(jīng)時(shí)必須按規(guī)定的間隔根數(shù)穿入綜、筘、片，導(dǎo)電紗單獨(dú)放在一頁(yè)綜框上，具體穿綜工藝設(shè)計(jì)為左邊：8、9、4、5，靜電紗：1，地：2、3、4、5、6、7、8、9；右邊：2、3、6、7。穿筘工藝為邊：4/D，地：4/D，靜電紗處：5/D。2．3織造本產(chǎn)品采用GTM－88型劍桿織機(jī)生產(chǎn)，車(chē)速大于220r/min，采用雙劍桿，單側(cè)供緯、夾持式中央交接的線性引緯方式，開(kāi)口裝置由電子操縱，可用于生產(chǎn)不同組織結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。具體上機(jī)工藝如下［6］。2．3．1梭口高度該織機(jī)劍頭高度為20mm，采用的梭口高度為32mm，引緯過(guò)程中的經(jīng)紗對(duì)劍頭擠壓度要小于40％。2．3．2上機(jī)張力該劍桿織機(jī)的上機(jī)張力主要采用彈簧調(diào)節(jié)，紗線號(hào)數(shù)粗、緊度大的織物，采用直徑粗的彈簧，否則應(yīng)采用直徑較細(xì)的彈簧。該織物中等厚度偏薄，紗號(hào)較細(xì)，上機(jī)張力設(shè)定值為：張力彈簧壓縮量為10。2．3．3開(kāi)口時(shí)間為保證劍桿頭順利地通過(guò)梭口，開(kāi)口時(shí)間取主軸角度315°；劍頭入梭口時(shí)間63°～64°，出梭口時(shí)間280°，兩劍交接時(shí)間在主軸處于180°處。2．3．4經(jīng)位置線本品種采用低后梁經(jīng)位置線。后梁低于梭口40mm，前后為6格，上下8格，停經(jīng)架為前后8格，上下5格。3抗靜電效果測(cè)試與分析按上述要求進(jìn)行小樣生產(chǎn)，并對(duì)試樣進(jìn)行抗靜電性能測(cè)試。試驗(yàn)項(xiàng)目、技術(shù)要求、測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4—表6。按照GB12014—2009《抗靜電服裝》要求［7］，對(duì)3種不同靜電紗間距的小樣進(jìn)行抗靜電參數(shù)測(cè)試。從表6可以看出，不管是洗滌前還是洗滌后，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻能滿足國(guó)標(biāo)要求，達(dá)國(guó)標(biāo)A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；在帶電荷量方面，隨著靜電紗間距的增大，帶電電荷數(shù)值也隨之增大，并呈正相關(guān)；洗滌前3種小樣的帶電荷量指標(biāo)都能達(dá)到國(guó)標(biāo)A級(jí)，洗滌后間距2.0cm小樣只能達(dá)國(guó)標(biāo)B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，間距1．6cm符合國(guó)標(biāo)A級(jí)要求，但接近上限；間距1．2cm的小樣效果最為理想；經(jīng)過(guò)100次洗滌后3種小樣的抗靜電性能指標(biāo)比洗滌前下降明顯。針對(duì)電子產(chǎn)品的特殊性，為保證生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量安全，同時(shí)考慮抗靜電服成本，在設(shè)計(jì)抗靜電紗間距時(shí)取1．2cm，這樣既保證抗靜電效果，又不會(huì)增加太多的成本。按上述設(shè)計(jì)要求組織批量生產(chǎn)并進(jìn)行抗靜電性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果均能滿足A級(jí)要求。4結(jié)論4．1采用嵌織法生產(chǎn)抗靜電服裝是可行的，抗靜電效果能夠達(dá)到GB12014—2009《抗靜電服裝》要求。4．2嵌織法生產(chǎn)抗靜電服的抗靜電效果與嵌入靜電纖維量有密協(xié)關(guān)系，嵌入量越大，抗靜電效果越好，但由于靜電紗較貴，通常嵌入量可控制在1％～2％范圍內(nèi)。4．3抗靜電服裝的抗靜電效果與洗滌次數(shù)有很大的關(guān)系，因此在實(shí)際用過(guò)程中要規(guī)定抗靜電服的更新周期，以保證抗靜電效果。4．4本產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)電子產(chǎn)品的企業(yè)職工穿著用，布身緊密而厚實(shí)，具有良好的外觀和服用性。參考文獻(xiàn)［1］趙興旺，薛利敏，張金利，等．抗靜電面料的研究進(jìn)展與發(fā)展前景［J］．天津紡織科技，2019（2）：55－58．［2］李建新，金立國(guó)．導(dǎo)電纖維的發(fā)展和應(yīng)用［J］．針織工業(yè)，2004（4）：