Antistaatilised kiud
Antistaatilised kiud on keemiliste kiudude kategooria, mis ei akumuleeri kergesti staatilisi laenguid. Standardtingimustes peab antistaatilistel kiududel olema mahutakistus alla 10¹⁰Ω·cm või staatilise laengu hajumise poolestusaeg alla 60 sekundi.
1 Antistaatiliste kiudude funktsioonid…
Antistaatilised kiud
Antistaatilised kiud on keemilise kiu tüüp, mis ei akumuleeri kergesti staatilisi laenguid. Standardtingimustes peab antistaatilistel kiududel olema mahutakistus alla 10¹⁰Ω·cm või staatilise laengu hajumise poolestusaeg alla 60 sekundi.
1 Antistaatiliste kiudude funktsioonid
1.1 Staatilise elektri probleemide põhjused ja ohud tekstiilmaterjalides
Tekstiilmaterjalid on enamasti elektriisolaatorid, millel on suhteliselt kõrge eritakistus, eriti madala niiskuseimavusega sünteetilised kiud, näiteks polüester-, akrüül- ja polüvinüülkloriidkiud. Tekstiili töötlemise ajal põhjustab kiudude ja kiudude või kiudude ja masinaosade tihe kokkupuude ja hõõrdumine esemete pinnal laenguülekannet, tekitades seeläbi staatilist elektrit.
Staatiline elekter võib kaasa tuua palju kahjulikke mõjusid. Näiteks sama laenguga kiud tõukuvad üksteist ja erineva laenguga kiud tõmbuvad masinaosade külge, mis põhjustab kiudude kohevust, lõnga suurenenud karvasust, kehva pakendi moodustumist, kiudude kleepumist masinaosadele, lõnga suurenenud purunemist ja hajutatud triipe kanga pinnale. Pärast laadimist on rõivad kergesti tolmu imavad ja määrduvad ning rõivaste ja inimkeha või rõivaste vahel võib tekkida takerdumine ja isegi elektrisädemed. Rasketel juhtudel võib staatiline pinge ulatuda mitme tuhande voldini ja tühjenemisel tekkivad sädemed võivad põhjustada tõsiste tagajärgedega tulekahjusid.
1.2 Meetodid sünteetilisest kiust kangaste staatilise interferentsi lahendamiseks
Sünteetiliste kiudude ja nende kangaste vastupidavate antistaatiliste omaduste andmiseks on mitmeid meetodeid. Näiteks saab sünteetiliste kiudude polümerisatsiooni või ketramise ajal lisada hüdrofiilseid polümeere või juhtivaid madalmolekulaarseid polümeere; komposiitketramise tehnoloogiat saab kasutada hüdrofiilse väliskihiga komposiitkiudude tootmiseks. Ketrusprotsessis saab sünteetilisi kiude segada tugeva hügroskoopsusega kiududega või positiivse ja negatiivse laenguga kiude segada potentsiaalijärjestuse järgi. Kangastele saab kanda ka vastupidavat hüdrofiilset abiviimistlust.
2 tüüpi antistaatilisi kiude
2.1 Pindaktiivsete ainetega kiudained
Suhteliselt vastupidava antistaatilise toimega kiudude valmistamiseks lisatakse segaketramiseks ketruslahustele sageli pindaktiivseid aineid. Pärast kiudude moodustumist migreeruvad ja difundeeruvad pindaktiivsed ained oma omaduste tõttu pidevalt kiudude seest pinnale, et saavutada antistaatiline efekt. On ka meetodeid, nagu pindaktiivsete ainete kinnitamine kiudude pinnale liimide abil või nende ristseostamine kiledeks kiudude pinnal, mis sarnaneb antistaatilise laki pealekandmisega plastpinnale.
Selliste kiudude antistaatiline toime on tihedalt seotud keskkonna niiskusega. Kõrge õhuniiskuse korral võib niiskus suurendada pindaktiivse aine ioonjuhtivust ja antistaatiline toime paraneb märkimisväärselt; kuivas keskkonnas see toime nõrgeneb.
2.2 Segatud, kopolümeriseeritud ja pookitud antistaatilised kiud
Seda tüüpi antistaatilise kiu tuumaks on kiudaineid moodustava polümeeri modifitseerimine ja kiudude hügroskoopsuse suurendamine hüdrofiilsete monomeeride või polümeeride lisamise teel, andes neile seeläbi antistaatilised omadused. Lisaks saab akrüülketruslisse segada vasksulfaati ning pärast ketramist ja koaguleerimist töödeldakse seda väävlit sisaldava redutseerijaga, mis võib parandada juhtivate kiudude tootmise efektiivsust ja juhtivuse vastupidavust. Lisaks tavalisele seguketramisele on järk-järgult tekkinud meetod hüdrofiilsete polümeeride lisamiseks polümerisatsiooni ajal, et moodustada mikro-mitmefaasiline dispersioonsüsteem, näiteks polüetüleenglükooli lisamine kaprolaktaami reaktsioonisegule, et parandada antistaatiliste omaduste vastupidavust.
2.3 Metalljuhtivad kiud
Metalljuhtivad kiud valmistatakse tavaliselt metallmaterjalidest spetsiifiliste kiudude moodustamise protsesside abil. Levinud metallide hulka kuuluvad roostevaba teras, vask, alumiinium, nikkel jne. Sellistel kiududel on suurepärane elektrijuhtivus, need juhivad kiiresti laenguid ja kõrvaldavad tõhusalt staatilise elektri. Samal ajal on neil ka hea kuumakindlus ja keemilise korrosioonikindlus. Tekstiilides kasutamisel on aga mõned piirangud. Näiteks on metallkiududel madal kohesioon ja kiudude vaheline sidestusjõud ketramise ajal on ebapiisav, mis võib põhjustada lõnga kvaliteediprobleeme; valmistoodete värvust piirab metalli enda värv ja see on suhteliselt ühtlane. Praktikas segatakse neid sageli tavaliste kiududega, kasutades metallkiudude juhtivuse eelist, et anda segatud toodetele antistaatilisi omadusi, ning tavaliste kiudude abil parandatakse ketramise jõudlust ja vähendatakse kulusid.
2.4 Süsinikku juhtivad kiud
Süsinikku juhtivate kiudude valmistamismeetodid hõlmavad peamiselt dopeerimist, katmist, karboniseerimist jne. Dopeerimine on juhtivate lisandite segamine kiudaine moodustavasse materjali, et muuta materjali elektroonilist struktuuri, andes seeläbi kiule juhtivuse; katmine on juhtiva kihi moodustamine, kattes kiu pinnale hea juhtivusega süsinikmaterjali kihi, näiteks süsinikmusta; karboniseerimine kasutab üldiselt viskoosi, akrüüli, pigi jne eelkäijakiududena ja muudab need kõrgel temperatuuril karboniseerimise teel juhtivateks süsinikkiududeks. Nende meetoditega valmistatud süsinikku juhtivad kiud saavutavad teatud juhtivuse, säilitades samal ajal osa kiudude algsetest mehaanilistest omadustest. Kuigi karboniseerimisega töödeldud süsinikkiududel on hea juhtivus, kuumakindlus ja keemiline vastupidavus, on neil kõrge elastsusmoodul, kõva tekstuur, madal sitkus, nad ei ole paindekindlad ega oma soojuskahanemisvõimet, mistõttu on nende rakendatavus mõnel juhul halb, kui kiud vajavad head paindlikkust ja deformeeritavust.
2.5 Juhtivatest polümeeridest valmistatud orgaanilised juhtivad kiud
Juhtivatest polümeeridest valmistatud orgaanilistel juhtivatel kiududel on spetsiaalne konjugeeritud struktuur ja elektronid saavad molekulaarahelas suhteliselt vabalt liikuda, omades seega juhtivust. Tänu oma ainulaadsetele juhtivusomadustele ja orgaanilise materjali omadustele on sellistel kiududel potentsiaalne rakendusväärtus mõnedes tipptasemel valdkondades, kus on spetsiaalsed materjali jõudlusnõuded ja madal hinnatundlikkus, näiteks spetsiifilistes elektroonikaseadmetes ja lennunduses.
2.6 Orgaanilised juhtivad kiud, mis on valmistatud tavaliste sünteetiliste kiudude juhtivate ainetega katmisel
Seda tüüpi kiud saavutab antistaatilise funktsiooni, kattes pinnaviimistlusprotsesside abil tavaliste sünteetiliste kiudude pinnale juhtivaid aineid, näiteks süsinikmusta ja metalli. Metalli katmise protsess on suhteliselt keeruline ja kulukas ning võib teatud määral mõjutada kiu kulumisomadusi, näiteks käetunnetust.
2.7 Komposiitketramise meetodil valmistatud orgaanilised juhtivad kiud
Komposiitketrusmeetod seisneb selles, et kahe või enama erineva koostise või omadustega polümeeri abil moodustatakse ühest kiust kaks või enam erinevat kiudu spetsiaalse komposiitketrusseadme abil samas ketrusprotsessis. Antistaatiliste kiudude valmistamisel kasutatakse tavaliselt ühe komponendina juhtivusega polümeere või juhtivate ainetega lisatud polümeere, mis segatakse tavaliste kiudaineid moodustavate polümeeridega. Võrreldes teiste antistaatiliste kiudude valmistusmeetoditega on komposiitketrusmeetodil valmistatud kiududel stabiilsemad antistaatilised omadused ja väiksem negatiivne mõju kiudude algsetele omadustele.
3 antistaatiliste kiudude rakendust
Igapäevaelus, kui talvel on õhk liiga kuiv, tekib inimese naha ja riiete vahel tõenäoliselt staatiline elekter ning hetkeline staatiline pinge võib rasketel juhtudel ulatuda kümnete tuhandete voltideni, põhjustades inimkehale ebamugavust. Näiteks vaipadel kõndimine võib tekitada 1500–35 000 volti staatilist elektrit, vinüülvaigust põrandatel kõndimine 250–12 000 volti staatilist elektrit ja siseruumides tooli vastu hõõrumine üle 1800 volti staatilist elektrit. Staatilise elektri tase sõltub peamiselt ümbritseva õhu niiskusest. Tavaliselt tunnevad inimesed elektrilööki, kui staatiline interferents ületab 7000 volti.
Staatiline elekter on inimkehale kahjulik. Püsiv staatiline elekter võib suurendada vere leeliselisust, vähendada seerumi kaltsiumisisaldust ja suurendada kaltsiumi eritumist uriiniga. See avaldab suuremat mõju kasvavatele lastele, eakatele, kellel on väga madal vere kaltsiumisisaldus, ning rasedatele ja imetavatele emadele, kes vajavad palju kaltsiumi. Staatilise elektri liigne kogunemine inimkehas põhjustab aju närvirakkude membraanide ebanormaalset juhtivust, mõjutab kesknärvisüsteemi, viib vere pH ja keha hapnikuomaduste muutusteni, mõjutab keha füsioloogilist tasakaalu ning põhjustab selliseid sümptomeid nagu pearinglus, peavalu, ärrituvus, unetus, isutus ja vaimne transs. Staatiline elekter võib häirida ka inimese vereringet, immuun- ja närvisüsteemi, mõjutada erinevate organite (eriti südame) normaalset tööd ning põhjustada ebanormaalset südame löögisagedust ja enneaegseid südamelööke. Talvel on umbes kolmandik südame-veresoonkonna haigustest seotud staatilise elektriga. Lisaks võib tuleohtlikes ja plahvatusohtlikes piirkondades inimkehale langev staatiline elekter põhjustada tulekahjusid.
Postituse aeg: 09. detsember 2025
