電子工業用抗靜電面料設計開發研究

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摘要：為了滿足電子工業生產中的抗靜電要求，文中在分析抗靜電方法、抗靜電工作機理及電子工業對抗靜電工作服要求的基礎上，選擇嵌織法抗靜電面料設計方法，設計了一款抗靜電面料，經紡制加工生產了3種小樣，分析3種小樣抗靜電檢測結果，優選出合理的參數。結果表明，靜電紗間距是影響抗靜電效果的重要參數，間距為1.2cm抗靜電服的抗靜電效果符合國標A級標準，在實際使用中能產生良好的效果。

關鍵詞：電子工業；抗靜電；嵌織導電紗；抗靜電面料；靜電紗間距

電子產品屬于精密產品，其質量受生產環境影響較大，環境中的灰塵、電荷都會影響到產品的質量和使用壽命。人體在運動過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產生靜電，靜電會吸附塵埃，改變線路間的阻抗，靜電會產生很高的靜電壓，損壞元件的絕緣或導電性。另外，衣服摩擦產生的靜電會使人產生電擊感，也不利于人體健康。因此，生產電子產品的企業職工必須穿著合格的抗靜電服才能進入工作場地，本文通過研究設計開發一款抗靜電服面料。

1抗靜電織物的設計

1．1抗靜電方法及機理抗靜電性能的提高，主要通過外部與內部兩個方面的途徑。外部途徑主要是通過提高周圍環境的相對濕度來實現；內部途徑主要是通過減少纖維的摩擦，提高纖維自身的回潮率及纖維材料的導電率來實現。提高織物內部抗靜電性能的方法有表面涂覆法、化學改性法及導電纖維嵌織的方法［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，減少靜電的產生。1．1．2化學改性法化學改性法是將化學整理劑中，諸如氨基、羧基、酰胺基等親水性的基團與纖維進行共混、共聚或接枝改性，提高纖維的親水性從而達到抗靜電效果，但當環境濕度低于40％時，抗靜電效果就會變差。1．1．3導電纖維嵌入法導電纖維嵌入的方法，主要是指將導電纖維與紗線通過混紡或混織的方式嵌入到織物中，通過改變導電纖維的嵌入量來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小結前兩種方法的抗靜電機理是通過接地或在空氣濕度較大的情況下使靜電荷泄漏消除靜電；嵌織導電纖維方法是使導電纖維之間產生電暈放電，其機理是在不接地的情況下消除織物上的靜電，當靜電壓達到一定數值后會產生無火花電暈放電，織物中的導電纖維在靜電場作用下使空氣電離成正負離子，正負離子中的一種與織物摩擦所產生的靜電荷中和，從而消除靜電，剩下的另一種電荷與環境中的電荷中和。1．2電子工業對抗靜電服裝的要求電子工業抗靜電服已經成為電子企業用來保證產品質量的重要措施之一，它是一種能夠消除靜電的工作服，應滿足以下要求。1．2．1安全性電子行業抗靜電服具有的防護作用不但能保障身體健康，更重要的是能保證產品質量。1．2．2消除靜電性電子行業抗靜電服的關鍵要求在于它的抗靜電性，通過不同的方法對電子行業抗靜電服的面料進行加工處理，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生產、身體造成的危害。1．2．3抗靜電的穩定性和耐久性由于電子產品生產的持續性，這就要求抗靜電服消除靜電的能力要具有穩定性和耐久性，否則會造成不良后果。1．3抗靜電方法的選用從抗靜電目的出發，按照電子工業安全生產要求，綜合考慮抗靜電效果，本次選用導電紗嵌織法生產抗靜電服裝。電子行業抗靜電服裝抗靜電性能好壞的關鍵在于選用具有長久穩定的導電纖維。通常將電阻率小于108Ω/cm的纖維稱為導電纖維［2］，良好的導電纖維電阻率一般小于10Ω/cm。導電纖維可分為以下幾類，它們各有特點。1．3．1金屬復合導電纖維金屬復合導電纖維利用金屬粉、金屬鹽、金屬氧化物等導電微粒與高聚物材料共混或復合成皮芯型、海島型等結構，顏色呈灰或白色，便于染色，但電阻率較大。1．3．2炭黑系導電纖維炭黑系導電纖維的價格較便宜，電阻率偏大，導電性較差，只能用于抗靜電要求不高的場合。1．3．3金屬覆膜導電纖維金屬覆膜導電纖維以銅、銀等為導電材料，通過吸附和化學反應固著在纖維表面形成金屬導電膜，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，但紡紗時抱合力小，可紡性差，價格昂貴。按照金屬纖維、金屬覆膜導電纖維、炭黑系導電纖維、金屬復合導電纖維排列順序，它們的抗靜電性能逐漸變差，根據不同導電纖維抗靜電特點，結合使用場合綜合考慮，本產品采用156．25dtex銅覆膜導電紗嵌織法生產抗靜電面料，其電阻率為10－2～10－1Ω/cm。1．4織物組織規格設計1．4．1產品規格選擇產品規格設計為：幅寬160cm，經密550根/10cm，緯密299根/10cm，經緯紗選用16tex棉紗，該面料經向緊度比緯向緊度大很多，約一倍左右，紋路細密、斜紋線明顯、布身厚實、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，本產品地組織選用2/2右斜組織；考慮織物外觀，導電紗采用1/3組織，設計這種導電紗組織能確保大部分靜電紗沉于織物的反面，盡量避免導電紗外露于織物的正面影響布面質量，同時采用組織點遮蓋法，即把導電紗的經組織點布置在地組織相鄰兩根經紗經浮長之間［3］，并把導電紗及其相鄰地組織經紗穿入同一筘齒，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抗靜電織物生產技術要點

2．1整經工序在抗靜電織物設計時，必須保證導電紗在經軸和漿軸上排列均勻，以保證導電紗在織造時不發生絞頭，造成斷經和導電紗缺失等問題。本產品采用CGGA114—2000整經機。整經時，采用前后上下矩形分段張力控制；邊紗放在中間后段，張力圈質量增加1～2g，具體工藝見表1。通過計算，3種不同靜電紗間距小樣的地經、邊經、整經頭份及靜電紗根數等工藝見表2。2．2漿紗和穿綜工序2．2．1漿紗配方采用G142B—2000漿紗機，本產品是純棉織物，漿料配方設計為：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漿紗經軸布置、漿軸經紗排列及穿綜工藝漿紗時將含導電紗的經軸放在上層靠漿槽的第一只經軸架上，在干區分絞時用分絞棒將其單獨分開為一層，在漿軸下軸時用膠帶把靜電紗與棉紗分開，以防混淆、纏絞。具體漿軸經紗排列工藝見表3。穿經時必須按規定的間隔根數穿入綜、筘、片，導電紗單獨放在一頁綜框上，具體穿綜工藝設計為左邊：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織造本產品采用GTM－88型劍桿織機生產，車速大于220r/min，采用雙劍桿，單側供緯、夾持式中央交接的線性引緯方式，開口裝置由電子操縱，可用于生產不同組織結構的產品。具體上機工藝如下［6］。2．3．1梭口高度該織機劍頭高度為20mm，采用的梭口高度為32mm，引緯過程中的經紗對劍頭擠壓度要小于40％。2．3．2上機張力該劍桿織機的上機張力主要采用彈簧調節，紗線號數粗、緊度大的織物，采用直徑粗的彈簧，否則應采用直徑較細的彈簧。該織物中等厚度偏薄，紗號較細，上機張力設定值為：張力彈簧壓縮量為10。2．3．3開口時間為保證劍桿頭順利地通過梭口，開口時間取主軸角度315°；劍頭入梭口時間63°～64°，出梭口時間280°，兩劍交接時間在主軸處于180°處。2．3．4經位置線本品種采用低后梁經位置線。后梁低于梭口40mm，前后為6格，上下8格，停經架為前后8格，上下5格。

3抗靜電效果測試與分析

按上述要求進行小樣生產，并對試樣進行抗靜電性能測試。試驗項目、技術要求、測試結果見表4—表6。按照GB12014—2009《抗靜電服裝》要求［7］，對3種不同靜電紗間距的小樣進行抗靜電參數測試。從表6可以看出，不管是洗滌前還是洗滌后，點對點電阻能滿足國標要求，達國標A級標準；在帶電荷量方面，隨著靜電紗間距的增大，帶電電荷數值也隨之增大，并呈正相關；洗滌前3種小樣的帶電荷量指標都能達到國標A級，洗滌后間距2.0cm小樣只能達國標B級標準，間距1．6cm符合國標A級要求，但接近上限；間距1．2cm的小樣效果最為理想；經過100次洗滌后3種小樣的抗靜電性能指標比洗滌前下降明顯。針對電子產品的特殊性，為保證生產和產品質量安全，同時考慮抗靜電服成本，在設計抗靜電紗間距時取1．2cm，這樣既保證抗靜電效果，又不會增加太多的成本。按上述設計要求組織批量生產并進行抗靜電性能測試，測試結果均能滿足A級要求。

4結論

4．1采用嵌織法生產抗靜電服裝是可行的，抗靜電效果能夠達到GB12014—2009《抗靜電服裝》要求。4．2嵌織法生產抗靜電服的抗靜電效果與嵌入靜電纖維量有密協關系，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。4．3抗靜電服裝的抗靜電效果與洗滌次數有很大的關系，因此在實際用過程中要規定抗靜電服的更新周期，以保證抗靜電效果。4．4本產品主要用于生產電子產品的企業職工穿著用，布身緊密而厚實，具有良好的外觀和服用性。

參考文獻

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［3］陳振洲，陳慕英，陶再榮．開發防靜電功能針織服裝面料的工藝研究［J］．針織工業，2002（4）：69－70．

［4］倪玉婷．紡織品抗靜電技術［J］．天津紡織科技，2007（2）：17－20．

［5］毛新華，石令明．紡織工藝與設備：下冊［M］．北京：中國紡織出版社，2005．

［6］王鴻博，鄧炳耀，高衛東．劍桿織機實用技術［M］．北京：中國紡織出版，2004．

［7］GB12014—2009防靜電服［S］．

作者：趙篩喜 單位：泰州職業技術學院