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導電纖維在紡織中的應用和發展

新聞出處:http://www.chicheroine.com/ ; 發表時間:2006-12-12 15:55:10 
抗靜電纖維和導電纖維一直是工業生產和民用急需的紡織原料。合成纖維由于其疏水性,干燥時易于因摩擦而積靜電荷,其電壓可達10kV以上。因此合成纖維織物的服裝往往給人不愉快的感覺,像行走中裙子纏身,脫衣時產生電火花,衣服易于吸附灰塵等問題。在散布有危險品的環境中,纖維靜電還可能引起火災爆炸等事故。所以,研究抗靜電纖維和導電纖維已成為關系到國計民生的問題。
抗靜電纖維產品是從上世紀60年代開始發展起來的,最早的制造方法是以碳黑為材料在織物表面涂覆碳黑制造出抗靜電纖維。世界上最早出現的產品有日本帝人公司和德國BASF公司制造的抗靜電纖維產品。此類產品由于碳黑是利用涂布的方式在纖維表面形成一導電通路,因此具有良好的抗靜電性能和導電性能,但此種抗靜電纖維最大的缺點是當纖維在受到外力摩擦或扭曲時,其表面附著的碳黑容易脫離纖維表面,使抗靜電效果大幅下降,故此種技術在當時并不看好。直到1974年,美國杜邦公司采用復合紡絲技術制造出以碳黑為芯的復合導電纖維,尼龍BCF紗AntronⅢ,大大改變了人們的看法,從此,各大化纖公司紛紛開始投入以碳黑為導電成分的復合纖維的研究與開發。如日本Kuraray公司的Kuracarbo、日本尤尼吉卡公司開發MeganaⅢ導電纖維、美國Monsanto公司的并列型Utron導電纖維、日本鐘紡公司開發Belltron導電纖維、東洋紡織KE--9導電纖維等,使碳黑復合型導電纖維得到了廣泛的發展。但由于此種導電纖維以碳黑為導電成分,因此纖維通常為灰黑色,故只能應用于黑色紗。
然而隨著在實際應用領域人們對纖維的規格和性能要求越來越高,以碳黑為導電成分的纖維在整個紡織過程中又不僅無法染色,更不適合制作淺色紡織品,而且其單絲纖度也較粗。因此研制白色,易染的導電纖維在整個功能性纖維領域被提到了前所未有的高度。國際上對白色導電纖維的研發始于上世紀90年代,但直到現在進展一直不盡人意。目前國外白色纖維形成技術主要有兩種:一種是采用雙組分復合紡絲設備,將有色物質包在芯層,外層加消光劑可制成實質上的淺色導電纖維,如孟山都、東麗、杜邦、尤尼吉可。第二種是在纖維表面涂、包覆或滲透一層淺色金屬導電層或薄膜,如帝人、三菱人造絲和山西榆次腈綸導電纖維。 當然上述兩種方法制成的導電纖維各自有其弊端,以第二種方法為例,用該種方法制成的導電纖維染色后加工時或悶熱環境下,會使導電粒子脫落,甚至完全流失,導電性不耐久。另外,上述兩種方法制成的導電纖維長絲纖維都比較粗,單絲纖度在6D以上甚至到20D,制造工藝復雜,成本高。而攙雜導電高聚物又主要用黑色和墨綠色的聚苯胺黑和聚吡咯、聚噻吩等結構型高分子導電膜,紡絲成形難,因此一直都未真正形成工業化纖維。
近日來,就在國內外專家學者都在為此而精心研究的同時。從我國的北京傳來令人振奮的消息。由江蘇常泰納米材料有限公司和北京服裝學院科研小組共同完成的“納米導電增強技術在功能纖維中的應用”項目正式通過了以季國標院士領銜的專家鑒定組的鑒定。該種具有國際領先水平的白色易染導電纖維的研制成功,標志著我國在導電纖維制造技術領域已經全面領先。據悉,此纖維結構屬海島結構,島呈細長線狀,島相中的微量金屬化合物強化了磁場,強化了纖維內部島間的極化放電作用,屬于高效導電新機理。該導電纖維為白色, 不僅導電性好,而且常壓易染(90-95℃的上染率接近純PET纖維高溫高壓下的上染率)。 另外它還具有纖度細(單絲纖度可小于2-3D)、力學性能好(強度3-5cN/dtex)、可紡性好(斷裂伸長30%-50%)導電性耐久的特點。該項目的開發完成,不僅成功解決了目前國外白色導電纖維一直未能解決的技術難題,更具突破性的意義是,它使我國在白色導電纖維制造技術領域完全領先世界水平,從根本上提升了我國在國內外導電纖維及其織物市場上的競爭力。
近年來,抗靜電纖維已在一些行業的服裝面料中得到充分的應用。比如2005年5月1日,中國人民解放軍全軍裝備的99式新一代襯衫即采用有機導電纖維作抗靜電的材料,實踐證明使用效果良好。在業內有“纖維鉆石”之稱的鄂爾多斯將導電纖維應用于羊絨制品中,制成的永久抗靜電的羊絨制品,不僅具有永久性抗靜電作用,徹底消除了靜電對人體的侵擾、增加了綠色環保的新內涵,使穿著更舒適,而且能夠有效防止粘身現象和灰塵附著,服用性能更趨完好,同時在一定程度上減少了電磁輻射污染對人體的侵害,有利于人身保健。實驗結果表明,該類產品在50次洗滌的條件下,抗靜電效果不變,隨著洗滌次數的增加,抗靜電效果還會進一步增強。目前已得到國內、國際市場的普遍認可和贊賞。再比如浙江藍天海紡織服飾有限公司推出的抗靜電產品從2006年起,中國人民財產保險公司“PICC” 已承保了“藍翔”牌防靜電面料性能的質量保證保險,開創了浙江省防靜電面料性能保險的先河……
     當然,目前我國進口的導電纖維還遠不能滿足需要,據季國標院士介紹不僅在軍工和石油化工等行業的部分場合。包括在民用服裝、室內裝飾、地毯、家用紡織品及在微電子、醫藥(含無菌、無塵服)、食品、精密儀器、生物技術等領域白色、可染、較細旦的導電纖維都將擁有更為廣闊的應用前景。舉例來說在有些紡織品需要將抗靜電纖維隱蔽在布料中不得外露,但仍然具抗靜電功效,如一般衣著用面料和時裝面料等。有些紡織品則要求突出較佳的抗靜電性能,甚至具有導電性能,期望此類紡織品能夠減少與物體接觸摩擦產生的靜電,并能夠防止儀器損害、減少電磁波干擾電腦系統并能夠消除雜音等等!拔覀冇欣碛上嘈虐咨,易染的導電纖維將在我國的紡織領域寫下更加光輝的一頁!奔緡鴺嗽菏孔詈笕缡钦f。
 
 
注:1. 抗靜電纖維合成纖維在摩擦時自然會帶電,但是如何使產生的靜電荷迅泄漏,避免靜電危害卻是可以做到的。紡織材料泄漏靜電荷的能力與纖維的比電阻有關,為了使靜電電壓處于不致使人產生不愉快的水平,纖維的比電阻應小于1010Ω·cm。通常把在標準條件下(相對濕度65%,20℃)達到這一比電阻水平的纖維稱為抗靜電纖維。

   2. 導電纖維是指 具有金屬或半導體的導電水平(比電阻小于107Ω·cm)的纖維稱為導電纖維。導電纖維的制造方法是用添加有導電性微粉的聚合物與基體聚合物復合紡絲,以制得各種截面模式的導電復合纖維,如三層并列型、芯鞘型、多芯型、海島型等。

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