Antistatická vlákna
Antistatická vlákna jsou typem chemických vláken, která snadno nehromadí statický náboj. Za standardních podmínek musí mít antistatická vlákna objemový odpor menší než 10¹⁰Ω·cm nebo poločas rozpadu statického náboje kratší než 60 sekund.
1 Funkce antistatických vláken
1.1 Příčiny a nebezpečí statické elektřiny v textilních materiálech
Textilní materiály jsou většinou elektrické izolanty s relativně vysokým měrným odporem, zejména syntetická vlákna s nízkou absorpcí vlhkosti, jako jsou polyesterová, akrylová a polyvinylchloridová vlákna. Během textilního zpracování dochází k těsnému kontaktu a tření mezi vlákny navzájem nebo mezi vlákny a částmi strojů, což vede k přenosu náboje na povrchu předmětů, čímž vzniká statická elektřina.
Statická elektřina může mít mnoho nepříznivých účinků. Například vlákna se stejným nábojem se navzájem odpuzují a vlákna s různým nábojem se přitahují k částem strojů, což způsobuje načechrání pramene příze, zvýšenou chlupatost příze, špatné tvoření návinu, přilepení vláken k částem strojů, zvýšenou lámavost příze a rozptýlené pruhy na povrchu tkaniny. Po nabití oděvu se snadno usazuje prach a znečišťuje se. Může dojít k zapletení mezi oděvem a lidským tělem nebo mezi oděvem a oděvem, a dokonce může dojít ke vzniku elektrických jisker. V závažných případech může statické napětí dosáhnout několika tisíc voltů a jiskry vznikající při výboji mohou způsobit požáry s vážnými následky.
1.2 Metody pro řešení statické interference syntetických vlákenných tkanin
Existují různé metody, jak dodat syntetickým vláknům a jejich tkaninám trvalé antistatické vlastnosti. Například hydrofilní polymery nebo vodivé nízkomolekulární polymery lze přidat během polymerace nebo spřádání syntetických vláken; technologie kompozitního spřádání může být použita k výrobě kompozitních vláken s hydrofilní vnější vrstvou. V procesu spřádání lze syntetická vlákna míchat s vlákny se silnou hygroskopičností nebo lze míchat vlákna s kladným a záporným nábojem podle potenciálové posloupnosti. Na tkaniny lze také aplikovat trvalou hydrofilní pomocnou úpravu.
2 typy antistatických vláken
2.1 Vlákna s přidanými povrchově aktivními látkami
Pro přípravu vláken s relativně trvanlivými antistatickými účinky se do zvlákňovacího roztoku pro směsné zvlákňování často přidávají povrchově aktivní látky. Po vytvoření vlákna povrchově aktivní látky díky svým vlastním vlastnostem kontinuálně migrují a difundují z vnitřku vlákna na povrch, čímž dosáhnou antistatického účinku. Existují také metody, jako je fixace povrchově aktivních látek na povrchu vlákna pomocí lepidel nebo jejich zesíťování do filmů na povrchu vlákna, přičemž účinek je podobný nanášení antistatického laku na plastový povrch štětcem.
Antistatický účinek těchto vláken úzce souvisí s vlhkostí prostředí. Při vysoké vlhkosti může vlhkost zvýšit iontovou vodivost povrchově aktivní látky a antistatický účinek se výrazně zlepší; v suchém prostředí se účinek oslabí.
2.2 Antistatická vlákna pro směsi, kopolymerizaci a modifikaci roubováním
Jádrem tohoto typu antistatického vlákna je modifikace vláknotvorného polymeru a zvýšení hygroskopičnosti vlákna přidáním hydrofilních monomerů nebo polymerů, čímž se vlákno propůjčí antistatickým vlastnostem. Kromě toho lze do akrylového zvlákňovacího roztoku přimíchat síran měďnatý a po zvlákňování a koagulaci se ošetří redukčním činidlem obsahujícím síru, což může zlepšit efektivitu výroby a vodivost vodivých vláken. Kromě běžného směsného zvlákňování se postupně objevila metoda přidávání hydrofilních polymerů během polymerace za účelem vytvoření mikro-vícefázového disperzního systému, jako je přidání polyethylenglykolu do kaprolaktamové reakční směsi pro zvýšení trvanlivosti antistatických vlastností.
2.3 Kovová vodivá vlákna
Kovová vodivá vlákna se obvykle vyrábějí z kovových materiálů specifickými procesy tváření vláken. Mezi běžné kovy patří nerezová ocel, měď, hliník, nikl atd. Taková vlákna mají vynikající elektrickou vodivost, dokáží rychle vést náboje a účinně eliminovat statickou elektřinu. Zároveň mají dobrou tepelnou odolnost a chemickou odolnost proti korozi. Při použití v textiliích však existují určitá omezení. Například kovová vlákna mají nízkou soudržnost a spojovací síla mezi vlákny během spřádání je nedostatečná, což pravděpodobně způsobí problémy s kvalitou příze; barva hotových výrobků je omezena barvou samotného kovu a je relativně jednotná. V praktických aplikacích se často mísí s běžnými vlákny, přičemž se využívá vodivá výhoda kovových vláken k získání antistatických vlastností směsných výrobků a běžná vlákna se používají ke zlepšení spřádacího výkonu a snížení nákladů.
2.4 Uhlíková vodivá vlákna
Metody přípravy vodivých uhlíkových vláken zahrnují především dopování, potahování, karbonizaci atd. Dopování spočívá ve vmíchávání vodivých nečistot do vláknotvorného materiálu za účelem změny elektronové struktury materiálu, čímž se vláknu dodá vodivost; potahování spočívá ve vytvoření vodivé vrstvy nanesením vrstvy uhlíkového materiálu s dobrou vodivostí, jako je saze, na povrch vlákna; karbonizace obecně používá viskózu, akryl, smolu atd. jako prekurzorová vlákna a jejich přeměnu na vodivá uhlíková vlákna pomocí vysokoteplotní karbonizace. Vodivá uhlíková vlákna připravená těmito metodami dosahují určité vodivosti a zároveň si zachovávají část původních mechanických vlastností vláken. Uhlíková vlákna upravená karbonizací sice mají dobrou vodivost, tepelnou odolnost a chemickou odolnost, ale mají vysoký modul pružnosti, tvrdou texturu, nedostatek houževnatosti, nejsou odolná proti ohybu a nemají schopnost smršťování za tepla, takže jejich použitelnost je v některých případech, kdy vlákna potřebují dobrou flexibilitu a deformovatelnost, omezená.
2.5 Organická vodivá vlákna vyrobená z vodivých polymerů
Organická vodivá vlákna vyrobená z vodivých polymerů mají speciální konjugovanou strukturu a elektrony se mohou relativně volně pohybovat po molekulárním řetězci, a proto mají vodivost. Díky svým jedinečným vodivým vlastnostem a charakteristikám organického materiálu mají tato vlákna potenciální uplatnění v některých špičkových oblastech se speciálními požadavky na materiálové vlastnosti a nízkou cenovou citlivostí, jako jsou specifická elektronická zařízení a letecký průmysl.
2.6 Organická vodivá vlákna vyrobená nanesením vodivých látek na běžná syntetická vlákna
Tento typ vlákna realizuje antistatickou funkci nanášením vodivých látek, jako jsou saze a kov, na povrch běžných syntetických vláken pomocí procesů povrchové úpravy. Proces potahování kovu je relativně složitý a nákladný a může mít určitý vliv na vlastnosti vlákna při opotřebení, jako je například pocit na dotek.
2.7 Organická vodivá vlákna vyrobená metodou kompozitního zvlákňování
Metoda kompozitního spřádání spočívá ve vytvoření jediného vlákna ze dvou nebo více různých složek pomocí speciální kompozitní spřádací sestavy ve stejném spřádacím procesu za použití dvou nebo více polymerů s různým složením nebo vlastnostmi. Při přípravě antistatických vláken se obvykle používají polymery s vodivostí nebo polymery s přídavkem vodivých látek jako jedna složka a mísí se s běžnými vláknotvornými polymery. Ve srovnání s jinými metodami přípravy antistatických vláken mají vlákna připravená metodou kompozitního spřádání stabilnější antistatické vlastnosti a menší negativní dopad na původní vlastnosti vláken.
3 Použití antistatických vláken
V každodenním životě, když je v zimě vzduch příliš suchý, se mezi lidskou kůží a oblečením pravděpodobně vytváří statická elektřina, jejíž okamžité statické napětí může v závažných případech dosáhnout desítek tisíc voltů, což způsobuje lidskému tělu nepohodlí. Například chůze po kobercích může generovat 1500–35 000 voltů statické elektřiny, chůze po vinylových pryskyřičných podlahách může generovat 250–12 000 voltů statické elektřiny a tření o židli v interiéru může generovat více než 1800 voltů statické elektřiny. Úroveň statické elektřiny závisí především na vlhkosti okolního vzduchu. Obvykle, když statické rušení překročí 7000 voltů, lidé pocítí elektrický šok.
Statická elektřina je pro lidské tělo škodlivá. Dlouhodobá statická elektřina může zvýšit zásaditost krve, snížit obsah vápníku v séru a zvýšit jeho vylučování močí. To má větší dopad na rostoucí děti, starší osoby s velmi nízkou hladinou vápníku v krvi a těhotné ženy a kojící matky, které potřebují hodně vápníku. Nadměrné hromadění statické elektřiny v lidském těle způsobuje abnormální vedení proudu v membránách mozkových nervových buněk, ovlivňuje centrální nervový systém, vede ke změnám pH krve a kyslíkových charakteristik těla, ovlivňuje fyziologickou rovnováhu těla a způsobuje příznaky, jako jsou závratě, bolesti hlavy, podrážděnost, nespavost, ztráta chuti k jídlu a duševní trans. Statická elektřina může také narušit krevní oběh, imunitní a nervový systém, ovlivnit normální funkci různých orgánů (zejména srdce) a může způsobit abnormální srdeční frekvenci a předčasný srdeční tep. V zimě je asi třetina kardiovaskulárních onemocnění spojena se statickou elektřinou. Kromě toho může v hořlavých a výbušných prostorách statická elektřina na lidském těle způsobit požáry.
Čas zveřejnění: 9. prosince 2025
