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纺织品常用导电纤维鉴别
摘要:
本文采用长度电阻率、点对点电阻、电荷面密度对导电纤维的导电性能进行评定,结合纤维的形态特征和化学特性进行鉴别。结果表明:在温度(20±2)℃、相对湿度(35±5)%的测试环境下,长度电阻率≤109Ω/cm,点对点电阻≤108Ω,电荷面密度≤2μC/m2,可作为纺织用导电纤维的评定依据;同时对纺织常用导电纤维鉴别和定量测定进行了系统分析。
关键词:纺织;导电纤维;纤维鉴别
1 引言
纺织品中的静电问题是个普遍现象,大部分化学纤维织物因摩擦会产生静电,在天然纤维中羊毛等动物纤维也有静电问题。静电问题极大地影响了织物外观以及舒适性等,静电电荷的积聚容易引起灰尘附着、服装纠缠肢体产生粘附不适感;较高的静电压可对人体产生电击,并可引起电子元件损坏。目前纺织常用导电纤维主要有:金属纤维、碳纤维和有机导电纤维等,其中以有机导电纤维为主。然而,在目前的检验工作中还没有关于纺织品中导电纤维的定性和定量的系统鉴别方法,无法对此类产品进行有效评价。因此,建立纺织用导电纤维鉴别方法非常必要。
2 导电纤维导电性能评价
2.1 电阻法
测试系统由测试电极 、高阻计、绝缘台面组成。测试电压有100V、250V、500V、1000V,测量范围105Ω~1016Ω,电阻计的精度±10%。电极为两个直径(65±5)mm的金属圆柱体,电极材料不锈钢,电极单重(2.5±0.5)kg。电阻表:测试电压9V,测量范围103Ω~106Ω。
测试环境:温度(20±2)℃,相对湿度(35±5)%。
2.1.1 长度电阻率
纤维的电阻直接反映纤维导电性能的优劣,可以通过纤维的电阻值对其导电性能进行评价。以聚酯纤维有机导电纤维为例,不同测试电压和测试距离下的电阻测试结果不同。为了便于比较,将纤维单位长度的电阻定义为长度电阻率(Ω/cm)。相同电压、不同测试距离时长度电阻率与距离的关系见图1;相同长度、不同测试电压时长度电阻率与电压的关系见图2。
同一电压、不同测试距离下纤维长度电阻率测试结果基本一致,5cm、10cm和30cm测试结果的精密度性要高一些。同一长度、不同测试电压下纤维的长度电阻率在电压250V以上的测试结果和精密度都趋于平稳。故在测量导电纤维长度电阻率时采用测试电压500V,测试距离10cm。对于金属纤维、碳纤维等导电性比较强的纤维,可选择合适的电压和测试距离进行测量。不同导电纤维的长度电阻率测试结果见1。
为了比较导电纤维与普通纤维的导电性能差异,选用不同纤维种类的纱线,测试其电阻,结果发现采用测试电压500V、测试距离10cm时,所选不含导电纤维的纱线:纯棉纤维纱线(15.5tex)、羊毛纤维纱线(17.2 tex×2)、?r麻纤维纱线(23.9tex)、粘胶纤维纱线(30.0 tex×2)、锦纶纤维纱线(21.4 tex)、桑蚕丝纤维纱线(5.9 tex)、聚酯纤维纱线(18.2 tex)电阻均大于1014Ω。相比较而言,导电纤维或含有导电纤维的纱线的电阻要小,导电纤维的种类不同,长度电阻率亦有差距。从测试结果看,在温度(20±2)℃、相对湿度(35±5)%条件下,导电纤维或含有导电纤维的纱线的长度电阻率小于109Ω/cm。
2.1.2 点对点电阻
将测试样品放置绝缘台面上,测试电极组放在试样上,测试电压100V或其他合适电压,电极之间的距离30cm,测试时间15s,选择合适的倍率,记录电阻值。不同材质面料的点对点电阻的测试结果见表2。
点对点电阻就是纤维或纺织品两点之间的电阻,从以上测量结果看,点对点电阻反映了纤维的导电性强弱。若面料含有导电纤维长丝或嵌线,沿着长丝或嵌线方向测量,点对点电阻小于108Ω。例如试样1、2和3。但无导电纤维的方向或拆除导电纤维以后,点对点电阻比较大。本文选择的含导电纤维的毛涤面料,都是混纺面料,导电纤维比较分散,所以点对点电阻比较大,基本在1013Ω以内;不含导电纤维的毛涤面料的点对点电阻则稍大一些。含有棉等吸湿性比较强的纤维,由于含水率比较高,表现出一定的导电性,测得的点对点电阻在1013Ω以内。
电阻法适用于以长丝形式存在的导电纤维的评定,从测试结果看,在温度(20±2)℃、相对湿度(35±5)%条件下,长度电阻率≤109Ω/cm或30cm的点对点电阻≤108Ω,可作为导电纤维的一种评价依据。
2.2 电荷面密度
如果含导电纤维的纱线无法拆下来或导电纤维与其他纤维混纺无法感官识别,可采用电荷面密度的方法来对导电性能进行评价。
法拉第筒及测试系统[1];测试环境:温度(20±2)℃,相对湿度(35±5)%。
以锦纶面料(214根/10cm×209根/10cm,21.8
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