[摘要] 针对目前纺织行业用塑料配件易带有静电的现象,分析其主要材料特征及其加工方法的基 础上,通过对静电产生的原因及其表征的表述,重点介绍了抗静电剂的作用原理及其使用要求, 从聚合物的种类及其与抗静电剂的相容性等方面提出了抗静电剂的选用要求和使用要点。
关键词:塑料配件;抗静电剂;材料特征;相容性;选用
塑料配件具有较优越的物理机械性能,可代替钢、铝、合金及木材等;因而广泛应用于多个领域,包 括纺织器材及纺织机械配件,如纱管、梭子、吸棉管、 电器外壳、齿轮等。纺织用塑配件除要满足使用要 求的物理机械性能外,还应满足使用环境的特殊要 求,如防尘,有些配件使用于相互摩擦环境中,这时 要求配件必须具备相应的抗静电性能。
1 纺织塑配件用材料及加工方法
1.1 纺织用塑配件主要材料
目前,塑料材料因其优越的性价比,广泛应用于纺织塑配件中,一为纺织机械中的塑料配件,二是纺织器材。目前,几乎大部分的热塑性塑料及一部分 的热固性塑料可用于加工纺织塑配件。其中应用较 广的通用塑料材料有:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等; 工程塑料材料有ABS、聚碳酸酯、聚甲醛、尼龙、PM- MA等;增强塑料有增强尼龙、增强PET、增强聚甲 醛等;合金塑料也应用广泛,有PC/PE、PC/PA、 PET/ABS等;热固性塑料有酚醛、DMC等。
1.2 主要加工方法
依据材料的性能,制造纺织塑配件的方法也不 尽相同,最常用的方法有注射加工、挤出加工、模压 (铸模)等。
1.2.1 注射加工
注射加工是塑料加工中最常用方法,几乎所有 的热塑性塑料及部分热固性塑料均可使用该方法加 工。其特点是加工简单,可成型形状复杂的制品及带有嵌件的制品,加工批量大,特别适用于纺织器材 及结构复杂的纺织机械配件如:纱管、梭子、齿轮等。
1.2.2 挤出加工
挤出加工的制件须经后加工工序,在纺织器材 及纺织机械配件中部分产品采用这种加工方法,其 特点是连续加工的结构尺寸规格不变,可根据使用 的具体要求裁取不同的长度。
1.2.3 模压(铸模)成型
模压成型主要用于热固性塑料加工相对于注塑 成型的设备及模具其投入较低;目前主要用于酚醛 塑料及高分子量的聚乙烯加工。除了上述主要加工方法外,用于纺织塑配件的 加工方法还有中空成型、浇注成型等。
1.3 纺织塑配件的主要性能
纺织用塑配件的主要物理机械性能,与其它工 业塑配件应具有同等的要求。由于其使用环境的要 求,塑料件的绝缘性能不具备优越性,特别是在容易 产生静电的环境下,这时,对于部分塑配件的抗静电 性能应特别关注,如梭子、吸棉管等。
2 抗静电性能的表征
2.1 塑料制件静电的产生
塑料制件是绝缘体,其静电的产生有多种途径, 如与带电体接触或两种材料间的相互摩擦;纺织塑 配件静电的产生途径主要是后者。两种材料通过摩 擦接触产生静电荷,且对电子吸附能力不同,一类失 去电子表面带正电荷,一类得到电子而带负电荷,所 带电荷的数量取决于:①两种材料的摩擦程度及频 度;②摩擦的性质;③空气的相对湿度;④塑料材 料的电子性能,如介电常数、电阻系数。作为工业用 材料,难免使两种材料之间发生摩擦及类似于摩擦作用,把高表面电阻及低介电常数集于一身,难免产 生高的静电电荷,甚至在空气中达到15 kV/cm的 静电压,很有可能造成个别部件工作失常或发生意外事件。
2.2 抗静电性能的表征
抗静电性能一般可用材料的电阻特征来表征。 根据材料的导电性能分为导体、半导体及绝缘体。 抗电性能可用体积电阻系数和表面电阻系数两种方 式表示,体积电阻系数指边长为1 cm的立方体,对 应两面之间流过电流时的电阻值,用ρv表示(单位 为Ω·cm)。ρv=0~106Ω·cm时为导体,ρv=106 Ω·cm~1012Ω·cm时为半导体,ρv≥1012Ω·cm时 为绝缘体。一般导体及半导体不存在或有很小的静 电,而塑料材料的体积电阻系数均大于1012Ω·cm, 所以容易产生静电。表面电阻系数指物体表面积取 1 cm2的正方形,其对应边间流过电流时的电阻,用 ρs表示(单位Ω)。表面电阻系数为1011Ω~1016Ω 时物质静电显著;而小于1010Ω,可防止静电蓄积, 对于抗静电要求较高的场合,ρs应在106Ω~109Ω 之间。
塑料的带电现象主要取决于其自身结构,在热 塑性塑料中聚苯乙烯最容易带电,因此最易吸尘;还 有有机玻璃、聚乙烯、聚氯乙烯等。常见塑料的体积电阻系数见表1,表面电阻系数见表2。
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