摘要 摘要 在采用紡織品做內裝飾織物的汽車中 靜電是一個不容忽視的問題 靜電的 積累不僅影響乘坐者的舒適性 還能吸附大量灰塵給清潔帶來很大的麻煩 汽車 內飾織物的抗靜電性能是經常被人們提到但是很少去實現的一個性能 本文主要 采用嵌織導電纖維的方法來設計并開發抗靜電汽車內飾織物 本文設計了單面網眼 素色絨類 雙面提花三種汽車座椅面料 分別通過添 紗 成圈 集圈 襯緯等方式來嵌織導電纖維 每種面料都確定了一系列的導電 絲間距 文中制定了三種面料的生產工藝 并研究了嵌織導電纖維的注意問題 分析比較了目前常用的六種抗靜電性能的測試方法 半衰期法 摩擦帶電電壓法 電荷面密度法 衣物帶電法 工作服的摩擦帶電法 極間等效電阻法 最終選定 電荷面密度法來測試織物的抗靜電性能 分析討論了導電纖維的性能 摩擦方式 導電絲間距 組織結構 導電絲嵌織方式等因素對抗靜電性能的影響 模擬出導 電絲間距與電荷面密度及導電絲間距與導電絲含量的關系曲線 并得出曲線的回 歸方程 求得導電絲的最佳間距和最佳含量 最后得出本論文的結論 關鍵詞 汽車內飾 針織面料 抗靜電性能 導電纖維 電荷面密度 江南大學碩士學位論文 a b s t r a c t i na u t o m o b i l e st h a tu s i n gt e x t i i ea si n t e r i o rf a b r i c s s t a t i cc h a r g ei sap r o b l e m c a i l tb en e g l i g i b l e 1 1 1 ea c c u l l l u l a t i o no fs t a t i cc h a r g e sn o to n l yi i l f l u e n c e st h er i d e r s c o m f o n b u ta l s ob r i n g sb i gt m u b l et oc l e a n n e s sf o rd u s ta d s o r p t i o n t h ea m i s t c p m p e r t yo fa u t o m o b i l ei n t e r i o rf a b r i c si so f t e nm e n t i o n e d b u tr a r e l yc o m p l e t e d 1 h s p 印e rm a i n l yd e s i g n sa i l t i s t a t i ca u t o m o b i i ei n t e r i o rf a b r i c sb ye m b e d d i l l gc o n d u c t i v e f i b e l i nt h i s p a p e r w ed e s i g nt h r e ek i n d so ff 曲r i c s s i n g l e s i d em e s h p i l ea n d d o u b l e s i d ej a c q u a r d c o n d u c t i v ef i b e r sa r er e s p e c t i v e l ye m b e d d e db yk n i t t i n g t u c h n g l a y i n g i nm e t l l o d s t h ep m d u c t i o np m c e s s e sa r em a d e a n dt l l ep r o b l e m so f e m b e d d i n gc o n d u c t i v ef i b e r sa r es t u d i e s e a c hf a b r i ci sd e s i g n e das e r i e so fi n t e r v a l s w ea j l a l y z es i xk i n d so fa i l t i s t a t i c p r o p e n y s t e s tm e m o d s h a l fl i f e 銜c t i o n e l e c t r i f i c a t i o np r e s s u r e e l e c t r i cc h a r g ed e n s 時p e ru n i ta r e a c l o n ge l e c t r i f i c a t i o n s m o c km c t i o ne l e c t r l n c a t i o n i m e r e l e c t r o d ee q u i v a l e n tr e s i s t a n c e e l e 嘶cc h a r g e d e n s i t yp e ru n i ta r e ai ss e l e c t e d t h ei n n u e n c ef a c t o r si n c l u d i n gc o n d u c t i v ef i b e r s p r o p e r t y m c t i o n a lf b m l c o n d u c t i v e 肺e r si n t e r v a l f a b r i cs t m c t u r e c o n d u c t i v e n b e r se m b e dm e t l l o d sa r ea l s od i s c u s s e d i nt e m so fe x p e r i m e n t a ld a t u m w ei m i t a t e t h ec u r v e sa b o u tc o n d u c t i v en b e ri n t e r v a lr e l a t et oi t sc o n t e n ta 1 1 df a b r i ca v e r a g e e l e c t r i cc h a r g ed e n s i t yp e ru n i ta r e a a n do b t a i nc o r r e s p o n dr e g r e s se q u a t i o n s a n dg e t c o n d u c t i v e 肺e r so p t i m a li n t e r v a la 1 1 dc o n t e n t e v e n t u a l l yw eg e t t h i s p 印e r s c o n c u s i o n s k e yw o r d s a u t o m o b i l ei n t e r i o r k n i t t e df a b r i c a n t i s t a t i cp r o p e r t y c o n d u c t i v en b e r e l e c t r i cc h a r g ed e n s i t y 獨創性聲明 本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工 作及取得的研究成果 盡我所知 除了文中特別加以標注和致謝的地 方外 論文中不包含其他人已經發表或撰寫過的研究成果 也不包含 本人為獲得江南大學或其它教育機構的學位或證書而使用過的材料 與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明 確的說明并表示謝意 簽名 墨盤坌日期 k 以年毛月 胡 關于論文使用授權的說明 本學位論文作者完全了解江南大學有關保留 使用學位論文的規 定 江南大學有權保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和 磁盤 允許論文被查閱和借閱 可以將學位論文的全部或部分內容編 入有關數據庫進行檢索 可以采用影印 縮印或掃描等復制手段保存 匯編學位論文 并且本人電子文檔的內容和紙質論文的內容相一致 保密的學位論文在解密后也遵守此規定 簽名 壘墊 竺導師簽名 逸丘至 罵 日期 1 游6 月脅日 第一章緒論 1 1 汽車內飾面料 1 1 1 車用紡織品概況 第一章緒論 隨著汽車工業的發展 汽車用紡織品成為產業用紡織品的重要領域 紡織品 在汽車上的應用可以用 五子登科 來比喻 即 料子 帶子 毯子 簾子 氈 子 l 料子 即內飾面料 包括座椅面料 車門內飾材料 頂棚材料 座椅面 料通常有機織面料 針織面料和皮革 真皮 人造皮革 三大類 目前 我國的汽 車座椅面料應用得較為廣泛的是機織平布和針織絨布 2 1 少數高檔轎車才配置真 皮座椅 還有相當大一部分的座椅采用人造皮革面料 車門內飾材料也在日趨與 座椅面料相一致 以求內飾整體上的美觀 頂棚材料主要采用無紡布 針織物和 p v c 膜 本文中的汽車內飾主要是指內飾面料 2 帶子 主要是指安全帶 安全帶是汽車必不可少的配備 要求其具有較 高的強度 良好的延伸性 此外還應有一定的耐磨損性 耐氣候性 耐寒 耐熱 耐水 耐光照 耐腐蝕 舒適性以及阻燃性等 安全帶一般選用抗拉強度高 伸長率適中和塑性變形小的纖維作材料 錦綸和滌綸是比較適合的材料 3 1 3 毯子 主要指地毯 與民用地毯相比 汽車地毯生產工藝復雜 技術難度 大 技術質量標準要求高 對于汽車地毯的基本要求是美觀 舒適 隔熱 阻燃 防靜電 吸音 防塵 防滑 耐用以及安裝方便 4 簾子 主要是指汽車輪胎骨架材料一簾子布 輪胎簾子布主要由錦綸 滌綸i 粘膠 鋼絲等原料制成 錦綸因其強度高 耐沖擊性 耐疲勞性以及與橡 膠的粘合性能較好 尤其適用于載重輪胎 滌綸模量較高 變形小 尺寸穩定性 好 成本低 是轎車輪胎的理想材料 鋼絲簾子布應用也越來越多 5 氈子 主要是指再生纖維氈隔熱材料 各類棉纖維 融熔纖維材料制成 的氈坯 經高溫造型各種形狀 制成具有隔音 隔熱 減震和吸音作用的平態隔 音氈 隔音墊 因其質輕 價廉及良好的隔音作用而在汽車上被廣泛應用 如車 頂隔音墊 地板隔音墊 行禮箱地毯1 4 1 1 2 汽車內飾面料的性能要求 作為汽車內飾面料 不僅對其外觀質量要求非常嚴格 其內在的特殊性能也 江南大學碩士學位論文 同樣重要 如耐磨性 阻燃性 抗靜電性 拒水性和日曬牢度等均有較高的要求 內飾面料的性能至少要滿足表l 一1 中的八大要求 4 o 表1 1內飾面料的性能要求 性能要求 安全阻燃 抗靜電 舒適手感好 柔軟 有彈性 有隔音和吸音效果 美觀圖案新穎 色澤高雅 色牢度穩定 色差微小 耐用耐壓耐磨 不起毛起球 尺寸穩定性好 工藝延伸性 熱收縮性 彈性量穩定 滿足模塑成型要求 適用抗紫外線照射 拒油 拒污 防水 環保對人體無刺激 無異味 無毒 無害 經濟價格適中 工藝合理 材料來源多 1 1 3 汽車內飾面料的發展 1 1 3 1 汽車內飾面料的演變阿 二十世紀四十年代 許多汽車座椅包覆面料使用的原料為乙烯基聚合物或者 亞乙烯基氯化物 這種材料在融化狀態下采用染料染色 具有很高的色牢度并月 易于清洗 與此同時 也就是第二次世界大戰之后 尼龍開始出現并與其他材料 一起被應用到汽車裝飾中來 從五十年代開始 用p v c 涂層處理的織物開始被廠泛地應用在服裝 居家 裝飾以及汽車內飾中 由于這種材料可以加工制作成各種不同的色彩并且可以進 行表面模壓達到不同紋理效果 所以在當時算是一種較為時尚的復合紡織材料 p v c 材料應用在汽車內飾中的狀態一直持續到二十世紀七十年代 當時人們的 生活水平有了顯著的提高 對汽車的舒適性也相應提出了更高的要求 而以p v c 材料包覆的座椅透氣性很差 尤其在悶熱的夏天更是又熱又粘 從七十年代開始 尼龍被大規模地以不同編織結構和色彩效果運用到汽車內 飾織物中來 與此同時 關于汽車用織物的品質標準也由于日趨激烈的市場競爭 而提高到了新的水平 尼龍之所以在汽車內飾中運用了將近三十年 是因為早期的汽車車窗相對較 小而且車窗玻璃幾乎是垂直的 因此在同樣的日光條件下車內溫度變化沒有現在 的汽車那么大 另外 當時的消費者可能將更多的注意力放在汽車的性能上 而 對內飾不是十分在意 再者 早期的汽車市場顯然也沒有現在這樣激烈的競爭 七十年代中期 滌綸開始出現并逐漸占據了汽車內飾織物材料的主導地位 第一章緒論 一直到今天 全球9 0 的汽車內飾織物應用的仍舊是滌綸1 2 l 相對于其他各種紡 織纖維而言 滌綸具有許多不可比擬的優點 盡管如此 在滌綸紗線染色過程中 仍然需要加入吸收紫外線功能的化學試劑以幫助其達到耐光耐老化的要求 天然皮革作為一種高檔內裝飾材料應用在汽車中比織物要早得多 早期 在 應用時也同織物一樣襯有底布 皮革表面通常經過漆光處理以增加光澤和耐磨 性 但同時也降低了其天然透氣性 近幾年 由于大量關于環境生態保護方面的 立法規定出臺 皮革處理的工藝已經有了很多改變 在車內使用真皮尤其是小牛 皮裝飾 在全球被公認是奢華高貴的標志 但其價格昂貴 據估計在將來其使用 量將趨于下降 但人們對真皮的熱情仍然不減 現在的方法是很多真皮與織物結 合運用在車內飾中 真皮的短缺導致人造皮革的再次興起 但仿真程度及各項技 術指標均比過去大大提高 而織物中的采用超細纖維制成的仿麂皮面料也愈來愈 受歡迎 1 1 3 2 汽車內飾面料的發展趨勢 從近十年國內外內飾面料的發展演變我們可以看出 今后一段時間內 內飾 紡織品的發展趨勢有如下特點 6 9 1 針織絨類織物成為內飾面料的主流 這是由于針織物具有良好的延伸性 和彈性 能適應汽車內飾加工的模壓工藝 而且花型變換遠較機織物方便 同時 絨類織物的使用可消除汽車中的部分噪聲 2 非織造布在汽車內飾上的應用不斷增加 非織造布用做汽車內飾也是當 前國際發展的趨勢 因其成本低 適應性強 質量輕 隔音 保暖以及防震等特 點 經不同處理后可用作車用功能性材料 3 特種化纖將被普遍應用 由于對內飾面料的安全要求和工藝性能要求越 來越高 因此 對原料的改性勢在必行 例如 具有優異的回彈性和耐磨 堅固 的聚酰胺纖維大量使用在座椅 地毯及頂棚織物中 利用紡前染色制成的色紡絲 可提高織物的色牢度及耐光牢度 4 內飾面料日趨多樣化 內飾面料本身價值不高 僅占汽車總價的l 2 但人們打開車門 首先看到的就是車飾面料 汽車商往往利用豪華的內飾 來提高車子的檔次 達到以較低成本獲取較高回報的目的 因此在內飾面料中 一種花型包打天下的時代已經過去 選裝件的大量應用 使同一車型可有多種裝 飾風格 以座椅色彩為主 配置內飾面料的做法將成為轎車內飾的主流 5 重視回收再利用 隨著人們對環保的重視 最新的立法迫使汽車制造業 在2 0 0 4 年之前 回收所有的廢棄汽車 并要求汽車中9 5 的材料再利用 因此 制造商要面對處理大量的裁剪廢料 廢汽車內飾面料的處理 由于聚酯纖維具有 價格較低 強度高 彈性好 耐磨 保形性好 易回收利用等特點 在座椅 地 江南大學碩士學位論文 毯 頂棚 氣囊等許多飾品材料中使用 1 1 3 3 我國汽車內飾的發展現狀 我國在汽車內部采用織物作為裝飾的歷史還比較短 以前 我國車輛內飾材 料基本是人造革 只有進口的車輛才使用織物作為內飾材料 一直到八十年代末 我國才出現第一家汽車座椅面料生產廠 但是發展速度很快 上海 江蘇 浙江 河北 湖北 天津 吉林等地陸續出現了一批內飾面料生產企業 上海大眾 天 津大發 南京依維柯 北京吉普等車廠生產的主要車型 其內飾面料已經實現了 國產化 7 l 目前我國已有大大小小6 0 多家汽車內飾面料生產廠 紡織面料已占 汽車內飾的5 0 左右 一些中低檔車輛雖然仍是以人造革面料為主 但也在逐 步使用紡織面料而且有增加之勢 中高檔車輛尤其是轎車和客車紡織面料已經作 為基本內飾面料取代了人造革 不僅用于座椅面料 而且用于車頂棚 側立柱 門護板 遮陽板等的包覆面料 從縱向上看中國汽車裝飾用紡織品產業取得了明顯進步 這主要表現在國內 汽車內飾紡織企業的生產規模 產量 外資引進 銷售額 出口業績 配套能力 和產品質量等方面的整體水平明顯提高 但在橫向上中國汽車內紡織品與國際上 大的比較成熟的專業公司相比差距仍然很大 如 紡織材料生產水平普遍較低 面料品種單一 自主開發的能力差 生產規模有限 生產設備不完善 8 在未來的十年中 中國的汽車行業還有很大的發展空間 其中2 0 萬元以內 的私家車將吸引龐大的消費群體 他們的消費觀念會更加理性 在汽車內飾的選 擇上 不會盲目地追求檔次很高的真皮面料 他們會根據自己的經濟能力選擇適 合自己的 能體現自身個性的內飾 與人造皮革相比 紡織品內飾的舒適性和外 觀方面的都有很大優勢 所以與汽車工業配套的紡織品內飾也會進入 個快速發 展的時期 1 2 汽車內飾織物的抗靜電性能 1 2 1 汽車內飾織物靜電的危害 從二十世紀七十年代中期開始 滌綸就開始出現并占據汽車內飾織物材料的 主導地位 到目前為止 全球有9 0 的汽車內飾織物仍采用滌綸纖維 滌綸纖 維在摩擦的過程中 很容易就產生靜電 靜電的危害有以下幾點 第一 電荷的 積累會使人產生電擊感 使乘坐者 特別是穿著化纖服裝 感到不適 離開座位 時產生摩擦放電現象 有時靜電壓高達l 萬伏 對于司機來說 靜電扣 手易引發 二次事故 第二 長期摩擦會出現起毛 起球現象 材料表面的靜電荷聚集會吸 第一章緒論 附灰塵 絨類產品尤其嚴重 這給車內的清潔和保養造成很大麻煩 第三 如果 車內存在揮發出來的汽油蒸汽 再加上車內吸煙 就很容易引起火災 第四 靜 電會降低車內電子元件的靈敏度 1 0 1 2 2 1 1 2 2 汽車內飾織物抗靜電性能的研究現狀 汽車上一直都很重視靜電問題 一般汽車上都配備靜電消除器 它是一種汽 車必備的安全附件 主要作用是避免汽車 特別是轎車 因高速行駛產生的靜電而 引起火災 并能減少靜電吸附塵埃 保持車身的整潔美觀 汽車內飾織物中進行抗靜電處理的主要有兩個部位 一是座椅面料 主要進 行簡單的抗靜電涂層整理i l3 j l 這種方法得到的抗靜電性能是非持久性的 而 且對環境的溫濕度有一定的依賴性 二是地毯 目前抗靜電錦綸b c f 膨體變 形長絲 地毯的生產工藝已經比較成熟 主要是采用錦綸長絲與導電纖維制成復 合紗 1 52 在我國 對汽車內飾織物的強制性國家標準只有 阻燃 一項 大部分產品 功能性整理薄弱 許多功能難以達到要求 抗靜電性能和阻燃性能同屬于安全方 面的指標 但抗靜電性能一直都是提的最多 做的最少的一個指標 汽車內飾織 物廠家通常是通過簡單的涂層整理來賦予織物抗靜電的性能 這種方法得到的抗 靜電性能不是永久性的 而且對環境的濕度有依賴性 并且大部分廠家處于生產 成本的考慮 只要汽車生產商不要求 就不進行抗靜電整理 2 1 3 本課題的研究意義及內容 1 3 1 研究意義 隨著汽車工業的發展 汽車用紡織品也成為產業用紡織品的重要的發展領 域 早在1 9 9 7 年 國家經貿委己將 汽車配套化纖材料和制品生產技術 列入 九五 國家重點開發指南 1 9 9 9 年7 月1 4 日 國家發展計劃委員會 科技 部發布的 當前國家優先發展的高技術產業化重點領域指南 中 又把內飾面料 列為重要產業用紡織品1 4 j 近幾年隨著轎車工業的發展 人們對其舒適性提出了更高的要求 車飾面料 的多樣化 功能性要求及回收再利用是當前汽車內裝飾材料研究的主要方向 抗 靜電性能也越來越受到人們的重視 它對于提高內飾面料的舒適性和耐污性起到 重要作用 為了提高產品附加值 增加技術含量 并滿足汽車工業對紡織品多功 能要求 對汽車面料進行抗靜電性研究勢在必行 江南大學碩士學位論文 1 3 2 研究內容 本課題主要采用嵌織導電纖維的方式來編織抗靜電汽車內飾織物 文中設計 了導電纖維的不同間距 不同嵌入方式以及不同組織結構的織物 并探討了具體 的編織工藝及生產中需要解決的主要的問題 課題分析比較了抗靜電性能的六種 測試方法 并選用電荷面密度法來測試織物的抗靜電性能 由于導電纖維價格昂 貴 如何降低導電纖維的含量 同時又要滿足織物的抗靜電性能的要求 從而降 低產品成本 提高市場競爭力 這是本課題要解決的重要問題 通過分析導電纖 維的不同含量 間距 嵌入方式等對抗靜電性能的影響 作出回歸方程曲線來求 出導電纖維的最佳含量 從而得到抗靜電汽車裝飾面料到最好的性價比 為汽車 內飾織物生產廠家提供參考依據 第二章抗靜電織物的制各及抗靜電機理 第二章抗靜電織物的加工方法及抗靜電機理 2 1 靜電的產生 2 1 1 摩擦起電原理 兩種不同材料的固體相互接觸就會產生靜電 起電現象實際上也就是電荷重 新分配的結果 起電方式一般有接觸起電 摩擦起電 光電起電 熱電起電 發 射起電 場致發射起電 分散粒子起電 機械斷裂起電及電暈起電等 但其基本 過程都可歸納為 接觸一電荷轉移一偶電層形成一電荷分離 最常見的是接觸起 電和摩擦起電 纖維材料靜電的發生 大部分是在摩擦過程中產生的 摩擦起電 的原因 本質上還是由于兩物體的接觸作用 摩擦只不過是增加了接觸面積 減 小了接觸間隙 關于摩擦起電的機理 大致上有兩種理論 一為偶電層理論 一 為量子力學理i l6 j l 偶電層理論 一般的摩擦起電現象 由兩摩擦物體的接觸和分離兩個過程組成 在摩擦接 觸表面間距小于2 5 1 0 1 c m 的情況下 界面兩側的分子就會相互吸引 這種吸引 作用是由于分子內部原子核對彼此的電子吸引產生的 這種位于表面層分子的電 子 既受該物體的原子核吸引 又要受到界面另一側的不同物質的原子核吸引 而兩側原子核吸引電子的能力不同 同時位于界面兩側的電子又有互相排斥作 用 其共同作用的結果 吸引電子能力強的那種物質的原子核 會使界面另一側 的部分電子的偏向界面移動 同時使它原來吸引的部分電子被排斥到離開界面的 方向 這樣 在界面兩側相對集中了相反電荷的吸附層 這是一種有一定分散程 度的吸附層 離開界面的方向上 又分布著與各自界面一側電荷符號相反的離子 擴散層 以上電子移動 伴隨著離子化 形成了偶電層 還有 具有極性基團的 纖維高分子材料由于受接觸電位差的影響發生極化 接觸時材料的壓電效應 摩 擦時的不對稱性導致的兩塊材料的溫度差 引起電荷轉移等 都能促使或加強偶 電層的形成 2 量子力學理論 從量力力學角度分析 自由原子中的電子具有完全固定的能量級 并由一定 的禁區相互隔離 物體的靜電序列是由物體原子核對電子吸引力大小即能量級高 低來決定的 兩物體摩擦接觸并且接觸面間距小于2 5 l o 7 c m 時 產生熱激發作用 賦予 能量 使電子從高能位向低能位方向移動 即對電子吸引力強的物體甲將對電子 江南大學碩士學位論文 吸引力較弱的物體乙的部分電子吸引過去 從而使物體乙帶上正電 物體甲帶上 負電 帶電后的物體甲 乙則又阻礙電子由物體甲流向物體乙 當物體甲對電子 的吸引力與甲 乙靜電場的阻礙作用力相等時 電子交換就達到了平衡 此時 物體甲 乙之間的平衡電壓 就是接觸電位差 平時 摩擦接觸所產生的電荷量 并不大 但因為摩擦帶電體與地面距離很大 因此對地面的電容值較小 所以靜 電壓可高達幾千伏甚至上萬伏 2 1 2 靜電吸灰原理m 1 空氣中存在著大量的灰塵 當織物摩擦帶電且產生的靜電極性與粉塵帶電極 性相反時 便會由于靜電引力而產生吸附 對中性灰塵也會在靜電作用下被極化 呈相反電性被吸附 這些都是由靜電引力產生的吸附 吸灰現象的原理如圖2 1 所示 上為經摩擦帶一定電荷密度為q 的織物 假設帶正電 下為一平面反光 玻璃 玻璃上放置較小的煙灰 并設煙灰質量為m 織物不動 玻璃載著煙灰可 上下移動 以改變織物與玻璃間的距離 由于織物帶電 根據靜電感應原理 平 面玻璃上表面及玻璃與煙灰顆粒便會感應出電場 煙灰塵粒所受到的電場力為織 物對灰粒的吸引力和同荷灰粒間排斥力之和 即 f 絲 1 q d 2 4 砜t 2 占 2 式中 q 一織物上正電荷電量 c q 一灰粒上負電荷電量 c 一真空介電系數 t 一空氣相對介電系數 d 一織物到玻璃間的距離 c m 6 一煙灰顆粒的直徑 c m t 十t 十 0 十 t t 三三三望墨墼至蘭 圖2 1 靜電吸灰的原理圖 此時 煙塵受到電場力和重力的綜合作用 當電場力增加到足以克服煙塵重 力時 織物便吸附煙塵 即織物吸附煙塵的條件為f m g 分析上式可知 吸附 力與織物距傘粒間的距離成反比 與電荷密度成 f 比 即吸附力 電場力 不變 第二章抗靜電織物的制各及抗靜電機理 吸附距離d 越大 則說明織物所帶電荷密度越大 顯然 測試吸附距離較容易 因此用吸附距離來表示織物摩擦靜電效果還是較好的 2 2 2 2 抗靜電織物的加工方法 對應于纖維制品的靜電荷產生與逸散過程 一般纖維制品的抗靜電方法可從 兩方面入手 即抑制發生或促進逸散 l 目前 主要通過以下三種途徑來賦予 織物抗靜電的性能i l j l 織物表面整理 對合成纖維織物進行抗靜電整理 所用抗靜電劑大多數是結構與被整理的纖 維相似的 有親水性的高分子物 經過浸 軋 焙烘而粘附在合成纖維或其織物 上 利用涂覆在合成纖維織物表面上的這些親水性高分子物 通過吸濕而增加纖 維的導電 加快織物表面的靜電荷的散逸 使靜電荷不至于積聚過多而造成危害 此種方法能解決穿著使用過程中的吸塵 粘污以及粘纏現象 但在洗滌以及摩擦 的情況下缺乏持久性 對工業制品的抗靜電要求往往不能滿足 2 纖維化學改性 化學改性的方法是在聚合物內部添加抗靜電劑 如磷酸酯 磺酸鹽等表面活 性劑 或是引入第三單體 如聚氧乙烯及其衍生物 利用抗靜電劑的極性基團在 聚合物外層形成導電層或與空氣中的水相結合 使聚合物的電阻減少 加速靜電 荷的散逸 以使纖維本身具有抗靜電性 此法不僅能改善抗靜電性 還能改善吸 濕性 防污性等 具有多能化特征 但其抗靜電效果與環境濕度密切相關 在低 濕度下幾乎失去抗靜電性 所以它的應用范圍受到限制 3 嵌織導電纖維 在合成纖維織物中嵌入導電纖維 利用導電纖維之間的電暈放電使靜電消 除 由于導電纖維在低濕度下仍然有較好的抗靜電性 并且具有相對的持久性 采用較低的混用比例就能使織物具有良好的抗靜電效果 所以此種方法在產業用 紡織品中得到了廣泛的應用 前二類方法的作用機理均屬提高織物回潮率 降低絕緣性 加速靜電泄漏 因此在干燥環境中 或經多次洗滌后 加工效果或不耐久 或不顯著 通常在普 通服用織物上應用 唯有第三種方法可持久 高效地解決紡織品的靜電問題 故 首先應用于防靜電工作服等特種功能性服裝 本課題就是采用嵌織導電纖維的方 法來編織抗靜電汽車內飾織物 江南大學碩士學位論文 2 3 導電纖維的簡介 2 3 1 導電纖維的定義 導電纖維尚無明確定義 通常把電阻率小于1 07 q c m 的纖維定義為導電纖 維 2 用于紡織品的導電纖維應有適當的細度 長度 強度和柔曲性 能與其 它普通纖維良好抱合 易于混紡或交織 具有良好的耐摩擦 耐屈曲 耐氧化及 耐腐蝕能力 能耐受紡織加工和使用中的物理機械作用 不影響織物的手感和外 觀 導電性能優良 且耐久性好 導電纖維從導電物質的成分可分為金屬纖維 碳纖維和有機導電纖維 金屬 纖維導電性能好 耐熱 耐化學腐蝕 但對于紡織品而言 金屬纖維抱合力小 紡紗性能差 成品色澤受限制 多用于地毯和工作服面料 制成高細度纖維時價 格昂貴 碳纖維導電性能好 耐熱 耐化學藥品 但模量高 缺乏韌性 不耐彎 折 無熱收縮能力 不適合紡織品使用 有機導電纖維中由聚乙炔 聚苯胺 聚 吡咯 聚噻吩等高分子導電材料直接紡絲制成的有機導電纖維紡絲困難 價格更 高 也難在紡織品中使用 2 導電纖維從其結構可分為導電成分均一型 導電成分被覆型 導電成分復合 型三類 導電成分均一型是指由同一種導電成分組成的纖維 如金屬纖維 碳纖 維和導電聚合物 導電成分被覆型主要通過樹脂整理法將方法成分涂覆在非導電 主體聚合物纖維的表面 導電成分復合型主要通過復合紡絲的方法制得 如碳黑 或金屬氧化物復合紡絲得到的導電纖維 如上文所提 金屬纖維 碳纖維和導電 聚合物等導電成分均一型的纖維 紡絲加工困難 不適合在紡織品中使用 相比 之下 以普通成纖高聚物為基體 以碳黑或金屬化合物為導電物質的被覆型和復 合型有機導電纖維 具有抗靜電效果顯著持久 紡織染整加工簡便 對織物的其 它性能影響小 添加成本低的優點 最適合于制造永久抗靜電的紡織品 2 2 2 3 2 導電纖維的主要用途 導電纖維的導電性能主要基于自由電子的移動而不依靠吸濕和離子的轉移 所以導電纖維不依賴于環境的相對濕度 它在相對濕度3 0 r h 或更低濕度下仍 能顯示優良的導電或抗靜電性能 靜電是化工 石油 粉碎加工等行業引起火災 爆炸等事故的主要誘發因素之一 也是敏感電子元器件的潛在失效 降低電子產 品工作可靠性的主要因素之一 靜電的有效手段就是采用導電纖維與織物實施有 效防護 隨著電子通訊 宇航 醫藥 精密儀器等工業的飛速發展 為了使儀器 精確動作和保證操作安全 就要求纖維和織物有更高的抗靜電和導電水平 用導 電纖維制作的無塵 無菌衣在精密儀器 機械零件 電子工業 膠片 食品 藥 第二章抗靜電織物的制各及抗靜電機理 品 化妝品 醫院 計算機房中起到防塵 防菌 防設備損壞 防計測失靈 防 噪聲等效果 用導電纖維制成防爆工作服 在石油精練 油輪 汽油加油站 煤 礦等領域起到防引火爆炸的作用 防靜電過濾袋用于捕集易燃 易爆粉塵 在鋼 鐵廠 生產固體粉類化工廠普遍用作煙囪氣或空氣過濾材料 此外 利用導電纖 維對電磁波的屏蔽性 可用作電磁波屏蔽罩和電磁波吸收罩以及特殊要求的房屋 貼墻布 還可制作用于從事雷達 通訊 電視轉播 醫療等工作人員的有效防微 波工作服 在科學技術現代化發展中 電子技術與高分子材料技術是兩個重要的 技術領域 電子產品設計的小型化和高集成化 使相應加工技術日趨微 細 精 薄 靜電危害不可忽視 而高分子材料的特點之一就是它具有很高的電阻率 易 產生靜電 高分子材料的推廣應用 要求人們對靜電更引起足夠的重視 2 3 1 2 3 3 導電纖維的國內外開發現狀 據有關文獻報道 2 4 36 1 最早的導電纖維是美國b m l l s 謝c h 公司的商品名 為b m s m e t 的不銹鋼纖維 在世界上首次用于紡織加工 6 0 年代末最早由日本 帝人公司開發成功了表面涂覆碳黑的有機導電纖維 b a s f 公司采用熔紡和鍍層 技術開發了r e s i s 詛t 碳黑導電纖維 隨后出現了表面鍍覆金屬的導電纖維 1 9 7 5 年 美國d up o n t 公司采用復合紡絲技術制成含有碳黑導電芯的復合導電纖維 a n t r o n i 從此 各大化纖公司紛紛開始以碳黑為導電成分的復合纖維的研究與 開發 孟山都公司制成并列型u t r o n 導電纖維 鐘紡公司開發了b e l l t r o n 錦綸導 電纖維 尤尼吉卡公司開發了m e g a l l a 導電纖維 可樂麗公司開發了k u r a c a r b o 東洋紡織開發了 k e 一9 導電纖維 8 0 年代開始了導電纖維的白色化研究 普 遍采用的方法是用銅 銀 鎳和鎘等金屬的硫化物 碘化物或氧化物與普通高聚 物共混或復合紡絲而制成導電纖維 如r h o n e p o u l e n c e 公司利用化學反應制成 c u s 導電層的 r h o d i a s t a t 導電纖維 帝人公司制成表面含有c u i 的導電纖維 t 一2 5 鐘紡公司制成z n 0 2 導電的b e l l t r o n 6 3 2 b e l l t r o n 6 3 8 尤尼吉卡公司開發 了m e 2 a 1 1 a 以金屬化合物或氧化物為導電物質的白色導電纖維導電性能較碳黑 復合型導電纖維差 但其應用不受顏色的影響 國內對導電纖維的研究和開發比較晚 8 0 年代開始生產少量的金屬纖維和 碳纖維 國內研究和開發導電纖維的單位有河北省紡織科研所 江蘇省紡織科研 所 上海東華大學 華南理工大學 四川聯合大學 蘇州大學等 近年 國內也 成功開發了多種有機導電纖維 如表面鍍c u n i 的金屬化p e t 導電纖維 c u i 導電的臘綸導電纖維 c u i p e t 共混紡絲制成的導電纖維 碳黑復合導電纖維等 這些導電纖維已有商品化產品 但產量低 質量不穩定 與國外產品相比價格上 不占優勢 江南大學碩士學位論文 2 4 導電纖維的作用機理 導電纖維是以電子傳導為機理的功能性纖維 其導電是利用導電體的靜電誘 導 電暈放電 泄漏等作用的綜合效果產生的 導電纖維能很快地泄漏和分散靜 電 同時還具有電暈放電的能力 電暈放電是一種氣體放電形式 它是在大氣壓 或高于大氣壓條件下 帶電體表面曲率很小 電場極不均勻且電場強度很大的情 況下發生的 發生電暈放電時 放電區周圍存在一電離區 如果是正電暈放電 則電離區域產生的電子就被它直接吸收 正離子則跑出電離區 反之 若發生負 電暈放電 則正離子被吸收 電子跑出電離區域外 接地導電纖維的消除靜電的機理 含導電纖維織物接觸大地時 其消除靜電 的機理是在電暈放電的同時 誘導電荷聚集在導電纖維周圍 進而泄漏入大地 具體過程是當導電纖維與帶電體接近時 在導電體與導電纖維問形成了電場 特 別時在導電纖維的周邊收斂了電力線 形成了局部的離子活化領域 如圖2 2 1 6 所示 帶正電的帶電體與接地的導電纖維接近時的狀況 在導電纖維周圍的空氣 由于絕緣被擊穿 電暈放電生成了正 負離子 其中負離子向帶電體移動而中和 正離子通過導電纖維向大地泄漏掉 帶電體 圖2 2 接地導電纖維消除靜電機理 不接地導電纖維的消除靜電的機理 1 含導電纖維的織物由于摩擦而帶上 靜電 2 織物 帶電體 中發生的電荷向導電纖維匯集 導電纖維中誘導了與 織物符號相反的電荷 3 導電纖維附近被誘發產生強電場 使其周圍的空氣受 此電場的作用而電離 這一過程就是所謂的電暈放電過程 4 電暈放電產生的 正 負離子中 與織物所帶電荷性質相反的離子向織物移動 與織物所帶電荷中 和 從而消除靜電 如圖2 3 所示 電暈放電受導電纖維形狀的影響 導電 纖維越細 表面越粗糙或有突起處 電暈放電越容易 外界電壓越高 電暈放電 越容易 第二章抗靜電織物的制各及抗靜電機理 帶電體 纖 維 圖2 3 不接地導電纖維消除靜電機理 因此 導電纖維在不接地的情況下 也可用電暈放電的方法消除靜電 若導 電纖維制品接觸大地 則在電暈放電的同時 靜電還可以通過導電方式泄漏入大 地 其帶電量就更小了 由于導電纖維內部含有自由電子 所以即使在低濕度情況下也不會改變導電 性能 抗靜電效果無濕度依賴性 此外 導電纖維的電荷半衰期很短 在任何情 況下都能很快的消除靜電 江南大學碩士學位論文 第三章抗靜電汽車內飾織物的設計 3 1 原料的選擇 抗靜電汽車內飾織物使用的原料包括兩個方面 一是基礎織物使用的原料 二是嵌織于基礎織物中的導電纖維 3 1 1 基礎織物原料的選擇 在汽車內飾織物使用的纖維中 滌綸纖維用量最大 其因高強力 高模量 回潮低 易燃性差 防腐等優點而備受汽車廠商的青睞 而且滌綸織物尺寸穩定 耐磨 經特殊處理具有優良的抗紫外線特性 2 5 1 汽車用織物采用滌綸還有利于 環保 因滌綸纖維可以從回收的玻璃瓶或其他再生材料中獲得 所以使用滌綸織 成織物 大多數可被重新粉碎成顆粒 從中提煉出滌綸纖維再利用 丙綸纖維主 要用于汽車鋪地織物 包裝材料等 具有質地輕 防潮 耐腐蝕等優點 也可被 重新粉碎成顆粒再利用 錦綸纖維主要用于汽車地毯 過濾材料等 維綸纖維主 要用于蓬蓋 繩 帶 線纜類產品 包裝材料等 棉纖維在蓬蓋帆布 合成革基 布等產品中仍保持 定使用量 也有用棉 絲 麻的下腳料 羊毛因其彈性好 吸濕性強 不易沾污等優異特性 近年應用也有所增加 在高級轎車上有一定的 市場 本課題的汽車內飾產品主要用于汽車座椅的裝飾 要求強度高 耐磨性好 故選用滌綸纖維作為汽車內飾基礎織物的原料 3 1 2 導電纖維的選擇 導電纖維的選擇必須以基礎織物的物理性能和成品的抗靜電性能要求作為 依據 導電纖維的主要技術指標包括基體材質 導電物質種類和含量 結構形式 色澤 電阻率 細度等口 導電纖維的基體 理論上與基礎織物所用纖維的材 質相一致為好 以便于后道的染整加工 導電物質的種類 含量和結構形式 決 定了導電纖維的顏色和電阻率 故應根據產品的抗靜電性能和顏色合理選用 在 抗靜電織物中所使用的導電纖維 需要具備以下特性 27 l 具有優良的消除靜電的能力 并且耐久性良好 2 具有穩定的物理性質和化學性質 3 與一般有機纖維抱合性好 容易混紡和交織 并不影響織物的柔軟性和 外觀 4 第三章抗靜電汽車內飾織物的設計 4 導電性能應在適宜的范圍內 電阻率一般為1 0 2 一1 07 q c m 5 導電長絲和導電短纖維的單絲纖度 強伸度 卷縮形態 摩擦特性等規 格特性應與混紡或交織的纖維相接近 針織工藝可加工的紗線種類很多 為了保證編織過程的順利進行以及產品的 質量 對于作為針織用紗的導電纖維又有以下要求 2 s 1 具有一定的強度和延伸性 以便能夠彎紗成圈 2 捻度均勻而且偏低 捻度高易導致編織時紗線扭結 影響成圈 另外紗 線變硬 易使線圈產生歪斜 3 線密度均勻 紗疵少 4 抗彎剛度低 柔軟性好 5 表面光滑 摩擦系數小 嵌織式抗靜電織物常選用非金屬的有機導電無捻長絲作為導電紗線 纖度一 般在2 0 6 5 d t e x 本課題所采用的導電纖維是江蘇省紡織研究所開發的碳黑三芯 型滌綸基質復合纖維 其性能如表3 1 所示 表3 1 導電纖維的規格性能 從纖維截面形狀可以看出 導電成分有三個尖端靠近纖維表面 絕緣皮層相 對較薄 纖維產生電暈放電破壞絕緣層較為容易 另外 導電體表面尖端的曲率 越大 則放電能力越強 所以三芯型導電纖維的放電能力比圓芯型導電纖維大大 提高 為了掩蓋導電纖維的黑色外觀 對裸絲進行以下處理 l 包芯導電絲 將裸絲與滌棉纖維混紡成導電絲為芯的包芯紗 2 并捻導電絲 裸絲與1 3 t e x 的滌棉混紡紗并捻 捻度為6 8 捻回數 c m 兩種紗線顏色上略有差別 包芯紗被滌棉纖維包覆的很好 黑色的外觀基本 被掩蓋 顏色成灰白色 而并捻紗和滌棉紗交替暴露在紗線的表面 所以黑色的 外觀沒有被完全掩蓋住 3 2 組織結構的設計 本文設計了三種不同組織結構 即單面網眼織物 絨類織物和雙面提花織物 其生產工藝分別如下 江南大學碩士學位論文 3 2 1 單面網眼織物的設計 3 2 1 1 編織機型 該組織使用u b x 一3 s k 型單面四針道圓型緯編機進行編織 機器參數為 成 圈系統數1 0 2 路 機號1 4 針 2 5 4 n u n 筒徑8 6 3 r 1 1 f i l 總針數1 4 4 8 針 它是用三 角 三功位 選針的 針筒上有踵位不同的4 種針 織針每經過 個成圈系統 都有成圈 集圈和浮線三種選擇 3 2 1 2 織物組織 編織圖及織針排列如圖3 1 所示 三角及紗線排列情況如表3 2 所示 4 丫1 w 3 1 訂 2 了1 1 t 1 e e e 目 表3 2 三角排列 路數 1 23 4 1八 八 2 八八 3 4 排紗 abab 其中 一成圈 一一集圈 一一不編織 a 一黑色滌綸d t y 3 3 3 d t e 7 2 f 3 b 一白色滌綸d t y 3 3 3 d t e 7 2 f 圖3 一l 編織圖及織針排列 該組織是單針雙列集圈組織 由于連續兩次集圈 集圈的懸弧將相鄰線圈向 兩邊推開 形成了明顯的網眼效應 且網眼位于織物的工藝反面 3 2 1 3 導電絲的嵌織 導電絲的嵌織要遵循兩個原則 一是導電絲的分布要均勻連續 二是導電絲 要盡量掩蓋在織物的反面 除了故意要顯示導電絲存在的情況 在該組織中 由于導電長絲的細度與基礎組織紗線的細度相差比較大 所以 采取添紗的方式嵌織 由于紗線a 是由三根3 3 3 d t e x 的滌綸絲合并 已經非常粗 了 所以將導電絲添加到表3 2 中的紗線b 路中 墊紗的時候采用雙孑l 導紗器 基礎組織紗線走下孔 導電絲走上孔 根據添 紗原理 導電纖維與基礎組織紗線的墊紗橫角a 與墊紗縱角b 應滿足下式要求 o 自 o b 電 b 式中 a bm 分別是導電纖維的墊紗橫角 墊紗縱角 o b 分別是基 礎組織紗線的墊紗橫角 墊紗縱角 同時 控制導電纖維的張力t 略大于基礎 組織紗線的張力tl 即tq t 這樣就能保證導電纖維被基礎組織紗線覆蓋 第三章抗靜電汽車內飾織物的設計 3 2 1 4 導電絲的間距 導電纖維在織物中的間隔距離直接影響到導電纖維的含量 而且也是影響織 物抗靜電性能的主要因素 我們設計了五種不同的間隔距離 即1 o c m 1 5c m 2 oc m 2 5 c m 和3 0 c m 分別上機進行編織 對于無導電纖維加入的織物我們 也進行了編織 以便進行分析與比較 在上機編織的過程中 實際用到的機器路 數是1 0 0 路 我們分別嵌入5 根和1 0 根導電絲得到2 o c m 和1 0 c m 的間距 導 電絲的具體嵌織路數如下 導電絲間距2 o c m 1 f 2 l f 4 1 f 6 1 f 8 1 f 導電絲間距1 0 c m l f 1 1 f 2 1 f 3 l f 4 1 f 5 1 f 6 1 f 7 1 f 8 l f 9 1 f 導電絲間距3 0 c m 2 5 c m 1 5 c m 對應的導電絲根數分別為3 4 8 為了 保證導電絲間距的均勻性又不破壞一個完整的組織循環 要封掉成圈系統的最后 4 路 在剩下的9 6 路成圈系統中編織以下路數 導電絲間距3 0 c m 1 f 3 3 f 6 5 f 導電絲間距2 5 c m 1 f 2 5 f 4 9 f 7 3 f 導電絲間距1 5 c m 1 f 1 3 f 2 5 f 3 7 f 4 9 f 6 1 f 7 3 f 8 5 f 3 2 1 5工藝流程 織造 剖幅 水洗 定型 檢驗 膠水復合 成品檢驗 定型 門富士四箱燃氣定型機 溫度1 6 5 一1 7 0 一1 7 5 一1 8 0 速度2 0 m m i n 門幅l5 5 c m 含針刺邊各1 5 c m 順線圈方向進布 不可緯斜 復合 速度8 l 刪鈕i n 溫度8 l 1 膠粘劑1 0 0 l 膠 海綿門幅1 6 0 c m 重量2 3 士1 k 咖3 厚度3 m m 底布門幅1 6 5 c m 重量2 5 士1 m 2 滌綸無紡布 3 2 2 絨類織物的設計 3 2 2 1 編織機型 該組織使用v e l n e ts d p 型單面毛圈機進行編織 機器參數為 成圈系統 數3 6 路 機號2 4 針 2 5 4 m m 筒徑6 6 0 m m 總針數1 9 3 2 針 毛圈組織的線圈 由地紗和毛圈紗構成 墊紗時通過導紗器的兩個導紗孔 地紗的墊入位置較低 毛紗的墊入位置較高 在彎紗階段 通過沉降片的運動配合 使地紗擱在片顎上 彎紗 而毛紗擱在片鼻上彎紗 使毛圈紗的沉降孤被拉長 形成了所需要的毛圈 b 毛圈的高度由沉降片片鼻的高