織物の靜電気防止技術を研究する重要性の検討

　　紡績品靜電現象及び発生原理

靜電気を発生するメカニズムには様々な解釈があり、せんいざいりょう靜電は主に表面間の相互摩擦によるものである。紡績材料は電気的な不良導體であり、高い比抵抗を持っている。繊維及びその製品は生産加工と使用過程において、摩擦、ドラフト、圧縮、はく離及び電界誘導と熱風乾燥などの要素の作用を受けて靜電を発生しやすい。特に合成繊維の紡績上の生産と応用がますます多くなるにつれて、これらの高分子ポリマーに固有の高い絶縁性と撥水性は、靜電気を極めて発生しやすく、蓄積させる。

1.織物靜電気の危害

民用の面では、靜電気は織物の使用中に掃除が汚れてしまうことがあります。に服を著せる人體につきまとうと粘著不快感が生じ、靜電刺激が人體の健康に悪影響を與えることが明らかになった研究もある。産業応用の面で、靜電は火工、化學工業、石油などの加工などの業界が火災、爆発などの事故を引き起こす主要な誘発要素の1つであり、化學繊維などの紡績業界の加工過程における品質と安全事故の隠れた危険の1つでもある。ハイテクの発展に伴い、靜電障害による結果は安全問題の限界を突破した[3]。靜電放電によるスペクトル干渉の危害は、電子、通信、航空、宇宙、および現代の電子機器、機器を使用するすべての場合に設備の運転故障、信號損失などの結果を引き起こす。そのため、現在の帯電防止織物の需要量はますます大きくなっている。

2織物の靜電気防止のメカニズム

絶縁體表面の靜電は、（1）空気（ミスト）によって消える、（2）表面に沿って消える、（3）絶縁體體內を通過して消失する。

空気による靜電気除去は、主に空気中の反対符號の帯電粒子の飛來と絶縁體表面の靜電気中和、または帯電粒子に運動エネルギーを得させて飛散する。先端放電原理を利用して、高圧コロナ式靜電キャンセラを製造し、すでに化繊生産に応用されている。

絶縁體表面に沿って靜電が消失する速度は、絶縁體表面の抵抗率の大きさに依存する。空気の濕度を高めることで、親水性絶縁體表面に連続した水膜を形成することができ、空気中のCO 2やその他の不純物の溶解に加えて、表面導電性を大幅に高めることができる。さらなる方法は帯電防止剤を使用することであり、主にイオンまたは非イオン性の界面活性剤である。

靜電が絶縁體體內を通過する漏れ速度は、主に絶縁體の抵抗率の大きさに依存し、一般的には、ポリマーの抵抗率が107Ω?m未満の場合、靜電荷が発生するとすぐに漏れてしまう。ポリマーの體積導電率を高めるために最も便利な方法は、カーボンブラック、金屬粉末、または導電性繊維を添加することである。

繊維高分子材料は理論的には比絶縁體であるが、実際の繊維の導電性は理論的な推定値よりも高く、その理由は繊維が純粋な高分子物質ではなく、水分、不純物などの低分子物質を含むことにある。すなわち、繊維導電は主に繊維中の付屬物に依存し、その次は繊維分子自體の導電性及び外界條件の作用と関係がある。表面易電離物質の導電性が高く、水蒸気分圧が大きい場合、繊維の導電性は大幅に向上する。

3織物の靜電気防止方法

帯電防止織物は民用と産業用の靜電防護服の2つの種類に分けることができる。靜電防護服は最終用途によって、無塵無菌作業服、防火防爆作業服、手術服、安全作業服（例えば電力労働者が仕事をする時に著る靜電防護服、導電服など）などに分けることができる。

繊維を帯電防止処理する

{page_break}

界面活性剤による繊維の親水化処理

作用原理は界面活性剤分子疎水端が繊維表面に吸著し、親水性極性基が空間に指向し、極性表面を形成し、空気中の水分子を吸著し、繊維の表面抵抗率を低下させ、電荷逸散を加速させる。使用する界面活性剤は、カチオン性界面活性剤の帯電防止効果が最も良く、高分子量非イオン性界面活性剤の帯電防止効果の耐久性が最も良いカチオン性、アニオン性及び非イオン性を含む。この方法の利點は簡便で容易であり、特に紡績加工過程における靜電干渉の除去に適している、難點は帯電防止効果の耐久性が悪く、界面活性剤が揮発しやすく、洗濯により弱く、しかも低濕度環境で帯電防止性能を示さないことである。

繊維狀高重合體をブレンド、共重合またはグラフト変性する

先の方法と同じ點は、線狀高重合體に親水性モノマーまたはポリマーを添加して吸濕性を高め、帯電防止性能を得ることである。通常の繊維狀高重合體と親水性ポリマーをブレンドする典型的な共混紡糸方式のほか、重合中に親水性ポリマーを添加し、微多相分散系を形成するブレンド方式もある。例えば、ポリエチレングリコールをカプロラクタム反応混合物に添加し、ポリエチレングリコールをPA 6中にフィブリル狀に分散させる。同時にポリエチレングリコールも少量の末端ヒドロキシル基とカプロラクタムの開環後に生成するアミノカプロン酸中のヒドロキシル基との反応があり、帯電防止性能の耐久性が向上した。

また、親水性極性モノマーを疎水性合成繊維主鎖に共重合することにより、例えばPET高分子にポリエチレングリコールを埋め込むことにより、繊維の吸濕性及び帯電防止性能を向上させることもできる。

化學的開始、熱的開始、高エネルギー線及び紫外線照射による繊維表面へのグラフト化を用いて、効果的に合成繊維の吸濕性を改善することができ、しかも親水性モノマーの使用量は他の方法よりはるかに少なく、耐久性が良い。このような帯電防止繊維は、繊維の親水性を高めて電荷の漏洩を加速させるため、相対濕度が40%未満の乾燥環境では、繊維の帯電防止性能が失われる。

せいぞうたいでんぼうしいと

紡績糸に少量の導電性短繊維を混入することにより、帯電防止糸を製造することができ、同時に紡績過程に存在する靜電問題を低減または解消することができる。紡績時には、導電性繊維が少量混入した通常の紡績繊維を主體繊維として使用する。導電性繊維の混入量の多さは、製品の最終用途及びコストに応じて決定される。大量の実験により、糸に少量（數パーセント）の有機導電繊維が混入すると、糸の抵抗率が著しく低下する（導電性が大幅に向上する）ことが明らかになった。

導電性繊維

導電性繊維としては、金屬繊維、金屬メッキ繊維、有機導電性繊維が挙げられる。応用が比較的広い金屬繊維は主にステンレス鋼繊維であり、その製造方法は主に線材延伸法、溶融紡糸法、切削法などである。ステンレス鋼繊維は優れた導電性と機械的性能を持っているが、紡績加工にとって、金屬繊維の抱合力が小さく、紡績性能が悪く、しかも高精度を作る時の価格が高いため、特別な要求の場合を除いて、帯電防止製品を開発する時の金屬繊維の使用はまだ広くない。金屬めっき繊維は、通常の繊維表面に金屬層を塗布して帯電防止効果を高めるものであり、そのコストは金屬繊維より大幅に低下するが、洗濯に弱く、手觸りが悪い。現在、帯電防止混紡糸の開発には有機導電性繊維を用いることが多い。

有機導電繊維は、一般的な繊維形成高重合體を基體として、導電物質を被覆または複合的に添加した導電繊維である。現在使用されている有機導電性繊維は主にナイロン基、ポリエステル基、アクリル基であり、導電性物質は炭素と金屬化合物の2種類がある。このうち炭素導電體から作られる繊維は濃い色（黒色、灰色）、金屬化合物が導電體の繊維は白色であり、後者は導電性がやや劣るが、後述の整理工程の加工（染色など）に有利である。

紡績プロセス

導電性繊維はコストが高く、混入割合が小さいため、手作業で緩める形式が一般的である。混合を均一にするために、導電性繊維と本體繊維を予め計算し秤量した重量で同時にカード機に供給し、複數のカード処理工程を経た。また、選択された導電性繊維はできるだけ本體繊維の材質と一致しなければならない。混紡のプロセスは、櫛綿（一本）→櫛綿（二本）→頭並→二並→三並→粗糸→紡績糸→絡筒である。

{page_break}

製織時に導電性フィラメントまたは帯電防止糸を埋め込む

帯電防止織物を開発するには、原料の改良に加えて、織物の上で機械的に織る際に、導電性フィラメント（または導電性繊維複合糸）を一定のピッチで織物に埋め込むことができる。経方向または緯方向に沿って埋め込むこともできるし、経方向と緯方向に沿って同時に埋め込むこともでき、メッシュ狀を形成することもできる。多くの実験により、どのような方法で導電性ワイヤを埋め込むにしても、織物の帯電防止効果は明らかに改善されているが、メッシュ形式で導電性ワイヤまたは帯電防止ワイヤを埋め込む場合の効果は最も優れていることが証明された。また、布地の帯電防止性能は、埋め込み導電性ワイヤの間隔が増加するにつれて低下する。導電性ワイヤの埋め込みピッチ（または布地中の導電性繊維の含有量）は、帯電防止製品の最終用途及び導電性に対する要求に基づいて決定しなければならない。具體的には次の表を參照してください。

導電性繊維は価格が高く、織物を製造するコストが高いため、設計時には最小の導電性繊維を使用して最適な帯電防止性能を得ることを考慮しなければならない。各影響因子（導電糸ピッチ、織物密度など）を最適化分析することにより、製品の使用要求を満たす最適な埋め込みピッチ（導電繊維含有量）を得ることができる。また、使用されている導電性フィラメントの多くは黒色であるため、織物組織を設計する際には、表面の織物組織構造が破壊されないように、できるだけ導電性フィラメントの組織點を基礎組織組織組織組織點の下に隠すようにしなければならない。一方、織物の裏面では、放電に有利なように、導電性糸を織物の表面にできるだけ露出させる。

帯電防止剤による布の後仕上げ

界面活性剤を用いて織物表面に直接帯電防止処理を行う方法は1950年代に始まり、この方法は各種繊維材料に適していた。使用される帯電防止剤の多くは、整理された繊維と構造が似ている高分子物であり、浸漬、圧延、ベーキングを経て合成繊維またはその織物に接著される。これらの高分子物は親水性であるため、表面にコーティングすることで吸濕により繊維の導電性を高めることができ、繊維に多くの靜電荷が蓄積されて危害を及ぼすことがないようにすることができる。この方法は織物に帯電防止効果を持たせるほか、処理後の織物には吸濕、防汚、非掃除などの機能がある。靜電気防止方法は比較的簡単なため、完成品の価格も比較的に安い。

プロセスフローは：生地→浸漬圧延帯電防止樹脂（二浸漬二圧延）→乾燥（100?110℃）→ベーキング（150?160℃、2 min）→引張幅→完成品帯電防止整理の方法が多く、現在主に3種類ある。

（1）助剤吸引固定法

（2）表面グラフト重合法

（3）低溫プラズマ表面処理法

後者の2つの方法は多くの特殊開始剤や高エネルギー放射線を必要としたり、プラズマで処理したりするため、プロセスが複雑で、操作が複雑であるため、一般的に第1の方法を採用している。それは後整理の中で帯電防止加工を行うことができて、染色の過程の中で同浴処理を行うことができて、すべて理想的な効果を得ることができます。

4織物の靜電気防止技術の発展現狀と將來展望

國內外の帯電防止技術の現狀と問題點

現在、民用織物の帯電防止には主に後整理の方法が用いられている。靜電防護織物の中で、導電性繊維は一定の間隔で織物の中で縦方向あるいは橫方向あるいは縦橫方向に同時に分布して縦條、橫條あるいは格子を形成し、靜電防止性能の要求に応じて、間隔範囲は常に3 mm ~ 15 mmで選択する、それは良好な耐洗浄性、耐摩擦性、耐熱性、耐光照度及び永久的な帯電防止性を有し、かつ環境溫濕度変化の影響を受けないため、ますます広く開発され、応用されています。織物の開発の角度から見ると、導電性繊維を採用して靜電気防止後処理を経て、優れた靜電気防止性能を達成することができる。

導電性繊維を用いて開発された帯電防止織物は、織物の後仕上げ（染色など）の問題があり、導電性繊維の多くは濃い色であるため、その染色性能が問題となっている。

將來展望

人々の服裝性能に対する要求の高まりと生産上の精密度と安全性の考慮に従って、靜電気織物に対する要求はますます高くなり、現在の靜電気防止技術は絶えず改善と向上する必要があり、現在の情勢から見ると、上述のいくつかの靜電気防止ルートの混合使用を優良なたいでんぼうし効果。