抗静电纺织品与抗静电剂的开发应用

抗静电面料品和抗静电剂的开发应用 抗静电面料品和抗静电剂的开发应用 一、抗静电面料品介绍 电子及半导体制造业者对静电释放和微粒污染损害所需付出的花费相当惊人，从统计资料中知悉，全球每年因静电释放(ElectrostaticDischarge,ESD)所酿成之损坏成本负担估量高达9亿美元，有些专家认为实际上的损失还会更高。因此对于环境操纵室(无尘室)的要求和品质和日俱僧。 由于无尘室内的空气通常须保持在相对湿度45%的干燥状态，因此简单产生静电；静电在半导体制程上诱发不良的作用主要有两大类，一为引发微粒污染，在各种无尘室的微粒污染源中占第五位，约5%，另一为静电释放(ESD)，其所引发的失效率，在产品早期各种失效发生源中占首位，超过50%；为了克服静电释放的问题，许多制造商已着手研究各种静电操纵计画，内容包含制程机仪及人体所产生的静电危害。 无尘室用静电释放防护衣着必须具有：(1)静电／静电逸散、(2)微尘粒子产生机会低(低发尘量)、(3)织造强度够、(4)耐用性好、(5)抗特定化学药剂及(6)穿著性舒适等特性。 目前抗静电无尘衣大都由人造长纤维织造。这些织物可以是针织物、梭织或纺黏合方式织造。聚酯长纤是目前无尘室织物主要之原材料。为了使织物给予持久性抗静电／静电逸散的效果，一般是于织造过程中嵌入(大概占织物重之0.1-0.5%)导电纱。这些导电纱通常在成品布上显现条或格子状样式(3-10mm，视终用途而定)。 目前市面上有很多种抗静电纤维可供选择，这些纤维的织造通常是在纤维制造过程中加入些许导电物质，分别由以下两种生产方式而得： 1.有机高分子纤维(主要是聚醯胺或聚酯) (a)熔融纺丝时加入导电物质添加物(例如碳黑)。 (b)熔融纺丝后以导电物质当作纤维后处理。 2.无机纤维(例如不锈钢纤维)：导电性纤维需经过纺纱后再织成布，纤维导电性之优劣必须视导电物质之种类、添加量和位置来加以调整，碳纤维是常用之导电材料，硫化铜、碘化铜和其它氧化金属也常使用。导电物质可以使用类似涂布整理的方式覆盖于纤维外层，或使用贴合纺丝使纤维内部含导电材料，亦或一部份分布在表面一部份在纤维内部形成两种介质，导电材料通常添加量在3%～30%之间。 二、国外抗静电剂开发 无尘室布料品采纳高密度织法的聚酯长纤面料品来作为微粒操纵颇为普遍，其较混纺化纤织物的聚酯棉和其它使用在非无尘室ESD应用的面料品更不能释放静电，由于棉花具有汲取水气的能力，它较聚酯更能释放静电，但它却会产生棉绒。除此之外，做为无尘室使用的面料品必需兼具耐久、非污染的导电性纺纱线来达到抗静电。 随着高速纺丝和变形整理设备的推广应用，纺纱线表面较易积聚摩擦产生静电荷，因此必须在纺丝油剂中加入抗静电剂。 目前国外市场新推出的抗静电剂有：CrostatPTA，这是一种用于合纤地毯纱的临时性抗静电剂，它不影响地毯纱的染色坚牢度；TC-AnfistatikumUkflussig是一种合纤专用抗静电剂，它可使织物手感较柔和；LaustatcT是一种用于浸泡和浸轧的高效抗静电剂；Yamsoft-GS是一种假阳离子柔软润滑剂，有抗静电性，专用于棉花纱线，但也可改善合纤或混纺化纤织物纱的柔软性和抗静电性；AchitoilOLConc是一种非离子型抗静电剂，用于纤维素纤维及其混纺化纤织物纱，有高润滑功能，而且降低纤维问摩擦力。 日本东京KaneboLtd.生产Belltron碳纤维系目前广泛使用在无尘室布料品上面的导电性纺纱线，它拥有每平方公分107至1011欧姆的平均表面电阻系数。典型的特定ESD面料品，使用有更多导电性但有时却会污染的ESD纺纱线，具有105至107欧姆的表面电阻系数。 PrecisionFabricsGroupInc.(Greensboro，NC)供应一系列抗静电布料，包含供给ISOClass3应用的Integrity2000面料品、供ISOClass4制药和生物科技无尘室使用的Integrity1800、以及供给ISOClass5领域的Integrity1700。其高密度的织法对微粒的阻隔可小至1微米，并加入Belltron碳纤维来达到释放静电。 纽约SternandSternIndustriesInc则生产一系列ChemStat909Plus抗静电布料，供给ISOClass5和ISOClass4无尘室使用。此外该公司亦进展用来供给无菌无尘室使用的ChemStat969ZPlus。 TeijinShoji(USA)Inc.所开发具备污染操纵之ESD面料品，提供空气和水气的渗透性以及较大程度的柔软性，以提高工作者的舒适性。TeijinShoji公司已经是一间超过15年的全球性无尘室和ESD面料品供货商，但是Milliken公司却是无尘室/ESD市场的新人，一家135年的面料品制造厂，该公司所发表的Perimeter产品系列包含了4种供予微粒操纵和2种针对ESD的面料品，Milliken公司生产聚酯长纤维抗静电布料品，适合于供给ISOClass3和4领域使用，亦包含了Belltron碳纤维来排放静电。 TWCleanInc.(Carlsbad,CA)所产生的Class100抗静电面料品，具有抗静电功能外，亦具有舒适性以及成本优势。 三、新型抗静电剂的柔软性 由于新型抗静电剂大分子柔软性好，原子间键距大，休闲自由度大，分子间作用力较弱，表现出较低的表面张力，有很好的润滑性和柔软性。对羊毛纤维，改变了羊毛纤维的双向摩擦系数，使其接近一致，有效地预防了羊毛纤维的不可逆移动。而对涤纶，由于抗静电剂大分子对聚醋纤维大分子有较大的亲和力，故给予聚醋纤维更完滑和柔软的手感。实验结果表明，新型抗静电剂能减少纤维屈曲滞后性，改善织物的悬垂性，获得柔软的手感。 抗静电剂在羊毛上色中使用，发觉羊毛纤维的纺纱、织造效率也有相应提高，织物没有划痕，改善了手感。从侧面也证明新型抗静电剂对织物的润滑和柔软作用。 四、层压型导电纤维可制成各类抗静电面料品 导电纤维的进展经历了几个阶段：金属纤维、碳纤维、导电物质包裹纤维和贴合型导电纤维等。其中，金属纤维导电性好，但和一般纤维混纺化纤织物时抱合性差，高细度纤维价格很高；碳纤维电阻率低，但缺少韧性，弯曲程度较低；包裹性导电纤维则是不耐摩擦和反复清洗，导电物质简单剥落。而贴合型导电纤维一般是将导电物质如碳黑、碳纤维、金属衍生物等和一般聚合物层压制成，因此价格低廉、导电性好，导电范围可调、耐久性好。 特点： 1贴合型导电纤维实际上是通过贴合纺丝技术使纤维的一部分含有导电物质； 2使纤维在具有导电特性的同时，又兼有一般合成纤维的性能，成为具有可纺性的功能性纤维功效。 五、国内贴合型导电纤维的开发 天津工业大学生物和面料材料研究所自行研制多功能磁性纤维，该多功能磁性纤维具有： 1远红外功能上，该种纤维的远红外发射功率为86%左右，相当于100摄氏度的温度，这是因为纤维的皮层中含有远红外微粉； 2磁性功能上，这种纤维本身含有磁粉。磁粉含量会影响多功能磁性纤维德磁感应强度的大小，即影响该材料的磁性大小。但由于磁粉本身是刚性粒子，不易变形，纤维中添加过多会导致材料的流动性能和机械力学性能。所以，添加的含量是经过认真研究确定的； 3屏蔽X完功能方面，对屏蔽X完起作用的是磁粉。在材料固定的情况下，屏蔽X完的能力和物质的质量汲取系数成正比。增加磁粉使材料密度增加，质量增大，从而使X射线的屏蔽率增加； 4吸波材料，和磁粉含量有关Bjq41RI