【集萃網(wǎng)觀察】一、抗靜電紡織品介紹
電子及半導體制造業(yè)者對靜電釋放與微粒污染損害所需付出的費用相當驚人,從統(tǒng)計資料中知悉,全球每年因靜電釋放(electrostaticdischarge,esd)所釀成之損壞成本負擔估計高達9億美元,有些專家認為實際上的損失還會更高。因此對于環(huán)境控制室(無塵室)的要求與品質(zhì)與日俱僧。
由于無塵室內(nèi)的空氣通常須保持在相對濕度45%的干燥狀態(tài),因此容易產(chǎn)生靜電;靜電在半導體制程上誘發(fā)不良的作用主要有兩大類,一為引發(fā)微粒污染,在各種無塵室的微粒污染源中占第五位,約5%,另一為靜電釋放(esd),其所引發(fā)的失效率,在產(chǎn)品早期各種失效發(fā)生源中占首位,超過50%;為了克服靜電釋放的問題,許多制造商已著手研究各種靜電控制計畫,內(nèi)容包括制程機儀及人體所產(chǎn)生的靜電危害。
無塵室用靜電釋放防護衣著必須具有:(1)靜電/靜電逸散、(2)微塵粒子產(chǎn)生機會低(低發(fā)塵量)、(3)織造強度夠、(4)耐用性好、(5)抗特定化學藥劑及(6)穿著性舒適等特性。
目前抗靜電無塵衣大都由人造長纖維織造。這些織物可以是針織、梭織或紡黏合方式織造。聚酯長纖是目前無塵室織物最主要之原料。為了使織物賦予持久性抗靜電/靜電逸散的效果,一般是于織造過程中嵌入(大概占織物重之0.1-0.5%)導電紗。這些導電紗通常在成品布上顯現(xiàn)條或格子狀樣式(3-10mm,視最終用途而定)。
目前市面上有很多種抗靜電纖維可供選擇,這些纖維的織造通常是在纖維制造過程中加入些許導電物質(zhì),分別由以下兩種生產(chǎn)方式而得:
1.有機高分子纖維(主要是聚醯胺或聚酯)
(a)熔融紡絲時加入導電物質(zhì)添加物(例如碳黑)。
(b)熔融紡絲后以導電物質(zhì)當作纖維后處理。
2.無機纖維(例如不銹鋼纖維):導電性纖維需經(jīng)過紡紗后再織成布,纖維導電性之優(yōu)劣必須視導電物質(zhì)之種類、添加量和位置來加以調(diào)整,碳纖維是最常用之導電材料,硫化銅、碘化銅和其它氧化金屬也常使用。導電物質(zhì)可以使用類似涂布加工的方式覆蓋于纖維外層,或使用復合紡絲使纖維內(nèi)部含導電材料,亦或一部份分布在表面一部份在纖維內(nèi)部形成兩種介質(zhì),導電材料通常添加量在3%~30%之間。
二、國外抗靜電劑開發(fā)
無塵室紡織品采用高密度織法的聚酯長纖紡織品來作為微?刂祁H為普遍,其較混紡的聚酯棉與其它使用在非無塵室esd應用的紡織品更不能釋放靜電,由于棉花具有吸收水氣的能力,它較聚酯更能釋放靜電,但它卻會產(chǎn)生棉絨。除此之外,做為無塵室使用的紡織品必需兼具耐久、非污染的導電性紗線來達到抗靜電。
隨著高速紡絲和變形加工設備的推廣應用,紗線表面較易積聚摩擦產(chǎn)生靜電荷,因此必須在紡絲油劑中加入抗靜電劑。
目前國外市場新推出的抗靜電劑有:crostatpta,這是一種用于合纖地毯紗的臨時性抗靜電劑,它不影響地毯紗的色牢度;tc-anfistatikumukflussig是一種合纖專用抗靜電劑,它可使織物手感較柔和;laustatct是一種用于浸泡和浸軋的高效抗靜電劑;yamsoft-gs是一種假陽離子柔軟潤滑劑,有抗靜電性,專用于棉紗,但也可改善合纖或混紡紗的柔軟性和抗靜電性;achitoilolconc是一種非離子型抗靜電劑,用于纖維素纖維及其混紡紗,有高潤滑功能,而且降低纖維問摩擦力。
日本東京kaneboltd.生產(chǎn)belltron碳纖維系目前最廣泛使用在無塵室紡織品上面的導電性紗線,它擁有每平方公分107至1011歐姆的平均表面電阻系數(shù)。典型的特定esd紡織品,使用有更多導電性但有時卻會污染的esd紗線,具有105至107歐姆的表面電阻系數(shù)。
precisionfabricsgroupinc.(greensboro,nc)供應一系列抗靜電布料,包括供給isoclass3應用的integrity2000紡織品、供isoclass4制藥與生物科技無塵室使用的integrity1800、以及供給isoclass5領域的integrity1700。其高密度的織法對微粒的阻隔可小至1微米,并加入belltron碳纖維來達到釋放靜電。
紐約sternandsternindustriesinc則生產(chǎn)一系列chemstat909plus抗靜電布料,供給isoclass5與isoclass4無塵室使用。
此外該公司teijinshoji(usa)inc.所開發(fā)具備污染控制之esd紡織品,提供空氣與水氣的滲透性以及較大程度的柔軟性,以提高工作者的舒適性。teijinshoji公司已經(jīng)是一間超過15年的全球性無塵室與esd紡織品供貨商,但是milliken公司卻是無塵室/esd市場的新人,一家135年的紡織品制造廠,該公司所發(fā)表的perimeter產(chǎn)品系列包括了4種供予微?刂婆c2種針對esd的紡織品,milliken公司生產(chǎn)聚酯長纖維抗靜電紡織品,適合于供給isoclass3與4領域使用,亦包括了belltron碳纖維來排放靜電。
twcleaninc.(carlsbad,ca)所產(chǎn)生的class100抗靜電紡織品,具有抗靜電功能外,亦具有舒適性以及成本優(yōu)勢。
三、新型抗靜電劑的柔軟性
由于新型抗靜電劑大分子柔軟性好,原子間鍵距大,運動自由度大,分子間作用力較弱,表現(xiàn)出較低的表面張力,有很好的潤滑性和柔軟性。對羊毛纖維,改變了羊毛纖維的雙向摩擦系數(shù),使其接近一致,有效地防止了羊毛纖維的不可逆移動。而對聚酯纖維,由于抗靜電劑大分子對聚醋纖維大分子有較大的親和力,故賦予聚醋纖維更光滑和柔軟的手感。實驗結(jié)果表明,新型抗靜電劑能減少纖維屈曲滯后性,改善織物的懸垂性,獲得柔軟的手感。
抗靜電劑在羊毛染色中使用,發(fā)現(xiàn)羊毛纖維的紡紗、織造效率也有相應提高,織物沒有劃痕,改善了手感。從側(cè)面也證明新型抗靜電劑對織物的潤滑和柔軟作用。
四、復合型導電纖維可制成各類抗靜電紡織品
導電纖維的發(fā)展經(jīng)歷了幾個階段:金屬纖維、碳纖維、導電物質(zhì)包裹纖維和復合型導電纖維等。其中,金屬纖維導電性好,但與普通纖維混紡時抱合性差,高細度纖維價格很高;碳纖維電阻率低,但缺乏韌性,彎曲程度較低;包裹性導電纖維則是不耐摩擦和反復洗滌,導電物質(zhì)容易剝落。而復合型導電纖維一般是將導電物質(zhì)如碳黑、碳纖維、金屬衍生物等與普通聚合物復合制成,因此價格低廉、導電性好,導電范圍可調(diào)、耐久性好。
特點:
1復合型導電纖維實際上是通過復合紡絲技術(shù)使纖維的一部分含有導電物質(zhì);
2使纖維在具有導電特性的同時,又兼有普通合成纖維的性能,成為具有可紡性的功能性纖維功效。
五、國內(nèi)復合型導電纖維的開發(fā)
天津工業(yè)大學生物與紡織材料研究所自行研制多功能磁性纖維,該多功能磁性纖維具有:
1遠紅外功能上,該種纖維的遠紅外發(fā)射功率為86%左右,相當于100攝氏度的溫度,這是因為纖維的皮層中含有遠紅外微粉;
2磁性功能上,這種纖維本身含有磁粉。磁粉含量會影響多功能磁性纖維德磁感應強度的大小,即影響該材料的磁性大小。但由于磁粉本身是剛性粒子,不易變形,纖維中添加過多會導致材料的流動性能和機械力學性能。所以,添加的含量是經(jīng)過認真研究確定的;
3屏蔽x光功能方面,對屏蔽x光起作用的是磁粉。在材料固定的情況下,屏蔽x光的能力和物質(zhì)的質(zhì)量吸收系數(shù)成正比。增加磁粉使材料密度增加,質(zhì)量增大,從而使x射線的屏蔽率增加;
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轉(zhuǎn)自:印染在線