วัสดุสิ่งทอ
วัสดุสิ่งทอเป็นวัสดุฉนวนไฟฟ้าที่มีความต้านทานจำเพาะสูง โดยเฉพาะเส้นใยสังเคราะห์ เช่น โพลีเอสเตอร์ เส้นใยอะคริลิก และเส้นใยคลอโร ดังนั้นในกระบวนการแปรรูปสิ่งทอเนื่องจากการสัมผัสใกล้ชิดและการเสียดสีระหว่างเส้นใยกับเส้นใยหรือระหว่างเส้นใยกับชิ้นส่วนเครื่องจักร ทำให้เกิดการถ่ายเทประจุไฟฟ้าบนพื้นผิวของวัตถุ ส่งผลให้เกิดไฟฟ้าสถิตย์ เส้นใยที่มีประจุเท่ากันจะผลักกัน และเส้นใยที่มีประจุต่างกันจะดึงดูดชิ้นส่วนต่างๆ ส่งผลให้เศษไม้มีขน ขนเส้นด้ายเพิ่มขึ้น การม้วนขึ้นรูปไม่ดี เส้นใยเกาะติดกับชิ้นส่วน การแตกหักของเส้นด้ายเพิ่มขึ้น และเงาของแถบกระจายตัวจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวผ้า หลังจากที่เสื้อผ้าถูกไฟฟ้าดูด ฝุ่นจำนวนมากจะถูกดูดซับซึ่งง่ายต่อการปนเปื้อน นอกจากนี้เสื้อผ้าและร่างกายมนุษย์ เสื้อผ้าและเสื้อผ้าจะพันกันหรือก่อให้เกิดประกายไฟด้วย ดังนั้นการรบกวนจากไฟฟ้าสถิตจึงส่งผลต่อการประมวลผลที่ราบรื่น คุณภาพของผลิตภัณฑ์ และคุณสมบัติการสึกหรอของเนื้อผ้า เมื่อไฟฟ้าสถิตรุนแรง แรงดันไฟฟ้าสถิตจะสูงถึงหลายพันโวลต์ ซึ่งจะทำให้เกิดประกายไฟเนื่องจากการปล่อยประจุ ทำให้เกิดเพลิงไหม้และส่งผลร้ายแรง
มันถูกค้นพบมานานแล้วว่าเมื่อฉนวนสองตัวถูกันและแยกออกจากกัน วัตถุค่าสัมประสิทธิ์ไดอิเล็กทริกที่สูงกว่าจะมีประจุบวก และวัตถุค่าสัมประสิทธิ์ไดอิเล็กทริกที่ต่ำกว่าจะมีประจุลบ นี่เป็นกฎที่ค้นพบเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 ซึ่งสอดคล้องกับผลการทดลองมากมาย ลำดับศักย์ไฟฟ้าสถิตของเส้นใยต่างๆ ที่ได้จากการทดลองแสดงไว้ในตารางที่ 3-32 (เงื่อนไขการทดลองคืออุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศ 33%) เมื่อเส้นใยทั้งสองชนิดในโต๊ะเกิดแรงเสียดทาน เส้นใยที่อยู่ด้านบนของโต๊ะจะมีประจุบวก และจุดด้านล่างจะมีประจุเป็นลบ
ตารางที่ 1 ลำดับศักย์ไฟฟ้าไฟฟ้าสถิตของไฟเบอร์
ขนสัตว์, ไนลอน, วิสโคส, ผ้าฝ้าย, ไหม, โพลีเอสเตอร์, โพลีไวนิลแอลกอฮอล์, โพลิอะคริโลไนไตรล์, คลอรีน, ไนไตรล์, คลอรีน, ไวนิลโพลิโพรพิลีน, ฟลูออรีน, เส้นใย
+ -
ตารางลำดับที่เป็นไปได้ตารางแรกในปี 1757 ซึ่งมีเพียงขนสัตว์เป็นวัสดุสิ่งทอ ถูกจัดเรียงไว้ที่ปลายด้านบวกใกล้สุดของตาราง หลายคนได้ทำการวิจัยในสาขานี้ในอนาคต ในลำดับที่เป็นไปได้บางลำดับที่เผยแพร่ ลำดับการจัดเรียงของเส้นใยต่างๆ จะไม่เหมือนกันทุกประการ และความแตกต่างบางอย่างก็ค่อนข้างมาก แต่โดยทั่วไปแล้ว เส้นใยโพลีเอไมด์ (ขนสัตว์ ไหม และไนลอน) จะถูกจัดเรียงใกล้กับปลายประจุบวกของพื้นผิว เส้นใยเซลลูโลสจะถูกจัดเรียงที่ตรงกลางของพื้นผิว และเส้นใยโซ่คาร์บอนจะถูกจัดเรียงที่ปลายประจุลบของพื้นผิว ควรสังเกตว่าการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขการทดลองเล็กน้อยอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงศักยภาพของเส้นใย และหลังจากที่ชาร์จวัสดุสิ่งทอแล้ว ศักยภาพของแต่ละส่วนของวัสดุจะไม่เท่ากัน บางส่วนมีประจุบวก บางส่วนอาจมีประจุลบ สถานการณ์มีความซับซ้อนมากขึ้น
"ความแรง" ของไฟฟ้าสถิตที่ขนส่งโดยวัสดุสิ่งทอแสดงด้วยปริมาณประจุ (คูลอมบ์หรือหน่วยไฟฟ้าสถิต) ของวัสดุต่อหน่วยน้ำหนัก (หรือต่อหน่วยพื้นที่) ประจุไฟฟ้าสูงสุดของเส้นใยทุกชนิดเกือบจะเท่ากัน แต่อัตราการสลายตัวของไฟฟ้าสถิตจะแตกต่างกันมาก ปัจจัยหลักที่กำหนดอัตราการสลายตัวของไฟฟ้าสถิตคือความต้านทานจำเพาะพื้นผิวของวัสดุ ความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานจำเพาะพื้นผิวของผ้าบางชนิดกับเวลาครึ่งหนึ่งที่จำเป็นสำหรับการสลายตัวของไฟฟ้าสถิตเหลือครึ่งหนึ่งของค่าเดิม
ความสัมพันธ์ลอการิทึมระหว่างประจุครึ่ง-ชีวิตของแฟบริคต่างๆ กับความต้านทานพื้นผิวเป็นความสัมพันธ์เชิงเส้น ยิ่งความต้านทานจำเพาะของพื้นผิวมากเท่าใด ครึ่ง-ชีวิตก็จะยิ่งนานขึ้นเท่านั้น ตารางที่ 1 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานจำเพาะพื้นผิวของผ้าบางชนิดกับประจุครึ่ง-อายุการใช้งาน (เงื่อนไขการทดสอบคืออุณหภูมิ 30oC และความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศ 33%) เมื่อเกิดการเสียดสีระหว่างเส้นใยทั้งสองในโต๊ะ เส้นใยที่จัดเรียงบนพื้นผิวจะมีประจุบวก และเส้นใยด้านล่างจะมีประจุลบ
"ความแรง" ของไฟฟ้าสถิตที่ขนส่งโดยวัสดุสิ่งทอแสดงด้วยปริมาณประจุ (คูลอมบ์หรือหน่วยไฟฟ้าสถิต) ของวัสดุต่อหน่วยน้ำหนัก (หรือต่อหน่วยพื้นที่) ประจุสูงสุดของเส้นใยทุกชนิดเกือบจะเท่ากัน แต่อัตราการสลายตัวของไฟฟ้าสถิตจะแตกต่างกันมาก ปัจจัยหลักที่กำหนดอัตราการสลายตัวของไฟฟ้าสถิตคือความต้านทานจำเพาะพื้นผิวของวัสดุ
ยิ่งความต้านทานเฉพาะพื้นผิวของผ้ามีมากขึ้น ครึ่ง-อายุการใช้งานของประจุก็จะยิ่งนานขึ้น ดังนั้นหากความต้านทานจำเพาะของผ้าสิ่งทอลดลงในระดับหนึ่ง ก็สามารถป้องกันปรากฏการณ์ไฟฟ้าสถิตได้
แนวทางปฏิบัติด้านการผลิตแสดงให้เห็นว่าการแปรรูปเส้นใยเซลลูโลสในโรงงานทอผ้าแทบจะไม่ถูกรบกวนจากไฟฟ้าสถิต การประมวลผล เช่น ขนสัตว์และผ้าไหม มีการรบกวนจากไฟฟ้าสถิตบางอย่าง อย่างไรก็ตาม การประมวลผลของโพลีเอสเตอร์ ไนลอน โพลีเอสเตอร์ และเส้นใยสังเคราะห์อื่นๆ อยู่ภายใต้การรบกวนของไฟฟ้าสถิตมากที่สุด
เพื่อแก้ปัญหาการรบกวนจากไฟฟ้าสถิตในกระบวนการสวมใส่ของผ้าใยสังเคราะห์ จำเป็นต้องทำให้เส้นใยสังเคราะห์และผ้ามีความทนทานและประสิทธิภาพในการป้องกันไฟฟ้าสถิต มีหลายวิธีในการผลิตเส้นใยสังเคราะห์ และเนื้อผ้าก็มีคุณสมบัติป้องกันไฟฟ้าสถิตที่ทนทาน ตัวอย่างเช่น เมื่อเส้นใยสังเคราะห์ถูกโพลีเมอร์หรือปั่น จะมีการเพิ่มโพลีเมอร์ที่ชอบน้ำหรือโพลีเมอร์โมเลกุลต่ำที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า หรือเส้นใยคอมโพสิตที่มีชั้นนอกที่ชอบน้ำจะทำโดยวิธีปั่นคอมโพสิต ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการปั่น เส้นใยสังเคราะห์สามารถผสมกับเส้นใยที่มีการดูดซับความชื้นสูง หรือตามลำดับที่เป็นไปได้ เส้นใยที่มีประจุบวกสามารถผสมกับเส้นใยที่มีประจุลบ และผ้าสามารถบำบัดได้ด้วยสารช่วยที่ชอบน้ำที่ทนทาน
ผ้าป้องกันไฟฟ้าสถิตมีอยู่สามประเภทในท้องตลาด: ผ้าป้องกันไฟฟ้าสถิตย์พร้อมลวดนำไฟฟ้า ผ้าป้องกันไฟฟ้าสถิตย์พร้อมไฟเบอร์นำไฟฟ้า และผ้าป้องกันไฟฟ้าสถิตย์พร้อมการตกแต่งเสริม
