无锡不锈钢市场 2007-2-6 12:25:23

摘要

在導電或抗靜電鞋材中，依作業及活動環境的不同，對於鞋材本身的體積電阻值的控制具有相當嚴格的規範。在目前已開發的眾多鞋材中，於經濟成本或加工效果上都存在一些問題。因此，在本實驗中，我們嚐試使用不銹鋼不織布來取代抗靜電鞋材中的結構元件，並討論製成元件組合後的變化。結果發現，利用數層不銹鋼不織布，經熱壓後某些力學性質能夠合乎工業需求，在體積電阻方面，不論是熱壓前後或是疊層數的增加，都會有明顯影響體積電阻的表現。另外，由實驗中我們發現，整體體積電阻的變化除了和單層不銹鋼不織布的體積電阻有關外，不織布間的表面傳導亦扮演著重要的角色。

關鍵詞：抗靜電鞋、體積電阻、不銹鋼不織布

1. 前言
在導電及抗靜電鞋材加工方面，由於橡膠鞋材需考慮其實用性能，因此在橡膠之中一般會加入硫化藥劑，使得橡膠在成形時同時產生硫化交鏈，提高橡膠之物理性能。也因為如此，使得橡膠不易混拌，增加加工上的困難。目前使用的橡膠鞋材加工方法及缺點我們如表一所示：
一般而言，鞋材結構大致上可分為鞋墊、中底及大底部分。由於導電及抗靜電鞋材在體積電阻需控制在104-106Ω間，因此了解各個元件組合後的體積電阻是相當重要。在鞋墊部分，由於鞋墊直接和腳部接觸，因此鞋墊的舒適性要求極高。

表1 橡膠抗靜電鞋的製造原理及缺點
種類 製造原理 缺點
加入導電材料 加入導電液 具時效性
加入導電粉體 分佈不均
加入導電纖維 價格昂貴
鞋材加工 結構改良 加工不便

目前市面上之鞋墊有部分是使用不織布所製成。在中底部分，其主要功用在於提供製作過程中鞋材型態的固定，因此中底的撓曲性質相當重要。一般常用的中底材料多為特製的厚紙板製成。而大底的作用則提供鞋材的耐摩性。鞋材結構及功能如下所示(如表2)[1-2]

在本實驗中，我們希望能夠使用導電不織布來取代鞋墊及中底，因此主要探討不同不銹鋼含量的不織布及疊層數對於體積電阻的影響。另外，我們也希望了解電流傳導的途徑。

表2 鞋材結構
結構 功用
鞋墊 提供穿著時之舒適感
中底 固定鞋材形狀
大底 提供鞋材之耐摩性

2.實驗儀器及方法

2-1 實驗儀器
體積電阻計(ACL 800 meter)
2-2 實驗方法
測量不同層數及含量不銹鋼不織布的體積電阻（R）
↓
熱壓
↓
將單層不銹鋼不織布舖疊至所需之層數
↓
測量不同層數及含量不銹鋼不織布的體積電阻（R）
↓
在不銹鋼不織布間夾入100%不銹鋼不織布
↓
測量不同層數及含量不銹鋼不織布的體積電阻（R）

 

2-3 實驗參數
（1）不織布成分：
聚酯纖維 75%-71%
低熔點聚酯纖維 25%
不銹鋼纖維 0%-4%
（2）基重：200g/m2
（3）針軋密度：40.5針次/cm2
（4）熱壓溫度：160℃
（5）熱壓時間：385sec
（6）疊層層數：1-5層
（7）不織布規格：7cm * 7cm

3.結果與討論

圖1 100% PET疊層不織布的體積電阻值變化

由實驗結果我們可以發現，100% PET不織布在熱壓之後，整體的電阻值有明顯的增加趨勢，而隨著堆疊的層數增加時，電阻值亦呈現類似線性遞增的趨勢(圖1)。而在夾入100%不銹鋼不織布後，夾層織物的體積電阻則介於二者之間。這個現象可能是因為100%不銹鋼不織布提供了介面間良好的傳導所造成。


圖2 1%不銹鋼疊層不織布的體積電阻值變化

在1%不銹鋼不織布方面(圖2)，我們發現由於不銹鋼纖維的加入，使得體積電阻有大幅的降低。而熱壓後織物的體積電阻亦有增加的趨勢。另外，隨著疊層數的增加，體積電阻也有上升的趨勢，不過此時增加的電阻並不像100%PET不織布呈現類似線性遞增的趨勢。為了了解此現象的原因，我們在層間加入100%不銹鋼不織布。結果發現，體積電阻馬上大幅的降低，而隨著疊層數的增加，體積電阻亦呈現類似線性遞增的趨勢。由此我們可以推測，電流在未加入不銹鋼疊層織物中傳導時，除了受到織物體積電阻的影響外，大部分的電阻增加主要來自織物的體積電阻部分影響。
圖3為不銹鋼疊層織物中電流傳導的示意圖，在未加入不銹鋼織物時，電流傳導需經過體積傳導及表面傳導。而加入不銹鋼不織布後，電流僅需經過體積傳導，因此體積電阻和疊層數呈現正比之關係。在2%不銹鋼不織布方面(圖4)則表現出和1%不銹鋼不織布相同的趨勢。僅在電阻值有些微的降低。



圖3 不銹鋼疊層織物中電流傳導示意圖


圖4 2% 不銹鋼疊層不織布的體積電阻值變化

在3%不銹鋼不織布方面，我們可以發現和前面三種不銹鋼含量的不織布比較起來，體積電阻明顯大幅降低。而隨著疊層數的增加，體積電阻開始呈現線性的趨勢。另外和加入100%不銹鋼不織布後的體積電阻趨勢比較起來，無論在體積電阻或是上升趨勢都十分接近。這可能是因為不銹鋼含量增加後，除了降低體積傳導的阻礙外，更提供了良好的介面傳導所造成(圖4)。在4%不銹鋼不織布中，這個現象更加明顯(圖5)。

圖4 3% 不銹鋼疊層不織布的體積電阻值變化


圖5 4% 不銹鋼疊層不織布的體積電阻值變化

4.結論
在實驗中我們發現，由於100% PET不織布為均質物質，因此體積電阻隨著疊層數的增加呈現線性的增加趨勢。此現象和1%及2%不銹鋼不織布的趨勢不同，其原因可能是因為不銹鋼的加入，使得不銹鋼不織布成為非均質物質所造成。而在3%及4% 不銹鋼不織布則無此現象產生。另外，由實驗中我們可得知疊層織物的體積電阻的增加，和層間的表面傳導極有關係。

參考文獻
1.賴鴻儀、林佳瀅、林心梅、林佳弘、呂秋光、姚興川，利用不銹鋼不織布導入橡膠製成抗靜電鞋之評估，第十五屆纖維紡織科技研討會論文集，346-350（1999）
2.竹內由美子、岩崎謙次、大泉幸乃，衣料用新素材的帶電評定方法，纖維加工，50， No.5，36-43(1998)

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