На сегодняшний день проблема обеспечения электростатической безопасности на производстве решается изготовлением специальной одежды из тканей с токопроводящей нитью. Однако для изготовления специальной защитной одежды чаще применяются ткани с синтетическим волокнистым составом, что негативно влияет на электростатические показатели одежды в целом [1].
Основной целью экспериментального исследования является определение зависимости макропараметров, характеризующих электростатическое поле, образованное наэлектризованным образцом от макропараметров, определяющих состояние материалов.
Основными этапами экспериментальных исследований зависимости характеристик (в частности показателей антиэлектростатических свойств) материалов от процессов трибоэлектризации и условий возникновения поверхностных электростатических зарядов являются следующие: измерение показателей электростатического поля для всех отобранных образцов материалов, не подвергаемых принудительной электризации; закрепление каждого из отобранных образцов экспериментальных материалов (3) (схема экспериментальной установки представлена на рисунке 1) на вращающейся цилиндрической поверхности (1), контактирующем с неподвижной поверхностью (2), покрытой полиэфирным волокнистым полотном – флисом (4), которое используется в качестве подкладочного и прокладочного слоя в защитной одежде; после цикла принудительного фрикционного взаимодействия производится замер показателей электростатического поля наэлектризованного образца [2].
Схема экспериментальной установки
В качестве объектов для исследования были выбраны синтетические материалы, формирующие пакеты специальной защитной одежды, характеристики которых представлены в табл. 1.
Таблица 1
Характеристики исследуемых образцов материалов
|
№ п/п |
Наименование ткани |
Волокнистый состав |
Поверхностная плотность, г/м2 |
Толщина, мм |
Воздухопроницаемость, дм3/с (на 5 мм рт.ст.) |
Жесткость при сгибе, см |
|
|
Основа |
Уток |
||||||
|
1 |
Taslan 320 |
100 % полиэстер |
168 |
0,2 |
49,1 |
0,707 |
0,712 |
|
2 |
Multinorm |
100 % полиэфир, антистатическая нить |
184 |
0,2 |
51,6 |
0,724 |
0,719 |
|
3 |
Ec-04 alova диз.w 3-2 камыши |
100 % полиэстер |
211 |
0,7 |
54,06 |
0,715 |
0,715 |
|
4 |
240T P/DEWSPO CIRE 7TIME |
100 % полиэфир |
78 |
0,1 |
54,06 |
0,712 |
0,714 |
|
5 |
Taslan |
100 % нейлон |
166 |
0,29 |
56,5 |
0,718 |
0,716 |
|
6 |
Dewspo milky 240T |
100 % полиэстер |
76 |
0,12 |
61,4 |
0,718 |
0,719 |
Измерения показателей электростатического поля производятся с помощью ИПЭП-1 [3]. Полученные в ходе измерений данные сведены в табл. 2.
Как видно по данным табл. 2, с возрастанием воздухопроницаемости образцов внутри группы синтетических материалов возрастают показатели электростатического поля.
Таблица 2
Показатели электрических свойств образцов экспериментальных материалов
|
№ п/п |
Потенциал электростатически заряженных объектов, кВ |
Напряженность электростатического поля, кВ/м |
Поверхностная плотность электрических зарядов, мкКл/м2 |
|||
|
До трибоэлектризации |
После трибоэлектризации |
До трибоэлектризации |
После трибоэлектризации |
До трибоэлектризации |
После трибоэлектризации |
|
|
1 |
0,018 |
0,044 |
0,75 |
2,425 |
0,006 |
0,018 |
|
2 |
0,02 |
0,092 |
0,925 |
4,775 |
0,009 |
0,034 |
|
3 |
0,03 |
0,35 |
1,575 |
18,85 |
0,031 |
0,162 |
|
4 |
0,026 |
0,56 |
1,7 |
19,725 |
0,007 |
0,139 |
|
5 |
0,014 |
0,608 |
0,475 |
27,55 |
0,004 |
0,246 |
|
6 |
0,002 |
0,713 |
0,1 |
33,325 |
0,001 |
0,338 |
Динамика наблюдаемого процесса может быть объяснена следующими очевидными взаимосвязями:
Воздухопроницаемость материалов возрастает как с увеличением количества сквозных пор в образце, так и с ростом их геометрических размеров.
Воздушные слои в объеме материалов препятствуют процессу электропроводности. В результате величина электростатического заряда, стекаемого в единицу времени, обусловленная объемной электропроводностью, уменьшается. Следовательно, электрическое сопротивление такого образца возрастает.
Поверхность материала представляет собой ячеистую структуру. И волокна материала, изначально обладающие достаточно высоким электрическим сопротивлением, при увеличении воздухопроницаемости только увеличивают свое электрическое сопротивление, что препятствует быстрой разрядке образцов. А это, в свою очередь, представляет собой электростатической безопасности.