抗静电纺织品介绍要点

抗靜電紡織品介紹
陳進來一、靜電產生原因
靜電的作用為何？簡單而言，靜電產生的原因是物質帶有的電位會因相互摩擦或電位不平衡因素，使得物質的電子游離出來，而產生靜電，簡單地說就是正靜電與負靜電的「不平衡」。

每種物質都帶有不同的電位，在相互摩擦後，而使得物質的電子游離出來，而產生靜電，靜電分成正靜電、負靜電，一般而言，物質以產生正靜電居多。

這種靜電產生的效果可以從國中理化實驗課程中獲得印證，因為如果將PE塑膠布平舖於桌面上，我們只要拿一金屬鍋子，手握在絕緣柄快速的在塑膠布上來回摩擦，將手或金屬接近鍋子時會有一絲的火花產生，這種摩擦生電所產生的帶靜電物體在接觸導體(金屬和手都是導體)時，會有「中和放電」的現象產生，靜電容易引起火花造成火災傷害，必須靠導電材料來疏導，將靜電導入電容量大的物體，避免火花產生。

在大自然中地球本身就是一個電容量大的物體。

只要將多餘的正靜電透過導電體將靜電導入電容量大的物體，達到正、負靜電平衡就不會有靜電產生的問題存在。

如果以壓克力板經由化學纖維摩擦後所產生強烈靜電示範，這時候只要接觸到一般未經抗靜電處理的小布塊，這些小布塊就跳起舞來，全部被吸取；如果這些小布塊經過抗靜電處理過，因為靜電獲得釋放，就可以消除靜電。

此種藉由導電布料來達到抗靜電功能就是使用抗靜電加工液進行織物後處理或於織物中加入導電纖維(如：抗靜電碳纖維或不銹鋼纖維)來達到消除靜電的原理相同。

在日常生活中，靜電可能使頭髮豎起來、脫衣服時起火花、被門把電到、汽車零件失靈、瓦斯氣爆等危險；在工廠作業環境下，靜電會使瓦斯、加油站、炸藥廠爆炸；而在手術房裏，靜電會使得精密儀器失靈、損壞，造成醫生或病人被灼傷。

新竹科學園區的IC、晶圓更常被靜電影響導致不良品增加，造成生產上的損失。

因此，靜電的防護，各行各業都有一套嚴格的防護標準，絕對要求特定場所穿戴的材料必須經過靜電防護試驗通過始能被應用。

舉例來說，隨著半導體製程的進步，積體電路內部電子元件微小化已經進展到奈米的尺寸，如此微小的電子元件在生產過程、組裝過程、運送過程、測試過程、以及使用情形，都可能因為環境或人員的靜電放電轟擊而招致損壞，嚴重影響到電子產業的良率與可靠度，在美國、德國、日本等先進國家制定積體電路產品之靜電放電的各種規格與測量標準，並據以要求台灣IC產品也要符合其規範才能進入該等市場，因此，抗靜電產品性能良莠與否，還可能造成「非關稅性貿易障礙」，相關產業之從業人員皆非常重視。

二、抗靜電材料特性
抗靜電紡織品係以導電材料為基礎所發展出來的，故導電性能高低可以從材料的表面電阻(Surface resistivity)加以判定，從材料的特性來看，表面電阻愈低導電性愈好，也表示愈容易作為抗靜電材料。

因此，金屬的表面電阻在
10-6~10-3(Ω/Cm2)，是屬於低電阻族群，一般的塑膠材料之表面電阻在
1015(Ω/Cm2)以上，所以沒有導電的特性，一般稱為非導體；如果要作為抗靜電材料則其表面電阻必須在107~1014(Ω/Cm2)，靜電消散材料其表面電阻必須達102~106(Ω/Cm2)，若要進一步成為電磁波遮蔽材料，其表面電阻必須要低於102(Ω/Cm2)以下。

另亦有以比電阻作為抗靜電紡織品的性能指標，一般抗靜電纖維比電阻約在1010~1012(Ω‧cm)，靜電逸散應用為106~1012(Ω‧cm)，電磁波遮蔽機能則在101~104(Ω‧cm)。

三、導電紡織品之製造
使纖維或織物能夠導電，降低表面電阻後即能製成抗靜電或電磁波遮蔽材料。

目前紡織業界使材料具備有導電功能之方法有以下四大類：
(1)表面金屬化處理：
a.導電塗料：要提高到一定的遮蔽效果，則必須在塗佈劑中加入相當量的金屬粉
末。

以鋁粉為例：鋁粉的含量必須高達65%以上。

b.金屬溶射：利用磁場的力量，在金屬的周圍形成離子雲，讓金屬本身處於負壓，
而吸引正離子的打擊，金屬原子因受到大量強力的打擊而產生噴射
出去的能量，進而附著沉積於被鍍物體上，達到鍍成金屬表面的目
的。

c.真空蒸著(sparking)：將物體放入真空箱中，先行將箱內抽真空，再把金屬絲加
熱到一定溫度，在此溫度下，當金屬蒸氣的壓力超過真空箱內殘留
的空氣壓力時，被加熱的金屬成融熔狀而接近沸點，產生金屬溶液
蒸發的現象，以鋁為例，產生蒸發現象的溫度約為1200~1250℃。

金屬蒸氣冷卻於物體表面，進而轉變為固體形成金屬膜。

d.無電解電鍍：以化學處理的方式使纖維或織物金屬化，一般以鍍銅及鍍鎳為
多。

所要加工的織物或纖維必須先經過脫脂、鹼量加工、活化等預
處理。

(2)添加導電性填充料：於紡絲過程中添加下列導電材料。

a.導電碳黑(conductive carbon black)
b.碳纖維(carbon fiber)
c.鍍鎳碳纖維(nickel coated graphite)
d.金屬纖維(metal fibe)
e.金屬粉、片(metal powder，metal flake)
(3)金屬性遮蔽材料
a.金屬框體
b.金屬網
c.金屬箔片
(4)導電性高分子(intrinsic conductive polymer)
a.分子摻雜(doping)法：將具有π-共軛系的高分子(如：聚乙炔、PPS等)導
入電子受體(acceptor)或電子施體(donnor)，將材料之分子結構轉成
「電荷移動錯體」(C-T complex)，而形成導電高分子。

b.電化學合成法：將雜環系分子在電化學反應中進行氧化合成，同時導入電
子受體，而形成導電高分子。

c.熱分解法：將具有熱分解性的高分子，經由高溫處理，將高分子結構轉換
成石墨化結構而形成導電高分子。

四、纖維前處理型導電材料範例
在聚合物中添加抗靜電劑(介面活性劑和親水性聚合物)，然後進行共混或複合紡絲；導電碳纖維，以複合紡絲混合導電碳的方式提供抗靜電的功能，一般以導電纖維與聚酯等合成纖維進行混合紡絲或抽出纖維後再進行混合紡紗，製成紗線後再進行織布，達到釋放電荷，防止纖維靜電産生的作用。

目前為人所知的杜邦NEGA-STAT®抗靜電纖維即為導電碳纖維代表。

而BASF與KANEBO亦有類似產品問市，這些導電碳纖維普遍應用在半導體電子業作業員工作服之外，更已延伸到外科手術衣、食品、製藥、生化等無塵、無菌、無靜電環境。

另外採用不銹鋼金屬纖維亦是長用的方式之一，南緯金鼎金屬共同組成的研發團隊已將不銹鋼單絲抽成細絲後，由大東紡成紗，織成具有永久抗靜電及電磁波功效的布料。

隨著科技的發展，現已研發出含碳纖維複合有機導電纖維（導電絲）與普通纖維交織成混紡並經染整加工後，從而使織物具有持久性的導電性能。

以長纖不銹鋼金屬纖維和聚酯、尼龍、壓克力、羊毛等纖維交撚製成抗靜電、電磁波等系列產品的承大科技股份有限公司吳明來總經理指出：「抗靜電性能已成為紡織品中一項重要的指標，在抗靜電紡織品的製作過程中，一個很重要的趨向是採用導電纖維來解決抗靜電的問題，導電纖維可採用超細不銹鋼纖維為基礎，與聚酯、尼龍、壓克力、羊毛等纖維交撚製成抗靜電產品，目前已成功開發毛衣、毛毯、醫療用紡織品。

」福懋興業股份有限公司研發部高專黃銘勇在參加法蘭克福高科技紡織品展時表示，應用複合纖維技術以皮芯或並列的結構在聚酯或成份中混入5% -36% 的碳黑形成導電纖維，加工性和耐久性均十分優良，因而得到了蓬勃發展，大量應用在無塵衣或工作服上。

」吳明來總經理明確地指出：「在寒冷乾燥的大陸型氣候旅行，有件抗靜電功能的衣服非常需要，否則靜
電產生的不適應常教人無法忍受，這也是承大公司開發各類導電布作為抗靜電紡織品的原動力，無論毛衣或夾克，都足以提供人們舒適、安全的穿著環境。

」
五、織物後處理型導電布料加工範例
在染色過程中採用抗靜電整理劑進行抗靜電加工，或是在塗佈加工中添加抗靜電助劑，使纖維能夠吸收空氣中的水份，在乾燥(相對濕度低)的環境下，可以防止身上的衣物因摩擦而造成大量靜電産生。

最為業界所熟悉的後加工抗靜電織物首推鍾紡公司利用後處理方式所生產X-AGE®抗靜電材料，該織物通過特殊的整理加工技術製成，可有效消除靜電、電磁波、病菌帶來的不適。

與複合碳纖維相比，該纖維材料電阻小，導電性能優良，且能夠抑制細菌的繁殖。

該纖維除具有優異的遮罩電磁波、抗菌、消臭功能外，還具有抗靜電、保暖、導熱等功能。

此外，該纖維對紫外線、紅外線和人體散發的輻射熱量有很好的反射作用，因此，除具有很好的導熱性和保暖性外，還具有冬暖夏涼的功效。

六、晶圓加工無塵衣抗靜電材料
電子及半導體製造業者對靜電釋放與微粒污染損害所需付出的費用相當驚人，全球每年因靜電釋放(Electro Static Discharge, 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。

因此對於環境控制室(無塵室)的要求與品質與日俱僧。

由於無塵室內的空氣通常須保持在相對濕度45%之乾燥狀態，因此容易產生靜電；靜電在半導體製程上誘發不良的作用主要有兩大類，一為引發微粒污染，在各種無塵室的微粒污染源中佔第五位，約5%，另一為靜電放電其所引發的失效率，在產品早期各種失效發生源中佔首位，超過50%；為了克服靜電釋放的問題，許多製造商已著手研究各種靜電控制計畫，內容包括製程機儀及人體所產生的靜電危害。

無塵室用靜電釋放防護衣著必須具有：(1)靜電／靜電逸散、(2)微塵粒子產生機會低(低發塵量)、(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。

目前之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、梭織或紡黏不織布製造方式生產，聚酯長纖維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及靜電逸散的效果，一般是於織造過程中嵌入導電紗，這些導電紗通常在成品布上顯現條或格子狀樣式。

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製造過程中加入些許導電物質，分別由以下兩種生產方式而得：
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添加物(例如碳黑)。

(b)熔融紡絲後以導電物質當作纖維後處理。

2.無機纖維(例如不銹鋼纖維)：導電性纖維需經過紡紗後再織成布，纖
維導電性之優劣必須視導電物質之種類、添加量和位置來加以調整，碳纖
維是最常用之導電材料，硫化銅、碘化銅和其他氧化金屬也常使用。

導電
物質可以使用類似塗佈加工的方式覆蓋於纖維外層，或使用複合紡絲使纖
維內部含導電材料，亦或一部份分布在表面一部份在纖維內部形成兩種介質，導電材料通常添加量在3%～30%之間。

半導體工業是極精密的工業，當我們把電腦拆開之後，在電路板上一顆顆小小的IC都有數百萬顆甚至數千萬顆的電晶體。

為了讓這些極小的電晶體妥善的工作，製造的過程必須在無塵室內進行，積體電路製造的工廠動輒需要數十億、數百億的投資，多因為需要一個無塵室。

所謂的無塵室是一個人造的環境，裡面含有的粒子遠低於一般的環境，隨著積體電路技術的快速成長，也增加了對製造環境(無塵室)潔靜度的需求，在工業上即使粒子之尺寸小於1微米，也可能阻礙產品的運作或降低其壽命。

由於奈米技術的興起，造成半導體關鍵尺寸持續縮小，積體電路積集度不斷的增加，塵粒更容易使晶片失效或可靠度惡化。

例如當金屬塵粒地落到金屬導線時，就可能會使金屬導線形成短路。

又如果有酸性的離子化合物塵粒掉在金屬導線上，可能將其腐蝕，所以無塵室為積體電路製造不可或缺的要素。

依據美國聯邦政府頒布的標準【Federal Standard (FS) 209E, 1992】，可將
無塵室分為六級。

分別是1級、10級、100級、1000級、10000級、100000級，如果無塵室的等級只用塵粒數目來敘述，則可假設塵粒的尺寸為0.5µm，例如，1級、10級、100級無塵室最大塵粒數目分別小於或等於1顆、10顆、100顆，如果塵粒尺寸不是0.5µm，無塵室等級應以在一特定塵粒尺寸的級數
來表示。

例如：10級在0.2µm(塵粒尺寸在0.2µm或更大下，密度不大於75
顆/立方英呎)，1級在0.1µm(塵粒尺寸在0.1µm或更大下，密度不大於35顆/
立方英呎)。

而積體電路製造所需的無塵室之潔淨度必須優於1,000級。

為保持無塵室的潔淨度，進出的人員有一定的穿著規定；10,000與
100,000級，必須穿著長袍無塵衣、無塵鞋、帶帽子與面罩；1000級(含)以上，需穿著特殊的潔淨連身衣、無塵鞋將全身裹住，並帶上手套和面罩，下表為
N/A：係為Not Applicable之代稱，為不予以考慮或測量。

七、電子業對抗靜電紡織品要求
台灣在電子產業所創造的產值令世人稱羨，而電子業廠房裏的工作人員都必須穿著抗靜電功能的無塵衣，藉以防止靜電所產生的火災或設備觸電等意外發生，良好的靜電防護，可提高產品的良率，進而增加產品的生產量，節省成本，並可使設備及產品壽命增長。

關於無塵衣規範部分，專職供應無塵衣產品的豪紳纖維股份有限公司陳明聰總經理表示：「針對高潔淨度之工作環境，以高品質導電紗提供優良之靜電消散功能，並降低可能因靜電造成之粉塵吸附非常重要，使用抗靜電布料可有效控制靜電造成之問題，通常無塵室所定義Class 1000環境是指0.5μm的微塵量需低於1000顆，因為人本是發塵源，故必須著適當的服裝方可進入無塵室的環境中，才可有效的防止微塵散播在空中。

因此，無塵室所使用的布料本身須具備有不發塵的特性、表面電阻在106~7Ω/Cm2條件內、捕塵效率佳、舒適性好、耐用且採購成本低的條件，最重要的因素是要能夠不因導電紗的斷裂而中斷靜電消散的速度。

」
從事電子業無塵衣材料貿易業務的永冠星公司鄭國言總經理指出：「一般的抗靜電無塵衣必須具備透氣舒適的功能，讓使用者穿著更舒適、健康，不覺悶熱，提高工效率」。

一般而言，由於棉花具有吸收水氣的能力，它較聚酯更能釋放靜電，但它卻會產生棉絨。

因此，無塵室都使用低摩擦帶電壓，防靜電特性的聚酯長纖維，避免塵埃附著所造成傷害，進而避免產品受到靜電影響。

八、食品業工作服對抗靜電功能的需求日愈嚴格
由於現代人對於食品的加工及包裝越來越重視，因此食品加工業在無塵室中進行食品的包裝及封罐加工從業人員配戴抗靜電衣物已經非常普遍。

對於食品、製藥業用之低等級無塵布(Class10,000- 100,000)而言，除了布的本身必須低發塵以符合相關的無塵室等級外，價格經濟而且具有灰塵不沾附的效果、適當的補塵效率以防止操作員本身所攜帶的細菌穿過衣服而對所加工的食品造成污染等也是必須考慮的重點之一。

針對此一需求，豪紳公司所開發之食品、製藥業用無塵布採用高密度的織物設計，使其具有良好的補塵效率，2/1斜紋的組織更提昇布料的耐用性；同時搭配寬間距的導電紗崁條設計使得此布種具有不沾塵的效果；另一方面又因為導電紗用量的降低而達到經濟化的目標；「此布種為選用特殊的導電紗所製，因此可以採用壓力釜設備進行滅菌加工。

」鄭副理以其紡織專業揭示豪紳公司所生產之抗靜電布料優異性能！
九、抗靜電複合功能織物備受市場青睞
豪紳纖維公司為服務電子業、醫院、半導體、面板、化工等產業客戶，特別在桃園工廠成立一個「抗靜電紡織品教育訓練中心」，協助從業人員進
行教育訓練，藉以提昇抗靜電產品應用及品質保證，讓異業間透過訓練中心將特殊需求傳達給原料製造商，建立策略聯盟緊密合作體系。

該公司不斷進行有機導電纖維在紡織品上的應用研究，根據織物的抗靜電要求，將有機導電纖維以不等的間距或比例加入聚酯織物中，可使織物的靜電降低到最低限度，並且水洗50次抗靜電性能不下降，從而使織物獲得永久抗靜電的功能。

另一方面，紡織業為了讓布料質感更好，近年來出現的各種包含抗靜電功能的化學纖維，而奈米科技更將各種功能推上巔峰；如將少量奈米銀、鋅或TiO2粉體加到合成纖維中，製成抗靜電、抗菌或抗紫外線功能的纖維，或將奈米ZnO和奈米SiO2混入化纖中，使化學纖維具有除臭及靜化空氣的功能，都將使紡織技術更上一層樓，紡織品更具競爭力。

目前
將防焰、防靜電各類功能整合於一塊織物的技術可說愈來愈加成熟，抗靜電與其他功能複合紡織品在市場上種類繁多，茲將相關產品分述如下:
(一)太空內衣也強調抗靜電功能
在日本太空人土井隆雄(Takao Doi)於2008年駐留國際太空站期間，試穿以「J-Wear」命名的抗靜電襯衫、短褲與內衣。

此項產品係東麗(Toray)公司所研發，由抗靜電、透氣、抗菌、防臭、防污的特殊奈米科技布料所製。

該太空內衣亦無任何接縫面，而是使用可樂麗黏扣帶公司(Kuraray Fastening Co.)研發的簡便型抗靜電及阻燃功能的黏扣帶繫合。

(二)兼具吸濕及抗靜電的Ekslive®素材
Ekslive®係東洋紡公司採用吸濕性抗靜電纖維，係透過聚酯聚合方式，將一種吸水率達到29.0%的粉末利用化學鍵結的方式連接到聚酯纖維(吸水率只有0.4%)上，且其吸放濕釋放性能是矽膠的3倍。

這種粉末能夠感覺到排汗，透過吸濕排除熱量，進而改善織物的飽和吸水性；故該織物能夠維持衣服內部的溫度與濕度的平衡性，同時能夠具有很好的吸濕性，並從織物表面放熱，再將濕氣釋放出外面，進而使織物表面冷卻，藉此使纖維得以自我乾燥，以消除任何濕黏的感覺。

由於粉末與纖維分子係以化學離子鍵結而成，因此Ekslive®的衣著，即使經過數次的重複洗滌也不會降低其性能，且還具有其他的一些特性，如除臭、抗菌防臭、pH控制以及抗靜電等多種性能。

：矽膠粉末粒子及:聚丙烯酸酯系粉末粒子係構成Ekslive®抗靜電、吸濕、
蓄熱、保溫、白色導電纖維的抗靜電機理主要運用了電暈放電原理，使産生的空氣電離與帶電體所帶電荷相反的離子迅速移向帶電體，最後使帶電體的電荷被中和，從而將纖維中的靜電去除。

Thermocatch®對環境濕度沒有依賴性；具有優良的洗滌/耐久性；由於內含導電無機微粒子（芯材），因而經後整理加工或和多次洗滌後，其抗靜電性能不受影響。

據報導，通常混紡纖維中只要混有3%Thermocatch®，即可滿足纖維製品抗靜電性能指標；由於含有蓄熱保溫功能的無機材料，因而還具有較好的蓄熱保溫性；由於該纖維製造中，選用了蓄熱保溫功能劑和抗靜電功能劑，並運用了複合化技術及導電層成形技術，因而使得白色導電性陶瓷微粒子能夠均勻的分散於纖維內部，經紡絲加工後既可製成性能優異，白度，風格、絲質、染色性能等各項指標均能達到耐久性多功能纖維材料的使用要求。

由於Thermocatch®纖維呈白色,因而經一般的染色加工，即可獲得鮮豔的發色性。

通過少量的混纖，即可與其他纖維一起製成具有吸水、抗起球、抗菌、防臭、消臭等複合功能性纖維材料。

主要用於工作服、外衣、裙褲、防塵服、遮罩材料、毛巾、地毯等領域。

(四) 抗靜電多功能聚丙烯腈纖維市場潛力大
日本TOHO公司所生產Sunburner®是一種多功能聚丙烯腈纖維。

該纖維材料通過吸濕作用可自動産生熱量，其吸濕産生的熱量是羊毛的3倍。

此外，該纖種還具有抗靜電、阻燃、抗菌除臭、自動調節pH值、吸濕等多功能，主要應用於內衣、運動服等
(五)三菱人造絲公司白色導電纖維備受市場矚目
Super Elequit®白色導電纖維，與其他纖維混纖使用時，混纖率只要達到5％左右，即使在相對濕度爲25％的條件下，也仍然有著相當好的抗靜電效果；此外，該纖維織物即使經100次洗滌，其抗靜電性能仍然保持不變；並且可進
行各種顔色的染色。

該纖維材料目前已開始首先用於高檔內衣及防護用品。

(六)永久性抗靜電化學纖維應用廣泛
日本Kanebo公司所生產Belltron®及倉敷公司所生產Claretta®皆是屬於具有永久性抗靜電性能的新型化學纖維。

該纖維主要以尼龍或聚酯纖維爲基質，通過先進的並列型或芯鞘型複合紡絲技術製造而成。

採用的導電材料爲高密度的碳黑化合物或白色金屬化合物微粒，該纖維除具有較好的混合摩擦衝擊等物理性能外，還具有優良的穩定性（在洗滌、染色、紫外線照射後）。

即使採用少量的Belltron®纖維與其他纖維混紡，其織物仍具有很好的導電性能，該纖維主要用於工作服、家庭裝飾紡織用品、坐墊、清潔布等。

另一方面，
(七)抗靜電與其他遠紅外線及負離子功能製成複合型布料大受青睞
日本鍾淵化學公司所生產Kaisoutan®遠紅外線、負離子和靜電防止保健化學纖維大受消費者歡迎，抗靜電與其他遠紅外線及負離子功能製成複合型布料將引導市場向上攀升，該纖維利用聚合過程中在聚合物中添加海藻及炭元素成份劑紡絲而成。

因該成份能夠産生遠紅外線和負離子，在35℃時，該纖維材料具有90%的遠紅外線放射率，該纖維普遍用來與其他纖維混紡、混織製成多種保健用品，應用在內衣、家庭裝飾織物、汽車裝飾。

(八)奈米亦可應用於製造抗靜電織物
Nano-Touch®係Nano-Tex公司所研發，針對改善合成纖維親水性、手感、靜電等問題加以解決，主要技術係將纖維素纖維以合成方式包覆在合成纖維上的耐久性加工，外層為纖維素纖維，芯部為合纖的芯鞘結構。

此技術係將合纖親水性不佳、不自然的觸感、強烈帶電性以及刺眼的光澤等問題全面性解決，且其耐久性可耐50次的家庭洗滌。

此外，其帶電防止性也較棉為佳。

十、以創造附加價值達成升級目標
紡織業面臨之競爭壓力愈來愈大情況下，深刻體會惟有「區隔化」才能擺脫供過於求的競爭環境，從事布料貿易的偉僑國際王葉訓董事長最常比喻的一個範例是，拓展美國市場多年，參加多次美國紡織專業展，終於在一次展示會上，以一組具有抗靜電、抗紫外線及透氣防水的多種功能布料，終獲美國買主青睞而下單，顯然面對全球金融風暴，藉由創造產品抗靜電機能之附加價值來達成產品升級是不可或缺的因素之一。