鍍銀纖維防輻射織物的開發*

(陜西工業職業技術學院化工與紡織學院，咸陽，712000)

當今空調、電腦、電視機、微波爐、電熱毯、手機及各種電磁理療器的使用日益普及，這些家用電器運轉時都會產生電磁輻射。眾所周知，電磁輻射對人們的身體健康會帶來一定的影響。目前電磁污染已成為繼大氣污染、水質污染、噪聲污染后的第四大公害，也被稱為“隱形殺手”[1]。

為了減少電磁輻射對人類健康的危害，彌補現有防電磁輻射織物的不足，我們積極開發新型電磁防護織物。目前較為先進的是多功能鍍銀纖維防輻射織物。

1 防輻射織物的開發

1.1 原料選擇

采用滌綸長絲鍍銀纖維。鍍銀后纖維的線密度為9.4 tex，鍍銀質量分數為24%。纖維的主要物理機械性能為：斷裂強力415.26 cN,斷裂強度32.48 cN/tex,斷裂伸長率27.73%,初始模量0.025 N/mm2,電阻率0.15 Ω·cm。

1.2 與普通纖維的復合方式

一般來說，經、緯雙向排列鍍銀纖維織物的電磁屏蔽效能高于經或緯單向排列織物[2]。故本文研究的是經緯雙向嵌織鍍銀纖維織物。

1.3 織物組織設計

防護織物的組織結構和緊度不同，其電磁屏蔽效能也不同。紗線線密度、鍍銀纖維含量、經緯密度相同的織物，如采用基礎組織織造，平紋織物的防護效果最好,且織造方便。為了兼顧美觀和特種用途，本文開發的織物為雙層組織，表層紗線使用普通纖維，里層則使用鍍銀纖維，形成絲網結構，從而達到電磁波防護作用。

1.3.1 樣品制作

樣品的組織參數見表1，織物組織見圖1。

表1 樣品組織參數

其中組織B采用表經接里緯方式接結，織物表面為卡其效果；組織C表面為基礎斜紋效果；組織D織物外表面為府綢或者平布效果。從表1可以看出，A、B、C、D四種組織中，鍍銀長絲均采用了樣品A的經紗全部采用鍍銀纖維，緯紗采用滌綸長絲和鍍銀纖維間隔排列；樣品B、C、D的表經和表緯均采用滌綸長絲，里經和里緯均采用鍍銀長絲。在樣品經緯密度相同的情況下，分別測定其屏蔽效能。

圖1 織物組織

平紋組織接結在織物的里層而形成網狀結構，使織物的屏蔽效能獲得最大程度的發揮[3]。

1.3.2 測試結果分析

測試不同組織織物的屏蔽效能時,檢測了5個基本頻率點。其中10、30 MHz與工業、醫療設備的工作頻率接近, 100 MHz與電視機工作頻率接近, 1 000、3 000 MHz與手機、電腦工作頻率接近。測得的各種織物的屏蔽效能見圖2和圖3。

圖2 不同組織織物的屏蔽效能

圖3 樣品在2 450 MHz的屏蔽率

由圖2可知，組織結構不同，織物的屏蔽效能存在明顯的差異。多層織物的屏蔽效果優于單層織物,織物越厚，屏蔽效能越高。故本設計選擇樣品B，表組織為2/2右斜紋，里組織為平紋，織物外觀為卡其效果。

1.4 鍍銀纖維嵌織距離的確定

1.4.1 試樣制作

經、緯均為滌綸長絲，規格為110 dtex/48 f。經緯向嵌織鍍銀纖維長絲，直徑為20 μm?？椢锝M織為平紋，經緯密度為322根/(10 cm)×280 根/(10 cm)，鍍銀纖維長絲經緯向等間距織入。樣品規格及鍍銀纖維長絲經緯向嵌織間距如表2所示。

表2 鍍銀纖維嵌織間距

1.4.2 測試結果分析

采用防電磁輻射測試儀測試電磁輻射屏蔽效果，結果如圖4所示。在測試頻率范圍內，2 250～2 650 MHz處，當試樣中不含有鍍銀纖維時，電磁波的屏蔽效能幾乎為0，即為完全透過；當樣品中經緯向鍍銀纖維間距為20 mm時電磁波的屏蔽效能極低，只有29.55 dB；當樣品中經緯向鍍銀纖維嵌織間距縮小為2.5 mm時，電磁波的屏蔽效能為70.64 dB，具有很好的防電磁輻射效果?？梢?，經緯向鍍銀纖維嵌織距離為2.5 mm時屏蔽效果最為理想，織物中鍍銀纖維質量分數在54%左右時防輻射效果最好。

圖4 樣品與嵌織距離的關系

1.5 紗線線密度及經緯密度的確定

1.5.1 經緯紗線密度的確定

經緯紗線密度的確定要綜合考慮防護織物的用途、使用環境和鍍銀纖維的粗細等因素，要盡量減小普通經紗與鍍銀纖維的紗號差異，這有利于生產加工。鍍銀纖維的粗細要從服用性能、生產織造可加工性、防護成本以及當今我國鍍銀纖維的生產水平綜合考慮，一般以4～30 μm比較經濟。

1.5.2 經緯密度的確定

經緯密度是影響織物防輻射性能的重要因素。本文主要研究的是3 000 MHz以下家庭環境中的電磁污染，其空氣中的波長最大為0.1 m。理論上織物具有屏蔽效能的基本條件是：鍍銀長絲構成的網格對角線長度≤1 mm[4]。

在生產實際中，為了達到良好的屏蔽效果，經試驗確定織物規格如表3。

表3 織物規格

注：其中銀纖維質量分數54%，染色后織物的面密度210 g/m2。

通過對典型頻率值的實際屏蔽效能測量，計算結果略低于實測值。從表4可以看出，當輻射距離大于12 cm時，該織物對4 000 MHz電磁波的屏蔽效能為56 dB。在某些特定的場合需要提高織物的防輻射性能時，可以通過適當增加鍍銀纖維在織物中的含量(如表經∶里經=1∶1或增加經緯密度等)，或添加一些吸波材料等來滿足[5]。

表4 防電磁波輻射織物的理論屏蔽值

2 織物的服用性能

2.1 懸垂性能

選用YG811型織物懸垂性測試儀，測試標準執行FZ/T 01045—1996《織物懸垂性測試方法》。

2.2 耐磨性能

選用馬丁代爾儀，測試標準執行GB/T 4802.2—1997《紡織品 織物起球試驗 馬丁代爾法》。

2.3 折痕回復性能

選用YG541型織物折皺彈性儀，測試標準執行GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復性的測定 回復角法》。

2.4 拉伸性能

選用HD026N型電子織物強力儀，測試標準執行GB/T 3923.1—1997《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定 條樣法》。

2.5 透濕性能

采用蒸發法測試，測試標準執行GB/T 12704—1991《織物透濕量測定方法 透濕杯法》。

2.6 手感

一般用感官評定法。

上述性能的測試結果見表5。

表5 織物服用性能測試

3 結語

我們開發的鍍銀纖維防輻射織物的預期使用壽命比傳統的防輻射織物使用壽命長，耐洗滌性好，且利于保護人體的健康，有利于環境保護，具有一定的經濟效益和社會效益；同時，通過試驗數據的分析，可以獲得一些在實際生產應用中參考的數據，具有實際應用價值。

[1] 蘇軍強.電磁輻射對人體的危害與防護織物及服裝的開發[J].中國個體防護裝備，2007(1)：18-21.

[2] 張麗娟,李瑞洲,敖利民.鍍銀長絲織物的網格結構與電磁波屏蔽效能[J].上海紡織科技，2010,38(3)：25-26.

[3] 楊金純,伏廣偉.紡織品防電磁輻射實驗平臺研究與實踐[J]. 紡織導報，2009(7)：131-133.

[4] 陳合義.新型防電磁輻射織物的設計[D].天津：天津工業大學,2005.

[5] 甘雪萍,胡文彬,張青青,等.電磁波屏蔽織物的發展現狀[J].表面技術,2006(6):48-50.