鍍銀纖維防輻射織物的開發(fā)*

(陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工與紡織學(xué)院，咸陽，712000)

當(dāng)今空調(diào)、電腦、電視機(jī)、微波爐、電熱毯、手機(jī)及各種電磁理療器的使用日益普及，這些家用電器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)都會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。眾所周知，電磁輻射對(duì)人們的身體健康會(huì)帶來一定的影響。目前電磁污染已成為繼大氣污染、水質(zhì)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(duì)人類健康的危害，彌補(bǔ)現(xiàn)有防電磁輻射織物的不足，我們積極開發(fā)新型電磁防護(hù)織物。目前較為先進(jìn)的是多功能鍍銀纖維防輻射織物。

1 防輻射織物的開發(fā)

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(zhì)量分?jǐn)?shù)為24%。纖維的主要物理機(jī)械性能為：斷裂強(qiáng)力415.26 cN,斷裂強(qiáng)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(fù)合方式

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

1.3 織物組織設(shè)計(jì)

防護(hù)織物的組織結(jié)構(gòu)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(jīng)緯密度相同的織物，如采用基礎(chǔ)組織織造，平紋織物的防護(hù)效果最好,且織造方便。為了兼顧美觀和特種用途，本文開發(fā)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(wǎng)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到電磁波防護(hù)作用。

1.3.1 樣品制作

樣品的組織參數(shù)見表1，織物組織見圖1。

表1 樣品組織參數(shù)

其中組織B采用表經(jīng)接里緯方式接結(jié)，織物表面為卡其效果；組織C表面為基礎(chǔ)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(jīng)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(jīng)和表緯均采用滌綸長絲，里經(jīng)和里緯均采用鍍銀長絲。在樣品經(jīng)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(jié)在織物的里層而形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使織物的屏蔽效能獲得最大程度的發(fā)揮[3]。

1.3.2 測試結(jié)果分析

測試不同組織織物的屏蔽效能時(shí),檢測了5個(gè)基本頻率點(diǎn)。其中10、30 MHz與工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備的工作頻率接近, 100 MHz與電視機(jī)工作頻率接近, 1 000、3 000 MHz與手機(jī)、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(jié)構(gòu)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(yōu)于單層織物,織物越厚，屏蔽效能越高。故本設(shè)計(jì)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(jīng)、緯均為滌綸長絲，規(guī)格為110 dtex/48 f。經(jīng)緯向嵌織鍍銀纖維長絲，直徑為20 μm。織物組織為平紋，經(jīng)緯密度為322根/(10 cm)×280 根/(10 cm)，鍍銀纖維長絲經(jīng)緯向等間距織入。樣品規(guī)格及鍍銀纖維長絲經(jīng)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(jié)果分析

采用防電磁輻射測試儀測試電磁輻射屏蔽效果，結(jié)果如圖4所示。在測試頻率范圍內(nèi)，2 250～2 650 MHz處，當(dāng)試樣中不含有鍍銀纖維時(shí)，電磁波的屏蔽效能幾乎為0，即為完全透過；當(dāng)樣品中經(jīng)緯向鍍銀纖維間距為20 mm時(shí)電磁波的屏蔽效能極低，只有29.55 dB；當(dāng)樣品中經(jīng)緯向鍍銀纖維嵌織間距縮小為2.5 mm時(shí)，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(jīng)緯向鍍銀纖維嵌織距離為2.5 mm時(shí)屏蔽效果最為理想，織物中鍍銀纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)在54%左右時(shí)防輻射效果最好。

圖4 樣品與嵌織距離的關(guān)系

1.5 紗線線密度及經(jīng)緯密度的確定

1.5.1 經(jīng)緯紗線密度的確定

經(jīng)緯紗線密度的確定要綜合考慮防護(hù)織物的用途、使用環(huán)境和鍍銀纖維的粗細(xì)等因素，要盡量減小普通經(jīng)紗與鍍銀纖維的紗號(hào)差異，這有利于生產(chǎn)加工。鍍銀纖維的粗細(xì)要從服用性能、生產(chǎn)織造可加工性、防護(hù)成本以及當(dāng)今我國鍍銀纖維的生產(chǎn)水平綜合考慮，一般以4～30 μm比較經(jīng)濟(jì)。

1.5.2 經(jīng)緯密度的確定

經(jīng)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(huán)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(gòu)成的網(wǎng)格對(duì)角線長度≤1 mm[4]。

在生產(chǎn)實(shí)際中，為了達(dá)到良好的屏蔽效果，經(jīng)試驗(yàn)確定織物規(guī)格如表3。

表3 織物規(guī)格

注：其中銀纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)54%，染色后織物的面密度210 g/m2。

通過對(duì)典型頻率值的實(shí)際屏蔽效能測量，計(jì)算結(jié)果略低于實(shí)測值。從表4可以看出，當(dāng)輻射距離大于12 cm時(shí)，該織物對(duì)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(shí)，可以通過適當(dāng)增加鍍銀纖維在織物中的含量(如表經(jīng)∶里經(jīng)=1∶1或增加經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)執(zhí)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(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB/T 4802.2—1997《紡織品 織物起球試驗(yàn) 馬丁代爾法》。

2.3 折痕回復(fù)性能

選用YG541型織物折皺彈性儀，測試標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復(fù)性的測定 回復(fù)角法》。

2.4 拉伸性能

選用HD026N型電子織物強(qiáng)力儀，測試標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB/T 3923.1—1997《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定 條樣法》。

2.5 透濕性能

采用蒸發(fā)法測試，測試標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)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(píng)定法。

上述性能的測試結(jié)果見表5。

表5 織物服用性能測試

3 結(jié)語

我們開發(fā)的鍍銀纖維防輻射織物的預(yù)期使用壽命比傳統(tǒng)的防輻射織物使用壽命長，耐洗滌性好，且利于保護(hù)人體的健康，有利于環(huán)境保護(hù)，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；同時(shí)，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以獲得一些在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中參考的數(shù)據(jù)，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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

[2] 張麗娟,李瑞洲,敖利民.鍍銀長絲織物的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究與實(shí)踐[J]. 紡織導(dǎo)報(bào)，2009(7)：131-133.

[4] 陳合義.新型防電磁輻射織物的設(shè)計(jì)[D].天津：天津工業(yè)大學(xué),2005.

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