一種新型防輻射面料的研究開發(fā)

薛 嬌， 隋全俠， 瞿建新

(江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南通 226007)

現(xiàn)代高科技產(chǎn)物和電器設(shè)備的快速發(fā)展 ,在給人們的生活、工作帶來便利、高效與歡樂的同時，也給人們帶來了許多危害，一種看不見、摸不著的新污染源引起了世界各地的關(guān)注，這便是人們稱之為“隱形殺手”的電磁輻射，它已經(jīng)成為繼水污染、大氣污染和噪音污染后影響人類健康的第四大污染源。電磁輻射主要通過磁場影響人體內(nèi)部組織的微磁場平衡，進(jìn)而影響人的身體健康。電磁輻射所衍生的能量主要取決于電磁輻射源頻率的高低，一般頻率值越高，所產(chǎn)生的能量也就越大，對人體的傷害程度也隨之增加[1]。因此，人們在追求健康環(huán)保生活的同時，會選擇具有防電磁輻射功能的服裝，而且隨著社會的發(fā)展也越來越受到人們的重視。

目前常見的提高織物屏蔽電磁波效能的方法主要有4種，分別是采用噴涂工藝、鍍膜工藝、金屬纖維與純棉纖維混紡工藝及納米銀纖維工藝。因此，大多數(shù)防輻射服只能做外衣，如果做貼身服裝，汗液對防輻射金屬纖維有腐蝕作用，會使防輻射效果顯著下降；其次，含有金屬纖維的防輻射面料手感粗糙，不適合內(nèi)衣化，在穿著過程中的不斷摩擦和頻繁洗滌，都會降低屏蔽效果，所以不能多次洗滌；此外，防輻射面料在染整方面還有難題需要突破，因為金屬纖維不易上色，所以面料色彩還比較單調(diào)。這些問題限制了防輻射服裝的美感、時尚感、服用性和維護(hù)性，因此，這類防輻射面料發(fā)展較慢[2]。目前很多企業(yè)都在研究解決上述問題的相關(guān)技術(shù)，從原料到成品的每個環(huán)節(jié)都在考慮，這有助于提高防輻射面料的發(fā)展速度。

1 研究思路

該新型防輻射面料改變了以往在織物上噴涂金屬層，用金屬纖維與普通纖維混紡成紗，然后進(jìn)行織造的防輻射理念。在原料上選用具有防電磁輻射、抗菌除臭等性能的銀纖維和其他纖維，按一定比例進(jìn)行混合，制成防輻射非織造布片，再用兩層輕薄面料將非織造布片夾在中間，通過絎縫工藝將其縫合成單層狀面料?？p合線既保護(hù)了防輻射非織造布片，也形成了裝飾性圖案，提升了織物的時尚感，這也是這種防輻射面料的重要突破。由此形成的防輻射面料不僅可以作為外套穿著，也可以內(nèi)衣化貼身穿著。因為有縫合線的保護(hù)，不僅提高了織物的耐洗性，而且洗滌后不會減弱其防輻射效果。該面料不僅能改善防輻射面料的舒適性，而且在生產(chǎn)成本上有所降低，使得大眾都能接受[3]。

因為考慮到不同的適用人群，其需要達(dá)到的防輻射效果也不一樣，所以采用不同的原料混合比，既可以達(dá)到不同的防輻射效果，又可以在成本上有一定的降低，這樣的面料才能被大多數(shù)人接受。目前的防輻射面料的使用范圍比較小，主要用在孕婦裝上，但事實是，人們生活的環(huán)境到處都有輻射，不但孕婦要進(jìn)行防輻射保護(hù)，一般人也需要適當(dāng)?shù)姆垒椛浔Ｗo(hù)。比如，用防輻射非織造布片做服裝口袋的內(nèi)襯，這樣將手機(jī)放在口袋中可以降低電磁輻射對身體的傷害，又不會屏蔽掉手機(jī)信號；防輻射面料的應(yīng)用有逐步大眾化、普及化的趨勢。

2 試驗部分

2.1 原料的選擇

銀纖維是本研究的主要原料，呈銀灰色， 1.35 dtex×45 mm，如圖1所示。銀纖維是在聚合物表面鍍一層純銀得到的纖維。用銀纖維將手機(jī)包裹后，手機(jī)無法接收到任何信號，所以銀纖維的確具有很好的電磁屏蔽功能；此外它還有很好的抗靜電效果，可以迅速消除衣物上因摩擦而產(chǎn)生的靜電，使人感到無靜電的舒適感[4]。不僅如此，銀纖維還具有一定的抗菌除臭功能，在溫暖潮濕的環(huán)境中，銀離子有很高的生物活性，很容易和其他物質(zhì)結(jié)合，讓細(xì)菌的蛋白質(zhì)凝固，使其不能呼吸，從而起到抗菌的效果。銀纖維具有很多良好的功能性，但是價格十分昂貴且不穩(wěn)定，隨市場銀價的變動而變動，本研究所用的銀纖維1700元/kg，銀纖維的價格關(guān)系到防輻射面料的成本。

本研究采用的另一種原料是納米銀纖維，纖維規(guī)格為1.35 dtex×38 mm。納米銀纖維是在纖維成形過程中添加了超細(xì)銀粒子。在性能上與銀纖維有一定的相似之處，但真正的防輻射效果卻不及銀纖維，主要是納米銀纖維中銀的含量較少；在顏色上也有較大的差別，銀纖維呈銀灰色，而納米銀纖維則呈白色，如圖2所示。由于銀的含量較少，所以納米銀纖維的價格相對較低，僅30元/kg，這對降低防輻射面料的成本有利。

圖1 銀纖維 圖2 納米銀纖維

2.2 制備方法

本試驗研究用到的儀器設(shè)備有天平、EMD-2G高精準(zhǔn)型電磁檢測儀、YBG343-110針刺機(jī)等。采用非織造加工方法中的針刺法，主要流程為“開松→給棉→梳理→鋪網(wǎng)”。將銀纖維和納米銀纖維按一定的質(zhì)量比例混合，為了避免在開松機(jī)上混合不均勻，事先進(jìn)行人工混合。在成網(wǎng)以后，2～3層的纖維網(wǎng)疊加在一起，能最大限度地減小整塊布片的防輻射效果的差異。利用針刺法所生產(chǎn)的布片具有一定的強(qiáng)力，手感柔軟，透氣性好，在一定程度上改善了原有防輻射面料不透氣、面料板硬的缺點。

生產(chǎn)過程中需要注意的是：(1)在鋪網(wǎng)過程中，如果纖維網(wǎng)很薄，成網(wǎng)困難，生產(chǎn)時要用木棒壓纖維網(wǎng)，防止纖維網(wǎng)吸附到導(dǎo)輥上，影響成網(wǎng)；(2)纖維成網(wǎng)后還需進(jìn)行針刺，將纖維網(wǎng)引進(jìn)針刺機(jī)時，因為纖維網(wǎng)的剛度不夠，需要用牽引布對其進(jìn)行牽引，否則很難進(jìn)行針刺，而且會破壞網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

2.3 結(jié)果與分析

影響面料的防輻射效果，有每平方米質(zhì)量、纖維的混合比及針刺次數(shù)3個因素。面料的每平方米質(zhì)量越大，防輻射效果越好，但是每平方米質(zhì)量大，一方面會增加面料的成本，另一方面料會顯得臃腫，質(zhì)地會變硬，影響面料的舒適感及美觀。本文主要討論混合比和針刺次數(shù)對防輻射效果的影響。

在實驗中，對銀纖維和納米銀纖維的混合比例分2種情況進(jìn)行研究，分別是銀纖維/納米銀纖維65/35和50/50，對于這2種混合比，分別做了6塊面料，面料的每平方米質(zhì)量平均為36.8 g/m2，布樣1#～3#是50/50，布樣4#～6#是65/35，布樣1#～3#和布樣4#～6#的針刺次數(shù)分別為1次，2次和3次。將防輻射非織造布片分別覆蓋在電腦屏幕或手機(jī)上，進(jìn)行測量。

打開儀器測量開關(guān)，將儀器頭部靠近發(fā)射源，分橫、豎、側(cè)三個方向調(diào)整設(shè)備角度，取讀數(shù)值較大的方向進(jìn)行監(jiān)測。先用電磁檢測儀對準(zhǔn)電腦屏幕和手機(jī)，分別測其輻射值，然后使用防輻射面料遮擋電腦屏幕和手機(jī)，分別測此時的電磁輻射值，需要注意的是讀數(shù)時取高頻數(shù)值[5]。測量2次取平均值，測試結(jié)果如表1所示。

表1 電腦的電磁屏蔽值測試結(jié)果 μt

將表1的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，對電腦屏幕來說，電磁輻射值由4.18 μt降低到0.41 μt(布樣5#)；手機(jī)的電磁輻射值由4.61 μt降低到0.43 μt(布樣5#)，由此可以看出，該款新型防輻射面料的效果非常明顯，電磁屏蔽值最低可降到0.41 μt，已經(jīng)非常接近人體的安全輻射值，人體的安全輻射值[6]有一級和二級標(biāo)準(zhǔn)，一級標(biāo)準(zhǔn)是高頻輻射小于0.1 μt，低頻輻射小于10 V/m的輻射值，在此范圍內(nèi)的輻射對人體沒有任何影響；二級標(biāo)準(zhǔn)是高頻輻射小于0.4 μt，低頻輻射小于25 V/m的輻射值。

通過銀纖維/納米銀纖維混合比65/35和50/50的比較，很明顯的是65/35的效果更加好，所以銀纖維的含量越多，防輻射性能效果越好，因此可以根據(jù)不同的用途選用不同的混合比。對同一混合比來說，針刺兩次的防輻射效果較好，分析針刺次數(shù)對防輻射效果的影響,針刺次數(shù)少時,布片比較厚，纖維之間的間隙較大，布片的防輻射效果較差；當(dāng)針刺次數(shù)增加時，纖維間的間隙變小，會增加防輻射的效果，但是每增加一次針刺，都會引起纖維的斷裂，再加上針刺留下的針眼，反而導(dǎo)致布片的防輻射效果變差。另外，在測試結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，一塊面料的不同地方電磁屏蔽值偶爾會有不同，分析其原因是銀纖維分布的不夠均勻，所以在以后的實驗中，還要進(jìn)行更加充分的混合[7]。

3 面料絎縫

用純棉印花布做面料的正面，純棉本白布做面料的反面，防輻射非織造布片作為芯層放在中間，采用DH-3電腦絎縫機(jī)將三層面料進(jìn)行絎縫。新型防輻射面料的外觀效果如圖3所示。

4 成本核算與對比

經(jīng)計算得知，銀纖維/納米銀纖維50/50為 36元/m2，銀纖維/納米銀纖維65/35為42元/m2，絎縫面料與加工費(fèi)為30元/m2，服裝加工費(fèi)50元/件，一件服裝的成本最多不超過150元。通過研究調(diào)查，市場上防輻射服的價格一般在200～1 000元不等，一般孕婦穿的吊帶裝在400元左右，與我們開發(fā)的防輻射面料服裝相比，價格有較大的優(yōu)勢，該面料非常適合普通人群使用，對面料開發(fā)商來說，必將獲得可觀的利潤。

5 結(jié)論

(1)在采用非織造工藝制備防輻射布片時，一定要確保銀纖維和納米銀纖維混合均勻，否則會造成面料的防輻射效果不均衡。針刺2次防輻射效果最佳。

(2)采用絎縫技術(shù)對防輻射面料進(jìn)行復(fù)合，可根據(jù)面料的用途選擇絎縫紋樣、表層面料及里層面料。

(3)混合一部分價格較便宜的納米銀纖維，可降低防輻射面料的成本。

(4)防輻射非織造布片通過絎縫可以做孕婦裝，也可以做普通服裝的輔料。