镀银纤维防辐射织物的开发*

(陕西工业职业技术学院化工与纺织学院，咸阳，712000)

当今空调、电脑、电视机、微波炉、电热毯、手机及各种电磁理疗器的使用日益普及，这些家用电器运转时都会产生电磁辐射。众所周知，电磁辐射对人们的身体健康会带来一定的影响。目前电磁污染已成为继大气污染、水质污染、噪声污染后的第四大公害，也被称为“隐形杀手”[1]。

为了减少电磁辐射对人类健康的危害，弥补现有防电磁辐射织物的不足，我们积极开发新型电磁防护织物。目前较为先进的是多功能镀银纤维防辐射织物。

1 防辐射织物的开发

1.1 原料选择

采用涤纶长丝镀银纤维。镀银后纤维的线密度为9.4 tex，镀银质量分数为24%。纤维的主要物理机械性能为：断裂强力415.26 cN,断裂强度32.48 cN/tex,断裂伸长率27.73%,初始模量0.025 N/mm2,电阻率0.15 Ω·cm。

1.2 与普通纤维的复合方式

一般来说，经、纬双向排列镀银纤维织物的电磁屏蔽效能高于经或纬单向排列织物[2]。故本文研究的是经纬双向嵌织镀银纤维织物。

1.3 织物组织设计

防护织物的组织结构和紧度不同，其电磁屏蔽效能也不同。纱线线密度、镀银纤维含量、经纬密度相同的织物，如采用基础组织织造，平纹织物的防护效果最好,且织造方便。为了兼顾美观和特种用途，本文开发的织物为双层组织，表层纱线使用普通纤维，里层则使用镀银纤维，形成丝网结构，从而达到电磁波防护作用。

1.3.1 样品制作

样品的组织参数见表1，织物组织见图1。

表1 样品组织参数

其中组织B采用表经接里纬方式接结，织物表面为卡其效果；组织C表面为基础斜纹效果；组织D织物外表面为府绸或者平布效果。从表1可以看出，A、B、C、D四种组织中，镀银长丝均采用了样品A的经纱全部采用镀银纤维，纬纱采用涤纶长丝和镀银纤维间隔排列；样品B、C、D的表经和表纬均采用涤纶长丝，里经和里纬均采用镀银长丝。在样品经纬密度相同的情况下，分别测定其屏蔽效能。

图1 织物组织

平纹组织接结在织物的里层而形成网状结构，使织物的屏蔽效能获得最大程度的发挥[3]。

1.3.2 测试结果分析

测试不同组织织物的屏蔽效能时,检测了5个基本频率点。其中10、30 MHz与工业、医疗设备的工作频率接近, 100 MHz与电视机工作频率接近, 1 000、3 000 MHz与手机、电脑工作频率接近。测得的各种织物的屏蔽效能见图2和图3。

图2 不同组织织物的屏蔽效能

图3 样品在2 450 MHz的屏蔽率

由图2可知，组织结构不同，织物的屏蔽效能存在明显的差异。多层织物的屏蔽效果优于单层织物,织物越厚，屏蔽效能越高。故本设计选择样品B，表组织为2/2右斜纹，里组织为平纹，织物外观为卡其效果。

1.4 镀银纤维嵌织距离的确定

1.4.1 试样制作

经、纬均为涤纶长丝，规格为110 dtex/48 f。经纬向嵌织镀银纤维长丝，直径为20 μm。织物组织为平纹，经纬密度为322根/(10 cm)×280 根/(10 cm)，镀银纤维长丝经纬向等间距织入。样品规格及镀银纤维长丝经纬向嵌织间距如表2所示。

表2 镀银纤维嵌织间距

1.4.2 测试结果分析

采用防电磁辐射测试仪测试电磁辐射屏蔽效果，结果如图4所示。在测试频率范围内，2 250～2 650 MHz处，当试样中不含有镀银纤维时，电磁波的屏蔽效能几乎为0，即为完全透过；当样品中经纬向镀银纤维间距为20 mm时电磁波的屏蔽效能极低，只有29.55 dB；当样品中经纬向镀银纤维嵌织间距缩小为2.5 mm时，电磁波的屏蔽效能为70.64 dB，具有很好的防电磁辐射效果。可见，经纬向镀银纤维嵌织距离为2.5 mm时屏蔽效果最为理想，织物中镀银纤维质量分数在54%左右时防辐射效果最好。

图4 样品与嵌织距离的关系

1.5 纱线线密度及经纬密度的确定

1.5.1 经纬纱线密度的确定

经纬纱线密度的确定要综合考虑防护织物的用途、使用环境和镀银纤维的粗细等因素，要尽量减小普通经纱与镀银纤维的纱号差异，这有利于生产加工。镀银纤维的粗细要从服用性能、生产织造可加工性、防护成本以及当今我国镀银纤维的生产水平综合考虑，一般以4～30 μm比较经济。

1.5.2 经纬密度的确定

经纬密度是影响织物防辐射性能的重要因素。本文主要研究的是3 000 MHz以下家庭环境中的电磁污染，其空气中的波长最大为0.1 m。理论上织物具有屏蔽效能的基本条件是：镀银长丝构成的网格对角线长度≤1 mm[4]。

在生产实际中，为了达到良好的屏蔽效果，经试验确定织物规格如表3。

表3 织物规格

注：其中银纤维质量分数54%，染色后织物的面密度210 g/m2。

通过对典型频率值的实际屏蔽效能测量，计算结果略低于实测值。从表4可以看出，当辐射距离大于12 cm时，该织物对4 000 MHz电磁波的屏蔽效能为56 dB。在某些特定的场合需要提高织物的防辐射性能时，可以通过适当增加镀银纤维在织物中的含量(如表经∶里经=1∶1或增加经纬密度等)，或添加一些吸波材料等来满足[5]。

表4 防电磁波辐射织物的理论屏蔽值

2 织物的服用性能

2.1 悬垂性能

选用YG811型织物悬垂性测试仪，测试标准执行FZ/T 01045—1996《织物悬垂性测试方法》。

2.2 耐磨性能

选用马丁代尔仪，测试标准执行GB/T 4802.2—1997《纺织品 织物起球试验 马丁代尔法》。

2.3 折痕回复性能

选用YG541型织物折皱弹性仪，测试标准执行GB/T 3819—1997《纺织品 织物折痕回复性的测定 回复角法》。

2.4 拉伸性能

选用HD026N型电子织物强力仪，测试标准执行GB/T 3923.1—1997《纺织品 织物拉伸性能 第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定 条样法》。

2.5 透湿性能

采用蒸发法测试，测试标准执行GB/T 12704—1991《织物透湿量测定方法 透湿杯法》。

2.6 手感

一般用感官评定法。

上述性能的测试结果见表5。

表5 织物服用性能测试

3 结语

我们开发的镀银纤维防辐射织物的预期使用寿命比传统的防辐射织物使用寿命长，耐洗涤性好，且利于保护人体的健康，有利于环境保护，具有一定的经济效益和社会效益；同时，通过试验数据的分析，可以获得一些在实际生产应用中参考的数据，具有实际应用价值。

[1] 苏军强.电磁辐射对人体的危害与防护织物及服装的开发[J].中国个体防护装备，2007(1)：18-21.

[2] 张丽娟,李瑞洲,敖利民.镀银长丝织物的网格结构与电磁波屏蔽效能[J].上海纺织科技，2010,38(3)：25-26.

[3] 杨金纯,伏广伟.纺织品防电磁辐射实验平台研究与实践[J]. 纺织导报，2009(7)：131-133.

[4] 陈合义.新型防电磁辐射织物的设计[D].天津：天津工业大学,2005.

[5] 甘雪萍,胡文彬,张青青,等.电磁波屏蔽织物的发展现状[J].表面技术,2006(6):48-50.