芳纶不锈钢复合纱多功能针织面料的设计与研究

张秀

阿克苏地区纤维检验所/国家棉纺织品质量监督检验中心 新疆阿克苏 843000

本文通过分析芳纶不锈钢复合纱针织物的屏蔽效能规律，并对影响因素进行分析总结，探索电磁屏蔽面料的设计原则，根据实验发现的规律设计了几种特殊组织的针织面料，获得了比普通组织更好的屏蔽效能。同时由于本实验所用的纱线有较高含量的芳纶和不锈钢纤维混纺，使得面料的阻燃性能优异，且金属混纺电磁屏蔽织物的耐水洗性能较好。

1 实验

1.1 材料与设备

材料：所采用的纱线为芳纶不锈钢复合纱，不锈钢纤维平均细度8μm，纱线混纺比37/63，纱线线密度97.2tex，单纱断裂强度46.40cN/tex，断裂伸长率2.8%。

仪器设备：LXC-252SC12G 全自动电脑横机，FA2004 型精密电子天平（常州科源电子仪器有限公司），HS-B24 型全自动电脑控制高温试样机（鹤山精湛染整设备有限公司），Y511B织物密度分析镜、YG（B）141D 数字式织物厚度仪、YG（B）815D-Ⅰ织物阻燃性能测试仪（温州大荣纺织仪器有限公司）。

1.2 试样设计

本实验共选用8 种织物组织结构，共织造16 块试样。其中有4 种普通组织，选用纬平针、1+1 罗纹、半畦编、罗纹空气层，分别对应字母为A、B、C、D，编织度目为100、90、80，对应数字为1、2、3，各编织一块，共12 块试样，对应编号见表1；另外4 种复合组织，为罗纹衬纬组织（用字母E 表示）、罗纹双面有浮线组织（用字母F 表示）、双面平针衬纬正反面有连接的组织（用字母G 表示）和双面平针完全衬纬组织（用字母H 表示），选用编织度目均为100，各编织一块。

1.3 织物的阻燃性测试

使用标准GB/T5455-2014《纺织品燃烧性能垂直方向损毁长度、阴燃和续燃时间的测定：垂直法》，采用YG（B）815D-Ⅰ型织物阻燃性能测试仪，用规定的点火器产生的火焰，对垂直方向的试样底边中心点火，点火时间为12s。到点火时间后，点火器移开并熄灭火焰，记录续燃时间和阴燃时间，并测量损毁长度。

1.4 水洗对织物屏蔽效能影响的测试

本实验选择平针组织作为测试试样，采用标准GB/T3921-2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》（方法C：温度60℃，时间30min/次）。将25 个装有试样的容器同时放入已预热至实验温度的装有肥皂和无水碳酸钠混合液的装置内，在规定时间和温度条件下进行机械搅动，每次程序结束后均取出一个试样，直至25 次水洗程序结束，最后取出的试样刚好进行了25 次的水洗。试样经清洗和干燥，以原样作为参照样，对比织物的电磁屏蔽效能的变化。

2 结果与分析

2.1 织物结构对电磁屏蔽性能的影响

分别测试8 种组织的编织度目为100 时试样的防电磁辐射性能各5 次，记录试样在电磁波频率为30-3000MHz 时电磁屏蔽效能的平均值，不同组织结构的针织物的屏蔽效能曲线在频率2500MHz 之前都呈下降趋势，在频率2500MHz 之后有所回升。8种组织结构中，D1 和F 组织，其屏蔽效能曲线在1500MHz 之前比A1、B1、C1 高，在2000MHz 之前仍比C1 和B1 高，分析认为与D1 和F 组织的浮线有关；在2000MHz 之后F 逐渐下降到所有组织最低的位置，原因是F 组织的浮线在是在织物外面，较为松散，而D1 组织在普通组织中的屏蔽效果始终最好。H 的屏蔽效能明显大于其他组织结构，其次是组织G，其屏蔽效能低于H 的原因是有导线贯穿了织物正反面。

2.2 织物厚度对电磁屏蔽性能的影响

对于相同的织物组织，其厚度变化不大，因此从4 种基础组织中选择厚度最大的试样A3、B3、C2、D3 与4 种特殊组织试样，根据试样的厚度和测得的试样屏蔽效能数据，绘制出不同电磁波频率时试样随着厚度变化时的屏蔽效能的曲线。

对于不同的织物组织，织物的厚度与织物的电磁屏蔽效能不成正比，当织物厚度为2.08mm 时，织物的电磁效能在所测大部分波段反而较厚度比其更小的织物组织更差。但是当织物厚度达到2.46mm 时，在所有波段，织物的电磁屏蔽效能明显高于其他织物，其次是厚度为2.31mm 的织物，而后是厚度为1.07mm 的织物。对于同种组织织物厚度不同时的电磁屏蔽效能，屏蔽效能在不同波段的变化也不同，织物的厚度不是影响其电磁屏蔽效能的主要因素。

2.3 平方米质量对屏蔽效能的影响

平方米质量是考核电磁屏蔽效能和成本的一项重要指标，据试样的平方米质量测量和电磁屏蔽效能测量结果，作出不同电磁波频率下的屏蔽效能曲线。其中平方米质量433.89g/m2到466.37g/m2的为（a）组，平方米质量531.25g/m2到575.18g/m2的为（b）组。

2.4 水洗次数对织物屏蔽效能影响

由于金属镀层和导电非金属电磁屏蔽材料的易脱落性，其耐水洗性差。本实验所采用的芳纶不锈钢复合纱为金属混纺纱，能有效改善电磁屏蔽织物的耐水洗性。通过对同一织物组织结构同一编织度目的电磁屏蔽织物进行不同次数的水洗，待试样完全晾干后按顺序进行电磁屏蔽效能测试，测得各试样在不同电磁辐射频率下的屏蔽效能曲线。

水洗并未明显影响本实验所用试样的电磁屏蔽效能。本实验所用纱线是由不锈钢长丝作为电磁屏蔽导线，在洗涤过程中出现电磁屏蔽材料脱落的概率比较小，因此经过水洗的织物的电磁屏蔽性能并未出现明显下降。

2.5 芳纶不锈钢复合纱织物的阻燃性能

根据GB/T17591-2006 阻燃织物B1 级的考核指标燃烧性能要求，阻燃防护服用织物应满足：损毁长度≤150mm，续燃时间≤5s，阴燃时间≤5s，无熔融、滴落现象。所测试样在点火结束后没有续燃的现象，损毁长度较短，阴燃时间稍长，本实验所用的芳纶不锈钢复合纱针织物的阻燃性能较好。

3 结语

本文采用芳纶不锈钢复合纱，通过设计织造不同的织物组织结构，测试分析了织物电磁屏蔽效果及影响因素，同时测试织物的阻燃性和耐水洗性，得到以下结论：

芳纶不锈钢复合纱针织物在点火结束后没有续燃的现象，阴燃时间较短，损毁长度较短，具有优异的阻燃性能，是良好的阻燃织物。本实验所织造的电磁屏蔽试样，经过水洗测试其电磁屏蔽效能没有出现明显下降，表明芳纶不锈钢复合纱电磁屏蔽织物的耐水洗性较好。