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金属纤维织物集多种功能于一体
刊登日期:01/06/2007
《CTA中国纺织及成衣》- 2007年6月号
文章来源:CTA 中国纺织及成衣
商思善
电磁波污染是人类社会迈向文明和进步中出现的一个新问题,采取高新技术,将金属抽丝成纤维,进而织成织物,可以有效防止人体遭受电磁辐射伤害,并能同时集成多种其他有效功能,提升金属纤维织物服用性。
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为了保护人们免受电磁辐射污染的伤害,确保身心健康,上世纪六十年代起,全球先后制定了系列“电磁辐射安全标准”,并随之采取了措施进行防范。进入九十年代以来,美国、欧盟、澳大利亚、新西兰和韩国等更相继通过法律形式,禁止电磁兼容不合格的产品进入市场。

中国对电磁污染也极为重视,陆续颁发了一系列的国标、军标和行业标准,并对电子电器执行3C认证,还组织了有关单位研制、开发高效的屏蔽织物,用于生产电磁兼容和电磁辐射防护服。

例如,国家标准BG8702-88《电磁辐射防护规定》和GB9175-88《环境电磁及容许辐射强度分级标准》,对电磁辐射防护限值、电磁辐射源的管理和监测制定了科学详尽的规定。

根据这一基本限值和《规定》给出的导出公式计算,对公众可能造成的辐射功率密度的安全上限为:3~30MHz范围内为40~2.19W/平方米,30~3000MHz为0.4W/平方米(即每平方厘米40微瓦)。

屏蔽电磁辐射的金属纤维混纺织物的产生,源自电磁波对环境的污染。作为一种比较理想的电磁辐射屏蔽织物,金属纤维混纺织物现正向着满足市场需求的方向快速发展。


金属纤维混纺织物的产生

自从制定了电磁辐射安全标准以后,人们对电磁辐射污染本质引起关注,认识不断深入,防护措施不断加强。一方面,对电磁辐射源加强屏蔽、兼容,以减少电磁辐射的泄漏;另一方面,研发优质高效的防护材料,进行个体防范。为此,金属纤维混纺织物应运而生。


金属纤维内元素含量。
上世纪六十年代,业界开始采用现有的金属丝和服用纱(线)并捻,制成防电磁辐射材料,编成织物。由于金属丝较粗,编织成的织物虽然对电磁波的屏蔽效能尚可,但因织物厚、硬、重,又不耐折皱,服用性能较差。市场急需要屏蔽效能高且轻薄、柔软、滑爽、透气吸湿和服用性能好的织物出现。

所谓金属纤维,就是把金属丝抽成纤维状,它仍具有金属良好的导电性和导热性,耐高温、耐腐蚀(耐酸碱和各种有机溶剂),强度高、延伸小,有良好的弯曲性,挠度好(和纺织纤维相似,直径越细挠度就越好),但是,钩节强度较低,比较硬挺,抱合力差。

作为混纺织物的金属纤维主要有镍、银和不锈钢三大类材料。因为镍纤维易引起皮肤过敏,欧洲已禁止使用,现在使用的金属纤维主要牌号为316L和304L。当前,市面上的金属纤维混纺织物所用的金属纤维直径为4~8微米,8微米以上的金属纤维虽然价格便宜,但其混纺织物服用性能不好。


多离子织物的遮罩效能(上海测试中心)。

金属纤维常用规格指标。
现在生产的4~22微米的金属纤维强度分为高强、中强和普强,金属纤维混纺织物,应选用中强为好。

金属纤维多为长丝束,每束约为1800~10000根,虽然具有很多可纺优点,但比重大,和服用纤维混合不均匀,纺纱加工时产生的离心力过大;刚性强、硬、挺、直,延伸小,抱合力小,加捻成纱困难。

因为织物纱(线)内的金属纤维含量的多少和均一性,都直接影响织物对电磁辐射的屏蔽效能,至今虽然采用了牵切工艺,较传统的纺纱工艺在纱的均匀性方面有了很大的提高,但纺的纱支中,纯纺多为10~21支,混纺仍以21支、32支和42支为多,纺制60支以上的高支纱还有困难。


金属纤维混纺织物的发展

金属纤维混纺织物最初是在传统的纺织设备上制成的,先把金属纤维束切成棉纤的长度,再和棉纤混纺。由于两种纤维的比重悬殊较大,很难混合均匀;又因为同棉纤混合,织物经过洗涤后,很易折皱,这种屏蔽织物很不理想。

随后,借用了合成纤维使用的牵切机,用金属纤维束的牵切,再配以一定比例的涤纶纤维,就成了现今市面上较普遍的屏蔽电磁波用织物(有的还配以毛、麻和丝),已占据所有屏蔽织物的半壁江山。

涤纶和棉纤的混用比例一般是50/50,金属纤维含量视使用环境而定。在一般情况下,金属纤维的混合比为18~25%,如有特殊需要,还可以低于18%,或高于25%,直到金属纤维进行纯纺。

金属纤维混纺织物主要是用于抗静电和防伪。到了上世纪八十年代,因为电磁污染环境防护的需要,它也加入了防电磁辐射的行列。作为电磁辐射的屏蔽织物,首先应具有良好的服用性,其次,必须兼有优异的导电性和导磁性。

良好的导电性是指当织物受到外界电磁场作用时,在织物内产生感应电流,再产生感应电磁场,感应电磁场的方向和外界电磁场的方向相反,从而和外界电磁场相抵,达到对外界电磁场的屏蔽作用和较强的导磁性,进而有效地起到消磁作用,使电磁能转化为热能向空间散发。金属纤维混纺织物,完全具有上述两种功能。

上世纪九十年代末,利用进口多离子织物,上海率先推出民用防电磁辐射服装,主要有孕妇衫、马夹和围裙等。其后,金属纤维混纺织物以屏蔽效能高于进口织物和色谱齐全的优势,展开了市场竞争,现已取代了部分多离子织物的市场占有率,且应用领域越来越广。


金属纤维混纺织物遮罩效能(金属纤维27.3%,棉纤19.7%,涤纶53%)。

金属纤维混纺织物的现状

近年,镀银纤维混纺织物以优异的屏蔽效能,并兼有抗菌防臭、防静电、通经活血、保健理疗、冬暖夏凉的特点,以及质地轻薄、柔软飘逸、透气吸湿等良好的服用性能,经测试,完全符合GB18401-2003A类规定的指标,一举跃入屏蔽电磁辐射的领域。

据统计,当前电磁辐射织物的市场占有率为:金属纤维混纺织物占二分之一,多离子织物占四分之一,镀银纤维混纺织物约占五分之一。

现今金属纤维混纺织物,主要选用直径为4~8微米的微细中强型,并采用精梳工艺,这种金属纤维混纺织物经测试,已符合GB18401-2003B类规定的要求。可接触皮肤长期穿着,屏蔽效能也高达30dB以上。

多离子织物是通过一定的化学反应形成的防电磁辐射材料,对环境没有二次污染。此类产品最大的优点是屏蔽效能高,使用频段宽,性能稳定,且使用范围广,可以广泛应用于国防、科研机构,医疗、通讯、电力、银行、建筑、劳保用品,民用功能性服装等领域。因此,多离子织物不仅具备了混纺织物柔软、透气性等特点,而且更加拓展了屏蔽材料的发展空间。

多离子织物自从上世纪八十年代初作为一种新的屏蔽织物出现后,该项技术发展很快,通过不断优选配方,严格调控生产工艺,使生产出的多离子织物,对电磁辐射具有较高的屏蔽效能和很强的吸波功能,现已开发出了永久性抗静电系列、高效抑菌除臭系列、快速杀菌系列(织物通过9伏直流电,9~10秒后,织物上的细菌全被杀灭)、防紫外系列、发射远红外线系列、洁肤美体系列、快速升温保暖系列、PEC智能系列(随温度升高,电阻增大)等。

多离子织物虽然具有诸多功能,但是目前仍然颜色比较单一,耐候性仅有3~5年,今后的研发方向,应是增加色谱,提高耐候性。

镀银纤维混纺织物是屏蔽电磁辐射领域的一个比较新的成员,它的服用性能和屏蔽效能都优于金属纤维混纺织物,屏蔽效能又大于多离子织物。它质地轻薄,每平方米仅有50~60克,最适合制做夏季屏蔽服。
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