| 金屬纖維及其製品是近20年發展起來的新型工業材料和高新技術、高附加值產品。隨着各種電器不斷進入人們的生活,電磁輻射成為危害人類健康的主要殺手,而金屬纖維同其他纖維混紡而製成的織物具有優良的電磁輻射防護性能,是目前最先進的防輻射材料之一。近幾年,全球對金屬纖維的需求量持續上漲,金屬纖維正面臨着巨大的發展機遇。 |
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| 利用金屬縴維抗輻射功能,可以生產孕婦服。 |
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金屬纖維是在紡絲過程中把金屬絲拉成纖維狀而製成的新型纖維品種,是採用金屬絲材複合組裝,經多次多股拉拔、熱處理等一套特殊工藝製成,每股有數千、數萬根,纖維絲徑可達1~2μm,纖維強度達1200~1800MPa,延伸率大於1%。
金屬纖維不僅具有金屬材料本身固有的一切優點,而且還擁有非金屬纖維的一些特殊性能。由於其表面積非常大,因而在內部結構、磁性、熱阻和熔點等方面有着超常的效果,具備良好的導熱、導電、耐高溫、柔韌性、耐腐蝕性等。
金屬纖維主要以不鏽鋼和鐵、鉻、鋁材質為主。不鏽鋼微絲具有良好的導電性、導熱性、高強度、高彈性模量、耐磨性、耐腐蝕性和在氧化性氣氛中的熱穩定性等優點,廣泛應用於除靜電、防輻射等功能性纺织服装。
金屬纖維面料是將金屬絲織入棉、麻、錦綸、滌綸等纖維中,經特殊工藝處理而成的面料。 金屬纖維面料的發展經歷了一個從真正金屬絲結構,到質地粗糙的金屬絲網布結構,再到目前質地柔軟、舒適的金屬纖維與純棉織製的時尚面料。織物表面具有閃亮高貴的金屬光澤,風格獨特,手感光滑柔軟,並擁有獨特的記憶抓皺效應和群皺感覺。
據行業專家推測,目前中國金屬纖維生產企業的毛利率達25%以上。根據行業調查資料分析,90%以上的產量集中在湖南、陝西、江蘇這三個省份。2004~2007年間,中國不鏽鋼和鐵、鉻、鋁纖維的產量以年均超過40%的速度大幅增加,中國不鏽鋼和鐵、鉻、鋁纖維生產在世界範圍內呈現出良好的增長態勢,並已成為目前世界上最大的不鏽鋼和鐵、鉻、鋁纖維生產國之一。
應用價值高 應用領域廣
隨着各種家用電器的普及,電腦、電話、無線通訊的發展,使電磁輻射漸漸充斥在人類生活的方方面面。目前,最方便有效的防止電磁輻射的方法是採用電磁屏蔽。即利用導電、導磁性能良好的金屬網,通過反射效應和吸收效應,阻隔電磁輻射的傳播。
事實証明,採用該纖維同其他纖維混紡而製成的織物,具有優良的電磁輻射防護性能,是目前最先進的防輻射面料之一。
在花式線結構設計時,用不鏽鋼金屬長絲和滌綸DTY有色長絲為芯紗,外面包裹不鏽鋼金屬纖維與滌綸混紡的纖維和染色紗線,通過改變不鏽鋼纖維的含量,得到滿足抗電磁輻射要求,獲得抗皺性能和斷裂性能優良的特種紡線。
選用不鏽鋼金屬纖維與羊毛和滌綸纖維混紗,開發出羊毛含量為 50%的持久抗靜電混紗產品。在產品開發中,由於不鏽鋼纖維比重大,可提高織物的懸垂性,提高了國產毛產品的檔次和科技含量。
此外,金屬纖維對常見的細菌(如大腸桿菌、白色葡萄球菌)和真菌(如黃曲霉、白色念珠菌)的生長繁殖有強烈的抑制作用,因此,可以用金屬纖維與天然纖維或化學纖維混合紡織,得到新型保健紡織品,進一步拓寬了保健品的應用領域。
制定合理的混紡比,實現最佳防輻射性能
混紡織物中的金屬纖維相互交織而形成縱橫交錯的隔離網,能使電磁波的能量衰減到一定程度,從而達到防微波輻射的目的。而不含屏蔽材料的織物,其體積比電阻一般在1×1010Ω‧cm以上,因此本身不具有電磁屏蔽功能。
頻率對織物屏蔽效能有較大的影響,在某一頻率範圍內織物的電磁波衰減值隨頻率變化而出現較大的浮動,但總的趨勢是頻率增大,屏蔽效能減小。
在開發電磁屏蔽織物時,考慮到金屬纖維價格昂貴,應力求成本與效果統一。
為使屏蔽效能達到最理想的效果,既經濟又可靠的金屬纖維混紡比例一般情況下為20%~30%最佳,其屏蔽效能可達到30dB~40dB。
但是,在開發相同功能的服裝面料時,應該適當提高金屬纖維在混紡織物中的含量,一般情況下為25%~35%。另外,考慮到服用的舒適及面料挺括、易洗、快干、染色、價廉等,一般把滌綸短纖維與棉的配比都定為35%~40%。
金屬纖維的製備技術
目前,金屬纖維的生產方法主要有四種:單絲拉拔法、刮削法、熔抽法、集束拉拔法。
單絲拉拔法是常用的製造金屬線材的方法,製取直徑約為20m的不鏽鋼纖維,直徑為150~380m的銅、鋁、鎢、鉬等纖維。
刮削法是一種利用機床與高速轉動的刀具之問的摩擦,使得切屑從基體材料上分離出來的加工工藝,多用於加工35m以上的纖維。
熔抽法是由熔融金屬直接製取纖維的方法,纖維最小當量直徑可達25m。
集束拉拔法將多根線材集成一束,外加包覆材料,再進行拉拔。目前主要用於不鏽鋼纖維、高溫合金纖維等高強、超細纖維的生產,纖維最小當量直徑可達1~2m。種類主要有316L、Inconel 601、FeCr合金、哈氏合金、鉛、銅、鎳等。
刮削法和熔抽法成本低,但得到的金屬纖維不連續且直徑不均,主要應用於一些要求不高的領域中;單絲拉拔法釆用多模連續拉撥,纖維絲徑均勻,連續性好,但成本高,不能生產細纖維,產品主要用於某些特殊領域,如高精度篩網等。
集束拉拔法的出現解決了絲徑不均且不連續的問題,克服了成本高等缺點,從而加速了金屬纖維的商業化發展,促進了金屬纖維的應用領域。
金屬纖維混紡織物擁有個異性能
由於防輻射面料中含有的金屬纖維,其特性是纖維的剛度大,纖維本身無卷曲,彈性不好,可紡性差 ,由此導致紗線整體結構不好,影響了織物的斷裂強力。
金屬纖維混紡織物與純棉面料的斷裂伸長率相差不大,與滌綸、滌棉混紡面料的斷裂伸長率有差距。
影響織物斷裂伸長率的關鍵因素是纖維的斷裂伸長性能。由於滌綸纖維本身具有良好的拉伸性能,優越於金屬纖維和棉纖維,因此金屬纖維混紡織物與純棉織物的斷裂伸長率,與滌綸、滌棉混紡面料的斷裂伸長率有差距。兩種防輻射面料的斷裂強力相差並不大 ,由此可推測,密度的大小對這項性能並沒有很大的影響。
金屬纖維混紡織物的撕裂強力與純棉織物相差不大,卻比滌綸織物與滌棉混紡織物的撕破強力小。
織物撕破強力的大小,在很大程度上取決於紗線的移動(即滑移阻力),織物紗線之間的滑移阻力越大,織物的撕破強力也就越低。
滌綸與滌棉混紡織物中含有滌綸,由於滌綸纖維的表面比較平整,因此纖維之間的摩擦系數較小。而金屬纖維混紡織物中的金屬纖維表面極不平整,不光滑,摩擦系數大,因此導致紗線之間的滑移阻力也大,撕破強力比含滌織物低。
另外,由於金屬纖維的回復性比較小,撕裂三角形小,在承受外力時,紗線的根數相對較少。 因此,金屬纖維混紡織物的撕破強力較小。兩種不同密度的金屬纖維混紡織物中,密度較小的織物其撕破強力比較大,密度較大的織物其撕破強力比較小。
可以推測,由於密度較小,減少了織物紗線之間的滑移阻力,從而提高了織物的撕破強力。 金屬纖維混紡織物和普通織物的耐磨性測試結果顯示,金屬纖維混紡織物耐磨性不是最好。
一方面,金屬纖維混紡織物中含有金屬纖維,在摩擦過程中,當紗線表面發生磨損,金屬纖維即會參與摩擦,變成了磨料,使織物更容易受到破壞,而降低了織物的耐磨性;
另一方面,由於金屬纖維的表面極不平整,橫截面呈不規則的多邊形,縱向呈溝槽條紋結構,表面不光滑,導致了纖維的摩擦系數大,容易造成金屬纖維折斷、脫落,也會影響織物的防護性能。而紗線密度的不同,對金屬纖維混紡織物的耐磨性能並無太大的影響。
金屬纖維及其製品已從單一品種產品發展到了眾多新型材料,這種新材料的產生為其它工業提供了高質量的產品,也促進了相關領域的發展。
金屬纖維及其製品已直接影響了人們的日常生活,提供着更加安全、舒適的生活環境。 金屬纖維尤如稀土金屬一樣,少量添加就可能改善材料的性能。因此,在研發新產品和需求新特性時,企業可更多地考慮利用金屬纖維。
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