不銹鋼纖維混紡織物防電磁輻射性能的研究

  電子技術日益發(fā)展，電磁輻射的防護就成了我們日漸關注的話題。不銹鋼纖維具有普通纖維所不具備的金屬纖維的優(yōu)點，是研究電磁輻射防護用品的優(yōu)良選擇。論文采用不銹鋼纖維/滌綸纖維混紡紗與棉嵌織，開發(fā)具有良好防輻射的產品。

  首先，浙江至德鋼業(yè)有限公司測試了不銹鋼纖維/滌綸混紡紗的基本性能。不銹鋼纖維的含量增加，不銹鋼纖維的根數(shù)也明顯的增加，紗線的導電性能也越好，而伸長率和斷裂伸長率隨之均減??；不銹鋼纖維含量最大的紗線捻度較小，斷裂強力和斷裂強度顯著減??；并提出采用熱重分析質譜儀測試不銹鋼纖維/滌綸混紡紗線的不銹鋼纖維含量，該方法是創(chuàng)新的，解決了目前含不銹鋼纖維紗線混紡比的確定問題。其次，論文根據(jù)織物組織、紗線不銹鋼纖維含量和嵌條排列比進行擬因子正交試驗，并對織造試樣電磁屏蔽效能進行了測試，結果顯示織物對不同頻率的電磁波屏蔽效能存在差異，對通訊工具發(fā)出的電磁波段（800~2000MHz）有較好的屏蔽效能；含不銹鋼纖維紗線混紡紗與其他紗線以嵌條的方式開發(fā)產品方案不合理，以混紡紗的方式，即金屬不銹鋼纖維較均勻的分布在織物中，織物具有較好的電磁屏蔽效能；綜合紗線性能與電磁屏蔽效能，不銹鋼纖維含量不超過15%為宜。最后，實驗測試了織物試樣的電導率并計算相對應的相對磁導率，對織物電磁屏蔽效能（1500MHz）與電導率和磁導率分別作曲線擬合，得到擬合公式；試織了一組試樣，通過對實驗測試的結果與電導率擬合公式計算的結果比較，電導率擬合公式計算的結果是可信的。

  采用熱重分析質譜儀TGA（瑞士），測試四種不銹鋼纖維/滌綸混紡紗線的不銹鋼纖維實際含量。論文采用的不銹鋼纖維/滌綸混紡紗中，不銹鋼纖維的熔點在1500℃左右，而滌綸在800℃的高溫下早已碳化。因此利用兩者在800℃高溫下的殘固率，即加熱后剩余物質質量的比例，測出不銹鋼纖維在混紡紗線中的具體含量。測試結果如表所示。由圖可見，滌綸在400℃之后開始碳化揮發(fā)，在800℃左右完全碳化。因此我們選擇800℃的殘固率作為不銹鋼纖維的含量?；旒徏哠1、S2、S3、S4中，不銹鋼纖維含量分別是6%、9%、15%、27%。

   采用掃描電子顯微鏡JSM-5610LV（日本），觀察四種不銹鋼纖維/滌綸混紡紗的橫截面。論文采用異形（三角結構）黏膠纖維填充，包裹2根不銹鋼纖維/滌綸混紡紗，結果如圖所示。圖中，菱形圈出位置表示異性黏膠纖維，圓形圈出位置表示不銹鋼纖維，正方形圈出位置表示滌綸纖維。從圖可以看出兩種纖維在混紡紗中的大致分布。三角截面狀為異形黏膠纖維，滌綸纖維為不規(guī)則多邊形，在滌綸纖維中間可以發(fā)現(xiàn)直徑小而截面為圓形的不銹鋼纖維。且隨著試樣中不銹鋼纖維含量的增加，不銹鋼纖維的根數(shù)也明顯的增加。根據(jù)圖采用Image Pro Plus對不銹鋼纖維/滌綸混紡紗線的截面積進行表征，可得滌綸纖維的截面積為118.47μm2，直徑為13μm；不銹鋼纖維截面積為46.57μm2，直徑為7.7μm。

  浙江至德鋼業(yè)有限公司根據(jù)織物試樣電磁屏蔽效能的測試結果，分析了影響其電磁屏蔽性能的幾點要素，得出以下幾點結論：

  1. 織物對不同頻率的電磁波屏蔽效能存在差異。對通訊工具發(fā)出的電磁波段（800~2000MHz）有較好的屏蔽效能。

  2. 含不銹鋼纖維紗線混紡紗與其他紗線以嵌條的方式開發(fā)產品方案不合理。以混紡紗的方式，即不銹鋼纖維較均勻的分布在織物中，織物具有較好的電磁屏蔽效能。

  3. 紗線中不銹鋼纖維含量對紡紗性能與防電磁屏蔽效能有較大影響，綜合考慮紗線性能與電磁屏蔽效能，不銹鋼纖維含量不超過15%為宜。

  不銹鋼纖維一方面具有金屬本身特有的性能，另一方面還具有良好的導電性、導磁性，因此不銹鋼纖維紗線被廣泛應用于織造防電磁波輻射織物。論文設計了不銹鋼纖維/滌綸混紡紗與棉進行嵌條織造，開發(fā)防電磁輻射織物，并研究織物結構、不銹鋼纖維含量、嵌條排列比對電磁屏蔽效能的影響，以及研究織物電磁屏蔽效能與織物電導率和相對磁導率的關系。

 論文提出采用熱重分析質譜儀TGA（瑞士），實測四種不銹鋼纖維/滌綸混紡紗線（S1、S2、S3、S4）的不銹鋼纖維含量分別為6%、9%、15%、27%；并觀察了不銹鋼纖維/滌綸混紡紗的橫截面，試樣中不銹鋼纖維含量的增加，不銹鋼纖維的根數(shù)也明顯的增加。不銹鋼纖維/滌綸混紡紗線中不銹鋼纖維含量較高時，給加捻造成一定的困難，而紗線捻度小，使紗線的強力減弱；紗線中不銹鋼纖維含量越大，紗線的導電性能就越好。含不銹鋼纖維的織物對不同頻段的電磁波的屏蔽效果存在差異，對通訊工具發(fā)出的電磁波段（800~2000MHz）有較好的效果；但采用不銹鋼纖維紗線混紡紗與其他紗線以嵌條的方式開發(fā)產品時，織物的防電磁輻射性能降低，而以混紡紗的方式可以使織物具有較好的電磁屏蔽效能；紗線中不銹鋼纖維的含量對紡紗性能與防電磁屏蔽效能有較大影響，綜合紗線性能與電磁屏蔽效能，不銹鋼纖維含量不超過15%為宜。

 本課題完成了對不銹鋼纖維/滌綸混紡紗與棉紗嵌織而成織物的防電磁輻射性能的研究，并進一步擬合了防電磁輻射性能與電導率和相對磁導率的關系，需要進一步改善的是對織物電導率和磁導率的測試方法，使之更加的準確；測試的試樣導電性能較好，為增強織物安全性，需要控制不銹鋼纖維含量，優(yōu)化不銹鋼纖維混紡紗織物的結構與性能，在織物穿著安全條件下增強織物的電磁屏蔽性能。論文采用熱重分析質譜儀TGA（瑞士）測量混紡紗的不銹鋼纖維含量，并采用軟件完成了對電磁屏蔽效能與電導率和相對磁導率的擬合計算，為接下來研究織物防電磁輻射性能提供了理論計算方法的借鑒意義。