不銹鋼纖維混紡織物防電磁輻射性能的研究

  電子技術(shù)日益發(fā)展，電磁輻射的防護(hù)就成了我們?nèi)諠u關(guān)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(diǎn)，是研究電磁輻射防護(hù)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(chǎn)品。

  首先，浙江至德鋼業(yè)有限公司測(cè)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(dǎo)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(qiáng)力和斷裂強(qiáng)度顯著減小；并提出采用熱重分析質(zhì)譜儀測(cè)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(jìn)行擬因子正交試驗(yàn)，并對(duì)織造試樣電磁屏蔽效能進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果顯示織物對(duì)不同頻率的電磁波屏蔽效能存在差異，對(duì)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(chǎn)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(shí)驗(yàn)測(cè)試了織物試樣的電導(dǎo)率并計(jì)算相對(duì)應(yīng)的相對(duì)磁導(dǎo)率，對(duì)織物電磁屏蔽效能（1500MHz）與電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率分別作曲線擬合，得到擬合公式；試織了一組試樣，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果與電導(dǎo)率擬合公式計(jì)算的結(jié)果比較，電導(dǎo)率擬合公式計(jì)算的結(jié)果是可信的。

  采用熱重分析質(zhì)譜儀TGA（瑞士），測(cè)試四種不銹鋼纖維/滌綸混紡紗線的不銹鋼纖維實(shí)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(diǎn)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(zhì)質(zhì)量的比例，測(cè)出不銹鋼纖維在混紡紗線中的具體含量。測(cè)試結(jié)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(jié)構(gòu)）黏膠纖維填充，包裹2根不銹鋼纖維/滌綸混紡紗，結(jié)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(duì)不銹鋼纖維/滌綸混紡紗線的截面積進(jìn)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(cè)試結(jié)果，分析了影響其電磁屏蔽性能的幾點(diǎn)要素，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

  1. 織物對(duì)不同頻率的電磁波屏蔽效能存在差異。對(duì)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(chǎn)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(duì)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(dǎo)電性、導(dǎo)磁性，因此不銹鋼纖維紗線被廣泛應(yīng)用于織造防電磁波輻射織物。論文設(shè)計(jì)了不銹鋼纖維/滌綸混紡紗與棉進(jìn)行嵌條織造，開發(fā)防電磁輻射織物，并研究織物結(jié)構(gòu)、不銹鋼纖維含量、嵌條排列比對(duì)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(dǎo)率和相對(duì)磁導(dǎo)率的關(guān)系。

 論文提出采用熱重分析質(zhì)譜儀TGA（瑞士），實(shí)測(cè)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(shí)，給加捻造成一定的困難，而紗線捻度小，使紗線的強(qiáng)力減弱；紗線中不銹鋼纖維含量越大，紗線的導(dǎo)電性能就越好。含不銹鋼纖維的織物對(duì)不同頻段的電磁波的屏蔽效果存在差異，對(duì)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(chǎn)品時(shí)，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(duì)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(duì)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(jìn)一步擬合了防電磁輻射性能與電導(dǎo)率和相對(duì)磁導(dǎo)率的關(guān)系，需要進(jìn)一步改善的是對(duì)織物電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率的測(cè)試方法，使之更加的準(zhǔn)確；測(cè)試的試樣導(dǎo)電性能較好，為增強(qiáng)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(jié)構(gòu)與性能，在織物穿著安全條件下增強(qiáng)織物的電磁屏蔽性能。論文采用熱重分析質(zhì)譜儀TGA（瑞士）測(cè)量混紡紗的不銹鋼纖維含量，并采用軟件完成了對(duì)電磁屏蔽效能與電導(dǎo)率和相對(duì)磁導(dǎo)率的擬合計(jì)算，為接下來研究織物防電磁輻射性能提供了理論計(jì)算方法的借鑒意義。