一种新型防辐射面料的研究开发

薛 娇， 隋全侠， 瞿建新

(江苏工程职业技术学院，江苏 南通 226007)

现代高科技产物和电器设备的快速发展 ,在给人们的生活、工作带来便利、高效与欢乐的同时，也给人们带来了许多危害，一种看不见、摸不着的新污染源引起了世界各地的关注，这便是人们称之为“隐形杀手”的电磁辐射，它已经成为继水污染、大气污染和噪音污染后影响人类健康的第四大污染源。电磁辐射主要通过磁场影响人体内部组织的微磁场平衡，进而影响人的身体健康。电磁辐射所衍生的能量主要取决于电磁辐射源频率的高低，一般频率值越高，所产生的能量也就越大，对人体的伤害程度也随之增加[1]。因此，人们在追求健康环保生活的同时，会选择具有防电磁辐射功能的服装，而且随着社会的发展也越来越受到人们的重视。

目前常见的提高织物屏蔽电磁波效能的方法主要有4种，分别是采用喷涂工艺、镀膜工艺、金属纤维与纯棉纤维混纺工艺及纳米银纤维工艺。因此，大多数防辐射服只能做外衣，如果做贴身服装，汗液对防辐射金属纤维有腐蚀作用，会使防辐射效果显著下降；其次，含有金属纤维的防辐射面料手感粗糙，不适合内衣化，在穿着过程中的不断摩擦和频繁洗涤，都会降低屏蔽效果，所以不能多次洗涤；此外，防辐射面料在染整方面还有难题需要突破，因为金属纤维不易上色，所以面料色彩还比较单调。这些问题限制了防辐射服装的美感、时尚感、服用性和维护性，因此，这类防辐射面料发展较慢[2]。目前很多企业都在研究解决上述问题的相关技术，从原料到成品的每个环节都在考虑，这有助于提高防辐射面料的发展速度。

1 研究思路

该新型防辐射面料改变了以往在织物上喷涂金属层，用金属纤维与普通纤维混纺成纱，然后进行织造的防辐射理念。在原料上选用具有防电磁辐射、抗菌除臭等性能的银纤维和其他纤维，按一定比例进行混合，制成防辐射非织造布片，再用两层轻薄面料将非织造布片夹在中间，通过绗缝工艺将其缝合成单层状面料。缝合线既保护了防辐射非织造布片，也形成了装饰性图案，提升了织物的时尚感，这也是这种防辐射面料的重要突破。由此形成的防辐射面料不仅可以作为外套穿着，也可以内衣化贴身穿着。因为有缝合线的保护，不仅提高了织物的耐洗性，而且洗涤后不会减弱其防辐射效果。该面料不仅能改善防辐射面料的舒适性，而且在生产成本上有所降低，使得大众都能接受[3]。

因为考虑到不同的适用人群，其需要达到的防辐射效果也不一样，所以采用不同的原料混合比，既可以达到不同的防辐射效果，又可以在成本上有一定的降低，这样的面料才能被大多数人接受。目前的防辐射面料的使用范围比较小，主要用在孕妇装上，但事实是，人们生活的环境到处都有辐射，不但孕妇要进行防辐射保护，一般人也需要适当的防辐射保护。比如，用防辐射非织造布片做服装口袋的内衬，这样将手机放在口袋中可以降低电磁辐射对身体的伤害，又不会屏蔽掉手机信号；防辐射面料的应用有逐步大众化、普及化的趋势。

2 试验部分

2.1 原料的选择

银纤维是本研究的主要原料，呈银灰色， 1.35 dtex×45 mm，如图1所示。银纤维是在聚合物表面镀一层纯银得到的纤维。用银纤维将手机包裹后，手机无法接收到任何信号，所以银纤维的确具有很好的电磁屏蔽功能；此外它还有很好的抗静电效果，可以迅速消除衣物上因摩擦而产生的静电，使人感到无静电的舒适感[4]。不仅如此，银纤维还具有一定的抗菌除臭功能，在温暖潮湿的环境中，银离子有很高的生物活性，很容易和其他物质结合，让细菌的蛋白质凝固，使其不能呼吸，从而起到抗菌的效果。银纤维具有很多良好的功能性，但是价格十分昂贵且不稳定，随市场银价的变动而变动，本研究所用的银纤维1700元/kg，银纤维的价格关系到防辐射面料的成本。

本研究采用的另一种原料是纳米银纤维，纤维规格为1.35 dtex×38 mm。纳米银纤维是在纤维成形过程中添加了超细银粒子。在性能上与银纤维有一定的相似之处，但真正的防辐射效果却不及银纤维，主要是纳米银纤维中银的含量较少；在颜色上也有较大的差别，银纤维呈银灰色，而纳米银纤维则呈白色，如图2所示。由于银的含量较少，所以纳米银纤维的价格相对较低，仅30元/kg，这对降低防辐射面料的成本有利。

图1 银纤维 图2 纳米银纤维

2.2 制备方法

本试验研究用到的仪器设备有天平、EMD-2G高精准型电磁检测仪、YBG343-110针刺机等。采用非织造加工方法中的针刺法，主要流程为“开松→给棉→梳理→铺网”。将银纤维和纳米银纤维按一定的质量比例混合，为了避免在开松机上混合不均匀，事先进行人工混合。在成网以后，2～3层的纤维网叠加在一起，能最大限度地减小整块布片的防辐射效果的差异。利用针刺法所生产的布片具有一定的强力，手感柔软，透气性好，在一定程度上改善了原有防辐射面料不透气、面料板硬的缺点。

生产过程中需要注意的是：(1)在铺网过程中，如果纤维网很薄，成网困难，生产时要用木棒压纤维网，防止纤维网吸附到导辊上，影响成网；(2)纤维成网后还需进行针刺，将纤维网引进针刺机时，因为纤维网的刚度不够，需要用牵引布对其进行牵引，否则很难进行针刺，而且会破坏网状结构。

2.3 结果与分析

影响面料的防辐射效果，有每平方米质量、纤维的混合比及针刺次数3个因素。面料的每平方米质量越大，防辐射效果越好，但是每平方米质量大，一方面会增加面料的成本，另一方面料会显得臃肿，质地会变硬，影响面料的舒适感及美观。本文主要讨论混合比和针刺次数对防辐射效果的影响。

在实验中，对银纤维和纳米银纤维的混合比例分2种情况进行研究，分别是银纤维/纳米银纤维65/35和50/50，对于这2种混合比，分别做了6块面料，面料的每平方米质量平均为36.8 g/m2，布样1#～3#是50/50，布样4#～6#是65/35，布样1#～3#和布样4#～6#的针刺次数分别为1次，2次和3次。将防辐射非织造布片分别覆盖在电脑屏幕或手机上，进行测量。

打开仪器测量开关，将仪器头部靠近发射源，分横、竖、侧三个方向调整设备角度，取读数值较大的方向进行监测。先用电磁检测仪对准电脑屏幕和手机，分别测其辐射值，然后使用防辐射面料遮挡电脑屏幕和手机，分别测此时的电磁辐射值，需要注意的是读数时取高频数值[5]。测量2次取平均值，测试结果如表1所示。

表1 电脑的电磁屏蔽值测试结果 μt

将表1的数据进行对比，对电脑屏幕来说，电磁辐射值由4.18 μt降低到0.41 μt(布样5#)；手机的电磁辐射值由4.61 μt降低到0.43 μt(布样5#)，由此可以看出，该款新型防辐射面料的效果非常明显，电磁屏蔽值最低可降到0.41 μt，已经非常接近人体的安全辐射值，人体的安全辐射值[6]有一级和二级标准，一级标准是高频辐射小于0.1 μt，低频辐射小于10 V/m的辐射值，在此范围内的辐射对人体没有任何影响；二级标准是高频辐射小于0.4 μt，低频辐射小于25 V/m的辐射值。

通过银纤维/纳米银纤维混合比65/35和50/50的比较，很明显的是65/35的效果更加好，所以银纤维的含量越多，防辐射性能效果越好，因此可以根据不同的用途选用不同的混合比。对同一混合比来说，针刺两次的防辐射效果较好，分析针刺次数对防辐射效果的影响,针刺次数少时,布片比较厚，纤维之间的间隙较大，布片的防辐射效果较差；当针刺次数增加时，纤维间的间隙变小，会增加防辐射的效果，但是每增加一次针刺，都会引起纤维的断裂，再加上针刺留下的针眼，反而导致布片的防辐射效果变差。另外，在测试结果中发现，一块面料的不同地方电磁屏蔽值偶尔会有不同，分析其原因是银纤维分布的不够均匀，所以在以后的实验中，还要进行更加充分的混合[7]。

3 面料绗缝

用纯棉印花布做面料的正面，纯棉本白布做面料的反面，防辐射非织造布片作为芯层放在中间，采用DH-3电脑绗缝机将三层面料进行绗缝。新型防辐射面料的外观效果如图3所示。

4 成本核算与对比

经计算得知，银纤维/纳米银纤维50/50为 36元/m2，银纤维/纳米银纤维65/35为42元/m2，绗缝面料与加工费为30元/m2，服装加工费50元/件，一件服装的成本最多不超过150元。通过研究调查，市场上防辐射服的价格一般在200～1 000元不等，一般孕妇穿的吊带装在400元左右，与我们开发的防辐射面料服装相比，价格有较大的优势，该面料非常适合普通人群使用，对面料开发商来说，必将获得可观的利润。

5 结论

(1)在采用非织造工艺制备防辐射布片时，一定要确保银纤维和纳米银纤维混合均匀，否则会造成面料的防辐射效果不均衡。针刺2次防辐射效果最佳。

(2)采用绗缝技术对防辐射面料进行复合，可根据面料的用途选择绗缝纹样、表层面料及里层面料。

(3)混合一部分价格较便宜的纳米银纤维，可降低防辐射面料的成本。

(4)防辐射非织造布片通过绗缝可以做孕妇装，也可以做普通服装的辅料。