抗菌、防電磁波輻射鍍銀纖維系列產(chǎn)品的開發(fā)

陳 蘭 周 儀

(江蘇省紡織研究所有限公司，無錫，214024)

抗菌、防電磁波輻射鍍銀纖維系列產(chǎn)品的開發(fā)

陳 蘭 周 儀

(江蘇省紡織研究所有限公司，無錫，214024)

在分析研究各類防電磁波輻射紡織面料的基礎(chǔ)上，詳細介紹了鍍銀纖維的性能特點，闡述了抗菌、防電磁波輻射銀纖維系列產(chǎn)品的設(shè)計思想，列舉了三只代表性銀纖維產(chǎn)品，并對該類產(chǎn)品加工工藝路線的選擇和加工工藝參數(shù)的確定作了較為深入的研究。

抗菌，防電磁波輻射，鍍銀纖維

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子、電器設(shè)備的大量使用，給人們的生產(chǎn)和生活帶來便利的同時，也產(chǎn)生了大量不同波長和強度的電磁波，威脅到了生態(tài)環(huán)境和人們的身體健康，其累積作用會引發(fā)失眠乏力，神經(jīng)衰弱，心律不齊，組織異變以及誘發(fā)白血病和癌癥等病變。

防電磁波輻射紡織面料是目前廣泛使用的一種較為有效的電磁波屏蔽材料，現(xiàn)已大量應(yīng)用于電子電器設(shè)備的遮蓋、軍事裝備的遮障、電磁波屏蔽服的生產(chǎn)等方面。在電磁波屏蔽紡織面料方面，根據(jù)生產(chǎn)加工技術(shù)的不同，可分為以下幾類:①金屬鍍覆技術(shù):此類產(chǎn)品采用常規(guī)紡織面料進行金屬化處理，使織物表面鍍上金屬，由于整個織物表面都覆蓋有金屬，電磁波屏蔽效能相對較高(多在60 dB以上)，但由于金屬質(zhì)感過于強烈，因此多用于工業(yè)產(chǎn)品。②導(dǎo)電纖維混紡技術(shù):采用導(dǎo)電性纖維，如金屬纖維，碳纖維，鍍銀纖維等，直接織造或通過與其它纖維混紡、交織等技術(shù)所形成的防電磁波織物，此類面料品種較多，服用、產(chǎn)業(yè)用都有，電磁波屏蔽效能與導(dǎo)電纖維的性能、用量以及織造加工技術(shù)有關(guān)，但電磁波屏蔽效能相對較低(大多在60 dB以下)。③化學(xué)絡(luò)合技術(shù):主要是以腈綸為主的紡織面料，通過化學(xué)處理后，形成電磁波屏蔽織物，此類織物顏色相對單一，導(dǎo)電性能一般，電磁波屏蔽效能相對較低，但具有吸波性，可在軍工等特殊領(lǐng)域使用。

目前國內(nèi)產(chǎn)業(yè)化的防電磁輻射紡織面料主要是金屬纖維混紡類面料。產(chǎn)品采用微米級不銹鋼纖維與棉花、滌綸或其他纖維的混紡，由于不銹鋼纖維比重和剛性較大，混紡紗線的號數(shù)大多在150 dtex以下，比較適用于織造厚重類面料。隨著消費者對防電磁輻射紡織面料要求不斷提高，開發(fā)既可以居家穿著，又可預(yù)防各類家用電器輻射的高檔輕薄內(nèi)衣面料勢在必行。考慮到內(nèi)衣面料與人體皮膚經(jīng)常接觸，為防止各類異味產(chǎn)生和有害細菌的繁殖，選用鍍銀纖維為本文開發(fā)產(chǎn)品的主要原料。

1 原料選擇及主要特性

1.1 主要原料銀纖維

鍍銀纖維具有以下特點:①優(yōu)異的導(dǎo)電性和電磁屏蔽性能，其電阻可小于10 Ω/cm;②通過抑制細菌的繁殖，起到抗菌的效果，此外還可消除環(huán)境中的臭氣，以及細菌分解物和人體分泌物的異味;③借助銀的快速導(dǎo)熱性能，鍍銀纖維面料能起到調(diào)節(jié)體溫，冬暖夏涼的效果［1］;④由于鍍銀纖維多采用常規(guī)的化學(xué)纖維為基材，特別是采用錦綸時，手感非常柔軟;⑤當鍍銀層完好，加上保護層的保護，耐清水洗滌性能較優(yōu)。因此選擇鍍銀纖維作為抗菌、防電磁波輻射產(chǎn)品的主要原料。

1.2 輔助原料

1.2.1 桑蠶絲

它的主要成份是蛋白質(zhì)，對人體無刺激性，是一種高級紡織材料。它具有很好的回彈性和舒適性，光澤亮麗，并獨具優(yōu)美的絲鳴聲。桑蠶絲吸濕性好，極易吸收汗液和污物，是高檔內(nèi)衣的理想原料。

1.2.2 天然棉紗線

它具有良好的吸濕透氣性，穿著舒適，光澤自然柔和，不粘身等優(yōu)良特點，是制作內(nèi)衣的首選。

1.2.3 細旦滌綸長絲

它較普通滌綸抗彎剛度低，使得其織物柔軟，懸垂性好，且彈性回復(fù)性好，織物的尺寸穩(wěn)定性、耐磨性較好，織物挺括抗皺。

2 產(chǎn)品設(shè)計

產(chǎn)品設(shè)計的總體要求是:電磁波屏蔽效能和抗菌性要好，貼身穿著舒適，生產(chǎn)可行。由于產(chǎn)品設(shè)計的屏蔽效能要在50 dB左右，因此鍍銀纖維的用量相對較高，而且面料的密度也不能很低。此外另一項重要指標——抑菌率，正常情況都會在99.9%以上，這也完全達到抗菌產(chǎn)品的要求［2-3］。而其它的外觀指標，主要是要體現(xiàn)出真絲、棉纖維、仿真絲的光澤和手感，以及輕薄滑爽等特點。

所設(shè)計的防電磁波輻射面料是一款反射型的電磁波屏蔽面料，主要屏蔽中高頻的電磁波輻射。對于這類產(chǎn)品的電磁波屏蔽效能好壞與面料的表面電阻有著密切的關(guān)系。這類產(chǎn)品的表面電阻越低，電磁波屏蔽效能越高，因此在設(shè)計產(chǎn)品時，所選鍍銀纖維的電阻越低，對產(chǎn)品設(shè)計越有利。此外面料的緊度，對屏蔽效能的影響也很大，緊度越高越有利;交織點越多，越有利。綜合考慮各方面因素，采用平紋、2/2斜紋或2/2方平等組織。這樣織造方便，質(zhì)量容易控制，產(chǎn)品的功能又易調(diào)節(jié)。

3 加工工藝及主要參數(shù)

3.1 加工工藝路線的選擇

根據(jù)鍍銀纖維穩(wěn)定性差，耐化學(xué)性差等特點，以及鍍銀纖維織物的性能要求，選擇色織加工工藝路線。盡量縮短后加工工藝路線，減少不必要的后整理。采用色織以后，生產(chǎn)出來的坯布不需進行繁瑣的染整處理，可以避免鍍銀纖維在化學(xué)及熱處理過程中被氧化腐蝕，保證產(chǎn)品功能。三種產(chǎn)品的主要工藝路線如下:

桑蠶絲染色工藝路線:桑蠶絞絲→絡(luò)絲→并捻→定型→揚翻(成絞)→脫膠→水洗→染色→水洗→固色→柔軟→脫水→烘干→絡(luò)絲→桑蠶絲(色絲)

棉紗染色工藝路線:原紗→松式絡(luò)筒→倒角→裝紗→前處理→染色→后處理→脫水→烘干→倒筒(色紗)

細旦滌綸長絲染色工藝路線:原絲→松式絡(luò)筒→倒角→裝籠→入缸→前處理→水洗→染色→水洗→還原清洗→水洗→醋酸中和→水洗→脫水→烘干→倒筒(色絲)

織造工藝路線:

后整理工藝路線:縫頭→清洗→烘干→定型→成品檢驗

3.2 紗線捻度的選擇

為提高織機的織造效率，確保產(chǎn)品的布面風(fēng)格和功能效果，對紗線也有一定的要求。對鍍銀纖維而言，為了保證上銀量、耐久性以及織造的可行性，要控制鍍銀纖維的捻度，捻度過高，不利于鍍銀時銀的滲入，上銀量低，纖維的導(dǎo)電性，牢度以及耐久性相對都較差，此外還會因纖維較硬而易起圈，造成生產(chǎn)效率較低下，影響產(chǎn)品質(zhì)量。捻度過低，鍍銀后纖維過于松散，抱合力差，容易起毛，不利于織造加工，經(jīng)反復(fù)試驗最終以鍍銀纖維的捻度控制在500～600捻/m為宜。

輔助原料的捻度主要考慮加工過程的可操作性以及最終成品的手感。桑蠶絲色絲采用常規(guī)捻度600～700捻/m;天然棉紗線捻度400～700捻/m;細旦滌綸長絲的捻度控制在500～800捻/m。

3.3 加工設(shè)備的選擇

由于產(chǎn)品采用了色織加工工藝路線，在經(jīng)緯紗線加工完成的前提下主要涉及織機與后整理設(shè)備的選擇。

首先在織機選擇時，雖然普通劍桿織機調(diào)試較為方便，但生產(chǎn)效率相對較低。噴水織機在生產(chǎn)時不可避免地會與大量的水接觸，水中的雜質(zhì)對鍍銀纖維的氧化腐蝕會產(chǎn)生一定的影響，特別是鍍銀纖維長時間浸泡在水中或長時間處于潮濕環(huán)境下，在局部會產(chǎn)生不同的氧化腐蝕，影響產(chǎn)品的品質(zhì)。而噴氣織機具有織造效率高，且布面品質(zhì)好等方面的優(yōu)勢，故本產(chǎn)品主要采用咸陽紡機制造有限公司生產(chǎn)的JWG1758噴氣織機進行生產(chǎn)。

后整理設(shè)備考慮到本產(chǎn)品所選原料的特殊性，最大限度地減少銀的氧化腐蝕，確保本產(chǎn)品的抗菌和防電磁波輻射功能的高效性，以及布面的平整性，因此本產(chǎn)品主要選用國產(chǎn)的M125卷染機及拉幅熱定型機。

3.4 組織結(jié)構(gòu)及紗線排列的選擇

在選擇組織結(jié)構(gòu)時，既要考慮到產(chǎn)品的功能特性的顯現(xiàn)，又要體現(xiàn)成品的華麗舒適。1#產(chǎn)品采用2/2方平組織;2#產(chǎn)品采用2/2斜紋組織;3#產(chǎn)品采用平紋組織，其交織點最多，利于體現(xiàn)電磁波屏蔽效能，但手感較硬。具體的組織結(jié)構(gòu)及紗線排列見圖1～圖3。

經(jīng)緯紗線的排列均采用一隔一方法，即一根輔助原料與一根鍍銀纖維相間隔(見上機圖)，使鍍銀纖維均勻、細密地分布在整個織物上，充分體現(xiàn)面料的抗菌和防電磁波輻射性能。上機織造時，合理調(diào)整經(jīng)位置線。適當提高后梁高度，使經(jīng)線上下層的張力差加大，織物布面更加豐滿，手感柔和，同時保證開口清晰的基礎(chǔ)上降低綜框開口量，減少經(jīng)線張力，這樣可大大提高織造效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

圖1 2/2方平經(jīng)緯紗線排列與上機圖

圖2 2/2斜紋經(jīng)緯紗線排列與上機圖

圖3 1/1平紋經(jīng)緯紗線排列與上機圖

3.5 主要后整理工藝參數(shù)

抗菌、防電磁波輻射面料經(jīng)色織后，還需進行必要的后整理處理。由于面料采用的原料是鍍銀錦綸纖維和桑蠶染色絲、天然棉紗線、細旦滌綸等，為避免鍍銀纖維在染整處理過程中受到破壞和損傷，面料盡可能避免過多的后整理工序。考慮到鍍銀錦綸纖維耐溫性能都較差，易變硬脫落，因此處理時的溫度不宜過高，80℃左右熱水清洗過程是在M125卷染機上進行，助劑也主要采用非離子表面活性劑，去除前加工過程中的一些污漬，整個清洗升降溫曲線見圖4。

熱定型工藝以布面平整、無皺印為基礎(chǔ)，定型溫度控制在120℃左右，定型幅寬為152 cm，定型車速為40 m/min，同時為提高產(chǎn)品的耐久性及色牢度，在軋槽內(nèi)加入了適量的抗氧劑。

圖4 染整工藝路線圖

4 檢測結(jié)果

經(jīng)上述設(shè)計和生產(chǎn)出的面料經(jīng)測試其性能指標完全達到設(shè)計要求，具體見表1～表2。

表1 面料經(jīng)30次標準洗滌后的電磁波屏蔽效能

5 結(jié)語

根據(jù)市場需求和對防電磁輻射紡織產(chǎn)品的研究，選用鍍銀纖維和桑蠶絲、天然棉紗線及細旦滌綸等作為高檔防電磁輻射產(chǎn)品的原材料，以達到電磁屏蔽性能好，抗菌防臭的多種功能。通過對加工工藝和工藝參數(shù)的優(yōu)化，保證生產(chǎn)的順利進行以及面料的品質(zhì)。抗菌、防電磁波輻射系列產(chǎn)品，經(jīng)有關(guān)檢測機構(gòu)檢測其屏蔽效能在50 dB左右，抑菌率在99%以上，并且耐水洗性達到了30次以上，可用于制作高檔內(nèi)衣的抗菌防輻射復(fù)合功能面料。

表2 面料經(jīng)30次標準洗滌后的主要抗菌性能

［1］葉卉，李東平，夏芝林，等.鍍銀纖維的研發(fā)進展及應(yīng)用［J］.紡織導(dǎo)報，2006，94(6):54-56.

［2］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB/T 20944.3—2008紡織品 抗菌性能的評價第3部分:振蕩法［S］.北京:中國標準出版社，2008.

［3］鄭元生，敖利民.幾種抗菌纖維抗菌性的測試與分析［J］.棉紡織科技，2009，37(5):31-33.

Anti-bacterial and electromagnetic radiation shielding silvering fiber series fabric development

Cheng Lan，Zhou Yi
(Jiangsu Provincial Textile Research Institute Co.，Ltd.)

This paper briefs the specificity of silvering fiber，and expatiates on the design philosophy of antibacterial and electromagnetic radiation shield-protective silvering fiber fabric on the basis of analyses and study the several electromagnetic radiation shield-protective fabrics.It also gives three typical examples about silvering fiber product，and makes a study of these product routing and technological parameters.

anti-bacterial，electromagnetic radiation shield-protective，silvering fiber

TS195.5

A

1004－7093(2012)04－0010－04

2011－08－19

陳蘭，女，1963年生，高級工程師。主要從事功能性面料的研發(fā)和生產(chǎn)。