抗菌、防电磁波辐射镀银纤维系列产品的开发Yd15115

陈兰 周仪 江苏省纺织研究所有限公司，无锡，214024

收稿日期：2011-08-l9

作者简介：陈兰，女，1963年生，高级工程师。主要从事功能性面料的研发和生产。

原载:产业用纺织品 2012/4;10-13

【摘要】在分析研究各类防电磁波辐射纺织面料的基础上，详细介绍了镀银纤维的性能特点，阐述了抗菌、防电磁波辐射银纤维系列产品的设计思想，列举了三只代表性银纤维产品，并对该类产品加工.工艺路线的选择和加工工艺参数的确定作了较为深入的研究。

【关键词】抗菌，防电磁波辐射，镀银纤维

【中图分类号】TS195.5 文献标识码：A 文章编号：1004-7093(2012)04-0010-04

随着科学技术的不断发展，电子、电器设备的大量使用，给人们的生产和生活带来便利的同时，也产生了大量不同波长和强度的电磁波，威胁到了生态环境和人们的身体健康，其累积作用会引发失眠乏力，神经衰弱，心律不齐，组织异变以及诱发白血病和癌症等病变。

防电磁波辐射纺织面料是目前广泛使用的→种较为有效的电磁波屏蔽材料，现已大量应用于电子电器设备的遮盖、军事装备的遮障、电磁波屏蔽服的生产等方面。在电磁波屏蔽纺织面料方面，根据生产加工技术的不同，可分为以下几类：① 金属镀覆技术：此类产品采用常规纺织面料进行金属化处理，使织物表面镀上金属，由于整个织物表面都覆盖有金属，电磁波屏蔽效能相对较高(多在60 dB以上)，但由于金属质感过于强烈，因此多用于工业产品。② 导电纤维混纺技术：采用导电性纤维，如金属纤维，碳纤维，镀银纤维等，直接织造或通过与其它纤维混纺、交织等技术所形成的防电磁波织物，此类面料品种较多，服用、产业用都有，电磁波屏蔽效能与导电纤维的性能、用量以及织造加工技术有关，但电磁波屏蔽效能相对较低(大多在60 dB以下)。③化学络合技术：主要是以腈纶为主的纺织面料，通过化学处理后，形成电磁波屏蔽织物，此类织物颜色相对单一，导电性能一般，电磁波屏蔽效能相对较低，但具有吸波性，可在军工等特殊领域使用。

目前国内产业化的防电磁辐射纺织面料主要是金属纤维混纺类面料。产品采用微米级不锈钢纤维与棉花、涤纶或其他纤维的混纺，由于不锈钢纤维比重和刚性较大，混纺纱线的号数大多在150 dtex以下，比较适用于织造厚重类面料。随着消费者对防电磁辐射纺织面料要求不断提高，开发既可以居家穿着，又可预防各类家用电器辐射的高档轻薄内衣面料势在必行。考虑到内衣面料与人体皮肤经常接触，为防止各类异味产生和有害细菌的繁殖，选用镀银纤维为本文开发产品的主要原料。

1 原料选择及主要特性

1.1 主要原料银纤维

镀银纤维具有以下特点：①优异的导电性和电磁屏蔽性能，其电阻可小于10 Ω／cm；② 通过抑制细菌的繁殖，起到抗菌的效果，此外还可消除环境中的臭气，以及细菌分解物和人体分泌物的异味；③借助银的快速导热性能，镀银纤维面料能起到调节体温，冬暖夏凉的效果[1]；④ 由于镀银纤维多采用常规的化学纤维为基材，特别是采用锦纶时，手感非常柔软；⑤ 当镀银层完好，加上保护层的保护，耐清水洗涤性能较优。因此选择镀银纤维作为抗菌、防电磁波辐射产品的主要原料。

1.2 辅助原料

1.2.1 桑蚕丝

它的主要成份是蛋白质，对人体无刺激性，是一种高级纺织材料。它具有很好的回弹性和舒适性，光泽亮丽，并独具优美的丝鸣声。桑蚕丝吸湿性好，极易吸收汗液和污物，是高档内衣的理想原料。

1.2.2 天然棉纱线

它具有良好的吸湿透气性，穿着舒适，光泽自然柔和，不粘身等优良特点，是制作内衣的首选。

1.2.3 细旦涤纶长丝

它较普通涤纶抗弯刚度低，使得其织物柔软，悬垂性好，且弹性回复性好，织物的尺寸稳定性、耐磨性较好，织物挺括抗皱。

2 产品设计

产品设计的总体要求是：电磁波屏蔽效能和抗菌性要好，贴身穿着舒适，生产可行。由于产品设计的屏蔽效能要在50 dB左右，因此镀银纤维的用量相对较高，而且面料的密度也不能很低。此外另一项重要指标——抑菌率，正常情况都会在99.9％ 以上，这也完全达到抗菌产品的要求[2-3]。而其它的外观指标，主要是要体现出真丝、棉纤维、仿真丝的光泽和手感，以及轻薄滑爽等特点。

所设计的防电磁波辐射面料是一款反射型的电磁波屏蔽面料，主要屏蔽中高频的电磁波辐射。对于这类产品的电磁波屏蔽效能好坏与面料的表面电阻有着密切的关系。这类产品的表面电阻越低，电磁波屏蔽效能越高，因此在设计产品时，所选镀银纤维的电阻越低，对产品设计越有利。此外面料的紧度，对屏蔽效能的影响也很大，紧度越高越有利；交织点越多，越有利。综合考虑各方面因素，采用平纹、2／2斜纹或2／2方平等组织。这样织造方便，质量容易控制，产品的功能又易调节。

3 加工工艺及主要参数

3.1 加工工艺路线的选择

根据镀银纤维稳定性差，耐化学性差等特点，以及镀银纤维织物的性能要求，选择色织加工工艺路线。尽量缩短后加工工艺路线，减少不必要的后整理。采用色织以后，生产出来的坯布不需进行繁琐的染整处理，可以避免镀银纤维在化学及热处理过程中被氧化腐蚀，保证产品功能。三种产品的主要工艺路线如下：

桑蚕丝染色工艺路线：桑蚕绞丝→络丝→并捻→定型→扬翻(成绞)→脱胶→水洗→染色→水洗→固色→柔软→脱水—烘干→络丝—桑蚕丝(色丝)

棉纱染色工艺路线：原纱→松式络筒→倒角→装纱→前处理→染色→后处理→脱水→烘干→倒筒(色纱)

细旦涤纶长丝染色工艺路线：原丝→松式络筒→倒角→装笼→入缸→前处理→水洗→染色→水洗→还原清洗→水洗→醋酸中和→水洗→脱水→烘干→倒筒(色丝)

后整理工艺路线：缝头→清洗→烘干→定型→成品检验

3.2 纱线捻度的选择

为提高织机的织造效率，确保产品的布面风格和功能效果，对纱线也有→定的要求。对镀银纤维而言，为了保证上银量、耐久性以及织造的可行性，要控制镀银纤维的捻度，捻度过高，不利于镀银时银的渗入，上银量低，纤维的导电性，牢度以及耐久性相对都较差，此外还会因纤维较硬而易起圈，造成生产效率较低下，影响产品质量。捻度过低，镀银后纤维过于松散，抱合力差，容易起毛，不利于织造加工，经反复试验最终以镀银纤维的捻度控制在500～600捻／m为宜。

辅助原料的捻度主要考虑加工过程的可操作性以及最终成品的手感。桑蚕丝色丝采用常规捻度600～70o捻/m；天然棉纱线捻度400—700捻/m；细旦涤纶长丝的捻度控制在500—800捻／m。

3.3 加工设备的选择

由于产品采用了色织加工工艺路线，在经纬纱线加工完成的前提下主要涉及织机与后整理设备的选择。

首先在织机选择时，虽然普通剑杆织机调试较为方便，但生产效率相对较低。喷水织机在生产时不可避免地会与大量的水接触，水中的杂质对镀银纤维的氧化腐蚀会产生一定的影响，特别是镀银纤维长时间浸泡在水中或长时间处于潮湿环境下，在局部会产生不同的氧化腐蚀，影响产品的品质。而喷气织机具有织造效率高，且布面品质好等方面的优势，故本产品主要采用咸阳纺机制造有限公司生产的JWG1758喷气织机进行生产。

后整理设备考虑到本产品所选原料的特殊性，最大限度地减少银的氧化腐蚀，确保本产品的抗菌和防电磁波辐射功能的高效性，以及布面的平整性，因此本产品主要选用国产的M125卷染机及拉幅热定型机。

3.4 组织结构及纱线排列的选择

在选择组织结构时，既要考虑到产品的功能特性的显现，又要体现成品的华丽舒适。1#产品采用2／2方平组织；2#产品采用2／2斜纹组织；3#产品采用平纹组织，其交织点最多，利于体现电磁波屏蔽效能，但手感较硬。具体的组织结构及纱线排列见图1-图3。

经纬纱线的排列均采用一隔一方法，即一根辅助原料与一根镀银纤维相间隔(见上机图)，使镀银纤维均匀、细密地分布在整个织物上，充分体现面料的抗菌和防电磁波辐射性能。上机织造时，合理调整经位置线。适当提高后梁高度，使经线上下

图1 2／2方平经纬纱线排列与上机图

图2 2／2斜纹经纬纱线排列与上机图

图3 1／1平纹经纬纱线排列与上机图

层的张力差加大，织物布面更加丰满，手感柔和，同时保证开口清晰的基础上降低综框开口量，减少经线张力，这样可大大提高织造效率和产品质量。

3.5 主要后整理工艺参数

抗菌、防电磁波辐射面料经色织后，还需进行必要的后整理处理。由于面料采用的原料是镀银锦纶纤维和桑蚕染色丝、天然棉纱线、细旦涤纶等，为避免镀银纤维在染整处理过程中受到破坏和损伤，面料尽可能避免过多的后整理工序。考虑到镀银锦纶纤维耐温性能都较差，易变硬脱落，因此处理时的温度不宜过高，80℃左右热水清洗过程是在M125卷染机上进行，助剂也主要采用非离子表面活性剂，去除前加工过程中的一些污渍，整个清洗升降温曲线见图4。

图4 染整工艺路线图

热定型工艺以布面平整、无皱印为基础，定型温度控制在120℃左右，定型幅宽为152 cm，定型车速为40 m／min，同时为提高产品的耐久性及色牢度，在轧槽内加入了适量的抗氧剂。

4 检测结果

经上述设计和生产出的面料经测试其性能指标完全达到设计要求，具体见表1～表2。

表1 面料经3o次标准洗涤后的电磁波屏蔽效能

频率/MHz	P1/dBm	P2/ dBm	SEdB/dB	SE%/%
10	0.0	-51.1	51.1	99.000 22
30	0.0	-51.0	51.0	99.999 21
100	0.0	-49.8	49.8	99.998 95
300	0.0	-49.6	49.6	99.998 90
1000	-0.1	-49.7	49.6	99.998 90
3000	-0.3	-49.7	49.4	99.998 85

表2 面料经30次标准洗涤后的主要抗菌性能

测试微生物	活菌浓度(cfu/mL)			抑菌率%
	标准空白试样		抗菌织物试样
	“0”接触时间的	振荡18h后的	振荡18h后的
金黄色葡萄球菌	2.8×10^4	1.5×10^5	20	99.99
大肠杆菌	2.8×10^4	1.1×10^7	5	99.99
白色念珠菌	1.8×10^4	4.0×10^5	＜20	＞99.99

5 结语

根据市场需求和对防电磁辐射纺织产品的研究，选用镀银纤维和桑蚕丝、天然棉纱线及细旦涤纶等作为高档防电磁辐射产品的原材料，以达到电磁屏蔽性能好，抗菌防臭的多种功能。通过对加工工艺和工艺参数的优化，保证生产的顺利进行以及面料的品质。抗菌、防电磁波辐射系列产品，经有关检测机构检测其屏蔽效能在50 dB左右，抑菌率在99％ 以上，并且耐水洗性达到了30次以上，可用于制作高档内衣的抗菌防辐射复合功能面料。

参考文献

[1] 叶卉,李东平,夏芝林,等.镀银纤维的研发进展及应用[J].纺织导报,2006,94(6);54-56.

[2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB／T20944.3-2008纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法[s].北京：中国标准出版社,2008.

[3] 郑元生,敖利民.几种抗菌纤维抗菌性的测试与分析[J].棉纺织科技,2009,37(5);31-33.