CN107904749A - 一种防电磁辐射面料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防电磁辐射面料及其制备工艺，属于纺织技术领域。防电磁辐射面料包括防辐射屏蔽层，防辐射屏蔽层由经线与纬线相互编织而成，其中经线和纬线中的至少一种由镁或者镁合金制成。用于生产防电磁辐射面料的制备工艺包括以下步骤：将经线和纬线在织机中进行编织形成防辐射屏蔽层；在防辐射屏蔽层的上表面粘附有厚度为0.3㎜～0.5㎜的耐磨层；在防辐射屏蔽层的下表面粘附有厚度为0.1㎜～0.3㎜的抗菌层，完成防电磁辐射面料的制作。该面料结构简单且具有优异的电磁屏蔽性能，该种防电磁辐射面料的制备工艺，投入成本比较低，还能制备出屏蔽效果优异的防电磁辐射面料，具有一定的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种防电磁辐射面料及其制备工艺，属于纺织技术领域。
背景技术
手机、电脑、电视机、洗衣机、微波炉、大型电动机、发电机、广播天线等都会产生电磁辐射，对人体产生危害。特别是对某些特殊群体，如孕妇、安有心脏起搏器的病人等，电磁辐射对这类人群的健康和生活产生影响，因此需要制造防辐射材料来保护人体。现有市面上的防辐射材料种类众多，不同程度存在一些问题：有些产品采用镀银纤维，但是镀层脱落将影响产品的屏蔽效果；有些产品采用不锈钢纤维，金属比例不超过8％，耐磨性能比较差，影响产品的使用寿命，另外屏蔽效果也不理想；有些产品则采用纳米级材料，制备复杂，成本高，使用范围受限；有些产品纤维较粗、硬度大，人体穿着不舒适。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种防电磁辐射面料以解决上述问题，该面料结构简单且具有优异的电磁屏蔽性能，耐磨性能好，能够长久使用，质量轻提高了穿着舒适度；本发明还提供了该种防电磁辐射面料的制备工艺，制备工艺简单、投入成本比较低，还能制备出屏蔽效果优异的防电磁辐射面料，为怀孕女性、病人及在有电磁辐射环境工作的人们提供帮助，具有一定的推广价值。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种防电磁辐射面料包括防辐射屏蔽层，所述防辐射屏蔽层由经线与纬线相互编织而成，其中经线和纬线中的至少一种由镁或者镁合金制成。镁及镁合金材料密度小，具有很好的电磁屏蔽性能，具体的，电磁屏蔽原理即利用电磁波在镁或者镁合金表面上的反射和在镁或者镁合金中传播的急剧衰减来隔离时变电磁场的互耦，从而防止低频和高频电磁场的干扰。镁或者镁合金的电导率为2.3×107s/m，相对磁导率为1。相对于高电导率的金属Ag、Cu和高磁导率的金属Fe，镁及镁合金的优势在于能够在满足屏蔽体屏蔽性能技术要求的同时，充分发挥其低密度的优势，制备质量更轻便的产品，制作出的防电磁辐射面料极轻、便于折叠，提高穿着舒适度。本产品可以采用窄幅镁带通过编织的手法生产宽幅的产品，投入成本比较低。采用镁或者镁合金制成的防电磁辐射面料具有优异的电磁屏蔽性能，成为生活工作不可或缺的健康保护用品。
前述的防电磁辐射面料，所述经线在纬线上的排列方式为两上一下45°倾斜组织，排列方式可以为两上一下45°左斜或者两上一下45°右斜，即采用特殊的编织方式制作出一种具有防电磁辐射的斜纹面料。
前述的防电磁辐射面料，所述经线的厚度为0.05㎜～0.1㎜，宽度为3㎜～5㎜，使得面料非常轻量，质地柔软可折叠。
前述的防电磁辐射面料，所述经线和纬线中的至少一种由AZ31B制成。镁合金作为屏蔽材料不需要像涂层材料涂层屏蔽材料一样在其表面涂覆导电物质，也不需要如复合材料复合屏蔽材料一样在基体中添加导电纤维，产品更加环保，且容易切削加工制造成型。
前述的防电磁辐射面料，所述纬线由棉纤维、竹炭纤维混纺而成。即经线采用镁或者镁合金，而纬线采用混纺纱，使得该面料集镁或者镁合金、棉纤维、竹炭纤维的功能于一体，具有亲肤、抑菌和耐磨的多重功效，在保证防辐射功能的同时还提高面料的穿着质量，对人体起到多方面的保护。
前述的防电磁辐射面料，所述棉纤维、竹炭纤维的混纺比例为2～4：1～3。
前述的防电磁辐射面料还包括耐磨层和抗菌层，所述防辐射屏蔽层的上部粘附有耐磨层，所述防辐射屏蔽层的下部粘附有抗菌层。其中所述耐磨层包括纳米防腐耐磨涂料层，所述抗菌层为丙烯酸抗菌抗静电涂料层。耐磨层可以增强防辐射屏蔽层的耐磨性能，避免经线以及纬线发生磨损，进一步提高了防辐射屏蔽层的耐磨性能，降低磨损速度，延长使用寿命。抗菌层可以与人体皮肤直接接触，抑制人体皮肤上的细菌生长，使得防电磁辐射面料具有抗菌性能，本发明功能多样，一种面料便可满足人们的多种需求。
用于生产前述防电磁辐射面料的制备工艺，包括以下步骤：
S1,将经线和纬线在织机中进行编织形成防辐射屏蔽层；
S2,在防辐射屏蔽层的上表面粘附有厚度为0.3㎜～0.5㎜的耐磨层；
S3,在防辐射屏蔽层的下表面粘附有厚度为0.1㎜～0.3㎜的抗菌层，完成防电磁辐射面料的制作。
前述的防电磁辐射面料的制备工艺，所述的步骤S1中，所述经线的制备过程如下：
S101，将厚度为0.05㎜～0.1㎜，宽度为260mm的镁或者镁合金薄带进行表面清洗，去除轧制过程中薄带表面的润滑油；
S102，将清洗后的镁或者镁合金薄带放入退火炉，加热到150℃～350℃保温15min～45min进行软化退火处理；
S103，将处理后的镁或者镁合金薄带裁切成宽度为3㎜～5㎜的条带作为经线。
前述的防电磁辐射面料的制备工艺，所述的步骤S1中，所述经线的具体制备过程如下：
S101，将厚度为0.05㎜，宽度为260mm的镁或者镁合金薄带进行表面清洗，去除轧制过程中薄带表面的润滑油；
S102，将清洗后的镁或者镁合金薄带放入退火炉，加热到200℃保温30min进行软化退火处理；
S103，将处理后的镁或者镁合金薄带裁切成宽度为5㎜的条带作为经线。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
(1)该面料结构简单且具有优异的电磁屏蔽性能，不会发生金属镀层脱落等现象，耐磨性能好，质量轻且屏蔽性能不会随时间衰减；
(2)采用特殊的编织方式和材料布置，制作出的斜纹面料手感松软，组织织物密度较高，产品比较厚实，组织立体感较强；
(3)该种面料的编织方式新颖，编织出来的布面具有挺阔效果，提高穿着舒适度；
(4)本发明中的面料功能多样，在防辐射的基础上，还具有优异的耐磨性和亲肤抑菌性，能够满足人们的多种需求，且对人体无任何毒副作用；
(5)本发明还提供了该种防电磁辐射面料的制备工艺，制备工艺简单、投入成本比较低，还能制备出屏蔽效果优异的防电磁辐射面料，具有一定的推广价值；
(6)本工艺中采用特殊的处理方式，使得镁及镁合金经过塑性变形和热处理，引起晶粒、孪晶、位错、织构的变化，进一步提高了材料的电磁屏蔽性能，可以永久使用，屏蔽效果不发生衰减，屏蔽效能符合国家标准要求，能够屏蔽至少87％的辐射强度；
(7)本发明基于对镁及镁合金材料高强电磁屏蔽能力的研究，运用特殊的编织工艺改善了金属材料不易折叠的特点，加工生产出具有质量轻、电磁屏蔽效果优异的防电磁辐射面料，为怀孕女性、病人及在有电磁辐射环境工作的人们提供帮助。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中防辐射屏蔽层的一种结构示意图；
图3是本发明中防辐射屏蔽层的另一种结构示意图；
图4是本发明中防辐射屏蔽层对入射电磁波的屏蔽机理示意图。
附图标记的含义：1-防辐射屏蔽层，101-经线，102-纬线，2-耐磨层，3-抗菌层。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
本发明的实施例1：如图1-图3所示，一种防电磁辐射面料包括防辐射屏蔽层1，所述防辐射屏蔽层1由经线101与纬线102相互编织而成，其中经线101和纬线102中的至少一种由镁或者镁合金制成。镁及镁合金材料密度小，具有很好的电磁屏蔽性能，具体的，电磁屏蔽原理即利用电磁波在镁或者镁合金表面上的反射和在镁或者镁合金中传播的急剧衰减来隔离时变电磁场的互耦，从而防止低频和高频电磁场的干扰。采用镁或者镁合金制成的防电磁辐射面料具有优异的电磁屏蔽性能，成为生活工作不可或缺的健康保护用品。该种防电磁辐射面料，其中经线101在纬线102上的排列方式为两上一下45°倾斜组织，排列方式可以为两上一下45°左斜(见图2)或者两上一下45°右斜(见图3)，即采用特殊的编织方式制作出一种具有防电磁辐射的斜纹面料。
实施例2：如图1和图2所示，一种防电磁辐射面料包括防辐射屏蔽层1，所述防辐射屏蔽层1由经线101与纬线102相互编织而成，其中经线101和纬线102中的至少一种由镁或者镁合金制成。镁及镁合金材料密度小，具有很好的电磁屏蔽性能，具体的，电磁屏蔽性能即利用电磁波在镁或者镁合金表面上的反射和在镁或者镁合金中传播的急剧衰减来隔离时变电磁场的互耦，从而防止低频和高频电磁场的干扰。镁或者镁合金的电导率为2.3×107s/m，相对磁导率为1。相对于高电导率的金属Ag、Cu和高磁导率的金属Fe，镁及镁合金的优势在于能够在满足屏蔽体屏蔽性能技术要求的同时，充分发挥其低密度的优势，制备质量更轻便的产品，制作出的防电磁辐射面料便于折叠，提高穿着舒适度。本产品可以采用窄幅镁带通过编织的手法生产宽幅的产品，投入成本比较低。采用镁或者镁合金制成的防电磁辐射面料具有优异的电磁屏蔽性能，成为生活工作不可或缺的健康保护用品。其中经线101的厚度为0.05㎜～0.1㎜，宽度为3㎜～5㎜，使得面料非常轻量，质地柔软可折叠。具体的，经线101的厚度为0.08㎜，宽度为4㎜。
实施例3：如图1和图2所示，一种防电磁辐射面料包括防辐射屏蔽层1，所述防辐射屏蔽层1由经线101与纬线102相互编织而成，其中经线101和纬线102中的至少一种由镁或者镁合金制成。镁及镁合金材料密度小，具有很好的电磁屏蔽性能，具体的，电磁屏蔽原理即利用电磁波在镁或者镁合金表面上的反射和在镁或者镁合金中传播的急剧衰减来隔离时变电磁场的互耦，从而防止低频和高频电磁场的干扰。采用镁或者镁合金制成的防电磁辐射面料具有优异的电磁屏蔽性能，成为生活工作不可或缺的健康保护用品。其中经线101和纬线102均由AZ31B制成。镁合金作为屏蔽材料不需要像涂层屏蔽材料一样在其表面涂覆导电物质，也不需要如复合屏蔽材料一样在基体中添加导电纤维，产品更加环保，且容易切削加工制造成型。
实施例4：如图1和图2所示，一种防电磁辐射面料包括防辐射屏蔽层1，所述防辐射屏蔽层1由经线101与纬线102相互编织而成，其中经线101和纬线102中的至少一种由镁或者镁合金制成。镁及镁合金材料密度小，具有很好的电磁屏蔽性能，具体的，电磁屏蔽原理即利用电磁波在镁或者镁合金表面上的反射和在镁或者镁合金中传播的急剧衰减来隔离时变电磁场的互耦，从而防止低频和高频电磁场的干扰。采用镁或者镁合金制成的防电磁辐射面料具有优异的电磁屏蔽性能，成为生活工作不可或缺的健康保护用品。其中纬线102由棉纤维、竹炭纤维混纺而成。即经线101采用镁或者镁合金，而纬线102采用混纺纱，使得该面料集镁或者镁合金、棉纤维、竹炭纤维的功能于一体，具有亲肤、抑菌和耐磨的多重功效，在保证防辐射功能的同时还提高面料的穿着质量，对人体起到多方面的保护。纬线102中棉纤维、竹炭纤维的混纺比例为2～4：1～3。具体的，纬线102中棉纤维、竹炭纤维的混纺比例为3：2。
实施例5：如图1和图3所示，一种防电磁辐射面料包括防辐射屏蔽层1，所述防辐射屏蔽层1由经线101与纬线102相互编织而成，其中经线101和纬线102中的至少一种由镁或者镁合金制成。镁及镁合金材料密度小，具有很好的电磁屏蔽性能，具体的，电磁屏蔽原理即利用电磁波在镁或者镁合金表面上的反射和在镁或者镁合金中传播的急剧衰减来隔离时变电磁场的互耦，从而防止低频和高频电磁场的干扰。镁或者镁合金的电导率为2.3×107s/m，相对磁导率为1。相对于高电导率的金属Ag、Cu和高磁导率的金属Fe，镁及镁合金的优势在于能够在满足屏蔽体屏蔽性能技术要求的同时，充分发挥其低密度的优势，制备质量更轻便的产品，制作出的防电磁辐射面料便于折叠，提高穿着舒适度。本产品可以采用窄幅镁带通过编织的手法生产宽幅的产品，投入成本比较低。采用镁或者镁合金制成的防电磁辐射面料具有优异的电磁屏蔽性能，成为生活工作不可或缺的健康保护用品。具体的，所述经线101在纬线102上的排列方式为两上一下45°右斜组织。所述经线101和纬线102均由AZ31B制成。镁合金作为屏蔽材料不需要像涂层屏蔽材料一样在其表面涂覆导电物质，也不需要如复合屏蔽材料一样在基体中添加导电纤维，产品更加环保，且容易切削加工制造成型。经线101的厚度为0.05㎜，宽度为5㎜；纬线102的厚度为0.05㎜，宽度为5㎜，此时的面料屏蔽效果极佳，且质量超轻，面积400mm×650mm的防辐射屏蔽层1质量仅为45.2克，便于折叠，提高穿着舒适度。
屏蔽效能计算公式如下：
其中：H0—未加屏蔽时空间中某点的磁场；H1—加屏蔽后空间中该点的磁场。
此时，防电磁辐射面料中防辐射屏蔽层1的屏蔽效能如下：
某品牌微波炉正常工作，屏蔽前辐射值为167μw/㎝2，加了防辐射屏蔽层1后辐射值为17μw/㎝2，此时的计算结果SE约为20dB，屏蔽效能达到国家标准要求。
此时防辐射屏蔽层1能够屏蔽的辐射强度达到89％。
进一步的，防电磁辐射面料还包括耐磨层2和抗菌层3，所述防辐射屏蔽层1的上部粘附有耐磨层2，所述防辐射屏蔽层1的下部粘附有抗菌层3。其中所述耐磨层2包括纳米防腐耐磨涂料层，纳米防腐耐磨涂料层主要包括纳米防腐耐磨涂料，纳米防腐耐磨涂料是目前已知的具有优异性能的耐磨涂料，具有十分优异的耐磨性能以及附着性能，属于现有技术，在此不再赘述。耐磨层2可以增强防辐射屏蔽层1的耐磨性能，避免经线101以及纬线102发生磨损，进一步提高了防辐射屏蔽层1的耐磨性能，降低磨损速度，延长使用寿命。所述抗菌层3为丙烯酸抗菌抗静电涂料层，选用丙烯酸抗菌抗静电涂料层，不仅具有抗菌功能，还可以具有抗静电的功能，可以避免人体与衣服之间产生静电，提高了穿着者的舒适度，丙烯酸抗菌抗静电涂料层主要包括丙烯酸抗菌抗静电涂料，丙烯酸抗菌抗静电涂料是目前已知的具有抗菌、抗静电性能的涂料，也属于现有技术，在此不再赘述。抗菌层3可以与人体皮肤直接接触，抑制人体皮肤上的细菌生长，使得防电磁辐射面料具有抗菌性能，本发明功能多样，一种面料便可满足人们的多种需求。
实施例6：如图1-图3所示，用于生产上述防电磁辐射面料的制备工艺，包括以下步骤：
S1,将经线101和纬线102在织机中进行编织形成防辐射屏蔽层1；
S2,在防辐射屏蔽层1的上表面粘附有厚度为0.3㎜～0.5㎜的耐磨层2；
S3,在防辐射屏蔽层1的下表面粘附有厚度为0.1㎜～0.3㎜的抗菌层3，进而完成防电磁辐射面料的制作。
进一步的，上述的步骤S1中，经线101的制备过程如下：
S101，将厚度为0.05㎜～0.1㎜，宽度为260mm的镁或者镁合金薄带进行表面清洗，去除轧制过程中薄带表面的润滑油；
S102，将清洗后的镁或者镁合金薄带放入退火炉，加热到150℃～350℃保温15min～45min进行软化退火处理；
S103，将处理后的镁或者镁合金薄带裁切成宽度为3㎜～5㎜的条带作为经线101。
实施例7：如图1-图3所示，用于生产上述防电磁辐射面料的制备工艺，包括以下步骤：
S1,将经线101和纬线102在织机中进行编织形成防辐射屏蔽层1；
S2,在防辐射屏蔽层1的上表面粘附有厚度为0.4㎜的耐磨层2；
S3,在防辐射屏蔽层1的下表面粘附有厚度为0.2㎜的抗菌层3，进而完成防电磁辐射面料的制作。
进一步的，上述的步骤S1中，经线101的具体制备过程如下：
S101，将厚度为0.05㎜，宽度为260mm的镁合金薄带进行表面清洗，去除轧制过程中薄带表面的润滑油；
S102，将清洗后的镁合金薄带放入退火炉，加热到200℃保温30min进行软化退火处理；
S103，将处理后的镁合金薄带裁切成宽度为5㎜的条带作为经线101。
本发明中防电磁辐射面料的防电磁辐射工作原理：如图4所示，当电磁波到达防辐射屏蔽层1表面时，由于空气与镁/镁合金的交界面上阻抗的不连续对入射波产生反射，该种反射不要求防辐射屏蔽层1必须有一定的厚度，只要求交界面上的不连续；未被防辐射屏蔽层1的一表面(即图4中的第一界面)反射掉而进入防辐射屏蔽层1内部的能量，在向前传播的过程中，被防辐射屏蔽层1所衰减；在防辐射屏蔽层1内尚未衰减掉的剩余能量，传到防辐射屏蔽层1的另一表面(即图4中第二界面)时，遇到镁/镁合金－空气阻抗不连续的交界面会形成再次反射，并重新返回防辐射屏蔽层1内。这种反射在防辐射屏蔽层1的两个表面(即图4中第一界面和第二界面)上有多次反射，最终剩余不多尚未衰减掉的电磁波从防辐射屏蔽层1内传出。
屏蔽效能计算公式如下：
或者
其中：E0、H0——未加屏蔽时空间中某点的电(磁)场；E1、H1——加屏蔽后空间中该点的电(磁)场。
Claims (10)
1.一种防电磁辐射面料，其特征在于，包括防辐射屏蔽层(1)，所述防辐射屏蔽层(1)由经线(101)与纬线(102)相互编织而成，其中经线(101)和纬线(102)中的至少一种由镁或者镁合金制成。
2.根据权利要求1所述的防电磁辐射面料，其特征在于，所述经线(101)在纬线(102)上的排列方式为两上一下45°倾斜组织。
3.根据权利要求1所述的防电磁辐射面料，其特征在于，所述经线(101)的厚度为0.05㎜～0.1㎜，宽度为3㎜～5㎜。
4.根据权利要求1所述的防电磁辐射面料，其特征在于，所述经线(101)和纬线(102)中的至少一种由AZ31B制成。
5.根据权利要求1所述的防电磁辐射面料，其特征在于，所述纬线(102)由棉纤维、竹炭纤维混纺而成。
6.根据权利要求5所述的防电磁辐射面料，其特征在于，所述棉纤维、竹炭纤维的混纺比例为2～4：1～3。
7.根据权利要求1～6任一所述的防电磁辐射面料，其特征在于，还包括耐磨层(2)和抗菌层(3)，所述防辐射屏蔽层(1)的上部粘附有耐磨层(2)，所述防辐射屏蔽层(1)的下部粘附有抗菌层(3)。
8.用于生产权利要求1～7任一所述防电磁辐射面料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1,将经线(101)和纬线(102)在织机中进行编织形成防辐射屏蔽层(1)；
S2,在防辐射屏蔽层(1)的上表面粘附有厚度为0.3㎜～0.5㎜的耐磨层(2)；
S3,在防辐射屏蔽层(1)的下表面粘附有厚度为0.1㎜～0.3㎜的抗菌层(3)，完成防电磁辐射面料的制作。
9.根据权利要求8所述的防电磁辐射面料的制备工艺，其特征在于，所述的步骤S1中，所述经线(101)的制备过程如下：
S101，将厚度为0.05㎜～0.1㎜，宽度为260mm的镁或者镁合金薄带进行表面清洗，去除轧制过程中薄带表面的润滑油；
S102，将清洗后的镁或者镁合金薄带放入退火炉，加热到150℃～350℃保温15min～45min进行软化退火处理；
S103，将处理后的镁或者镁合金薄带裁切成宽度为3㎜～5㎜的条带作为经线(101)。
10.根据权利要求9所述的防电磁辐射面料的制备工艺，其特征在于，所述的步骤S1中，所述经线(101)的具体制备过程如下：
S101，将厚度为0.05㎜，宽度为260mm的镁或者镁合金薄带进行表面清洗，去除轧制过程中薄带表面的润滑油；
S102，将清洗后的镁或者镁合金薄带放入退火炉，加热到200℃保温30min进行软化退火处理；
S103，将处理后的镁或者镁合金薄带裁切成宽度为5㎜的条带作为经线(101)。
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