專利名稱：一種交織與浮長鑲嵌方格形電磁屏蔽機織物及其用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及電磁屏蔽材料領域，特別是涉及一種包芯碳長絲包芯紗的電磁屏蔽機織物及用途。
背景技術：
隨著電氣設備應用的日益廣泛，電磁輻射已經成為一種新的污染。人體長期暴露在電磁輻射環境中，神經系統、心血管系統、內分泌系統、生殖系統等都會受到不同程度的傷害。為保護人體不受或盡量減少電磁輻射的危害，人們一方面對電磁輻射源進行屏蔽，減少輻射量，另一方面研制有效的防護材料進行個體防護，電磁輻射防護織物即是其中之一。 目前開發具有電磁波屏蔽功能的織物主要有兩種途徑，一是在織物上施加具有電磁波屏蔽性的涂層整理，二是用具有電磁屏蔽功能的纖維加工成織物。關于第一種途徑，已有很多專利報道，中國專利CN200910054882. 9利用化學鍍銀的方法在滌綸織物表面形成一層銀，從而賦予織物電磁屏蔽性。中國專利 CN200910048743. 5利用化學鍍銅的方法在滌綸織物表面形成一層銅，從而賦予織物電磁屏蔽性。中國專利CN200610119515.9利用真空濺射的方法把金屬鋁、銀、鐵、鎳、鉻、金、鉬或鎂中的一種或幾種；或為金屬鋁、銀、鐵、鎳、鉻、金、鉬或鎂的氧化物中的一種或幾種在織物上形成膜，賦予織物電磁屏蔽作用。金屬鍍膜不耐洗滌，經多次洗滌后，電磁屏蔽效果下降嚴重，鍍膜織物手感粗硬，透氣性不好，而且工藝復雜，為了達到較好的屏蔽效果往往要多次鍍層。這與本發明采用的復合紗織造的方式完全不同。關于第二種途徑，一般是以金屬纖維純紡或和普通服用纖維混紡然后織成織物。 中國專利CN101423996A利用坡莫合金和服用紗線交織制成織物實現電磁屏蔽。中國專利 CN1045428A是將棉纖維和不銹鋼纖維的混紡紗織成電磁屏蔽織物。中國專利CN87103582A 是利用鎳纖維和可紡阻燃纖維混紡紗織成電磁屏蔽織物。金屬纖維的比重大，織成的織物厚重，而且手感粗硬，對皮膚有刺激作用。對普通服用纖維進行金屬鍍層制成導電纖維也歸于第二種方法，中國專利CN201395671Y對化纖長絲鍍銀，然后與普通紗線交織，得到高屏蔽防輻射織物。美國專利USP 5968邪4對尼龍等化纖長絲進行鍍銀制成導電長絲紗，然后采用針織結構織成高導電防輻射針織物。對化纖長絲直接鍍金屬能克服金屬纖維厚重和刺激皮膚的缺點，也能克服鍍金屬膜織物手感粗硬、透氣性不好和不耐洗滌的缺點，但同樣有工藝復雜的問題。這與本發明采用的復合紗織造、采用不同交織方式和控制織物結構相的方式完全不同。以碳長絲制成的紡織品可以作為電磁波屏蔽材料，因為碳長絲的電性能近似于金屬。碳長絲的電阻率為(1. 5 3. 0) X IO-3 Ω cm，是一種優秀的電磁屏蔽結構材料，但碳長絲很脆，在彎曲過程中很容易發生單纖維斷裂的情況。因此，大部分碳長絲復合材料的應用首先都是預成型然后再涂樹脂固化定型制作成所需形狀的結構材料。而目前的加工方法主要是利用專用三維編織設備將碳長絲紗編織成三維織物然后再涂覆樹脂定型冷卻得到復合材料。在編織的過程中，碳長絲紗易斷裂且表面容易磨毛形成毛羽，所以碳長絲很難形成織物。有人曾嘗試過在碳長絲上浸透糊劑、油劑等集束劑來提高集束性能，但為了提高集束性能而使用集束劑，會使碳長絲變得粗硬。在專利文獻特開平2-133632號公報上中用熱塑性復絲包纏碳長絲制成耐久性縫紉紗線，在專利文獻特開昭64-061527號公報上用空心錠的紡紗方式紡了碳長絲為芯紗由超高分子量聚乙烯纖維包覆的包覆紗，保留了碳長絲高強、高模的優點，且抑制了碳長絲毛羽的產生。這是在表達如何保護碳長絲絲束不受損傷。美國專利USP 4237108號提供一種制備碳長絲織物的方法，將經過熱定型處理的丙烯腈纖維編織成布，再進行氧化處理，接著碳化處理，得到碳長絲織物。中國專利CN 200780014529. 7提供一種利用噴氣織機織造碳長絲布的方法，以纖度400_6000teX的碳長絲紗條為經紗，以纖度為該碳長絲紗條的1/5或以下的輔助纖維為緯紗織造單向性碳長絲織物，很好地克服了織造過程中碳長絲起毛問題。但該方法只能織造碳長絲單向織物，且織造參數調整比較復雜，經密、緯密也有一定限制以防止出現碳長絲起毛影響織造。這些是在解決純碳長絲織物的加工問題，與本發明采用的復合紗交織織造的原理完全不同。上訴電磁波屏蔽織物或稱吸波織物都是以均勻體的方式來進行電磁波屏蔽的，與本發明存在在原理、方法、結構和用途上的根本不同。最為相近的是中國專利CN200710190584. 3提供一種制備碳長絲織物的方法，用再生纖維素纖維或聚丙烯腈纖維紗線織造成欄柵織物，以高溫加熱得到石墨纖維紗線網為基布，利用干法噴射紡絲而形成織物。用丙烯腈纖維或再生纖維素纖維織造然后碳化形成碳長絲織物的方法雖然避免了碳長絲起毛的問題，纖維通過熱處理會發生熱收縮，當對碳化不充分的織物進行熱處理時會因為熱收縮而使纖維變形，影響織物的外觀和平整度，而且高溫處理勢必要消耗大量能量，不夠節能。但該方法是先以再生纖維素纖維或聚丙烯腈纖維制成柵格狀織物，然后碳化得到露空柵格狀純碳長絲的織物，其目的是為了避免紡紗織造中對碳長絲的損傷，且不能作為服裝用織物，這與本發明的原理、成形方式和織物形式均不同。本發明使用包芯碳長絲包芯紗，使碳長絲紗很好的克服在編織過程中容易形成毛刺的弱點。使碳長絲紗能夠像普通紗一樣，在普通織機上織造，提供吸波織物用于電磁波屏蔽和防護的服裝以及其他紡織品，拓寬碳長絲束的使用范圍。
發明內容
本發明的目的是提供一種能有效地用于個體防護的電磁波屏蔽織物及其用途。為了達到上述目的，本發明提供了一種電磁屏蔽織物，包括經紗和緯紗，其特征在于，所述的經紗和緯紗的至少一種的全部或部分由碳長絲包芯紗構成；至少一部分由碳長絲包芯紗構成的經紗的至少一段不與緯紗交織，或者，至少一部分由碳長絲包芯紗構成的緯紗的至少一段不與經紗交織，或者，至少一部分由碳長絲包芯紗構成的經紗的至少一段不與緯紗交織且至少一部分由碳長絲包芯紗構成的緯紗的至少一段不與經紗交織。優選地，所述的電磁屏蔽織物分為經緯交織區和伸直浮長區，經緯交織區內至少一部分經紗和至少一部分緯紗相互交織，伸直浮長區內包含不與經紗交織的緯紗以及不與緯紗交織的經紗的至少一種，經緯交織區和伸直浮長區皆為方格形，經緯交織區和伸直浮長區相互間隔或相互重合。
更優選地，所述的方格形為正方形或矩形。優選地，所述的碳長絲包芯紗包括碳長絲以及包覆在碳長絲外的其他纖維。更優選地，所述的其他纖維為化纖長絲、天然纖維或化纖短纖維。優選地，所述的碳長絲包芯紗占電磁屏蔽織物整體重量的10 100%。本發明還提供了上述電磁屏蔽織物在制作抗電磁輻射的防護服裝以及其他方面防護用紡織品的用途，所述的抗電磁輻射的防護服裝尤指私密安全保護服裝，其他方面防護用紡織品尤指罩、套、屏等家用和防護用紡織品。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果
(1)該機織物集合了屈曲和伸直排列電磁屏蔽的優勢，對0.5 2. OGHz范圍內電磁波都能通過對機織物的經紗、緯紗的排列密度，織物的結構相，經緯交織區與浮長區的大小及比例，碳長絲在所述的復合紗中的質量比，所述碳長絲包芯紗在織物中的質量比中的至少一項的調整來改善，達到有效地屏蔽和吸收。(2)該電磁屏蔽機織物，可用于電磁波屏蔽的防護服裝，尤其是用于人體私密性、 安全性、舒適型和高強度的多功能保護服裝，以及罩、套、蓋、屏等家用和產業用紡織品。
圖Ia是全部碳長絲包芯紗織成的交織和浮長1隔1交替的電磁屏蔽機織物示意圖Ib是全部碳長絲包芯紗織成的正方形格鑲嵌的電磁屏蔽機織物示意圖； 圖Ic是全部碳長絲包芯紗織成的正方與矩形格組合鑲嵌的電磁屏蔽機織物示意圖； 圖加是碳長絲包芯紗和其他纖維紗線1隔1織成的交織和浮長1隔1交替的電磁屏蔽機織物示意圖2b是部分碳長絲包芯紗織成的正方形格重疊鑲嵌的電磁屏蔽機織物示意圖； 圖2c是部分碳長絲包芯紗織成的正方形格部分重疊鑲嵌的電磁屏蔽機織物示意圖； 圖3a是緯紗采用部分其他纖維紗線的條帶狀鑲嵌的電磁屏蔽機織物示意圖； 圖北是經紗采用部分其他纖維紗線的條帶狀鑲嵌的電磁屏蔽機織物示意圖； 圖3c是經紗采用部分其他纖維紗線的條帶狀鑲嵌部分重疊的電磁屏蔽機織物示意
圖4是碳長絲包芯紗示意圖。
圖中1——包芯碳長絲包芯紗；
2——其他纖維紗；
3——碳長絲；
4——其他纖維； 其中
DS區為高電磁波屏蔽功能區(DS: Double Shielding) :DS_FF為經浮長和緯浮長都是碳長絲包芯紗的浮長區(F-Float)，DS-Wff為經緯紗都是碳長絲包芯紗的經緯交織區 (W-Woven)；
S區為有電磁波屏蔽功能區(S: Shielding) :S_F為經浮長或緯浮長為碳長絲包芯紗的浮長區，S-W為經紗或緯紗為碳長絲包芯紗的經緯交織區；
5NS區為無電磁波屏蔽功能區(NS: Non-Shielding):沒有碳長絲包芯紗的區域。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。本發明提供了一種電磁屏蔽織物，包括經紗和緯紗，所述的經紗和緯紗的至少一種的全部或部分由碳長絲包芯紗構成，如圖4所示，為碳長絲包芯紗示意圖，所述的碳長絲包芯紗1包括碳長絲3以及包覆在碳長絲3外的其他纖維4，所述的經紗和緯紗的其他部分的紗線應選取與所述碳長絲包芯紗的外包覆其他纖維相同或相近化學組成的纖維所紡成的紗線。至少一部分由碳長絲包芯紗構成的經紗的至少一段不與緯紗交織，或者，至少一部分由碳長絲包芯紗構成的緯紗的至少一段不與經紗交織，或者，至少一部分由碳長絲包芯紗構成的經紗的至少一段不與緯紗交織且至少一部分由碳長絲包芯紗構成的緯紗的至少一段不與經紗交織。所述的電磁屏蔽織物分為經緯交織區和伸直浮長區，經緯交織區內至少一部分經紗和至少一部分緯紗相互交織，伸直浮長區內包含不與經紗交織的緯紗以及不與緯紗交織的經紗的至少一種，經緯交織區和伸直浮長區皆為方格形，經緯交織區和伸直浮長區相互間隔或相互重合，所述的經緯交織區和伸直浮長區分別對應的是碳長絲的屈曲排列和伸直排列，并可形成兩者鑲嵌方格形的電磁屏蔽機織物。如此，可以在該機織物中形成兩種排列形式的電磁屏蔽纖維段。所述的方格內可以是單一交織的正交屈曲排列或單一浮長的正交伸直排列；也可以是交織與浮長組合的排列。所述的電磁屏蔽是指對電磁波輻射的吸收屏蔽效能，其可以通過對機織物的經紗、緯紗的排列密度，織物的結構相，經緯交織區與伸直浮長區的大小及比例，碳長絲在所述的復合紗中的質量比，所述碳長絲包芯紗在織物中的質量比中的至少一項的調整來改善。所述的排列密度是指單位長度內的經、緯紗根數；所述的結構相是指經、緯紗的屈曲波高；所述的織物經緯交織區和伸直浮長區是指所述區域內的經紗根數’緯紗根數。取所述的碳長絲包芯紗按工藝要求整經，全部是碳長絲包芯紗或者間隔其他纖維紗。按上機工藝圖穿棕、引緯、打緯，進行上機進行編織。涉及的參數主要有碳長絲包芯紗 1與其他纖維紗線2的間隔比例；紗線的排列密度、屈曲波高和起伏規律；經浮長、緯浮長和交織的比例；柵格條塊的形式和大小。得到本發明所述的三類電磁屏蔽編織物
(a)全部碳長絲包芯紗織成的方格形鑲嵌的電磁屏蔽機織物實施例1 實施例3，具體工藝參數見表1 ；
(b)部分碳長絲包芯紗交織與浮長組合的方格形鑲嵌的電磁屏蔽機織物實施例4 實施例6，具體工藝參數見表2 ；
(c)部分碳長絲包芯紗交織和浮長組合的條帶狀鑲嵌的電磁屏蔽機織物實施例7 實施例9，具體工藝參數見表3。由于織物的經紗、緯紗的排列密度，織物的結構相、經緯交織區與伸直浮長區的大小及比例、碳長絲在所述的復合紗中的質量比、所述碳長絲包芯紗在織物中的質量比，對電磁波的屏蔽效能(EMSE :electro- magnetic shielding efficiency)曲線的峰值與峰值對應的頻率/_，以及較高電磁波屏蔽效能的頻率段[Λ，/；]、該頻段的屏蔽效能峰的形
態和屏蔽效能平均值@有影響，其中，SE = \^SEdfj{f.2 -/O，式中i\, f2分別為較高電磁
波屏蔽效能頻率段的起始頻率和終止頻率。所以，對這三類電磁屏蔽編織物，9個實施例試樣作電磁屏蔽效能EMSE的測量和計算。所得5個參數結果值分列于對應的表1、表2和表 3中。實施例1
取棉/碳長絲包芯紗作為經緯紗，根據人體私密部位的模糊和遮擋要求，設計碳長絲包芯紗方格形鑲嵌的電磁屏蔽機織物，如圖Ia所示。經緯紗都是交織和浮長1隔1交替而織成的，形成交織點和浮長點的點陣排列結構，經緯紗交織形成經緯交織區(DS-Wff)，為高電磁波屏蔽功能區；經浮長和緯浮長正交形成伸直浮長區(DS-FF)，為高電磁波屏蔽功能區。具體工藝參數和電磁屏蔽效能EMSE5參數實測值見表1。該織物織成后，可經過染色、 后整理等后制成電磁波屏蔽和防護的服裝，屬于棉風格舒適型，用于日常的穿著及人體安全防護和私密保護，以及罩、套、屏等家用和防護用紡織品，還兼具有高強的功能。實施例2
取毛/碳長絲包芯紗作為經緯紗，根據人體私密部位的模糊和遮擋要求，設計碳長絲包芯紗正方形格鑲嵌的電磁屏蔽機織物，如圖Ib所示。經緯紗交織形成正方形經緯交織區，是高電磁波屏蔽功能區(DS-Wff)；經浮長和緯浮長正交形成正方形伸直浮長區，是高電磁波屏蔽功能區(DS-FF)。具體工藝參數和電磁屏蔽效能EMSE5參數實測值見表1。該織物織成后，可經過染色、后整理等后制成電磁波屏蔽和防護的服裝，屬于毛風格舒適型，用于日常的穿著及人體安全防護和私密保護，以及罩、套、屏等家用和防護用紡織品，還兼具有高強的功能。實施例3
取蠶絲/碳長絲包芯紗作為經緯紗，根據人體私密部位的模糊和遮擋要求，設計碳長絲包芯紗正方形和矩形格鑲嵌的電磁屏蔽機織物，如圖Ic所示。經緯紗交織形成正方形和矩形經緯交織區，是高電磁波屏蔽功能區(DS-Wff)；經浮長和緯浮長正交形成正方形和矩形伸直浮長區，是高電磁波屏蔽功能區(DS-FF)。具體工藝參數和電磁屏蔽效能EMSE5參數實測值見表1。該織物織成后，可經過染色、后整理等后制成電磁波屏蔽和防護的服裝，屬于絲風格舒適型，用于日常的穿著及人體安全防護和私密保護，以及罩、套、屏等家用和防護用紡織品，還兼具有高強的功能。表1實施例1 3的工藝參數和電磁屏蔽效能EMSE5參數實測值
權利要求
1.一種電磁屏蔽織物，包括經紗和緯紗，其特征在于，所述的經紗和緯紗的至少一種的全部或部分由碳長絲包芯紗(1)構成；至少一部分由碳長絲包芯紗(1)構成的經紗的至少一段不與緯紗交織，或者，至少一部分由碳長絲包芯紗(1)構成的緯紗的至少一段不與經紗交織，或者，至少一部分由碳長絲包芯紗(1)構成的經紗的至少一段不與緯紗交織且至少一部分由碳長絲包芯紗(1)構成的緯紗的至少一段不與經紗交織。
2.如權利要求1所述的電磁屏蔽織物，其特征在于，分為經緯交織區和伸直浮長區，經緯交織區內至少一部分經紗和至少一部分緯紗相互交織，伸直浮長區內包含不與經紗交織的緯紗以及不與緯紗交織的經紗的至少一種，經緯交織區和伸直浮長區皆為方格形，經緯交織區和伸直浮長區相互間隔或相互重合。
3.如權利要求2所述的電磁屏蔽織物，其特征在于，所述的方格形為正方形或矩形。
4.如權利要求1所述的電磁屏蔽織物，其特征在于，所述的碳長絲包芯紗(1)包括碳長絲(3)以及包覆在碳長絲(3)外的其他纖維(4)。
5.如權利要求4所述的電磁屏蔽織物，其特征在于，所述的其他纖維為化纖長絲、天然纖維或化纖短纖維。
6.如權利要求1所述的電磁屏蔽織物，其特征在于，所述的碳長絲包芯紗(1)占電磁屏蔽織物整體重量的10 100%。
7.權利要求1所述的電磁屏蔽織物在制作抗電磁輻射的防護服裝以及其他方面防護用紡織品的用途。
全文摘要
本發明提供了一種交織與浮長鑲嵌方格形電磁屏蔽機織物及其用途。所述的電磁屏蔽織物，包括經紗和緯紗，其特征在于，所述的經紗和緯紗的至少一種的全部或部分由碳長絲包芯紗構成；至少一部分由碳長絲包芯紗構成的經紗的至少一段不與緯紗交織，或者，至少一部分由碳長絲包芯紗構成的緯紗的至少一段不與經紗交織，或者，至少一部分由碳長絲包芯紗構成的經紗的至少一段不與緯紗交織且至少一部分由碳長絲包芯紗構成的緯紗的至少一段不與經紗交織。本發明的優點是電磁屏蔽效果好，能有效地用于個體防護。
文檔編號D03D15/00GK102409467SQ20111028829
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月27日 優先權日2011年9月27日
發明者于偉東, 吳瑜, 周勝, 鄧成亮, 陳毅 申請人:東華大學