不锈钢纤维含量对防辐射混纺织物服用性能的影响*

江西服装学院， 江西 南昌 330201

以316L不锈钢为基材，经复合组装、集束拉拔等工序制备的直径为1～2 μm的不锈钢纤维，具有高强度、高导电、高导热、耐高温、耐腐蚀等优点，被广泛应用于纺织服装、航空军事、电子化工等领域。黏胶纤维是人们开发利用较早的再生纤维素纤维，具有成本低、品种多样、服用性能优良等特点，深受消费者的青睐[1-2]。近年来，电子产品的广泛应用使得电磁辐射无处不在、无时不在，给人们的身体健康，尤其是孕妇和婴幼儿等特殊人群造成了巨大的安全隐患[3-4]。目前，市售防辐射面料主要有以下4种：(1)银纤维防辐射织物。该织物颜色单一，难以染色，对电磁辐射的屏蔽效能与不锈钢纤维防辐射织物相当，但是金属银的使用使得其成本过高。(2)铜/镍离子防辐射织物。该款织物对电磁辐射的屏蔽效能较好，但成本过高，耐洗涤性能较差。(3)多元素(纳米)防辐射织物。该款织物与铜/镍离子防辐射织物性能相似，对电磁辐射屏蔽效能较好，成本过高，耐洗涤较差，但织物色泽、手感略优于铜/镍离子防辐射织物。(4)本文所研究的不锈钢纤维防辐射织物。该款织物常以全棉、锦涤、锦棉、涤棉与不锈钢纤维进行混纺，具有耐洗、透气、屏蔽效能强、成本低等特点，其中，前3种防辐射织物由于成本与自身存在的服用缺陷，均难以在服用领域实现大规模的市场化。目前市售不锈钢纤维混纺防辐射织物中，与黏胶纤维的混纺产品较少，但黏胶纤维具有良好的服用性能，故本文尝试使用不锈钢纤维与黏胶纤维进行混纺制备不锈钢纤维/黏胶纤维混纺织物，并测试不锈钢纤维含量对混纺织物服用性能的影响，以期为不锈钢纤维/黏胶纤维混纺织物在纺织服装领域的功能性应用提供参考。

1 试验部分

1.1 试验材料

普通黏胶纤维(线密度为1.32 dtex，山东海龙股份有限公司)、不锈钢纤维(直径为6～8 μm，莱芜龙志工贸有限公司)。

1.2 设备与仪器

SEH-408型恒温恒湿箱(东莞市赛思检测设备有限公司)、YG747型通风式快速八篮烘箱(常州市天祥纺织仪器有限公司)、INSTRON 5590型万能材料试验机(美国英斯特朗公司)、JJBC型系列电子分析天平(常熟市双杰测试仪器厂)、YG541B型全自动织物折皱弹性仪(温州方圆仪器有限公司)、QS-M401型织物感应式静电测试仪(北京恒奥德科技有限公司)、YG606D型平板式织物保温仪(南通三思纺织科技有限公司)。

1.3 试验方法

1.3.1 不锈钢纤维/黏胶纤维混纺织物的设计

参照文献[5]纺制不锈钢纤维含量分别为0、3%、6%、9%、12%、15%，纱线捻系数为330，线密度为14.5 tex的不锈钢纤维/黏胶纤维混纺纱。利用小型剑杆织机将上述纱线织造成经纬纱密度分别为380和320根/(10 cm)的平纹织物。

1.3.2 性能测试

(1) 回潮率。所织造不锈钢纤维/黏胶纤维混纺织物在温度为(105±1)℃的八篮烘箱中烘至恒重后称重，记为m；在相对湿度为(65±1)%、温度为(20±1)℃的恒温恒湿箱调湿24 h后称重，记为m′。利用式(1)计算混纺织物的回潮率，重复测试5次，测试结果取平均值。

(1)

(2) 力学性能。调湿方法同回潮率测试前的调湿，然后将其沿经纱方向裁剪成长250 cm、宽50 cm的布样。使用万能材料试验机对混纺织物进行断裂强力与断裂伸长率测试，夹持长度为200 cm，选择等速伸长(CRE)拉伸方式，拉伸速度为100 mm/min，重复测试30次，测试结果取平均值。

(3) 折皱回复性能。参照GB/T 3819—1997《纺织品 织物折痕恢复性的测定 回复角法》测试混纺织物的急弹与缓弹折皱回复角(经向与纬向)，重复测试20次，测试结果取平均值。

(4) 抗静电性能。参照FZ/T 01042—1996《纺织材料静电性能静电电压半衰期的测定》测试混纺织物的半衰期，重复测试20次，测试结果取平均值。

(5) 保暖性能。参照GB/T 11048—2008《纺织品生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定》，测试混纺织物的保温率，重复测试10次，测试结果取平均值。

(6) 电磁辐射屏蔽效能。按照上述方法调湿，参照GB/T 30142—2013《平面型电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法》测试混纺织物的电磁屏蔽效能，重复测试10次，测试结果取平均值。

2 结果与讨论

2.1 回潮率

不锈钢纤维含量对混纺织物回潮率的影响见图1。由黏胶纤维性能指标可知，黏胶纤维在纯净、松散状态下的公定回潮率约为13.0%，图中计算值曲线是在假定黏胶纤维的公定回潮率为13.0%、不锈钢纤维的回潮率为0、混纺织物的回潮率为2种纤维的加权值的条件下计算而得的。图中的测试值曲线则是混纺织物实际测试值。

图1 不锈钢纤维含量对混纺织物回潮率的影响

从图1可以看出，混纺织物回潮率实际测试值略低于计算值，且线性率较高，这是由于混纺织物回潮率受到诸如纱线捻度、经纬纱线密度等参数的影响，且混纺织物中不锈钢纤维含量成线性增加。由此可知，在评价不锈钢纤维/黏胶纤维混纺织物回潮率时，可以将混纺织物中的不锈钢纤维含量作为参考，以此判断织物的吸湿导汗性能。

2.2 力学性能

不锈钢纤维含量对混纺织物力学性能的影响见图2。

图2 不锈钢纤维含量对混纺织物力学性能的影响

从图2可以看出，混纺织物的断裂强力与断裂伸长率开始均随混纺织物中不锈钢纤维含量的增加而增加。这是由于不锈钢纤维的力学性能优于黏胶纤维，随着不锈钢纤维含量的增加，织物的力学性能随之增加。但混纺织物的力学性能还受到多方面因素的影响，诸如纤维摩擦因数、纱线捻系数、织物经纬纱线密度等，因此当不锈钢纤维含量超过12%时，混纺织物的断裂强力与断裂伸长率趋于平稳。由此可见，不锈钢纤维含量超12%时其对混纺织物力学性能的影响较小。

2.3 折皱回复性能

不锈钢纤维含量对混纺织物折皱回复性能的影响见图3。

图3 不锈钢纤维含量对混纺织物折皱回复性能的影响

从图3可以看出，混纺织物的急弹与缓弹折皱回复角开始均随混纺织物中不锈钢纤维含量的增加而不断增加。这是由于不锈钢纤维所特有的高弹性模量赋予了不锈钢纤维/黏胶纤维混纺织物较好的形态记忆功能。混纺织物的形态记忆功能也受到混纺织物诸多参数的影响，其中以纱线捻系数为最。从图3中曲线变化趋势可以看出，当不锈钢纤维含量超过12%时，混纺织物的急弹与缓弹折皱回复角趋于平缓，增加幅度减小。由此可见，当不锈钢纤维含量超过12%时，不锈钢纤维含量对混纺织物的形态记忆功能影响减弱。

2.4 抗静电性能

不锈钢纤维含量对混纺织物抗静电半衰期的影响见图4。

图4 不锈钢纤维含量对混纺织物抗静电半衰期的影响

从图4可以看出，混纺织物的半衰期随不锈钢纤维含量的增加不断降低，且半衰期下降与混纺织物中的不锈钢纤维含量基本呈线性相关，这是由于不锈钢纤维具有高导电性，而黏胶纤维几乎不导电，这就使得不锈钢纤维/黏胶纤维混纺织物的半衰期完全依赖于不锈钢纤维的含量；半衰期测试值与完全线性的差别，是由于织物织造参数、测试环境温湿度与织物中含水率等因素造成的。由此可知，混纺织物的半衰期会随混纺织物中的不锈钢纤维含量的增加持续下降，抗静电性能不断提高。

2.5 保暖性能

不锈钢纤维含量对混纺织物保暖率的影响见图5。

图5 不锈钢纤维含量对混纺织物保暖率的影响

从图5可以看出，混纺织物的保暖率随不锈钢纤维含量的增加不断降低，且保暖率与混纺织物中不锈钢纤维含量基本呈线性相关，这是由于不锈钢纤维具有高导热性。由文献[7]可知，20 ℃左右时不锈钢纤维的导热系数为16.000 W/(m2·℃)，远高于黏胶纤维的导热系数[0.055～0.071 W/(m2·℃)][8]。保温率测试值与完全线性的差别是由织造参数、测试环境温湿度及织物中的含水率等因素造成的。由此可知，混纺织物的保温率会随混纺织物中不锈钢纤维含量的增加而持续下降。

2.6 电磁辐射屏蔽效能

不锈钢纤维含量对混纺织物电磁辐射屏蔽效能的影响见表1。从表1可以看出，混纺织物的屏蔽效能开始随着混纺织物中不锈钢纤维含量的增加而不断增加；当不锈钢纤维含量超过12%时，屏蔽效能趋于稳定，且此时混纺织物在10 MHz时的屏蔽效能超过20.00 dB，具有很好的电磁辐射屏蔽效能。由此可知，当混纺织物中不锈钢纤维含量约为12%时混纺织物即具有较好的电磁辐射屏蔽效能。

表1 不锈钢纤维含量对混纺织物电磁辐射屏蔽效能的影响

3 结语

本文研究了不锈钢纤维含量对不锈钢纤维/黏胶纤维混纺织物服用性能的影响。结果表明：混纺织物的回潮率与保暖性能开始随不锈钢纤维含量的增加不断下降；抗静电性能随不锈钢纤维含量的增加不断增加；力学性能、折皱回复性能与电磁辐射屏蔽效能开始随不锈钢纤维含量的增加不断增加，当不锈钢纤维含量超过12%时，3项指标趋于稳定。由此可见，不锈钢纤维/黏胶纤维混纺织物的开发时，可将不锈钢纤维含量控制在12%左右。同时，上述测试分析验证了不锈钢纤维/黏胶纤维混纺织物的可行性，拓宽了不锈钢纤维防辐射织物纤维原料选择的范围。