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防微波辐射非织造织物的生产工艺与性能测试[复制链接]
非织造织物生产工艺简单,劳动生产率高,可应用的纤维原料范围广,产品用途广,近年来得到了高速的发展。防微波辐射非织造织物是在德国进口的水刺非织造设备上生产的,主要通过开棉、梳棉、水刺、印刷、上胶、烘干、卷取、分切等过程,其技术原理是将不锈钢纤维、粘胶、涤纶等纤维按量进行开清、混合,然后进行高速杂乱梳理,再通过高压水刺进行缠绕,烘干后,分切成产品。采用不锈钢纤维与粘胶、涤纶等纤维混合生产的防微波辐射非织造织物,织物中的不锈钢纤维构成纵横交错的隔离网,经测试,有比较好的屏蔽效果,可赋予非织造织物新的功能,其工艺方法比不锈钢纤维混纺纱机织物、针织物更方便,故有着广泛的应用前景。
1.1 原料配方及工艺流程
原料配方(1.44 dtexx38 mm):60%粘胶,20%涤纶;20%不锈钢纤维(6 umx50 mm).工艺流程如下:
1.2 技术关键
(1)防微波辐射非织造织物的关键工艺是梳棉,梳棉机的生产速度从80~100 m/min提高到250 m/min,不但提高了生产效率,降低了生产成本,而且通过提高棉网的均匀度和原料混合的均匀度,提高了生产过程的梳理效果,保证了产品防微波辐射的性能。
(2)生产工艺过程的另一关键技术是水刺,水刺压力稳定并符合要求是重中之重。根据材料表面质量和希望得到的喷水交缠度,采用引进德国的高压泵,使水刺压力增加到280 Pa左右,并且保持稳定,增加了产品的缠绕效果和强力。同时把水刺头从常规的7-9个增加到12个,使纤维缠绕和混合更加均匀。
(3)目前国内水刺布生产时,平均1t水刺布需要 250t水,一些企业为了降低用水成本,采用过滤装置回收用水。但需要经常清洗或更换滤芯,否则极易造成水刺头堵塞或滤芯堵塞,使过滤回收的水供应不上生产。本生产工艺中采用汽浮水处理装置,平均1t水刺布只需1t水左右,也无需经常维护,降低了生产成本,利于环境保护。
2 性能测试方法
防微波辐射非织造织物电磁屏蔽性能测试方法主要有实测和估算2种。测试材料:2种厚度(O.25cm、 0.4cm)的不锈钢纤维非织造织物;测试条件:20℃,相对湿度48%。
2.1 实测方法
采用ATSM D4935平面材料电磁波屏蔽效能的标准测试方法对织物屏蔽效能进行测试.虽然该方法测试效果准确,但是测试费用很高,只能对批量生产的成品织物进行屏蔽性能的测试。在产品研发试织过程中,不可能对工艺探讨过程中试织的每一样品进行此种费用昂贵的测试,不然会大大提高产品的开发成本。同时,该测试方法只属于对平面材料的测试范畴,然而现实生活中使用的屏蔽用品,如屏蔽帐篷、电磁辐射防护服等,绝大部分既不是简单的平面材料。也不是无任何缝隙和孔洞的完全密封的屏蔽体。
2.2 估算方法
根据电磁屏蔽原理,屏蔽材料的屏蔽效能(SE)由材料的表面反射损耗(R)、内部吸收损耗 (A)和内部反射损耗(B)三部分组成,即:
由于SE值在1O dB以上时,值因过小可忽略不计,因此(1)式可整理为
式(2)中:R为屏蔽材料的反射损耗,dB;p为屏蔽材料的比电阻,Ω·cm;f为电磁波的频率,MHz;d为屏蔽材料的厚度cm。
比电阻值在0.1 Ω·cm的织物,其各频段的电磁波衰减在35 dB以下。而比电阻值分别在1.0 Ω·cm与1O Ω·cm的2种织物,其各频段的电磁波衰减却都在2O~3OdB.因此,对于开发试织的防电磁波屏蔽性能的织物,可以根据客户的要求或产品应达到的功能,用万用电表测试它们的比电阻值,再由比电阻值间接地估算它们的屏蔽性能。
屏蔽率(%)为透过非织造布电磁波能量被屏蔽掉的百分比,屏蔽率(%)与屏蔽效能SE(实测值)之间的关系:
3 结果与分析
先用万用电表测量了它们的表面比电阻,然后根据经验公式电磁波屏蔽织物的屏蔽效能与织物表面比电阻之间的关系,估算它们的屏蔽性能比电阻值在同一数量级,其各频段的电磁波衰减值变化不大。
(1)在相同的频率条件下,相同混纺比的不锈钢纤维非织造织物的厚度越大,内含不锈钢纤维越多,其屏蔽效能越好;(2)在不同的频率条件下,织物屏蔽效能的估算值和实测值的差值百分比非常接近。因此,在用表面比电阻来预测防电磁辐射非织造织物的屏蔽性能SE时,可以取一个比较合理的差值百分比(5种频率下差异的平均值),分别用它们来对防电磁辐射非织造织物的屏蔽性能阳计算值进行修正;(3)实践证明:测出织物的表面比电阻后,可以大致预测防电磁辐射织物的电磁屏蔽性能。在实际生产开发和设计中,仅用万用表测量不同试样的表面比电阻,就可以选择确认一种比较合理的原料配比和厚度的屏蔽织物,而不需要对每一种织物进行屏蔽效能的测试。
本估算方法具有方便、简单、快捷、成本投人少等优点。所以,该估算方法比实测方法更具有实际意义。
4 结论
4.1 用不锈钢纤维与粘胶、涤纶等纺织材料生产防微波辐射非织造织物时,只要按工艺要求把梳棉机的生产速度提高到250 m/min,水刺头增加到12个,水刺压力增加到280 Pa左右,并且保持稳定,就可以生产出纤维混合均匀、缠绕效果较好、防微波辐射性能较高的功能性非织造织物。
4 2 防微波辐射非织造织物的电磁屏蔽性能测试有实测和估算2种方法。实测比较精确,但测试费用昂贵;估算与实测值有一定的差异,但差值百分比非常接近,可以取不同频率下的差异平均值,对其屏蔽性能SE计算值进行修正。
4.3 防微波辐射非织造织物的电磁屏蔽性能估算方法方便、快捷、简单、经济,在产品研发过程中比实测方法更具有实际意义。本估算方法不但适用于防微波辐射非织造织物的性能测试,对其他织物的防微波性能测试同样适用。
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