CN102425023B - 一种包覆式碳纤维长丝复合纱的吸波机织物及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种包覆式碳纤维长丝复合纱的吸波机织物及用途，所述的包覆式碳纤维长丝复合纱包括经纱和纬纱，其特征在于，所述的经纱和纬纱的至少一种的全部或部分由包覆式碳纤维长丝复合纱构成。本发明使用包覆式碳纤维长丝复合纱，克服了碳纤维在编织过程中容易形成毛刺的弱点，使碳纤维长丝纱能够像普通纱一样，在普通织机上织造，所述的吸波织物可用于制造电磁波屏蔽和防护的服装以及其他纺织品，拓宽了碳长丝纤维的使用范围。

Description

一种包覆式碳纤维长丝复合纱的吸波机织物及其用途
技术领域
本发明涉及电磁屏蔽技术领域，特别是涉及一种包覆式碳纤维长丝复合纱的吸波机织物及用途。
背景技术
随着电气设备应用的日益广泛，电磁辐射已经成为一种新的污染。人体长期暴露在电磁辐射环境中，神经系统、心血管系统、内分泌系统、生殖系统等都会受到不同程度的伤害。为保护人体不受或尽量减少电磁辐射的危害，人们一方面对电磁辐射源进行屏蔽，减少辐射量，另一方面研制有效的防护材料进行个体防护，电磁辐射防护织物即是其中之一。目前开发具有电磁波屏蔽功能的织物主要有两种途径，一是在织物上施加具有电磁波屏蔽性的涂层整理，二是用具有电磁屏蔽功能的纤维加工成织物。
关于第一种途径，已有很多专利报道，中国专利CN200910054882.9利用化学镀银的方法在涤纶织物表面形成一层银，从而赋予织物电磁屏蔽性。中国专利CN200910048743.5利用化学镀铜的方法在涤纶织物表面形成一层铜，从而赋予织物电磁屏蔽性。中国专利CN200610119515.9利用真空溅射的方法把金属铝、银、铁、镍、铬、金、铂或镁中的一种或几种；或为金属铝、银、铁、镍、铬、金、铂或镁的氧化物中的一种或几种在织物上形成膜，赋予织物电磁屏蔽作用。金属镀膜不耐洗涤，经多次洗涤后，电磁屏蔽效果下降严重，镀膜织物手感粗硬，透气性不好，而且工艺复杂，为了达到较好的屏蔽效果往往要多次镀层。这与本发明采用的复合纱织造的方式完全不同。
关于第二种途径，一般是以金属纤维纯纺或和普通服用纤维混纺然后织成织物。中国专利CN101423996A利用坡莫合金和服用纱线交织制成织物实现电磁屏蔽。中国专利CN1045428A是将棉纤维和不锈钢纤维的混纺纱织成电磁屏蔽织物。中国专利CN87103582A是利用镍纤维和可纺阻燃纤维混纺纱织成电磁屏蔽织物。金属纤维的比重大，织成的织物厚重，而且手感粗硬，对皮肤有刺激作用。对普通服用纤维进行金属镀层制成导电纤维也归于第二种方法，中国专利CN201395671Y对化纤长丝镀银，然后与普通纱线交织，得到高屏蔽防辐射织物。美国专利USP 5968854对尼龙等化纤长丝进行镀银制成导电长丝纱，然后采用针织结构织成高导电防辐射针织物。对化纤长丝直接镀金属能克服金属纤维厚重和刺激皮肤的缺点，也能克服镀金属膜织物手感粗硬、透气性不好和不耐洗涤的缺点，但同样有工艺复杂的问题。这与本发明采用的复合纱织造、采用不同交织方式和控制织物结构相的方式完全不同。
以碳纤维制成的纺织品可以作为电磁波屏蔽材料，因为碳纤维的电性能近似于金属。碳纤维的电阻率为( 1. 5~ 3. 0) ×10-3Ω cm，是一种优秀的电磁屏蔽结构材料，但碳纤维很脆，在弯曲过程中很容易发生单纤维断裂的情况。因此，大部分碳纤维复合材料的应用首先都是预成型然后再涂树脂固化定型制作成所需形状的结构材料。而目前的加工方法主要是利用专用三维编织设备将碳纤维长丝纱编织成三维织物然后再涂覆树脂定型冷却得到复合材料。在编织的过程中，碳纤维长丝纱易断裂且表面容易磨毛形成毛羽，所以碳纤维很难形成织物。有人曾尝试过在碳长丝上浸透糊剂、油剂等集束剂来提高集束性能，但为了提高集束性能而使用集束剂，会使碳长丝变得粗硬。在专利文献：特开平2-133632号公报上中用热塑性复丝包缠碳纤维制成耐久性缝纫纱线，在专利文献：特开昭64-061527号公报上用空心锭的纺纱方式纺了碳纤维为芯纱由超高分子量聚乙烯纤维包覆的包覆纱，保留了碳长丝高强、高模的优点，且抑制了碳纤维毛羽的产生。这是在表达如何保护碳纤维丝束不受损伤。
美国专利USP 4237108号提供一种制备碳纤维织物的方法，将经过热定型处理的丙烯腈纤维编织成布，再进行氧化处理，接着碳化处理，得到碳纤维织物。中国专利CN 200780014529.7提供一种利用喷气织机织造碳纤维布的方法，以纤度400-6000tex的碳纤维纱条为经纱，以纤度为该碳纤维纱条的1/5或以下的辅助纤维为纬纱织造单向性碳纤维织物，很好地克服了织造过程中碳纤维起毛问题。但该方法只能织造碳纤维单向织物，且织造参数调整比较复杂，经密、纬密也有一定限制以防止出现碳纤维起毛影响织造。这些是在解决纯碳纤维织物的加工问题，与本发明采用的复合纱交织织造的原理完全不同。
上述电磁波屏蔽织物或称吸波织物都是以均匀体的方式来进行电磁波屏蔽的，与本发明存在在原理、方法、结构和用途上的根本不同。
最为相近的是中国专利CN200710190584.3提供一种制备碳纤维织物的方法，用再生纤维素纤维或聚丙烯腈纤维纱线织造成栏栅织物，以高温加热得到石墨纤维纱线网为基布，利用干法喷射纺丝而形成织物。用丙烯腈纤维或再生纤维素纤维织造然后碳化形成碳纤维织物的方法虽然避免了碳纤维起毛的问题，纤维通过热处理会发生热收缩，当对碳化不充分的织物进行热处理时会因为热收缩而使纤维变形，影响织物的外观和平整度，而且高温处理势必要消耗大量能量，不够节能。但该方法是先以再生纤维素纤维或聚丙烯腈纤维制成栅格状织物，然后碳化得到露空栅格状纯碳纤维的织物，其目的是为了避免纺纱织造中对碳纤维的损伤，且不能作为服装用织物，这与本发明的原理、成形方式和织物形式均不同。
发明内容
本发明的目的是提供一种由碳纤维长丝制成的具有电磁屏蔽功能，能够用于个体防护的织物及其用途。
为了达到上述目的，本发明提供了一种吸波机织物，包括经纱和纬纱，其特征在于，所述的经纱和纬纱的至少一种的全部或部分由包覆式碳纤维长丝复合纱构成。
优选地，所述的包覆式碳纤维长丝复合纱包括碳长丝以及包覆在碳长丝外的其他纤维。
更优选地，所述的其他纤维为化纤长丝、天然纤维和化纤短纤维的至少一种。
优选地，所述的由包覆式碳纤维长丝复合纱构成的经纱的一部分和由包覆式碳纤维长丝复合纱构成的纬纱的一部分排列成格栅状。
本发明所述的吸波是指对电磁波的吸收屏蔽，可以通过对机织物的经、纬纱排列密度，织物的结构相和织物组织的设计来调节，所述的排列密度是指单位长度内的经、纬纱根数；所述的结构相是指经、纬纱的屈曲波高；所述的织物组织是指经、纬纱的起伏规律。
本发明所述的包覆式碳纤维长丝复合纱的吸波机织物是指该机织物可以是经纱、或纬纱、或两者都是采用所述的碳纤维长丝复合纱织成的织物；也可以是采用栅格状方式在经向、纬向，或经向和纬向体系中嵌入所述的碳纤维长丝复合纱织成的织物。
本发明所述的栅格状方式是嵌入的碳纤维长丝复合纱可以是单根，以粗细；亦可以是多根，以宽长形成条格状结构，并在所述的碳纤维长丝复合纱的交织区域形成高电磁波屏蔽效果；在只有经向或纬向体系中嵌入所述碳纤维长丝复合纱形成的条带区域形成有电磁波屏蔽效果；在无碳纤维长丝复合纱区域，则无电磁波屏蔽效果。
本发明还提供了上述吸波机织物在制造电磁波屏蔽和防护的服装以及其他防护用纺织品方面的用途。所述的电磁波屏蔽和防护用服装，尤其是指人体私密性和安全性的保护服装，所述的其他防护用纺织品尤其是指罩、套、盖、屏等家用和防护用纺织品。
本发明使用包覆式碳纤维长丝复合纱，克服了碳纤维在编织过程中容易形成毛刺的弱点，使碳纤维长丝纱能够像普通纱一样，在普通织机上织造，所述的吸波织物可用于制造电磁波屏蔽和防护的服装以及其他纺织品，拓宽了碳长丝纤维的使用范围。
附图说明
图1是包覆式碳纤维长丝复合纱格栅状排列的吸波机织物示意图；
图2是包覆式碳纤维长丝复合纱示意图。
图中：1——包覆式碳纤维长丝复合纱；
   2——碳长丝；
   3——其他纤维；
   4——其他纱线；
其中，1×1（DS区）为才交织区(高电磁波屏蔽功能区)；
   1×4（S1区）为碳纤维长丝复合纱与其他纱线的交织区(有电磁波屏蔽功能区)；
   4×1（S2区）为其他纱线与碳纤维长丝复合纱的交织区(有电磁波屏蔽功能区)；
   4×4（NS区）为其他纱线的交织区(无电磁波屏蔽功能区)。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例
根据人体私密部位的模糊和遮挡要求，设计经、纬向条带状嵌入包覆式碳纤维长丝复合纱的吸波机织物，如图1所示，为包覆式碳纤维长丝复合纱格栅状排列的吸波机织物示意图，所述的吸波机织物由经纱和纬纱按照常规织造方法制成，一部分经纱由包覆式碳纤维长丝复合纱1构成，一部分纬纱由包覆式碳纤维长丝复合纱1构成，如图2所示，为包覆式碳纤维长丝复合纱示意图，所述的包覆式碳纤维长丝复合纱1包括碳长丝2以及包覆在碳长丝2外的其他纤维3。所述的其他纤维3为棉纤维。剩余的经纱和纬纱也由棉纤维纺成的纱。所述的由包覆式碳纤维长丝复合纱1构成的经纱的一部分和由包覆式碳纤维长丝复合纱1构成的纬纱的一部分排列成格栅状，由于经纬条带中都是用包覆式碳纤维长丝复合纱1并相互交织形成格栅状的四个区域，即1×1的高电磁波屏蔽（DS）区；1×4和4×1的有电磁波屏蔽（S1和S2）区；和4×4的无电磁波屏蔽（NS）区。该织物织成后，可经过染色、后整理等后制成电磁波屏蔽和防护的服装，用于日常的穿着及人体安全防护和私密保护。

Claims (3)

1.一种吸波机织物，包括经纱和纬纱，其特征在于，所述的经纱和纬纱的至少一种为部分由包覆式碳纤维长丝复合纱（1）连续排列成条带并被连续排列的其他纤维纱线条带间隔所构成；其中，所述的由包覆式碳纤维长丝复合纱（1）构成的经纱的一部分和由包覆式碳纤维长丝复合纱（1）构成的纬纱的一部分排列成格栅状。
2.如权利要求1所述的吸波机织物，其特征在于，所述的包覆式碳纤维长丝复合纱（1）包括碳长丝（2）以及包覆在碳长丝（2）外的其他纤维（3）；所述的其他纤维（3）为化纤长丝、天然纤维和化纤短纤维的至少一种。
3.权利要求1所述的吸波机织物在制造电磁波屏蔽和防护的服装以及其他防护用纺织品方面的用途。
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