[发明专利]多功能电磁辐射屏蔽纤维及其制造方法

说明书

本发明涉及一种电磁辐射屏蔽纤维及其制造方法。

随着电子电器设备或产品在工农业生产及人们日常生活中越来越广泛的应用，人们对于这些电气产品产生的电磁辐射所引起的相互干扰、事故，甚至灾害越来越注重研究；对由电磁辐射所引起的电子产品使用人员或周围工作人员的身心不适，以及工作环境的污染也越来越关注解决。研究解决的方案基本有两种，一种是增强对辐射源本身的屏蔽，如使用导电塑料作为电子产品的外壳，或在电视机的荧光屏前使用X-射线防护玻璃等，以减少辐射；另一种则是加强对使用人员的身体防护，这一点对电子产品用户尤为重要。电磁辐射屏蔽纤维就属于后者的范围。

现有的屏蔽纤维制造技术中，纤维一般只具有某一波段电磁波的屏蔽功能，  如特开昭61-102411报道了一种含有40-80％平均粒径在1μm以下的硫酸钡，经湿法纺丝工艺制成的粘胶纤维。它具有较好的0.01-100A°电磁辐射，即X-射线屏蔽功能。众多的研究结果表明，以比电阻为10-10^-3Ω·cm的纤维加工成的织物具有良好的1mm-500m波，即射电辐射的屏蔽功能，这种纤维即金属涂层纤维。其制造方法是采用离子喷镀、化学(浸渍)或真空沉积等方法在纤维表面形成一个0.05～1μm的金属或导电金属化合物层。当金属层的重量为纤维重量的10～50％时，即可使纤维的比电阻由10¹³Ω·cm降到10^-3～10^-4Ω·cm，但由于在纤维表面覆盖金属层后会影响纤维的柔软性和手感，降低服用性能，而且金属覆盖层在纤维被洗涤和使用后会逐渐脱落，而导致纤维屏蔽性能的劣化。为改善这一缺陷，又开发出了在纤维表面镀金属合金和采用特殊的纤维基材的方法，如特开昭61-132667所示。但这些方法都不同程度地加大了射电辐射屏蔽纤维的制取难度，使这种金属化的纤维的制备工艺越来越复杂，成本也随之提高。特开昭55-3470中公开的技术较为简单：它是在芯成分同熔点比芯成分低至少30℃的热粘性皮成分进行皮芯复合纺丝时，使纤维表面粘附上金属粉末或金属箔，粘附时或粘附后再在高于皮成分熔点和低于芯成分熔点30℃的温度下进行热处理制得金属化纤维，但显然采用这种工艺制成的纤维其屏蔽性能是不理想的，也是不稳定的，服用性能也太差。

更需进一步指出的是，有的研究已证实，电子产品周围的电磁辐射有时并不是单一波段的，因而屏蔽纤维仅具有某一波段的电磁辐射屏蔽功能是不够的。如曾对从事高压电子设备的装配、测试、抽真空女工的健康状况进行调查，这些女工的工作环境中同时存在不同频率的电磁场和一定剂量当量率的X-射线，结果表明，多数病症的发生是由于X-射线照射，然而发生率较高的神经系统功能紊乱则是由于微波引起的。可见，微波与X-射线同时存在时，其伤害成度是叠加的。对X-射线和紫外线的研究，也显示了这种伤害叠加效应。有资料表明，目前广泛使用的电子计算机显示器和电视接收机荧光屏前就同时存在射电辐射、X-射线辐射和紫外线辐射。但在已有发明中，具有多波段电磁辐射屏蔽功能的纤维及其制造技术尚未见报导。

本发明的目的是提供一种同时具有射电辐射、X-射线辐射和紫外线辐射屏蔽功能，且具有较好的可纺性和服用性能，以及在使用中屏蔽功能无明显降低的纤维及其较为简单和成本低廉的制造技术。

本发明的目的是如下实现的：由成纤聚合物(A)和X-射线屏蔽物质的均匀混合物为芯层，由成纤聚合物(B)和导电物质及紫外线屏蔽物质的均匀混合物为皮层，芯层和皮层中均添加可改善功能性添加物与成纤聚合物间混溶性的助剂，并且成纤聚合物(A)与(B)之间具有粘合性，在纤维的皮层与芯层重量比为3∶7～2∶8时，经复合纺丝工艺制造多功能电磁辐射屏蔽纤维。

这种多功能屏蔽纤维的制造方法是：先用助剂对功能性添加物进行预处理，以增加其与成纤聚合物间的混溶性；使用双螺杆混炼机熔融混炼，使功能性添加物与成纤聚合物间均匀混合；采用皮芯复合纺丝工艺纺制复合纤维短丝；纺丝后经湿法多级牵伸；牵伸后纤维经预热卷曲处理；经干燥定型后切成需要的长度。

所说的复合纺丝是指熔融法纺丝。其工艺条件是：在高于成纤聚合物(A)或(B)中较高熔点者的熔融温度20～150℃，特别是30～100℃的纺丝温度下，熔体压力为50～80×10⁵Pa，卷绕速度为300～600米/分，采用常规皮芯复合熔法纺丝设备，制取本发明纤维的卷绕丝。

卷绕丝经集束后，在70～130℃下，经二级或二级以上的湿法牵伸共3～10倍后，经80～100℃预热卷曲得到卷曲数为3～8个/cm的纤维，干燥定型后切断成需要的长度。