防電磁波織品簡介

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第九章 遮斷電波素材

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防電磁波織品簡介

• 根據美國科學雜誌曾經報導指出,有證據顯 示,電磁波超過60赫茲,對人體的細胞DNA結 構會造成傷害;還有一些外國實驗結果指出,

行動電話會對人腦產生影響,包括暫時失去記 憶、行為能力降低等。正因為電磁波的負面影 響不斷的被研究出來,在消極面我們除了建議 大家遠離它的影響範圍之外,積極面我們也開 發出『防電磁波』的布料,希望能提供給大眾 更多的人身保護。

• 所謂的電磁波就是電波與磁波的總稱,其頻 率範圍約在10的6次方到10的9次方赫茲(1M Hz - 1G Hz),

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• 以下是一般電器中產生電磁波的頻率範圍:

• 咖啡爐:1MHZ

• 吸塵器:200MHZ

• 錄影機:6MHZ

• 電話:200MHZ

• 電視機: 20MHZ

• 電腦:300-450MHZ

• 家用無線電話:250-380MHZ

• 行動電話:700-1900MHZ

• 洗衣機:30MHZ

• 微波爐:2500MHZ

• 吹風機:70MHZ

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• 一般而言會以300MHZ為分界點,

300MHZ以上的電磁波以電場的形式存

在,金屬或其他導電性材料因為具有導

體的效果,故對高頻的電磁波具有較高

的遮斷性。低頻的部份是以磁場的方式

存在,如果要遮斷這部份的電磁波則需

要使用導磁的材料,如磁性材料或超導

體等。目前本公司所開發的產品是以金

屬纖維的混紡紗為主。針對的遮蔽對象

如大哥大、微波爐等高頻且對人體有害

的電磁波。

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• 電磁波遮蔽紡織品(Electromagnetic Wave Shielding Textile)

• 發生電磁波干擾(Electromagnetic Interference,

簡稱EMI),容易造成電子零件受損,電磁波對 於人體的影響如癌症、白血症、影響腦部組 織、人體的神經系統、心血管系統及體溫控制 造成影響;電磁波會妨礙控制人體細胞再生的 去氧核糖核酸(DNA)與核糖核酸(RNA)的作

用。電磁波幅射對人體有抑制心血管、內分 泌、免疫、生殖等系統功能及血小板與白血球 降低、神經衰弱、眼晶球混濁,甚至畸形兒之 誕生與癌細胞之加速擴散有十分嚴重之影響。

所以導電性複合材料的開發,是全世界科學家 正在努力研究的方向之一。

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• 導電性複合材料之製造方法如:在基材表面塗 覆(Coating)導電塗料、電鍍(Plating)金屬成分、

或在織物的表面熔噴金屬成分等方法,雖其可 達到一定程度之電磁波屏蔽效應,但費時、勞 力與資本集中為其缺點。有些從原料方面著 手,如摻入一些導電性顆粒或金屬短纖,或將 原料進行改質,而金屬燒結亦頗為盛行。但材 料不易回收再使用。目前國內之學術研究多以 不同種類的金屬長絲與一般人造纖維長絲複合 或由金屬短纖維與人造短纖維紡製成一定比例 之不鏽鋼混紡紗,再運用圓編針織機、橫編針 織機、經編針織機或劍桅式梭織機製成不同組 織的針織物或梭織物。

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• 電磁波遮蔽(Electromagnetic Shielding)原

理中,電磁波遇到物體會產生反射、吸

收及多重反射3種損耗。所以要達到遮

蔽的效果,必須同時從材料與遮蔽物的

結構著手。以複合紗的型態作為遮蔽物

的主要結構,使織物的表面佈滿不規則

排列的不鏽鋼纖維毛羽,如此不但能大

幅增加電磁波能量的損失,亦能防止靜

電荷的聚集;而混紡的方式,更可以有

效控制不銹鋼纖維成分的比例與分佈密

度的均勻性。

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• 製造方法

• 碳黑或摻入金屬物質,再經熔融紡絲或濕式紡 絲抽成具導電性或導磁性之纖維。而碳黑與金 屬粒子雖為粉末狀,但因連續性不佳,因此抗 靜電與電磁遮蔽效益不佳。而碳纖維與金屬纖 維的導電性極佳,且連續性良好。以金屬纖維 製造EMI/RFI遮蔽用材通常有較好的性質、較 少的添加量及較好的加工方式。金屬纖維中的 不鏽鋼纖維由於本質導性良好(導電度約為10-

1Ω- cm),為一種極理想的屏蔽電磁干擾材

料。製造方法有紡紗法、梭織法、針織法、非 織法及後整理加工法等。

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• 1.金屬纖維紡紗法:

• 2.導電性梭織物:

• 3.導電性針織物:

• 4.非織法:

• 5.後整理加工法:包括染色法、印染法與 塗佈法等。

• 先進的製程技術製成之電磁波屏蔽用纖

維製品的製造方法有:離子電鍍法、離

子濺鍍法、微粒子被覆法、蒸鍍法(包含

PVD、CVD)、聚合物混摻法等。

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• 1.離子電鍍法

• 是以低溫電漿技術加工處理後,連續進

行金屬離子表面沈積處理。該加工過程

簡單有效,無污水處理問題,金屬化處

理後的織物具有良好的機械性能和耐熱

性,基材與金屬層之間結合力強。低溫

電漿處理是靠陽極與加熱陰極之間的高

頻放電而產生的氣體離子化作用。

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• 2.離子濺鍍法

• 乃利用強大的磁場,在金屬周圍形成離子雲,

使金屬本身處於負壓,吸引正離子。使金屬原 子獲得能量而被彈射出去,沈積在鄰近的被塗 物體上,形成濺鍍的金屬。這種加工方法速度 緩慢,優點是能精確地控制塗佈量,可應用於 任何基材,範圍相當廣泛。

• 3.微粒子被覆法

• 以微粒子被覆在產品表面的方法,先將製造加 工完成之微粒子(0.5-10μm),加入塗佈用樹 酯黏著劑中混合均勻,再被覆於基材上或先塗 佈於離形紙上再貼於產品上。

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• 4.蒸鍍法

• 就是將屏蔽材料蒸鍍在基材表面上。PVD,物 理氣相沉積法:泛指用各種物理方法如電子束 加熱、離子碰撞、電阻加熱等方式,將原子從 靶材中蒸發或昇華出來,加以適當的偏壓或直 接被覆在基材表面形成薄膜。一般常應用PVD 有磁控濺鍍法、陰極電弧電漿沈積法、電加阻 熱法。

• CVD(化學氣相沈積法):顧名思義乃是在反應 腔體(Reactor)內,利用熱能、電漿、電射或紫 外線等能量來將氣體分子(或稱為前趨物)分

解,使得氣體分子轉換成固體的材料(如薄膜、

粉末等),並且沈積於基材表面上的一種薄膜製 造技術。

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• 5.聚摻合(Polymer Blending)

• 運用導電與導磁性粉末與金屬超微細粒子(奈米 級,10-9m)的聚摻合,形成導電性纖維,導電 纖維乃利用無電解電鍍、聚摻合或電漿之方 式,使金屬沉澱附著在纖維表面上形成金屬皮 膜之金屬化纖維,或在纖維內部摻入金屬物 質,再經熔融紡絲或濕式紡絲抽成聚導電性或 導磁性之纖維。

• 上述製造方法對於傳統紡織業無須花費大量的 設備及技術訓練費用即可實際投入生產,提供 了另一個轉型的契機。而先進的電磁波屏蔽用 產品則需要較先進的生產設備及技術訓練費 用,且除設備的費用成本高外,污染的處理、

工業安全皆是一大問題。

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• 防電磁波紡織品測試

• 測試主要有EMSE電磁波屏蔽效益,另外有表面電阻測 試(Surface Resistivity,SR)、電磁波洩漏測試(EM

Wave Leakage Test)等。

• 1.電磁波屏蔽效益(Electromagnetic Shielding Effectiveness,EMSE)

• 指材料對電磁波的屏蔽效果,以dB為評估單位,dB值 越高意即產品電磁波屏蔽效果越好,一般屏蔽材之屏 蔽效率約在30~40dB,航空用材料則需在70dB以上的 屏蔽效率,一般遠場之測試儀器採用號角或定向發射 及接收天線測試,透過網路分析儀分析。(圖8~11)

• 2.表面電阻測試(Surface Resistivity,SR)

• 包括體積電阻VR(Volume Resistivity)及導電率

(Conductivity)測試,可得產品導電效果及電阻值,以 決定產品用途,由低電阻係數測試儀測得。

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銀纖維

• 銀纖維在近年廣泛地被討論,台灣與日本兩家 知名企業最近合力研發出一種將銀固著於纖維 上的超導銀離子纖維,根據實驗證明,這種纖 維具有以下效果:

一、 防電磁波效果:

• 在充斥著OA機器、行動電話等放射出的電磁 波的現代社會,因超導銀離子纖維具有高度阻 斷電磁波的效果,可有效阻斷96.7%~99.97%之 電磁波。

二、 制電效果:

• 超導銀離子纖維與加入碳之纖維織品比較後發 現,電阻明顯變小,且導電性更佳,可防止在 乾燥的冬天易產生靜電帶來的刺痛感。

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• 三、 抗菌防霉效果:

• 超導銀離子纖維可抑制纖維上細菌、造 成香港腳之白癬菌、霉菌等真菌之繁 殖。此外,尚可抑制人體分泌出的汗 水、廢物等產生的細菌之繁殖,可有效 發揮防臭效果。

四、 斷熱保溫效果:

• 超導銀離子纖維具高度對電磁波、紫外

線、紅外線等的反射效果,此外,因人

體釋放出的輻射熱難排出體外,具有良

好的斷熱、保溫效果,使人體感覺冬暖

夏涼。

數據

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參考文獻

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