功能性纺织品的功能评价方法与标准化现状_二_

述 评功能性纺织品的功能评价方法与标准化现状(二)吴　颖,王建平(上海天祥质量技术服务有限公司,上海200233)关键词:测试;评价;方法;标准;功能性纺织品中图分类号:TS197 文献标识码:A 文章编号:1000-4017(2007)09-0043-063　纺织品抗紫外性能的评价方法与标准[8、9]到达地球表面的太阳光,其波长范围为280～30000n m,分别由紫外线(5%)、可见光(50%)和红外线(45%)组成。

其中,紫外线由波长较短、强度较大的UV2B(280～315n m)和波长较长、能量较低的UV2A(315～400n m)及波长小于280n m 的UV2C组成。

紫外线是一种对人类既有利又有害的电磁波,它有助于人体内维生素D的合成和钙的吸收,同时还具有杀菌、消毒的功效,但过量的紫外线会使人体皮肤产生红斑、皮炎、色素沉积,甚至引起皮肤癌。

研究表明,UV2C波段的紫外线对人体的影响较大,但因其绝大部分受到臭氧层和空气介质的阻隔,而难以到达地面,所以对人类的实际影响不大。

UV2B 区段的紫外线是导致病理性作用的主要区段,其作用强度一般为UV2A区段紫外线的1000倍左右。

近年来,由于工业的发展,消耗臭氧层的化学物质的排放增多,平流层的臭氧量逐年减少,甚至造成臭氧层空洞,紫外线对地球的辐照因此增大,人类健康受紫外线的影响也成倍增加。

如何采用衣着或其它防护用品来抵御紫外线的伤害,已成为人们竞相研究的重点。

使纺织品获得屏蔽或吸收紫外线功能有三种途径:一是设计特殊的织物组织结构,提高织物对紫外线的阻隔作用;二是以后整理的方式,赋予织物抗紫外线功能;三是采用具有抗紫外线功能的纤维材料,生产出具有抗紫外线功能的纺织产品。

抗紫外线纺织产品的抗紫外线作用机理可分为两大类:一是添加对紫外线有反射作用的紫外线屏蔽剂,如某些金属氧化物的超细粉体(A l2O3、Mg O、Zn O、Ti O2、石墨和高岭土等),它们可对射入的紫外线进行反射和散射,从而对紫外线起屏蔽作用;另一种是添加对紫外线有强烈吸收作用,并能通过能量转换减少紫外线透过量的物质,这类物质通常是一些有机化合物,如水杨酸酯类、金属离子螯合物、二苯甲酮类和苯并三唑类等,它们通过吸收紫外线而使分子发生能级跃迁,并将之转换成热能而散失。

纺织品抗紫外线功能的检测可以有多种方式。

3.1　直接照射人体法在人体皮肤某一区域的相邻部位,分别覆盖抗紫外线织物和相同材质的非抗紫外线织物,用紫外线直接照射,通过记录和比较皮肤红斑出现的时间进行评定。

该方法简便、快速、直观,但由于是主观评价,偏差较大,且对受试者也有害。

3.2　变色褪色法选用光敏染料染色基布,上面覆盖待测试样,置于标准紫外光源下,以紫外光照射一段时间后,观察光敏染料染色基布的颜色变化,并以此评价试样的抗紫外线能力。

此法利用光敏染料的变色或褪色作为判断依据,显然,选择不同的光敏染料可能得到不同的测试结果,因为不同的光敏染料对不同波长紫外线的敏感程度不同。

3.3　紫外线强度累计法利用紫外线照射,将试样放置在紫外线强度累计仪上,在规定时间后,积分计算透过试样的紫外线光照累计总量,以判断试样抵御紫外线的能力。

这种方法具有科学性和合理性,但其表征的是总量,无法对试样抵抗不同波长和方向的紫外线辐射程度作出针对性判断。

3.4　紫外线强度计法选择特定波长的紫外线照射织物,测定其透过率(透过试样的紫外线强度与无试样时紫外线辐射强度之比率)。

由于特定波长的紫外线与实际可能遭受的紫外线辐射不同,因此,此法的设计不尽合理。

3.5　分光光度计法采用紫外分光光度计作为紫外线辐射源,其辐射出的紫外线波长分布于整个近紫外波段(280～400n m)。

利用积分球收集透过试样的各个方向上的辐射通量,计算紫外线透射比。

显然,透射比越小,试样的抗紫外功能越好。

该法由于可以检测织物在各个不同波长下的透射比,是目前国际上采用较多的通行测试方法。

目前国际上,在纺织品抗紫外线辐射功能测定方法的标准化方面已经比较完善。

由于臭氧层空洞等问题,澳大利亚和新西兰对紫外线辐射造成的危害尤为关注,并在1996年首先制订出抗紫外线防护服测试方法标准(AS/NZS4399—1996《紫外防护面料评估与分类》),此后BS、AAT CC、E N和I S O也纷纷推出相应的标准或标准草案。

中国参照欧盟标准草案p rE N13758《纺织品日光紫外线防护性能》,制订了新的国家标准G B/T 18830—2002《纺织品防紫外线性能的评定》。

上述标准均采用分光光度计法。

G B/T18830—2002的基本原理是:用单色或多色UV射线辐射试样,收集总的光谱透射射线,测定总的光谱透射比,并计算试样的U PF值。

该标准方法采用平行光束照射试样,用一个积分球收集所有透射光线;也可采用光线半球照射试样,收集平行的透射光线。

所谓的U PF值即紫外线防护系数,是指皮肤无防护时计算出的紫外线辐射平均效应,与皮肤有织物防护时计算出的紫外线辐射平均效应之比。

U PF值是目前国际上采用较多的评价织物防紫外线性能的指标。

U PF值越高,织物的抗紫外线性能越好。

由于没有规定使用的条件,U PF值可以被用来评价不同织物防紫外线性能的优劣。

该标准还同时引入了透射比T(λ)的概念,即在波长为λ时,透射辐射通量与入射辐射通量之比。

该标准规定:只有当纺织品按该标准规定条件测定,样品的U PF值>30,且在315～400n m波长范围内的透射比的算术平均值T(UVA)AV<5%时,才能称为“防紫外线产品”。

4　纺织品阻燃性能的评价方法与标准[10]绝大部分纺织材料是可燃的,即使经过阻燃整理也难以阻止纤维在火焰中燃烧。

但阻燃整理能够不同程度地降低纺织品的燃烧速度,或使其在离开火源后迅速停止燃烧。

因此,阻燃是一个相对概念。

在日常生活中,各种火险隐患无所不在。

为了减少由于纺织品易燃而引起的火灾,降低人员和财产损失,纺织品燃烧性能的测试受到了世界各国的高度关注。

针对纺织品的不同用途,世界各国制定的阻燃法规也已由飞机内饰纺织材料、地毯和建筑装潢材料,逐渐扩大到睡衣、沙发套、床垫和室内装饰物等。

英国、美国和日本等国家还以法律形式规定:妇女、儿童、老年人和残疾人的服装以及睡衣,必须具有阻燃功能,且必须在产品上标明。

中国在这方面的立法和标准化工作力度也在不断加大。

织物的阻燃性能通常采用两种标准评判:一种是通过测定织物的燃烧速率来进行评判。

即把经过阻燃整理的面料按规定方法与火焰接触一定时间,然后移去火焰,测定面料继续有焰燃烧的时间和无焰燃烧的时间,以及面料被损毁的程度。

有焰燃烧的时间和无焰燃烧的时间越短,被损毁的程度越低,面料的阻燃性能越好;反之,面料的阻燃性能不佳。

另一种是通过测定样品的氧指数(LO I,也称极限氧指数)来进行评判。

氧指数是指样品燃烧所需的最低氧气量。

氧指数越高说明面料维持燃烧所需的氧气浓度越高,即表示越难燃烧。

该指数可用在氮、氧混合气体中,样品保持烛状燃烧所需氧气的最小体积百分数来表示。

从理论上讲,纺织材料的氧指数只要大于21% (自然界空气中氧气的体积浓度),其在空气中就有自熄性。

根据氧指数的大小,通常将纺织品分为易燃(LO I<20%)、可燃(LO I=20%～26%)、难燃(LO I=26%～34%)和不燃(LO I> 35%)四个等级。

事实上,几乎所有常规纺织材料(纤维)都属易燃或可燃的范围。

纺织品燃烧测试方法因原理、设备和目的的不同而呈多样性。

各种测试方法的结果难以相互比较,试验结果仅能在一定程度上说明试样燃烧性能的优劣。

燃烧试验方法主要用来测试试样的燃烧广度(炭化面积和损毁长度)、续燃时间和阴燃时间。

根据试样与火焰的相对位置,燃烧测试方法可分为垂直法、倾斜法和水平法。

国际上对纺织材料燃烧性能测试方法的标准化已相当全面和完善,包括I S O、AST M、BS、J I S在内的国外先进标准均有10余项相关的测试方法标准,我国也已制定并实施了10多项不同的测试方法标准,如:G B/T5454—1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》G B/T5455—1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》G B/T5456—1997《纺织品燃烧性能试验垂直方向火焰蔓延性能的测定》G B/T8545—1988《纺织织物表面燃烧性能的测定》G B/T8746—1988《纺织织物燃烧性能垂直向试样易点燃性的测定》G B/T11049—1989《铺地纺织品燃烧性能在室温下片剂试验》G B/T14644—1993《纺织织物燃烧性能45°方向燃烧速率测定》G B/T14645—1993《纺织织物燃烧性能45°方向损毁面积和接焰次数测定》FZ/T01028—1993《纺织织物燃烧性能测定水平法》G B/T17591—2006《阻燃织物》G B/T20390.1—2006《纺织品床上用品燃烧性能第1部分:香烟为点火源的可点燃性试验方法》G B/T20390.2—2006《纺织品床上用品燃烧性能第2部分:小火焰为点火源的可点燃性试验方法》我国目前对于服装阻燃性能的测试,主要采用G B/T 5455—1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》。

其原理是将一定尺寸的试样,垂直置于规定的燃烧试验箱中,用规定的火源点燃12s,移去火源,测定试样的续燃时间和阴燃时间;阴燃停止后,按规定的方法测出损毁长度。

该方法可用于服用织物、装饰织物和帐篷织物等阻燃性能的测定。

仔细研究上述标准发现,我国的纺织品阻燃性能评价方法,以织物的燃烧速率为主要依据,只有符合标准要求的纺织产品才能被视为阻燃产品。

我国在纺织产品阻燃性能要求的立法或标准化方面已经走过了多年历程,但在内容上与先进国家仍有一定的差距。

因此,我们应认真吸取国外先进经验,加快完善纺织品燃烧性能试验方法标准,制定和完善阻燃纺织品的产品标准,加强纺织品的质量监督检验,推动阻燃纺织产品的发展。

出口欧美和日本的纺织产品都必须达到一定的阻燃性要求,这源于欧美和日本等工业发达国家都制定有严格的纺织产品防火安全法规和技术标准。

如CPSC16CFR1610为美国防火安全法规针对衣着类纺织品(一般成衣)的防火标准,但不包括帽子、手套、鞋子及衬里,此标准是纺织品与成衣防火的最低要求,适用于所有成人及儿童成衣;CPSC16CFR1615/165为美国防火安全法规针对儿童睡衣防火所制定的更严格的法规,所有作为儿童睡衣用途之成衣或材料,都必须符合此规范,其测试必须严格按规定的步骤进行。

英国同样也有相应的安全法规,如1985年颁布的睡衣安全法规,要求必须对睡衣进行阻燃试验,测试方法采用BS5722/BS5438。

5　纺织品抗静电性能的评价方法与标准[11]抗静电纺织品在石油、化工、电子、电气和制药等多个工业领域有广泛的应用,特别是在对防火、防爆和净化等有特殊要求的工作岗位,其作用更大。