防紫外线织物
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防紫外线织物的简单认识
1、紫外线辐射的危害
太阳光谱中紫外线（ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｒａｙｓ，简称ＵＶ）约 占６％，其波长范围在２００～４００ｎｍ 之间。国际照明委员会（ＣＩＥ） 将紫外线光波按波长范围分为近紫外线、远紫外线和超短紫外线。近紫外线称为 Ａ 段（ＵＶＡ：３２０～４００ｎｍ），能量较小，能够穿透玻璃、某些农作物、 人的表皮，占紫外线总量的９５％～９８％，适量的照射可以促进维生素Ｄ的吸 收，但照射过度会损伤真皮及皮下组织，促使皮肤变黑，造成皮肤老化。Ａ段参 与光敏感反应及免疫抑制，也参与皮肤瘤的形成。远紫外线简称Ｂ段（ＵＶＢ： ２８０～３２０ｎｍ），占紫外线总量的２％～５％，能量大，它是引起晒伤、 基因突变和肿瘤的罪魁祸首。超短紫外线简称Ｃ段（ＵＶＣ：２００～２８０ｎ ｍ），能量最大，但几乎被臭氧层完全吸收，对人类不会造成伤害。
随着人类活动对大气臭氧层的破坏，紫外线辐射已成为人类健康的巨大威胁 之一，增大人类患皮肤癌的几率。人们也清楚地认识到皮肤是人体的一个薄弱环 节，它容易受到各种外界因素的伤害，也易成为各种有害因素侵入人体的通道， 因此如何更好的保护皮肤免受紫外线的侵袭，是一道必须注意的防线。如今抗紫 外线化妆品、日用品销量激增，但其防护能力、保护面积和作用时间毕竟有限。 因此，应当利用保护面积大、防护效果更好的纺织品来有效的阻挡紫外线对人体 的过度伤害。
4、织物防紫外线的影响因素和提高防紫外线的途径
纤维的种类
纤维的种类不同, 其紫外线透过率、吸收能力和紫外线防护系数(UPF) 也不同。 一般来说, 涤纶纤维分子中有于有芳香环结构, 对300nm 以下的紫外线有强烈 的吸收能力, 因此紫外线透过率很低。同理, 羊毛、丝绸等蛋白质纤维的分子中 含有芳香族氨基酸, 导致它们对紫外线也有很好的吸收。相比而言, 在常用的纺 织纤维中, 棉织物的防紫外线能力最差, 而棉织物又是经常被选用的夏季面料, 所以, 对棉织物进行防紫外线辐射整理最为迫切。
织物的结构
织物结构决定了织物的几何形态和它的多孔结构, 主要影响因素是厚度和紧密 度。未经防紫外线加工的织物, 其厚度越厚, 抗紫外线性能越好。但是有较薄的 织物只要经过防紫外线整理, 就能具有较好的抗紫外线性能。织物的紧密度由于 挡光能力不同, 抗紫外线性能也不同。如针织物比机织物要疏松, 抗紫外线性能 就不如机织物。机织物中平纹孔隙大于斜纹大于缎纹, 所以缎纹织物的抗紫外线 性能最好。
2、紫外线照射织物发生的作用
紫外线照射到织物上会发生三种作用: 一是反射, 就是在织物表面产生反射; 二是吸收, 穿透织物纤维的过程会被吸收一部分; 三是透射, 有一部分透过织物 产生透射。为了减少紫外线对皮肤的伤害, 从纺织品方面来说, 必须减少紫外线 透过织物的量; 也就是说照射在织物上紫外线的反射和吸收越多, 透过织物的紫 外线就越少, 对紫外线的防护性能就越好, 对皮肤的伤害就越小。
3、紫外辐射的评价指标
防晒因子SPF(Sun Protection Factor) 又称防晒系数, 是指皮肤抵挡紫外线的时间倍数, 一般用于防晒霜的等级, 也用 于织物的防晒系数, 数值适用于每一个人。其计算方法是: 假设紫外线的强度不 因时间改变, 一个没有任何防晒措施的人, 如果待在阳光下20 分钟后皮肤会变 红, 当他使用SPF15 的防晒品时, 表示可以延长15 倍的时间, 也就是300 分钟 后皮肤才会被晒红。 紫外线防护因子UPF(Ultraviolet Protection Factor) 也称紫外线遮挡系数或抗紫外线指数, 它是紫外线对未防护皮肤的平均辐射量 与经过防紫外线整理的织物遮挡后紫外线辐射量的比值。UPF 是目前国外采用 较多的评价织物防紫外线性能的指标。UPF值越高, 织物的抗紫外性能越强。纺 织品中最常用的棉和涤/棉混纺织物的SPF(UPF) 值一般小于15, 织物淋湿后, SPF(UPF) 值更低, 甚至下降至5。因此必须在纺织品上附加防紫外线整理剂, 使 织物的SPF(UPF) 值提高。我国2002 年公布的国家标准当中规定, 当样品的UPF 值大于30, 可称为防紫外线产品。 还有紫外线A 、B 的透过率〔T ( U V- A ) ，T( UV- B)，紫外阻断率C ( % )， 加工效果K(%)，紫外防晒因子FSPF。
提高防紫外线织物的途径
综上可以看出提高防紫外线的途径: 一是提高织物对紫外线的吸收能力, 可选 用适当的纤维和用紫外线吸收剂整理来达到。此外, 也可选用合适的织物结构。 另一种是提高织物对紫外线的反射能力, 可以选用适当的织物结构和用紫外线 屏蔽剂。
5、织物防紫外线性能的测试方法
人体照射法 在同一皮肤相近部位, 以一块或几块织物覆盖皮肤, 用紫外线直接照射, 记录和比较出现红斑的时间以进行评定, 时间越长说明其防护效果越好。 变色褪色法
其次开发一些新型的天然防紫外线整理剂, 如扇贝、沙棘油等中提取的成分, 经过天然防紫外整理剂加工的织物不仅具有防护功能,还具有良好的免疫功能, 真正做到了绿色纺织产品。
紫外线强度累计法
紫外线强度累计法是将被测试样放在紫外线灯和紫外线累计仪器的传感器之间, 对被测试样按给定时间进行照射, 测定紫外线通过试样的紫外线累计量 Qs J/c m2 ), 同时在未放试样的情况下, 测定相同给定时间内紫外线灯的照射累计量, 并通过计算得出紫外线透过率和紫外线遮蔽率:
6、防紫外线织物的发展
织物的颜色
一般深色织物比浅色织物更具有防护能力。由测定数据可知, 纺织品的色泽深浅 直接影响其紫外线透射率。如穿着单件白色病员服( 质量密度154g/m2) , 紫外 线透过率为14%, 穿两件时为5%, 穿蓝色牛仔服紫外线的透过率仅0.06%。同一种 织物染深色时, 紫外线透过率较低, 是由于染料结构中的共轭体系除了有选择 的吸收可见光外, 还将吸收带烟神道紫外光区域, 因此起着紫外线吸收剂的作 用。颜色越深, 说明织物中染料含量越高, 对紫外线的吸收越强。
将试样覆盖于而卯西牢度标准卡上, 距试样50 m 处, 用紫外线灯照射, 测定耐 晒色牢度标淮卡到一级变色时的时间, 所用时间越长, 说明遮蔽效果越好。纺织 品通过防紫外线整理加工后获得的防护效果, 可用整理品的遮蔽率和未整理品 的遮蔽率之差表示。整理效果也可以用通过量的减少率来表示。
式中 B 为未整理品的紫外线透过率(%), c 为整理品的紫外线透过率(% )。直接 法的特点是操作简单, 但不够客观, 准确率低, 可重复性差。
式中: e 入 —相对红斑的紫外线光谱效能 S 入 —太阳光谱辐射能
T 入 —波长为人时的紫外线透过率 △入 —紫外线光波长度间距 入—紫外线光波波长 ε —织物的覆盖系数 To —分光光度计测得无试样时的透射曲线所围的面积 Ta —分光光度计测得经过防紫外整理的织物的透射曲线所围的面积 Tb —分光光度计测得未经防紫外整理的织物的透射曲线所围的面积。
织物的后整理
防紫外线织物的作用机理: ( 1) 增加织物对紫外线的反射率, 得到的抗紫外线 产品称紫外线屏蔽剂。( 2) 增加织物对紫外线的吸收率, 得到的抗紫外线产品 称紫外线吸收剂。我们所指的织物的防紫外线后整理就是选用紫外线屏蔽剂或紫 外线吸收剂对织物进行整理加工。
其他因素
纺织品防紫外线性能的一般规律为: 短纤织物优于长丝织物; 加工丝产品优于 化纤原丝产品; 细纤维织物比粗纤维织物好。湿衣服较干衣服具有较低的紫外线 透过率, 湿衣服中的水分能够阻挡紫外线的通过。
防紫外线织物的发展应追随国际市场的流行 Nhomakorabea 当今国际市场织物的流行趋 势是采用新纤维与传统纤维的混纺或交织, 以达到纤维原料的优势互补, 赋予 织物新的外观与内在品质, 以满足人们追求舒适、美观、保健的要求。
目前防紫外线织物也应根据产品的最终用途、纱线细度、价格等因素选择不 同的天然纤维和化学纤维以及高性能纤维生产混纺纱、包芯纱, 花式纱线等, 使 织物同时具有两种以上的防护功能。此外, 采用多样化的加工手段, 段染纱、玻 璃丝, 镂空手段的透孔效果, 双轴织造的立体花纹等等, 后整理、透明涂层, 针 织与机织布的复合, 麂皮绒轧花, 数码印花等等。以及遵循生态环保的生产, 遵 循绿色纺织的理念,不仅包括原料的来源及使用后的可降解性, 还涉及整个生产 过程中使用的染料、助剂、整理剂及废水排放等系统工程。
紫外分光光度计法
紫外分光光度计法即采用紫外线分光光度计, 测定紫外线某波长区域内或若干 个有代表性的特定波长内试样紫外线透过率。这种方法是目前国际上流行和通用 的方法。澳大利亚/ 新西兰标准、英国标准、美国 A A T 标准、欧盟标准以及国 际标准化组织的最新标准提案均采用分光光度计法。我国于2 0 03 年2 月1 日 起实施的 G B / T18 30 一20 02 《纺织品防紫外线性能的评定》也采用了这种 方法。这种方法评定紫外线性能的指标主要有: 紫外线透射比、紫外线遮挡率、 紫外线防护系数和穿透率。
1、紫外线辐射的危害
太阳光谱中紫外线（ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｒａｙｓ，简称ＵＶ）约 占６％，其波长范围在２００～４００ｎｍ 之间。国际照明委员会（ＣＩＥ） 将紫外线光波按波长范围分为近紫外线、远紫外线和超短紫外线。近紫外线称为 Ａ 段（ＵＶＡ：３２０～４００ｎｍ），能量较小，能够穿透玻璃、某些农作物、 人的表皮，占紫外线总量的９５％～９８％，适量的照射可以促进维生素Ｄ的吸 收，但照射过度会损伤真皮及皮下组织，促使皮肤变黑，造成皮肤老化。Ａ段参 与光敏感反应及免疫抑制，也参与皮肤瘤的形成。远紫外线简称Ｂ段（ＵＶＢ： ２８０～３２０ｎｍ），占紫外线总量的２％～５％，能量大，它是引起晒伤、 基因突变和肿瘤的罪魁祸首。超短紫外线简称Ｃ段（ＵＶＣ：２００～２８０ｎ ｍ），能量最大，但几乎被臭氧层完全吸收，对人类不会造成伤害。
随着人类活动对大气臭氧层的破坏，紫外线辐射已成为人类健康的巨大威胁 之一，增大人类患皮肤癌的几率。人们也清楚地认识到皮肤是人体的一个薄弱环 节，它容易受到各种外界因素的伤害，也易成为各种有害因素侵入人体的通道， 因此如何更好的保护皮肤免受紫外线的侵袭，是一道必须注意的防线。如今抗紫 外线化妆品、日用品销量激增，但其防护能力、保护面积和作用时间毕竟有限。 因此，应当利用保护面积大、防护效果更好的纺织品来有效的阻挡紫外线对人体 的过度伤害。
4、织物防紫外线的影响因素和提高防紫外线的途径
纤维的种类
纤维的种类不同, 其紫外线透过率、吸收能力和紫外线防护系数(UPF) 也不同。 一般来说, 涤纶纤维分子中有于有芳香环结构, 对300nm 以下的紫外线有强烈 的吸收能力, 因此紫外线透过率很低。同理, 羊毛、丝绸等蛋白质纤维的分子中 含有芳香族氨基酸, 导致它们对紫外线也有很好的吸收。相比而言, 在常用的纺 织纤维中, 棉织物的防紫外线能力最差, 而棉织物又是经常被选用的夏季面料, 所以, 对棉织物进行防紫外线辐射整理最为迫切。
织物的结构
织物结构决定了织物的几何形态和它的多孔结构, 主要影响因素是厚度和紧密 度。未经防紫外线加工的织物, 其厚度越厚, 抗紫外线性能越好。但是有较薄的 织物只要经过防紫外线整理, 就能具有较好的抗紫外线性能。织物的紧密度由于 挡光能力不同, 抗紫外线性能也不同。如针织物比机织物要疏松, 抗紫外线性能 就不如机织物。机织物中平纹孔隙大于斜纹大于缎纹, 所以缎纹织物的抗紫外线 性能最好。
2、紫外线照射织物发生的作用
紫外线照射到织物上会发生三种作用: 一是反射, 就是在织物表面产生反射; 二是吸收, 穿透织物纤维的过程会被吸收一部分; 三是透射, 有一部分透过织物 产生透射。为了减少紫外线对皮肤的伤害, 从纺织品方面来说, 必须减少紫外线 透过织物的量; 也就是说照射在织物上紫外线的反射和吸收越多, 透过织物的紫 外线就越少, 对紫外线的防护性能就越好, 对皮肤的伤害就越小。
3、紫外辐射的评价指标
防晒因子SPF(Sun Protection Factor) 又称防晒系数, 是指皮肤抵挡紫外线的时间倍数, 一般用于防晒霜的等级, 也用 于织物的防晒系数, 数值适用于每一个人。其计算方法是: 假设紫外线的强度不 因时间改变, 一个没有任何防晒措施的人, 如果待在阳光下20 分钟后皮肤会变 红, 当他使用SPF15 的防晒品时, 表示可以延长15 倍的时间, 也就是300 分钟 后皮肤才会被晒红。 紫外线防护因子UPF(Ultraviolet Protection Factor) 也称紫外线遮挡系数或抗紫外线指数, 它是紫外线对未防护皮肤的平均辐射量 与经过防紫外线整理的织物遮挡后紫外线辐射量的比值。UPF 是目前国外采用 较多的评价织物防紫外线性能的指标。UPF值越高, 织物的抗紫外性能越强。纺 织品中最常用的棉和涤/棉混纺织物的SPF(UPF) 值一般小于15, 织物淋湿后, SPF(UPF) 值更低, 甚至下降至5。因此必须在纺织品上附加防紫外线整理剂, 使 织物的SPF(UPF) 值提高。我国2002 年公布的国家标准当中规定, 当样品的UPF 值大于30, 可称为防紫外线产品。 还有紫外线A 、B 的透过率〔T ( U V- A ) ，T( UV- B)，紫外阻断率C ( % )， 加工效果K(%)，紫外防晒因子FSPF。
提高防紫外线织物的途径
综上可以看出提高防紫外线的途径: 一是提高织物对紫外线的吸收能力, 可选 用适当的纤维和用紫外线吸收剂整理来达到。此外, 也可选用合适的织物结构。 另一种是提高织物对紫外线的反射能力, 可以选用适当的织物结构和用紫外线 屏蔽剂。
5、织物防紫外线性能的测试方法
人体照射法 在同一皮肤相近部位, 以一块或几块织物覆盖皮肤, 用紫外线直接照射, 记录和比较出现红斑的时间以进行评定, 时间越长说明其防护效果越好。 变色褪色法
其次开发一些新型的天然防紫外线整理剂, 如扇贝、沙棘油等中提取的成分, 经过天然防紫外整理剂加工的织物不仅具有防护功能,还具有良好的免疫功能, 真正做到了绿色纺织产品。
紫外线强度累计法
紫外线强度累计法是将被测试样放在紫外线灯和紫外线累计仪器的传感器之间, 对被测试样按给定时间进行照射, 测定紫外线通过试样的紫外线累计量 Qs J/c m2 ), 同时在未放试样的情况下, 测定相同给定时间内紫外线灯的照射累计量, 并通过计算得出紫外线透过率和紫外线遮蔽率:
6、防紫外线织物的发展
织物的颜色
一般深色织物比浅色织物更具有防护能力。由测定数据可知, 纺织品的色泽深浅 直接影响其紫外线透射率。如穿着单件白色病员服( 质量密度154g/m2) , 紫外 线透过率为14%, 穿两件时为5%, 穿蓝色牛仔服紫外线的透过率仅0.06%。同一种 织物染深色时, 紫外线透过率较低, 是由于染料结构中的共轭体系除了有选择 的吸收可见光外, 还将吸收带烟神道紫外光区域, 因此起着紫外线吸收剂的作 用。颜色越深, 说明织物中染料含量越高, 对紫外线的吸收越强。
将试样覆盖于而卯西牢度标准卡上, 距试样50 m 处, 用紫外线灯照射, 测定耐 晒色牢度标淮卡到一级变色时的时间, 所用时间越长, 说明遮蔽效果越好。纺织 品通过防紫外线整理加工后获得的防护效果, 可用整理品的遮蔽率和未整理品 的遮蔽率之差表示。整理效果也可以用通过量的减少率来表示。
式中 B 为未整理品的紫外线透过率(%), c 为整理品的紫外线透过率(% )。直接 法的特点是操作简单, 但不够客观, 准确率低, 可重复性差。
式中: e 入 —相对红斑的紫外线光谱效能 S 入 —太阳光谱辐射能
T 入 —波长为人时的紫外线透过率 △入 —紫外线光波长度间距 入—紫外线光波波长 ε —织物的覆盖系数 To —分光光度计测得无试样时的透射曲线所围的面积 Ta —分光光度计测得经过防紫外整理的织物的透射曲线所围的面积 Tb —分光光度计测得未经防紫外整理的织物的透射曲线所围的面积。
织物的后整理
防紫外线织物的作用机理: ( 1) 增加织物对紫外线的反射率, 得到的抗紫外线 产品称紫外线屏蔽剂。( 2) 增加织物对紫外线的吸收率, 得到的抗紫外线产品 称紫外线吸收剂。我们所指的织物的防紫外线后整理就是选用紫外线屏蔽剂或紫 外线吸收剂对织物进行整理加工。
其他因素
纺织品防紫外线性能的一般规律为: 短纤织物优于长丝织物; 加工丝产品优于 化纤原丝产品; 细纤维织物比粗纤维织物好。湿衣服较干衣服具有较低的紫外线 透过率, 湿衣服中的水分能够阻挡紫外线的通过。
防紫外线织物的发展应追随国际市场的流行 Nhomakorabea 当今国际市场织物的流行趋 势是采用新纤维与传统纤维的混纺或交织, 以达到纤维原料的优势互补, 赋予 织物新的外观与内在品质, 以满足人们追求舒适、美观、保健的要求。
目前防紫外线织物也应根据产品的最终用途、纱线细度、价格等因素选择不 同的天然纤维和化学纤维以及高性能纤维生产混纺纱、包芯纱, 花式纱线等, 使 织物同时具有两种以上的防护功能。此外, 采用多样化的加工手段, 段染纱、玻 璃丝, 镂空手段的透孔效果, 双轴织造的立体花纹等等, 后整理、透明涂层, 针 织与机织布的复合, 麂皮绒轧花, 数码印花等等。以及遵循生态环保的生产, 遵 循绿色纺织的理念,不仅包括原料的来源及使用后的可降解性, 还涉及整个生产 过程中使用的染料、助剂、整理剂及废水排放等系统工程。
紫外分光光度计法
紫外分光光度计法即采用紫外线分光光度计, 测定紫外线某波长区域内或若干 个有代表性的特定波长内试样紫外线透过率。这种方法是目前国际上流行和通用 的方法。澳大利亚/ 新西兰标准、英国标准、美国 A A T 标准、欧盟标准以及国 际标准化组织的最新标准提案均采用分光光度计法。我国于2 0 03 年2 月1 日 起实施的 G B / T18 30 一20 02 《纺织品防紫外线性能的评定》也采用了这种 方法。这种方法评定紫外线性能的指标主要有: 紫外线透射比、紫外线遮挡率、 紫外线防护系数和穿透率。