織物參數對抗紫外性能測試結果的影響

文/黃彪杰 廖燕芳

（作者單位：廣州檢驗檢測認證集團有限公司）

1 引言

紫外線（ultraviolet rays簡稱UV）分為長波紫外線UVA（315nm～400nm）、中波紫外線UVB（280nm～315nm）和短波紫外線UVC（200nm～280nm），UVR：是波長280nm～400nm的電磁輻射，UPF為皮膚無防護時計算出的紫外線輻射平均效應與皮膚有織物防護時計算出的紫外線輻射平均效應的比值，為紫外線防護系數[1]。據研究表明，適當的紫外線對人體是有益的，它能促進維生素D的合成，對佝僂病有抑制作用，并具有消毒殺菌作用。但過量的紫外線對人體是十分有害的。它不僅能使人體黑色素增多，使皮膚老化，嚴重的還會使皮膚起水泡、紅斑，甚至還會引起皮膚癌。UVB的作用是UVA的1000倍，皮下血管吸收過量的UVB后會引起擴張，使皮膚變紅，產生紅斑，嚴重時會發生炎癥；它同時也可以影響到皮下彈性纖維，使皮膚失去彈性，形成粗糙的皺紋。UVC作為一種更強的紫外線，有一定的殺菌作用，但也對人體有害；一般地講，UVC不能抵達地面，但由于近年來空氣中含氟量的提高，到達地面的UVB和UVC也隨之增加。服裝是人們防紫外線輻射的重要屏障，普通服裝對紫外線遮擋率一般在50%，達不到對人體安全防護的要求，因此紡織產品抗紫外線效果對人體影響就顯得尤為重要，隨之而來的是各類“抗紫外線紡織產品”，紡織產品抗紫外線研究已成為行業重點關注的問題，人們要知道紡織產品抗紫外線的效果如何，就必須對其檢測和評定。直至目前，包括我國在內的很多國家已經制定了一系列的標準用于紡織品防紫外功能的規范。澳大利亞和新西蘭制定了由測試和標注合一的標準[2]：AS/NZS4399—1996《日光防護服評定和分級》。美國制定了由預處理、測試、標注三部分組成的系列標準：ASTM D 6544《紫外線傳輸測試前紡織品制備規程》、AATCC 183—2010《紫外輻射通過織物的透過或阻擋性能》和ASTM D 6033《防紫外線紡織品標識指南》。英國制定了由測試和標注兩部分組成的系列標準：BSEN 13758.1—2001《紡織品太陽紫外線防護性能 第1部分：外衣織物試驗方法》和BSEN13758.2—2003《紡織品太陽紫外線防護性能 第2部分：服裝的分類和標識》。我國制定了由測試和標注合一的標準GB/T 18830—2009《紡織品防紫外線性能的評定》。

織物抗紫外性能通常以紫外線防護系數（UPF）和平均透射比（UVA）兩個參數來綜合評定。UPF是英文Ultraviolet Protection Factor的簡稱，指的是皮膚無防護時計算出的紫外線輻射平均效應與皮膚有織物防護時計算出的紫外線輻射平均效應的比值。UPF值越大，就說明紫外線的防護效果越好。但國家標準中紡織品的UPF值最高的標識是50+，也就是UPF＞50。UVA指的是有試樣時長波紫外線平均透射的輻射通量與無試樣時長波紫外線平均透射的輻射通量之比。UVA值越小，就說明紫外線的防護效果越好。

2 試驗

2.1 儀器

測試原理:用單色或多色的UV射線輻射試樣，收集總的光譜透射射線，測定出總的光譜透射比，并計算試樣的紫外線防護系數UPF值。可采用平行光束照射試樣，用一個積分球收集所有透射光線；也可采用光線半球照射試樣，收集平行的投射光線（如圖2所示） 。

圖2 紫外線測試原理圖

2.2 樣品

在試驗的同等條件下，通過比對試驗，以確定某一織物的特性為原則，測試織物的紫外線的防護系數，一般以輕薄型織物為主。

表1 樣品信息

2.3 試驗內容

采用防紫外（UV）透過防曬測試儀，對同一顏色（1#～4#）樣品，不同成分及不同組織結構的樣品進行測試，分析纖維成分及織物組織結構對抗紫外性能的影響。對同一成分、不同顏色及不同織物密度的樣品進行測試，分析不同顏色及不同織物密度對抗紫外線性能的影響。[3]

3 結果及討論

3.1 不同成分影響

對同一顏色（1#～4#），不同成分及不同組織結構的樣品進行測試，結果見表2所示。

表2 同一顏色不同成分及不同組織結構的樣品進行測試結果

由以上試驗結果可知，不同類型的纖維對于紫外線的吸收能力不同，因而其紫外線透射能力也不同，棉織物的紫外防護能力相對較差，而滌綸是因分子結構中的苯環結構，對紫外線有較高的吸收能力，具有一定的防護作用。

3.2 不同組織結構影響

對相同成分（5#～7#），不同織物組織結構對抗紫外線性能進行測試，結果見表3所示。

表3 同一成分不同組織結構的防紫外線性能

由以上試驗結果可知，同一成分不同的織物組織結構，防護能力也有差異，滌綸羅紋組織緊密，滌綸提花組織中空隙較多，因此兩者對紫外線透過率有顯著差異。由于織物結構決定了織物的幾何形態和它的多孔結構。織物結構包括厚度、緊密度（覆蓋系數或空隙率）等。緊密的結構需要大量的經緯紗，覆蓋系數大，UV透射率低，防護作用大。稀松織物的覆蓋系數低，光線不易受到遮蔽，其防護作用小，且同一織物組織，紫外線防護性能隨著織物的厚度和質量的增加而增加，一般，厚度和質量增加，孔隙越小，防紫外效果越好。

3.3 不同顏色的影響

對相同成分滌綸（8#～12#），不同顏色織物對抗紫外線性能進行測試，結果見表4所示。

表4 不同顏色的防紫外線性能（滌綸布）

由以上試驗結果可知，在同等條件下，織物色澤不同，紫外線性能也會發生明顯的變化。相比之下，黑色、深綠色較玫紅色、淺藍色的防紫外效果好，即色澤越深，紫外線透過率越小，紫外線防護性能越好。這是因為有些染料除了在可見光譜區有強吸收外，在紫外光譜區也有部分吸收，從而降低紫外線的透射率。

3.4 干濕狀態的影響

對同一滌綸布，在干態和濕態條件下測量其防紫外線性能，測量結果見表5所示。

表5 滌綸布干態和濕態的防紫外線性能

由以上試驗結果可知，織物在濕潤的情況下較干的情況下，紫外線防護性能較低。分析原因，水分對紫外線有減弱的影響，所以濕態對抗紫外線防護系數較小。

3.5 織物張力的影響

對同一滌綸布（3#），在自然狀態和伸長狀態（張力或者伸長量）下的抗紫外線性能進行測試，隨著張力的變化織物的空隙[4]也隨著變化，結果見表6所示。

表6 滌綸布在自然狀態下和伸長狀態下的防紫外線性能

由以上試驗結果可知，織物在伸長的情況下，紫外防護效果較差。由于伸長孔隙加大，透過率增加，防護系數減小；織物防紫外線的能力因纖維種類、織物組織結構、緊密程度、厚度、克重、顏色不同而有顯著的變化。因此，研究紡織品防紫外輻射性能時，要綜合考慮各種因素。

5 結論

織物的纖維成分、顏色、干濕狀態、緊度等對抗紫外線性能具有明顯影響，經試驗，得到以下結論：

（1）棉織物的紫外防護能力相對較差，而滌綸是因分子結構中的苯環結構，對紫外線有較高的吸收能力，具有一定的防護作用。

（2）黑色、深綠色等較淺色織物的紫外線防護性能較好，即色澤越深，紫外線透過率越小。

（3）水分對紫外線有減弱的影響，所以濕態織物對抗紫外線防護系數較小。

（4）織物在伸長的情況下，紫外防護效果較差。