防曬衣防紫外性能與服用舒適性評價研究

文/狄宏靜 王海廣 李杰

防曬衣，是指織物經防紫外線技術處理，并具有一定防紫外線性能的服裝[1]。防曬衣通常遵循兩大防曬原理，一是增加面料表面對紫外線的反射和散射作用，比如在衣服里層做防曬涂層整理；二是添加紫外線吸收劑，把紫外線吸收后能量轉化為熱能和無害低能量輻射。隨著人們對服裝舒適性要求的提高，好的防曬衣不僅應具有抗紫外線性能，還應具有很好的服用舒適性能。服裝舒適性主要包括熱濕舒適性、接觸舒適性和視覺舒適性。本文以防曬衣為研究對象，探討現有防曬衣產品在穿著過程中的防紫外線性能、熱濕舒適性和觸覺舒適性變化，以及洗滌后幾種性能的變化。此外，目前針對防曬舒適復合功能性產品標準只有FZ/T 74007—2019《戶外防曬皮膚衣》，標準中只考核了透濕性能和抗紫外線性能，而本文認為應根據產品的實際使用需要，設立透氣和涼感功能考核。

1 試驗部分

1.1 試驗方法

本文中防紫外線性能的評定采用GB/T 18830—2009《紡織品防紫外線性能的評定》標準[2]，標準規定防紫外線紡織品必須達到UPF＞40，UVA透過率＜5%，才能稱為防紫外線產品。紫外線防護系數(UPF)，是指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。

透氣性能的測定采用GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》標準[3]，在規定的壓差條件下，測定一定時間內垂直通過試樣給定面積的氣流流量，計算出透氣率，本文選用的測試面積為20cm2，壓降為100Pa。

接觸涼感性能的測定采用GB/T 35263—2017《紡織品接觸瞬間涼感性能的檢測和評價》標準[4]，紡織品接觸瞬間涼感是指皮膚與低于其溫度的織物接觸瞬時，引起皮膚表面熱量快速流失、溫度瞬即下降，再經過皮膚中感溫神經末梢反映到大腦后形成的涼爽感覺。試驗中將溫度高于試樣規定溫差的熱檢測板以一定壓力與試樣接觸，熱檢測板與試樣接觸后熱量傳遞過程中熱流密度的最大值，記為qmax，單位焦耳每平方厘米秒[J/（cm2·s）]。本文上下底板溫度為35℃和20℃，溫差15℃。

紡織品的吸濕速干性能是當人體出汗時，織物可以迅速吸收汗液，且能夠傳導至織物表面并快速揮發，使得身體保持干爽舒適的功能性。本文采用GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分：單項組合試驗法》標準[5]，以織物對水的吸水率、滴水擴散時間和芯吸高度表征織物對液態汗的吸附能力；以織物在規定空氣狀態下的水分蒸發速率和透濕量表征織物在液態汗狀態下的速干性。

1.2 儀器設備

本文試驗中主要用到的測試儀器分別為UV-2000紡織物防曬指數分析儀，FX3300織物透氣量儀，KES-F7精密瞬間熱物性測試儀，DH-450透濕試驗機等。

1.3 試驗方案

選定不同材質、組織結構以及后整理方式的防曬衣面料15種（如表1所示），分別測定其初始及洗后抗紫外線性能、透氣性能、接觸涼感性能、吸濕速干性能指標。洗滌程序和次數的選擇參照FZ/T 74007—2019《戶外防曬皮膚衣》標準，按照GB/T 8629—2017洗滌程序4N，連續洗滌3次后測試。

表1 面料基本參數和初始抗紫外性能指標

2 數據分析

15款防曬衣面料初始的透氣性、接觸涼感系數、透濕率、滴水擴散時間、吸水率指標如表2所示。

2.1 抗紫外性能

目前市場主流的防曬衣主要是質地輕薄的機織錦綸和聚酯纖維面料，克重介于30g/m2至70g/m2之間。所選15種面料紫外線防護系數均符合GB/T 18830—2009《紡織品防紫外線性能的評定》標準要求，其中15號深綠色桑蠶絲面料、3號黑色錦綸面料和9號藏藍色的聚酯纖維面料抗紫外性能最好，紫外線透過率極低，說明材質并不是決定織物抗紫外線性能優劣的唯一因素，常用纖維材料經過后整理均可達到較好的抗紫外性能。相同的纖維，黑色和深色面料相比于其他顏色具有較好的抗紫外性能。

2.2 舒適性能

2.2.1 透氣性能

由表2可見，1號樣品抗紫外線性能雖好，但是其透氣性最差為0，完全不透氣，這種面料在穿著時人體產生的熱氣無法透過面料與外界進行交換，容易使人產生悶熱感而不舒服。8號和13號針織面料以及桑蠶絲材質的15號面料的透氣性明顯好于質地輕薄的機織錦綸和聚酯纖維面料。

表2 面料初始舒適性指標

2.2.2 接觸涼感性能

GB/T 35263—2017標準中給出的評價指標要求qmax值≥0.15，表明產品具有接觸涼感性能。由表3可見，此15款防曬衣面料的接觸涼感性能均能達到標準要求，但是質地輕薄的機織聚酯纖維面料明顯優于錦綸機織面料，其中12號聚酯纖維的接觸涼感系數高達0.73。針織面料和天然纖維面料的接觸涼感系數也與多數的輕薄錦綸機織面料相當。

2.2.3 吸濕速干性能

由于大多數面料吸濕性能中的滴水擴散性能和吸水率差，因此本文未再研究芯吸高度，且面料自身難以吸收汗液，因此速干性未考慮蒸發速率指標。從測試結果可見，15款防曬衣面料中除了13號聚酯纖維針織物和15號桑蠶絲機織物的滴水擴散時間比較理想，其他聚酯纖維和錦綸纖維的滴水擴散時間均大于300s，表明當人體穿著此類面料的防曬衣時，與皮膚直接接觸部位吸收人體汗液的功能差。此外8號、13號針織樣品和天然纖維為主的14號、15號樣品因其纖維和組織結構的原因具有良好的鎖水性，吸水率明顯優于機織錦綸和聚酯纖維面料。透濕率指標中，除了1號面料，其他面料的透濕性均比較理想。

2.3 耐久性

由于防曬衣多采用抗紫外線整理的方式來達到抗紫外線效果，因此日常穿著洗滌后各指標的耐久性也是防曬衣評價的重要指標。本文將選用的15款面料按照4N連續洗滌3次，懸掛晾干后進行各項測試，洗后抗紫外線結果如表3所示，洗后舒適性指標如表4所示。

2.3.1 抗紫外性能

表3中5號樣品經過洗滌測試后，UPF值從初始的67下降至24，UVA從初始的4.13增大為7.11，兩項指標均不符合國標要求。洗后UPF下降最大達到699，最小為9；UVA透過率變化最大2.98，最小0；UVB透過率變化最大2.43，最小0。其中13號和14號樣品的抗紫外線指標與其他面料呈現了相反的結果，UPF值洗后變大，UVA和UVB的透過率均減小，13號樣品為針織，14號樣品為含棉量高的機織，兩款面料在洗滌前后較其他面料的縮率大，織物更緊密而且自身的抗紫外線整理劑的耐久性能較好，兩方面的影響因素綜合導致試驗后呈現變好的結果。

表3 洗后抗紫外性能指標

2.3.2 舒適性能

表4中多數面料透氣性能洗滌前后差異性不大，差異主要體現在涂層明顯的面料在洗滌后涂層的流失導致面料的透氣率上升明顯，例如5號樣品，或者因為天然纖維的縮水性能導致面料的緊密性增大而透氣率減小，例如14號樣品。接觸涼感系數洗前洗后差異性不大，整體上錦綸面料較聚酯纖維變化明顯，且聚酯纖維多呈現洗后接觸涼感系數變小的趨勢，而錦綸面料呈現洗后接觸涼感系數變大或變小情況。整體上洗后透濕性能比洗前透濕性好，洗后面料防曬涂層部分流失導致水蒸氣更好地透過織物，纖維和結構不同，洗前洗后透濕性能變化不同。

表4 洗后舒適性指標

洗后吸濕性能測定時，1號到12號樣品的洗后滴水擴散時間與洗前一樣，都大于300s， 13號聚酯纖維針織物從原來的2s增加到6s，而14號含棉纖維機織物與15號桑蠶絲機織物分別由洗前的＞300s和7s降低為60s和5s，滴水擴散時間主要受后整理、纖維特性及織物中的非纖維物質決定，天然纖維的吸水性優于化學纖維，整理劑的親疏水性直接影響滴水擴散時間，非纖維物質的存在會降低織物本身的滴水擴散時間。

3 結論

（1）輕薄機織錦綸和聚酯纖維面料具有較好的初始和3次洗后的抗紫外性能，黑色和深色面料相比于其他顏色具有更好的抗紫外性能。

（2）涂層整理導致面料的透氣和透濕性能降低，針織面料以及天然纖維的機織面料透氣性明顯優于錦綸和聚酯纖維機織面料，后者的透氣性均在80mm/s以下，最低為0。質地輕薄的聚酯纖維機織面料的接觸涼感性能明顯優于錦綸面料，聚酯和錦綸纖維針織面料的接觸涼感性能與輕薄錦綸機織面料相當。針織面料和天然纖維為主的機織面料吸濕性明顯優于錦綸和聚酯纖維機織面料，后兩者對液態汗的吸附能力幾乎為零，防曬衣面料透濕性能多數能達到9000 g/（m2·d）左右。

（3）針織面料和含棉量高的機織面料，洗滌后可能會呈現抗紫外性能變好的情況，整體上抗紫外耐久性較好。透氣性能和接觸涼感性能洗滌后可能變大或者變小。整體上錦綸面料的接觸涼感性能較聚酯纖維變化明顯，且聚酯纖維多呈現洗后接觸涼感系數變小，而錦綸纖維變大或變小都有。整體上洗后透濕性能比洗前的透濕性好，錦綸和聚酯纖維機織面料洗后吸濕性依然不理想。

（4）聚酯纖維針織面料及天然纖維面料在透氣、接觸涼感、吸濕速干等舒適性功能上有很大的優勢。通過纖維的形態結構改性借助毛細效應改善吸濕和導濕性能，改進織物的組織結構設計以及采用適當的后整理技術有助于提高防曬衣面料的吸濕速干性能。在防曬衣標準制定過程中可加入透氣性與接觸涼感性能指標，完善防曬衣的舒適性評價指標。