活性染料数码印花真丝织物颜色的紫外线防护作用

罗汝楠 张辉

摘要： 织物的防紫外线研究大多在整理剂和整理工艺，而在织物的颜色对于防紫外线性能的研究方面相对薄弱。文章选择了真丝（蛋白质纤维）织物，通过数码印花的方式利用活性染料染得HSV模式下的试验样品色块。测试了在UVA和UVB波段各色块的紫外线屏蔽率，探讨在颜色模式HSV下，色相、明度、饱和度对真丝织物防紫外性能的影响规律。研究表明：色相为9、54、108、234及270时，紫外线屏蔽率高；色彩明度越低，紫外线屏蔽率越高；色彩饱和度越高，紫外线屏蔽率越高。

关键词： 真丝织物；活性染料；数码印花；颜色；防紫外性能

中图分类号： TS101.923文献标志码： A文章编号： 10017003（2018）02000805引用页码： 021102

Study on UV protection performance of color of reactive dyes digital printing silk fabric

LUO Runan， ZHANG Hui

（Beijing Institute of Fashion Technology， School of Fashion Art and Engineering， Beijing 100029， China）

Abstract： AntiUV researches on fabrics mostly focus on finishing agents and finishing processes， while the research on UVresistant performance of fabric color is relatively weak. The silk （protein fiber） fabric was selected in this paper， and testing samples of HSV color mode were digitally printed by reactive dyes. The UV shielding ratios of UVA and UVB bands were tested， and the influence of color factors， such as hue， brightness and saturation， on the antiUV performance of the fabric was investigated. The results show that antiUV performance is high when the hue value of color is 9，54，108，234 and 270. The lower the brightness value is， the higher the antiUV performance is. The higher the saturation value is， the higher the antiUV performance is.

Key words： silk fabric； reactive dye； digital printing； color； antiUV performance

不同的纤维组成成分及纖维结构不同，防紫外线性能有差异。对织物的防紫外线性能有影响的因素有：纤维的种类、纱线的细度、织物的组织结构、密度、厚度、颜色及服装的结构等[4]。通常，织物越紧密、厚度越大防紫外线效果越好。在日常生活中，主要通过结合以下两种方式防晒，遮光防护：通过穿戴衣帽、太阳镜，撑遮阳伞等来防护皮肤和眼睛；防晒剂防护：通过涂抹物理或化学防晒剂，防止太阳光中的紫外线未经遮挡直接照射到皮肤，造成损伤。目前市场上防晒服存在一些问题：防紫外线效果达不到国家标准要求的屏蔽率95%及以上；热湿舒适性差，且这类防晒服的面料大多采用合成纤维，织物的经、纬密度较大，透气透湿性较差；款式结构单一，目前市场上的防晒服大多用于户外休闲运动穿着，款式单一，达不到消费者对日常生活追求多样的服装款式的要求。

人们对面料的防紫外线研究主要集中在防紫外线整理研究，主要包括吸收整理和屏蔽整理[5]。吸收整理：于纱线、纤维或者纺织品表面涂覆具备紫外线吸收能力的化学剂。常用的紫外线吸收剂可以分为有机和无机两大类：有机类紫外光线吸收剂主要包括苯并三哇类、二苯甲酮类、取代丙烯腈、取代三嗦类及水杨酸醋类等[6]；能够吸收紫外线的无机类化学剂主要包括TiO2、SiO2、ZnO等。屏蔽整理：于纱线、纤维或者纺织品表面涂覆具备对紫外光线强力反射能力的无机涂层，以此来增强衣物等纺织品对紫外光线的散射与反射效果，从而达到减小紫外光透过率的目的，期间不发生能量转换[7]。

本文选择一种适合夏季穿着的轻薄型真丝织物为实验样品，针对HSV模式下的织物颜色对紫外线屏蔽的影响作用展开研究，分别改变三个颜色分量H、S、V的含量，通过数码印花得到试验样品，进而进行实验，分析对紫外线屏蔽率的影响。

1实验

1.1材料与仪器

材料：轻薄型白色真丝织物（100%桑蚕丝），织物组织为缎纹，厚度为0.571mm，经密158根/cm，纬密56根/cm，平方米质量134.27g/m2。

仪器：分辨率为0.1μW/cm2的紫外辐照计UV340（北京师范大学光电仪器厂）。

1.2试样制备

与HSV颜色模式下，在0～360内把色相环等间隔分为20个区间，色相特征值点取为：0、18、36、……、342；在同一色相值下，把饱和度与明度在0～100内等间隔分为5个区间，饱和度与明度的取值点为：0、25、50、75、100，在同一个色相值下，采用数码印花的方式利用活性染料制备500个实验样本。真丝织物的数码印花工艺流程为：配制上浆液→浸轧上浆→烘干→喷墨印花→烘干→汽蒸→冷水洗→热水洗→皂洗→冷水洗→烘干→喷墨印花织物，色相值为0、18、36、54的实验样本如图1所示。图1色相为0、18、36、54的实验样品

Fig.1Test samples with hue value of 0，18，36 and 541.3实验方法

本实验在北京夏季晴天无云的条件进行，在12：00-13：00的时间段内，阳光中的UVA、UVB紫外线辐照强度分别是：（16.52±0.08）μW/cm2、（0.98±0.01）μW/cm2。参照国标GB/T18830—2009《纺织品 防紫外线性能的评定》，紫外光谱的透射比计算方法为：T（UV）=透射辐射量/入射辐射量[7]，把紫外辐照计分别同297（UVB）与365（UVA）探针相接，分别测得在有实验样品遮挡与没有实验样品遮挡情况下的紫外透射量（W1）和入射量（W2），紫外光线屏蔽率的计算方法如下式所示，计算值采用5次测量的平均值。

紫外线屏蔽率=1-T（UV）=1-W1W2（1）

在实验过程中，每一个样品在测试时获得稳定读数大约需要5s，时间较短，所以，在测试过程中阳光中紫外线的辐照强度几乎不变。实验时，仪器的测头尽可能垂直对向太阳。经前期的预实验发现，当阳光的辐照强度及相对于测头的入射角度发生较小幅度变化时，尽管会导致紫外线照射强度测量值的变化，但是通过计算发现，其并不会对样品的紫外线屏蔽率造成明显的影响。

2结果与分析

2.1色相（H）对真丝织物防紫外性能的影响

经测试，未数码染色的真丝织物样品的UVA、UVB屏蔽率分别为76.65%和85.99%。经活性染料数码染色后，织物的UVA、UVB屏蔽率明显提高。织物的色彩明度、饱和度均为100时，真丝织物的紫外屏蔽率随色相的变化曲线见图2。由图2可知，活性染料数码印花染色丝织物的紫外线屏蔽率随色相的改变，呈现出一定的变化规律，且在UVA、UVB波段的屏蔽率变化趋势相似。当色相H=9、H=54时，UVA、UVB屏蔽率达到峰值，屏蔽率在95%以上。当色相H=108时，UVA、UVB屏蔽率在95%左右。在色相H=9、H=54、H=108时，对应的颜色分别为红色、黄色、绿色。当色相H=234、H=270时，UVA屏蔽率在95%左右，UVB屏蔽率在93.5%左右，对应颜色分别为蓝色、紫色。而当色相H=180、H=306时，UVA、UVB屏蔽率低。

difference hue value when both brightness and saturation are 100可见光中的蓝紫光与阳光中紫外线的波长（290～400nm）接近，而黄绿色、黄色、橙色、红色的物体能够吸收可见光中的蓝紫光[9]。经对比，不同颜色织物对紫外线的吸收与对可见光中蓝紫光的吸收规律不同。吸收蓝紫光的物体颜色如表1所示。

2.2明度（V）对真丝织物防紫外性能的影响

实验证明，在各个色相段，活性染料数码印花真丝织物的颜色明度对真丝织物的防阳光紫外性能有一定影响，紫外线屏蔽率随明度的增加基本呈减小趋势。本文以屏蔽率较好的红色波段为例加以说明。色相为0时，丝织物的UVA、UVB屏蔽率随明度的变化曲线见图3和图4。由图3和图4可知，真丝织物UVA、UVB屏蔽率随明度的增加逐渐减小，但不同饱和度紫外线屏蔽率的减小速率不同。不同饱和度时，UVA屏蔽率随明度变化的速率见表2。由表2可知，随着饱和度的增加，UVA屏蔽率随明度变化的速率基本呈减小趋势，因此随着饱和度的增加，明度对紫外线屏蔽率的影响减小。

通常数码印花系统在打印时，采用CMYK的颜色模式。这种模式下的颜色是由四种颜色分量：C（青色）、M（品红色）、Y（黄色）、K定位套版色（黑色），混合叠加而形成的“全彩印刷”。明度的变化是在数码印花时，通过控制K的含量来实现。

饱和度UVA屏蔽率随明度变化的速率0-13×10-425-9.7014×10-450-6.8013×10-475-3.5993×10-4100-1.9094×10-4中使用的活性黑色染料相对分子质量较大，所含苯环、共轭双键及助色基团较多，对于紫外线有较好的吸收作用。当织物颜色的明度越小时，加入的K的含量越多，因此随着明度的减小，对紫外线的吸收能力增强。

2.3饱和度（S）对真丝织物防紫外性能的影响

各个色相段，活性染料数码印花真丝织物的颜色饱和度对真丝织物的防阳光紫外性能有一定影响，紫外线屏蔽率随饱和度的增加基本呈增大趋势。本文以屏蔽率较好的红色波段为例加以说明。色相为0时，真丝织物的UVA、UVB屏蔽率随饱和度的变化曲线见图5和图6。由图5和图6可知，真丝织物紫外线屏蔽率随饱和度的增加逐渐增大，但不同明度UVA、UVB波段屏蔽率的增大速率不同。不同明度时，UVA屏蔽率随饱和度变化的速率见表3。由表3可知，明度较小时，饱和度对UVA屏蔽率的影响很小；随着明度的增加，UVA屏蔽率随明度变化的速率基本呈增大趋势，因此随着明度的增加，饱和度对紫外线屏蔽率的影响增大。

3结论

本文采用活性染料以数码印花方式对真丝织物进行染色处理，染料分子虽然不能像染色工序那样完全渗入织物内部，而在织物背面颜色较浅，但这已对真丝织物的防阳光紫外线性能有了很显著的提高。数码印花在服装个性化定制方面的应用越来越受重视，本文可為研发夏季防阳光紫外线的防晒服装提供参考，并得到如下结论：

1）利用活性染料以数码打印方式对真丝织物进行染色处理后，真丝织物的阳光紫外线屏蔽率有显著的影响。活性染料数码印花真丝织物的阳光紫外线屏蔽率随颜色色相的变化呈现一定的变化规律，且UVA、UVB波段屏蔽率的变化趋势相似。颜色为红色、黄色、绿色时，阳光紫外线屏蔽率达到最高值，阳光紫外线屏蔽效果较好，与对可见光的吸收规律不同。

2）在饱和度较大时，活性染料数码印花真丝织物的阳光紫外线屏蔽性能较好，UVA、UVB屏蔽率随着饱和度的减小基本呈现降低趋势。但不同饱和度时，织物对阳光紫外屏蔽率随明度变化的速率不同。饱和度越大，明度对紫外线屏蔽率的影响越小。

3）在明度較小时，活性染料数码印花真丝织物的阳光紫外线屏蔽性能较好，UVA、UVB屏蔽率随着明度的增大基本呈现降低趋势。但不同明度时，紫外屏蔽率随饱和度变化的速率不同。明度越小，饱和度对紫外线屏蔽率的影响越小。

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（a）control group； （b）S1； （c）S2； （d）S3