织物参数对抗紫外性能测试结果的影响

文/黄彪杰 廖燕芳

（作者单位：广州检验检测认证集团有限公司）

1 引言

紫外线（ultraviolet rays简称UV）分为长波紫外线UVA（315nm～400nm）、中波紫外线UVB（280nm～315nm）和短波紫外线UVC（200nm～280nm），UVR：是波长280nm～400nm的电磁辐射，UPF为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的比值，为紫外线防护系数[1]。据研究表明，适当的紫外线对人体是有益的，它能促进维生素D的合成，对佝偻病有抑制作用，并具有消毒杀菌作用。但过量的紫外线对人体是十分有害的。它不仅能使人体黑色素增多，使皮肤老化，严重的还会使皮肤起水泡、红斑，甚至还会引起皮肤癌。UVB的作用是UVA的1000倍，皮下血管吸收过量的UVB后会引起扩张，使皮肤变红，产生红斑，严重时会发生炎症；它同时也可以影响到皮下弹性纤维，使皮肤失去弹性，形成粗糙的皱纹。UVC作为一种更强的紫外线，有一定的杀菌作用，但也对人体有害；一般地讲，UVC不能抵达地面，但由于近年来空气中含氟量的提高，到达地面的UVB和UVC也随之增加。服装是人们防紫外线辐射的重要屏障，普通服装对紫外线遮挡率一般在50%，达不到对人体安全防护的要求，因此纺织产品抗紫外线效果对人体影响就显得尤为重要，随之而来的是各类“抗紫外线纺织产品”，纺织产品抗紫外线研究已成为行业重点关注的问题，人们要知道纺织产品抗紫外线的效果如何，就必须对其检测和评定。直至目前，包括我国在内的很多国家已经制定了一系列的标准用于纺织品防紫外功能的规范。澳大利亚和新西兰制定了由测试和标注合一的标准[2]：AS/NZS4399—1996《日光防护服评定和分级》。美国制定了由预处理、测试、标注三部分组成的系列标准：ASTM D 6544《紫外线传输测试前纺织品制备规程》、AATCC 183—2010《紫外辐射通过织物的透过或阻挡性能》和ASTM D 6033《防紫外线纺织品标识指南》。英国制定了由测试和标注两部分组成的系列标准：BSEN 13758.1—2001《纺织品太阳紫外线防护性能 第1部分：外衣织物试验方法》和BSEN13758.2—2003《纺织品太阳紫外线防护性能 第2部分：服装的分类和标识》。我国制定了由测试和标注合一的标准GB/T 18830—2009《纺织品防紫外线性能的评定》。

织物抗紫外性能通常以紫外线防护系数（UPF）和平均透射比（UVA）两个参数来综合评定。UPF是英文Ultraviolet Protection Factor的简称，指的是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的比值。UPF值越大，就说明紫外线的防护效果越好。但国家标准中纺织品的UPF值最高的标识是50+，也就是UPF＞50。UVA指的是有试样时长波紫外线平均透射的辐射通量与无试样时长波紫外线平均透射的辐射通量之比。UVA值越小，就说明紫外线的防护效果越好。

2 试验

2.1 仪器

测试原理:用单色或多色的UV射线辐射试样，收集总的光谱透射射线，测定出总的光谱透射比，并计算试样的紫外线防护系数UPF值。可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，收集平行的投射光线（如图2所示） 。

图2 紫外线测试原理图

2.2 样品

在试验的同等条件下，通过比对试验，以确定某一织物的特性为原则，测试织物的紫外线的防护系数，一般以轻薄型织物为主。

表1 样品信息

2.3 试验内容

采用防紫外（UV）透过防晒测试仪，对同一颜色（1#～4#）样品，不同成分及不同组织结构的样品进行测试，分析纤维成分及织物组织结构对抗紫外性能的影响。对同一成分、不同颜色及不同织物密度的样品进行测试，分析不同颜色及不同织物密度对抗紫外线性能的影响。[3]

3 结果及讨论

3.1 不同成分影响

对同一颜色（1#～4#），不同成分及不同组织结构的样品进行测试，结果见表2所示。

表2 同一颜色不同成分及不同组织结构的样品进行测试结果

由以上试验结果可知，不同类型的纤维对于紫外线的吸收能力不同，因而其紫外线透射能力也不同，棉织物的紫外防护能力相对较差，而涤纶是因分子结构中的苯环结构，对紫外线有较高的吸收能力，具有一定的防护作用。

3.2 不同组织结构影响

对相同成分（5#～7#），不同织物组织结构对抗紫外线性能进行测试，结果见表3所示。

表3 同一成分不同组织结构的防紫外线性能

由以上试验结果可知，同一成分不同的织物组织结构，防护能力也有差异，涤纶罗纹组织紧密，涤纶提花组织中空隙较多，因此两者对紫外线透过率有显著差异。由于织物结构决定了织物的几何形态和它的多孔结构。织物结构包括厚度、紧密度（覆盖系数或空隙率）等。紧密的结构需要大量的经纬纱，覆盖系数大，UV透射率低，防护作用大。稀松织物的覆盖系数低，光线不易受到遮蔽，其防护作用小，且同一织物组织，紫外线防护性能随着织物的厚度和质量的增加而增加，一般，厚度和质量增加，孔隙越小，防紫外效果越好。

3.3 不同颜色的影响

对相同成分涤纶（8#～12#），不同颜色织物对抗紫外线性能进行测试，结果见表4所示。

表4 不同颜色的防紫外线性能（涤纶布）

由以上试验结果可知，在同等条件下，织物色泽不同，紫外线性能也会发生明显的变化。相比之下，黑色、深绿色较玫红色、浅蓝色的防紫外效果好，即色泽越深，紫外线透过率越小，紫外线防护性能越好。这是因为有些染料除了在可见光谱区有强吸收外，在紫外光谱区也有部分吸收，从而降低紫外线的透射率。

3.4 干湿状态的影响

对同一涤纶布，在干态和湿态条件下测量其防紫外线性能，测量结果见表5所示。

表5 涤纶布干态和湿态的防紫外线性能

由以上试验结果可知，织物在湿润的情况下较干的情况下，紫外线防护性能较低。分析原因，水分对紫外线有减弱的影响，所以湿态对抗紫外线防护系数较小。

3.5 织物张力的影响

对同一涤纶布（3#），在自然状态和伸长状态（张力或者伸长量）下的抗紫外线性能进行测试，随着张力的变化织物的空隙[4]也随着变化，结果见表6所示。

表6 涤纶布在自然状态下和伸长状态下的防紫外线性能

由以上试验结果可知，织物在伸长的情况下，紫外防护效果较差。由于伸长孔隙加大，透过率增加，防护系数减小；织物防紫外线的能力因纤维种类、织物组织结构、紧密程度、厚度、克重、颜色不同而有显著的变化。因此，研究纺织品防紫外辐射性能时，要综合考虑各种因素。

5 结论

织物的纤维成分、颜色、干湿状态、紧度等对抗紫外线性能具有明显影响，经试验，得到以下结论：

（1）棉织物的紫外防护能力相对较差，而涤纶是因分子结构中的苯环结构，对紫外线有较高的吸收能力，具有一定的防护作用。

（2）黑色、深绿色等较浅色织物的紫外线防护性能较好，即色泽越深，紫外线透过率越小。

（3）水分对紫外线有减弱的影响，所以湿态织物对抗紫外线防护系数较小。

（4）织物在伸长的情况下，紫外防护效果较差。