日常防晒服的防晒性能影响因素研究

韦玉辉，苏兆伟,2，靳雅丽

(1. 安徽工程大学 纺织服装学院，安徽 芜湖 241000；2. 杭州职业技术学院 达利女装学院，浙江 杭州 310018)

随着生活环境的恶化（臭氧层的破坏）、居民收入的增加、人们防晒意识的提高，防晒服逐渐成为人们进行夏季户外活动的必备产品之一，其销量逐年增加[1-3]。然而，不幸的是，目前关于防晒服的研究相对较少，主要集中在防晒服的款式结构、防晒服市场需求及营销手段、面料的后整理工艺优化等方面，而关于服装颜色、面料组织结构参数（经纬密度、厚度、面密度、空隙率）、织物湿度等因素对其影响研究相对较少[4-6]。殊不知，上述这些因素才是制约防晒服防晒性能的关键，是决定消费者是否购买防晒服的重要因素[1，6]。另外，防晒服一般都是夏季穿着，而由于夏季气温较高，很容易出汗，因而研究不同出汗量情况下，防晒服装的紫外线防护性能是非常必要的[6，7]。而且，防晒服属于日常生活经常穿着的服装，在后期使用中，经常洗涤是必然的，因此研究洗涤对其影响也是尤为重要的[7，9]。同时，目前关于防晒服的相关标准也只是简单的概述一下标准条件下，防晒服的产品质量等级分类和评测方法，并未对实际使用阶段（消费者实际穿着环境下）防晒服的防晒性能如何很少涉及[7，10，11]。因此，本研究系统研究了织物颜色、织物组织参数（经纬密度、厚度、面密度、空隙率）、织物湿度（汗液量）、洗涤对织物紫外性防护性能的影响。以期能为防晒服产品的设计开发提供参考，也为消费者购买合适的防晒服装提供指导。

1 实验

1.1 实验材料

结合100份关于线上线下防晒服消费需求和常用面料调研分析，选择12种常用且销量较大的防晒服装面料，以此为载体进行其抗紫外性能及服用性能的研究，实验样品详细规格尺寸如表1所示。另外，必须指出的是实验样品规格参数中的织物孔隙率是利用图像处理方法并借助ImageJ软件获得的[6]。

1.2 实验设备

为探究影响防晒服紫外线防护效果的主要因素，进行了织物颜色、织物组织参数（经纬密度、厚度、面密度、空隙率）、织物湿度（汗液量）、洗涤对织物紫外性防护性能影响的实验研究，其实验过程主要设备如表2所示。

表1 实验样品规格尺寸

表2 实验设备及功能用途一览表

1.3 测试指标及方法

抗紫外线性能：采用紫外-可见-近红外分光光度仪测试，操作执行国标GB/T 18830—2009。其计算公式如下：

其中：Eλ——相对红斑的紫外线光谱效能；Sλ——太阳光谱辐射能；Tλ——波长为λ时试样的紫外线透过率；Δλ——波长间隔。

织物透气性：采用YG461/EIII型数字式透气量仪完成，操作执行标准为GB5453-1997《纺织品织物透气性的测定》。

织物透湿性：采用烧杯、干燥剂（无水氯化钙）和电子天平测试测试样品静止在恒温恒湿实验室一段时间干燥剂的质量变化，并利用公式（2）计算织物透湿率，操作执行标准为国标GB/T12704，具体计算公式如下：

其中：WVT——透湿率，单位为g/m2·h；Δm——同一实验组合体2次称量之差，单位为g； Δm1——不做空白试验时， Δm1=0；A——有效实验面积，单位为m2；t——实验时间，单位为h。

另外，为了保证实验结果的可靠性，紫外线防护性能每种面料取5块样品进行测试，并将其平均值作为此面料的UPF。透气率取10次测试结果的平均值，透湿率取6次测试结果的平均值。

2 结果与讨论

采用UV-3600 Plus型纺织品防紫外线性能测试仪测定织物的UPF值、UVA值和UVB值。每种织物分别选取5个不同位置进行测试并取平均值，统计结果见表3。

2.1 织物颜色的影响

表3为不同面料的防紫外线性能测试结果。由表3可知，1#、2#、3#、4#、5#五种面料的抗紫外性能从高到低依次为 3#＞1#＞2#＞5#＞4#，（如表 3 所示），这说明在织物组织结构、经纬密度厚度孔隙率等参数基本相同的情况下，冷色面料的抗紫外性能相对较好，而暖色面料的抗紫外线性能相对较差。这也从一定程度上说明了消费者比较倾向于购买蓝色防晒服的原因。这是因为冷色系的颜色覆盖到紫外线波长区域的光线，能很好的吸收紫外线。同时，还发现相比于有彩色系的织物，无彩色系（白色和深灰色）的抗紫外性能更差，其中 4#（纯白色）面料的 UPF 值最低[5，6]。这是因为由色彩学理论可知，白色属于饱和度为0%，明度100%的色相，此时的织物的防晒效果完全取决于织物自身的性能。而相比于有纯白色，其他颜色的织物及深灰色织物，由于都含有一定的染料分子，而染料分子会增加对紫外线的吸收，而且同一色相，纯度越高，其屏蔽紫外线性能的能力越强。这也是纯度高防晒服销量较高的原因。

表3 各织物UPF值测试结果

2.2 织物规格参数的影响

众所周知，防晒服装的抗紫外线性能很大程度上取决于织物的抗紫紫外线性能，因此本部分对织物的经纬密度、厚度、面密度、孔隙率等规格参数与织物抗紫外线防护性能的研究，其结果如下：

如表3所示，对比2#、7#、9#面料的UPF值、UVA、UVB值可知，在织物的组织结构、厚度、面密度、色彩基本相同的条件下，随着织物经纬密度的增加，其抗紫外性能呈现逐渐递增趋势的，即经纬密度越大，其服装的抗紫外性能越好。这是因为面料经纬密度越大，纱线之间的空隙越小，导致其透光性越差，而紫外线也属于一种光线（特殊的光线，长期照射会对人体产生一定影响），故其抗紫外线性能（UPF）越好[11]。这也进一步验证了合理的设置织造参数可显著提高面料的抗紫外线性能。

对比2#、8#、9#样品的紫外防护性能实验结果可以发现，厚度越厚，抗紫外性能越好。这是因为织物越厚紫外线穿透织物所要经历的路径越长，其阻力越大，故到达人体皮肤表面的紫外光越小。换句话说，厚重织物能较好地阻隔紫外线射入反之亦然。同时还发现：面密度越大，其织物的防晒性能越好。这是因为面密度越大，织物结构越紧密，降低了直接从空隙中透过的紫外线量，所以其紫外线防暑性能越好[6，10]。

2.3 后整理工艺的影响

对比2#、10#面料的紫外线防护测试结果可知，经过抗紫外线整理后的织物，其UPF值可明显提高。这说明抗紫外线整理才是提高织物防晒效果的关键。这是因为TiO2具有金红石结构相不但吸收紫外线能力强，尤其是波长为 388 nm的紫外线，而且还可以透过可见光，故可以很好地提高织物对紫外线的反射和吸收能力，即经过其整理的织物抗紫外性能大幅提升[6，11]。另外，对比10#、11#、12#织物，还可发现：反面经过黑胶处理的 11#面料的抗紫外性能最好，其次是反面经过涂银处理的织物（12#），最后是织物表面经过TIO2整理的织物（10#）。这说明合理的选择抗紫外线整理方法对提高织物的抗紫外性能也有很大的影响。

2.4 织物湿度（汗液量）及其水洗的影响

由表4可知，当织物（2#）含有一定湿度时，其防晒性能会下降，而且随着含湿度（汗液量）的增加，其抗紫外线性能降低。这是因为水对紫外线的吸收能力远小于纤维对紫外线的吸收能力，而且，皮肤在润湿状态下的吸收紫外线的能力会大大增加，故随着湿度的增加，织物的防晒性能下降[10]。这也是夏季防晒服一般都在易出汗的腋下部位采用网眼面料的原因。

由表5可知，水洗会导致轻微的下降织物的抗紫外性能，但影响不大。这是因为水洗过程织物会受到水流机械力的作用，会导致织物表面的整理剂脱离织物，故其织物后整理效果变差，从而使面料的防紫外性能变差，但也会使织物组织变得更紧密，纱线毛羽增多，孔隙率更小，故整体的防护性能变化不大。这也从一定程度上说明真正防晒服装的防紫外性能受水洗的影响较小，故消费者不必过分担心水洗后防晒服不防晒的问题。同时还发现，在洗涤次数（小于5）较小时，随着洗涤次数的增加，防晒性能降低。但是当洗涤次数大于5时，再增加洗涤次数，其防晒性能几乎没有变化。这是因为前5次洗涤，已经将与织物结合不够牢固的整理剂去出掉了，剩下的整理剂是接触比较牢固的整理剂，故在增加洗涤次数，对其影响不大[7，10]。

表4 不同织物湿度（汗液量）下织物紫外线防护性能

表5 不同洗涤次数对织物防晒性能的影响

表6 紫外线防护整理的织物服用性能测试结果

2.5 服用性能分析

表6为紫外线防护整理前后织物服用性能测试结果。由表6可知，10#、11#、12#面料分别是2#经过TiO2正面涂层处理、反面黑胶处理和反面涂银处理，相比于2#面料，经过紫外线整理的织物，其透气性和透湿性性能大幅度下降，这是因为经过后整理处理的织物，纱线间空隙被堵塞，导致单位时间内透过织物的空气流量和湿气流量减少，故其透气性和透湿性下降[6，11]。

3 结论

借助紫外-可见-近红外分光广度仪，以市场上的12种防晒服常用面料为载体，系统研究了织物颜色、织物结构参数、织物湿度、洗涤次数对织物紫外线防护性能的影响。研究表明：服装颜色、织物经纬密度、织物厚度、织物面密度、后整理、织物湿度均会不同程度的影响防晒服装的防晒性能。冷色系相比于暖色系，防晒性能更好；织物经纬密度和厚度对抗紫外性能呈正相关；织物湿度（模拟汗液量）与织物防晒性能呈负相关；洗涤对织物紫外线防护性能影响不大，前5次随着洗涤次数的增加，其防护性能降低；当超过5次时，防护性能随洗涤次数的增加，变化不大。同时还发现，夏季防晒服最好采用冷色、经纬密度稍密、经过后整理的织物作为制作面料，其研究既可为设计师在进行防晒服装面料选择提供参考，也可为消费者购买合适的防晒服提供指导。