高可视性服装的分类和检测评价

袁志磊，刘 萧，陈珏成，张薇薇，周 娴

［1.上海海关，上海 200135；2.东华大学，上海 201620；3.上海国际旅行卫生保健中心（上海海关口岸门诊部），上海 200002］

近年来，随着经济水平和科学技术的不断发展，人们对服装的要求不再局限于美观，而是致力于功能性设计，包括舒适性、健康性、安全防护性等。其中，高可视性服装就是一种安全防护型的功能性服装，采用颜色醒目的基底材料和具有发光或者反光的材料制成。在黑夜、暴雨、暴雪、沙尘暴、大雾等可见度极端恶劣的情况下，高可视性服装可显著区分穿着者与周围环境，明确穿着者的位置、行动路径甚至动作［1］，对他人起到警示作用，避免发生事故。

随着各国政府对安全工作力度的加大和人们安全意识的提高，高可视性服装被广泛应用于各行各业，尤其在道路交通安全防护上具有巨大的市场前景［2］。在路况复杂的道路上工作的交通警察、道路勘测员、环卫工人、路政绿化工人等容易被过往车辆碰撞。当道路工作者穿着高可视性警示服时，在白天、黑夜或可视度差的环境中都具有较高的可视性，能及时提醒过往车辆注意避让，保护自身安全。高可视性警示服也应用于在口岸码头、机场等场所的工作人员。由于机场、码头、船舶、巨型集装箱堆场、大型仓储仓库等户外工作场所环境复杂，灯光较暗，时常因人员识别不清、移动位置不明而发生危险。穿着高可视性警示服可明确工作人员的具体位置和身份性质，避免发生意外，或在发生危险时及时获救。高可视性服装也可应用于日常生活中，例如夜跑服、节日和舞台服装等，在光线较暗的环境中，发光夜跑服可使运动者具有较高的辨识度，对过往车辆具有警示作用；而发光的节日或舞台服装能使穿着者与众不同，产生绚丽的效果，满足人们对美的需求。

1 高可视性服装的分类

高可视性服装通常作为安全警示服装和装饰性功能服装，按照发光原理可以分为反光型、荧光型、夜光型和电致发光型。

1.1 反光型服装

反光型服装运用一定面积的反光材料（也称回归反射材料或逆反射材料），该材料中含有高折射率的玻璃微珠或微棱镜，当平行光线照射到微珠或棱镜之上时，可将光线聚集在焦点的特殊反射层上，光线经折射后聚焦，再从焦点反射回光源处，从而提供清晰的可见度［3］。反光材料的光路图见图1。

图1 反光材料的反光光路图

反光材料被广泛应用于各种警示服上，GB 20653—2020《防护服装职业用高可视性警示服》对各种警示服反光带的设计作了详细规定：背心和无袖短外套类警示服的反光带最小宽度为25 mm，至少有一条环绕躯干的反光带，左右两肩应该各有一条反光带从胸前延伸到后背，如果服装有多条水平反光带，相邻两条的间距应不小于50 mm，由反光材料或者组合性能材料组成的条带在长度方向上的间隙应不大于50 mm；长裤、背带裤类警示服也要求反光带最小宽度为25 mm，至少有两条反光带，间隔不小于50 mm等，以保证警示服反光性能达到理想的高可视效果［4］。反光警示服示例见图2。

图2 反光警示服

反光材料具有较高的反光强度、光泽度和柔韧性，有良好的防雨淋性能，依靠自身的反光结构，只要有灯光照射就可以反光，无需连接外部电源，使用方便。但反光型服装必须在外部光源的照射下才具有高可视效果，反之则不然，使用条件具有一定的局限性。此外，反光材料结构主要由银色金属镀层、玻璃微珠或微棱镜的固定层、热熔胶组成，一般为银灰色，因此服装设计有局限性。其他颜色的反光材料一般是在银灰色材料表面进行印刷改色，但该处理方法会降低反光强度，影响反光材料的可视效果［5］。同时，反光型服装在穿着使用时受到各种外界环境因素的影响，会使其逆反射性能逐渐下降。

1.2 荧光型服装

荧光材料受紫外光等能量激发后，电子能够从基态跃迁到激发态，然后通过辐射衰变释放出光子回复到基态，释放此前吸收的能量产生荧光［6］。根据激发光源的不同，荧光材料可以分为红外荧光材料和紫外荧光材料，在红外光或紫外光的激发下发出不同颜色的光，光源消失后又恢复为原来的颜色。荧光警示服如图3所示。

图3 荧光警示服

GB 20653—2020 和ISO 20471—2013《高可视性警示服的测量方法和要求》都对高可视性警示服中的荧光材料进行了规定：荧光材料的颜色应为荧光黄、荧光橘红或荧光红，最小使用面积为1 级0.14 m2、2 级0.50 m2和3 级0.80 m2，荧光材料应环绕躯干、裤腿和袖子等部位，且宽度不小于50 mm，从而具有360°视角的高可视性。ANSI/ISEA 107—2015《高可视性安全服装和头饰》中对荧光材料颜色和最小使用面积的规定与国家标准基本相同，但是增加了补充项目说明，规定更详细。

荧光材料能够吸收光能并发出不同波长的光，在白天有非常好的高可视效果，看起来比其他同样颜色的材料更明亮、醒目，但是只在波长较短的可见光、红外线或紫外线照射下起作用，荧光强度较低、持久性差，并且容易受到外界环境的影响［7-8］。

1.3 夜光型服装

夜光材料（又称蓄光材料）能够发光是因为含有Eu、Dy 等稀土元素，而稀土元素具有丰富的电子能级，可以产生多种能级间的跃迁。当受到可见光的照射时，电子能够从基态或低能级向高能级跃迁，因为能量不平衡，部分电子又跃迁回基态释放能量，产生即时发光，其他电子则通过弛豫作用储存在蓄光材料特有的陷阱能级中发生光吸收，当移至暗处时，电子从激发态的陷阱能级跃迁到基态或低能级中，将储存的能量慢慢释放，产生发光现象［9］。夜光材料的发光原理见图4。

图4 夜光材料发光原理图

夜光材料能够在太阳光或灯光的照射下将能量储存起来，将其移至暗处后，该能量转换成可见光慢慢释放，并持续一段时间。将这种夜光材料加工到警示服上可起到警示提醒作用，应用到舞台服装上能够起到一定的装饰美化效果（见图5），应用到绳索、渔网和篷布上可使夜间作业安全、有效地进行［10］。

图5 夜光警示服

夜光服是一种具有蓄光特性的功能性服装，不仅可以提高产品的安全警示性，还能够增添纺织品服装的趣味性和艺术效果。夜光服的发光无需外部电源，只要经过灯光、太阳光等光源的照射，就可以持续发光一段时间，无毒、无害、无放射性，具有节能环保的优点。但夜光材料的发光亮度和持续性并不理想，离开光源后亮度逐渐衰减，余辉时间短，洗涤后的发光亮度还会降低。

1.4 电致发光型服装

电致发光型服装是将LED 线或EL 冷光片等电致发光元件和电池组一起添加到服装上，通电后可电控发光（如图6 所示）。LED 被称为发光二极管，是一种能将电能直接转变成光能的固态半导体元件，通过电子与空穴复合释放能量发光，不同半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同，释放的能量越多，发出的波长越短。EL 是通过在电极两端加交流电压而产生电场，激发荧光物质发光的一种物理现象，通过调节电压和频率来改变光源亮度，并且能够产生不同颜色的光源带。

图6 电致发光警示服

电致发光型服装具有高亮度、数字化、能耗低、性能稳定等特点，能够根据需要设计出不同颜色、不同亮度的光源。目前市面上部分电致发光型服装选用的LED 光带（点光源，单个发光面较窄，穿透力差）使用一段时间后会产生热量。而EL 冷光片是一个统一的整体面发光，具有弹性，轻薄可随意弯曲，工作一段时间也不会产生热量［1］。应用到警示服上，可以在保留传统反光优势的同时有效弥补其在光线差、能见度低的环境下反光效果差的缺点［11］。由于电致发光元件需要电能激发，服装上需要添加电源和电线，服装较重，舒适性大打折扣［6］。

2 高可视性服装的检测与评价

2.1 反光性能的检测与评价

不同颜色、不同物体的反光能力不同，一般采用逆反射系数来评价其反光性能，即在反光面积一定时，逆反射系数越大，材料的逆反射性能越好，可视距离越大。表1中，GB 20653—2020、SN/T 2128—2008《进出口逆反射面料逆反射性能的试验方法和要求》、ISO 20471—2013 和ANSI/ISEA 107—2015 都规定了逆反射系数的测定方法和评价指标。标准采用逆反射系数测量仪来测定逆反射系数，将试样放置在仪器的测量孔下，分别测量试样入射角在5°、20°、30°、40°和观测角在12′、20′、1°、1°30′时的逆反射系数。此外还需测量经过摩擦、曲绕、低温弯曲、温度变化、水洗和淋雨后的逆反射性能［12］。

表1 国内外标准中规定的最小逆反射系数

2.2 荧光性能的检测与评价

荧光材料的主要检测指标包括色度坐标和亮度因子。GB 20653—2020 中规定采用标准照明体D65光源、几何条件为45/0、2°进行观察，按照GB/T 3979—2008《物体色的测量方法》规定方法进行测试，依据CIE 1931 标准色度系统中的三刺激值（x、y、z）计算色度坐标［13］。ISO 20471—2013 和ANSI/ISEA 107—2015等也有相关规定，和国内标准对荧光材料颜色的评价指标基本相同，具体见表2。

表2 荧光材料的颜色要求

2.3 夜光性能的检测

夜光材料经过光源激发后能在黑暗中发出一定色彩的光，发光亮度大小、余辉时间长短是评价夜光材料发光性能的重要指标［14］。目前，国内外仅有行业标准SN/T 2558.7—2014《进出口功能性纺织品检验方法第7 部分：夜光纤维发光性能》规定了夜光材料色品坐标、余辉亮度和余辉时间的测试方法。该方法使用D65光源作为激发光源，以1 000 lx 照度直接照射试样，激发15 min 后关闭光源，用色度仪测量试样的色品坐标以表征发光颜色，用亮度计每隔1 min 测量试样的余辉亮度，绘制发光亮度和时间的散点分布图，再根据数学模型和拟合曲线推算发光亮度衰减到0.32×10-3cd/m2时的发光时间［15］。该标准仅规定夜光材料的测试方法，没有规定评价指标。

2.4 电致发光性能的检测

电致发光材料主要包括LED 发光材料和EL 冷光片材料。目前，电致发光警示服为非规制警示服装，仍处于研发阶段。关于电致发光服装的发光亮度、可视效果的测试与评价还没有相关标准，但有相关文献提出用发光亮度表征发光效果。

陈园园等［16］采用BM-5A 亮度色度计测试电致发光材料的亮度，该亮度计通过A/D 转换与计算机相连，在线读取亮度值，并通过调节物镜与被测物体的距离、改变测试角度测试面积大小，测试面积为0.1～17.5 mm2。该方法操作简便、快捷，但测试结果为点光源亮度，测试面积有一定的局限性。

周钢等［17］利用数码成像亮度测试系统测试不均匀面光源亮度，被测物体经过光学系统在CCD 光敏面上成像，经过光电转换、量化、转移、读出后，通过视频采集卡以模拟视频信号方式在计算机上输出，最后经过软件系统的图像分析和计算获得亮度值，也就是先对这些图像进行灰度提取，然后根据图片的灰度值和曝光时间计算出该图像对应的原物上每一个点的亮度值，再根据这些亮度值描绘出原物的亮度分布。该方法可以测量发光体表面的亮度分布，但操作较复杂、费时。

3 结束语

高可视性服装已广泛应用于道路交通、消防救援、机场口岸等诸多领域，作为安全警示服在保障相关工作人员的人身安全方面发挥了重要作用。高可视性服装主要分为反光型、荧光型、夜光型和电致发光型4 大类，其中反光型、荧光型、夜光型服装需要外部光源的照射才能反光或发光，而电致发光服装是主动发光型服装，但是需要电源。无论是被动型还是主动型发光服装都存在一定的局限性。目前，高可视性警示服绝大多数以反光型为主，既能反光又能主动发光的安全警示服是今后研究发展的方向，逆反射系数、发光亮度、发光时间以及耐用性是评价其性能的关键指标。此外，电致发光服装的发光性能还没有统一的检测和评价方法，应该尽快制定相关标准，规范检测方法和评价指标，使该类产品的检测有据可依，对于规范产品市场和保障穿着者的人身安全都具有重要意义。