太陽(yáng)光譜中的紫外線不僅使紡織品褪色和脆化,也可使人體皮膚曬傷老化,產(chǎn)生黑色素和色斑,嚴(yán)重還會(huì)誘發(fā)癌變,隨著臭氧層破壞和對(duì)紫外線的不斷探究認(rèn)識(shí),紡織品防紫外線性能越來越引起消費(fèi)者的重視。
目前尚無統(tǒng)一的防紫外線測(cè)試方法,測(cè)試方法主要分為直接測(cè)試法和儀器測(cè)試法。直接測(cè)試法包括人體測(cè)試法和變色褪色法,由于測(cè)試方法對(duì)人體有害,且不同人種的皮膚和體質(zhì)不同,重現(xiàn)性較差;儀器測(cè)試法主要包括紫外線強(qiáng)度累積法和分光光度計(jì)法,該類測(cè)試法更為客觀、便捷、重現(xiàn)性好。
1996年,澳大利亞和新西蘭率先推出首個(gè)防紫外線性能的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)——AS/NZS 4399:1996,隨后美國(guó)、日本、歐盟、中國(guó)相繼發(fā)布測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。該類測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)均采用分光光度計(jì)法進(jìn)行測(cè)試。各測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)原理雖然相同,但測(cè)試參數(shù)卻不盡相同。本文將列舉和比較各標(biāo)準(zhǔn)之間的差異,并通過試驗(yàn),分析不同參數(shù)對(duì)結(jié)果的影響規(guī)律。
1 防紫外線性能主要檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
1.1測(cè)試原理
目前對(duì)防紫外線性能的檢測(cè)所采用的分光光度計(jì)法,是用單色或多色的UV射線輻射試樣,收集總的光譜透射射線,測(cè)定出總的光譜透射比,并計(jì)算試樣的紫外線防護(hù)系數(shù)UPF值。可采用平行光束照射試樣,用一個(gè)積分球收集所有透射光線,也可采用光線半球照射試樣,收集平行的透射光線。
各國(guó)進(jìn)行防紫外線性能評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)都以UPF值為主,適當(dāng)考慮UVA(波長(zhǎng)315~400nm)或UVB(波長(zhǎng)280~315nm)的平均透射率。根據(jù)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 18830-2009),UPF是指“皮膚無防護(hù)時(shí)計(jì)算出的紫外線輻射平均效應(yīng)與皮膚有織物防護(hù)時(shí)計(jì)算出的紫外線輻射平均效應(yīng)的比值”,即可理解為當(dāng)使用防護(hù)織物后,紫外線輻射使皮膚達(dá)到某一損傷(如黑斑、紅斑、致癌等)所需要的時(shí)間與不使用防護(hù)織物達(dá)到該種傷害的時(shí)間之比,也就是說,如果布料的UPF值是40,承受紫外線輻射量是沒有防護(hù)時(shí)的1/40。UPF值愈大,紫外線平均透射率愈低,織物防紫外線性能愈強(qiáng)。
1.2檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
防紫外線紡織品出現(xiàn)后,澳大利亞和新西蘭兩國(guó)首先推出了防紫外線防護(hù)服測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn),隨后中國(guó)、歐洲、美國(guó)等國(guó)家或團(tuán)體也推出了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)行的防紫外線性能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)主要有:
AATCC 183-2014《織物抗紫外輻射性能》
GB/T 18830-2009《紡織品 防紫外線性能的評(píng)定》
EN 13758-1:2001+A1:2006 (E)《紡織品——紫外線防護(hù)性能 第 1 部分:外衣織物試驗(yàn)方法》
AS/NZS 4399:1996《防曬服裝——評(píng)價(jià)與分類》
Japan Garment Association Standard《日本服裝協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)》
試樣準(zhǔn)備方面,美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)考慮了濕態(tài)樣品的防紫外線性能,其他標(biāo)準(zhǔn)都只考慮干態(tài)試樣的性能。防紫外線織物通常使用在夏季,夏季的汗水和雨水是日常常見的使用情景,一般濕態(tài)下的織物空隙中充滿水,由于折射率不同,濕態(tài)下的織物防紫外線性能有所下降,濕態(tài)下的性能評(píng)價(jià)更顯的意義,可更全面的評(píng)價(jià)織物的防紫外線性能。
測(cè)試時(shí)樣品放置方面,美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)考慮了同一塊樣品不同角度下的防紫外線性能,其他標(biāo)準(zhǔn)為多塊樣品隨機(jī)放置測(cè)試。同一塊樣品不同角度測(cè)試,對(duì)于不同角度下透光率不同的織物具有實(shí)際意義。織物在穿著過程中,陽(yáng)光角度的變化和織物表面狀態(tài)的變化都可能引起防紫外線性能的不同。其他標(biāo)準(zhǔn)雖未明確要求不同角度的測(cè)試,但測(cè)試更多的試樣(四塊),測(cè)試時(shí)隨機(jī)放置也可以減少該因素對(duì)結(jié)果的影響。但美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試時(shí)各類試樣僅測(cè)試一塊,測(cè)試量較少,結(jié)果能否代表整個(gè)樣品的狀態(tài)讓人擔(dān)憂。
參照的日光光譜輻照度和防紫外線要求方面,由于不同維度下,日光光譜輻照度略有差異。各國(guó)選擇日光光譜輻照度時(shí),更多考慮了本國(guó)的需要,如美、歐盟、中國(guó)采用了北半球美國(guó)新墨西哥州的日光光譜輻照度,澳大利亞/新西蘭采用了南半球澳大利亞的日光光譜輻照度。由于不同區(qū)域的不同人種的皮膚及體質(zhì)不同,防紫外線要求也不盡相同,膚色越淺越不利。美、澳對(duì)防紫外線的評(píng)價(jià)要求等級(jí)更多,適合于不同膚色的人選用;歐盟與中國(guó)的膚色單一,膚色較淺,評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)只有一個(gè)等級(jí),要求最高。
2比較試驗(yàn)
選用四塊平紋梭織布測(cè)試其透光率,并根據(jù)透光率計(jì)算不同標(biāo)準(zhǔn)下的UPF值。
測(cè)試儀器:防紫外線測(cè)試儀,型號(hào):UV 2000-F。
測(cè)試環(huán)境:溫度:(20±2)℃,相對(duì)濕度:(65±4)%。
樣品:紫色(克重:67g/m2)、白色(克重:103g/m2)、黑色(克重:125g/m2)、深藍(lán)色(克重:221g/m2)。
試樣狀態(tài)及數(shù)量:干態(tài)未經(jīng)處理,4塊。
采用UV-2000F分別對(duì)四塊樣品進(jìn)行了測(cè)試,測(cè)試波長(zhǎng)為280nm~400nm,波長(zhǎng)間隔為1nm(見圖1)。使用所得的紫外線透射率,根據(jù)各標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù),計(jì)算同一透射率下不同標(biāo)準(zhǔn)的UPF值,見表2。
每個(gè)樣品采用上述5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防紫外線性能測(cè)試,所得到的UPF值基本一致。其中,歐盟標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果等于中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果;美國(guó)略低于中國(guó)和歐盟標(biāo)準(zhǔn);澳洲/新西蘭等于日本,略高于中國(guó)和歐盟標(biāo)準(zhǔn)。
各標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算所得的UPF值主要差異來源于兩方面:一、美標(biāo)與其他標(biāo)準(zhǔn)的最小波長(zhǎng)間隔不同(見表1),美標(biāo)為2nm,其他標(biāo)準(zhǔn)為5nm;二、澳洲\新西蘭標(biāo)準(zhǔn)采用的日光光譜輻照度不同。對(duì)于方面一,由于美標(biāo)與歐盟和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方面的差別主要在兩點(diǎn),a)參與計(jì)算的波長(zhǎng)美標(biāo)比國(guó)標(biāo)多了280~290nm區(qū)間的紫外線,b)美標(biāo)的最小波長(zhǎng)間隔更小。一般情況下,波長(zhǎng)越小,透射率越低,美標(biāo)參與計(jì)算的增加波長(zhǎng)更小,其平均透射率應(yīng)該更小,即UPF值更大。實(shí)際測(cè)試結(jié)果美標(biāo)的UPF值偏小,說明最小波長(zhǎng)間隔越小,UPF值越小。對(duì)于方面二,由各標(biāo)準(zhǔn)所附的日光光譜輻照度知,澳洲墨爾本市的輻照度大于美國(guó)新墨西哥州的,所以計(jì)算的UPF值澳洲\新西蘭標(biāo)準(zhǔn)最大。
3 結(jié)束語(yǔ)
現(xiàn)行防紫外線性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)主要采用分光光度計(jì)法,基本原理一致,測(cè)試參數(shù)和結(jié)果評(píng)價(jià)略有差異:美標(biāo)采用的波長(zhǎng)間隔最小,試樣濕態(tài)預(yù)處理及多級(jí)性能評(píng)價(jià),同紫外線透射率下計(jì)算所得UPF值最小;澳洲\新西蘭所采用的日光光譜輻照度較大,同紫外線透射率下計(jì)算所得UPF與日本標(biāo)準(zhǔn)相等,多級(jí)性能評(píng)價(jià),計(jì)算所得UPF值最大;歐盟及中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)防紫外線性能的評(píng)價(jià)最嚴(yán)格,只有一級(jí),計(jì)算所得UPF值介于兩者之間。
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