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紡織品抗紫外線保持性測試方法

來源：何秀玲　發布時間：2011年02月14日

前言從20世紀20年代以來,由于碳氟系溶劑和氟利昂的大量使用,地球大氣層中臭氧層遭到嚴重破壞,使到達地球表面的紫外線不斷增加。適量的紫外輻射具有殺菌作用,并能促進維生素D的合成,有益于人體健康,但是遭受過量的紫外線輻射對人體是有害的。近紫外線UVA能深深穿透真皮,使皮膚過早老化,失去彈性,出現皺紋,同時引起黑色素母體的轉變;遠紫外線UVB能穿透至皮膚數毫米,使皮膚產生黑色素,出現曬斑,造成灼傷;過量的紫外線照射還會誘發皮膚病。因此,近年來抗紫外線紡織產品得到了迅速的發展,廣泛應用于遮陽傘和服裝領域。抗紫外線紡織品不僅應具有良好的抗紫外線輻射功能,而且應具有良好的耐久性,在日常使用過程中即使受到各種物理或化學作用后仍然能保持其性能,以保證在有效使用期內真正起到保護皮膚、減少紫外線照射引起的傷害。因此,對紡織品抗紫外線性能保持性測試方法的研究已經刻不容緩。本研究選擇遮陽傘、夏季服裝和泳裝三大類主要的抗紫外線性能紡織產品作為研究對象,針對三類產品在服用過程中的實際使用狀況,模擬日曬、光/汗復合、光/海水復合和反復洗滌等作用,研究以上產品在受到不同作用后抗紫外線性能變化的規律,從中找出產品既能承受一定的物理或化學作用,又能保持抗紫外線性能的極限,最終確定抗紫外線性能保持性的測試方法。1　試驗方案設計1.1　遮陽傘類產品遮陽傘類產品在使用過程中主要受到太陽光照射,故在一定的溫度和濕度條件下,對試樣進行連續一定時間的模擬日光曝曬,測定其處理前后抗紫外線性能指標的變化,分析曝曬時間對產品抗紫外線性能的影響。試驗方法　GB/T8427—2008《紡織品色牢度試驗耐人造光色牢度:氙弧》試驗儀器　ATLASS3000XenonWeather-Omete水冷式氙弧耐氣候試驗機曝曬條件　中等有效濕度,濕度控制標樣5級,最高標準黑板溫度為50℃。試驗步驟　取一塊70mm×12

0mm試樣,在預定的條件下對試樣和藍色羊毛標準同時進行規定時間的曝曬。1.2　夏季服裝夏季穿著服裝類產品在使用過程中既受到太陽光照射和汗水浸漬作用,又要承受家庭洗衣機的反復洗滌,故首先對試樣進行人造汗液(酸、堿)浸漬作用,同時對試樣進行連續一定時間的模擬日光曝曬,再選擇合適的洗滌程序,對試樣進行一定次數的連續洗滌,分別測定光汗復合曝曬、連續洗滌、光汗復合曝曬和連續洗滌三種不同的方法處理前后試樣抗紫外線性能指標的變化,分析以上作用對試樣抗紫外線性能的影響。1.2.1　光/汗復合色牢度試驗試驗方法　GB/T14576—2009《紡織品耐光、汗復合色牢度試驗方法》。試驗儀器　ATLASS3000XenonWeather-Ometer水冷式氙弧耐氣候試驗機。汗液配制:(1)人造酸液/(g/L)L-組氨酸鹽酸鹽一水合物 0.5氯化鈉5.0磷酸二氫鈉二水化合物2.2用0.1mol/L氫氧化鈉溶液調節pH值至5.5±0.2。(2)人造堿液/(g/L)L-組氨酸鹽酸鹽一水合物0.5氯化鈉5.0磷酸氫二鈉十二水化合物5.0或磷酸二氫鈉二水化合物2.5用0.1mol/L氫氧化鈉溶液調節pH值至8.0±0.2。試驗步驟　取2塊試樣,尺寸不小于45mm×10mm,每塊試樣下面放6層棉標準貼襯,制成2個組合試樣,分別置于50mL酸、堿汗液中,使試樣完全浸沒于汗液中(30±2)min,對試樣稍加撳壓和攪動,以保證試樣完全潤濕。取出組合試樣,放在小軋輥上擠壓,帶液率為(100±5)%。將試樣固定在白板上后,裝在試樣架上,置于試驗機內,按照規定的曝曬條件進行一定時間的曝曬。1.2.2　洗滌試驗試驗方法　GB/T8629—2001《紡織品試驗用家庭洗滌和干燥程序》。試驗儀器　WascatorFOM71CLS全自動洗

衣機。試驗條件　夏季服裝多為棉、亞麻、粘膠等天然纖維制成,宜采用2A洗滌程序,如表1所示。

1.3　泳裝類產品泳裝類產品使用過程中既會受到太陽光照射和海水(氯化水)的作用,又要經常承受家庭洗衣機的反復洗滌作用,故首先對樣品進行氯化水的浸漬作用,同時對試樣進行連續一定時間的模擬日光曝曬,再選擇合適的洗滌程序,對試樣進行一定次數的連續洗滌,測定其試驗前后抗紫外線性能指標的變化,分析光/海水復合和反復洗滌的組合作用對產品抗紫外線性能的影響。1.3.1　光/海水復合色牢度試驗試驗方法　GB/T5714—1997《紡織品色牢度試驗耐海水色牢度》,GB/T8427—1998《紡織品色牢度試驗耐人造光色牢度:氙弧》。試驗儀器　ATLASS3000XenonWeather-Ometer水冷式氙弧耐氣候試驗機。人造海水　三級水制備的30g/L氯化鈉溶液。試驗步驟　取一塊40mm×100mm試樣,在試樣下面放6層棉標準貼襯,制成組合試樣。將組合試樣在室溫下置于氯化鈉溶液中完全浸濕,取出組合試樣,放在小軋輥上擠壓,使其帶液率為(100±5)%。將試樣放入試驗機內,按照規定的曝曬條件進行一定時間的曝曬。1.3.2　洗滌試驗試驗方法和儀器同1.2.2節。試驗條件　泳衣產品大多為染色錦綸和氨綸混紡面料制成,宜采用4A洗滌程序,如表2所示。

2　抗紫外線性能測試和效果評定2.1　測試方法、原理和儀器目前抗紫外線性能測試方法主要有澳大利亞/新西蘭、美國、英國、歐盟和中國5個國家標準,這些方法測試原理基本相同,僅在測試步驟和結果表述上略有區別。本文中對抗紫外線性能的測定采用GB/T18830—2009《紡織品防紫外線性能的評定》。測試原理　用單色或多色的UV射線輻射試樣,通過單色儀將紫外線輻射能量色散,積分球收集所有透過試樣的反射和漫反射紫外光輻射通

量,由探測器接收,并轉換成電信號,傳送給計算機處理,得出各項特征值。試驗儀器M284UV紫外線投射和防護測試儀。2.2　試樣選取紡織品抗紫外線的能力,主要取決于其屏蔽紫外線的能力。紡織品是一種表面比較復雜的多孔性材料,它們除了吸收光線之外,還有散射和漫反射光線的作用。而散射和漫反射作用則會由于抗紫外線性能、加工方式、單纖維表面形態、織物組織規格和色澤深淺等差異而有顯著的變化。因此,在選取試樣時,需綜合考慮抗紫外線產品加工方式、產品的纖維種類、織物的組織結構和產品顏色深淺等因素。(1)遮陽傘類產品試樣1#　100%滌綸、210T防水涂層珠光布為面料的遮陽傘,黑色;試樣2#　100%錦綸、190T防水涂層珠光布為面料的遮陽傘,淺紫色。(2)夏季服裝試樣1#　9.84tex×9.84tex全棉機織物為面料的男式短袖襯衫,藍色;試樣2#　9.84tex×9.84tex全棉機織物為面料的男式短袖襯衫,白色;試樣3#　14.76tex×14.76tex全棉針織物為面料的男式T恤,黑色;試樣4#　14.76tex×14.76tex全棉針織物為面料的男式T恤,米白色。以上試樣均經過免燙和抗紫外線整理。(3)泳裝類產品試樣1#　95%錦綸和5%氨綸混紡針織泳衣,紅色;試樣2#　95%錦綸和5%氨綸混紡針織泳衣,淺灰色;以上試樣均經過抗紫外線整理。2.3　操作步驟取尺寸為50mm×50mm的代表性試樣2塊,在標準大氣條件下平衡至少4h,儀器校正后,將試樣置于儀器測試位置。對同一試樣連續測試3次,每次測試之前將試樣旋轉45°。2.4　效果評定本研究中采用紫外線防護系數UPF值和紫外線平均透射率T(UVA)AV和T(UVB)AV兩項指標來表示試樣的抗紫外線性能。目前對紡織品抗紫外線性能效果的評定只有澳洲出臺了相關強制性規定,如表3

所示。

此外,歐洲標準草案規定只有UPF值大于30的紡織產品可以稱為具有抗紫外線功能的產品。我國GB/T18830—2009標準中規定,UPF值>30,透射率≤5%的紡織產品才可稱為具有抗紫外線功能的產品。3　結果和分析3.1　遮陽傘類產品遮陽傘試樣經不同時間段曝曬后,UPF值和透射率T(UVA)和T(UVB)的變化見表4。

由以上試驗結果可以看出,當兩種試樣的纖維組分、密度和顏色不同時,其抗紫外線性能的效果也隨之不同。但是兩種試樣的抗紫外性能指標隨曝曬時間增加的變化規律基本一致,即隨著曝曬時間的增加,UPF值遞減,透射率遞增,說明抗紫外線性能效果逐漸變差。曝曬前期變化速率較快,后期逐漸減緩,曝曬時間達到40h后,變化速率減至1%左右,基本趨向穩定。根據這一變化規律,對于遮陽傘類產品,可以在一定溫濕度條件下采用人造光源(氙燈)連續曝曬40h,考察其抗紫外性能指標能否滿足UPF值>30,透射率T(UVA)和T(UVB)≤5%的要求,作為抗紫外性能保持性的測試方法。3.2　夏季服裝類產品3.2.1　光/汗復合曝曬后抗紫外線性能變化夏季服裝試樣經不同時間段光汗(包括酸汗、堿汗)復合曝曬作用后,抗紫外線性能指標UPF值、透射率T(UVA)和T(UVB)的變化見圖1~6。

3.2.2　經連續洗滌后抗紫外線性能變化夏季服裝試樣經不同次數的連續家庭洗滌作用后,抗紫外線性能指標UPF值、透射率T(UVA)和T(UVB)的變化見圖7~9。

3.2.3　光汗(酸堿)復合曝曬和連續洗滌后性能變化夏季服裝試樣經光汗(酸堿)復合曝曬40h,再經連續家庭洗滌后,其抗紫外線性能見表5。

3.2.4　結果分析服裝試樣無論是單獨受到光汗(酸、堿)復合曝曬作用或連續洗滌作用,還是受到光汗(酸、堿)復合曝曬和連續洗滌的組合作用,其抗紫外線性能都有不同程度的變化。總體上來看,四種試樣的抗

紫外線性能指標UPF值、透射率T(UVA)和T(UVB)均產生了10%~20%的衰變。其中,深色試樣的UPF值高于淺色試樣,機織物試樣的UPF值高于針織物試樣,而透射率T(UVA)和T(UVB)無明顯規律。這主要是由于織物結構(密度、緊度、覆蓋系數等)、表面狀態(表面平整度、表面各向反射性能等)、抗紫外線整理屏蔽性能等因素受到光、汗和洗滌的物理化學綜合作用所致。服裝試樣經光汗(酸、堿)復合曝曬40h,或經連續洗滌20次,或受到光汗(酸、堿)復合曝曬40h和連續洗滌20次的組合作用后,其UPF值、透射率T(UVA)和T(UVB)值都基本趨向穩定。因此,對于夏季服裝類產品,可以采用光汗(酸、堿)復合曝曬40h和連續洗滌20次的組合方法,考察作為服裝試樣其抗紫外性能指標能否滿足服用要求。3.3　泳裝類產品3.3.1　泳裝經海水復合曝曬后抗紫外線性能變化泳裝試樣經不同時間段光/海水復合曝曬后,抗紫外線性能指標UPF值、透射率T(UVA)和T(UVB)試驗結果見表6。

3.3.2　經連續洗滌后抗紫外線性能變化泳裝試樣經連續洗滌后抗紫外線性能指標UPF值、透射率T(UVA)和T(UVB)試驗結果見表7。

3.3.3　光/海水復合曝曬和洗滌后抗紫外線性能變化泳裝試樣經光/海水復合曝曬40h后經連續洗滌,抗紫外線性能指標UPF值、透射率T(UVA)和T(UVB)的變化見表8。

3.3.4　結果分析泳裝試樣不論是單獨受到光/海水復合曝曬或連續洗滌作用,還是受到光/海水復合曝曬和連續洗滌的組合作用,其抗紫外線性能指標UPF值、透射率T(UVA)和T(UVB)都呈現出類似服裝試樣的變化趨勢。只是由于織物種類不同,以及汗(酸、堿)和海水的化學組分不同,使得抗紫外線性能指標變化的程度略有差異。因此,對于泳裝類產品,同樣可以采用光/海水復合曝曬和連續洗滌的組合試驗方法作為抗紫外線性能保持性的測試方法,曝曬時

間為40h,連續洗滌次數為20次。4　結論(1)經抗紫外線整理的紡織品其抗紫外線性能在使用過程中,由于受到各種物理或化學作用后會產生一定程度的衰變,其程度除與織物本身的表面特征和組織結構有關外,主要取決于受到的物理或化學作用的性質及其強弱。因此,可以模擬這些物理或化學作用測定試樣抗紫外線性能的保持性。(2)對于遮陽傘類產品,按照GB/T8427—2008《紡織品色牢度試驗:耐人造光試驗氙弧》的規定,對其進行模擬日光的連續曝曬40h,然后按照AATCC183—2004《紫外線透過織物的透射率或阻隔率》方法測定抗紫外線性能。(3)對于夏季服裝類產品,按照GB/T14576—2009《紡織品耐光、汗復合色牢度試驗方法》的規定,使試樣在人造汗液(酸、堿)浸漬后,對其進行模擬日光的連續曝曬40h,按照GB/T8629—2001《紡織品試驗時采用的家庭洗滌和干燥程序》選擇合適的洗滌程序,連續洗滌試樣20次,然后用AATCC183方法測定抗紫外線性能,根據抗紫外線性能指標試驗前后的變化來評判其抗紫外線性能的保持性。(4)對于泳裝類產品,可以參照GB/T5714—1997《紡織品色牢度試驗:耐海水色牢度》和GB/T8427—2008方法,使試樣在人造海水浸漬后,對其進行模擬日光的連續曝曬40h,再按照GB/T8629—2001選擇合適的洗滌程序,連續洗滌試樣20次,然后用AATCC183—2004方法測定抗紫外線性能。(5)經大量試驗驗證,本研究建立的抗紫外線性能保持性的測定方法合理可行,較之國內外現有的文獻,具有一定的新穎性,可應用于實際檢驗工作中,為抗紫外線功能性產品的界定和相關產品標準的制定提供有效依據,并可為抗紫外線功能性產品的研究開發提供一定的指導作用,具有重要的現實意義。參考文獻:[

1]　GB/T8427—2008.紡織品色牢度試驗耐人造光色牢度:氙弧[S].中國標準出版社.[2]　GB/T14576—2009.紡織品耐光、汗復合色牢度試驗方法[S].中國標準出版社.[3]　GB/T8629—2001.紡織品試驗用家庭洗滌和干燥程序[S].中國標準出版社.[4]　GB/T5714—1997.紡織品色牢度試驗耐海水色牢度[S].中國標準出版社.