紡織品防紫外線性能檢測標準比較與分析

李儲林++林珊++張碩

摘要：本文介紹了國內外紡織品防紫外線性能測試的主要標準。對標準中規定的測試原理、試驗條件、結果評定進行了對比，采用不同標準對比測試，并對結果進行了比較分析。結果表明，同一試樣采用不同標準進行測試，結果基本一致，差異主要來源于采用不同的日光光譜輻照度和不同的試驗參數。

關鍵詞：紡織品；防紫外線性能；檢測方法

太陽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，產生黑色素和色斑，嚴重還會誘發癌變，隨著臭氧層破壞和對紫外線的不斷探究認識，紡織品防紫外線性能越來越引起消費者的重視[1]。

目前尚無統一的防紫外線測試方法，測試方法主要分為直接測試法和儀器測試法。直接測試法包括人體測試法和變色褪色法，由于測試方法對人體有害，且不同人種的皮膚和體質不同，重現性較差；儀器測試法主要包括紫外線強度累積法和分光光度計法，該類測試法更為客觀、便捷、重現性好[2]。

1996年，澳大利亞和新西蘭率先推出首個防紫外線性能的測試標準——AS/NZS 4399：1996，隨后美國、日本、歐盟、中國相繼發布測試標準。該類測試標準均采用分光光度計法進行測試。各測試標準原理雖然相同，但測試參數卻不盡相同。本文將列舉和比較各標準之間的差異，并通過試驗，分析不同參數對結果的影響規律。

1 防紫外線性能主要檢測標準

1.1 測試原理

目前對防紫外線性能的檢測所采用的分光光度計法，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，測定出總的光譜透射比，并計算試樣的紫外線防護系數UPF值。可采用平行光束照射試樣，用一個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[3]。

各國進行防紫外線性能評定的標準都以UPF值為主，適當考慮UVA（波長315nm～400nm）或UVB（波長280nm～315nm）的平均透射率。根據我國國家標準（GB/T 18830—2009），UPF是指“皮膚無防護時計算出的紫外線輻射平均效應與皮膚有織物防護時計算出的紫外線輻射平均效應的比值”，即可理解為當使用防護織物后，紫外線輻射使皮膚達到某一損傷（如黑斑、紅斑、致癌等）所需要的時間與不使用防護織物達到該種傷害的時間之比，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時的1/40[4]。UPF值愈大，紫外線平均透射率愈低，織物防紫外線性能愈強。

1.2 檢測標準

防紫外線紡織品出現后，澳大利亞和新西蘭兩國首先推出了防紫外線防護服測試方法標準，隨后中國、歐洲、美國等國家或團體也推出了相關標準[5]。

現行的防紫外線性能檢測標準主要有：

AATCC 183—2014《織物抗紫外輻射性能》；

GB/T 18830—2009《紡織品 防紫外線性能的評定》；

EN 13758-1：2001+A1：2006 （E）《紡織品——紫外線防護性能 第 1 部分：外衣織物試驗方法》；

AS/NZS 4399：1996《防曬服裝——評價與分類》；

Japan Garment Association Standard《日本服裝協會標準》。

1.3 差異比較

表1 詳細比較了澳洲/新西蘭、歐盟、中國、美國標準的差異。由表1可知，歐盟與中國標準基本完全一致，與其他標準不盡相同。各標準主要差異體現在四個方面：試樣準備、測試時樣品放置、參照的日光光譜輻照度和防紫外線評定要求。

試樣準備方面，美國標準考慮了濕態樣品的防紫外線性能，其他標準都只考慮干態試樣的性能。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，一般濕態下的織物空隙中充滿水，由于折射率不同，濕態下的織物防紫外線性能有所下降，濕態下的性能評價更顯意義，可更全面地評價織物的防紫外線性能。

測試時樣品放置方面，美國標準考慮了同一塊樣品不同角度下的防紫外線性能，其他標準為多塊樣品隨機放置測試。同一塊樣品不同角度測試，對于不同角度下透光率不同的織物具有實際意義。織物在穿著過程中，陽光角度的變化和織物表面狀態的變化都可能引起防紫外線性能的不同。其他標準雖未明確要求不同角度的測試，但測試更多的試樣（4塊），測試時隨機放置也可以減少該因素對結果的影響。但美國標準測試時各類試樣僅測試一塊，測試量較少，結果能否代表整個樣品的狀態讓人擔憂。

參照的日光光譜輻照度和防紫外線要求方面，不同維度下，日光光譜輻照度略有差異。各國選擇日光光譜輻照度時，更多考慮了本國的需要，如美國、歐盟、中國采用了北半球美國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。由于不同區域的不同人種的皮膚及體質不同，防紫外線要求也不盡相同，膚色越淺越不利。美、澳對防紫外線的評價要求等級更多，適合于不同膚色的人選用；歐盟與中國的膚色單一，膚色較淺，評定標準只有一個等級，要求最高。

2 比較試驗

選用4塊平紋梭織布測試其透光率，并根據透光率計算不同標準下的UPF值。

測試儀器：防紫外線測試儀，型號：UV 2000-F。

測試環境：溫度（20±2）℃，相對濕度（65±4）%。

樣品：紫色（克重：67g/m2）、白色（克重：103g/m2）、黑色（克重：125g/m2）、深藍色（克重：221g/m2）。

試樣狀態及數量：干態未經處理，4塊。

4種樣品的透射率見圖1。

圖1 4種樣品透射率

采用UV-2000F分別對4塊樣品進行了測試，測試波長為280nm～400nm，波長間隔為1nm（見圖1）。使用所得的紫外線透射率，根據各標準的參數，計算同一透射率下不同標準的UPF值，見表2。

由表2可知，每個樣品采用上述5個標準進行防紫外線性能測試，所得到的UPF值基本一致。其中，歐盟標準結果等于中國標準結果；美國略低于中國和歐盟標準；澳洲/新西蘭等于日本，略高于中國和歐盟標準。

各標準計算所得的UPF值主要差異來源于兩方面：一、美標與其他標準的最小波長間隔不同（見表1），美標為2nm，其他標準為5nm；二、澳洲/新西蘭標準采用的日光光譜輻照度不同。對于方面一，由于美標與歐盟和中國標準計算方面的差別主要在兩點，a）參與計算的波長美標比國標多了280nm～290nm區間的紫外線，b）美標的最小波長間隔更小。一般情況下，波長越小，透射率越低，美標參與計算的增加波長更小，其平均透射率應該更小，即UPF值更大。實際測試結果美標的UPF值偏小，說明最小波長間隔越小，UPF值越小。對于方面二，由各標準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新墨西哥州，所以計算的UPF值澳洲/新西蘭標準最大。

3 結束語

現行防紫外線性能測試標準主要采用分光光度計法，基本原理一致，測試參數和結果評價略有差異：美標采用的波長間隔最小，試樣濕態預處理及多級性能評價，同紫外線透射率下計算所得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算所得UPF與日本標準相等，多級性能評價，計算所得UPF值最大；歐盟及中國標準對防紫外線性能的評價最嚴格，只有一級，計算所得UPF值介于兩者之間。

參考文獻：

[1]楊慧娟.防曬功能生活裝的研究與設計實驗[D].上海：東華大學，2014.

[2]徐璐，鄭宇英.紡織品防紫外線性能評定標準的研究[J].新紡織，2002（9）：32-35.

[3]高銘，湯曉蓉.紡織品防紫外線性能檢測標準發展近況[A].中國紡織工程學會所編，第七屆全國印染后整理論文集[C].北京，2008：98-103.

[4]GB/T 18830—2009 紡織品防紫外線性能的評定[S].

[5]RIVA A， ALGABA I. Ultraviolet protection provided by woven fabrics made with cellulose fibers： study of the influence of fiber type and structural characteristics of the fabric [J].Textile Institute.2006，97 （4）：349-357.