防紫外線紡織品質量現狀及性能影響因素分析

李紅梅,毛 竹,朱 銀,趙瑞方,張 毅,童 婭

(國家羽絨制品質量監督檢驗中心(成都),四川 成都610015)

紫外線(簡稱UV)按輻射波長可分為長波紫外線UVA(320～400 n m),中波紫外線UVB(280～320 n m)和短波紫外線UVC(200～280 n m)。長波紫外線,可引起皮膚黑色素沉著,因此也被稱做曬黑段,是導致皮膚老化和嚴重損害的原因之一;中波紫外線,又稱作紫外線的曬傷段,長久照射此類紫外線皮膚會出現紅斑炎癥和老化;短波紫外線簡稱UVC,短波紫外線被臭氧層吸收,不能到達地球表面[1]。近年來,隨著人類對臭氧層破壞的日益嚴重,到達地面的紫外線輻射量增多,對人體的傷害也越來越嚴重,具有防紫外線性能的紡織產品應運而生。針對紡織品抗紫外線性能的評定,國內外已經制定出一系列的抗紫外線紡織品評價標準,我國現行的紡織品抗紫外線性能評價標準為GB/T 18830-2009《紡織品 防紫外線性能的評定》[2],主要參考歐盟標準草案EN 13758.2[3]制定。

1 防紫外線產品質量現狀調查

1.1 抽樣檢驗

目前,我國防紫外線產品主要有太陽傘、帽子、戶外運動服和皮膚衣等。本檢測機構通過抽樣檢驗,對市場上銷售的有防紫外產品標志的太陽傘、皮膚衣和戶外運動服三類產品進行了抽樣,依據GB/T 18830-2009《紡織品 防紫外線性能的評定》對樣品進行了檢測及判定,對產品的合格情況進行了統計,統計情況見表1。

太陽傘類產品抽樣檢驗180批次,其中171批次紫外線性能檢驗合格,9批次檢驗不合格,合格率為95.0%。

戶外運動服類產品抽樣檢驗230批次,其中201批次紫外線性能檢驗合格,29批次檢驗不合格,合格率為87.4%。

皮膚衣類產品抽樣檢驗70批次,其中9批次紫外線性能檢驗合格,61批次檢驗不合格,合格率為12.9%。

表1 防紫外線產品抽驗結果

1.2 防紫外線項目現狀分析

從表1檢驗數據可以看出,太陽傘類產品和戶外運動服類產品的合格率較高,皮膚衣類產品的合格率較低。在紫外線照射較強的夏季,太陽傘和皮膚衣是作為紫外線防護的兩類主要產品,太陽傘類產品雖然其本身有較好的防護效果,但其作用面積有限,不能起到全身防護的目的。覆蓋面積較大的皮膚衣,其合格率極低,防紫外線產品質量狀況不容樂觀。

產品防紫外線效果的差異,不僅與屏蔽劑的種類、添加量的多少和加工方法有關,還與原料的種類,紗線的表面形態及結構,織物的組織、結構、規格、色彩等有關[4]。傘類和戶外運動服類織物因其顏色大多較深,織物緊密度大和添加了防護涂層等因素,使其具有較高的防紫外線性能。而皮膚衣類產品因其具有顏色艷麗、輕薄和透氣等特點,就需要企業在實現防紫外線功能的工藝和技術上下功夫。無論是在原液原料中加入防紫外線粉末或母粒還是在后整理中加入助劑,其造價都會較高。而較為常見的涂層方法,雖然造價較低,但會嚴重影響產品透氣性。所以市面上價格低廉的皮膚衣,一般很難達到防紫外線標準要求。

2 防紫外線性能影響因素測試分析

2.1 影響因素

服用產品防紫外線性能影響因素一般有以下幾方面:⑴纖維原料種類、纖維形態(長絲還是短纖);⑵紗線結構;⑶織物結構參數(密度、厚度、織物緊度、組織結構);⑷織物顏色;⑸后整理。現有文獻大多對這些方面進行了探討并有定論。在產品實際使用過程中,防紫外線性能還會因織物受到拉伸、洗滌、汗液浸泡及褪色等因素影響。本文主要就紡織品在服用過程中防紫外線的影響因素進行探討,以期為該類產品的設計與生產提供相關的設計依據,為消費者對防紫外線產品選購和使用提供幫助,為防紫外線產品標準的修定和完善提供依據。

2.2 測試和分析

從拉伸、洗滌、汗漬浸泡、顏色等幾個方面進行檢測,分析對防紫外線產品服用過程中的影響。

2.2.1 拉伸選取白色、粉色和灰色3種針織面料分別測試其拉伸前、拉伸10%和拉伸20%狀態下的防紫外線性能。測試依據為GB/T 18830-2009《紡織品 防紫外線性能的評定》,使用的儀器為Labsphere UV-1000F防紫外線透過及日曬保護測試儀。測試數據見表2。

依據表2檢測數據分析,樣品經過拉伸10%,其防紫外線性能下降約1/2,拉伸20%產品防紫外線性能下降低至1/4,可見拉伸對于紡織產品防紫外線性能影響尤為突出。

防紫外線性能隨著拉伸的增大而急劇下降。這主要是因為拉伸使紗線之間的空隙增大,透光性增強,從而大大降低了面料的防紫外線性能。

2.2.2 洗滌

選取不同種類和不同防紫外線性能的面料,前處理按照GB/T 8629-2001《紡織品 試驗用家庭洗滌和干燥程序》[5]中規定的5 A洗滌程序洗滌1次,干燥程序為懸掛晾干。按照標準GB/T 18830-2009《紡織品 防紫外線性能的評定》對樣品進行測試,使用的儀器為Labsphere UV-1000F防紫外線透過及日曬保護測試儀。測試數據見表3。

表2 拉伸狀態對防紫外線性能的影響

表3 洗滌對防紫外線性能的影響

為了更直觀地了解洗滌對樣品防紫外線性能的影響,用表3中的UPF值作洗滌前后UPF值對比,如圖1所示。

圖1 洗滌前后UPF值對比圖

可以看出樣品1、2、3、4、6、9號洗滌后 UPF值無變化或變化較小,樣品5、10、11、12號洗滌后UPF值變大,樣品7、8號洗滌后UPF值變小。UPF值經洗滌后的變化主要有以下兩方面影響因素:(1)洗滌引起面料尺寸的變化,如果面料經過洗滌后造成縮水或倒漲,紗線之間的空隙就會相應減小或增大,紗線的結構也會發生一些變化,使得光線的透過率降低或增加,從而提高或降低了面料的防紫外線性能。(2)整理劑隨著洗滌而流失,對于添加了防紫外整理劑的面料,在洗滌過程中導致整理劑的流失從而降低了面料的防紫外線性能。除這兩種情況外,洗滌過程對樣品的防紫外線影響不明顯,所以樣品經洗滌后出現了防紫外線性能不變、變好或變差3種情況。

2.2.3 汗液

選取羊毛、棉、聚酯纖維、腈綸、錦綸等6種成分的白色織物,用標準GB/T 3922-2013《紡織品 色牢度試驗 耐汗漬色牢度》[6]規定的堿性汗液浸泡試樣,并使試樣含液率接近100%。按照標準GB/T 18830-2009《紡織品 防紫外線性能的評定》對樣品進行測試,使用的儀器為Labsphere UV-1000F防紫外線透過及日曬保護測試儀。測試數據見表4。

表4 汗液對防紫外線性能的影響

從表4可以看出不同成分的樣品經過汗液浸泡后,其防紫外線性能均有所下降。經過浸泡后的試樣,汗液減弱了織物紫外線的散射效應,導致織物紫外線輻射透過率增大,防紫外線性能下降。

2.2.4 顏色

選取相同規格,顏色由淺到深的6種純棉針織物,按照標準GB/T 18830-2009《紡織品 防紫外線性能的評定》對樣品進行測試,使用的儀器為Labsphere UV-1000F防紫外線透過及日曬保護測試儀。測試數據見表5。

從表5可以看出,深色織物的防紫外線性能優于淺色織物,防紫外線產品在服用過程中因洗滌、光照、汗漬等各種原因導致的褪色最終都將使其防護效果降低。

從試驗結果可以看出防紫外線產品在穿著過程中受到拉伸、洗滌、汗液等作用后,其防紫外線性能有較大改變,現有國家標準GB/T 18830-2009《紡織品 防紫外線性能的評定》僅對樣品使用前的狀態進行了考核,未考慮產品使用后對其性能造成的影響,其指標設置存在考慮不夠全面的問題。國外已制定的紡織品防紫外線性能評價的標準中,美國防紫外線性能就增加了樣品模擬實際應用的老化預處理和濕態測試內容。AST M D6544[7]紡織品老化預處理標準規定,在進行抗紫外線測試前,模擬日常使用過程對紡織品試樣進行洗滌(根據服裝護理標簽分別進行40次手洗、機洗或干洗),日曬(進行100 AFU的光照)和氯池水洗滌(按照AATCC 162)預處理,該預處理過程相當于產品正常使用約2年,然后按照AATCC 183[8]進行防紫外線性能測試,則可得到紡織品使用2年后的殘留紫外線防護水平[9]。

表5 顏色對防紫外線效果的影響

3 結語

從抽樣檢測情況來看,目前市場上銷售的防紫外線產品,太陽傘類產品合格率雖然較高,但存在作用面積有限,不能全身防護的缺陷;戶外運動服雖然有較高的合格率,但因其一般具有面料厚實的特點而不適合在紫外線照射較強的夏季穿著;適合夏季穿著的皮膚衣合格率極低,防紫外線產品整體質量狀況不容樂觀。要改變這一現狀,一方面需要生產企業改進工藝、降低生產成本提高產品質量,另一方面需要相關部門加強市場監管,避免不合格產品流入市場,使防紫外線產品發揮其應有的作用。

我國現行的國家標準GB/T 18830-2009《紡織品 防紫外線性能的評定》未指明預處理相關程序,但紡織產品在實際使用過程中經常會出現的拉伸,洗滌、汗漬浸濕等情況,建議增加樣品預處理的內容,如模擬出樣品在實際應用中的拉伸,洗滌、老化等預處理及測試內容,并進一步提高測試方法的準確性,從而更好地對防紫外線紡織品進行檢測及考核,讓其真正起到持續保護人體的作用[9]。

參考文獻:

[1] 徐 靜.紡織品防紫外線影響因素及其檢測標準對比[J].上海紡織科技,2010,38(10):17-19.

[2] 紡織品 防紫外線性能的評定:GB/T 18830-2009[S].

[3] Textiles-solar UV protective properties-method of test for apparel fabrics:BS EN 13758-1-2002[S].

[4] 張鵬飛,藍海嘯,趙 堅.防紫外線紡織品的現狀及發展趨勢[J].紡織科技進展,2011,(5):10-12.

[5] 紡織品 試驗用家庭洗滌和干燥程序:GB/T 8629-2001[S].

[6] 紡織品 色牢度試驗 耐汗漬色牢度:GB/T 3922-2013[S].

[7] Standard practice for preparation of textiles prior to ultraviolet(UV)trans mission testing:AST M D6544-2011[S].

[8] Trans mittance or blocking of erythemally weighted ultraviolet radiation through fabrics:AATCC 183-2004[S].

[9] 江創生,陳海宏.紡織品抗紫外線性能測試方法比較[J].輕紡工業與技術,2012,41(4):76-78.