纺织品抗紫外线性能影响因素及其测试探索

唐建国

摘要：紫外线的辐射波长位于200-400nm之间，其中的中长波紫外线（290-400nm）会对人体造成伤害，从保护人体健康的角度，纺织品需要具备一定的抗紫外线性能。本文结合纺织品紫外线防护的基本原理，就其抗紫外线性能的影响因素进行了研究，并通过相应的测试分析，对比了几种因素对纺织品抗紫外线性能的影响效果，希望能够为纺织品制造加工行业提供一些参考。

关键詞：纺织品；紫外线防护性能；影响因素

前言

影响纺织品紫外线防护性能的因素多种多样，如纤维原料、织物结构、颜色、预处理状态等，以往的研究多数都是针对纤维原料、颜色等进行讨论，缺乏全面性，这里通过文献整理和实践测试，对所有主要因素的影响效率进行研究和分析，希望能够为纺织品提供可靠的设计依据，保证产品质量。

1.纺织品抗紫外线性能基本原理

纺织品是构成各类衣物的基础，在实际应用中还需要起到一定的保护作用，保护人体免受紫外线的危害。对纺织品紫外线防护性能进行分析，主要是来自其原料的吸收屏蔽作用，以及添加相应紫外线屏蔽剂后产生的吸收与反射作用。在经过屏蔽剂处理后，无论材料如何，纺织品都能够获得良好的抗紫外线性能，实践中，屏蔽剂处理方法有两种，第一种是在进行纺织品生产时，于纤维成形环节，根据纺织品的具体情况，选择加入对应的屏蔽剂，以此来赋予纤维原料较强的抗紫外线性能的，第二种则是利紫外线屏蔽剂，对纺织品进行浸轧或者涂层处理，确保其能够具备相应的抗紫外线功能。对比两种方法，第一种虽然有效，但是处理难度大，技术要求高，而且需要花费更多的资金，而且更多地是针对聚丙烯或者聚酯材料，在天然纤维材料中并不能取得预期效果，面对混纺时，处理效果也无法得到可靠控制；第二种得到的产品耐洗涤程度相对较差，而且会对织物的风格产生不容忽视的影响，对于要求轻薄、透气和吸湿的夏季服装而言并不适用。从这个角度分析，如果技术人员想要单纯从织物本身的紫外线防护性能出发，提升纺织品对于紫外线的抵抗能力，至少在目前来看，是需要继续研究和深入思考的问题[1]。

2.纺织品抗紫外线性能影响因素

2.1纤维原料

在纤维原料中，纤维类型不同，吸收和透射紫外线的能力也不同，吸收率越低、透射率越高，则纤维的抗紫外线性能越差。就目前而言，对比比较常用的纤维原料，涤纶的紫外线吸收能力强，锦纶较差，羊毛、蚕丝等蛋白纤维分子因为含有芳香族氨基酸，抗紫外线性能介于两者之间；麻织物内部特殊的沟状空腔，能够为织物提供较强的紫外线防护性能，而竹纤维内部所具备的叶绿素铜钠也可以有效吸收紫外线。

2.2纱线结构

相关研究表明，纱线加捻不同，内部纤维排列和外部结构也会有所不同，同样会影响纺织品的抗紫外线性能。分析原因，主要是因为纱线本身的捻度与纺织品的表面性能以及紧密程度密切相关，也会对纺织物开孔度和相应的紫外线透射性能产生影响。

2.3结构参数

织物本身的厚度、组织结构和紧密程度都会对纺织品抗紫外线性能产生影响，相关研究也多是针对这些影响因素。但是，不同研究人员得到的结论并不相同，可能是因为其在进行试样制作的过程中，并没有相对统一的标准和规范，这样很容易导致试样规格的差异性，单纯的量化对比没有不任何意义。织物组织结构决定了其本身的空间几何形态，通常认为，紧密程度和厚度是影响织物抗紫外线性能的主要因素。

2.4颜色

颜色主要是由染料在可见光区的吸收特性决定，与其在紫外线光区的吸收特性不同，从这个角度分析，色泽并非织物抗紫外线性能的关键影响因素。生活实践显示，不同色相染料对于纺织品的紫外线防护能力影响不同，不过这并非由颜色决定，而是有染料的紫外线透射以及吸收特性决定。部分染料具备极强的可见光谱区吸收能力以及部分紫外光谱区吸收能力，伴随着颜色深度的增加，对于紫外线的防护和抵抗性能也会有所提升，因此，黑色与深蓝色具备最佳的抗紫外线性能[2]。

2.5后处理

后处理主要是通过在织物表面固化屏蔽剂的方式，对其抗紫外线性能进行强化，屏蔽剂可以分为吸收剂和反射剂两种，两者可以单独使用，也可以同时使用，比较常见的反射剂包括了滑石粉、氧化锌、碳酸钙等，吸收剂则包括了苯酮类、水杨酸类、苯丙三唑类等，反射剂以无机物为主，吸收剂多为有机物。相比较而言，有机类屏蔽剂会对纺织品的性能、寿命以及自然生态环境产生一定影响，可持续发展背景下，需要重视对于绿色环保屏蔽剂的研发；无机类屏蔽剂的粒子直径会影响纤维纺丝成型以及后整理工艺，粒子过大或过小都不能达到最佳效果，不过如果其能够达到纳米级，则可以同时具备良好的手感和紫外线吸收特性。

2.6预处理状态

湿态织物相比较干态的抗紫外线性能较差，主要是水分的存在会影响其对于紫外线的散射能力。如果织物本身处于拉伸伸展的状态，则其本身的各种性能都会受到影响，抗紫外线性能也不会例外。对其原因进行分析，主要是织物在拉伸伸展时，本身的开孔性会增加，抗紫外线性能随之下降。

3.纺织品抗紫外线性能影响因素测试分析

选择纤维原料、织物结构、颜色、后处理和预处理干湿状态五个因素，对比测试其对于织物抗紫外线性能的影响情况。

3.1条件与试样

3.1.1测试条件

在对纺织品抗紫外线性能进行评价的过程中，需要对评价指标进行明确，主要包括了紫外线防护系数（UPF）、紫外线平均透过率T（UVA）AV、T（UVB）AV、紫外线防晒因子（FSPF）以及加工效果K（%）等实现的，这里选择UPF和T（UVA）AV两个指标，进行测试和评价。测试的依据是《纺织品防紫外线性能的评定》（GB/T 18830-2009），测试中需要使用的仪器是Lambda 900紫外/可见/红外分光光度计，配合积分球法，能够针对试样紫外线防护的实际效果进行测试分析。在开展测试前，需要做好准备工作，将试样放置在标准大气下，经过24h调湿后，测定波长间隔5nm，选择紫外线波长范围为中长波（290-400nm）。结合国家标准，如果试样的UPF值不低于40，T（UVA）AV不超过5%，则可以判定为“防紫外线产品”[3]。

3.1.2测试试样

针对五种影响因素，设计五组试样。第一组颜色、结构、经纬密相同，纤维品种不同，第二组纤维类型、颜色、经纬密相同，组织结构不同，第三组选择相同织物，对比染色前后的抗紫外线性能，第四组同样选择相同织物，对比纳米ZnO抗紫外线处理后的防护效果，最后一组在织物不变的情况下，对比其分别处于干湿两种预处理状态下的防护效果。

3.2结果与分析

测试结果如表1所示。

第一组试样测试结果表明，纤维抗紫外线改性能够显著提升其抗紫外线能力，第二组测试结果显示，在抗紫外线性能方面，缎纹>斜纹>平纹，第三组测试结果表明，相比较白色试样，染色试样的紫外线防护能力大大增强，第四组测试结果显示在经过抗紫外线处理后，试样紫外线防护能力显著提高，第五组的干湿状态对比表明，湿态试样的抗紫外线性能明显下降[4]。

4.结语

总而言之，普通织物本身并不具备优秀的紫外线防护效果，即便可以通过屏蔽剂和整理剂进行处理，也会导致其使用性能的下降，基于此，需要技术人员做好深入研究，开发兼具使用性能和抗紫外线性能的纺织品。

参考文献：

[1]钱如山，朱传龙，顾娇，等.纺织品抗紫外线整理剂的发展现状[J].上海工程技术大学学报，2013，27（3）：261-265.

[2]张晓红，周婷，史凯宁.纺织品抗紫外线性能不同标准方法应用研究[J].印染助剂，2017，34（1）：56-60.

[3]吴如妹.纺织品抗紫外线性能测试及评价方法比较分析[J].中国纤检，2014，（10）：36-38.

[4]江创生，陈海宏.纺织品抗紫外线性能测试方法比较[J].轻纺工业与技术，2012，41（4）：76-78.