防晒衣防紫外性能与服用舒适性评价研究

文/狄宏静 王海广 李杰

防晒衣，是指织物经防紫外线技术处理，并具有一定防紫外线性能的服装[1]。防晒衣通常遵循两大防晒原理，一是增加面料表面对紫外线的反射和散射作用，比如在衣服里层做防晒涂层整理；二是添加紫外线吸收剂，把紫外线吸收后能量转化为热能和无害低能量辐射。随着人们对服装舒适性要求的提高，好的防晒衣不仅应具有抗紫外线性能，还应具有很好的服用舒适性能。服装舒适性主要包括热湿舒适性、接触舒适性和视觉舒适性。本文以防晒衣为研究对象，探讨现有防晒衣产品在穿着过程中的防紫外线性能、热湿舒适性和触觉舒适性变化，以及洗涤后几种性能的变化。此外，目前针对防晒舒适复合功能性产品标准只有FZ/T 74007—2019《户外防晒皮肤衣》，标准中只考核了透湿性能和抗紫外线性能，而本文认为应根据产品的实际使用需要，设立透气和凉感功能考核。

1 试验部分

1.1 试验方法

本文中防紫外线性能的评定采用GB/T 18830—2009《纺织品防紫外线性能的评定》标准[2]，标准规定防紫外线纺织品必须达到UPF＞40，UVA透过率＜5%，才能称为防紫外线产品。紫外线防护系数(UPF)，是指皮肤无防护时计算出的紫外线辐射平均效应与皮肤有织物防护时计算出的紫外线辐射平均效应的比值。

透气性能的测定采用GB/T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》标准[3]，在规定的压差条件下，测定一定时间内垂直通过试样给定面积的气流流量，计算出透气率，本文选用的测试面积为20cm2，压降为100Pa。

接触凉感性能的测定采用GB/T 35263—2017《纺织品接触瞬间凉感性能的检测和评价》标准[4]，纺织品接触瞬间凉感是指皮肤与低于其温度的织物接触瞬时，引起皮肤表面热量快速流失、温度瞬即下降，再经过皮肤中感温神经末梢反映到大脑后形成的凉爽感觉。试验中将温度高于试样规定温差的热检测板以一定压力与试样接触，热检测板与试样接触后热量传递过程中热流密度的最大值，记为qmax，单位焦耳每平方厘米秒[J/（cm2·s）]。本文上下底板温度为35℃和20℃，温差15℃。

纺织品的吸湿速干性能是当人体出汗时，织物可以迅速吸收汗液，且能够传导至织物表面并快速挥发，使得身体保持干爽舒适的功能性。本文采用GB/T 21655.1—2008《纺织品 吸湿速干性的评定 第1部分：单项组合试验法》标准[5]，以织物对水的吸水率、滴水扩散时间和芯吸高度表征织物对液态汗的吸附能力；以织物在规定空气状态下的水分蒸发速率和透湿量表征织物在液态汗状态下的速干性。

1.2 仪器设备

本文试验中主要用到的测试仪器分别为UV-2000纺织物防晒指数分析仪，FX3300织物透气量仪，KES-F7精密瞬间热物性测试仪，DH-450透湿试验机等。

1.3 试验方案

选定不同材质、组织结构以及后整理方式的防晒衣面料15种（如表1所示），分别测定其初始及洗后抗紫外线性能、透气性能、接触凉感性能、吸湿速干性能指标。洗涤程序和次数的选择参照FZ/T 74007—2019《户外防晒皮肤衣》标准，按照GB/T 8629—2017洗涤程序4N，连续洗涤3次后测试。

表1 面料基本参数和初始抗紫外性能指标

2 数据分析

15款防晒衣面料初始的透气性、接触凉感系数、透湿率、滴水扩散时间、吸水率指标如表2所示。

2.1 抗紫外性能

目前市场主流的防晒衣主要是质地轻薄的机织锦纶和聚酯纤维面料，克重介于30g/m2至70g/m2之间。所选15种面料紫外线防护系数均符合GB/T 18830—2009《纺织品防紫外线性能的评定》标准要求，其中15号深绿色桑蚕丝面料、3号黑色锦纶面料和9号藏蓝色的聚酯纤维面料抗紫外性能最好，紫外线透过率极低，说明材质并不是决定织物抗紫外线性能优劣的唯一因素，常用纤维材料经过后整理均可达到较好的抗紫外性能。相同的纤维，黑色和深色面料相比于其他颜色具有较好的抗紫外性能。

2.2 舒适性能

2.2.1 透气性能

由表2可见，1号样品抗紫外线性能虽好，但是其透气性最差为0，完全不透气，这种面料在穿着时人体产生的热气无法透过面料与外界进行交换，容易使人产生闷热感而不舒服。8号和13号针织面料以及桑蚕丝材质的15号面料的透气性明显好于质地轻薄的机织锦纶和聚酯纤维面料。

表2 面料初始舒适性指标

2.2.2 接触凉感性能

GB/T 35263—2017标准中给出的评价指标要求qmax值≥0.15，表明产品具有接触凉感性能。由表3可见，此15款防晒衣面料的接触凉感性能均能达到标准要求，但是质地轻薄的机织聚酯纤维面料明显优于锦纶机织面料，其中12号聚酯纤维的接触凉感系数高达0.73。针织面料和天然纤维面料的接触凉感系数也与多数的轻薄锦纶机织面料相当。

2.2.3 吸湿速干性能

由于大多数面料吸湿性能中的滴水扩散性能和吸水率差，因此本文未再研究芯吸高度，且面料自身难以吸收汗液，因此速干性未考虑蒸发速率指标。从测试结果可见，15款防晒衣面料中除了13号聚酯纤维针织物和15号桑蚕丝机织物的滴水扩散时间比较理想，其他聚酯纤维和锦纶纤维的滴水扩散时间均大于300s，表明当人体穿着此类面料的防晒衣时，与皮肤直接接触部位吸收人体汗液的功能差。此外8号、13号针织样品和天然纤维为主的14号、15号样品因其纤维和组织结构的原因具有良好的锁水性，吸水率明显优于机织锦纶和聚酯纤维面料。透湿率指标中，除了1号面料，其他面料的透湿性均比较理想。

2.3 耐久性

由于防晒衣多采用抗紫外线整理的方式来达到抗紫外线效果，因此日常穿着洗涤后各指标的耐久性也是防晒衣评价的重要指标。本文将选用的15款面料按照4N连续洗涤3次，悬挂晾干后进行各项测试，洗后抗紫外线结果如表3所示，洗后舒适性指标如表4所示。

2.3.1 抗紫外性能

表3中5号样品经过洗涤测试后，UPF值从初始的67下降至24，UVA从初始的4.13增大为7.11，两项指标均不符合国标要求。洗后UPF下降最大达到699，最小为9；UVA透过率变化最大2.98，最小0；UVB透过率变化最大2.43，最小0。其中13号和14号样品的抗紫外线指标与其他面料呈现了相反的结果，UPF值洗后变大，UVA和UVB的透过率均减小，13号样品为针织，14号样品为含棉量高的机织，两款面料在洗涤前后较其他面料的缩率大，织物更紧密而且自身的抗紫外线整理剂的耐久性能较好，两方面的影响因素综合导致试验后呈现变好的结果。

表3 洗后抗紫外性能指标

2.3.2 舒适性能

表4中多数面料透气性能洗涤前后差异性不大，差异主要体现在涂层明显的面料在洗涤后涂层的流失导致面料的透气率上升明显，例如5号样品，或者因为天然纤维的缩水性能导致面料的紧密性增大而透气率减小，例如14号样品。接触凉感系数洗前洗后差异性不大，整体上锦纶面料较聚酯纤维变化明显，且聚酯纤维多呈现洗后接触凉感系数变小的趋势，而锦纶面料呈现洗后接触凉感系数变大或变小情况。整体上洗后透湿性能比洗前透湿性好，洗后面料防晒涂层部分流失导致水蒸气更好地透过织物，纤维和结构不同，洗前洗后透湿性能变化不同。

表4 洗后舒适性指标

洗后吸湿性能测定时，1号到12号样品的洗后滴水扩散时间与洗前一样，都大于300s， 13号聚酯纤维针织物从原来的2s增加到6s，而14号含棉纤维机织物与15号桑蚕丝机织物分别由洗前的＞300s和7s降低为60s和5s，滴水扩散时间主要受后整理、纤维特性及织物中的非纤维物质决定，天然纤维的吸水性优于化学纤维，整理剂的亲疏水性直接影响滴水扩散时间，非纤维物质的存在会降低织物本身的滴水扩散时间。

3 结论

（1）轻薄机织锦纶和聚酯纤维面料具有较好的初始和3次洗后的抗紫外性能，黑色和深色面料相比于其他颜色具有更好的抗紫外性能。

（2）涂层整理导致面料的透气和透湿性能降低，针织面料以及天然纤维的机织面料透气性明显优于锦纶和聚酯纤维机织面料，后者的透气性均在80mm/s以下，最低为0。质地轻薄的聚酯纤维机织面料的接触凉感性能明显优于锦纶面料，聚酯和锦纶纤维针织面料的接触凉感性能与轻薄锦纶机织面料相当。针织面料和天然纤维为主的机织面料吸湿性明显优于锦纶和聚酯纤维机织面料，后两者对液态汗的吸附能力几乎为零，防晒衣面料透湿性能多数能达到9000 g/（m2·d）左右。

（3）针织面料和含棉量高的机织面料，洗涤后可能会呈现抗紫外性能变好的情况，整体上抗紫外耐久性较好。透气性能和接触凉感性能洗涤后可能变大或者变小。整体上锦纶面料的接触凉感性能较聚酯纤维变化明显，且聚酯纤维多呈现洗后接触凉感系数变小，而锦纶纤维变大或变小都有。整体上洗后透湿性能比洗前的透湿性好，锦纶和聚酯纤维机织面料洗后吸湿性依然不理想。

（4）聚酯纤维针织面料及天然纤维面料在透气、接触凉感、吸湿速干等舒适性功能上有很大的优势。通过纤维的形态结构改性借助毛细效应改善吸湿和导湿性能，改进织物的组织结构设计以及采用适当的后整理技术有助于提高防晒衣面料的吸湿速干性能。在防晒衣标准制定过程中可加入透气性与接触凉感性能指标，完善防晒衣的舒适性评价指标。