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紡織品的抗紫外線輻射性能的測試方法的比較
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0.紫外線及對人體的影響
太陽光線中的紫外線，過去很長時間以來，人們只知對人體是有益的，如可促進(jìn)維生素D合成的作用，促進(jìn)骨骼組織發(fā)育的作用；成長期的兒童多曬太陽，多在戶外活動，有利于防止佝僂病，有益于身體健康，皮膚曬得又黑又紅是健康的象征等等。但是，現(xiàn)代科學(xué)研究表明，紫外線對人體的有害影響要遠(yuǎn)大于它的有利作用。過多地遭受紫外線輻射是有害的。它主要影響眼睛和皮膚，引起急性角膜炎和結(jié)膜炎，慢性白內(nèi)障等眼疾，誘發(fā)皮膚癌。
在大氣上部25-30公里處有臭氧層圈，可吸收來自太陽的過量的紫外線，保護(hù)地球上的一切生物和我們?nèi)祟惷馐茏贤饩�的侵害。然而近年來，由于人類生產(chǎn)和生活活動，大量地排放氟利昂之類的氯氟烴化合物，使地球環(huán)境和平流層臭氧都遭到日趨嚴(yán)重的破壞，南極、北極地區(qū)上空臭氧空洞的出現(xiàn)，地球的保護(hù)圈臭氧層變薄變稀，其后果就是使到達(dá)地面的紫外線輻射量增多。
紫外線按照其輻射波長的不同，可以劃分成紫外A(波長為315?400nm)、紫外B(波長為280?315)，以及紫外C(波長在280cm以下)三個波段。由于大氣臭氧層對紫外A的吸收很少，所以紫外A可以到達(dá)地面，其輻射量的變化基本上同臭氧層的變化沒有關(guān)系；而紫外C則同紫外A完全相反，它幾乎完全被臭氧層所吸收，所以它基本上不到達(dá)地面；而紫外B的輻射量同臭氧層的變化有著密切的關(guān)系，對人類也有較大的影響。紫外線的分布及對人體的影響可歸納如表1。
表1 紫外線及對人體的影響
太陽光線中的紫外線，過去很長時間以來，人們只知對人體是有益的，如可促進(jìn)維生素D合成的作用，促進(jìn)骨骼組織發(fā)育的作用；成長期的兒童多曬太陽，多在戶外活動，有利于防止佝僂病，有益于身體健康，皮膚曬得又黑又紅是健康的象征等等。但是，現(xiàn)代科學(xué)研究表明，紫外線對人體的有害影響要遠(yuǎn)大于它的有利作用。過多地遭受紫外線輻射是有害的。它主要影響眼睛和皮膚，引起急性角膜炎和結(jié)膜炎，慢性白內(nèi)障等眼疾，誘發(fā)皮膚癌。
在大氣上部25-30公里處有臭氧層圈，可吸收來自太陽的過量的紫外線，保護(hù)地球上的一切生物和我們?nèi)祟惷馐茏贤饩�的侵害。然而近年來，由于人類生產(chǎn)和生活活動，大量地排放氟利昂之類的氯氟烴化合物，使地球環(huán)境和平流層臭氧都遭到日趨嚴(yán)重的破壞，南極、北極地區(qū)上空臭氧空洞的出現(xiàn)，地球的保護(hù)圈臭氧層變薄變稀，其后果就是使到達(dá)地面的紫外線輻射量增多。
紫外線按照其輻射波長的不同，可以劃分成紫外A(波長為315?400nm)、紫外B(波長為280?315)，以及紫外C(波長在280cm以下)三個波段。由于大氣臭氧層對紫外A的吸收很少，所以紫外A可以到達(dá)地面，其輻射量的變化基本上同臭氧層的變化沒有關(guān)系；而紫外C則同紫外A完全相反，它幾乎完全被臭氧層所吸收，所以它基本上不到達(dá)地面；而紫外B的輻射量同臭氧層的變化有著密切的關(guān)系，對人類也有較大的影響。紫外線的分布及對人體的影響可歸納如表1。
表1 紫外線及對人體的影響
近年來，防紫外線織物也越來越多，一般采用在織物中增加紫外線整理劑，由防紫外線纖維加工織物等防止紫外線對人體的危害。各種防紫外線織物也開始在市場上銷售。
對于經(jīng)加工的防紫外線織物，如何測試其紫外線透過率，目前國內(nèi)和國際上有什么測試方法，其異同點如何，是人們一直關(guān)注的問題。本文就此作了些比較。
1. 紡織品抗紫外線輻射性能的測試方法和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)
由于澳大利亞和新西蘭受紫外線的輻射更為強烈，人們對紫外線輻射造成的危害更為關(guān)注。1990年和1993年，澳大利亞和新西蘭提出了太陽鏡?［1］和防曬霜?［2］的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。1996年澳大利亞和新西蘭推出織物抗紫外線測試標(biāo)準(zhǔn)AS/NZS4399?［3］。我國在1997年制定了織物抗紫外線測試方法GB/T17032?1997?［4］。美國和英國也相繼于1998年提出了紡織品的紫外線透過率方法標(biāo)準(zhǔn)，即AATCC183?1998?［5］、BS7914?1998?［6］.1997年由德國的霍恩斯坦研究所(Hohenstein
Institute)提出UV801標(biāo)準(zhǔn)(The UV-Standard801)，以評估紡織品的抗紫外線性能，提供測試結(jié)果并給合格的紡織品掛有抗紫外線輻射標(biāo)簽。1999年英國制定了BS7949：1999?［7］《兒童服裝抗紫外線輻射性能的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定兒童的上衣、短褲和全身衣服的紫外線透過率不超過2.5%。我國有關(guān)抗紫外線紡織品的標(biāo)準(zhǔn)制定計劃也已列入2000年的制標(biāo)計劃，2001年完成。
表2 澳大利亞、美國和英國對抗紫外線JZ產(chǎn)品的強制要求和程度
對于經(jīng)加工的防紫外線織物，如何測試其紫外線透過率，目前國內(nèi)和國際上有什么測試方法，其異同點如何，是人們一直關(guān)注的問題。本文就此作了些比較。
1. 紡織品抗紫外線輻射性能的測試方法和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)
由于澳大利亞和新西蘭受紫外線的輻射更為強烈，人們對紫外線輻射造成的危害更為關(guān)注。1990年和1993年，澳大利亞和新西蘭提出了太陽鏡?［1］和防曬霜?［2］的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。1996年澳大利亞和新西蘭推出織物抗紫外線測試標(biāo)準(zhǔn)AS/NZS4399?［3］。我國在1997年制定了織物抗紫外線測試方法GB/T17032?1997?［4］。美國和英國也相繼于1998年提出了紡織品的紫外線透過率方法標(biāo)準(zhǔn)，即AATCC183?1998?［5］、BS7914?1998?［6］.1997年由德國的霍恩斯坦研究所(Hohenstein
Institute)提出UV801標(biāo)準(zhǔn)(The UV-Standard801)，以評估紡織品的抗紫外線性能，提供測試結(jié)果并給合格的紡織品掛有抗紫外線輻射標(biāo)簽。1999年英國制定了BS7949：1999?［7］《兒童服裝抗紫外線輻射性能的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定兒童的上衣、短褲和全身衣服的紫外線透過率不超過2.5%。我國有關(guān)抗紫外線紡織品的標(biāo)準(zhǔn)制定計劃也已列入2000年的制標(biāo)計劃，2001年完成。
表2 澳大利亞、美國和英國對抗紫外線JZ產(chǎn)品的強制要求和程度
2.測試結(jié)果表示方法
2.1紫外線防護(hù)系數(shù)(UPF)和紫外線透過率(T(UV-A)AV，T(UV-B)AV)
由AS/NZS4399：1996可知，紫外線防護(hù)系數(shù)UPF (Ultraviolet Protection Factor)(又稱紫外線遮擋系數(shù))是表示織物防護(hù)紫外線的能力。它是紫外線對未防護(hù)的皮膚的平均輻射量與要經(jīng)測試的織物遮擋后紫外線輻射量的比值。UPF的數(shù)值及防護(hù)等級見表3。
表3UPF的數(shù)值及防護(hù)等級[3]
2.1紫外線防護(hù)系數(shù)(UPF)和紫外線透過率(T(UV-A)AV，T(UV-B)AV)
由AS/NZS4399：1996可知，紫外線防護(hù)系數(shù)UPF (Ultraviolet Protection Factor)(又稱紫外線遮擋系數(shù))是表示織物防護(hù)紫外線的能力。它是紫外線對未防護(hù)的皮膚的平均輻射量與要經(jīng)測試的織物遮擋后紫外線輻射量的比值。UPF的數(shù)值及防護(hù)等級見表3。
表3UPF的數(shù)值及防護(hù)等級[3]
UPF、 T(UV-A)AV、T(UV-B)AV的計算如式(1)～(4)。
其中ZK()E?λ：形成紅斑的紫外線光譜能量(CIE J.6：17?22，1987)
S?λ：太陽光譜輻射能(W.M?-2.nm?-1)
T?λ：波長為λ時的紫外線透過率
△λ：紫外線光波長度間距(nm)
λ：紫外線光波波長(nm)
N：樣品數(shù)量。
T(UV-A)AV：UV-A波段的紫外線透過率
T(UV-B)AV：UV-B波段的紫外線透過率
2.2測試原理
2.2.1測試原理圖
AS/NZS4399、AATCC183、BS7914測試原理簡圖如圖1。
圖1測試裝置原理簡圖TS)
S?λ：太陽光譜輻射能(W.M?-2.nm?-1)
T?λ：波長為λ時的紫外線透過率
△λ：紫外線光波長度間距(nm)
λ：紫外線光波波長(nm)
N：樣品數(shù)量。
T(UV-A)AV：UV-A波段的紫外線透過率
T(UV-B)AV：UV-B波段的紫外線透過率
2.2測試原理
2.2.1測試原理圖
AS/NZS4399、AATCC183、BS7914測試原理簡圖如圖1。
圖1測試裝置原理簡圖TS)
紫外線輻射源為測試提供充足且穩(wěn)定的紫外線輻射能量。單色儀將輻射源的紫外線輻射能量色散，以便進(jìn)行光譜測量。積分球可計算出由樣品出射的所有方向(直射和漫射)的光譜輻射通量。探測器為光電倍增管組成，將信號經(jīng)放大和處理后，輸入計算機(jī)，進(jìn)行信號的最后處理。
不同國家測試方法的比較見表4。
2.2.2影響紡織品紫外線透過率的因素［8］
紫外線的透過率取決于許多因素，比如組織結(jié)構(gòu)、覆蓋系數(shù)、顏色，在工藝加工中的化學(xué)添加劑和樣品的處理等：
1)織物的組織和結(jié)構(gòu)：越密的機(jī)織或針織物紫外線的通過量越小。同一織物組織，紫外線防護(hù)性能隨這織物的厚度和質(zhì)量的增加而增加，基本上取決于織物的覆蓋系數(shù)。
2)織物纖維的種類：不同的材料有不同的紫外線吸收性能。棉和粘膠織物紫外線的透過率均高。漂白的棉織物具有較大透過率。毛織物、絲織物具有較高的紫外線的吸收能力。滌綸，由于有芳香環(huán)結(jié)構(gòu)，具有較高的紫外線吸收能力。具有消光劑的材料，較容易吸收紫外線。尼龍纖維相當(dāng)容易通過紫外線的輻射。
3)織物的顏色及顏色的深淺：許多染料均吸收紫外線。一般來說，深顏色的具有較好的防護(hù)性能。黑色和深藍(lán)色具有較低的紫外線穿透率。
4)后整理：經(jīng)抗紫外處理的織物，反復(fù)洗滌后會影響它的抗紫外性能。未經(jīng)紫外整理的服裝，經(jīng)縮水后會改善它的抗紫外性能
5)含濕量：濕衣物較干的衣物具有較低的紫外線透過率。
3.結(jié)論
對四個不同測試方法的比較可以看出：
1)測試原理基本相同。紫外線的波長分為UV-A、UV-B和UV-C三個波段，其中UV-A和UV-B對人體的影響最大。GB/T 17032為UV-B波段(主峰波長297nm)的透過率；AS/NZS4399、AATCC183、BS7914為UV-A和UV-B兩個波段的UFF值或透過率。
表4 不同國家測試方法的比較
不同國家測試方法的比較見表4。
2.2.2影響紡織品紫外線透過率的因素［8］
紫外線的透過率取決于許多因素，比如組織結(jié)構(gòu)、覆蓋系數(shù)、顏色，在工藝加工中的化學(xué)添加劑和樣品的處理等：
1)織物的組織和結(jié)構(gòu)：越密的機(jī)織或針織物紫外線的通過量越小。同一織物組織，紫外線防護(hù)性能隨這織物的厚度和質(zhì)量的增加而增加，基本上取決于織物的覆蓋系數(shù)。
2)織物纖維的種類：不同的材料有不同的紫外線吸收性能。棉和粘膠織物紫外線的透過率均高。漂白的棉織物具有較大透過率。毛織物、絲織物具有較高的紫外線的吸收能力。滌綸，由于有芳香環(huán)結(jié)構(gòu)，具有較高的紫外線吸收能力。具有消光劑的材料，較容易吸收紫外線。尼龍纖維相當(dāng)容易通過紫外線的輻射。
3)織物的顏色及顏色的深淺：許多染料均吸收紫外線。一般來說，深顏色的具有較好的防護(hù)性能。黑色和深藍(lán)色具有較低的紫外線穿透率。
4)后整理：經(jīng)抗紫外處理的織物，反復(fù)洗滌后會影響它的抗紫外性能。未經(jīng)紫外整理的服裝，經(jīng)縮水后會改善它的抗紫外性能
5)含濕量：濕衣物較干的衣物具有較低的紫外線透過率。
3.結(jié)論
對四個不同測試方法的比較可以看出：
1)測試原理基本相同。紫外線的波長分為UV-A、UV-B和UV-C三個波段，其中UV-A和UV-B對人體的影響最大。GB/T 17032為UV-B波段(主峰波長297nm)的透過率；AS/NZS4399、AATCC183、BS7914為UV-A和UV-B兩個波段的UFF值或透過率。
表4 不同國家測試方法的比較
注：*雖然是從280nm開始，在280～290nm范圍內(nèi)，沒有或很少紫外線透過織物。
2)四個方法對測試的溫、濕度環(huán)境要求有差異，其差異對結(jié)果的影響程度有待進(jìn)一步研究。測試樣品要求為干燥、不扭曲，且未與皮膚緊密接觸的織物。
3)AS/NZS4399、AATCC183、BS7914對試樣測試時應(yīng)視顏色、組織等因素發(fā)表測試。
GB/T17032適合于任何織物。
4)GB/T17032和BS7914測試結(jié)果為紫外線透過率：AS/NZS 4399和AATCC 183測得平均UPF值及T(UV-A)?AV，T(UV-B)?AV。
5)織物的紫外線透過率與織物的組織、結(jié)構(gòu)、纖維種類和顏色等因素有關(guān)。
2)四個方法對測試的溫、濕度環(huán)境要求有差異，其差異對結(jié)果的影響程度有待進(jìn)一步研究。測試樣品要求為干燥、不扭曲，且未與皮膚緊密接觸的織物。
3)AS/NZS4399、AATCC183、BS7914對試樣測試時應(yīng)視顏色、組織等因素發(fā)表測試。
GB/T17032適合于任何織物。
4)GB/T17032和BS7914測試結(jié)果為紫外線透過率：AS/NZS 4399和AATCC 183測得平均UPF值及T(UV-A)?AV，T(UV-B)?AV。
5)織物的紫外線透過率與織物的組織、結(jié)構(gòu)、纖維種類和顏色等因素有關(guān)。
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