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改善纺织品抗紫外线性能的有效方法以及检测标准的对比分析

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改善纺织品抗紫外线性能的有效方法以及检测标准的对比分析

时间:2016/10/8 15:35:52来源: 作者:
紫外线是一种电磁波射线,国际照明委员会CIE将紫外线分为3类,即近紫外光UVA,远紫外光UVB和超紫外光UVC,紫外线有时对人、纺织品等会有一定的破坏作用。

  利用保护面积更大、防护效果更好的纺织品来有效地阻挡对人体有害的过度紫外线,是现如今人们最理想的防紫外线途径。对于提高纺织品抗紫外线性能行之有效的方法就是技术整理,常用的方法有以下几种。

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  (1)泡沫法

  泡沫整理工艺是20世纪70年代受中东石油危机的影响,在欧美迅速发展起来的一种低给液、少污染的节能染整加工技术。泡沫整理工艺可替代常规浸轧工艺对织物进行抗紫外线整理。该工艺大大降低织物带液率,节能降耗效果显著,且提高生产车速、节约染化料和减少废水排放,符合当今绿色染整发展方向。将经过泡沫抗紫外线整理工艺处理过的纯棉府绸和经过常规浸轧法工艺处理后的棉氨弹力布织物质量进行了对比实验,得到分别经过上述工艺整理后的织物,抗紫外线效果显著,紫外线透过率比处理前大大降低,紫外线防护系数(UPF值)与常规浸轧工艺接近,证明了采用泡沫整理工艺对织物进行抗紫外线整理可行性。

  (2)常用工艺方法

  纤维或纺织品的抗紫外线整理工艺与整理剂特点和产品的最终用途有关。常用的工艺方法有:高温高压吸尽法,一些不溶或难溶于水的紫外线吸收剂,可以采用类似于涤纶的高温高压染色的方法。常压吸尽法,一些水溶性的整理剂在处理羊毛、蚕丝、棉以及锦纶纺织品时只需常压下在水溶液中处理,类似水溶性染料染色。浸轧法,这种方法的缺点是,整理后会影响织物的风格、手感、吸水性和透气性。涂层法,这种方法的缺点是,会影响耐洗牢度及手感,一般应用于装饰用、产业用纺织品。印花法,适合于对紫外线屏蔽剂要求不高的织物。

  (3)溶胶凝胶技术

  溶胶凝胶技术是指金属烷氧基化合物作为前驱物在温和条件下水解缩合成溶胶,经溶剂挥发或加热处理使溶胶转化为网状结构的氧化物凝胶的过程。用二氧化硅或其它金属氧化物纳米溶胶处理织物,可在织物表面形成一层多孔结构的氧化物干凝胶膜,而原来的纳米溶胶粒子形成三维网状结构。纳米溶胶易于进行化学或物理的改性,可大幅度地改善织物的服用性能,使之多功能化,同时抗紫外性能优良。采用溶胶-凝胶技术制备出钛纳米溶胶,对棉织物进行抗紫外性能整理,不仅克服了无机纳米粒子进行抗紫外整理时易聚集、与纤维结合力弱的缺点,而且经过钛溶胶处理的棉织物的抗紫外性能显著提高。

  (4)微胶囊技术

  微胶囊技术已广泛应用于工业领域,它是一种特殊的包装形式,胶囊内的物质可以是固体微粒、液体或气泡。将紫外线吸收剂注入胶囊内,胶囊被吸附于服装上,在服用过程中由于受到摩擦,胶囊外层破裂,达到防紫外整理剂缓释的效果,可抵御长时间的紫外辐射。有研究发现,利用凝聚法与聚合法均可以得到合适的微胶囊产品,且后者具有更好的抗紫外性能,抗紫外线效果与抗紫外线微胶囊的用量有关,选择合适的用量,整理织物后,布样的UPF值可以达到澳大利亚标准,并有一定的耐洗涤牢度。

  (5)超临界二氧化碳

  自1988年纺织品超临界流体染色的首项专利发明以来,超临界二氧化碳流体在纺织工业中的应用研究主要集中在染色方面,尤其是用于分散染料染涤纶纤维。在超临界二氧化碳中对涤纶作抗紫外线整理。研究发现,当用量为1.0%苯并三唑类紫外线吸收剂UV-234,压力20MPa处理温度为120 ℃(393 K)时,涤纶纤维的开放程度最大,吸附的紫外线吸收剂最多,UPF值可达60且纤维物理性能良好。

  (6)纳米光触媒

  根据纺织品抗紫外线机理, 纳米光触媒主要作为紫外线反射剂(屏蔽剂),通过反射入射紫外线,达到抗紫外辐射的目的。有研究者用钛酸丁酯为前驱体,水为溶剂,冰乙酸为稳定剂,制备稳定的光触媒水溶胶,并将该水溶胶用于纯棉织物后整理上,研究发现用含0.9%溶胶整理后的纯棉织物,对波长297nm的紫外线屏蔽率达到93%。

  紫外线是一种电磁波射线,国际照明委员会CIE将紫外线分为3类,即近紫外光UVA,远紫外光UVB和超紫外光UVC,紫外线有时对人、纺织品等会有一定的破坏作用。比如,如果纺织品没有达到防紫外线的标准要求,其质量和性能就会大打折扣,另外,不同国家,不同地区,对防紫外线性能检测标准也有所不同。防紫外线性能检测标准体系基本上由以下标准组成。

  1.澳大利亚和新西兰标准

  澳大利亚和新西兰率先制订了“AS/NZS4399:1996日光防护服评定和分级”标准,主要用于确定紧贴于皮肤的防护纺织品、服装和其他防护用品(如帽子)的紫外线透射率,同时提出了对防紫外线辐射标签的要求。织物样品必须在干态及松弛的状态下进行测试,每种样品要求测四块,两经两纬,试样不需预调湿,但对测试环境有着与众不同的要求,如相对湿度(50±20)%。测试得到的各个波长下的紫外线透射率可按波长分别计算出UV-A与UV-B的平均透射率以及样品的UPF值,然后按照给定的公式进行校正,最终得到样品的UPF值。标准提出了对纺织品防护等级的分类及标签的标注等要求,见表1。

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  2.欧盟标准

  欧盟标准“EN13758-1:2001 纺织品-日光紫外线防护性能-第1部分:服装面料试验方法”主要是针对服装面料紫外线防护性能的测试,不适用于那些提供远距离防紫外线保护的产品如雨伞、遮阳物等。测试的样品分为匀质和非匀质两类,匀质面料需要测试四块,非匀质面料则根据颜色或结构的不同分别测试两块,分别测得UVA、UVB紫外线透射率平均值和UPF值,该标准特别说明,拉伸状态以及湿态下会降低纺织品防紫外线性能。

  3.中国国家标准

  我国国家标准GB/T18830-2009“纺织品-防紫外线性能的评定”规定了织物的防日光紫外线性能的试验方法、防护水平的表示、评定和标识。该标准要求测试时匀质样品每种需取四块,非匀质样品按颜色或结构每种取2块。按照测试的光谱透射比分别计算 UV-A、UV-B平均透射比和平均UPF值和样品的UPF值。对于均质材料,当样品的UPF值低于单个试样实测的UPF值中最低值时,则以试样最低的 UPF值作为样品的UPF值报出;对于非匀质材料,以所测试样中最低的UPF值作为试样的UPF值。当样品的UPF值大于50时,表示为“UPF>50”。当样品的UPF>40,且T(UVA)AV<5%时,可称为“防紫外线产品”。

  4.美国AATCC标准

  “AATCC183-2010纺织品透过或阻碍紫外线的性能测试标准”用于测试防紫外线织物的阻隔或透过紫外线辐射的能力。测试的样品分为干态和湿态两种,分别按不同要求准备样品后进行测试,在织物样品上紫外线投射率最大的区域测试三次,得到平均紫外线透射率,据此计算UPF值、UV-A和UV-B的平均透射率,以及UV-B的紫外线阻隔率。

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