分散染料顏色對(duì)滌綸織物紫外線防護(hù)性能的影響

羅汝楠，趙勝男，范 敏，張 輝

(北京服裝學(xué)院 服裝藝術(shù)與工程學(xué)院，北京 100029)

分散染料顏色對(duì)滌綸織物紫外線防護(hù)性能的影響

羅汝楠，趙勝男，范 敏，張 輝*

(北京服裝學(xué)院 服裝藝術(shù)與工程學(xué)院，北京 100029)

選擇滌綸織物(聚酯纖維)，通過(guò)數(shù)碼印花的方式，利用分散染料得到HSV模式下的試驗(yàn)樣品色塊。測(cè)試了在UVA和UVB波段各色塊的紫外線屏蔽率，探討了在HSV模式下色相、明度、飽和度對(duì)滌綸織物防紫外線性能的影響。

分散染料；數(shù)碼印花；顏色；防紫外線性能；滌綸織物

近年來(lái)，由于臭氧層被破壞，使得到達(dá)地表的紫外線(UV)輻射強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，且UV具有累積效應(yīng)，對(duì)人體的危害也越來(lái)越嚴(yán)重。紫外線中的UVC成分幾乎全部被大氣中的臭氧層所吸收，能夠到達(dá)地球表面對(duì)人體產(chǎn)生作用的主要是UVA和UVB[1]。適量的紫外線照射具有殺菌作用，促進(jìn)維生素D的生成，但過(guò)多的紫外輻射會(huì)引起光化學(xué)反應(yīng)，對(duì)人的皮膚和免疫系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的危害。紫外線對(duì)皮膚的損傷主要分為兩個(gè)方面：(1)UV-A稱為曬黑區(qū)，UVA可較深地透入皮膚，使皮膚曬黑，出現(xiàn)皺紋，產(chǎn)生雀斑等現(xiàn)象。UVA在人體免疫系統(tǒng)的參與下，會(huì)產(chǎn)生免疫放大效應(yīng)。(2)UV-B稱為曬傷區(qū)，UVB可使毛細(xì)血管擴(kuò)張，產(chǎn)生日曬紅斑、水皰等炎癥。UVB還可損傷細(xì)胞，嚴(yán)重時(shí)可引發(fā)皮膚癌[2]。

服裝面料所含纖維的種類，紗線的細(xì)度，織物的組織結(jié)構(gòu)、密度、厚度、顏色及服裝的結(jié)構(gòu)等對(duì)防紫外線都有一定的影響[3]。為了加強(qiáng)織物的防紫外線效果，人們對(duì)服裝面料進(jìn)行了防紫外線整理研究。目前防紫外線整理劑的研究已取得了較大進(jìn)展，在織物上的應(yīng)用正逐漸向高效、輕薄的方向發(fā)展，整理劑和整理工藝也越來(lái)越多樣化。但經(jīng)過(guò)防紫外線整理后的織物普遍存在服用性能下降的問題，尤其是作為要求較高的夏季服裝透氣透濕性能下降明顯。防曬服裝是人們?cè)谙募镜氖走x服裝，本文針對(duì)市場(chǎng)上防曬服的紫外線屏蔽率進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，目前市場(chǎng)上很多防曬服不僅未達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的紫外屏蔽率(95%及以上)，而且款式單一、熱濕舒適性能較差[4]。面對(duì)人們對(duì)服裝舒適性和外觀的重視，防曬服裝仍需進(jìn)一步改善[5]。

太陽(yáng)光按照波長(zhǎng)可分為紅外線、可見光、紫外線，不同的物體對(duì)光具有不同的吸收和反射作用。物體的顏色是物體吸收了一定波段的太陽(yáng)光，反射出特定波長(zhǎng)可見光的結(jié)果。因此，不同顏色的物體對(duì)紫外線的吸收能力也有所不同。用于滌綸織物染色的分散染料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)、硝基、偶氮基團(tuán)，這些基團(tuán)對(duì)紫外線都有一定的吸收作用[6]。但目前對(duì)于滌綸織物顏色對(duì)防紫外線性能的影響情況尚不明確。本文針對(duì)HSV模式下的滌綸織物顏色展開研究，改變色相、明度、飽和度，研究各因素對(duì)紫外線屏蔽率的影響情況，希望對(duì)日常穿著服用的防紫外線生活服裝的研究有所幫助和指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

材料：輕薄型平紋滌綸織物(適合夏季穿著)，厚度0.204 mm，經(jīng)密680根/10 cm,緯密450根/10 cm，克重58.62 g/m2。

儀器：紫外輻照計(jì)UV-340(北京師范大學(xué)光電儀器廠)。

1.2 研究機(jī)理

分散染料分子量小(一般為200～400)，具有疏水性。用于熱轉(zhuǎn)移印花時(shí)，染料的平均直徑小于0.5 μm。熱轉(zhuǎn)移印花原理：聚酯纖維的無(wú)定形區(qū)存在10～100 ?(埃)的微小空隙，當(dāng)溫度上升到210 ℃時(shí)，無(wú)定形區(qū)劇烈運(yùn)動(dòng)，空隙增大并逐漸形成半熔融狀態(tài)。在這種溫度下，染料升華為氣態(tài)。由于范德華力的吸引，氣態(tài)染料分子擴(kuò)散進(jìn)入無(wú)定形區(qū)，達(dá)到著色上染的作用。

本文對(duì)滌綸織物采用的是分散染料數(shù)碼熱轉(zhuǎn)移印花方法[7]，工藝流程為：轉(zhuǎn)移紙→噴墨打印→噴墨印花紙與織物→熱壓轉(zhuǎn)印(210 ℃、30 s)→噴墨印花織物。熱轉(zhuǎn)印花無(wú)需對(duì)織物進(jìn)行預(yù)處理，也無(wú)需對(duì)印花后的織物進(jìn)行水洗。噴墨印花的墨水一般由染料、水、有機(jī)溶劑及添加劑組成。由于染料的升華點(diǎn)較低(180～240 ℃)，升華過(guò)程中，染料中的添加劑基本都?xì)埩粼谵D(zhuǎn)移紙上，不會(huì)污染織物[7]。

1.3 樣品制備

在HSV顏色模式下，將色相環(huán)進(jìn)行10等分，得到色相0、36、72、108、144、180、216、252、288、324，并在等分后的每個(gè)色相下，對(duì)明度和飽和度由0～100進(jìn)行5等分，得到明度和飽和度分別為0、25、50、75、100，在每個(gè)色相下，使用分散染料以數(shù)碼花的方法得到250個(gè)試驗(yàn)樣品。色相為0、36、72的試驗(yàn)樣品見圖1。

圖1 色相(H)為0、36、72的試驗(yàn)樣品

1.4 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)在北京夏季晴天無(wú)云的條件進(jìn)行，測(cè)試時(shí)間為12∶00～13∶00，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中太陽(yáng)光的UVA、UVB的紫外線輻射強(qiáng)度分別約為：(16.47±0.09) μW/cm2、(0.98±0.01) μW/cm2。參照GB/T 18830-2009《紡織品 防紫外線性能的評(píng)定》，紫外線的光譜透射比T(UV)=透射輻射量/入射輻射量[4]。將紫外輻照計(jì)分別連接365和297探頭，分別在有樣品覆蓋和無(wú)樣品覆蓋條件下測(cè)量紫外線透射輻射量。由于試驗(yàn)周期較短，每個(gè)試樣測(cè)試得到穩(wěn)定數(shù)值僅需5 s左右。因此，在測(cè)試時(shí)太陽(yáng)光中紫外線強(qiáng)度的變化極小。在12∶00～13∶00的時(shí)間段內(nèi)重復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，入射角度稍有不同時(shí)，雖然會(huì)引起紫外線強(qiáng)度的變化，但對(duì)紫外線屏蔽率沒有影響。所有參數(shù)進(jìn)行5次重復(fù)測(cè)量，結(jié)果記平均值。紫外線屏蔽率的計(jì)算公式，如下所示：

單糖和雙糖的來(lái)源主要是蔗糖、糖果、甜食、糕點(diǎn)、水果、含糖飲料和蜂蜜等。飲食中的碳水化合物應(yīng)該以淀粉為主，每日單糖和雙糖總量不建議超過(guò)25～50克，所以盡量控制甜食和水果。水果里的果糖對(duì)血脂代謝有不良影響，故水果一般建議每天不超過(guò)250克；甜食盡量不要吃，包括含糖飲料等。

式中，T為紫外線光譜透射比；W1為透射輻射量；W2為入射輻射量。

2 結(jié)果與討論

2.1 色相(H)對(duì)滌綸織物防紫外線性能的影響

太陽(yáng)光下物體的顏色是吸收了可見光中的互補(bǔ)光反射出的顏色。太陽(yáng)光中紫外線波長(zhǎng)范圍為290～400 nm，與可見光中的藍(lán)紫光較接近，而能夠吸收藍(lán)紫光的物體的顏色為：黃綠色、黃色、橙色、紅色。經(jīng)對(duì)比分析，不同顏色的滌綸織物對(duì)紫外線的吸收與對(duì)可見光中藍(lán)紫光的吸收有所不同。不同顏色的物體對(duì)可見光的吸收見表1。

表1 不同顏色的物體對(duì)可見光吸收波段

明度和飽和度均為100時(shí)，滌綸織物的紫外線屏蔽率隨色相的變化曲線見圖2。由圖2可知，滌綸織物的紫外線屏蔽率隨色相的變化呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律。同時(shí)，UVA和UVB隨色相的變化趨勢(shì)相似，其中，在H=0、H=126、H=234附近處屏蔽率達(dá)到峰值；在H=72、H=162、H=324附近時(shí)，屏蔽率較低。在H=0、H=126、H=234附近時(shí)，對(duì)應(yīng)的滌綸織物顏色分別為紅色、綠色、藍(lán)色。

圖2 滌綸織物在不同色相(H)下紫外屏蔽率的變化曲線

本研究中滌綸織物采用的染料為分散染料，分散染料的小粒子在織物上聚集為稍大的固體粒子狀態(tài)，對(duì)于紫外線具有較好的散射作用。分散染料的分子量雖小，但含有苯環(huán)、π鍵不飽和基團(tuán)及一些助色基團(tuán)。有機(jī)物對(duì)于能夠到達(dá)地球表面的UVA、UVB的吸收主要是K吸收帶(波長(zhǎng)>200 nm吸收帶)和B吸收帶(230～270 nm吸收帶)。K帶吸收主要是由含有不飽和基團(tuán)的共軛雙鍵分子中的電子發(fā)生π→π*的躍遷，強(qiáng)度較強(qiáng)。B帶吸收主要是由苯環(huán)、共軛雙鍵分子中的電子發(fā)生n→π*的躍遷[8]。另外，不同的染料分子結(jié)構(gòu)，不同分子間的排列方式，所含生色及助色團(tuán)不同。在數(shù)碼印花中，采用的顏色模式為CMYK，共計(jì)4種顏色混合疊加，形成“全彩印刷”。4種標(biāo)準(zhǔn)顏色是：C(青色)、M(品紅)、Y(黃色)、K定位套版色(黑色)。在不同的色相時(shí)，加入的C、M、Y的含量不同，不同顏色的染料分子所含能夠吸收紫外線的基團(tuán)不同，對(duì)紫外線的吸收波長(zhǎng)及強(qiáng)度有差別。因此，不同顏色滌綸織物吸收紫外線的性能有差異，不能完全以可見光的吸收規(guī)律來(lái)判斷紫外線的吸收規(guī)律。

2.2 明度(V)對(duì)滌綸織物防紫外線性能的影響

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證可知，在各個(gè)色相段，明度對(duì)滌綸織物的防紫外性能均有一定影響。滌綸織物的飽和度為100%時(shí)，不同明度下，UVA、UVB紫外線屏蔽率隨色相的變化曲線見圖3和圖4。由圖3和圖4可知，在不同明度時(shí)，滌綸織物UVA、UVB紫外線屏蔽率隨色相的變化也呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律。在明度為100%時(shí)，UVA、UVB紫外線屏蔽率隨著色相的變化波動(dòng)較大；當(dāng)明度越來(lái)越小時(shí)，曲線波動(dòng)逐漸變小，即色相對(duì)紫外線屏蔽率的影響逐漸減小。

圖3 不同色相、明度對(duì)滌綸織物UVA屏蔽率的影響

圖4 不同色相、明度對(duì)滌綸織物UVB屏蔽率的影響

2.3 飽和度(S)對(duì)滌綸織物防紫外線性能的影響

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證可知，在各個(gè)色相段，飽和度對(duì)滌綸織物的防紫外性能有一定的影響。滌綸織物的明度為100%時(shí)，不同飽和度下，UVA、UVB紫外線屏蔽率隨色相的變化曲線見圖5和圖6。由圖5和圖6可知，在不同明度時(shí)，滌綸織物UVA、UVB紫外線屏蔽率隨色相的變化呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律。當(dāng)飽和度為100%時(shí)，UVA、UVB紫外線屏蔽率隨著色相的變化波動(dòng)較大；當(dāng)飽和度越來(lái)越小時(shí)，紫外線屏蔽率隨色相的變化波動(dòng)逐漸變小。

圖5 滌綸織物不同色相(明度為100%)時(shí)飽和度對(duì)UVA屏蔽率的影響

圖6 滌綸織物在不同色相(明度為100%)時(shí)飽和度對(duì)UVB屏蔽率的影響

飽和度的變化是通過(guò)改變C、M、Y 3種染料的含量來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)滌綸織物顏色的飽和度增加時(shí)，3種染料的含量相應(yīng)地增加，染料在滌綸織物上的含量增加，對(duì)于紫外線的吸收和散射作用增強(qiáng)。C、M、Y 3種顏色的染料分子中所含基團(tuán)，如苯環(huán)，主色基團(tuán)等，在UVA、UVB波段吸收能力不同，對(duì)紫外線的屏蔽率的大小及變化規(guī)律有差別。當(dāng)飽和度為0%，明度為100%時(shí)，滌綸織物表現(xiàn)為白色，即為滌綸織物本身的顏色，不含染料分子，此時(shí)滌綸織物對(duì)紫外線的屏蔽率較低，為滌綸織物本身對(duì)紫外線的屏蔽率；隨著飽和度的增加，相應(yīng)顏色的染料含量增加，滌綸織物對(duì)紫外線的吸收作用越來(lái)越規(guī)律化，呈現(xiàn)出相應(yīng)顏色染料對(duì)紫外線的吸收規(guī)律。

3 結(jié)論

(1)滌綸織物的紫外線屏蔽率隨著顏色的變化呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律，在紅色、綠色、紫紅色時(shí)，達(dá)到峰值，取得較好的紫外線屏蔽效果，與對(duì)可見光的吸收規(guī)律不同。在UVA、UVB波段屏蔽率變化趨勢(shì)相似。

(2)滌綸織物的紫外線屏蔽率在明度較小時(shí)紫外線屏蔽性能較好，隨著明度的增大，UVA、UVB屏蔽率呈減小趨勢(shì)。在明度較小時(shí)，色相對(duì)紫外線屏蔽率的影響較小，隨著明度的增加，色相對(duì)紫外線屏蔽率的影響增加。

(3)滌綸織物的紫外線屏蔽率在飽和度較小時(shí)紫外線屏蔽性能較差，隨著飽和度的增大，UVA、UVB屏蔽率呈增加趨勢(shì)。在飽和度增大時(shí)，織物的紫外線屏蔽率增大，色相對(duì)紫外線屏蔽率的影響越來(lái)越規(guī)律化。

[1] 路婷婷,陳亞澤,盧 濤,等.紫外線的皮膚損傷機(jī)制及具有紫外線防護(hù)作用的天然產(chǎn)物的研究進(jìn)展[J].中國(guó)藥理學(xué)通報(bào),2012,28(12):1 655-1 659.

[2] 孫曉晨,張 放,邵 華.紫外線對(duì)人體健康影響[J].中國(guó)職業(yè)醫(yī)學(xué),2016,43(3):380-383.

[3] ALGABA I，RIVA A，CREWS P C.纖維種類和織物孔隙度對(duì)夏季織物紫外線防護(hù)系數(shù)的影響[J].中國(guó)纖檢, 2010，(15):78-82.

[4] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì). 紡織品 防紫外線性能的評(píng)定：GB/T 18830-2009[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009:1-4.

[5] 張 輝,周永凱,黎 焰.服裝工效學(xué)[M].北京：中國(guó)紡織出版社, 2015.

[6] 何瑾馨.染料化學(xué)[M].北京：中國(guó)紡織出版社, 2009.

[7] 劉敬秀.分散染料噴墨熱轉(zhuǎn)移印花墨水的制備及其應(yīng)用[D].上海：東華大學(xué), 2016.

[8] 薛 松.有機(jī)結(jié)構(gòu)分析[M].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社, 2012.

美國(guó)對(duì)中國(guó)細(xì)旦滌綸短纖作出雙反產(chǎn)業(yè)損害初裁

2017年7月14日，美國(guó)國(guó)際貿(mào)易委員會(huì)(USITC)發(fā)布公告稱，對(duì)進(jìn)口自中國(guó)大陸、印度、韓國(guó)和臺(tái)灣地區(qū)的細(xì)旦滌綸短纖(FINE DENIER POLYESTER STAPLE FIBER)作出反傾銷產(chǎn)業(yè)損害肯定性初裁，同時(shí)對(duì)進(jìn)口自中國(guó)和印度的涉案產(chǎn)品作出反補(bǔ)貼產(chǎn)業(yè)損害肯定性初裁。在本次裁決中，4名國(guó)際貿(mào)易委員會(huì)委員投肯定票。美國(guó)商務(wù)部預(yù)計(jì)將于2017年8月24日對(duì)此案作出反補(bǔ)貼初裁，于2017年11月7日對(duì)此案作出反傾銷初裁。

2017年5月31日，美國(guó)企業(yè)DAK AMERICAS LLC、NAN YA PLASTICS CORPORATION, AMERICA和AURIGA POLYMERS INC.代表美國(guó)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)向美國(guó)國(guó)際貿(mào)易委員會(huì)和美國(guó)商務(wù)部提出申請(qǐng)，要求對(duì)進(jìn)口自中國(guó)大陸、印度、韓國(guó)、臺(tái)灣地區(qū)和越南的細(xì)旦滌綸短纖發(fā)起反傾銷和反補(bǔ)貼產(chǎn)業(yè)損害立案調(diào)查。2017年6月21日，美國(guó)商務(wù)部對(duì)進(jìn)口自中國(guó)大陸、印度、韓國(guó)、臺(tái)灣地區(qū)和越南的細(xì)旦滌綸短纖進(jìn)行反傾銷立案調(diào)查，同時(shí)對(duì)進(jìn)口自中國(guó)和印度的涉案產(chǎn)品發(fā)起反補(bǔ)貼立案調(diào)查。本案涉及美國(guó)協(xié)調(diào)關(guān)稅稅號(hào)5503.20.0025項(xiàng)下產(chǎn)品。

(來(lái)源：美國(guó)國(guó)際貿(mào)易委員會(huì)官網(wǎng))

Effect of Disperse Dye Color on UV Protection Performance of Polyester Fabric

LUO Ru-nan, ZHAO Sheng-nan, FAN Min, ZHANG Hui*

(Beijing Institute of Fashion Technology, Beijing 100029, China)

Polyester fabric was selected and disperse dye was used to get sample color swatch under HSV model by digital printing. The UV shielding ratios of each color block in UVA and UVB bands were tested. The influence of hue, brightness and saturation on the anti-UV performance of the fabric under HSV model was investigated.

disperse dye; digital printing; color; anti-UV performance; polyseter fabric

2017-06-15；

2017-06-23

服裝工效學(xué)及服裝功能創(chuàng)新設(shè)計(jì)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(KYTG02170202)

羅汝楠(1992-)，女，在讀碩士研究生，主要研究方向?yàn)榉b舒適性與人體工程，E-mail:1769762107@qq.com。

*通信作者：張 輝(1966-)，男，教授，博士，主要研究方向?yàn)榉b工效學(xué)，E-mail: gdcad@126.com。

TS190.9

A

1673-0356(2017)08-0033-04