活性染料數(shù)碼印花真絲織物顏色的紫外線防護(hù)作用

羅汝楠 張輝

摘要： 織物的防紫外線研究大多在整理劑和整理工藝，而在織物的顏色對于防紫外線性能的研究方面相對薄弱。文章選擇了真絲（蛋白質(zhì)纖維）織物，通過數(shù)碼印花的方式利用活性染料染得HSV模式下的試驗(yàn)樣品色塊。測試了在UVA和UVB波段各色塊的紫外線屏蔽率，探討在顏色模式HSV下，色相、明度、飽和度對真絲織物防紫外性能的影響規(guī)律。研究表明：色相為9、54、108、234及270時，紫外線屏蔽率高；色彩明度越低，紫外線屏蔽率越高；色彩飽和度越高，紫外線屏蔽率越高。

關(guān)鍵詞： 真絲織物；活性染料；數(shù)碼印花；顏色；防紫外性能

中圖分類號： TS101.923文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號： 10017003（2018）02000805引用頁碼： 021102

Study on UV protection performance of color of reactive dyes digital printing silk fabric

LUO Runan， ZHANG Hui

（Beijing Institute of Fashion Technology， School of Fashion Art and Engineering， Beijing 100029， China）

Abstract： AntiUV researches on fabrics mostly focus on finishing agents and finishing processes， while the research on UVresistant performance of fabric color is relatively weak. The silk （protein fiber） fabric was selected in this paper， and testing samples of HSV color mode were digitally printed by reactive dyes. The UV shielding ratios of UVA and UVB bands were tested， and the influence of color factors， such as hue， brightness and saturation， on the antiUV performance of the fabric was investigated. The results show that antiUV performance is high when the hue value of color is 9，54，108，234 and 270. The lower the brightness value is， the higher the antiUV performance is. The higher the saturation value is， the higher the antiUV performance is.

Key words： silk fabric； reactive dye； digital printing； color； antiUV performance

不同的纖維組成成分及纖維結(jié)構(gòu)不同，防紫外線性能有差異。對織物的防紫外線性能有影響的因素有：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[4]。通常，織物越緊密、厚度越大防紫外線效果越好。在日常生活中，主要通過結(jié)合以下兩種方式防曬，遮光防護(hù)：通過穿戴衣帽、太陽鏡，撐遮陽傘等來防護(hù)皮膚和眼睛；防曬劑防護(hù)：通過涂抹物理或化學(xué)防曬劑，防止太陽光中的紫外線未經(jīng)遮擋直接照射到皮膚，造成損傷。目前市場上防曬服存在一些問題：防紫外線效果達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)要求的屏蔽率95%及以上；熱濕舒適性差，且這類防曬服的面料大多采用合成纖維，織物的經(jīng)、緯密度較大，透氣透濕性較差；款式結(jié)構(gòu)單一，目前市場上的防曬服大多用于戶外休閑運(yùn)動穿著，款式單一，達(dá)不到消費(fèi)者對日常生活追求多樣的服裝款式的要求。

人們對面料的防紫外線研究主要集中在防紫外線整理研究，主要包括吸收整理和屏蔽整理[5]。吸收整理：于紗線、纖維或者紡織品表面涂覆具備紫外線吸收能力的化學(xué)劑。常用的紫外線吸收劑可以分為有機(jī)和無機(jī)兩大類：有機(jī)類紫外光線吸收劑主要包括苯并三哇類、二苯甲酮類、取代丙烯腈、取代三嗦類及水楊酸醋類等[6]；能夠吸收紫外線的無機(jī)類化學(xué)劑主要包括TiO2、SiO2、ZnO等。屏蔽整理：于紗線、纖維或者紡織品表面涂覆具備對紫外光線強(qiáng)力反射能力的無機(jī)涂層，以此來增強(qiáng)衣物等紡織品對紫外光線的散射與反射效果，從而達(dá)到減小紫外光透過率的目的，期間不發(fā)生能量轉(zhuǎn)換[7]。

本文選擇一種適合夏季穿著的輕薄型真絲織物為實(shí)驗(yàn)樣品，針對HSV模式下的織物顏色對紫外線屏蔽的影響作用展開研究，分別改變?nèi)齻€顏色分量H、S、V的含量，通過數(shù)碼印花得到試驗(yàn)樣品，進(jìn)而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析對紫外線屏蔽率的影響。

1實(shí)驗(yàn)

1.1材料與儀器

材料：輕薄型白色真絲織物（100%桑蠶絲），織物組織為緞紋，厚度為0.571mm，經(jīng)密158根/cm，緯密56根/cm，平方米質(zhì)量134.27g/m2。

儀器：分辨率為0.1μW/cm2的紫外輻照計UV340（北京師范大學(xué)光電儀器廠）。

1.2試樣制備

與HSV顏色模式下，在0～360內(nèi)把色相環(huán)等間隔分為20個區(qū)間，色相特征值點(diǎn)取為：0、18、36、……、342；在同一色相值下，把飽和度與明度在0～100內(nèi)等間隔分為5個區(qū)間，飽和度與明度的取值點(diǎn)為：0、25、50、75、100，在同一個色相值下，采用數(shù)碼印花的方式利用活性染料制備500個實(shí)驗(yàn)樣本。真絲織物的數(shù)碼印花工藝流程為：配制上漿液→浸軋上漿→烘干→噴墨印花→烘干→汽蒸→冷水洗→熱水洗→皂洗→冷水洗→烘干→噴墨印花織物，色相值為0、18、36、54的實(shí)驗(yàn)樣本如圖1所示。圖1色相為0、18、36、54的實(shí)驗(yàn)樣品

Fig.1Test samples with hue value of 0，18，36 and 541.3實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)在北京夏季晴天無云的條件進(jìn)行，在12：00-13：00的時間段內(nèi)，陽光中的UVA、UVB紫外線輻照強(qiáng)度分別是：（16.52±0.08）μW/cm2、（0.98±0.01）μW/cm2。參照國標(biāo)GB/T18830—2009《紡織品 防紫外線性能的評定》，紫外光譜的透射比計算方法為：T（UV）=透射輻射量/入射輻射量[7]，把紫外輻照計分別同297（UVB）與365（UVA）探針相接，分別測得在有實(shí)驗(yàn)樣品遮擋與沒有實(shí)驗(yàn)樣品遮擋情況下的紫外透射量（W1）和入射量（W2），紫外光線屏蔽率的計算方法如下式所示，計算值采用5次測量的平均值。

紫外線屏蔽率=1-T（UV）=1-W1W2（1）

在實(shí)驗(yàn)過程中，每一個樣品在測試時獲得穩(wěn)定讀數(shù)大約需要5s，時間較短，所以，在測試過程中陽光中紫外線的輻照強(qiáng)度幾乎不變。實(shí)驗(yàn)時，儀器的測頭盡可能垂直對向太陽。經(jīng)前期的預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)陽光的輻照強(qiáng)度及相對于測頭的入射角度發(fā)生較小幅度變化時，盡管會導(dǎo)致紫外線照射強(qiáng)度測量值的變化，但是通過計算發(fā)現(xiàn)，其并不會對樣品的紫外線屏蔽率造成明顯的影響。

2結(jié)果與分析

2.1色相（H）對真絲織物防紫外性能的影響

經(jīng)測試，未數(shù)碼染色的真絲織物樣品的UVA、UVB屏蔽率分別為76.65%和85.99%。經(jīng)活性染料數(shù)碼染色后，織物的UVA、UVB屏蔽率明顯提高?？椢锏纳拭鞫取柡投染鶠?00時，真絲織物的紫外屏蔽率隨色相的變化曲線見圖2。由圖2可知，活性染料數(shù)碼印花染色絲織物的紫外線屏蔽率隨色相的改變，呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律，且在UVA、UVB波段的屏蔽率變化趨勢相似。當(dāng)色相H=9、H=54時，UVA、UVB屏蔽率達(dá)到峰值，屏蔽率在95%以上。當(dāng)色相H=108時，UVA、UVB屏蔽率在95%左右。在色相H=9、H=54、H=108時，對應(yīng)的顏色分別為紅色、黃色、綠色。當(dāng)色相H=234、H=270時，UVA屏蔽率在95%左右，UVB屏蔽率在93.5%左右，對應(yīng)顏色分別為藍(lán)色、紫色。而當(dāng)色相H=180、H=306時，UVA、UVB屏蔽率低。

difference hue value when both brightness and saturation are 100可見光中的藍(lán)紫光與陽光中紫外線的波長（290～400nm）接近，而黃綠色、黃色、橙色、紅色的物體能夠吸收可見光中的藍(lán)紫光[9]。經(jīng)對比，不同顏色織物對紫外線的吸收與對可見光中藍(lán)紫光的吸收規(guī)律不同。吸收藍(lán)紫光的物體顏色如表1所示。

2.2明度（V）對真絲織物防紫外性能的影響

實(shí)驗(yàn)證明，在各個色相段，活性染料數(shù)碼印花真絲織物的顏色明度對真絲織物的防陽光紫外性能有一定影響，紫外線屏蔽率隨明度的增加基本呈減小趨勢。本文以屏蔽率較好的紅色波段為例加以說明。色相為0時，絲織物的UVA、UVB屏蔽率隨明度的變化曲線見圖3和圖4。由圖3和圖4可知，真絲織物UVA、UVB屏蔽率隨明度的增加逐漸減小，但不同飽和度紫外線屏蔽率的減小速率不同。不同飽和度時，UVA屏蔽率隨明度變化的速率見表2。由表2可知，隨著飽和度的增加，UVA屏蔽率隨明度變化的速率基本呈減小趨勢，因此隨著飽和度的增加，明度對紫外線屏蔽率的影響減小。

通常數(shù)碼印花系統(tǒng)在打印時，采用CMYK的顏色模式。這種模式下的顏色是由四種顏色分量：C（青色）、M（品紅色）、Y（黃色）、K定位套版色（黑色），混合疊加而形成的“全彩印刷”。明度的變化是在數(shù)碼印花時，通過控制K的含量來實(shí)現(xiàn)。

飽和度UVA屏蔽率隨明度變化的速率0-13×10-425-9.7014×10-450-6.8013×10-475-3.5993×10-4100-1.9094×10-4中使用的活性黑色染料相對分子質(zhì)量較大，所含苯環(huán)、共軛雙鍵及助色基團(tuán)較多，對于紫外線有較好的吸收作用。當(dāng)織物顏色的明度越小時，加入的K的含量越多，因此隨著明度的減小，對紫外線的吸收能力增強(qiáng)。

2.3飽和度（S）對真絲織物防紫外性能的影響

各個色相段，活性染料數(shù)碼印花真絲織物的顏色飽和度對真絲織物的防陽光紫外性能有一定影響，紫外線屏蔽率隨飽和度的增加基本呈增大趨勢。本文以屏蔽率較好的紅色波段為例加以說明。色相為0時，真絲織物的UVA、UVB屏蔽率隨飽和度的變化曲線見圖5和圖6。由圖5和圖6可知，真絲織物紫外線屏蔽率隨飽和度的增加逐漸增大，但不同明度UVA、UVB波段屏蔽率的增大速率不同。不同明度時，UVA屏蔽率隨飽和度變化的速率見表3。由表3可知，明度較小時，飽和度對UVA屏蔽率的影響很??；隨著明度的增加，UVA屏蔽率隨明度變化的速率基本呈增大趨勢，因此隨著明度的增加，飽和度對紫外線屏蔽率的影響增大。

3結(jié)論

本文采用活性染料以數(shù)碼印花方式對真絲織物進(jìn)行染色處理，染料分子雖然不能像染色工序那樣完全滲入織物內(nèi)部，而在織物背面顏色較淺，但這已對真絲織物的防陽光紫外線性能有了很顯著的提高。數(shù)碼印花在服裝個性化定制方面的應(yīng)用越來越受重視，本文可為研發(fā)夏季防陽光紫外線的防曬服裝提供參考，并得到如下結(jié)論：

1）利用活性染料以數(shù)碼打印方式對真絲織物進(jìn)行染色處理后，真絲織物的陽光紫外線屏蔽率有顯著的影響?；钚匀玖蠑?shù)碼印花真絲織物的陽光紫外線屏蔽率隨顏色色相的變化呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律，且UVA、UVB波段屏蔽率的變化趨勢相似。顏色為紅色、黃色、綠色時，陽光紫外線屏蔽率達(dá)到最高值，陽光紫外線屏蔽效果較好，與對可見光的吸收規(guī)律不同。

2）在飽和度較大時，活性染料數(shù)碼印花真絲織物的陽光紫外線屏蔽性能較好，UVA、UVB屏蔽率隨著飽和度的減小基本呈現(xiàn)降低趨勢。但不同飽和度時，織物對陽光紫外屏蔽率隨明度變化的速率不同。飽和度越大，明度對紫外線屏蔽率的影響越小。

3）在明度較小時，活性染料數(shù)碼印花真絲織物的陽光紫外線屏蔽性能較好，UVA、UVB屏蔽率隨著明度的增大基本呈現(xiàn)降低趨勢。但不同明度時，紫外屏蔽率隨飽和度變化的速率不同。明度越小，飽和度對紫外線屏蔽率的影響越小。

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（a）control group； （b）S1； （c）S2； （d）S3