日常防曬服的防曬性能影響因素研究

韋玉輝，蘇兆偉,2，靳雅麗

(1. 安徽工程大學 紡織服裝學院，安徽 蕪湖 241000；2. 杭州職業(yè)技術學院 達利女裝學院，浙江 杭州 310018)

隨著生活環(huán)境的惡化（臭氧層的破壞）、居民收入的增加、人們防曬意識的提高，防曬服逐漸成為人們進行夏季戶外活動的必備產(chǎn)品之一，其銷量逐年增加[1-3]。然而，不幸的是，目前關于防曬服的研究相對較少，主要集中在防曬服的款式結構、防曬服市場需求及營銷手段、面料的后整理工藝優(yōu)化等方面，而關于服裝顏色、面料組織結構參數(shù)（經(jīng)緯密度、厚度、面密度、空隙率）、織物濕度等因素對其影響研究相對較少[4-6]。殊不知，上述這些因素才是制約防曬服防曬性能的關鍵，是決定消費者是否購買防曬服的重要因素[1，6]。另外，防曬服一般都是夏季穿著，而由于夏季氣溫較高，很容易出汗，因而研究不同出汗量情況下，防曬服裝的紫外線防護性能是非常必要的[6，7]。而且，防曬服屬于日常生活經(jīng)常穿著的服裝，在后期使用中，經(jīng)常洗滌是必然的，因此研究洗滌對其影響也是尤為重要的[7，9]。同時，目前關于防曬服的相關標準也只是簡單的概述一下標準條件下，防曬服的產(chǎn)品質(zhì)量等級分類和評測方法，并未對實際使用階段（消費者實際穿著環(huán)境下）防曬服的防曬性能如何很少涉及[7，10，11]。因此，本研究系統(tǒng)研究了織物顏色、織物組織參數(shù)（經(jīng)緯密度、厚度、面密度、空隙率）、織物濕度（汗液量）、洗滌對織物紫外性防護性能的影響。以期能為防曬服產(chǎn)品的設計開發(fā)提供參考，也為消費者購買合適的防曬服裝提供指導。

1 實驗

1.1 實驗材料

結合100份關于線上線下防曬服消費需求和常用面料調(diào)研分析，選擇12種常用且銷量較大的防曬服裝面料，以此為載體進行其抗紫外性能及服用性能的研究，實驗樣品詳細規(guī)格尺寸如表1所示。另外，必須指出的是實驗樣品規(guī)格參數(shù)中的織物孔隙率是利用圖像處理方法并借助ImageJ軟件獲得的[6]。

1.2 實驗設備

為探究影響防曬服紫外線防護效果的主要因素，進行了織物顏色、織物組織參數(shù)（經(jīng)緯密度、厚度、面密度、空隙率）、織物濕度（汗液量）、洗滌對織物紫外性防護性能影響的實驗研究，其實驗過程主要設備如表2所示。

表1 實驗樣品規(guī)格尺寸

表2 實驗設備及功能用途一覽表

1.3 測試指標及方法

抗紫外線性能：采用紫外-可見-近紅外分光光度儀測試，操作執(zhí)行國標GB/T 18830—2009。其計算公式如下：

其中：Eλ——相對紅斑的紫外線光譜效能；Sλ——太陽光譜輻射能；Tλ——波長為λ時試樣的紫外線透過率；Δλ——波長間隔。

織物透氣性：采用YG461/EIII型數(shù)字式透氣量儀完成，操作執(zhí)行標準為GB5453-1997《紡織品織物透氣性的測定》。

織物透濕性：采用燒杯、干燥劑（無水氯化鈣）和電子天平測試測試樣品靜止在恒溫恒濕實驗室一段時間干燥劑的質(zhì)量變化，并利用公式（2）計算織物透濕率，操作執(zhí)行標準為國標GB/T12704，具體計算公式如下：

其中：WVT——透濕率，單位為g/m2·h；Δm——同一實驗組合體2次稱量之差，單位為g； Δm1——不做空白試驗時， Δm1=0；A——有效實驗面積，單位為m2；t——實驗時間，單位為h。

另外，為了保證實驗結果的可靠性，紫外線防護性能每種面料取5塊樣品進行測試，并將其平均值作為此面料的UPF。透氣率取10次測試結果的平均值，透濕率取6次測試結果的平均值。

2 結果與討論

采用UV-3600 Plus型紡織品防紫外線性能測試儀測定織物的UPF值、UVA值和UVB值。每種織物分別選取5個不同位置進行測試并取平均值，統(tǒng)計結果見表3。

2.1 織物顏色的影響

表3為不同面料的防紫外線性能測試結果。由表3可知，1#、2#、3#、4#、5#五種面料的抗紫外性能從高到低依次為 3#＞1#＞2#＞5#＞4#，（如表 3 所示），這說明在織物組織結構、經(jīng)緯密度厚度孔隙率等參數(shù)基本相同的情況下，冷色面料的抗紫外性能相對較好，而暖色面料的抗紫外線性能相對較差。這也從一定程度上說明了消費者比較傾向于購買藍色防曬服的原因。這是因為冷色系的顏色覆蓋到紫外線波長區(qū)域的光線，能很好的吸收紫外線。同時，還發(fā)現(xiàn)相比于有彩色系的織物，無彩色系（白色和深灰色）的抗紫外性能更差，其中 4#（純白色）面料的 UPF 值最低[5，6]。這是因為由色彩學理論可知，白色屬于飽和度為0%，明度100%的色相，此時的織物的防曬效果完全取決于織物自身的性能。而相比于有純白色，其他顏色的織物及深灰色織物，由于都含有一定的染料分子，而染料分子會增加對紫外線的吸收，而且同一色相，純度越高，其屏蔽紫外線性能的能力越強。這也是純度高防曬服銷量較高的原因。

表3 各織物UPF值測試結果

2.2 織物規(guī)格參數(shù)的影響

眾所周知，防曬服裝的抗紫外線性能很大程度上取決于織物的抗紫紫外線性能，因此本部分對織物的經(jīng)緯密度、厚度、面密度、孔隙率等規(guī)格參數(shù)與織物抗紫外線防護性能的研究，其結果如下：

如表3所示，對比2#、7#、9#面料的UPF值、UVA、UVB值可知，在織物的組織結構、厚度、面密度、色彩基本相同的條件下，隨著織物經(jīng)緯密度的增加，其抗紫外性能呈現(xiàn)逐漸遞增趨勢的，即經(jīng)緯密度越大，其服裝的抗紫外性能越好。這是因為面料經(jīng)緯密度越大，紗線之間的空隙越小，導致其透光性越差，而紫外線也屬于一種光線（特殊的光線，長期照射會對人體產(chǎn)生一定影響），故其抗紫外線性能（UPF）越好[11]。這也進一步驗證了合理的設置織造參數(shù)可顯著提高面料的抗紫外線性能。

對比2#、8#、9#樣品的紫外防護性能實驗結果可以發(fā)現(xiàn)，厚度越厚，抗紫外性能越好。這是因為織物越厚紫外線穿透織物所要經(jīng)歷的路徑越長，其阻力越大，故到達人體皮膚表面的紫外光越小。換句話說，厚重織物能較好地阻隔紫外線射入反之亦然。同時還發(fā)現(xiàn)：面密度越大，其織物的防曬性能越好。這是因為面密度越大，織物結構越緊密，降低了直接從空隙中透過的紫外線量，所以其紫外線防暑性能越好[6，10]。

2.3 后整理工藝的影響

對比2#、10#面料的紫外線防護測試結果可知，經(jīng)過抗紫外線整理后的織物，其UPF值可明顯提高。這說明抗紫外線整理才是提高織物防曬效果的關鍵。這是因為TiO2具有金紅石結構相不但吸收紫外線能力強，尤其是波長為 388 nm的紫外線，而且還可以透過可見光，故可以很好地提高織物對紫外線的反射和吸收能力，即經(jīng)過其整理的織物抗紫外性能大幅提升[6，11]。另外，對比10#、11#、12#織物，還可發(fā)現(xiàn)：反面經(jīng)過黑膠處理的 11#面料的抗紫外性能最好，其次是反面經(jīng)過涂銀處理的織物（12#），最后是織物表面經(jīng)過TIO2整理的織物（10#）。這說明合理的選擇抗紫外線整理方法對提高織物的抗紫外性能也有很大的影響。

2.4 織物濕度（汗液量）及其水洗的影響

由表4可知，當織物（2#）含有一定濕度時，其防曬性能會下降，而且隨著含濕度（汗液量）的增加，其抗紫外線性能降低。這是因為水對紫外線的吸收能力遠小于纖維對紫外線的吸收能力，而且，皮膚在潤濕狀態(tài)下的吸收紫外線的能力會大大增加，故隨著濕度的增加，織物的防曬性能下降[10]。這也是夏季防曬服一般都在易出汗的腋下部位采用網(wǎng)眼面料的原因。

由表5可知，水洗會導致輕微的下降織物的抗紫外性能，但影響不大。這是因為水洗過程織物會受到水流機械力的作用，會導致織物表面的整理劑脫離織物，故其織物后整理效果變差，從而使面料的防紫外性能變差，但也會使織物組織變得更緊密，紗線毛羽增多，孔隙率更小，故整體的防護性能變化不大。這也從一定程度上說明真正防曬服裝的防紫外性能受水洗的影響較小，故消費者不必過分擔心水洗后防曬服不防曬的問題。同時還發(fā)現(xiàn)，在洗滌次數(shù)（小于5）較小時，隨著洗滌次數(shù)的增加，防曬性能降低。但是當洗滌次數(shù)大于5時，再增加洗滌次數(shù)，其防曬性能幾乎沒有變化。這是因為前5次洗滌，已經(jīng)將與織物結合不夠牢固的整理劑去出掉了，剩下的整理劑是接觸比較牢固的整理劑，故在增加洗滌次數(shù)，對其影響不大[7，10]。

表4 不同織物濕度（汗液量）下織物紫外線防護性能

表5 不同洗滌次數(shù)對織物防曬性能的影響

表6 紫外線防護整理的織物服用性能測試結果

2.5 服用性能分析

表6為紫外線防護整理前后織物服用性能測試結果。由表6可知，10#、11#、12#面料分別是2#經(jīng)過TiO2正面涂層處理、反面黑膠處理和反面涂銀處理，相比于2#面料，經(jīng)過紫外線整理的織物，其透氣性和透濕性性能大幅度下降，這是因為經(jīng)過后整理處理的織物，紗線間空隙被堵塞，導致單位時間內(nèi)透過織物的空氣流量和濕氣流量減少，故其透氣性和透濕性下降[6，11]。

3 結論

借助紫外-可見-近紅外分光廣度儀，以市場上的12種防曬服常用面料為載體，系統(tǒng)研究了織物顏色、織物結構參數(shù)、織物濕度、洗滌次數(shù)對織物紫外線防護性能的影響。研究表明：服裝顏色、織物經(jīng)緯密度、織物厚度、織物面密度、后整理、織物濕度均會不同程度的影響防曬服裝的防曬性能。冷色系相比于暖色系，防曬性能更好；織物經(jīng)緯密度和厚度對抗紫外性能呈正相關；織物濕度（模擬汗液量）與織物防曬性能呈負相關；洗滌對織物紫外線防護性能影響不大，前5次隨著洗滌次數(shù)的增加，其防護性能降低；當超過5次時，防護性能隨洗滌次數(shù)的增加，變化不大。同時還發(fā)現(xiàn)，夏季防曬服最好采用冷色、經(jīng)緯密度稍密、經(jīng)過后整理的織物作為制作面料，其研究既可為設計師在進行防曬服裝面料選擇提供參考，也可為消費者購買合適的防曬服提供指導。