舊防曬衣的防曬性能影響因素研究

楊隴峰,魏文鋒,李 煬

(杭州老爸評測互動科技有限公司,浙江 杭州310051)

紫外線由波長315～400 nm 的UVA 區(qū)段、中波280～315 nm 的UVB 區(qū) 段 和 波 長 小 于280nm 的UVC區(qū)段組成。UVC因絕大部分受到臭氧層和空氣介質(zhì)的阻隔,難以到達(dá)地面,對人類的影響不大。過量的UVB照射會引起細(xì)胞內(nèi)DNA 的改變,細(xì)胞自身修復(fù)功能減弱,是紫外線中曬傷區(qū)。UVA 是真正到達(dá)地面,對皮膚造成傷害最多的波段,是紫外線中曬黑區(qū)[1-4]。隨著人們防曬意識不斷的提高,防曬衣也成了夏季外出的必備單品之一。

防曬衣在使用時(shí)隨著使用時(shí)長的增加,防曬性能也會下降。目前關(guān)于對實(shí)際使用階段(消費(fèi)者實(shí)際穿著環(huán)境下)其防曬性能如何的研究相對較少。防曬衣基本是夏季使用,防曬衣初始防曬性能、高溫環(huán)境穿著、多次出汗浸濕、頻繁洗滌以及日常服用磨損等不可量化的因素,都會影響舊防曬衣的防曬性能。因此,通過探討舊防曬衣在使用時(shí)長、洗滌次數(shù)、面料表面完整度、面料成分、顏色變化等方面對紫外線防護(hù)性能的影響,可為消費(fèi)者提供科學(xué)的防曬衣更新建議。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

通過分析消費(fèi)者對舊防曬衣在實(shí)際使用時(shí)的需求,以及線上征集的方式,選擇了20款比較知名品牌的舊防曬衣進(jìn)行防紫外線性能的研究。樣品詳情見表1。

表1 樣品詳情

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

設(shè)備名稱:紡織品防紫外線測試儀;型號:HB902A;生產(chǎn)商:杭州贊成機(jī)電科技開發(fā)中心。另外,所有樣品在環(huán)境溫度為20.0 ℃,相對濕度為65%的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下調(diào)濕和測試。

1.3 測試指標(biāo)及方法

舊防曬衣的防曬性能主要用 UPF 值和T(UVA)AV值來表示。GB/T 18830-2009《紡織品防紫外線性能的評定》中規(guī)定:按照本標(biāo)準(zhǔn)測定,當(dāng)產(chǎn)品的UPF大于40,T(UVA)AV小于5%時(shí),可稱為“防紫外線產(chǎn)品”[5]。

UPF為紫外線防護(hù)系數(shù)(Ultraviolet Protection Factor),是皮膚無防護(hù)時(shí)紫外線輻射平均效應(yīng)與有防護(hù)時(shí)紫外線輻射平均效應(yīng)的比值。UPF 值越大,防曬衣的防曬能力就越好。其計(jì)算公式如下:

式中:E(λ)——日光光譜輻照度(W·m-2·nm-1);ε(λ)——波 譜 相 關(guān) 的 紅 斑 輻 射 效 應(yīng);T(λ)——波長為λ 時(shí),透射輻通量與入射輻通量之比;Δλ——波長間隔(nm)。

T (UVA)AV是波長在315～400 nm 的日光紫外線輻射UVA 的透射比的算術(shù)平均值;

T (UVB)AV是波長在280～315 nm 的日光紫外線輻射UVB 的透射比的算術(shù)平均值。數(shù)值越小,UVA 和UVB 透過的越少,防曬衣防護(hù)能力就越好。

2 結(jié)果與討論

為了保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性,每個(gè)樣品在大身部位取5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行UPF值、T(UVA)AV值和T(UVB)AV值測定并取平均值。結(jié)果見表2。

防曬衣的防曬原理主要是面料在生產(chǎn)時(shí),在其纖維、織物組織和后整理上做了相應(yīng)的改善[6]。常見的是將具有紫外線吸收、反射性能的添加劑摻加到涂層內(nèi),再將該涂層整理到織物上。所以,影響舊防曬衣的防曬性能主要因素有以下幾方面。

表2 樣品防曬性能測試結(jié)果

2.1 使用時(shí)長的影響

通過分析表2的測試結(jié)果,再結(jié)合表1的樣品詳情可知,使用了3年的5款防曬衣,在不考慮材質(zhì)、顏色、清洗頻率等因素下,都達(dá)不到有效防曬的標(biāo)準(zhǔn)要求,不達(dá)標(biāo)率100%;使用了2年的5款防曬衣中有3款達(dá)不到有效防曬的標(biāo)準(zhǔn)要求,不達(dá)標(biāo)率60%;使用了1年的防曬衣10款,其中1款達(dá)不到有效防曬的標(biāo)準(zhǔn)要求,不達(dá)標(biāo)率10%。分析原因?yàn)?隨著實(shí)際使用時(shí)長的增加,以及長期太陽暴曬下的纖維老化、衣物穿著時(shí)反復(fù)折疊拉伸及汗熱等條件作用,面料、涂層逐漸受損,防曬性能隨之減弱。

2.2 清洗次數(shù)的影響

使用3年的舊防曬衣主要受使用時(shí)長的因素影響,清洗次數(shù)很難表征對其防曬性能的影響。重點(diǎn)分析使用2 年和1 年的舊防曬衣測試數(shù)據(jù)可知,6#、7#、20#樣品在使用時(shí)每月的清洗頻率不少于2次,實(shí)際檢測數(shù)據(jù)表明均達(dá)不到有效防曬的要求。分析原因?yàn)?水洗過程衣物面料受到水洗機(jī)械力的作用,面料表面的防紫外線整理劑發(fā)生脫離,使得防曬涂層的后整理效果變差,從而防紫外線性能也隨著變?nèi)酢?/p>

另一方面,防曬衣前面幾次水洗會使得面料產(chǎn)生一定的內(nèi)應(yīng)力,使得組織變得更緊密,紗線上的毛羽有所增加,防紫外線性能受水洗的影響較小,所以不必要擔(dān)心前面幾次水洗后出現(xiàn)不防曬的問題。建議消費(fèi)者新買來的防曬衣先用清水洗一下,可避免一些潛在的助劑殘留風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 表面完整程度的影響

防曬衣面料比較薄,穿著時(shí)表面容易受到磨損。分析達(dá)不到有效防曬的9款舊防曬衣,其中有8款樣品面料表面有不同程度的磨損,7#衣物后片處部位已經(jīng)有明顯松散現(xiàn)象(圖1)。余下7款比較輕微,表面僅微微起毛。

圖1 樣品7#面料表面(松散現(xiàn)象)

分析原因?yàn)?面料表面磨損嚴(yán)重,紗線有明顯的松散,導(dǎo)致紗線之間的空隙變大,增加了直接從空隙中透過的紫外線量,所以這兩款舊防曬衣的防紫外線性能明顯較差。分析表1數(shù)據(jù),表面較完整的有9款,其中8款能達(dá)到有效防曬的標(biāo)準(zhǔn)要求,說明保持衣物表面的完整程度對保證舊防曬衣的抗紫外線性能有很大的影響。另外,隨著使用者自身體型發(fā)生改變,使得往年舊防曬衣變窄變小,再繼續(xù)穿著時(shí),面料會被拉伸,這樣也會增大紗線之間的空隙,防曬效果從而變差。

2.4 其它因素的影響

2.4.1 面料成分

分析使用1年的舊防曬衣測試數(shù)據(jù),其中11#、15#、18#、19#的面料成分是100%聚酯纖維,12#、14#、16#、20#的面料成分是100%錦綸。通過紫外線透射性能的比較可得出,衣物面料成分對紫外線防護(hù)性能也會有一些影響,聚酯纖維整體上會略好于錦綸。這是因?yàn)榫埘ダw維中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu),具有較強(qiáng)的紫外線吸收能力[7]。

2.4.2 面料顏色

不同染料的性能和結(jié)構(gòu),對于光的吸收能力也不同。分析使用1年的舊防曬衣測試數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)相比于彩色系的織物,無色系(16#米白色和20#白色)的抗紫外線性能較弱。

分析原因?yàn)?白色飽和度接近為0%,明度100%的顏色,樣品的防曬性能更多的取決于織物自身的性能。相對于其他顏色的織物,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,所以同一顏色,色相純度越高,阻隔紫外線性能越好。

3 結(jié)論

影響舊防曬衣的防紫外線性能的因素很多,該次20款樣品的測試結(jié)果表明:使用了3年的5款舊防曬衣,都達(dá)不到有效防曬的標(biāo)準(zhǔn)要求;使用了2年的舊防曬衣,不達(dá)標(biāo)率60%;使用了1年的防曬衣,不達(dá)標(biāo)率10%。使用了2年及以上的舊防曬衣,防曬性能已開始明顯降低,可考慮更換新的。使用了2年以內(nèi)的舊防曬衣,使用時(shí)每月的清洗頻率建議不要多于2次,另外,新買的防曬衣先用清水洗一下,可避免一些潛在的助劑殘留風(fēng)險(xiǎn)。表面完整程度對保證面料抗紫外線性能影響較大;分析了使用1年的舊防曬衣,面料成分為100%聚酯纖維的抗紫外線性能整體上略好于100%錦綸;經(jīng)對比發(fā)現(xiàn),有顏色的防曬衣抗紫外線性能也會好于白色系列。通過對舊防曬衣的防曬性能影響因素的分析,可為消費(fèi)者更新、購買合適的防曬衣提供幫助。