防曬衣防紫外性能與服用舒適性評(píng)價(jià)研究

文/狄宏靜 王海廣 李杰

防曬衣，是指織物經(jīng)防紫外線技術(shù)處理，并具有一定防紫外線性能的服裝[1]。防曬衣通常遵循兩大防曬原理，一是增加面料表面對(duì)紫外線的反射和散射作用，比如在衣服里層做防曬涂層整理；二是添加紫外線吸收劑，把紫外線吸收后能量轉(zhuǎn)化為熱能和無(wú)害低能量輻射。隨著人們對(duì)服裝舒適性要求的提高，好的防曬衣不僅應(yīng)具有抗紫外線性能，還應(yīng)具有很好的服用舒適性能。服裝舒適性主要包括熱濕舒適性、接觸舒適性和視覺(jué)舒適性。本文以防曬衣為研究對(duì)象，探討現(xiàn)有防曬衣產(chǎn)品在穿著過(guò)程中的防紫外線性能、熱濕舒適性和觸覺(jué)舒適性變化，以及洗滌后幾種性能的變化。此外，目前針對(duì)防曬舒適復(fù)合功能性產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)只有FZ/T 74007—2019《戶外防曬皮膚衣》，標(biāo)準(zhǔn)中只考核了透濕性能和抗紫外線性能，而本文認(rèn)為應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際使用需要，設(shè)立透氣和涼感功能考核。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)方法

本文中防紫外線性能的評(píng)定采用GB/T 18830—2009《紡織品防紫外線性能的評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)[2]，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定防紫外線紡織品必須達(dá)到UPF＞40，UVA透過(guò)率＜5%，才能稱(chēng)為防紫外線產(chǎn)品。紫外線防護(hù)系數(shù)(UPF)，是指皮膚無(wú)防護(hù)時(shí)計(jì)算出的紫外線輻射平均效應(yīng)與皮膚有織物防護(hù)時(shí)計(jì)算出的紫外線輻射平均效應(yīng)的比值。

透氣性能的測(cè)定采用GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)[3]，在規(guī)定的壓差條件下，測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)垂直通過(guò)試樣給定面積的氣流流量，計(jì)算出透氣率，本文選用的測(cè)試面積為20cm2，壓降為100Pa。

接觸涼感性能的測(cè)定采用GB/T 35263—2017《紡織品接觸瞬間涼感性能的檢測(cè)和評(píng)價(jià)》標(biāo)準(zhǔn)[4]，紡織品接觸瞬間涼感是指皮膚與低于其溫度的織物接觸瞬時(shí)，引起皮膚表面熱量快速流失、溫度瞬即下降，再經(jīng)過(guò)皮膚中感溫神經(jīng)末梢反映到大腦后形成的涼爽感覺(jué)。試驗(yàn)中將溫度高于試樣規(guī)定溫差的熱檢測(cè)板以一定壓力與試樣接觸，熱檢測(cè)板與試樣接觸后熱量傳遞過(guò)程中熱流密度的最大值，記為qmax，單位焦耳每平方厘米秒[J/（cm2·s）]。本文上下底板溫度為35℃和20℃，溫差15℃。

紡織品的吸濕速干性能是當(dāng)人體出汗時(shí)，織物可以迅速吸收汗液，且能夠傳導(dǎo)至織物表面并快速揮發(fā)，使得身體保持干爽舒適的功能性。本文采用GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評(píng)定 第1部分：?jiǎn)雾?xiàng)組合試驗(yàn)法》標(biāo)準(zhǔn)[5]，以織物對(duì)水的吸水率、滴水?dāng)U散時(shí)間和芯吸高度表征織物對(duì)液態(tài)汗的吸附能力；以織物在規(guī)定空氣狀態(tài)下的水分蒸發(fā)速率和透濕量表征織物在液態(tài)汗?fàn)顟B(tài)下的速干性。

1.2 儀器設(shè)備

本文試驗(yàn)中主要用到的測(cè)試儀器分別為UV-2000紡織物防曬指數(shù)分析儀，F(xiàn)X3300織物透氣量?jī)x，KES-F7精密瞬間熱物性測(cè)試儀，DH-450透濕試驗(yàn)機(jī)等。

1.3 試驗(yàn)方案

選定不同材質(zhì)、組織結(jié)構(gòu)以及后整理方式的防曬衣面料15種（如表1所示），分別測(cè)定其初始及洗后抗紫外線性能、透氣性能、接觸涼感性能、吸濕速干性能指標(biāo)。洗滌程序和次數(shù)的選擇參照FZ/T 74007—2019《戶外防曬皮膚衣》標(biāo)準(zhǔn)，按照GB/T 8629—2017洗滌程序4N，連續(xù)洗滌3次后測(cè)試。

表1 面料基本參數(shù)和初始抗紫外性能指標(biāo)

2 數(shù)據(jù)分析

15款防曬衣面料初始的透氣性、接觸涼感系數(shù)、透濕率、滴水?dāng)U散時(shí)間、吸水率指標(biāo)如表2所示。

2.1 抗紫外性能

目前市場(chǎng)主流的防曬衣主要是質(zhì)地輕薄的機(jī)織錦綸和聚酯纖維面料，克重介于30g/m2至70g/m2之間。所選15種面料紫外線防護(hù)系數(shù)均符合GB/T 18830—2009《紡織品防紫外線性能的評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)要求，其中15號(hào)深綠色桑蠶絲面料、3號(hào)黑色錦綸面料和9號(hào)藏藍(lán)色的聚酯纖維面料抗紫外性能最好，紫外線透過(guò)率極低，說(shuō)明材質(zhì)并不是決定織物抗紫外線性能優(yōu)劣的唯一因素，常用纖維材料經(jīng)過(guò)后整理均可達(dá)到較好的抗紫外性能。相同的纖維，黑色和深色面料相比于其他顏色具有較好的抗紫外性能。

2.2 舒適性能

2.2.1 透氣性能

由表2可見(jiàn)，1號(hào)樣品抗紫外線性能雖好，但是其透氣性最差為0，完全不透氣，這種面料在穿著時(shí)人體產(chǎn)生的熱氣無(wú)法透過(guò)面料與外界進(jìn)行交換，容易使人產(chǎn)生悶熱感而不舒服。8號(hào)和13號(hào)針織面料以及桑蠶絲材質(zhì)的15號(hào)面料的透氣性明顯好于質(zhì)地輕薄的機(jī)織錦綸和聚酯纖維面料。

表2 面料初始舒適性指標(biāo)

2.2.2 接觸涼感性能

GB/T 35263—2017標(biāo)準(zhǔn)中給出的評(píng)價(jià)指標(biāo)要求qmax值≥0.15，表明產(chǎn)品具有接觸涼感性能。由表3可見(jiàn)，此15款防曬衣面料的接觸涼感性能均能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，但是質(zhì)地輕薄的機(jī)織聚酯纖維面料明顯優(yōu)于錦綸機(jī)織面料，其中12號(hào)聚酯纖維的接觸涼感系數(shù)高達(dá)0.73。針織面料和天然纖維面料的接觸涼感系數(shù)也與多數(shù)的輕薄錦綸機(jī)織面料相當(dāng)。

2.2.3 吸濕速干性能

由于大多數(shù)面料吸濕性能中的滴水?dāng)U散性能和吸水率差，因此本文未再研究芯吸高度，且面料自身難以吸收汗液，因此速干性未考慮蒸發(fā)速率指標(biāo)。從測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，15款防曬衣面料中除了13號(hào)聚酯纖維針織物和15號(hào)桑蠶絲機(jī)織物的滴水?dāng)U散時(shí)間比較理想，其他聚酯纖維和錦綸纖維的滴水?dāng)U散時(shí)間均大于300s，表明當(dāng)人體穿著此類(lèi)面料的防曬衣時(shí)，與皮膚直接接觸部位吸收人體汗液的功能差。此外8號(hào)、13號(hào)針織樣品和天然纖維為主的14號(hào)、15號(hào)樣品因其纖維和組織結(jié)構(gòu)的原因具有良好的鎖水性，吸水率明顯優(yōu)于機(jī)織錦綸和聚酯纖維面料。透濕率指標(biāo)中，除了1號(hào)面料，其他面料的透濕性均比較理想。

2.3 耐久性

由于防曬衣多采用抗紫外線整理的方式來(lái)達(dá)到抗紫外線效果，因此日常穿著洗滌后各指標(biāo)的耐久性也是防曬衣評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。本文將選用的15款面料按照4N連續(xù)洗滌3次，懸掛晾干后進(jìn)行各項(xiàng)測(cè)試，洗后抗紫外線結(jié)果如表3所示，洗后舒適性指標(biāo)如表4所示。

2.3.1 抗紫外性能

表3中5號(hào)樣品經(jīng)過(guò)洗滌測(cè)試后，UPF值從初始的67下降至24，UVA從初始的4.13增大為7.11，兩項(xiàng)指標(biāo)均不符合國(guó)標(biāo)要求。洗后UPF下降最大達(dá)到699，最小為9；UVA透過(guò)率變化最大2.98，最小0；UVB透過(guò)率變化最大2.43，最小0。其中13號(hào)和14號(hào)樣品的抗紫外線指標(biāo)與其他面料呈現(xiàn)了相反的結(jié)果，UPF值洗后變大，UVA和UVB的透過(guò)率均減小，13號(hào)樣品為針織，14號(hào)樣品為含棉量高的機(jī)織，兩款面料在洗滌前后較其他面料的縮率大，織物更緊密而且自身的抗紫外線整理劑的耐久性能較好，兩方面的影響因素綜合導(dǎo)致試驗(yàn)后呈現(xiàn)變好的結(jié)果。

表3 洗后抗紫外性能指標(biāo)

2.3.2 舒適性能

表4中多數(shù)面料透氣性能洗滌前后差異性不大，差異主要體現(xiàn)在涂層明顯的面料在洗滌后涂層的流失導(dǎo)致面料的透氣率上升明顯，例如5號(hào)樣品，或者因?yàn)樘烊焕w維的縮水性能導(dǎo)致面料的緊密性增大而透氣率減小，例如14號(hào)樣品。接觸涼感系數(shù)洗前洗后差異性不大，整體上錦綸面料較聚酯纖維變化明顯，且聚酯纖維多呈現(xiàn)洗后接觸涼感系數(shù)變小的趨勢(shì)，而錦綸面料呈現(xiàn)洗后接觸涼感系數(shù)變大或變小情況。整體上洗后透濕性能比洗前透濕性好，洗后面料防曬涂層部分流失導(dǎo)致水蒸氣更好地透過(guò)織物，纖維和結(jié)構(gòu)不同，洗前洗后透濕性能變化不同。

表4 洗后舒適性指標(biāo)

洗后吸濕性能測(cè)定時(shí)，1號(hào)到12號(hào)樣品的洗后滴水?dāng)U散時(shí)間與洗前一樣，都大于300s， 13號(hào)聚酯纖維針織物從原來(lái)的2s增加到6s，而14號(hào)含棉纖維機(jī)織物與15號(hào)桑蠶絲機(jī)織物分別由洗前的＞300s和7s降低為60s和5s，滴水?dāng)U散時(shí)間主要受后整理、纖維特性及織物中的非纖維物質(zhì)決定，天然纖維的吸水性優(yōu)于化學(xué)纖維，整理劑的親疏水性直接影響滴水?dāng)U散時(shí)間，非纖維物質(zhì)的存在會(huì)降低織物本身的滴水?dāng)U散時(shí)間。

3 結(jié)論

（1）輕薄機(jī)織錦綸和聚酯纖維面料具有較好的初始和3次洗后的抗紫外性能，黑色和深色面料相比于其他顏色具有更好的抗紫外性能。

（2）涂層整理導(dǎo)致面料的透氣和透濕性能降低，針織面料以及天然纖維的機(jī)織面料透氣性明顯優(yōu)于錦綸和聚酯纖維機(jī)織面料，后者的透氣性均在80mm/s以下，最低為0。質(zhì)地輕薄的聚酯纖維機(jī)織面料的接觸涼感性能明顯優(yōu)于錦綸面料，聚酯和錦綸纖維針織面料的接觸涼感性能與輕薄錦綸機(jī)織面料相當(dāng)。針織面料和天然纖維為主的機(jī)織面料吸濕性明顯優(yōu)于錦綸和聚酯纖維機(jī)織面料，后兩者對(duì)液態(tài)汗的吸附能力幾乎為零，防曬衣面料透濕性能多數(shù)能達(dá)到9000 g/（m2·d）左右。

（3）針織面料和含棉量高的機(jī)織面料，洗滌后可能會(huì)呈現(xiàn)抗紫外性能變好的情況，整體上抗紫外耐久性較好。透氣性能和接觸涼感性能洗滌后可能變大或者變小。整體上錦綸面料的接觸涼感性能較聚酯纖維變化明顯，且聚酯纖維多呈現(xiàn)洗后接觸涼感系數(shù)變小，而錦綸纖維變大或變小都有。整體上洗后透濕性能比洗前的透濕性好，錦綸和聚酯纖維機(jī)織面料洗后吸濕性依然不理想。

（4）聚酯纖維針織面料及天然纖維面料在透氣、接觸涼感、吸濕速干等舒適性功能上有很大的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)改性借助毛細(xì)效應(yīng)改善吸濕和導(dǎo)濕性能，改進(jìn)織物的組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及采用適當(dāng)?shù)暮笳砑夹g(shù)有助于提高防曬衣面料的吸濕速干性能。在防曬衣標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中可加入透氣性與接觸涼感性能指標(biāo)，完善防曬衣的舒適性評(píng)價(jià)指標(biāo)。