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抗紫外线辐射的纺织品
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抗紫外线辐射的纺织品

 　
　

发布时间: 2002/12/1           文章出处: 　

 　
　

　　（本刊讯） 采用多种方法可获得最佳的抗紫外线性能。如采用合适的纤维种类，纺织品结构或涂层，以及采用紫外线吸收剂，生产的纺织品可确保最佳的紫外线防护性。
　　仅日本已有30多种用不同的合成纤维或天然纤维制成的抗紫外线性能的纺织品。最新的发展趋势主要针对提高产品的质量和技术，使这些纺织品不仅具有抗紫外线性能，而且能满足美学要求，确保在各种服用场合，穿着足够舒适。

　　1　紫外线辐射对皮肤的生理效应

　　许多人都非常崇敬太阳，并喜欢长时间的太阳浴，而忽视对健康的长期危害。一方面，太阳光中的紫外线对人类起积极作用，它可形成人所需要的维生素D。另一方面，波长在280～320 nm的UV-B线对人类皮肤有害，如表1所示：

 
表　1
  
UV-C
能量最充足，由于被臭氧层吸收，不能到达地球表面 		UV-B
长时间曝晒会引起皮肤晒黑，引起红斑，严重烧伤，增加生成黑瘤的危险性		 UV-A
生成维生素D，立即引起皮肤晒黑，穿透真皮，引起婴儿早产，导致皮肤老化

　　防紫外线辐射有三种途径：
　　(1)减少在直射的太阳光下暴露的时间；
　　(2)使用较高防晒因子的太阳光屏蔽物；
　(3)穿上衣服遮住太阳光线，仅让少量的紫外线辐射通过。
　　为了有效地抗紫外线，生产商采用特殊的织物结构、整理剂以及吸收紫外线的纤维。紫外线会破坏细胞，引起皮肤发炎，最明显的后果是红斑和晒黑。(根据紫外光的波长，在大幅改变辐射吸收的程度后会引发红斑，这些辐射剂量的相应值称为红斑量。)

　　1.1　复杂机理
　　除了损伤细胞外，到达地面的紫外线(UVB和UVA)会引起人类皮肤和眼睛的基因改变，最严重的后果是发展成皮肤癌。该发展有几个阶段，紫外线诱发损伤脱氧核糖核酸，细胞内携带基因信息的分子不能彻底地从细胞修补系统中去除，从而引起基因控制的细胞分裂的突变，最终导致细胞变性。
　　这些复杂的机理，虽仍没有解释清楚，但代表了皮肤癌发病的分子基础，其发生的速度比其他癌症高得多，该趋势已引起全世界人们的关注，该理论也用到上皮和基部细胞癌以及皮肤黑瘤的出现。人们的休闲及社会习俗的改变是该趋势发展的主要因素，如更多地在南方地区度假，使用人造紫外光源(光浴室)和认为棕色皮肤是健康和美的标志。对大部分人群来说，过多地曝晒于天然或人造紫外光下，增加了皮肤癌发病几率。其他机理，如紫外线诱导免疫力下降，也会导致健康系统发生更多的后果。

　　1.2　紫外辐射和碰撞纺织品的反应
　　太阳光中紫外线约占6 %，这包括可见光中的短波部分，由UVA(315～400 nm)、UVB(280～315 nm)和UVC(100～280 nm)组成。阳伞及服装可吸收部分紫外线，从而减少光线碰撞表皮的量和导致晒黑的辐射剂量。
　　当紫外光线碰到织物，光线完全能够被反射、吸收和发散，它不能穿透织物，因此皮肤与光线并不接触。然而，这只是一种难以确定的两可情况，大部分织物仍让紫外线穿透它们，直接穿过大孔织物或漫反射穿过小孔织物与皮肤接触。

　　1.3　紫外线在纺织品中的穿透性
　　紫外线在纺织品中的穿透性是进行紫外防护的决定性因素，为了对织物抗紫外线性能进行定量，有必要检测紫外线的透过率。作为抗紫外线的服装，原材料是非常重要的一个因素，选择合适的面料可提高防晒指数(图1)。棉、丝绸、聚丙烯腈和聚酰胺织物，对紫外线的透过率是很高的，因此强烈的阳光曝晒仍可能伤害覆盖了衣服的皮肤。紫外线透过率小，表示织物有良好的紫外线屏蔽效果。

　　

　　图1　在棉、涤纶及聚酰胺长丝织物中的紫外线透过率

　　UPF(紫外辐射防护指数)或SPF(阳光防晒指数)是根据紫外线透射波谱进行计算的，可利用特种分光光度计测定。通常用该方法测定UV-A(315～400 nm)和UV-B(280～315 nm)的比例。

　　1.4　测试方法
　　到目前为止，纺织品的抗紫外辐射检测根据澳大利亚/新西兰标准(防晒服装的评估和分类AS/NZS 4399-1966)。
　　根据该标准，纺织品仅在无张力下，干或湿态下进行检测。研究结果表明，与干态面料相比，湿态纺织品的防紫外线能力相对下降；在服用中，面料的拉伸也会降低对紫外线的防护性。

　　1.5　UV标准801
　　该标准建立于1995年，其要求已远远超过了澳大利亚/新西兰的标准，同时已延伸到测试和认证系统。该标准中，纺织品的抗紫外线性能在服用和洗涤后或干洗后进行测试，并对因子进行评级。
　　在数据评估后，UV标准801给出的因子表明，使用者服用该纺织品在太阳下能晒多长时间而不会对健康造成危害。同时应记住它是随皮肤的种类而变化的。
　　例如一个白皮肤、淡黄色或红色头发的人，其自身的防护时间为5～10 min，但穿上一件"Protec 20"的衣服，其推荐的在阳光下安全的最长的时间为1.5～3 h。

　　1.6　防紫外指数和防晒指数
　　在澳大利亚，引入防紫外指数UPF与防晒指数SPF进行对比，以测定服装的防护程度。SPF是无防护能力的有害剂量与有防护能力的有害剂量的商。它可从［EW(λ)］和［P(λ)］，以及防晒剂的波长与透过率计算得到。在紫外光区域内，织物的透过率因应用紫外光吸收剂而大大降低，即提高了SPF。

　　2　纱线

　　2.1　纤维性能
　　用于服装的纤维对紫外线具有不同的透过率。在整个紫外波谱内，漂白棉织物有较高的透过率(图2)。原棉的防晒指数高于漂白棉织物，因为天然色素、果胶质以及蜡质能够吸收紫外线。聚酰胺纤维的透过率较高，而聚酯纤维在整个UV-B范围内有强烈的吸收。
　　

　　图2　紫外线在漂白棉织物及染色棉织物中的透过率

　　2.2　化学纤维的抗紫外线性能
　　传统的具有抗紫外性能的纤维一般含5 %～10 %的陶瓷物质，最多的是二氧化钛。它在日本市场上应用最多的是聚酯、聚酰胺和聚丙烯腈纤维的生产，其抗紫外能力超过90 %，并具有凉爽效果。
　　

　　例如，日本Asahi Kasei公司生产的"Sunpaque"是皮芯结构的聚酯纤维(图3)。芯层部分含有较高浓度的特种陶瓷物质，外面包覆均匀的聚酯层。该产品的抗紫外效率UPF符合澳大利亚/新西兰标准(图4)。
　　将"Sunpaque"与粘胶纤维复合形成的复合织物称为"Elacool"。一方面，该织物具有粘胶纤维的穿着舒适性，能吸湿并阻止热的产生，另一方面能防止晒黑。



　　图3　含特种陶瓷物质的"Sunpaque"

　　　　　

　　图4　"Sunpaque"的抗紫外能力和UPF

　　日本Kuraray有限公司，作为该领域的先驱者，最近开发了一种更为复杂的三层双组分的聚酯抗紫外纱线"Lecture"。据报道，该纱线在健康方面是理想的多功能材料，同时具有
　
　
　
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