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防紫外線輻射原理?防紫外線輻射機理?影響織物防紫外線輻射性能的因素?防紫外線其他因素的影響?

 防紫外線輻射原理?防紫外線輻射機理?影響織物防紫外線輻射性能的因素?防紫外線其他因素的影響?

 一.紫外線指數

  由世界衛生組織與國際預防非電離輻射委員會、聯合國環境規劃署和世界氣象組織共同制定的紫外線指數是國際公認的衡量紫外線輻射強度的標準尺度。紫外線指數是度量到達地球表面的紫外線對人類皮膚損傷的程度。紫外線對人類皮膚的損害是根據“紅斑作用光驅曲線”做出的。這個光譜曲線已被國際光照委員會來采納,用來代表人類皮膚對紫外線的平均反應。

  世界氣象組織及世界衛生組織建議的計算紫外線指數的方法為:亮度不同波長的紫外線強度,將不同波長的紫外線強度乘以“紅斑作用光驅曲線”內對應的加權數值,以反映人類皮膚對紫外線的反應,將以上相乘的結果加起來,得出受紅斑光譜加權后的總紫外線強度,單位是mW/m2。得出受紅斑光譜加權后的總紫外線強度乘以0.04,得出紫外線指數(單位紫外線指數為25mW/m2)。列如,中午陽光最強的15min內,紫外線到達地面的平均輻射量為100 mW/m2,轉換為紫外線指數為4

  紫外線指數從0級至15級,其中1級強度最低,11級以上為危險級。通常,夜間的紫外線指數為0,熱帶、高原地區、晴天時的紫外線指數甚至能達到15.紫外線指數越多,表示紫外線輻射越強,其危險性也越高。紫外線到達地表的量隨地理位置、季節、氣候以及天氣的不同而變化。紫外線指數與暴曬級數對應關系見表6-2,影響地面紫外線強度的因素見表6-3,紫外線指數、分級、對人體的影響及防護措施見表6-4

二、防紫外線輻射機理

  紫外線照射到織物上,一部分被吸收、一部分被反射,一部分透過織物。透過的紫外線對皮膚產生影響。在一般情況下,紫外線的透過率+反射率+吸收率=100%。因此,吸收率和反射率增高,透過率就降低,防護性能就優越。

  紫外線的防護原理就是采用紫外線屏蔽劑對纖維、紗線或織物進行處理,從而達到防紫外線的目的。

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三、影響織物防紫外線輻射性能的因素

  織物防紫外線的能力,主要取決于織物本身屏蔽紫外線的能力。織物通常具有比較復雜的表面,他們除了吸收光線之外,還有散射和反射光線的作用。散射和反射作用要考慮織物本生的各種因素織物的組織結構、原紗結構、纖維品種和規律、織物色澤等。

1.      防紫外線織物組織結構的影響

織物結構決定了織物的幾何形態。織物結構寶庫厚度、緊密度(覆蓋系數或空隙率)等。織物結構緊密,覆蓋系數大,紫外線透射率低,對人體的防護作用就大。稀松織物的覆蓋系數低,不易遮蔽光線,其防護作用就小。紫外線保護系數(UPF)隨著織物密度的增加而增大。厚重織物也有相似的情況。

1)織物厚度:織物越厚,防紫外輻射性能越好。用未經過和經過防紫外線輻射整理的純棉織物做實驗,觀察它們的UPF值分別隨厚度變化而變化的規律。實驗發現,未經整理的織物厚度和UPF值的關系很密切;但經過防紫外輻射整理后,即使織物本身厚度不大,也能得到較大的UPF值增大就不再明顯。可見,夏季室外工作未必需要很厚實的衣服來防曬,只要對夏季常用面料進行適當的防紫外輻射整理,就能兼顧防曬和透濕排汗功能。

2)織物緊密度:表征之物緊密度的指標通常為覆蓋系數或孔隙率,兩者基本上為互補關系。國內覆蓋系數常用進度理論值表示,國外有的采用進度實測值。

  很顯然,為了獲得高UPF值,就必須提高織物的覆蓋系數。覆蓋系數愈大,機織或針織結構愈緊密,織物的透氣性就愈差。因而必須將高UPF至于夏季輕薄服裝的涼爽、舒適性互相權衡。在這種情況下,雙層組織、蜂窩組織等織物結構的開發利用具有明顯潛力。

  覆蓋系數也可通過一系列整理工藝加以改變。列如,在拉幅機上超微可使織物產生收縮,提高覆蓋系數。反之,如果織物經拉幅機拉伸(喂入不足),將會減小覆蓋系數和織物的UPF值。通常用于獲得尺寸穩定性的預縮工藝,可提高織物的覆蓋系數,從而提高織物UPF值。薄性毛織物可通過輕度縮絨來提高覆蓋系數。軋光工藝可使紗線扁平化,也能提高織物的覆蓋系數。

  在測試空隙率不同的防紫外線純棉織物的UPF值的實驗中發現,經過防紫外線整理的純棉織物的空隙率P值由10%減小為2%UPF之明顯增大。這說明,又防紫外輻射性能較差的纖維(如棉、粘膠纖維等)制成的織物,UPF值較低,孔隙率大小對其影響相對較小,但防護整理后,孔隙率對纖維防紫外輻射性能的影響就變得非常明顯。這說明對孔隙率的小薄型織物進行適當的防紫外線整理,時產生具有高UPF值輕薄面料的一種理想途徑。

  因此,孔隙率是營銷防紫外線織物性能的一個先決條件,經驗表明,孔隙率以1.5%為好。

  3)織物定重:織物定重是織物厚度、緊密度等的綜合反映,生產者和貿易商都樂于采用,因此探求織物定量與UPF值的關系,有實用之處。

  取棉、滌綸、粘膠纖維、亞麻、腈綸、錦綸和羊毛等不同纖維種類的織物各若干塊(定重均不同),按纖維種類不同,分別計算這些織物定量與UPF值的相關程度。實驗表明,織物重量與UPF值有很大的正相關影響。即織物越厚,UPF值越高。

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2. 防紫外線纖維和防紫外線紗線的影響

  在織物組織結構相同的情況下,纖維種類不同,其紫外線透過率也不同。滌綸、羊毛纖維等比棉、粘膠纖維的紫外線透過率低,這是由于滌綸分子中含有苯環,羊毛、蠶絲等蛋白質纖維中含有氨基酸,這些基團對波長小于300nm的紫外光有良好的吸收性。麻類纖維具有獨特的果膠質斜偏孔結構:苧麻、羅布麻纖維中間有溝狀空腔、管壁多孔隙;大麻纖維中心有細長的空腔并與纖維表面縱向分布著的許多裂紋和小孔洞相連。由于這些結構上的原因是麻纖維不僅吸水性好,而且對聲波和光波有很好的消除作用,因而具有較強的發紫外線功能。棉織物的防紫外線能力相對較差,是紫外線最易透過的織物,因此對棉織物進行發紫外線整理為最迫切。

  經比較分析可知,滌/棉混紡比列為80/20的織物的紫外線屏蔽性能遠比40/60的滌/棉織物更理想,而相同截面內纖維根數躲避纖維根數小的防紫外線能力強,異性纖維織物比普通圓形纖維織物的防紫外線能力強

 

3. 防紫外線織物色澤的影響

  每種染料的UVR吸收性能引起結構而異,可對織物的UPF值產生不同的影響。為獲得可視顏色,染料必須有選擇地吸收可見光輻射(400~800nm),所有染料的吸收帶菌伸展到UVR光譜區(280~400nm),因此染料可起到UVR吸收劑的作用,吸收具有潛在危害的UVR射線。染料在UVR光譜區的哀減系數將決定其提高織物UPF的能力。

  眾多關于染色對織物UPF影響的研究報告指出,染色織物比為染色織物有較高的UPF值,并且隨著織物色澤的加深,織物的紫外線透過率隨之減小,即防紫外線輻射性能提高。以常規的滌綸產品做試驗,不同色澤相同應的紫外線輻射透過率從小到大的順序依次為:黑色的透過率為5%,藏青、紅、深綠、紫色的透過率為5%~10%,綠色、淡紅、淡綠、白色的透過率為15%~20%。由于染料顏色是該染料分子結構吸收可見光譜的特性反映,只有某些染料分子的吸收光譜延伸及化學纖維的消光處理也影響其紫外線透過特性。

  燃料的色澤是由可見光區的吸收特性決定的,而UV區的吸收特性對色澤的影響不大。

 

  4. 防紫外線其他因素的影響

  構成織物的不同纖維種類對織物UPF值有直接影響,特別是對白色(未染色)織物的UPF值具有較大影響。列入由漂白和粘膠纖維構成的白色織物具有相對較低的UPF值,而已完全相同方法,采用天然棉制成的織物則有較高的UPF值。這是由于天然棉中的色素、木質素等能吸收紫外線。

  我們分別比較煮練、漂白、UVR吸收劑處理對9重純棉織物平均UPF值的影響,試驗用植物分別采用不同參數、不同的面紗制成。9種胚布的平均UPF值十分低,達不到最低等級UPF15.松式煮練后,由于松弛和自然收縮的共同作用,導致了更高的覆蓋系數,其直接結果是9種織物平均UPF值提高。漂白工藝除去了棉花中的色素、果膠等天然UVR吸收劑,9種織物經過漂白后其UPF值均明顯減少。在這種情況下,對漂白棉施加UVR吸收劑SCJ966,使平均UPF值大幅度提高,織物全部達到UPF15的額定值或以上,其中2種達到和超過UPF50+

  織物的UVR吸收性能取決于生產制造過程中所采用的加工方法,列入漂白、染色、施加消光劑、施加熒光增白劑、施加UVR吸收劑等。這些加工過程都會對織物的UVR吸收性能產生作用。

  熒光增白劑的品種很多,雖然各種增白劑的化學結構和性能不同,但對纖維或織物的增白原理都是一樣的。其增白原理主要是由增白劑分子中都含有共軛雙鍵,具有良好的平面性,這種特殊的分子結構在日光照射下能吸收日光中的紫外線(波長300~400nm),發出藍紫色光(波長420~500nm),藍紫色光與纖維或職務上的黃光混合而變成白光,從而使纖維或織物明顯變白。由此可知,織物的增白處理可影響織物的防紫外線性能。

  植物防紫外線輻射性能的一般規律是:短纖維由于長絲纖維,加工絲產品好于原絲產品,細纖維織物比粗纖維織物好,扁平異形絲織物由于圓形截面絲織物,機織物好于針織物。

 

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標簽:防紫外線輻射原理防紫外線輻射機理防紫外線輻射防紫外線
分類:防紫外線技術| 發布:陳俊杰| 查看: | 發表時間:2012-08-18
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