紡織品防紫外線性能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)比較與分析

李儲(chǔ)林++林珊++張碩

摘要：本文介紹了國(guó)內(nèi)外紡織品防紫外線性能測(cè)試的主要標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的測(cè)試原理、試驗(yàn)條件、結(jié)果評(píng)定進(jìn)行了對(duì)比，采用不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比測(cè)試，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了比較分析。結(jié)果表明，同一試樣采用不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果基本一致，差異主要來源于采用不同的日光光譜輻照度和不同的試驗(yàn)參數(shù)。

關(guān)鍵詞：紡織品；防紫外線性能；檢測(cè)方法

太陽(yáng)光譜中的紫外線不僅使紡織品褪色和脆化，也可使人體皮膚曬傷老化，產(chǎn)生黑色素和色斑，嚴(yán)重還會(huì)誘發(fā)癌變，隨著臭氧層破壞和對(duì)紫外線的不斷探究認(rèn)識(shí)，紡織品防紫外線性能越來越引起消費(fèi)者的重視[1]。

目前尚無統(tǒng)一的防紫外線測(cè)試方法，測(cè)試方法主要分為直接測(cè)試法和儀器測(cè)試法。直接測(cè)試法包括人體測(cè)試法和變色褪色法，由于測(cè)試方法對(duì)人體有害，且不同人種的皮膚和體質(zhì)不同，重現(xiàn)性較差；儀器測(cè)試法主要包括紫外線強(qiáng)度累積法和分光光度計(jì)法，該類測(cè)試法更為客觀、便捷、重現(xiàn)性好[2]。

1996年，澳大利亞和新西蘭率先推出首個(gè)防紫外線性能的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)——AS/NZS 4399：1996，隨后美國(guó)、日本、歐盟、中國(guó)相繼發(fā)布測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。該類測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)均采用分光光度計(jì)法進(jìn)行測(cè)試。各測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)原理雖然相同，但測(cè)試參數(shù)卻不盡相同。本文將列舉和比較各標(biāo)準(zhǔn)之間的差異，并通過試驗(yàn)，分析不同參數(shù)對(duì)結(jié)果的影響規(guī)律。

1 防紫外線性能主要檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

1.1 測(cè)試原理

目前對(duì)防紫外線性能的檢測(cè)所采用的分光光度計(jì)法，是用單色或多色的UV射線輻射試樣，收集總的光譜透射射線，測(cè)定出總的光譜透射比，并計(jì)算試樣的紫外線防護(hù)系數(shù)UPF值?？刹捎闷叫泄馐丈湓嚇?，用一個(gè)積分球收集所有透射光線，也可采用光線半球照射試樣，收集平行的透射光線[3]。

各國(guó)進(jìn)行防紫外線性能評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)都以UPF值為主，適當(dāng)考慮UVA（波長(zhǎng)315nm～400nm）或UVB（波長(zhǎng)280nm～315nm）的平均透射率。根據(jù)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 18830—2009），UPF是指“皮膚無防護(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”，即可理解為當(dāng)使用防護(hù)織物后，紫外線輻射使皮膚達(dá)到某一損傷（如黑斑、紅斑、致癌等）所需要的時(shí)間與不使用防護(hù)織物達(dá)到該種傷害的時(shí)間之比，也就是說，如果布料的UPF值是40，承受紫外線輻射量是沒有防護(hù)時(shí)的1/40[4]。UPF值愈大，紫外線平均透射率愈低，織物防紫外線性能愈強(qiáng)。

1.2 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

防紫外線紡織品出現(xiàn)后，澳大利亞和新西蘭兩國(guó)首先推出了防紫外線防護(hù)服測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，隨后中國(guó)、歐洲、美國(guó)等國(guó)家或團(tuán)體也推出了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[5]。

現(xiàn)行的防紫外線性能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)主要有：

AATCC 183—2014《織物抗紫外輻射性能》；

GB/T 18830—2009《紡織品 防紫外線性能的評(píng)定》；

EN 13758-1：2001+A1：2006 （E）《紡織品——紫外線防護(hù)性能 第 1 部分：外衣織物試驗(yàn)方法》；

AS/NZS 4399：1996《防曬服裝——評(píng)價(jià)與分類》；

Japan Garment Association Standard《日本服裝協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)》。

1.3 差異比較

表1 詳細(xì)比較了澳洲/新西蘭、歐盟、中國(guó)、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的差異。由表1可知，歐盟與中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)基本完全一致，與其他標(biāo)準(zhǔn)不盡相同。各標(biāo)準(zhǔn)主要差異體現(xiàn)在四個(gè)方面：試樣準(zhǔn)備、測(cè)試時(shí)樣品放置、參照的日光光譜輻照度和防紫外線評(píng)定要求。

試樣準(zhǔn)備方面，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)考慮了濕態(tài)樣品的防紫外線性能，其他標(biāo)準(zhǔn)都只考慮干態(tài)試樣的性能。防紫外線織物通常使用在夏季，夏季的汗水和雨水是日常常見的使用情景，一般濕態(tài)下的織物空隙中充滿水，由于折射率不同，濕態(tài)下的織物防紫外線性能有所下降，濕態(tài)下的性能評(píng)價(jià)更顯意義，可更全面地評(píng)價(jià)織物的防紫外線性能。

測(cè)試時(shí)樣品放置方面，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)考慮了同一塊樣品不同角度下的防紫外線性能，其他標(biāo)準(zhǔn)為多塊樣品隨機(jī)放置測(cè)試。同一塊樣品不同角度測(cè)試，對(duì)于不同角度下透光率不同的織物具有實(shí)際意義?？椢镌诖┲^程中，陽(yáng)光角度的變化和織物表面狀態(tài)的變化都可能引起防紫外線性能的不同。其他標(biāo)準(zhǔn)雖未明確要求不同角度的測(cè)試，但測(cè)試更多的試樣（4塊），測(cè)試時(shí)隨機(jī)放置也可以減少該因素對(duì)結(jié)果的影響。但美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試時(shí)各類試樣僅測(cè)試一塊，測(cè)試量較少，結(jié)果能否代表整個(gè)樣品的狀態(tài)讓人擔(dān)憂。

參照的日光光譜輻照度和防紫外線要求方面，不同維度下，日光光譜輻照度略有差異。各國(guó)選擇日光光譜輻照度時(shí)，更多考慮了本國(guó)的需要，如美國(guó)、歐盟、中國(guó)采用了北半球美國(guó)新墨西哥州的日光光譜輻照度，澳大利亞/新西蘭采用了南半球澳大利亞的日光光譜輻照度。由于不同區(qū)域的不同人種的皮膚及體質(zhì)不同，防紫外線要求也不盡相同，膚色越淺越不利。美、澳對(duì)防紫外線的評(píng)價(jià)要求等級(jí)更多，適合于不同膚色的人選用；歐盟與中國(guó)的膚色單一，膚色較淺，評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)只有一個(gè)等級(jí)，要求最高。

2 比較試驗(yàn)

選用4塊平紋梭織布測(cè)試其透光率，并根據(jù)透光率計(jì)算不同標(biāo)準(zhǔn)下的UPF值。

測(cè)試儀器：防紫外線測(cè)試儀，型號(hào)：UV 2000-F。

測(cè)試環(huán)境：溫度（20±2）℃，相對(duì)濕度（65±4）%。

樣品：紫色（克重：67g/m2）、白色（克重：103g/m2）、黑色（克重：125g/m2）、深藍(lán)色（克重：221g/m2）。

試樣狀態(tài)及數(shù)量：干態(tài)未經(jīng)處理，4塊。

4種樣品的透射率見圖1。

圖1 4種樣品透射率

采用UV-2000F分別對(duì)4塊樣品進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試波長(zhǎng)為280nm～400nm，波長(zhǎng)間隔為1nm（見圖1）。使用所得的紫外線透射率，根據(jù)各標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)，計(jì)算同一透射率下不同標(biāo)準(zhǔn)的UPF值，見表2。

由表2可知，每個(gè)樣品采用上述5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防紫外線性能測(cè)試，所得到的UPF值基本一致。其中，歐盟標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果等于中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果；美國(guó)略低于中國(guó)和歐盟標(biāo)準(zhǔn)；澳洲/新西蘭等于日本，略高于中國(guó)和歐盟標(biāo)準(zhǔn)。

各標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算所得的UPF值主要差異來源于兩方面：一、美標(biāo)與其他標(biāo)準(zhǔn)的最小波長(zhǎng)間隔不同（見表1），美標(biāo)為2nm，其他標(biāo)準(zhǔn)為5nm；二、澳洲/新西蘭標(biāo)準(zhǔn)采用的日光光譜輻照度不同。對(duì)于方面一，由于美標(biāo)與歐盟和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方面的差別主要在兩點(diǎn)，a）參與計(jì)算的波長(zhǎng)美標(biāo)比國(guó)標(biāo)多了280nm～290nm區(qū)間的紫外線，b）美標(biāo)的最小波長(zhǎng)間隔更小。一般情況下，波長(zhǎng)越小，透射率越低，美標(biāo)參與計(jì)算的增加波長(zhǎng)更小，其平均透射率應(yīng)該更小，即UPF值更大。實(shí)際測(cè)試結(jié)果美標(biāo)的UPF值偏小，說明最小波長(zhǎng)間隔越小，UPF值越小。對(duì)于方面二，由各標(biāo)準(zhǔn)所附的日光光譜輻照度知，澳洲墨爾本市的輻照度大于美國(guó)新墨西哥州，所以計(jì)算的UPF值澳洲/新西蘭標(biāo)準(zhǔn)最大。

3 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)行防紫外線性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)主要采用分光光度計(jì)法，基本原理一致，測(cè)試參數(shù)和結(jié)果評(píng)價(jià)略有差異：美標(biāo)采用的波長(zhǎng)間隔最小，試樣濕態(tài)預(yù)處理及多級(jí)性能評(píng)價(jià)，同紫外線透射率下計(jì)算所得UPF值最??；澳洲/新西蘭所采用的日光光譜輻照度較大，同紫外線透射率下計(jì)算所得UPF與日本標(biāo)準(zhǔn)相等，多級(jí)性能評(píng)價(jià)，計(jì)算所得UPF值最大；歐盟及中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)防紫外線性能的評(píng)價(jià)最嚴(yán)格，只有一級(jí)，計(jì)算所得UPF值介于兩者之間。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊慧娟.防曬功能生活裝的研究與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)[D].上海：東華大學(xué)，2014.

[2]徐璐，鄭宇英.紡織品防紫外線性能評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的研究[J].新紡織，2002（9）：32-35.

[3]高銘，湯曉蓉.紡織品防紫外線性能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展近況[A].中國(guó)紡織工程學(xué)會(huì)所編，第七屆全國(guó)印染后整理論文集[C].北京，2008：98-103.

[4]GB/T 18830—2009 紡織品防紫外線性能的評(píng)定[S].

[5]RIVA A， ALGABA I. Ultraviolet protection provided by woven fabrics made with cellulose fibers： study of the influence of fiber type and structural characteristics of the fabric [J].Textile Institute.2006，97 （4）：349-357.