防紫外線輻射原理？防紫外線輻射機(jī)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(shù)

由世界衛(wèi)生組織與國(guó)際預(yù)防非電離輻射委員會(huì)、聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署和世界氣象組織共同制定的紫外線指數(shù)是國(guó)際公認(rèn)的衡量紫外線輻射強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)尺度。紫外線指數(shù)是度量到達(dá)地球表面的紫外線對(duì)人類皮膚損傷的程度。紫外線對(duì)人類皮膚的損害是根據(jù)“紅斑作用光驅(qū)曲線”做出的。這個(gè)光譜曲線已被國(guó)際光照委員會(huì)來采納，用來代表人類皮膚對(duì)紫外線的平均反應(yīng)。

世界氣象組織及世界衛(wèi)生組織建議的計(jì)算紫外線指數(shù)的方法為：亮度不同波長(zhǎng)的紫外線強(qiáng)度，將不同波長(zhǎng)的紫外線強(qiáng)度乘以“紅斑作用光驅(qū)曲線”內(nèi)對(duì)應(yīng)的加權(quán)數(shù)值，以反映人類皮膚對(duì)紫外線的反應(yīng)，將以上相乘的結(jié)果加起來，得出受紅斑光譜加權(quán)后的總紫外線強(qiáng)度，單位是mW/m2。得出受紅斑光譜加權(quán)后的總紫外線強(qiáng)度乘以0.04，得出紫外線指數(shù)（單位紫外線指數(shù)為25mW/m2）。列如，中午陽光強(qiáng)的15min內(nèi)，紫外線到達(dá)地面的平均輻射量為100mW/m2，轉(zhuǎn)換為紫外線指數(shù)為4。

紫外線指數(shù)從0級(jí)至15級(jí)，其中1級(jí)強(qiáng)度低，11級(jí)以上為危險(xiǎn)級(jí)。通常，夜間的紫外線指數(shù)為0，熱帶、高原地區(qū)、晴天時(shí)的紫外線指數(shù)甚至能達(dá)到15.紫外線指數(shù)越多，表示紫外線輻射越強(qiáng)，其危險(xiǎn)性也越高。紫外線到達(dá)地表的量隨地理位置、季節(jié)、氣候以及天氣的不同而變化。紫外線指數(shù)與暴曬級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系見表6-2，影響地面紫外線強(qiáng)度的因素見表6-3，紫外線指數(shù)、分級(jí)、對(duì)人體的影響及防護(hù)措施見表6-4。

二、防紫外線輻射機(jī)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(duì)皮膚產(chǎn)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(hù)性能就優(yōu)越。

紫外線的防護(hù)原理就是采用紫外線屏蔽劑對(duì)纖維、紗線或織物進(jìn)行處理，從而達(dá)到防紫外線的目的。

防紫外線

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(fù)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(jié)構(gòu)、原紗結(jié)構(gòu)、纖維品種和規(guī)律、織物色澤等。

1.防紫外線織物組織結(jié)構(gòu)的影響

織物結(jié)構(gòu)決定了織物的幾何形態(tài)?？椢锝Y(jié)構(gòu)寶庫(kù)厚度、緊密度（覆蓋系數(shù)或空隙率）等。織物結(jié)構(gòu)緊密，覆蓋系數(shù)大，紫外線透射率低，對(duì)人體的防護(hù)作用就大。稀松織物的覆蓋系數(shù)低，不易遮蔽光線，其防護(hù)作用就小。紫外線保護(hù)系數(shù)（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(jīng)過和經(jīng)過防紫外線輻射整理的純棉織物做實(shí)驗(yàn)，觀察它們的UPF值分別隨厚度變化而變化的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)整理的織物厚度和UPF值的關(guān)系很密切；但經(jīng)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?？梢姡募臼彝夤ぷ魑幢匦枰芎駥?shí)的衣服來防曬，只要對(duì)夏季常用面料進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆雷贤廨椛湔?，就能兼顧防曬和透濕排汗功能?/span>

（2）織物緊密度：表征之物緊密度的指標(biāo)通常為覆蓋系數(shù)或孔隙率，兩者基本上為互補(bǔ)關(guān)系。國(guó)內(nèi)覆蓋系數(shù)常用進(jìn)度理論值表示，國(guó)外有的采用進(jìn)度實(shí)測(cè)值。

很顯然，為了獲得高UPF值，就必須提高織物的覆蓋系數(shù)。覆蓋系數(shù)愈大，機(jī)織或針織結(jié)構(gòu)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(quán)衡。在這種情況下，雙層組織、蜂窩組織等織物結(jié)構(gòu)的開發(fā)利用具有明顯潛力。

覆蓋系數(shù)也可通過一系列整理工藝加以改變。列如，在拉幅機(jī)上超微可使織物產(chǎn)生收縮，提高覆蓋系數(shù)。反之，如果織物經(jīng)拉幅機(jī)拉伸（喂入不足），將會(huì)減小覆蓋系數(shù)和織物的UPF值。通常用于獲得尺寸穩(wěn)定性的預(yù)縮工藝，可提高織物的覆蓋系數(shù)，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(shù)。軋光工藝可使紗線扁平化，也能提高織物的覆蓋系數(shù)。

在測(cè)試空隙率不同的防紫外線純棉織物的UPF值的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)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(duì)其影響相對(duì)較小，但防護(hù)整理后，孔隙率對(duì)纖維防紫外輻射性能的影響就變得非常明顯。這說明對(duì)孔隙率的小薄型織物進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆雷贤饩€整理，時(shí)產(chǎn)生具有高UPF值輕薄面料的一種理想途徑。

因此，孔隙率是營(yíng)銷防紫外線織物性能的一個(gè)先決條件，經(jīng)驗(yàn)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(chǎn)者和貿(mào)易商都樂于采用，因此探求織物定量與UPF值的關(guān)系，有實(shí)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(jì)算這些織物定量與UPF值的相關(guān)程度。實(shí)驗(yàn)表明，織物重量與UPF值有很大的正相關(guān)影響。即織物越厚，UPF值越高。

防紫外線

2.防紫外線纖維和防紫外線紗線的影響

在織物組織結(jié)構(gòu)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(huán)，羊毛、蠶絲等蛋白質(zhì)纖維中含有氨基酸，這些基團(tuán)對(duì)波長(zhǎng)小于300nm的紫外光有良好的吸收性。麻類纖維具有獨(dú)特的果膠質(zhì)斜偏孔結(jié)構(gòu)：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(xì)長(zhǎng)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(jié)構(gòu)上的原因是麻纖維不僅吸水性好，而且對(duì)聲波和光波有很好的消除作用，因而具有較強(qiáng)的發(fā)紫外線功能。棉織物的防紫外線能力相對(duì)較差，是紫外線易透過的織物，因此對(duì)棉織物進(jìn)行發(fā)紫外線整理為迫切。

經(jīng)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(yuǎn)比40/60的滌/棉織物更理想，而相同截面內(nèi)纖維根數(shù)躲避纖維根數(shù)小的防紫外線能力強(qiáng)，異性纖維織物比普通圓形纖維織物的防紫外線能力強(qiáng)

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(jié)構(gòu)而異，可對(duì)織物的UPF值產(chǎn)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(qū)（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(qū)的哀減系數(shù)將決定其提高織物UPF的能力。

眾多關(guān)于染色對(duì)織物UPF影響的研究報(bào)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(guī)的滌綸產(chǎn)品做試驗(yàn)，不同色澤相同應(yīng)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(jié)構(gòu)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(xué)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(qū)的吸收特性決定的，而UV區(qū)的吸收特性對(duì)色澤的影響不大。

4.防紫外線其他因素的影響

構(gòu)成織物的不同纖維種類對(duì)織物UPF值有直接影響，特別是對(duì)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(gòu)成的白色織物具有相對(duì)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(zhì)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(duì)9重純棉織物平均UPF值的影響，試驗(yàn)用植物分別采用不同參數(shù)、不同的面紗制成。9種胚布的平均UPF值十分低，達(dá)不到低等級(jí)UPF15.松式煮練后，由于松弛和自然收縮的共同作用，導(dǎo)致了更高的覆蓋系數(shù)，其直接結(jié)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(jīng)過漂白后其UPF值均明顯減少。在這種情況下，對(duì)漂白棉施加UVR吸收劑SCJ—966，使平均UPF值大幅度提高，織物全部達(dá)到UPF為15的額定值或以上，其中2種達(dá)到和超過UPF值50+。

織物的UVR吸收性能取決于生產(chǎn)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(huì)對(duì)織物的UVR吸收性能產(chǎn)生作用。

熒光增白劑的品種很多，雖然各種增白劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能不同，但對(duì)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(jié)構(gòu)在日光照射下能吸收日光中的紫外線（波長(zhǎng)300~400nm），發(fā)出藍(lán)紫色光（波長(zhǎng)420~500nm），藍(lán)紫色光與纖維或職務(wù)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(guī)律是：短纖維由于長(zhǎng)絲纖維，加工絲產(chǎn)品好于原絲產(chǎn)品，細(xì)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(jī)織物好于針織物。oE9S7u