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    纺织品防紫外线性能检测标准比较与分析

    http://www.texindex.com.cn/   2016年7月11日 09:19   纤检杂志

     摘要:本文介绍了国内外纺织品防紫外线性能测试的主要标准。对标准中规定的测试原理、试验条件、结果评定进行了对比,采用不同标准对比测试,并对结果进行了比较分析。结果表明,同一试样采用不同标准进行测试,结果基本一致,差异主要来源于采用不同的日光光谱辐照度和不同的试验参数。

    关键词:纺织品;防紫外线性能;检测方法

    太阳光谱中的紫外线不仅使纺织品褪色和脆化,也可使人体皮肤晒伤老化,产生黑色素和色斑,严重还会诱发癌变,随着臭氧层破坏和对紫外线的不断探究认识,纺织品防紫外线性能越来越引起消费者的重视[1]。

    目前尚无统一的防紫外线测试方法,测试方法主要分为直接测试法和仪器测试法。直接测试法包括人体测试法和变色褪色法,由于测试方法对人体有害,且不同人种的皮肤和体质不同,重现性较差;仪器测试法主要包括紫外线强度累积法和分光光度计法,该类测试法更为客观、便捷、重现性好[2]。

    1996年,澳大利亚和新西兰率先推出首个防紫外线性能的测试标准——AS/NZS 4399:1996,随后美国、日本、欧盟、中国相继发布测试标准。该类测试标准均采用分光光度计法进行测试。各测试标准原理虽然相同,但测试参数却不尽相同。本文将列举和比较各标准之间的差异,并通过试验,分析不同参数对结果的影响规律。

    1         防紫外线性能主要检测标准

    1.1测试原理

    目前对防紫外线性能的检测所采用的分光光度计法,是用单色或多色的UV射线辐射试样,收集总的光谱透射射线,测定出总的光谱透射比,并计算试样的紫外线防护系数UPF值。可采用平行光束照射试样,用一个积分球收集所有透射光线,也可采用光线半球照射试样,收集平行的透射光线[3]。

    各国进行防紫外线性能评定的标准都以UPF值为主,适当考虑UVA(波长315~400nm)或UVB(波长280~315nm)的平均透射率。根据我国国家标准(GB/T 18830-2009),UPF是指“皮肤无防护时计算出的紫外线辐射平均效应与皮肤有织物防护时计算出的紫外线辐射平均效应的比值”,即可理解为当使用防护织物后,紫外线辐射使皮肤达到某一损伤(如黑斑、红斑、致癌等)所需要的时间与不使用防护织物达到该种伤害的时间之比,也就是说,如果布料的UPF值是40,承受紫外线辐射量是没有防护时的1/40[4]。UPF值愈大,紫外线平均透射率愈低,织物防紫外线性能愈强。

    1.2检测标准

    防紫外线纺织品出现后,澳大利亚和新西兰两国首先推出了防紫外线防护服测试方法标准,随后中国、欧洲、美国等国家或团体也推出了相关标准[5]。

    现行的防紫外线性能检测标准主要有:

    AATCC 183-2014《织物抗紫外辐射性能》

    GB/T 18830-2009《纺织品 防紫外线性能的评定》

    EN 13758-1:2001+A1:2006 (E)《纺织品——紫外线防护性能 第 1 部分:外衣织物试验方法》

    AS/NZS 4399:1996《防晒服装——评价与分类》

    Japan Garment Association Standard《日本服装协会标准》

    1.3差异比较

    表1防紫外线性能检测标准差异比较表


    美国标准

    AATCC 183-2014

    中国标准

    GB/T 18830-2009

    欧盟标准

    EN 13758-1:2001

    +A1:2006 (E)

    澳洲/新西兰标准

    AS/NZS 4399:1996

    适用范围

    干、湿态和拉伸状态的织物

    所有纺织品

    服装面料

    干态且非拉伸态的未处理纺织品

    样品数量

    2(一干一湿)

    4

    4

    2经2纬

    样品放置

    每次旋转45°,共测试3次

    随机放置

    随机放置

    随机放置

    非匀质样品

    每种颜色和结构至少1个样品

    每种颜色和结构至少2个样品

    每种颜色和结构至少2个样品

    每种颜色至少1个样品

    调湿

    需要

    需要

    需要

    不需要

    试验环境

    温度21℃±1℃

    相对湿度65%±2%

    温度20℃±2℃

    相对湿度65%±4%

    温度20℃±2℃

    相对湿度65%±4%

    温度20℃±5℃

    相对湿度50%±2%

    参照的日光光谱辐照度

    美国新墨西哥州Albuquerque市7月3日夏季中午

    美国新墨西哥州Albuquerque市7月3日夏季中午

    美国新墨西哥州Albuquerque市7月3日夏季中午

    澳大利亚墨尔本市1月1日冬季中午

    测试波长

    280nm~400nm

    290nm~400nm

    290nm~400nm

    280nm~400nm

    最小波长间隔

    2nm

    5nm

    5nm

    5nm

    修正标准偏差

    防紫外线要求

    UPF≥15, 分三类防护等级

    15-24 良好,

    25-39 很好,

    ≥40极佳;

    UPF>40,

    UVA平均透射率<5%

    UPF>40,

    UVA平均透射率<5%

    UPF≥15,分三类防护等级

    15-24 良好,

    25-39 很好,

    40-50,50+极佳;

    注:美标的防紫外线要求来自:ASTM D 6603-2012;欧盟标准的防紫外线要求来自:EN13758.2:2003+A1:2006。

    表1 详细比较了澳洲/新西兰、欧盟、中国、美国标准的差异。由表可知,欧盟与中国标准基本完全一致,与其他标准不尽相同。各标准主要差异体现在四个方面:试样准备、测试时样品放置、参照的日光光谱辐照度和防紫外线评定要求。

    试样准备方面,美国标准考虑了湿态样品的防紫外线性能,其他标准都只考虑干态试样的性能。防紫外线织物通常使用在夏季,夏季的汗水和雨水是日常常见的使用情景,一般湿态下的织物空隙中充满水,由于折射率不同,湿态下的织物防紫外线性能有所下降,湿态下的性能评价更显的意义,可更全面的评价织物的防紫外线性能。

    测试时样品放置方面,美国标准考虑了同一块样品不同角度下的防紫外线性能,其他标准为多块样品随机放置测试。同一块样品不同角度测试,对于不同角度下透光率不同的织物具有实际意义。织物在穿着过程中,阳光角度的变化和织物表面状态的变化都可能引起防紫外线性能的不同。其他标准虽未明确要求不同角度的测试,但测试更多的试样(四块),测试时随机放置也可以减少该因素对结果的影响。但美国标准测试时各类试样仅测试一块,测试量较少,结果能否代表整个样品的状态让人担忧。

    参照的日光光谱辐照度和防紫外线要求方面,由于不同维度下,日光光谱辐照度略有差异。各国选择日光光谱辐照度时,更多考虑了本国的需要,如美、欧盟、中国采用了北半球美国新墨西哥州的日光光谱辐照度,澳大利亚/新西兰采用了南半球澳大利亚的日光光谱辐照度。由于不同区域的不同人种的皮肤及体质不同,防紫外线要求也不尽相同,肤色越浅越不利。美、澳对防紫外线的评价要求等级更多,适合于不同肤色的人选用;欧盟与中国的肤色单一,肤色较浅,评定标准只有一个等级,要求最高。


    2比较试验

    选用四块平纹梭织布测试其透光率,并根据透光率计算不同标准下的UPF值。

    测试仪器:防紫外线测试仪,型号:UV 2000-F。

    测试环境:温度:(20±2)℃,相对湿度:(65±4)%。

    样品:紫色(克重:67g/m2)、白色(克重:103g/m2)、黑色(克重:125g/m2)、深蓝色(克重:221g/m2)。

    试样状态及数量:干态未经处理,4块。

    四种样品的透射率见图1。


    表2 四种样品不同标准下UPF值比较

    样品

    美国标准

    AATCC 183-2014

    中国标准

    GB/T 18830-2009

    欧盟标准

    EN 13758-1:2001

    +A1:2006 (E)

    澳洲/新西兰标准

    AS/NZS 4399:1996

    日本标准

    Japan Garment Association Standard

    样品1

    12.69

    12.70

    12.70

    13.19

    13.19

    样品2

    34.65

    35.54

    35.54

    40.90

    40.90

    样品3

    443.83

    450.70

    450.70

    501.46

    510.46

    样品4

    1081.71

    1102.45

    1102.45

    1177.21

    1177.21

    采用UV-2000F分别对四块样品进行了测试,测试波长为280nm~400nm,波长间隔为1nm(见图1)。使用所得的紫外线透射率,根据各标准的参数,计算同一透射率下不同标准的UPF值,见表2。

    由表2可知,每个样品采用上述5个标准进行防紫外线性能测试,所得到的UPF值基本一致。其中,欧盟标准结果等于中国标准结果;美国略低于中国和欧盟标准;澳洲/新西兰等于日本,略高于中国和欧盟标准。

    各标准计算所得的UPF值主要差异来源于两方面:一、美标与其他标准的最小波长间隔不同(见表1),美标为2nm,其他标准为5nm;二、澳洲\新西兰标准采用的日光光谱辐照度不同。对于方面一,由于美标与欧盟和中国标准计算方面的差别主要在两点,a)参与计算的波长美标比国标多了280~290nm区间的紫外线,b)美标的最小波长间隔更小。一般情况下,波长越小,透射率越低,美标参与计算的增加波长更小,其平均透射率应该更小,即UPF值更大。实际测试结果美标的UPF值偏小,说明最小波长间隔越小,UPF值越小。对于方面二,由各标准所附的日光光谱辐照度知,澳洲墨尔本市的辐照度大于美国新墨西哥州的,所以计算的UPF值澳洲\新西兰标准最大。



    3 结束语

    现行防紫外线性能测试标准主要采用分光光度计法,基本原理一致,测试参数和结果评价略有差异:美标采用的波长间隔最小,试样湿态预处理及多级性能评价,同紫外线透射率下计算所得UPF值最小;澳洲\新西兰所采用的日光光谱辐照度较大,同紫外线透射率下计算所得UPF与日本标准相等,多级性能评价,计算所得UPF值最大;欧盟及中国标准对防紫外线性能的评价最严格,只有一级,计算所得UPF值介于两者之间。





    参考文献:

    [1]杨慧娟.防晒功能生活装的研究与设计实验[D].上海:东华大学,2014.

    [2]徐璐,郑宇英.纺织品防紫外线性能评定标准的研究[J].新纺织:32-35.

    [3]高铭,汤晓蓉.纺织品防紫外线性能检测标准发展近况[A].中国纺织工程学会所编,第七届全国印染后整理论文集[C].北京,2008:98-103.

    [4]GB/T 18830—2009 纺织品防紫外线性能的评定[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.


    (作者单位:广州纤维产品检测研究院)

    编辑: emma
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