Tissus et textiles ignifugés anti-UV

UNrésumé. Cet article présente principalement l'importance des tissus résistants aux UV, les principes et les procédés de fabrication de ces tissus, ainsi que les méthodes et les indicateurs permettant d'évaluer leur performance en matière de résistance aux UV. BEGOODTEX intègre la technologie de protection UV dans ses tissus ignifuges.

1. Aperçu

Classification et fonction du rayonnement ultraviolet

Outre la lumière visible du spectre solaire, le rayonnement solaire comprend également des rayonnements ultraviolets et infrarouges invisibles à l'œil nu. Les ultraviolets, dont la longueur d'onde est plus courte que celle de la lumière visible, représentent environ 6 % du spectre. Leur longueur d'onde se situe entre 200 et 400 nanomètres. En fonction de cette longueur d'onde et de leurs divers impacts biologiques, les rayonnements sont classés en trois catégories : les UV-A (320 à 400 nm), les UV-B (290 à 320 nm) et les UV-C (200 à 290 nm).

La couche protectrice de l'atmosphère, appelée couche d'ozone, s'amincit ces dernières années en raison des rejets de chlorofluorocarbones (CFC) comme le fréon, liés aux activités humaines et à la vie quotidienne. Cet amincissement de la couche d'ozone entraîne une augmentation du rayonnement atteignant la surface de la Terre, ce qui provoque une hausse des maladies dues à une exposition excessive aux rayons UV. Les vêtements classiques offrent généralement une protection de 50 % contre les rayons ultraviolets, ce qui est insuffisant. De plus, une exposition prolongée aux rayonnements peut entraîner une décoloration et un vieillissement des tissus. Il devient donc essentiel d'appliquer des traitements anti-UV aux textiles.

Considérations relatives à la résistance aux UV des textiles

Lorsque la lumière du soleil frappe la surface d'un tissu, une partie est réfléchie, une autre est absorbée et le reste traverse le tissu. Les tissus sont composés de différents types de fibres et présentent des motifs de surface complexes capables d'absorber et de diffuser les rayons UV afin d'en réduire la transmission. La diffusion et la réflexion des rayons UV varient selon la forme unique de chaque fibre, ainsi que selon la structure et l'intensité de la couleur du tissu. Par conséquent, pour évaluer l'efficacité des textiles contre les rayons UV nocifs, il est essentiel de prendre en compte un ensemble de facteurs.

Type de fibre

Les différents types de fibres présentent des degrés d'absorption variables. La réflexion diffuse des rayons ultraviolets est due à des facteurs tels que leur composition et leur structure moléculaire, ainsi que leurs caractéristiques de surface et leur forme en coupe transversale. Même fabriquées à partir d'un même matériau, les fibres de sections transversales différentes réfléchissent les rayons ultraviolets différemment, leur capacité d'absorption étant influencée par la surface de contact. Comparées aux tissus synthétiques à section transversale standard, les fibres synthétiques plates et irrégulières offrent de meilleures performances à cet égard. Les tissus à fibres courtes offrent une meilleure protection contre les rayons UV que ceux à fibres longues, tandis que les produits en soie transformée sont plus performants que la soie brute fabriquée à partir de fibres synthétiques. Enfin, les tissus fins sont préférables aux tissus plus rêches.

Comparaison des valeurs UPF de différents tissus
Nom du produit	Coefficient de couverture (%)	Poids du tissu (g/m²)	FPU
taffetas de polyester	98	142.9	34
tissu sergé de pur coton	100	264.8	13
Tissu tricoté en polyester	81	106.1	17
tissage à l'aiguille de coton	83	124.1	4
Tissu tissé en polyester	82	133.0	12
tissu imprimé en coton	81	106.1	4

Tissu de traitement

Les tissus ayant subi un traitement de finition tel qu'un enduction ou un traitement hydrofuge et oléofuge peuvent voir leurs propriétés de protection UV s'améliorer. Cette amélioration est attribuable à l'épaisseur accrue et à la porosité réduite du tissu après traitement, ainsi qu'aux propriétés de protection UV intrinsèques de l'agent de finition.

2. Mécanisme de finition anti-UV et agents de finition anti-UV

Mécanisme de finition résistante aux UV

Lorsqu'un rayon lumineux frappe un objet, il se réfléchit sur sa surface, est partiellement absorbé et traverse l'objet. En règle générale, la somme de la transmittance, de la réflectance et de l'absorbance est égale à 100 %. Le principe du traitement aux ultraviolets consiste à utiliser des agents de protection contre les ultraviolets pour traiter les fibres ou les tissus. Lorsque la lumière du soleil frappe la surface du tissu, seule une petite partie pénètre à travers les pores du matériau ; la majeure partie est réfléchie ou absorbée par le composé de protection contre les ultraviolets et transformée en énergie inférieure avant d'être réémise. Ce procédé bloque efficacement les rayons ultraviolets. En résumé, les textiles protègent contre les rayonnements par deux mécanismes principaux : la réflexion et l'absorption de la lumière.

agent de finition résistant aux UV

Il existe deux catégories d'agents de finition couramment utilisés pour la résistance aux UV : les options inorganiques et organiques.

1. Agents de finition inorganiques résistants aux UV :

La plupart des finitions inorganiques résistantes aux UV utilisées sont composées de métaux et d'oxydes métalliques, ainsi que de leurs sels, désignés comme agents de protection UV dans le domaine des sciences et du génie des matériaux. Ces substances inorganiques, dotées de propriétés de protection UV, présentent des caractéristiques telles que l'innocuité pour les humains et les animaux (absence d'odeur et d'irritation au contact de la peau), une stabilité thermique (absence de décomposition ou d'évaporation facile) et une protection efficace contre les rayons ultraviolets nocifs. Elles constituent des agents protecteurs sûrs contre les UV et présentent l'avantage supplémentaire d'inhiber la prolifération des bactéries et des champignons et de neutraliser les odeurs désagréables.

2. Agents de finition organiques résistants aux UV :

Les agents de protection organiques résistants aux UV sont classés comme suit :

Composés de benzone.

Classe des benzotriazoles.

Composés de l'acide salicylique.

Polymère de nickel organique.

Classe des triazines.

Remplacer l'acrylonitrile.

esters de cinnamate

L'acide aminobenzoïque et ses esters.

3. Production de fibres et de textiles résistants aux UV

Fibre résistante aux UV

tel, en Chine, des progrès ont été réalisés dans la création de fibres anti-UV, notamment grâce au développement de matériaux en polyester offrant une protection contre les UV. Parmi ceux-ci figurent la fibre discontinue de polyester, le polyester POI, le FDV, l'UDF et le DTU. Certaines fibres de polyester sont capables de bloquer jusqu'à 94 à 98 % des rayons UV.

Il existe des méthodes pour créer des fibres qui résistent efficacement aux rayons UV et celles-ci peuvent être classées en quatre catégories.

Méthode post-implantation

Après avoir achevé le processus de production de fibres comme les fibres de coton en tenant compte de la résistance aux UV grâce à des méthodes telles que l'immersion et les bains de teinture ou les techniques d'impression pour incorporer des agents de finition anti-UV dans les fibres.

méthode de filage par copolymérisation

Le procédé de filage par copolymérisation consiste d'abord à copolymériser des absorbeurs d'ultraviolets avec des monomères de polymères formant les fibres, puis à produire des polymères aux propriétés anti-UV. Ces fibres sont ensuite filées selon des méthodes conventionnelles. Ce procédé est principalement utilisé pour produire des fibres synthétiques de polyester aux propriétés anti-UV. Ces fibres présentent d'excellentes propriétés anti-UV et absorbent efficacement les rayons ultraviolets de longueur d'onde comprise entre 280 et 340 nm.

Bprêté sépingler

Les fils mélangés peuvent être classés en fils mélangés et en fils mélangés tranchés, disponibles sur le marché pour les variétés de fibres synthétiques filées directement ; on peut améliorer la protection UV de ces fibres en incorporant des agents de finition anti-UV soit dans le fluide de filage (fondu de filage ou solution de filage), soit directement dans le matériau polymère lui-même.

méthode de filage composite

Les fibres produites par filage présentent généralement une structure à âme et peau, où la couche centrale est imprégnée d'agents de finition résistants aux UV et la couche extérieure est composée de matériaux polymères traditionnels.

Textiles résistants aux UV

Les textiles résistants aux UV sont créés grâce à des procédés de finition textile qui consistent à utiliser des agents pour résister aux rayonnements UV et à préparer des liquides pour les applications de finition, tout en choisissant des méthodes de finition appropriées.

méthode de revêtement de surface

L'application d'un agent de finition UV sur l'agent de revêtement, suivie de la formation d'un film protecteur sur la surface du tissu par séchage et traitement thermique, constitue la méthode de revêtement de surface qui assure une protection UV et solaire efficace sur divers types de fibres à faible coût, sans nécessiter de techniques d'application ou d'équipements sophistiqués. La texture et les caractéristiques des articles traités peuvent être légèrement modifiées, notamment leur capacité d'absorption d'eau et de respirabilité. Cette méthode est généralement employée pour des matériaux tels que les vêtements de travail, les pare-soleil et les tentes.

Méthode d'immersion

(1) Teinture dans la même méthode de bain. Les absorbeurs d'UV en polyester sont hydrophobes et présentent une certaine affinité pour le polyester ; il est donc possible d'utiliser des procédés de teinture à haute température et haute pression pour obtenir une finition résistante aux UV et une teinture dans le même bain.

(2) Méthode d'immersion séparée. Les absorbeurs d'UV hydrosolubles, grâce à leurs groupements acide sulfonique, peuvent être utilisés dans le même bain que les colorants anioniques, tels que les colorants acides et les colorants à base de complexes métalliques, pour teindre la laine, la soie et le nylon. Cette méthode convient aux tissus en laine, soie, nylon et coton, mais est moins adaptée aux tissus en polyester en raison de son coût élevé et de résultats insatisfaisants.

Loi sur l'imprimerie

Pour améliorer la durabilité des couleurs des tissus imprimés face à l'exposition à la lumière, on obtient une amélioration en incluant des absorbeurs d'UV dans la pâte d'impression ainsi que des colorants souvent utilisés pour les tissus décoratifs d'intérieur qui exigent des niveaux élevés de résistance à la lumière ; c'est pourquoi les pays étrangers optent généralement pour des absorbeurs d'UV et des colorants à résistance à la lumière supérieure pour la co-impression sur leurs textiles.

Méthode de roulage par immersion

La technique d'immersion par roulage fonctionne bien avec différents types de tissus ; les absorbeurs d'UV solubles dans l'eau peuvent se lier aux fibres hydrophiles et les absorbeurs d'UV insolubles peuvent se lier aux fibres hydrophobes lorsqu'ils sont exposés à des températures élevées, de manière similaire au processus de teinture à chaud avec des colorants dispersés.

Microcapsule ptraitement

La fabrication de microcapsules par microencapsulation consiste à produire des capsules contenant des absorbeurs d'ultraviolets, enrobées de polymères de haut poids moléculaire, grâce à une technique combinant polymérisation et microencapsulation. L'encapsulation des absorbeurs au cœur de la capsule, suivie de la fixation des microcapsules sur un tissu à l'aide d'adhésifs et d'agents de réticulation, permet d'obtenir des textiles offrant une protection contre les ultraviolets supérieure à 85 %.

4. Évaluation de la résistance aux UV des tissus

Il existe de nombreuses normes pour mesurer la résistance aux UV des tissus, telles que AS/NZS 4399-1996 en Australie et en Nouvelle-Zélande, GB/T 18830-2009 en Chine, AATCC183-2014, ASTM D6603-2012, ASTM D6544-2012 aux États-Unis, etc.

Méthode d'évaluation de la résistance aux UV

Méthode d'essai standard

La norme chinoise GB/T 18830-2009 « Évaluation des performances de protection UV des textiles » spécifie les méthodes d'essai des performances de protection UV des textiles, ainsi que les méthodes d'évaluation et d'expression du niveau de protection. Cette norme stipule qu'un produit peut être qualifié de résistant aux UV lorsque son indice UPF est supérieur à 40 et que sa transmittance UV-A est inférieure à 5 %.

Autres méthodes d'essai

(1) Méthode du spectrophotomètre ultravioletÀ l'aide d'un spectrophotomètre UV comme source de rayonnement, une gamme de longueurs d'onde spécifique (280-400 nm) de lumière ultraviolette est générée et projetée sur le tissu. Une sphère d'intégration permet ensuite de collecter le flux de rayonnement traversant le tissu dans différentes directions, et la transmittance UV est calculée. Plus la transmittance UV est faible, meilleure est la capacité du tissu à bloquer les rayons UV.

(2) Méthode d'accumulation de l'intensité UV. On utilise la lumière ultraviolette (UV) pour irradier un tissu placé sur un accumulateur d'intensité UV. On l'irradie pendant une durée déterminée, on mesure la quantité cumulée de lumière UV qui le traverse, puis on la calcule. Plus cette quantité est faible, mieux c'est.

(3) Méthode de l'illuminamètre. En utilisant une lampe UV comme source de lumière et en ajoutant du verre transparent aux UV à l'éclairementmètre, mesurez la quantité cumulée de Q8 traversant l'échantillon et la quantité cumulée d'irradiation sans placer l'échantillon.

(4) Méthode de décolorationRecouvrez l'échantillon sur la carte de résistance à la lumière, à 50 cm de celui-ci, et irradiez-le avec de la lumière ultraviolette pour déterminer le temps nécessaire pour que la carte de résistance à la lumière passe au niveau 1. Plus le temps d'exposition est long, meilleur est l'effet protecteur.

Indicateurs d'évaluation de la performance de résistance aux UV

rapport de transmittance UV

La transmittance UV mesure le rayonnement UV qui traverse un échantillon, par rapport au rayonnement UV qui le traverse en l'absence d'échantillon. Son utilisation permet d'évaluer la protection UV offerte par les textiles et de calculer si, dans certaines situations, la transmittance UV d'un textile est inférieure au seuil acceptable pour prévenir les dommages cutanés causés par les rayons UV.

Taux de protection UV

Le taux de protection UV est une mesure qui permet aux consommateurs de comprendre, de manière simple et compréhensible, l'efficacité d'un produit à bloquer les rayons UV. Bien que les notions de transmittance et de taux de protection UV puissent être interprétées différemment selon les points de vue, elles restent globalement compréhensibles pour le consommateur moyen.

Facteur de protection solaire (SP). Niveau de protection contre les rayons ultraviolets (URSL).

Les indices SPF sont courants dans les cosmétiques, tandis que les indices UPF sont prédominants dans le secteur textile pour la protection contre les UV. Les indices UPF mesurent le niveau de résistance aux UV des tissus et sont essentiels pour évaluer leur performance face aux rayons UV.

FPU R.ange	Pprotection Cclassification	UV Ttransmission (%)	FPU grade
15~24	Meilleure protection	6.7~4.2	15,20
25~39	Très bonne protection	4.1~2.6	25,30,35
40~50,50+	Excellente protection	≤2.5	40,45,50,50+

Taux de pénétration

Dans les normes nationales, la valeur UPF et la transmittance UV-A sont utilisées ensemble comme indicateurs pour évaluer la performance de résistance aux UV, avec une valeur UPF supérieure à 30 et une transmittance UV-A ne dépassant pas 5 %.

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