Tessuti e tessuti ignifughi anti-UV

UNastratto. Questo articolo introduce principalmente l'importanza dei tessuti resistenti ai raggi UV, i principi e i processi produttivi della resistenza ai raggi UV, nonché i metodi e gli indicatori per valutare le prestazioni di resistenza ai raggi UV dei tessuti. BEGOODTEX combina la tecnologia di protezione UV con tessuti ignifughi.

1. Panoramica

Classificazione e funzione della radiazione ultravioletta

Oltre a ciò che possiamo vedere come luce nello spettro solare, esso è composto anche da luce ultravioletta e infrarossa, invisibili a occhio nudo. La luce ultravioletta è un tipo di onda con una lunghezza d'onda inferiore a quella della luce visibile, che costituisce circa il 6% dello spettro. L'intervallo di lunghezza d'onda della radiazione è compreso tra 200 e 400 nanometri. In base alla lunghezza d'onda e ai vari impatti biologici della radiazione, è classificata in tre bande: UV A per le onde luminose da 320 a 400 nanometri; UV B per l'intervallo di lunghezza d'onda da 290 a 320 nm; e UV C, per l'intervallo da 200 a 290 nm.

Lo strato protettivo dell'atmosfera, noto come strato di ozono, si sta riducendo a causa del rilascio di clorofluorocarburi come il Freon, causato dalle attività umane e dalla routine quotidiana negli ultimi anni. Questo assottigliamento dello strato di ozono ha portato a un aumento delle radiazioni che raggiungono la superficie terrestre, con conseguente aumento delle malattie causate da un'eccessiva esposizione ai raggi UV. In genere, i normali materiali per abbigliamento offrono una protezione del 50% contro i raggi ultravioletti, una percentuale inferiore agli standard protettivi necessari. Inoltre, l'esposizione prolungata alle radiazioni può portare allo scolorimento e all'invecchiamento dei tessuti. Di conseguenza, diventa essenziale applicare trattamenti UV ai tessuti.

Considerazioni sulla resistenza ai raggi UV dei tessuti

Quando la luce solare colpisce la superficie di un tessuto, una parte rimbalza, un'altra viene assorbita e la restante parte attraversa il tessuto stesso. I tessuti sono costituiti da diversi tipi di fibre e presentano complesse strutture superficiali che possono assorbire e disperdere i raggi UV, riducendone la trasmissione. Il modo in cui i raggi UV si disperdono e si riflettono varia in base alle forme superficiali specifiche delle singole fibre, nonché alla struttura e all'intensità del colore del tessuto. Pertanto, quando si esamina l'efficacia dei tessuti contro i dannosi raggi UV, è fondamentale considerare attentamente una serie di aspetti.

Tipo di fibra

Diversi tipi di fibre presentano diversi gradi di assorbimento. La riflessione diffusa dei raggi ultravioletti è dovuta a fattori quali la loro composizione e struttura a livello molecolare, nonché le caratteristiche superficiali e le forme della sezione trasversale. Anche se realizzate con lo stesso materiale, le fibre con diverse sezioni trasversali riflettono i raggi ultravioletti in modo diverso, con capacità di assorbimento influenzate dalla superficie di contatto. In confronto, ai tessuti sintetici con sezione trasversale, i tessuti sintetici con fibre piatte e irregolari dimostrano prestazioni migliori in questo senso. I tessuti con fibre offrono una maggiore protezione dai raggi UV rispetto ai tessuti con fibre lunghe, mentre i prodotti in seta lavorati superano i prodotti in seta grezza realizzati con fibre sintetiche e i tessuti più fini sono preferibili a quelli più ruvidi.

Confronto dei valori UPF di diversi tessuti
Nome del prodotto	Coefficiente di copertura (%)	Peso del tessuto (g/㎡)	Protezione solare UPF
Taffetà di poliestere	98	142.9	34
Tessuto in twill di puro cotone	100	264.8	13
Tessuto a maglia in poliestere	81	106.1	17
Tessitura ad ago di cotone	83	124.1	4
Tessuto intrecciato in poliestere	82	133.0	12
Tessuto stampato in cotone	81	106.1	4

Tessuto di trattamento

I tessuti trattati con finiture come la spalmatura o l'idrorepellenza possono migliorare le loro proprietà di protezione UV grazie al processo. Questo miglioramento può essere attribuito all'aumento di spessore e alla ridotta porosità del tessuto dopo il trattamento, nonché alle capacità intrinseche di schermatura UV dell'agente di finitura stesso.

2. Meccanismo di finitura anti UV e agenti di finitura anti UV

Meccanismo di finitura resistente ai raggi UV

Quando la luce colpisce un oggetto otticamente, si riflette su una parte della superficie, viene assorbita dall'oggetto e lo attraversa per il resto. In genere, la somma di trasmittanza, riflettanza e assorbanza è pari al 100%. L'idea alla base del trattamento ultravioletto prevede l'utilizzo di agenti schermanti ultravioletti per trattare fibre o tessuti. Quando la luce solare colpisce la superficie del tessuto, solo una piccola parte penetra attraverso le aperture del materiale; la maggior parte viene riflessa o assorbita dal composto protettivo ultravioletto e trasformata in energia inferiore prima di essere emessa nuovamente. In questo modo, i raggi ultravioletti vengono efficacemente bloccati. In sostanza, i tessuti schermano dalle radiazioni attraverso due metodi principali: riflettendo la luce e assorbendola.

agente di finitura resistente ai raggi UV

Esistono due categorie di agenti di finitura comunemente utilizzati per la resistenza ai raggi UV: quelli inorganici e quelli organici.

1. Agenti di finitura inorganici resistenti ai raggi UV:

La maggior parte dei finisher inorganici resistenti ai raggi UV impiegati è composta da metalli e ossidi metallici, insieme ai loro sali, definiti agenti protettivi UV nel campo della scienza e dell'ingegneria dei materiali. Queste sostanze inorganiche dotate di capacità di protezione UV presentano caratteristiche quali l'innocuità per l'uomo e gli animali, pur essendo prive di odori o irritazioni a contatto con la pelle; la stabilità termica, senza decomporsi o evaporare facilmente; e un'efficace schermatura contro i dannosi raggi ultravioletti. Sono noti per fungere da agenti protettivi sicuri contro i raggi UV, offrendo al contempo l'ulteriore vantaggio di inibire la proliferazione di batteri e funghi e di tenere lontani i cattivi odori.

2. Agenti di finitura organici resistenti ai raggi UV:

Gli agenti schermanti organici resistenti ai raggi UV sono classificati specificamente come segue:

Composti del benzone.

Classe dei benzotriazoli.

Composti dell'acido salicilico.

Polimero organico di nichel.

Classe delle triazine.

Sostituire l'acrilonitrile.

Esteri cinnamati

Acido amminobenzoico e suoi esteri.

3. Produzione di fibre e tessuti resistenti ai raggi UV

Fibra resistente ai raggi UV

tel, in Cina, si sono registrati progressi nella creazione di fibre anti-UV, con particolare attenzione allo sviluppo di materiali in poliestere che offrono protezione UV. Tra questi, fibre di poliestere in fiocco, POI in poliestere, FDV, UDF e DTU. Alcune fibre di poliestere sono in grado di bloccare fino al 94-98% dei raggi UV.

Esistono metodi per creare fibre che resistono efficacemente ai raggi UV e possono essere classificate nei quattro tipi seguenti.

Metodo post-impianto

Dopo aver completato il processo di produzione di fibre come quelle di cotone, tenendo presente la resistenza ai raggi UV attraverso metodi quali bagni di immersione e di tintura o tecniche di stampa per incorporare agenti di finitura anti-UV nelle fibre.

Metodo di filatura per copolimerizzazione

Il metodo di filatura per copolimerizzazione prevede innanzitutto la copolimerizzazione degli assorbitori ultravioletti con monomeri di polimeri fibrosi, per poi produrre polimeri con funzione anti-ultravioletta. Successivamente, vengono utilizzati metodi di filatura convenzionali per produrre fibre anti-ultravioletta. Questo metodo viene utilizzato principalmente per produrre fibre sintetiche in poliestere con funzione anti-ultravioletta. Queste fibre presentano buone proprietà anti-ultravioletta e possono assorbire efficacemente i raggi ultravioletti con lunghezze d'onda di 280-340 nm.

Bprestato Sappuntare

Il filato misto può essere classificato come filato misto e i filati misti tagliati sono disponibili sul mercato per varietà di fibre sintetiche che vengono filate direttamente; è possibile migliorare la protezione UV di queste fibre incorporando agenti di finitura anti UV nel fluido di filatura (fuso di filatura o soluzione di filatura) o direttamente nel materiale polimerico stesso.

Metodo di filatura composita

Le fibre prodotte tramite filatura presentano in genere una struttura interna a strato sottile, in cui lo strato centrale è infuso con agenti di finitura resistenti ai raggi UV e lo strato esterno è composto da materiali polimerici tradizionali.

Tessuti resistenti ai raggi UV

I tessuti resistenti ai raggi UV vengono creati attraverso processi di finitura tessile che si concentrano sull'uso di agenti in grado di resistere alle radiazioni UV e sulla preparazione di liquidi per le applicazioni di finitura, scegliendo al contempo metodi di finitura appropriati.

Metodo di rivestimento superficiale

L'applicazione di un agente di finitura UV all'agente di rivestimento e il successivo utilizzo di una macchina di rivestimento per creare una pellicola sulla superficie del tessuto attraverso l'essiccazione e il trattamento termico: è il metodo di rivestimento superficiale che garantisce protezione UV e protezione solare efficaci su vari tipi di fibre a basso costo, senza la necessità di tecniche di applicazione avanzate o di attrezzature specifiche. La consistenza e le caratteristiche degli articoli trattati con questa tecnica possono subire alcune modifiche in termini di aspetto, capacità di assorbimento dell'acqua e permeabilità all'aria. Questo metodo è tipicamente utilizzato quando si lavora con materiali come tende e ombrelloni da lavoro.

Metodo di immersione

(1) Tintura nello stesso bagno. Gli assorbitori UV in poliestere sono idrofobici e presentano una certa affinità per il poliestere, pertanto è possibile utilizzare processi di tintura ad alta temperatura e alta pressione per ottenere una finitura e una tintura resistenti ai raggi UV nello stesso bagno.

(2) Metodo di immersione separato. Gli assorbitori UV idrosolubili, grazie ai loro gruppi di acido solfonico, possono essere utilizzati nello stesso bagno con coloranti anionici come coloranti acidi e coloranti a complessi metallici per la tintura di lana, seta e nylon. Questo metodo è adatto per tessuti di lana, seta, nylon e cotone, ma non è molto adatto per tessuti in poliestere a causa dei costi elevati e dei risultati insoddisfacenti.

Legge sulla stampa

Per migliorare la resistenza del colore dei tessuti stampati all'esposizione alla luce, si ottiene un miglioramento includendo assorbitori UV nella pasta da stampa insieme a coloranti spesso utilizzati per tessuti decorativi per interni che richiedono elevati livelli di resistenza alla luce; per questo motivo i paesi stranieri optano comunemente per assorbitori UV e coloranti con una resistenza alla luce superiore per scopi di co-stampa sui loro tessuti.

Metodo di laminazione a immersione

La tecnica di laminazione a immersione funziona bene con diversi tipi di tessuto; gli assorbitori UV solubili in acqua possono legarsi alle fibre idrofile, mentre gli assorbitori UV insolubili possono legarsi alle fibre idrofobiche quando esposti ad alte temperature, in modo simile al processo di tintura a caldo con coloranti dispersi.

Microcapsula Pelaborazione

La creazione di microcapsule attraverso la lavorazione delle microcapsule include la fabbricazione di capsule contenenti assorbitori di raggi ultravioletti avvolti da polimeri ad alto peso molecolare, utilizzando una tecnica che combina polimerizzazione e microincapsulazione simultaneamente. L'incapsulamento degli assorbitori all'interno del nucleo della capsula e la successiva applicazione delle microcapsule al tessuto mediante adesivi e agenti reticolanti consentono di ottenere tessuti con una protezione dai raggi ultravioletti superiore all'85%.

4. Valutazione delle prestazioni di resistenza ai raggi UV del tessuto

Esistono numerosi standard per misurare la resistenza ai raggi UV dei tessuti, come AS/NZS 4399-1996 in Australia e Nuova Zelanda, GB/T 18830-2009 in Cina, AATCC183-2014, ASTM D6603-2012, ASTM D6544-2012 negli Stati Uniti, ecc.

Metodo di valutazione delle prestazioni di resistenza ai raggi UV

Metodo di prova standard

Lo standard cinese GB/T 18830-2009 "Valutazione delle prestazioni di protezione UV dei tessuti" specifica i metodi di prova per le prestazioni di protezione UV dei tessuti, nonché i metodi di valutazione ed espressione del livello di protezione. Questo standard stabilisce che quando il valore UPF del campione è superiore a 40 e il T (UV-A) è inferiore al 5%, il prodotto può essere definito resistente ai raggi UV.

Altri metodi di prova

(1) Metodo dello spettrofotometro ultraviolettoUtilizzando uno spettrofotometro UV come sorgente di radiazione, viene generato un certo intervallo di lunghezze d'onda (280-400 nm) di luce ultravioletta e irradiato sul tessuto. Quindi, una sfera integratrice viene utilizzata per raccogliere il flusso di radiazione che attraversa il tessuto in varie direzioni e viene calcolata la trasmittanza UV. Minore è la trasmittanza UV, migliore è la capacità del tessuto di schermare i raggi UV.

(2) Metodo di accumulo dell'intensità UV. Utilizzando la luce ultravioletta (UV) per irradiare un tessuto posizionato su un accumulatore di intensità UV, irradiarlo per un dato periodo di tempo, misurare la quantità cumulativa di luce UV che attraversa il tessuto e quindi calcolarla. Minore è la quantità cumulativa di radiazione ultravioletta che attraversa il tessuto, migliore è la qualità dell'effetto.

(3) Metodo dell'iluminometro. Utilizzando una lampada UV come sorgente luminosa e aggiungendo un vetro trasparente UV al misuratore di luminosità, misurare la quantità cumulativa di Q8 che passa attraverso il campione e la quantità cumulativa di irradiazione senza posizionare il campione.

(4) Metodo di dissolvenzaCoprire il campione sulla scheda standard di resistenza alla luce, a 50 cm di distanza dal campione, e irradiarlo con luce ultravioletta per determinare il tempo necessario alla scheda standard di resistenza alla luce per cambiare colore al livello 1. Maggiore è il tempo impiegato, migliore sarà l'effetto schermante.

Indicatori per la valutazione delle prestazioni di resistenza ai raggi UV

Rapporto di trasmittanza UV

La trasmittanza UV è la misura della radiazione UV che attraversa un campione rispetto alla radiazione UV che attraversa il campione in assenza di campione. L'utilizzo della trasmittanza aiuta a valutare la protezione UV fornita dai tessuti e consente di effettuare calcoli per determinare se la trasmittanza UV di un tessuto è inferiore al livello accettabile per prevenire danni alla pelle causati dai raggi UV, in determinate situazioni.

Tasso di schermatura UV

Il tasso di protezione UV è un parametro che aiuta i consumatori a comprendere in modo semplice e immediato quanto un prodotto blocchi i raggi UV. Sebbene la trasmittanza UV e il tasso di schermatura UV possano essere spiegati in modo diverso a seconda dei punti di vista, essi trasmettono sostanzialmente il significato alla persona media.

Fattore di protezione solare (SP). Livello di schermatura dai raggi ultravioletti (URSL).

Gli SPF sono comuni nei cosmetici, mentre gli UPF sono prevalenti nei tessuti per la protezione dai raggi UV. Gli UPF misurano il livello di resistenza ai raggi UV dei tessuti e sono fondamentali per valutarne le prestazioni contro i raggi UV.

Protezione solare UPF Rangelo	Pprotezione Classificazione	UV Ttrasmissione (%)	Protezione solare UPF Gcorsa
15~24	Migliore protezione	6.7~4.2	15,20
25~39	Ottima protezione	4.1~2.6	25,30,35
40~50,50+	Protezione davvero eccellente	≤2.5	40,45,50,50+

Tasso di penetrazione

Negli standard nazionali, il valore UPF e la trasmittanza UV-A vengono utilizzati insieme come indicatori per valutare le prestazioni di resistenza ai raggi UV, con un valore UPF superiore a 30 e una trasmittanza UV-A non superiore al 5%.

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