紫外線防止難燃性織物および繊維

あ要約. この記事では、主にUVカット生地の重要性、UVカットの原理と製造プロセス、そして生地のUVカット性能を評価する方法と指標について紹介します。BEGOODTEXは、UVカット技術を難燃性生地に融合させています。.

1. 概要

紫外線の分類と機能

太陽光スペクトルには、目に見える光に加えて、肉眼では見えない紫外線と赤外線も含まれています。紫外線は可視光よりも波長が短い波の一種で、スペクトルの約6%を占めています。放射線の波長範囲は200～400ナノメートルです。波長と放射線の様々な生物学的影響に基づいて、3つの帯域に分類されます。320～400ナノメートルの光波はUV A、290～320ナノメートルの波長範囲はUV B、そして200～290ナノメートルの波長範囲はUV Cです。.

近年、人間の活動や日常生活からフロンなどのクロロフルオロカーボンが排出され、大気の保護層であるオゾン層が破壊されています。オゾン層の薄化は、地表に到達する放射線量の増加につながり、紫外線への過度な曝露による疾患の増加につながっています。一般的な衣料素材は紫外線を50%しか遮断できませんが、これは必要な保護基準を満たしていません。さらに、放射線への長期曝露は、生地の色あせや劣化につながる可能性があります。そのため、繊維製品へのUV加工が不可欠となっています。.

繊維の紫外線耐性に関する考慮事項

太陽光が布地の表面に当たると、一部は反射し、一部は吸収され、残りは布地を透過します。布地は様々な種類の繊維で構成されており、複雑な表面模様が紫外線を吸収・散乱することで透過率を低下させます。紫外線の散乱・反射の仕方は、個々の繊維の表面形状、布地の構造、色の濃淡などによって異なります。したがって、有害な紫外線に対する繊維製品の効果を検討する際には、様々な側面を徹底的に考慮することが重要です。.

繊維の種類

繊維の種類によって吸収度合いは異なり、分子レベルでの組成や構造、表面特性や断面形状などにより紫外線を乱反射します。同じ繊維でも断面形状の異なる素材で作られており、接触面積によって吸収性能が異なり、紫外線反射率も異なります。特に断面形状の異なる合成繊維に比べ、平繊維や異形繊維の合成繊維はこの点で優れた性能を発揮します。繊維を含む生地は長繊維を含む生地よりも紫外線カット効果が高く、また、加工されたシルク製品は合成繊維で作られた生糸製品よりも優れており、生地の目が粗いものよりも細いものが好まれます。.

異なる生地のUPF値の比較
製品名	被覆係数（％）	生地の重さ（g/㎡）	UPF
ポリエステルタフタ	98	142.9	34
純綿ツイル生地	100	264.8	13
ポリエステルニット生地	81	106.1	17
綿針織り	83	124.1	4
ポリエステル織物	82	133.0	12
綿プリント生地	81	106.1	4

トリートメントファブリック

コーティングや撥水・撥油加工などの加工を施した生地は、その加工によって紫外線カット性能が向上する場合があります。これは、加工後の生地の厚みの増加と多孔性の低下、そして加工剤自体が持つ本来の紫外線カット能力によるものです。.

2. 紫外線防止加工メカニズムと紫外線防止加工剤

UV耐性仕上げのメカニズム

光が物体に当たると、その表面の一部は反射し、一部は物体に吸収され、残りは物体を透過します。一般的に、透過率から反射率を差し引き、吸収率を足すと100%になります。紫外線処理の背後にある考え方は、繊維や布地に紫外線遮蔽剤を用いて処理することです。太陽光が布地の表面に当たると、ごく一部だけが素材の隙間を透過します。その大部分は反射されるか、紫外線保護化合物によって吸収され、低エネルギーに変換されてから再び放射されます。つまり、紫外線を効果的に遮断するのです。つまり、繊維は主に光の反射と吸収という2つの方法で放射線を遮蔽しているのです。.

紫外線耐性仕上げ剤

紫外線耐性のために一般的に使用される仕上げ剤には、無機と有機の 2 つのカテゴリがあります。.

1. 無機UV耐性仕上げ剤：

使用されている無機系UVカット剤の多くは、金属や金属酸化物、およびその塩で構成されており、材料科学分野ではUVカット剤と呼ばれています。これらのUVカット機能を持つ無機物質は、人や動物に無害で、皮膚に触れても臭いや刺激がなく、熱的に安定しているため分解・蒸発しにくく、有害な紫外線を効果的に遮断するなどの特性を有しています。紫外線から確実に保護するだけでなく、細菌やカビの増殖を抑制し、不快な臭いを防ぐ効果も期待できます。.

2. 有機UV耐性仕上げ剤：

有機系紫外線耐性遮蔽剤は具体的には以下のように分類されます。

ベンゾ化合物。.

ベンゾトリアゾール系。.

サリチル酸化合物。.

有機ニッケルポリマー。.

トリアジンクラス。.

アクリロニトリルを交換してください。.

ケイ皮酸エステル

アミノ安息香酸およびそのエステル。.

3. 紫外線耐性繊維および織物の製造

紫外線耐性繊維

中国ではtel、紫外線カット繊維の開発が進んでおり、特に紫外線カット機能を持つポリエステル素材の開発に注力しています。ポリエステル短繊維、ポリエステルPOI、ポリエステルFDV、UDF、DTUなどの種類があり、一部のポリエステル繊維は94～98%もの紫外線を遮断することが可能です。.

紫外線に効果的に耐性のある繊維を作成する方法があり、これらは次の 4 つのタイプに分類できます。.

移植後の方法

浸漬や染色浴、印刷技術などの方法により、紫外線耐性を考慮した綿繊維などの繊維の製造工程が完了した後、繊維に紫外線防止仕上げ剤を埋め込みます。.

共重合紡糸法

共重合紡糸法は、まず紫外線吸収剤を繊維形成ポリマーのモノマーと共重合させ、紫外線防止機能を有するポリマーを製造します。その後、従来の紡糸法を用いて紫外線防止繊維を製造します。この方法は主に紫外線防止機能を有するポリエステル合成繊維の製造に用いられます。これらの繊維は優れた紫外線防止特性を有し、波長280～340nmの紫外線を効果的に吸収します。.

B貸し出された sピン留め

混紡糸は混紡糸とスライス混紡糸に分類され、直接紡糸される合成繊維品種として市場で入手可能です。紡糸流体（紡糸溶融物または紡糸溶液）またはポリマー材料自体に直接紫外線防止仕上げ剤を組み込むことで、これらの繊維の紫外線保護を強化できます。.

複合紡糸法

紡糸によって生産される繊維は、通常、コア層に紫外線耐性仕上げ剤が注入され、外層が従来のポリマー材料で構成されるスキンコア構造を示します。.

紫外線耐性繊維

UV 耐性繊維は、適切な仕上げ方法を選択しながら、紫外線に耐える薬剤の使用と仕上げアプリケーション用の液体の準備に重点を置いた繊維仕上げプロセスによって作成されます。.

表面コーティング方法

表面コーティング工法は、コーティング剤にUV加工剤を塗布し、コーティング機を用いて乾燥・熱処理することで布地に膜を形成する工法です。高度な加工技術や設備を必要とせず、様々な繊維に低コストでUVカット・日焼け防止効果を発揮します。この技術で処理された製品は、風合いや外観、吸水性、通気性などに変化が生じる場合があります。この工法は、作業服の日よけやテントなどの素材によく用いられます。.

浸漬法

（１）同浴染色法. ポリエステル紫外線吸収剤は疎水性があり、ポリエステルと一定の親和性があるため、高温高圧染色プロセスを使用して、同一槽内で紫外線耐性仕上げと染色を実現できます。.

（２）分離浸漬法. 水溶性紫外線吸収剤はスルホン酸基を有するため、ウール、シルク、ナイロンの染色において、酸性染料や金属錯体染料などのアニオン性染料と同一浴で使用することができます。この方法はウール、シルク、ナイロン、綿織物に適していますが、コストが高く、満足のいく結果が得られないため、ポリエステル織物にはあまり適していません。.

印刷法

プリント生地の光への露出に対する色の耐久性を高めるために、高い耐光性が求められる室内装飾生地によく使用される染料とともに、UV吸収剤をプリント糊に含めることが実現します。そのため、海外では、繊維製品への共プリントに、耐光性に優れたUV吸収剤と染料を選択することが一般的です。.

浸漬圧延法

浸漬ローリング技法は、さまざまなタイプの布地に適しています。水溶性の紫外線吸収剤は親水性繊維に結合し、不溶性の紫外線吸収剤は高温にさらされると疎水性繊維に結合することができます。これは、分散染料を使用したホットメルト染色のプロセスに似ています。.

マイクロカプセル p処理

マイクロカプセル化処理によるマイクロカプセルの製造は、重合とマイクロカプセル化を同時に組み合わせた技術を用いて、紫外線吸収剤を高分子ポリマーで包み込んだカプセルを製造する工程です。吸収剤をカプセルのコアに封入し、その後、接着剤と架橋剤を用いてマイクロカプセルを布地に接着することで、85%を超える紫外線カット率を持つ繊維製品が得られます。.

4. 布地の紫外線耐性性能の評価

生地の紫外線耐性を測定するための規格は、オーストラリアとニュージーランドの AS/NZS 4399-1996、中国の GB/T 18830-2009、米国の AATCC183-2014、ASTM D6603-2012、ASTM D6544-2012 など、数多くあります。.

耐紫外線性能の評価方法

標準的な試験方法

中国規格GB/T 18830-2009「繊維製品の紫外線カット性能評価」は、繊維製品の紫外線カット性能試験方法、ならびにカットレベルの評価・表示方法を規定しています。この規格では、サンプルのUPF値が40以上、かつT(UV-A)が5%未満の場合、UVカット製品とみなすことができると規定されています。.

その他のテスト方法

（１）紫外線分光光度計法紫外線分光光度計を光源として、特定の波長域（280～400nm）の紫外線を発生させ、布地に照射します。次に、積分球を用いて布地を様々な方向から透過する放射束を集光し、紫外線透過率を計算します。紫外線透過率が小さいほど、布地の紫外線遮蔽能力は高くなります。.

（２）紫外線強度積算法. 紫外線（UV）強度計に載せた布地に紫外線（UV）を照射し、一定時間照射した後、布地を通過したUV光の積算量を測定し、算出します。布地を通過する紫外線の積算量が少ないほど、優れた性能を示します。.

（３）照度計法. 光源としてUVランプを使用し、照度計にUV透過ガラスを追加し、サンプルを置いた状態でのQ8の透過積算光量と照射積算光量を測定します。.

（4）フェーディング法. サンプルを耐光性標準カードの上に置き、サンプルから50cm離して紫外線を照射し、耐光性標準カードの色がレベル1に変化するまでの時間を測定し、照射時間が長いほど遮蔽効果が高くなります。.

紫外線耐性性能を評価する指標

紫外線透過率

紫外線透過率は、サンプルを透過する紫外線量と、サンプルがない場合の透過する紫外線量を比較して測定するものです。透過率を用いることで、生地の紫外線カット性能を評価することができ、特定の状況において、生地の紫外線透過率が紫外線による皮膚へのダメージを防ぐための許容レベルを下回っているかどうかを計算で判断することができます。.

紫外線遮蔽率

UVカット率は、消費者が製品がどれだけ紫外線をカットするかを分かりやすく、かつ共感しやすい形で理解するのに役立つ指標です。紫外線透過率と紫外線遮蔽率は、それぞれの視点によって説明が異なる場合がありますが、一般の人にとっては、基本的にその意味を理解できる指標です。.

サンプロテクションファクター（SP）。紫外線遮蔽レベル（URSL）。.

SPFは化粧品でよく見られますが、UPFは紫外線カットを目的とした繊維製品でよく見られます。UPFは繊維の紫外線耐性レベルを示す指標であり、紫外線に対する性能を評価する上で非常に重要です。.

UPF Rアンジュ	P保護 C分類	紫外線 T透過率（％）	UPF Gトレード
15~24	より良い保護	6.7~4.2	15,20
25~39	非常に優れた保護	4.1~2.6	25,30,35
40~50,50+	非常に優れた保護	≤2.5	40,45,50,50+

普及率

国家規格では、UPF値とUV-A透過率が紫外線耐性性能を評価する指標として併用されており、UPF値は30以上、UV-A透過率は5%以下となっています。.

5. 探検ビーグッドテックス 反紫外線 Fラメ–難燃剤 Tテクノロジー

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