자외선 차단 및 난연 처리된 원단 및 직물

에이요약. 본 기사에서는 자외선 차단 원단의 중요성, 자외선 차단 원리 및 생산 공정, 그리고 원단의 자외선 차단 성능 평가 방법 및 지표에 대해 주로 소개합니다. BEGOODTEX는 자외선 차단 기술을 난연 원단에 접목했습니다.

1. 개요

자외선의 분류 및 기능

태양 스펙트럼은 우리가 눈으로 볼 수 있는 빛 외에도 자외선과 적외선을 포함합니다. 자외선은 가시광선보다 파장이 짧은 파장의 빛으로, 전체 스펙트럼의 약 6%를 차지합니다. 자외선의 파장 범위는 200~400나노미터입니다. 파장과 자외선이 생물학적으로 미치는 다양한 영향에 따라 자외선은 세 가지 대역으로 분류됩니다. 320~400나노미터의 파장을 가진 UV A, 290~320나노미터의 파장을 가진 UV B, 그리고 200~290나노미터의 파장을 가진 UV C가 그것입니다.

대기의 보호층인 오존층은 최근 인간 활동과 일상생활에서 배출되는 프레온과 같은 염화불화탄소(CFC)로 인해 감소하고 있습니다. 오존층이 얇아지면서 지표면에 도달하는 자외선량이 증가했고, 이로 인해 자외선에 과도하게 노출되어 발생하는 질병이 늘어나고 있습니다. 일반적인 의류 소재는 자외선을 50% 정도 차단해 주는데, 이는 필요한 보호 기준에 미치지 못합니다. 게다가 장시간 자외선에 노출되면 섬유가 변색되고 노화될 수 있습니다. 따라서 섬유에 자외선 차단 처리를 하는 것이 필수적입니다.

섬유의 자외선 저항성 고려 사항

햇빛이 직물 표면에 닿으면 일부는 반사되고 일부는 흡수되며 나머지는 직물을 통과합니다. 직물은 다양한 종류의 섬유로 구성되어 있으며, 자외선을 흡수하고 산란시켜 투과율을 낮추는 복잡한 표면 패턴을 가지고 있습니다. 자외선이 산란되고 반사되는 방식은 개별 섬유의 고유한 표면 모양뿐만 아니라 직물의 구조와 색상의 강도에 따라 다릅니다. 따라서 유해한 자외선에 대한 직물의 효과를 검토할 때는 다양한 요소를 종합적으로 고려하는 것이 중요합니다.

섬유 유형

다양한 종류의 섬유는 자외선 흡수 정도가 각기 다릅니다. 자외선의 확산 반사는 분자 수준에서의 구성 및 구조, 표면 특성, 단면 모양 등 여러 요인에 의해 결정됩니다. 같은 소재로 만들어졌더라도 단면이 다른 섬유는 접촉면적에 따라 자외선을 반사하는 정도가 다르고 흡수 능력 또한 달라집니다. 합성 섬유로 만든 직물과 비교했을 때, 평탄하고 불규칙한 섬유로 만든 합성 섬유가 자외선 차단 효과가 더 뛰어납니다. 가는 섬유로 만든 직물은 긴 섬유로 만든 직물보다 자외선 차단 효과가 우수하며, 가공된 실크 제품은 합성 섬유로 만든 생사 제품보다 자외선 차단 효과가 뛰어나고, 거친 직물보다는 가는 직물이 더 선호됩니다.

다양한 직물의 UPF 값 비교
제품명	적용 범위 계수(%)	원단 중량(g/㎡)	UPF
폴리에스터 태피터	98	142.9	34
순면 트윌 원단	100	264.8	13
폴리에스터 니트 원단	81	106.1	17
면바늘 직조	83	124.1	4
폴리에스터 직물	82	133.0	12
면 프린트 원단	81	106.1	4

처리된 원단

코팅이나 발수/발유 처리와 같은 마감 처리를 거친 직물은 자외선 차단 기능이 향상될 수 있습니다. 이러한 향상은 처리 후 직물의 두께 증가 및 다공성 감소와 마감 처리제 자체의 자외선 차단 기능에 기인합니다.

2. 자외선 차단 마감 메커니즘 및 자외선 차단 마감제

자외선 차단 마감 처리 메커니즘

빛이 물체에 닿으면 표면의 일부는 반사되고, 일부는 물체에 흡수되며, 나머지는 물체를 통과합니다. 일반적으로 투과율에서 반사율을 빼고 흡수율을 더하면 100%가 됩니다. 자외선 차단 처리의 원리는 섬유나 직물에 자외선 차단제를 사용하는 것입니다. 햇빛이 직물 표면에 닿으면 극히 일부만 소재의 미세한 구멍을 통해 투과하고, 대부분은 반사되거나 자외선 차단 화합물에 흡수되어 에너지가 낮아진 후 다시 방출됩니다. 이렇게 자외선을 효과적으로 차단하는 것입니다. 본질적으로 섬유는 빛을 반사하거나 흡수하는 두 가지 주요 방식으로 자외선을 차단합니다.

자외선 차단 마감제

자외선 차단을 위해 일반적으로 사용되는 마감제는 무기 마감제와 유기 마감제, 두 가지 범주로 나뉩니다.

1. 무기 자외선 차단 마감제:

대부분의 무기 자외선 차단 마감재는 금속 및 금속 산화물과 그 염으로 구성되며, 재료 과학 및 공학 분야에서 자외선 차단제(UV 보호제)로 불립니다. 이러한 무기 자외선 차단 물질은 인체와 동물에 무해하고, 냄새가 없으며, 피부 접촉 시 자극을 유발하지 않는 등의 특성을 보입니다. 또한 쉽게 분해되거나 증발하지 않고 열 안정성을 나타내며, 유해한 자외선을 효과적으로 차단합니다. 이들은 자외선 차단 효과를 제공할 뿐만 아니라 박테리아와 곰팡이의 증식을 억제하고 불쾌한 냄새를 제거하는 추가적인 이점도 제공합니다.

2. 유기 자외선 차단 마감제:

유기 자외선 차단제는 다음과 같이 구체적으로 분류됩니다

벤존 화합물.

벤조트리아졸 계열.

살리실산 화합물.

유기 니켈 폴리머.

트리아진 계열.

아크릴로니트릴을 교체하십시오.

신남산 에스테르

아미노벤조산 및 그 에스테르.

3. 자외선 차단 섬유 및 직물 생산

자외선 차단 섬유

tel중국에서는 자외선 차단 섬유 개발, 특히 자외선 차단 기능을 제공하는 폴리에스터 소재 개발에 상당한 진전이 있었습니다. 이러한 소재에는 폴리에스터 스테이플 섬유, 폴리에스터 POI, FDV, UDF, DTU 등이 있습니다. 일부 폴리에스터 섬유는 자외선을 최대 94~98%까지 차단할 수 있는 것으로 나타났습니다.

자외선을 효과적으로 차단하는 섬유를 만드는 방법에는 여러 가지가 있으며, 이러한 방법은 다음과 같은 네 가지 유형으로 분류할 수 있습니다.

이식 후 방법

면섬유와 같은 섬유의 생산 공정을 완료한 후, 침지 및 염색조 또는 인쇄 기술과 같은 방법을 통해 자외선 차단 마감제를 섬유에 함침시켜 자외선 저항성을 확보합니다.

공중합 방사법

공중합 방사법은 먼저 자외선 흡수제와 섬유 형성 고분자 단량체를 공중합하여 자외선 차단 기능을 갖는 고분자를 제조합니다. 그런 다음, 일반적인 방사법을 이용하여 자외선 차단 섬유를 생산합니다. 이 방법은 주로 자외선 차단 기능을 갖는 폴리에스터 합성 섬유를 생산하는 데 사용됩니다. 이러한 섬유는 우수한 자외선 차단 특성을 가지며 280~340nm 파장의 자외선을 효과적으로 흡수합니다.

비빌려주었다 에스핀 고정

혼방사는 합성 섬유를 직접 방적하여 만든 원사 및 슬라이스 혼방사로 분류할 수 있으며, 시중에는 이러한 합성 섬유에 자외선 차단 마감제를 방사액(방사 용융액 또는 방사 용액)에 첨가하거나 고분자 소재 자체에 직접 첨가하여 자외선 차단 기능을 향상시킬 수 있습니다.

복합 방사법

방사법으로 생산된 섬유는 일반적으로 자외선 차단 마감제가 첨가된 심층과 기존의 고분자 소재로 구성된 외층으로 이루어진 스킨 코어 구조를 나타냅니다.

자외선 차단 섬유

자외선 차단 섬유는 자외선 차단제를 사용하고, 적절한 마감 방법을 선택하는 등 마감 공정에 중점을 두어 만들어집니다.

표면 코팅 방법

자외선 차단 마감제를 코팅제에 첨가한 후 코팅기를 사용하여 건조 및 열처리 과정을 거쳐 직물 표면에 필름을 형성하는 표면 코팅법은 다양한 종류의 섬유에 자외선 차단 및 햇빛 차단 기능을 효과적으로 구현하는 방법입니다. 이 방법은 고도의 기술이나 장비 없이도 저렴한 비용으로 사용할 수 있습니다. 다만, 이 기술로 처리된 제품은 외관, 흡수성, 통기성 등에서 질감과 특성이 다소 변화할 수 있습니다. 이 방법은 주로 작업복, 햇빛 가리개, 텐트 등의 소재에 적용됩니다.

침지법

(1) 동일욕 염색법. 폴리에스터 자외선 흡수제는 소수성을 가지며 폴리에스터에 대한 일정한 친화성을 지니고 있어 고온 고압 염색 공정을 통해 동일한 욕조에서 자외선 차단 마감 및 염색을 동시에 수행할 수 있습니다.

(2) 분리침지법. 수용성 자외선 흡수제는 설폰산기를 함유하고 있어 산성 염료나 금속 착물 염료와 같은 음이온성 염료와 함께 염색조에서 양모, 실크, 나일론 염색에 사용할 수 있습니다. 이 방법은 양모, 실크, 나일론, 면직물에는 적합하지만, 비용이 많이 들고 결과가 만족스럽지 못하여 폴리에스터 직물에는 적합하지 않습니다.

인쇄법

인쇄된 직물의 색상 내구성을 향상시키기 위해, 실내 장식용 직물에 주로 사용되는 염료와 함께 인쇄 페이스트에 자외선 흡수제를 첨가합니다. 이러한 이유로 해외에서는 직물에 자외선 흡수제와 내광성이 우수한 염료를 함께 사용하여 공동 인쇄를 하는 경우가 많습니다.

침지 롤링 방식

침지 롤링 기법은 다양한 종류의 직물에 효과적입니다. 수용성 자외선 흡수제는 친수성 섬유에, 불용성 자외선 흡수제는 소수성 섬유에 고온에 노출될 때 결합할 수 있는데, 이는 분산 염료를 사용하는 열 용융 염색 공정과 유사합니다.

마이크로캡슐 피처리

마이크로캡슐 제조 공정은 중합과 마이크로캡슐화를 동시에 진행하는 기술을 이용하여 고분자량 폴리머로 자외선 흡수제를 캡슐화하는 것을 포함합니다. 흡수제를 캡슐 중심부에 캡슐화한 후, 접착제와 가교제를 사용하여 마이크로캡슐을 직물에 부착하면 85% 이상의 자외선 차단 효과를 갖는 직물을 얻을 수 있습니다.

4. 직물의 자외선 저항 성능 평가

직물의 자외선 저항성을 측정하는 데에는 호주 및 뉴질랜드의 AS/NZS 4399-1996, 중국의 GB/T 18830-2009, 미국의 AATCC183-2014, ASTM D6603-2012, ASTM D6544-2012 등 다양한 표준이 있습니다.

자외선 저항성 성능 평가 방법

표준 시험 방법

중국 표준 GB/T 18830-2009 "섬유의 자외선 차단 성능 평가"는 섬유의 자외선 차단 성능 시험 방법과 차단 수준의 평가 및 표현 방법을 규정하고 있습니다. 이 표준에 따르면 시료의 UPF 값이 40보다 크고 T(UV-A)가 5% 미만일 경우 자외선 차단 제품으로 간주할 수 있습니다.

기타 테스트 방법

(1) 자외선 분광광도계법자외선 분광광도계를 광원으로 사용하여 특정 파장 범위(280~400nm)의 자외선을 발생시켜 직물에 조사합니다. 그런 다음 적분구를 사용하여 직물을 통과하는 다양한 방향의 복사량을 수집하고 자외선 투과율을 계산합니다. 자외선 투과율이 작을수록 직물의 자외선 차단 능력이 우수합니다.

(2) 자외선 강도 누적 방법. 자외선(UV)을 자외선 강도 축적기 위에 놓인 천에 일정 시간 동안 조사한 후, 천을 통과하는 누적 자외선량을 측정하여 계산합니다. 천을 통과하는 누적 자외선량이 적을수록 좋습니다.

(3) 조도계법. UV 램프를 광원으로 사용하고 조도계에 UV 투과 유리를 추가하여 시료를 놓지 않은 상태에서 시료를 통과하는 Q8의 누적량과 누적 조사량을 측정한다.

(4) 페이딩 방식시료를 내광성 표준 카드 위에 놓고 시료에서 50cm 떨어진 위치에서 자외선을 조사하여 내광성 표준 카드의 색이 1단계로 변하는 데 걸리는 시간을 측정합니다. 시간이 길수록 차폐 효과가 좋습니다.

자외선 저항 성능 평가 지표

자외선 투과율

자외선 투과율은 시료를 통과하는 자외선 양과 시료가 없을 때 통과하는 자외선 양을 비교하는 측정값입니다. 투과율을 이용하면 직물의 자외선 차단 기능을 평가할 수 있으며, 특정 상황에서 직물의 자외선 투과율이 자외선으로 인한 피부 손상을 방지하기에 허용 가능한 수준보다 낮은지 여부를 계산할 수 있습니다.

자외선 차단율

자외선 차단율은 소비자가 제품의 자외선 차단 능력을 직관적이고 쉽게 이해할 수 있도록 도와주는 지표입니다. 자외선 투과율과 자외선 차단율은 관점에 따라 다르게 설명될 수 있지만, 본질적으로는 일반인에게 동일한 의미를 전달합니다.

자외선 차단 지수(SP). 자외선 차단 등급(URSL).

SPF는 화장품에서 흔히 볼 수 있으며, UPF는 자외선 차단 목적으로 섬유에 널리 사용됩니다. UPF는 직물의 자외선 차단 수준을 측정하는 지표이며, 자외선에 대한 성능을 평가하는 데 매우 중요합니다.

UPF 아르 자형앙주	피보호 씨분류	자외선 티송금률(%)	UPF G레이드
15~24	더 나은 보호	6.7~4.2	15,20
25~39	매우 훌륭한 보호	4.1~2.6	25,30,35
40~50,50+	매우 뛰어난 보호 기능	≤2.5	40,45,50,50+

침투율

국가 표준에서는 자외선 차단 성능 평가 지표로 UPF 값과 UV-A 투과율을 함께 사용하며, UPF 값이 30 이상이고 UV-A 투과율이 5% 이하인 경우를 기준으로 합니다.

5. 탐험하기비굿텍스 반대자외선 에프절뚝거리는–난연제 티기술

비굿텍스 제안합니다 반대-유다섯난연성 직물 상업용 및 주거용 환경 모두에서 안전성과 내구성을 보장합니다. 당사의 적용 분야는 다음과 같습니다 보호복 그리고 인테리어 장식 재료 이러한 고성능 섬유의 다재다능함과 효율성을 보여줍니다.