UV-werende, vlamvertragende stoffen en textiel

Aabstract. Dit artikel introduceert voornamelijk het belang van UV-bestendige stoffen, de principes en productieprocessen van UV-bestendigheid, evenals de methoden en indicatoren voor het evalueren van de UV-bestendigheid van stoffen. BEGOODTEX combineert UV-beschermingstechnologie met vlamvertragende stoffen.

1. Overzicht

Classificatie en functie van ultraviolette straling

Naast het licht dat we kunnen zien in het zonnespectrum, bestaat het ook uit ultraviolet en infrarood licht dat niet met het blote oog te zien is. Ultraviolet licht is een type straling met een kortere golflengte dan zichtbaar licht en vormt ongeveer 6 procent van het spectrum. De golflengte van deze straling ligt tussen de 200 en 400 nanometer. Op basis van de golflengte en de verschillende biologische effecten van straling wordt het ingedeeld in drie banden: UV-A voor lichtgolven van 320 tot 400 nm; UV-B voor golflengtes van 290 tot 320 nm; en UV-C voor golflengtes van 200 tot 290 nm.

De ozonlaag, de beschermende laag van de atmosfeer, wordt de laatste jaren dunner door de uitstoot van chloorfluorkoolwaterstoffen zoals freon, afkomstig van menselijke activiteiten en dagelijkse routines. Deze verdunning van de ozonlaag heeft geleid tot een toename van de straling die het aardoppervlak bereikt, met als gevolg een stijging van ziekten die worden veroorzaakt door overmatige blootstelling aan uv-straling. Gewone kleding biedt doorgaans 50% bescherming tegen ultraviolette straling, wat onvoldoende is om aan de vereiste beschermingsnormen te voldoen. Bovendien kan langdurige blootstelling aan straling leiden tot verkleuring en veroudering van stoffen. Daarom is het essentieel om textiel te behandelen met uv-bescherming.

Aandachtspunten voor de UV-bestendigheid van textiel

Wanneer zonlicht het oppervlak van een stof raakt, weerkaatst een deel ervan, wordt een deel geabsorbeerd en de rest dringt door de stof heen. Stoffen bestaan ​​uit verschillende soorten vezels en hebben complexe oppervlaktepatronen die UV-stralen kunnen absorberen en verstrooien om de transmissie ervan te verminderen. De manier waarop UV-stralen verstrooien en weerkaatsen, verschilt afhankelijk van de unieke oppervlaktevormen van de individuele vezels, evenals de structuur en kleurintensiteit van de stof. Daarom is het bij het onderzoeken van de effectiviteit van textiel tegen schadelijke UV-stralen cruciaal om een ​​reeks aspecten grondig in overweging te nemen.

Vezeltype

Verschillende soorten vezels vertonen uiteenlopende absorptiegraden. Diffuse reflectie van ultraviolette straling wordt veroorzaakt door factoren zoals hun samenstelling en structuur op moleculair niveau, evenals hun oppervlaktekenmerken en dwarsdoorsnedevormen. Zelfs vezels met verschillende dwarsdoorsneden reflecteren ultraviolette straling anders, waarbij de absorptiecapaciteit wordt beïnvloed door het contactoppervlak. In vergelijking met synthetische stoffen met een vlakke of onregelmatige vezelstructuur presteren synthetische stoffen met platte vezels in dit opzicht beter. Stoffen met vezels bieden meer bescherming tegen UV-straling dan stoffen met lange vezels, terwijl bewerkte zijdeproducten beter presteren dan ruwe zijdeproducten gemaakt van synthetische vezels. Fijnere stoffen hebben de voorkeur boven grovere stoffen.

Vergelijking van UPF-waarden van verschillende stoffen
Productnaam	Dekkingscoëfficiënt (%)	Stofgewicht (g/m²)	UPF
Polyester taft	98	142.9	34
Zuiver katoenen keperstof	100	264.8	13
Polyester gebreide stof	81	106.1	17
Naaldweven met katoen	83	124.1	4
Geweven polyesterstof	82	133.0	12
Bedrukte katoenen stof	81	106.1	4

Behandelingsstof

Stoffen die behandeld zijn met afwerkingen zoals coatings of water- en olieafstotende middelen, kunnen na deze behandeling een verbeterde UV-beschermende werking hebben. Deze verbetering kan worden toegeschreven aan de toegenomen dikte en verminderde porositeit van de stof na de behandeling, evenals aan de inherente UV-werende eigenschappen van het afwerkingsmiddel zelf.

2. Mechanisme en middelen voor UV-werende afwerking

Mechanisme van UV-bestendige afwerking

Wanneer licht op een object valt, reflecteert het gedeeltelijk van het oppervlak, wordt het gedeeltelijk door het object geabsorbeerd en gaat het voor de rest door het object heen. Doorgaans is de som van transmissie min reflectie plus absorptie gelijk aan 100%. Het idee achter ultraviolette behandeling is het gebruik van uv-werende middelen om vezels of stoffen te behandelen. Wanneer zonlicht het oppervlak van de stof raakt, dringt slechts een klein deel door de openingen in het materiaal; het grootste deel wordt teruggekaatst of geabsorbeerd door de uv-werende stof en omgezet in energie met een lagere waarde voordat het opnieuw wordt uitgezonden. Hierdoor worden ultraviolette stralen effectief tegengehouden. In essentie beschermen textielstoffen tegen straling op twee manieren: door licht te reflecteren en door het te absorberen.

UV-bestendige afwerkingslaag

Er zijn twee categorieën afwerkingsmiddelen die veelvuldig worden gebruikt voor UV-bestendigheid: anorganische en organische varianten.

1. Anorganische UV-bestendige afwerkingsmiddelen:

De meeste gebruikte anorganische UV-bestendige afwerkingsmiddelen bestaan ​​uit metalen en metaaloxiden, samen met hun zouten, die in de materiaalkunde en -techniek bekend staan ​​als UV-beschermende middelen. Deze anorganische stoffen met UV-beschermende eigenschappen zijn onder andere onschadelijk voor mens en dier, geurloos en irriterend bij contact met de huid; ze zijn thermisch stabiel en ontbinden of verdampen niet gemakkelijk; en ze bieden effectieve bescherming tegen schadelijke ultraviolette straling. Ze staan ​​bekend als veilige beschermingsmiddelen tegen UV-straling en hebben als bijkomend voordeel dat ze de groei van bacteriën en schimmels remmen en onaangename geuren tegengaan.

2. Organische UV-bestendige afwerkingsmiddelen:

Organische UV-bestendige afschermingsmiddelen worden specifiek als volgt geclassificeerd:

Benzonverbindingen.

Benzotriazolenklasse.

Salicylzuurverbindingen.

Organisch nikkelpolymeer.

Triazineklasse.

Vervang acrylonitril.

Cinnamaatesters

Aminobenzoëzuur en de esters ervan.

3. Productie van UV-bestendige vezels en textiel

UV-bestendige vezel

Deteltijd is er in China vooruitgang geboekt in de ontwikkeling van UV-werende vezels, met name polyestermaterialen die UV-bescherming bieden. Voorbeelden hiervan zijn polyesterstapelvezels, polyester POI, FDV, UDF en DTU. Bepaalde polyestervezels zijn in staat om maar liefst 94 tot 98% van de UV-straling te blokkeren.

Er bestaan ​​methoden om vezels te maken die effectief bestand zijn tegen UV-straling, en deze kunnen worden onderverdeeld in de volgende vier typen.

Post-implantatiemethode

Na voltooiing van het productieproces van vezels zoals katoenvezels, waarbij UV-bestendigheid in het achterhoofd wordt gehouden door middel van methoden zoals onderdompeling en verfbaden of druktechnieken, worden anti-UV-afwerkingsmiddelen in de vezels ingebed.

Copolymerisatie-spinmethode

Bij de copolymerisatie-spinmethode worden eerst ultravioletabsorberende stoffen gecopolymeriseerd met monomeren van vezelvormende polymeren, waardoor polymeren met een anti-ultravioletfunctie ontstaan. Vervolgens worden conventionele spinmethoden gebruikt om anti-ultravioletvezels te produceren. Deze methode wordt voornamelijk gebruikt voor de productie van synthetische polyestervezels met een anti-ultravioletfunctie. Deze vezels hebben goede anti-ultravioleteigenschappen en kunnen ultraviolette straling met golflengten van 280-340 nm effectief absorberen.

Buitgeleend Svastpinnen

Gemengd garen kan worden onderverdeeld in gemengde garens en gesneden gemengde garens. Deze synthetische vezels zijn direct gesponnen en kunnen UV-bestendig worden gemaakt door UV-werende additieven toe te voegen aan de spinvloeistof (spinsmelt of spinoplossing) of rechtstreeks aan het polymeermateriaal zelf.

Samengestelde spinmethode

De vezels die door spinnen worden geproduceerd, hebben doorgaans een kernstructuur waarbij de kernlaag is geïmpregneerd met UV-bestendige afwerkingsmiddelen en de buitenlaag is samengesteld uit traditionele polymeermaterialen.

UV-bestendige textielsoorten

UV-bestendige textielproducten worden vervaardigd door middel van textielafwerkingsprocessen waarbij gebruik wordt gemaakt van middelen die UV-straling afstoten en vloeistoffen worden voorbereid voor afwerkingstoepassingen, waarbij de juiste afwerkingsmethoden worden gekozen.

Oppervlaktecoatingmethode

Door een UV-afwerkingsmiddel aan de coating toe te voegen en vervolgens met een coatingmachine een film op het textieloppervlak te creëren door middel van drogen en warmtebehandeling, bereikt de oppervlaktecoatingmethode effectieve UV- en zonbescherming op verschillende soorten vezels tegen lage kosten, zonder de noodzaak van geavanceerde applicatietechnieken of apparatuur. De textuur en eigenschappen van de met deze techniek behandelde artikelen kunnen enigszins veranderen, bijvoorbeeld wat betreft waterabsorptie en luchtdoorlaatbaarheid. Deze methode wordt doorgaans gebruikt bij materialen zoals zonneschermen voor werkkleding en tenten.

Dompelmethode

(1) Verfmethode in hetzelfde bad. Polyester UV-absorbers hebben hydrofobe eigenschappen en een zekere affiniteit met polyester, waardoor verfprocessen bij hoge temperaturen en hoge druk gebruikt kunnen worden om UV-bestendige afwerking en kleuring in hetzelfde bad te realiseren.

(2) Afzonderlijke onderdompelingsmethode. Wateroplosbare UV-absorbers kunnen, dankzij hun sulfonzuurgroepen, in hetzelfde verfbad worden gebruikt als anionische kleurstoffen zoals zure kleurstoffen en metaalcomplexkleurstoffen voor het verven van wol, zijde en nylon. Deze methode is geschikt voor wol, zijde, nylon en katoen, maar minder geschikt voor polyester vanwege de hoge kosten en de onbevredigende resultaten.

Drukrecht

Om de kleurechtheid van bedrukte stoffen te verbeteren bij blootstelling aan licht, worden UV-absorbers toegevoegd aan de drukpasta, samen met kleurstoffen die vaak worden gebruikt voor decoratieve interieurstoffen die een hoge lichtechtheid vereisen. Daarom kiezen landen in het buitenland vaak voor UV-absorbers en kleurstoffen met een superieure lichtbestendigheid voor co-printing op hun textiel.

Dompelrolmethode

De immersieroltechniek werkt goed met verschillende soorten stoffen; wateroplosbare UV-absorbers kunnen zich hechten aan hydrofiele vezels en onoplosbare UV-absorbers aan hydrofobe vezels bij blootstelling aan hoge temperaturen, vergelijkbaar met het proces van smeltverven met dispersiekleurstoffen.

Microcapsule Pverwerking

Het creëren van microcapsules via microcapsuleverwerking omvat de fabricage van capsules die uv-absorberende stoffen bevatten. Deze stoffen worden omhuld door polymeren met een hoog moleculair gewicht, met behulp van een techniek die polymerisatie en micro-encapsulatie combineert. Door de absorberende stoffen in de kern van de capsule te encapsuleren en de microcapsules vervolgens met behulp van kleefstoffen en verknopingsmiddelen aan textiel te bevestigen, ontstaan ​​textielproducten met een uv-bescherming van meer dan 85%.

4. Evaluatie van de UV-bestendigheid van textiel

Er bestaan ​​veel normen voor het meten van de UV-bestendigheid van stoffen, zoals AS/NZS 4399-1996 in Australië en Nieuw-Zeeland, GB/T 18830-2009 in China, AATCC183-2014, ASTM D6603-2012, ASTM D6544-2012 in de Verenigde Staten, enzovoort.

Evaluatiemethode voor UV-bestendigheid

Standaard testmethode

De Chinese norm GB/T 18830-2009 "Evaluatie van de UV-beschermingsprestaties van textiel" specificeert de testmethoden voor de UV-beschermingsprestaties van textiel, evenals de evaluatie- en uitdrukkingsmethoden voor het beschermingsniveau. Deze norm bepaalt dat een product als UV-bestendig kan worden beschouwd wanneer de UPF-waarde van het monster hoger is dan 40 en de T (UV-A) lager is dan 5%.

Andere testmethoden

(1) Ultraviolet-spectrofotometermethodeMet behulp van een UV-spectrofotometer als stralingsbron wordt ultraviolet licht met een bepaalde golflengte (280-400 nm) gegenereerd en op de stof gericht. Vervolgens wordt met een integrerende bol de stralingsflux opgevangen die in verschillende richtingen door de stof gaat, waarna de UV-transmissie wordt berekend. Hoe lager de UV-transmissie, hoe beter de stof UV-straling afschermt.

(2) Accumulatiemethode voor UV-intensiteit. Een stof die op een UV-intensiteitsaccumulator is geplaatst, wordt bestraald met ultraviolet (UV) licht gedurende een bepaalde tijd. De cumulatieve hoeveelheid UV-licht die door de stof heen gaat, wordt vervolgens gemeten en berekend. Hoe kleiner de cumulatieve hoeveelheid ultraviolette straling die door de stof heen gaat, hoe beter.

(3) Illuminometermethode. Gebruik een UV-lamp als lichtbron en plaats UV-doorlatend glas op de lichtsterktemeter om de cumulatieve hoeveelheid Q8 te meten die door het monster gaat, evenals de cumulatieve hoeveelheid bestraling zonder het monster te plaatsen.

(4) VervagingsmethodePlaats het monster op de lichtechtheidsstandaardkaart, op 50 cm afstand van het monster, en bestraal het met ultraviolet licht om de tijd te bepalen die nodig is voordat de lichtechtheidsstandaardkaart van kleur verandert naar niveau 1. Hoe langer de belichtingstijd, hoe beter het afschermende effect.

Indicatoren voor het evalueren van de UV-bestendigheid

UV-transmissieverhouding

UV-transmissie is de meting van de hoeveelheid UV-straling die door een materiaal heen dringt, vergeleken met de hoeveelheid UV-straling die erdoorheen zou gaan zonder materiaal. Transmissie helpt bij het beoordelen van de UV-bescherming die stoffen bieden en maakt berekeningen mogelijk om te bepalen of de UV-transmissie van een stof onder het acceptabele niveau ligt om huidbeschadiging door UV-straling in bepaalde situaties te voorkomen.

UV-afschermingspercentage

De mate van UV-bescherming is een maatstaf waarmee consumenten op een eenvoudige en begrijpelijke manier kunnen inzien hoe goed een product UV-straling blokkeert. Hoewel UV-transmissie en UV-afschermingsgraad vanuit verschillende perspectieven anders kunnen worden uitgelegd, geven ze in essentie dezelfde betekenis weer voor de gemiddelde persoon.

Zonbeschermingsfactor (SP). Beschermingsniveau tegen ultraviolette straling (URSL).

SPF-waarden worden veel gebruikt in cosmetica, terwijl UPF-waarden vooral in textiel voorkomen ter bescherming tegen UV-straling. De UPF-waarde meet de UV-bestendigheid van stoffen en is cruciaal voor het beoordelen van hun prestaties tegen UV-straling.

UPF Rengel	Pbescherming Cclassificatie	UV Tovermaking (%)	UPF Ghandel
15~24	Betere bescherming	6.7~4.2	15,20
25~39	Zeer goede bescherming	4.1~2.6	25,30,35
40~50,50+	Uitstekende bescherming	≤2.5	40,45,50,50+

Penetratiegraad

In nationale normen worden de UPF-waarde en de UV-A-doorlaatbaarheid samen gebruikt als indicatoren om de UV-bestendigheid te beoordelen, waarbij een UPF-waarde van meer dan 30 en een UV-A-doorlaatbaarheid van maximaal 5% als acceptabel wordt beschouwd.

5. VerkennenBEGOODTEX Anti-UV Farmzalig–vertragend middel Ttechnologie

BEGOODTEX aanbiedingen anti-UVvlamvertragende stoffen Voor veiligheid en duurzaamheid in zowel commerciële als residentiële omgevingen. Onze toepassing in beschermende kleding En materialen voor interieurdecoratie Dit toont de veelzijdigheid en effectiviteit van deze hoogwaardige textielsoorten aan.