Tecidos e têxteis anti-UV retardadores de chamas

UMResumo. Este artigo apresenta principalmente a importância dos tecidos resistentes aos raios UV, os princípios e processos de produção dessa resistência, bem como os métodos e indicadores para avaliar o desempenho dos tecidos em relação aos raios UV. A BEGOODTEX combina a tecnologia de proteção UV com tecidos retardantes de chamas.

1. Visão geral

Classificação e função da radiação ultravioleta

Além da luz visível no espectro solar, o espectro também inclui luz ultravioleta e infravermelha, invisíveis a olho nu. A luz ultravioleta é um tipo de onda com comprimento de onda menor que o da luz visível, representando cerca de 6% do espectro. Seu comprimento de onda varia entre 200 e 400 nanômetros. Com base no comprimento de onda e nos diversos impactos biológicos da radiação, ela é categorizada em três faixas: UV-A (320 a 400 nm), UV-B (290 a 320 nm) e UV-C (200 a 290 nm).

A camada protetora da atmosfera, conhecida como camada de ozono, está a deteriorar-se devido à libertação de clorofluorcarbonos, como o Freon, provenientes das atividades humanas e das rotinas diárias dos últimos anos. Este afinamento da camada de ozono tem levado a um aumento da radiação que atinge a superfície da Terra, resultando num aumento de doenças causadas pela exposição excessiva aos raios UV. Normalmente, os tecidos de vestuário comuns oferecem 50% de proteção contra os raios ultravioleta, o que é insuficiente para os padrões de proteção necessários. Além disso, a exposição prolongada à radiação pode levar ao desbotamento e ao envelhecimento dos tecidos. Consequentemente, torna-se essencial aplicar tratamentos UV aos têxteis.

Considerações sobre a resistência dos têxteis aos raios UV

Quando a luz solar incide sobre a superfície de um tecido, parte dela é refletida, parte é absorvida e o restante atravessa o próprio tecido. Os tecidos são compostos por diferentes tipos de fibras e possuem padrões superficiais complexos que podem absorver e dispersar os raios UV, reduzindo sua transmissão. A forma como os raios UV são dispersos e refletidos varia de acordo com o formato único da superfície de cada fibra, bem como com a estrutura e a intensidade da cor do tecido. Portanto, ao analisar a eficácia dos têxteis contra os raios UV nocivos, é crucial considerar diversos aspectos cuidadosamente.

Tipo de fibra

Diferentes tipos de fibras exibem graus variados de absorção. A reflexão difusa dos raios ultravioleta ocorre devido a fatores como sua composição e estrutura em nível molecular, bem como características de superfície e formatos de seção transversal. Mesmo sendo feitas do mesmo material, fibras com diferentes seções transversais refletem os raios ultravioleta de maneira distinta, com a capacidade de absorção influenciada pela área de contato. Em comparação com tecidos sintéticos de seção transversal plana, tecidos sintéticos com fibras planas e irregulares demonstram melhor desempenho nesse aspecto. Tecidos com fibras longas oferecem mais proteção contra os raios UV em comparação com tecidos com fibras longas, enquanto produtos de seda processados ​​superam produtos de seda crua feitos com fibras sintéticas, sendo preferíveis tecidos mais finos em relação aos mais ásperos.

Comparação dos valores UPF de diferentes tecidos
Nome do produto	Coeficiente de cobertura (%)	Peso do tecido (g/㎡)	UPF
Tafetá de poliéster	98	142.9	34
Tecido de sarja 100% algodão	100	264.8	13
Tecido de malha de poliéster	81	106.1	17
Tecelagem com agulha de algodão	83	124.1	4
Tecido de poliéster	82	133.0	12
Tecido de algodão estampado	81	106.1	4

Tecido de tratamento

Tecidos que receberam acabamentos como revestimentos ou repelentes à água e óleo podem apresentar uma melhoria em suas propriedades de proteção UV como resultado do processo. Essa melhoria pode ser atribuída ao aumento da espessura e à redução da porosidade do tecido após o tratamento, bem como às capacidades inerentes de proteção UV do próprio agente de acabamento.

2. Mecanismo de acabamento anti-UV e agentes de acabamento anti-UV

Mecanismo de acabamento resistente aos raios UV

Quando a luz incide sobre um objeto, ela é refletida em parte pela superfície, absorvida em parte pelo objeto e o restante o atravessa. Normalmente, a soma da transmitância menos a refletância mais a absorbância é igual a 100%. A ideia por trás do processamento ultravioleta envolve o uso de agentes de proteção ultravioleta para tratar fibras ou tecidos. Quando a luz solar incide sobre a superfície do tecido, apenas uma pequena porção penetra pelas aberturas do material; a maior parte é refletida ou absorvida pelo composto de proteção ultravioleta e transformada em energia de menor intensidade antes de ser emitida novamente. Isso bloqueia efetivamente os raios ultravioleta. Em essência, os têxteis protegem contra a radiação por meio de dois métodos principais: refletindo a luz e absorvendo-a.

Agente de acabamento resistente aos raios UV

Existem duas categorias de agentes de acabamento comumente usados ​​para resistência aos raios UV: opções inorgânicas e orgânicas.

1. Agentes de acabamento inorgânicos resistentes aos raios UV:

A maioria dos acabamentos inorgânicos resistentes aos raios UV utilizados consiste em metais e óxidos metálicos, juntamente com seus sais, denominados agentes de proteção UV no campo da ciência e engenharia de materiais. Essas substâncias inorgânicas com propriedades de proteção UV apresentam características como serem inofensivas para humanos e animais, não apresentando odor ou irritação ao contato com a pele; demonstrarem estabilidade térmica sem se decompor ou evaporar facilmente; e oferecerem proteção eficaz contra os raios ultravioleta nocivos. São conhecidas por atuarem como agentes de proteção seguros contra os raios UV, além de possuírem os benefícios adicionais de inibir a proliferação de bactérias e fungos e eliminar odores desagradáveis.

2. Agentes de acabamento orgânicos resistentes aos raios UV:

Os agentes de proteção orgânicos resistentes aos raios UV são classificados especificamente da seguinte forma:

Compostos de benzona.

Classe Benzotriazol.

Compostos de ácido salicílico.

Polímero orgânico de níquel.

Classe Triazina.

Substitua a acrilonitrila.

Ésteres de cinamato

Ácido aminobenzóico e seus ésteres.

3. Produção de fibras e têxteis resistentes aos raios UV

fibra resistente aos raios UV

tel, na China, houve avanços na criação de fibras anti-UV, com foco particular no desenvolvimento de materiais de poliéster que oferecem proteção contra raios UV. Estes incluem tipos como fibra descontínua de poliéster, poliéster POI, FDV, UDF e DTU. Certas fibras de poliéster conseguiram bloquear até 94% a 98% dos raios UV.

Existem métodos para criar fibras que resistem eficazmente aos raios UV, e estes podem ser categorizados nos quatro tipos seguintes.

Método pós-implantação

Após a conclusão do processo de produção de fibras como as fibras de algodão, com foco na resistência aos raios UV, por meio de métodos como imersão e banhos de tingimento ou técnicas de impressão, são incorporados agentes de acabamento anti-UV às fibras.

Método de fiação por copolimerização

O método de fiação por copolimerização consiste em copolimerizar absorvedores de ultravioleta com monômeros de polímeros formadores de fibras, produzindo em seguida polímeros com função anti-ultravioleta. Posteriormente, métodos de fiação convencionais são utilizados para produzir fibras anti-ultravioleta. Este método é usado principalmente para produzir fibras sintéticas de poliéster com função anti-ultravioleta. Essas fibras possuem boas propriedades anti-ultravioleta e podem absorver eficazmente raios ultravioleta com comprimentos de onda de 280 a 340 nm.

Bemprestado salfinetar

Os fios mistos podem ser categorizados como fios misturados e fios mistos fatiados estão disponíveis no mercado para variedades de fibras sintéticas que são fiadas diretamente; pode-se melhorar a proteção UV dessas fibras incorporando agentes de acabamento anti-UV no fluido de fiação (fusão de fiação ou solução de fiação) ou diretamente no próprio material polimérico.

Método de fiação composta

As fibras produzidas por fiação normalmente apresentam uma estrutura de núcleo revestido, na qual a camada central é impregnada com agentes de acabamento resistentes aos raios UV e a camada externa é composta de materiais poliméricos tradicionais.

têxteis resistentes aos raios UV

Os tecidos resistentes aos raios UV são criados por meio de processos de acabamento têxtil que se concentram no uso de agentes que resistem à radiação UV e na preparação de líquidos para aplicações de acabamento, escolhendo-se, ao mesmo tempo, os métodos de acabamento apropriados.

Método de revestimento de superfície

A aplicação de um agente de acabamento UV sobre o agente de revestimento, seguida da utilização de uma máquina de revestimento para criar uma película na superfície do tecido através de secagem e tratamento térmico, é o método pelo qual o revestimento superficial proporciona proteção UV e solar eficaz em diversos tipos de fibras a baixo custo, sem a necessidade de técnicas de aplicação avançadas ou equipamentos sofisticados. A textura e as características dos itens tratados com esta técnica podem sofrer algumas alterações em termos de aparência, absorção de água e permeabilidade ao ar. Este método é normalmente empregado em materiais como vestuário de trabalho, toldos e tendas.

Método de imersão

(1) Método de tingimento no mesmo banho. Os absorvedores de UV para poliéster possuem hidrofobicidade e certa afinidade pelo poliéster, de modo que processos de tingimento em alta temperatura e alta pressão podem ser usados ​​para obter acabamento e tingimento resistentes aos raios UV no mesmo banho.

(2) Método de imersão separada. Os absorvedores de UV solúveis em água, devido aos seus grupos de ácido sulfônico, podem ser usados ​​no mesmo banho que corantes aniônicos, como corantes ácidos e corantes de complexo metálico, para tingir lã, seda e náilon. Este método é adequado para tecidos de lã, seda, náilon e algodão, mas não muito adequado para tecidos de poliéster devido aos altos custos e resultados insatisfatórios.

Lei de Impressão

Para melhorar a durabilidade da cor dos tecidos estampados contra a exposição à luz, uma melhoria é alcançada pela inclusão de absorvedores de UV na pasta de impressão, juntamente com corantes frequentemente utilizados em tecidos decorativos de interiores que exigem altos níveis de resistência à luz; portanto, países estrangeiros geralmente optam por absorvedores de UV e corantes com resistência superior à luz para fins de co-impressão em seus têxteis.

Método de rolamento por imersão

A técnica de imersão em rolo funciona bem com diversos tipos de tecidos; absorvedores de UV solúveis em água podem se ligar a fibras hidrofílicas e absorvedores de UV insolúveis podem se ligar a fibras hidrofóbicas quando expostos a altas temperaturas, de forma semelhante ao processo de tingimento por fusão a quente com corantes dispersos.

Microcápsula pprocessamento

A criação de microcápsulas por meio do processamento de microcápsulas inclui a fabricação de cápsulas contendo absorvedores de ultravioleta, que são envoltas por polímeros de alto peso molecular, utilizando uma técnica que combina polimerização e microencapsulação simultaneamente. O encapsulamento dos absorvedores no núcleo da cápsula e a subsequente fixação das microcápsulas ao tecido por meio de adesivos e agentes de reticulação resultam em têxteis com proteção ultravioleta superior a 85%.

4. Avaliação do desempenho de resistência aos raios UV em tecidos

Existem muitas normas para medir a resistência dos tecidos aos raios UV, como AS/NZS 4399-1996 na Austrália e Nova Zelândia, GB/T 18830-2009 na China, AATCC183-2014, ASTM D6603-2012, ASTM D6544-2012 nos Estados Unidos, etc.

Método de avaliação do desempenho de resistência aos raios UV

Método de teste padrão

A norma chinesa GB/T 18830-2009 “Avaliação do Desempenho de Proteção UV de Têxteis” especifica os métodos de teste para o desempenho de proteção UV de têxteis, bem como os métodos de avaliação e expressão do nível de proteção. Esta norma estipula que, quando o valor UPF da amostra for superior a 40 e o T (UV-A) for inferior a 5%, o produto pode ser considerado resistente aos raios UV.

Outros métodos de teste

(1) Método do espectrofotômetro ultravioletaUtilizando um espectrofotômetro UV como fonte de radiação, uma determinada faixa de comprimento de onda (280-400 nm) de luz ultravioleta é gerada e irradiada sobre o tecido. Em seguida, uma esfera integradora é usada para coletar o fluxo de radiação que atravessa o tecido em várias direções, e a transmitância UV é calculada. Quanto menor a transmitância UV, melhor a capacidade do tecido de bloquear os raios UV.

(2) Método de acumulação de intensidade UV. Utilizando luz ultravioleta (UV) para irradiar um tecido colocado sobre um acumulador de intensidade UV, irradia-o por um determinado período de tempo, mede-se a quantidade cumulativa de luz UV que atravessa o tecido e, em seguida, calcula-se o resultado. Quanto menor a quantidade cumulativa de radiação ultravioleta que atravessa o tecido, melhor.

(3) Método do iluminômetro. Utilizando uma lâmpada UV como fonte de luz e adicionando vidro transparente a UV ao medidor de iluminância, meça a quantidade cumulativa de Q8 que passa pela amostra e a quantidade cumulativa de irradiação sem colocar a amostra.

(4) Método de desvanecimentoCubra a amostra com o cartão padrão de resistência à luz, a 50 cm de distância, e irradie-a com luz ultravioleta para determinar o tempo necessário para que o cartão mude de cor para o nível 1. Quanto maior o tempo, melhor o efeito de proteção.

Indicadores para avaliar o desempenho da resistência aos raios UV

taxa de transmitância UV

A transmitância UV é a medição da radiação UV que passa através de uma amostra em comparação com a radiação UV que passa sem a presença da amostra. O uso da transmitância ajuda a avaliar a proteção UV oferecida pelos tecidos e permite cálculos para determinar se a transmitância UV de um tecido está abaixo do nível aceitável para prevenir danos à pele causados ​​pelos raios UV, em determinadas situações.

Taxa de proteção UV

O índice de proteção UV é uma medida que ajuda os consumidores a entenderem, de forma simples e acessível, a eficácia de um produto no bloqueio dos raios UV. Embora a transmitância UV e o índice de proteção UV possam ser explicados de maneiras diferentes, dependendo do ponto de vista, eles essencialmente transmitem o mesmo significado para a maioria das pessoas.

Fator de proteção solar (SP). Nível de proteção contra raios ultravioleta (NPRU).

Os fatores de proteção solar (FPS) são comuns em cosméticos, enquanto os fatores de proteção ultravioleta (FPU) são prevalentes em tecidos para fins de proteção contra raios UV. Os FPUs medem o nível de resistência dos tecidos aos raios UV e são cruciais para avaliar seu desempenho contra esses raios.

UPF Ranjo	Pproteção Cclassificação	UV Tremessa (%)	UPF Grade
15~24	Melhor proteção	6.7~4.2	15,20
25~39	Proteção muito boa	4.1~2.6	25,30,35
40~50,50+	Proteção excelente	≤2.5	40,45,50,50+

Taxa de penetração

Nas normas nacionais, o valor UPF e a transmitância UV-A são usados ​​em conjunto como indicadores para avaliar o desempenho da resistência aos raios UV, sendo o valor UPF superior a 30 e a transmitância UV-A não superior a 5%.

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