Ткани и текстиль с защитой от УФ-излучения и огнестойкостью

Ааннотация. В данной статье в основном рассматривается важность УФ-стойких тканей, принципы и процессы производства УФ-стойких материалов, а также методы и показатели оценки УФ-стойкости тканей. Компания BEGOODTEX сочетает технологию защиты от УФ-излучения с огнестойкими тканями.

1. Обзор

Классификация и функции ультрафиолетового излучения

Помимо видимого света в солнечном спектре, он также включает ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, невидимое невооруженным глазом. Ультрафиолетовый свет — это тип волн с меньшей длиной волны, чем видимый свет, составляющий около 6 процентов спектра. Диапазон длин волн излучения составляет от 200 до 400 нанометров. В зависимости от длины волны и различных биологических воздействий излучения, оно подразделяется на три диапазона: УФ-А (от 320 до 400 нм), УФ-В (от 290 до 320 нм) и УФ-С (от 200 до 290 нм).

Защитный слой атмосферы, известный как озоновый слой, истощается из-за выбросов хлорфторуглеродов, таких как фреон, в результате деятельности человека и повседневной жизни в последние годы. Это истончение озонового слоя привело к увеличению радиации, достигающей поверхности Земли, что, в свою очередь, вызвало рост заболеваний, вызванных чрезмерным воздействием ультрафиолетовых лучей. Обычно обычная одежда обеспечивает лишь 50% защиту от ультрафиолетовых лучей, что не соответствует необходимым стандартам защиты. Более того, длительное воздействие радиации может привести к выцветанию и старению тканей. В результате становится необходимым применять УФ-обработку текстиля.

Вопросы обеспечения устойчивости текстильных изделий к ультрафиолетовому излучению

Когда солнечный свет попадает на поверхность ткани, часть его отражается, часть впитывается, а остальная проходит сквозь саму ткань. Ткани состоят из различных типов волокон и обладают сложными поверхностными узорами, которые могут поглощать и рассеивать УФ-лучи, уменьшая их пропускание. Способы рассеивания и отражения УФ-лучей различаются в зависимости от уникальной формы поверхности отдельных волокон, а также от структуры ткани и интенсивности цвета. Следовательно, при изучении эффективности текстильных материалов против вредных УФ-лучей крайне важно тщательно учитывать целый ряд аспектов.

Тип волокна

Различные типы волокон демонстрируют разную степень поглощения. Диффузное отражение ультрафиолетовых лучей обусловлено такими факторами, как их состав и структура на молекулярном уровне, а также характеристиками поверхности и формой поперечного сечения. Даже если волокна изготовлены из материала с различным поперечным сечением, они по-разному отражают ультрафиолетовые лучи, при этом способность к поглощению зависит от площади контактной поверхности. По сравнению с синтетическими тканями с поперечным сечением, синтетические ткани с плоскими и нерегулярными волокнами демонстрируют лучшие показатели в этом отношении. Ткани с волокнами обеспечивают большую защиту от УФ-лучей по сравнению с тканями с длинными волокнами, в то время как обработанные шелковые изделия превосходят необработанные шелковые изделия из синтетических волокон, и более тонкие ткани предпочтительнее более грубых.

Сравнение значений UPF различных тканей
Название продукта	Коэффициент охвата (%)	Плотность ткани (г/м²)	UPF
Полиэстеровая тафта	98	142.9	34
Ткань из чистого хлопкового твила	100	264.8	13
Трикотажная ткань из полиэстера	81	106.1	17
ткачество хлопчатобумажных игл	83	124.1	4
Ткань из полиэстера	82	133.0	12
Хлопчатобумажная ткань с принтом	81	106.1	4

Обрабатывающая ткань

Ткани, обработанные такими покрытиями, как лакокрасочные материалы или водо- и маслоотталкивающие составы, могут улучшить свои свойства защиты от УФ-излучения в результате этой обработки. Это улучшение можно объяснить увеличением толщины и уменьшением пористости ткани после обработки, а также присущими самому отделочному составу свойствами защиты от УФ-излучения.

2. Механизмы и средства для защиты от УФ-излучения при финишной обработке

Механизм УФ-стойкой отделки

Когда свет оптически падает на объект, он отражается от части поверхности, частично поглощается объектом, а остальная часть проходит сквозь него. Как правило, сумма пропускания минус отражение плюс поглощение равна 100%. Идея обработки ультрафиолетом заключается в использовании ультрафиолетовых экранирующих агентов для обработки волокон или тканей. Когда солнечный свет попадает на поверхность ткани, лишь небольшая его часть проникает через отверстия в материале; большая его часть отражается обратно или поглощается ультрафиолетовым защитным составом и преобразуется в более низкую энергию, прежде чем снова излучаться. Таким образом, эффективно блокируются ультрафиолетовые лучи. По сути, текстиль защищает от излучения двумя основными способами: отражая свет и поглощая его.

УФ-стойкое финишное покрытие

Для обеспечения устойчивости к УФ-излучению обычно используются две категории отделочных материалов: неорганические и органические.

1. Неорганические УФ-стойкие отделочные материалы:

Большинство используемых неорганических УФ-стойких покрытий состоят из металлов и оксидов металлов, а также их солей, которые в материаловедении и инженерии называются УФ-защитными агентами. Эти неорганические вещества, обладающие УФ-защитными свойствами, демонстрируют такие характеристики, как безвредность для человека и животных, отсутствие запаха и раздражения при контакте с кожей; термостойкость, отсутствие разложения и испарения; а также эффективную защиту от вредных ультрафиолетовых лучей. Они известны как надежные защитные агенты от УФ-лучей, а также обладают дополнительными преимуществами, такими как подавление размножения бактерий и грибков и устранение неприятных запахов.

2. Органические УФ-стойкие отделочные материалы:

Органические УФ-стойкие защитные вещества подразделяются на следующие категории:

Соединения бензона.

Класс бензотриазолов.

Соединения салициловой кислоты.

Органический полимер никеля.

Класс триазинов.

Замените акрилонитрил.

Циннаматные эфиры

Аминобензойная кислота и ее эфиры.

3. Производство волокон и текстиля, устойчивых к ультрафиолетовому излучению

волокно, устойчивое к УФ-излучению

Вtelвремя в Китае наблюдается прогресс в создании волокон, защищающих от УФ-излучения, с особым акцентом на разработку полиэфирных материалов, обеспечивающих защиту от ультрафиолета. К ним относятся такие типы, как штапельное полиэфирное волокно, полиэфир POI, FDV, UDF и DTU. Некоторые полиэфирные волокна способны блокировать от 94 до 98% УФ-лучей.

Существуют методы создания волокон, эффективно противостоящих ультрафиолетовым лучам, и их можно разделить на следующие четыре типа.

Метод после имплантации

После завершения процесса производства волокон, таких как хлопковые волокна, с учетом устойчивости к УФ-излучению, с помощью таких методов, как погружение в красильные ванны или технологии печати, позволяющие внедрить в волокна анти-УФ отделочные агенты.

метод прядения при сополимеризации

Метод сополимеризации при прядении сначала сополимеризует поглотители ультрафиолетового излучения с мономерами волокнообразующих полимеров, а затем получают полимеры с антиультрафиолетовой функцией. После этого используются традиционные методы прядения для получения антиультрафиолетовых волокон. Этот метод в основном используется для производства полиэфирных синтетических волокон с антиультрафиолетовой функцией. Эти волокна обладают хорошими антиультрафиолетовыми свойствами и могут эффективно поглощать ультрафиолетовые лучи с длиной волны 280-340 нм.

Бодолженный сприкрепление

Смесовая пряжа относится к категории смесовой пряжи, а на рынке представлена ​​нарезанная смесовая пряжа из синтетических волокон, полученных прямым прядением; защиту этих волокон от УФ-излучения можно повысить, добавив анти-УФ отделочные агенты либо в прядильную жидкость (прядильный расплав или прядильный раствор), либо непосредственно в сам полимерный материал.

Метод композитного прядения

Волокна, полученные методом прядения, обычно имеют структуру «кожа-сердцевина», где сердцевинный слой пропитан УФ-стойкими отделочными агентами, а внешний слой состоит из традиционных полимерных материалов.

Текстильные материалы, устойчивые к ультрафиолетовому излучению

Текстильные материалы, устойчивые к ультрафиолетовому излучению, создаются с помощью процессов отделки текстиля, которые включают использование средств, препятствующих воздействию УФ-излучения, подготовку жидкостей для отделки и выбор соответствующих методов отделки.

Метод нанесения поверхностного покрытия

Нанесение УФ-защитного покрытия на основу и последующее создание пленки на поверхности ткани с помощью машины для нанесения покрытия путем сушки и термической обработки — это метод поверхностного покрытия, который эффективно обеспечивает защиту от УФ-излучения и солнца для различных типов волокон при низких затратах и ​​без необходимости применения сложных технологий нанесения или оборудования. Текстура и характеристики обработанных таким способом изделий могут претерпевать некоторые изменения во внешнем виде, а также в способности впитывать воду и пропускать воздух. Этот метод обычно используется при работе с такими материалами, как солнцезащитные козырьки для рабочей одежды и палатки.

Метод погружения

(1) Метод окрашивания в одной ванне. Полиэфирные УФ-абсорбенты обладают гидрофобностью и определенным сродством к полиэфиру, поэтому для достижения УФ-стойкой отделки и окрашивания в одной ванне можно использовать высокотемпературные и высокодавленные процессы крашения.

(2) Метод раздельного погружения. Водорастворимые УФ-поглотители, благодаря наличию сульфокислотных групп, могут использоваться в одной ванне с анионными красителями, такими как кислотные красители и металлокомплексные красители, для окрашивания шерсти, шелка и нейлона. Этот метод подходит для шерстяных, шелковых, нейлоновых и хлопчатобумажных тканей, но не очень подходит для полиэстеровых тканей из-за высокой стоимости и неудовлетворительных результатов.

Закон о печати

Для повышения стойкости цвета печатных тканей к воздействию света достигается добавление УФ-поглотителей в печатную пасту наряду с красителями, часто используемыми для декоративных тканей интерьера, требующих высокой светостойкости; поэтому в зарубежных странах для совместной печати на текстиле обычно выбирают УФ-поглотители и красители с высокой светостойкостью.

метод прокатки погружением

Техника погружного прокатывания хорошо подходит для различных типов тканей; водорастворимые УФ-абсорбенты могут связываться с гидрофильными волокнами, а нерастворимые УФ-абсорбенты — с гидрофобными волокнами при воздействии высоких температур, аналогично процессу горячего крашения с использованием дисперсных красителей.

Микрокапсула побработка

Создание микрокапсул с помощью технологии микрокапсулирования включает в себя изготовление капсул, содержащих поглотители ультрафиолетового излучения, заключенные в высокомолекулярные полимеры, с использованием метода, сочетающего полимеризацию и микрокапсулирование одновременно. Инкапсулирование поглотителей в ядро ​​капсулы и последующее прикрепление микрокапсул к ткани с помощью клеев и сшивающих агентов позволяет получить текстильные изделия с защитой от ультрафиолетового излучения более 85%.

4. Оценка устойчивости ткани к УФ-излучению

Существует множество стандартов для измерения устойчивости тканей к ультрафиолетовому излучению, таких как AS/NZS 4399-1996 в Австралии и Новой Зеландии, GB/T 18830-2009 в Китае, AATCC183-2014, ASTM D6603-2012, ASTM D6544-2012 в США и др.

Метод оценки устойчивости к УФ-излучению

Стандартный метод испытаний

Китайский стандарт GB/T 18830-2009 «Оценка защитных свойств текстильных изделий от УФ-излучения» определяет методы испытаний для оценки защитных свойств текстильных изделий от УФ-излучения, а также методы оценки и выражения уровня защиты. Согласно этому стандарту, изделие считается устойчивым к УФ-излучению, если значение UPF образца превышает 40, а показатель T (UV-A) составляет менее 5%.

Другие методы тестирования

(1) Метод ультрафиолетового спектрофотометраИспользуя УФ-спектрофотометр в качестве источника излучения, генерируется ультрафиолетовый свет определенного диапазона длин волн (280-400 нм), который затем направляется на ткань. После этого с помощью интегрирующей сферы собирается поток излучения, проходящий через ткань в различных направлениях, и рассчитывается коэффициент пропускания УФ-излучения. Чем меньше коэффициент пропускания УФ-излучения, тем лучше способность ткани защищать от УФ-лучей.

(2) Метод накопления интенсивности УФ-излучения. Используя ультрафиолетовое (УФ) излучение для облучения ткани, помещенной на УФ-накопитель, облучайте ее в течение заданного времени, измеряйте суммарное количество УФ-излучения, прошедшего через ткань, и затем вычисляйте его. Чем меньше суммарное количество ультрафиолетового излучения, прошедшего через ткань, тем лучше.

(3) Метод иллюминометра. Используя УФ-лампу в качестве источника света и добавив в измеритель освещенности УФ-прозрачное стекло, измерьте суммарное количество Q8, прошедшего через образец, и суммарное количество облучения без размещения образца.

(4) Метод затухания. Накройте образец на эталонной карточке светостойкости на расстоянии 50 см от образца и облучите его ультрафиолетовым светом, чтобы определить время, за которое эталонная карточка светостойкости изменит цвет до уровня 1. Чем дольше время облучения, тем лучше защитный эффект.

Показатели для оценки устойчивости к УФ-излучению

коэффициент пропускания УФ-излучения

Коэффициент пропускания УФ-излучения — это показатель, измеряющий количество УФ-излучения, проходящего через образец, по сравнению с количеством УФ-излучения, проходящего через образец без его присутствия. Использование коэффициента пропускания помогает оценить степень защиты от УФ-излучения, обеспечиваемую тканями, и позволяет проводить расчеты для определения того, находится ли коэффициент пропускания УФ-излучения ткани ниже допустимого уровня, предотвращающего повреждение кожи УФ-лучами в определенных ситуациях.

коэффициент защиты от УФ-излучения

Показатель степени защиты от УФ-излучения — это мера, которая помогает потребителям понять, насколько хорошо продукт блокирует УФ-лучи, простым и понятным для них способом. Хотя коэффициент пропускания УФ-излучения и степень защиты от УФ-излучения могут объясняться по-разному в зависимости от точки зрения, в целом они передают смысл для среднестатистического человека.

Фактор защиты от солнца (SP). Уровень защиты от ультрафиолетовых лучей (URSL).

SPF-фильтры широко используются в косметике, а UPF-фильтры — в текстиле для защиты от ультрафиолетового излучения. UPF-фильтры показывают уровень устойчивости тканей к ультрафиолетовому излучению и имеют решающее значение для оценки их эффективности в борьбе с УФ-лучами.

UPF Рангел	Пзащита Склассификация	УФ Тперевод (%)	UPF Граде
15~24	Лучшая защита	6.7~4.2	15,20
25~39	Очень хорошая защита	4.1~2.6	25,30,35
40~50,50+	Отличная защита	≤2.5	40,45,50,50+

Коэффициент проникновения

В национальных стандартах значение UPF и коэффициент пропускания УФ-А излучения используются совместно в качестве показателей для оценки устойчивости к УФ-излучению, при этом значение UPF должно быть больше 30, а коэффициент пропускания УФ-А излучения — не более 5%.

5. ИсследованиеБЕГОДТЕКС Анти-УФ Фхромой–замедлитель Ттехнологии

БЕГОДТЕКС предложения анти-УВогнестойкие ткани для обеспечения безопасности и долговечности как в коммерческих, так и в жилых помещениях. Наше применение в защитная одежда и материалы для внутренней отделки демонстрирует универсальность и эффективность этих высокоэффективных текстильных материалов.