朱成 董涵 周叶 杨荣静

大气层中传播的紫外线按照波长一般可分为3部分：UVA（波长320～400 nm）、UVB（波长290～320 nm）、UVC（波长180～290 nm），其中，UVC主要被臭氧层吸收，很难到达地面，实际影响不大；对人体可能造成伤害的主要是UVA 和UVB 。UVA穿透能力很强，它穿过皮肤表层后能够对真皮及皮下组织造成损伤，促使皮肤变黑、老化；虽然UVB的危害是UVA的千倍，它作用于皮肤后能使其发生不可逆转的病变，造成免疫系统紊乱，机体抵抗力下降，甚至引发皮肤癌、白内障等严重疾病^[1-3]，但由于臭氧层及空气颗粒物等可以起到吸收、阻挡部分UVB的作用，因此，对人体皮肤造成伤害最多的还是UVA^[4-6]。随着人们保健意识不断增强，具有防紫外功能的纺织、服装产品日益受到消费者青睐^[7-8]，已成为人们日常生活中的必需品，市场需求量与日俱增，国内外的很多纺织品也在防紫外性能上大做文章，对功能性纺织品的检测和监管都提出了很高的要求，这就要求我们更加关注面料性能等源头领域，积极探索检测技术，这对于海关业务发展和海关监管职能的体现都具有积极意义。正是基于此，本文通过实验研究了不同纤维成分织物在不同层数下的UPF值、紫外线透射率等紫外性能表征参数的变化特点和规律。

1 实验样品

选取棉与聚酯2种纤维成分及其混纺面料共14种，作为实验样品。各样品的成分、厚度、克重、纱线支数、密度及编织方式等参数见表1。样品均未经过染整处理，呈天然的白色、浅黄色，可基本忽略颜色的影响。

2 实验设备与环境

2.1 紫外透射率分析仪

实验采用UV-2000s紫外透射率分析仪（From Labsphere）进行面料在紫外波段的透射率测试，可快速测量250～450 nm紫外波段防晒品样品的漫透射率。单次测试的积分时间小于5 s，测试后自动生成UPF、T（UVA）与T（UVB）值。其中，UPF的测量范围为1～2000，T（UVA）、T（UVB）测量范围＞0.05%。

2.2 测试环境

调湿和试验按照GB/T 6529—2008《纺织品 调湿和试验用标准大气》标准进行，试验在恒温恒湿实验室内完成，温度为（20±2）℃，相对湿度为（65±4）%。

3 实验部分

3.1 单层织物紫外性能分析

按照GB/T 18830—2009《纺织品 防紫外线性能的评定》标准，对14个样品进行防紫外线性能测试^[9-10]，每个样品测试3次，取平均值，结果以UPF值、紫外线透射率T（UVA） 和T（UVB）表示，测试结果见表2。

表2 单层织物防紫外性能测试结果

Table 2 The anti-UV performance of single-layer samples

由表2 可知，对于相同成分的样品，织物厚度、克重、密度越大，其UPF值和透射率也越大，说明其防紫外性能越好。样品1和样品6的厚度和克重均较大，其UPF值和透射率也相对较大，而样品14的厚度和克重均较小，其UPF值和透射率也相对较小。对于厚度、克重、密度等参数相差不大的样品，其聚酯纤维成分含量越高，防紫外性能越好。纱线支数和密度对紫外性能测试结果的影响没有呈现出较明显规律。

3.2 不同层数织物紫外性能分析

3.2.1 100%聚酯织物的防紫外性能分析

按面料中棉成分的百分比分析不同织物的紫外性能，首先分析100%聚酯织物，其不同层数的防紫外性能测试结果见表3。

表3 100%聚酯织物不同层数的防紫外性能

Table 3 The anti-UV performance of multi-layer 100% polyester

100%聚酯织物样品包括样品1、样品2和样品3，其防紫外性能随织物层数的变化如图1所示。随着织物层数递增，3个样品变化曲线走势相近，UPF值呈圆拱形上升趋势，T（UVA）明显呈指数型下降趋势，T（UVB）由于一直处于较低水平，变化趋势不明显。其中，样品1单层UPF数据值最高为740.15，样品3次之，为205.91，样品2最低，为52.70，样品1和样品3对UVB数据具有很好的阻隔作用，单层织物的T（UVB）极低。样品1～3分别叠加3层、8层、6层时接近仪器测试上限，之后曲线基本无变化。

3.2.2 35%棉 / 65%聚酯混纺织物的防紫外性能分析

35%棉 / 65%聚酯混纺成分下的样品包括样品4、样品5和样品6，其不同层数的防紫外性能变化见表4。

表4 35%棉 / 65%聚酯混纺织物不同层数的防紫外性能

Table 4 The anti-UV performance of multi-layer

35% cotton 65% polyester

35%棉 / 65%聚酯混纺织物样品包括样品4～6，其防紫外性能随织物层数的变化如图2所示。随着织物层数递增，样品4～5的UPF值近似呈圆拱形上升趋势，UPF值是在第3层时增量小于2层时的增量。T（UVA）则在第1层叠加后大幅下降，之后下降趋势平缓，近似呈指数型下降趋势。T（UVB）一直处于较低水平，变化趋势不明显。其中，样品6单层UPF数据最高，为1061.17；样品5次之，为495.81；样品4最低，为287.69。3块面料单层的T（UVB）均极低。由于3块面料的单层防紫外性能较好，经较少层数叠加（3层）即可达到仪器测量上限，因此数据点较少，样品6由于数据点太少，无法绘图。

3.2.3 50%棉 / 50%聚酯混纺织物的防紫外性能分析

继续增加棉的百分比含量，样品7～8代表50%棉 / 50%聚酯混纺织物，其不同层数的防紫外性能变化见表5。

50%棉 / 50%聚酯混纺织物样品包括样品7和样品8，其防紫外性能随织物层数的变化如图3所示。2个样品的曲线变化趋势相近，随着面料层数递增，样品7和样品8的UPF值在叠加第1层时增长幅度较小，叠加第2层后增长幅度有所上升，之后随着层数叠加，增长幅度逐渐下降，整体大致呈圆拱形上升趋势。T（UVA）呈指数型下降趋势，T（UVB）虽有效数据点有限，但大体上也呈指数型下降趋势。样品8单层织物（UPF 31.78）的防紫外性能优于样品7（UPF 13.89）。

图3 50%棉 / 50%聚酯混纺织物不同层数的防紫外性能变化

Fig.3 The anti-UV performance change of multi-layer 50% cotton 50% polyester

3.2.4 60%棉 / 40%聚酯混纺织物的防紫外性能分析

60%棉 / 40%聚酯混纺织物样品包括样品9和样品10，其防紫外性能变化见表6，防紫外性能随织物层数的变化如图4所示。

由图4可知，随着面料层数递增，样品9的UPF值呈圆拱形上升趋势，样品10的UPF值在叠加第1层与叠加第2层时的增长率较接近，曲线近似呈圆拱形上升趋势，在叠加第3层后增长幅度开始下降。样品9的T（UVA）与T（UVB）近似呈指数型下降趋势，样品10的T（UVA）近似呈指数型变化，T（UVB）有效数据点有限，变化趋势不明显。样品10单层织物（UPF 122.18）的防紫外性能优于样品9（UPF 25.61）。

3.2.5 100%棉织物的防紫外性能分析

100%棉织物样品包括普梳棉样品11和样品12、精梳棉样品13和样品14，其防紫外性能变化见表7，防紫外性能随织物层数的变化如图5所示。

表7 100%棉织物不同层数的防紫外性能

Table 7 The anti-UV performance of multi-layer 100% cotton

由图5可知，精梳棉单层织物防紫外性能比普梳棉差。普梳棉在叠加较小层数后即达到仪器的上限值，样品11叠加2层时即达到仪器测量上限，由于数据点过少，无法绘图。样品12～14分别叠加3层、4层、6层时达到仪器测量上限。随着面料层数递增，样品12～14的UPF值近似呈S型上升趋势，T（UVA）与T（UVB）均呈现明显的指数型下降趋势，其中样品14的曲线最为直观，可明显看出T（UVA）与T（UVB）的曲线走势相近。

图5 100%棉织物不同层数的防紫外性能变化

Fig.5 The anti-UV performance change of multi-layer 100% cotton

4 结论

本研究对聚酯织物、全棉织物，以及棉/聚酯不同比例混纺织物进行不同层数下紫外性能测试。对样品在紫外波段内UPF值和透射率变化曲线分析后发现，不同成分织物叠加不同层数时，其紫外性能呈现出一定变化规律：（1）不同成分样品叠加约4～6层，样品UPF值、紫外线透射率T（UVA）与T（UVB）均趋于稳定。（2）样品叠加层数与厚度有直接关系，厚度大，叠加层数较小，反之，厚度小，叠加层数较大。（3）对于聚酯纤维织物和不同比例的聚酯/棉纤维混纺织物，随着面料层数递增，样品的UPF值基本上均呈圆拱形上升趋势，T（UVA）明显呈指数型下降趋势；对于100%聚酯纤维织物和35%棉/ 65%聚酯混纺织物，T（UVB）无明显变化趋势；对于聚酯/棉混纺织物，随着其中棉含量的增多，T（UVB）近似出现指数型下降趋势，但是变化趋势没有T（UVA）明显；棉含量达到100%时，其UPF值呈S型上升趋势，T（UVA）与T（UVB）呈指数型下降趋势。综上所述，在生产防晒产品时，建议根据不同纤维成分织物的紫外性能特点，以及用户实际穿着情况，选择合适的层数，以达到最优的紫外线防护性能。

参考文献

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第一作者：朱成（1985—），男，汉族，上海人，本科，工程师，主要从事机电和轻工产品检测、质量控制和质量体系工作，E-mail: 121575670@qq.com

通信作者：董涵（1988—），男，汉族，上海人，本科，工程师，主要从事机电和轻工产品检测设备、耗材管理工作，E-mail: dh10062772@126.com

1. 上海海关机电产品检测技术中心 上海 200135

1. Technical Center for Mechanical and Electrical Product Inspection and Testing of Shanghai Customs District, Shanghai 200135

表1 实验样品基本参数

Table 1 Basic parameters of the samples

图1 100%聚酯织物不同层数的防紫外性能变化

Fig.1 The anti-UV performance change of multi-layer 100% polyester

图2 35%棉 / 65%聚酯混纺织物不同层数的防紫外性能变化

Fig.2 The anti-UV performance change of multi-layer

35% cotton 65% polyester

表5 50%棉 / 50%聚酯混纺织物不同层数的防紫外性能

Table 5 The anti-UV performance of multi-layer

50% cotton 50% polyester

表6 60%棉 / 40%聚酯混纺织物不同层数的防紫外性能

Table 6 The anti-UV performance of multi-layer

60% cotton 40% polyester

图4 60%棉 / 40%聚酯混纺织物不同层数的防紫外性能变化

Fig.4 The anti-UV performance change of multi-layer 60%

cotton 40% polyester

基金项目：海关总署科研项目（2020HK217），国家自然科学基金（21905030）

第一作者：张鑫鑫（1983—），女，汉族，山西高平人，硕士，高级工程师，主要从事进出口食品、农产品等检验工作，E-mail：449315829@qq.com

1. 太原海关技术中心 太原 030000

2. 长治学院 长治 046000

1. Taiyuan Customs Technical Centre, Taiyuan 030000

2. Changzhi College, Changzhi 046000