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致密针织物高效阻隔紫外线辐射 |
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作者：Polly Chiu, Jimmy K.C Lam 来源：雅式工业专网 |
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随着新材料技术的发展，近年来人们已经可以制成防癌服装，预防因过度接触太阳紫外綫辐射（UVR）而可能引起的皮肤癌，尤其是预防黑素瘤（一种皮肤癌）。
上一世纪90年代，消费者几乎未认识到紫外綫防护服装的重要性，因此，对这一功能表现淡漠。目前，休闲运动服装需求量越来越大，因为该类服装在不影响舒适度的前提下能为穿着者提供增值功能。随着人们健康意识的不断增强，防紫外綫辐射功能越强的织物将具有更大的竞争优势。
在紫外线防护型纺织材料中，织物覆盖系数对织物的紫外綫防护功能有着直接影响。就此而言，织物的重要特性包括紧密系数、纤维类型、纱綫/织物结构、加工工艺、颜色、紫外线吸收性能、耐洗性能、耐穿性能、织物弹性和湿润特性。
研究发现，织物结构紧密度越高，紫外线辐射穿透性则越低。换句话说，织物的防紫外线辐射功能则越强。
通过对七种针织组织研究表明，紧密度本身不足以解释紫外綫防护的有效性。增加织物厚度，也就是说，单位面积采用更多的材料，也可吸收或阻挡紫外綫辐射，从而提高紫外綫辐射防护能力。
试验
进行两项试验，以确定针织物在以下方面相关的紫外綫防护效果：
—平针织物紧密度/线圈长度对紫外线阻隔的影响；
—针织物结构、紧密度、洗涤和染色等紫外綫阻隔的效果。
在第一项试验中，采用了两套商品级针织物样品，针号分别为5G、12G。评估三种线圈长度（紧密度）：松散、正常和紧密綫圈。
在第二项试验中，评估结构不同的7套针织物：单面平织、单面针织与集圈、单面针织、单面集圈花针、双面针织1x1罗纹、珠地双罗纹、双面柳条纹和双面四平组织。
全部样品均放置於空调室内，温度为21±1℃，相对湿度为65±2%，放置时间为24小时。首先，在织物上施加10g/cm2压力，用Hans Baer AG CH-Zurich Telex 57767织物厚度测量仪检测织物厚度。然後，根据ASTM D3776-96标准测定织物重量，幷根据Munden理论测定紧密系数（TF）。
紧密系数指的是纱綫支数和綫圈长度之间的比例，对于针织机设置而言，这一系数至关重要。数值越大，织物紧密度越高。
对于单面织物，紧密系统一般为1.29~1.64。织物紧密度越高，紫外线辐射穿过的空间就越小，从而提高紫外线防护能力。
测试方法
本次研究中，采用防护系数（PF）对织物的防紫外线辐射能力进行定量分析。
所谓防护系数，指的是织物对紫外綫辐射的阻挡能力。例如：紫外綫防护系数为20的材料，1/20的紫外綫辐射能穿过其表面。换句话说，该类织物能阻挡90%的紫外线辐射，5%能穿过。
织物覆盖对紫外綫防护系数的影响不同覆盖系数对紫外线防护系数的影响
 纱线穿过织物内圈时（其中，线圈已预先排列），则形成针织物。
由於线圈成型不同，针织物往往比机织物具有更大的开度。因此，织物紧密系数被视为是影响紫外綫防护系数的重要因素。
本次试验中，采用两种针号（5G和12G），幷根据不同的针织张力编织了商品级针织物（紧密、中等和疏松）。
结果表明：紧密系数越大，提供的紫外綫防护能力越强，不受采用的机号影响。
在5G样品中，疏松/紧密针织物的紧密系数由1.373 提高到1.57，紫外綫防护系数平均值由15.653提高到32.294，12G织物样品取得了同样效果，不同点在于紫外綫防护系数平均值百分比更小。
结果表明：织物密度（紧密度）越大，紫外线防护能力越强。该类织物微孔更小，致使紫外綫辐射能穿过的空间更小，从而提高了紫外綫防护能力。
织物厚度、重量等其它特性也有助於提高紫外线阻挡能力。
本次研究表明：5G织物样品的平均厚度为2.3毫米，12G织物样品的平均厚度为1.0毫米。而且，5G样品重量大约是12G样品重量的两倍。本次研究确定了织物厚度和重量与紫外綫防护系数之间的正比例关系。例如：织物厚度和重量增加一倍，紫外綫防护系数也会倍增。
研究表明：对于相同的织物结构和纤维组分，如果单位面积重量增大，则意味着单位面积的纤维量增大，紫外綫防护能力增强。
织物结构对紫外綫防护系数的影响单面针织结构
本次研究中，采用2x20Ne的100%棉纱，在斯托尔（Stoll）机械上编织了3种单面针织结构：平织、“针织与浮线”和“针织、集圈与浮线”。
3种单面针织结构中，紫外綫防护系数平均值大致相同，略低于4.61。“针织与集圈”结构的紫外线防护能力最低。相反，在单针织结构中，“针织、集圈与浮线”的紫外线防护能力最强。
集圈组织
集圈组织通过将新的纱綫喂到织针而形成，其中，原綫圈位于针舌周围，处于开放状态。集圈针由于处于升高位置，幷不清除原綫圈。集圈线弧呈倒V形，与单纯平织组织相比，能形成更宽、更短、更厚的织物。
因此，带有集圈线弧的织物微孔更多，紫外线辐射能穿过的空间更大，紫外线防护能力较差。
浮线组织
织针在喂纱过程中不升高，则形成浮綫组织，在织物背面出现长度较短的横向纱綫。与平织相比，其织物宽度较小，但密度更大。
单面针织5G样品对紫外綫防护系数的影响
单面针织12G样品对紫外綫防护系数的影响
针织物不同组织示意图
采用的浮线组织纱线越多，织物的厚度和重量就会越大。采用浮綫组织形成的织物密度更大，缩小了紫外綫辐射能穿过的空间，从而可提高紫外綫防护能力。应注意的是：如果“针织与浮线”结构中浮綫过长，会导致不稳定现象，造成不利影响。
为解决这一问题，可采用集圈组织，用以连接较长的浮纱，增加其稳定性。这一方式叫做单面提花组织，用于制作“针织、集圈与浮线”样品。研究发现，紫外线防护能力的提高与集圈、平织、浮线组织等针织结构相关。
无论采用哪种单面针织结构，紧密针织物的紫外綫防护能力均高于疏松针织物。对於“针织、集圈与浮线”和单平织物，紧密针织和疏松针织之间的差异由33.15%增加至38.31%。对於“针织与集圈”织物，则高达51.39%。由此可见，织物紧密度越高，紫外线防护能力越强。
双面针织结构
研究中，选择了4种针织结构：1x1罗纹、双罗纹组织、双面柳条纹和双面四平组织。
4种双面针织结构中，紫外綫防护能力均优于单面针织物。双面针织结构的紫外綫防护系数平均值达24.81，双面柳条纹的紫外綫防护系数平均值仅为5.85。
紫外线防护能力随以下顺序提高：双面柳条纹、1x1罗纹、双面四平组织和双罗纹组织。双罗纹组织的紫外线防护能力最强。在针织綫圈方面，研究结果与预想一致，表明针织结果是影响紫外綫防护系数的重要因素。
双面针织可分为两类：用同机两套织针织成的织物，或用至少两套针板织成的织物。与单面针织不同的是，单面针织物采用一套织针织成。双面针织物采用更多的纤维材料（纱綫）阻挡或吸收太阳光紫外綫辐射，阻挡和吸收能力优于单面针织物。
柳条纹不含罗纹綫圈，但包含两道方向不同的针织綫圈和集圈綫圈，正面和背面相同。微孔较多的集圈组织紫外线防护能力较差。对于未洗涤的柳条纹样品，紧密、中等和疏松针织物的紫外綫防护系数平均值相对较低，分别为7.225、5.362和4.968。
相比之下，四平组织含针织和浮线组织，不含集圈组织。其织物结构为每次循环3道线圈。第1道线圈为罗纹线圈，第2道和第3道线圈为平织线圈，一前一後。因此，能形成宽度较小、密度更大的浮綫组织织物，与双面柳条纹相比，具有更强的紫外綫防护能力。对于紧密、中等和疏松针织物而言，紫外綫防护系数分别为47.495、19.51和11.687。
罗纹结构是最简单的双面针织结构，每次循环包括1道线圈。这种情况下，各道綫圈相同，织物呈曲折形状，在宽度方向提供较高的弹性。
本次研究中，探讨了由平织和反面平织交替纵向组成的1x1罗纹。1x1罗纹织物外观由正面和背面綫圈纵向交替组成。在4种双面针织结构中，这一结构的紫外綫防护能力处于中等水平。对于紧密、中等和疏松针织物而言，紫外綫防护系数分别为17.058、14.673和10.433。
双罗纹组织是双面针织系列的另一结构。双罗纹织物通过彼此成网的两道1x1罗纹形成，可描述为双1x1罗纹。双罗纹组织具有紧密的表面结构，正、反面均呈正面綫圈，在双面针织物中，具有最强的紫外綫防护能力。本次研究表明：对于紧密、中等和疏松针织物而言，其紫外綫防护系数分别为29.857、23.203和21.046。
一言以蔽之，纺织物可通过专业设计减少有害的紫外线辐射。试验表明：织物密度越大，微孔越小，紫外线穿透织物的比率就越低。
针织结构也起着重要作用。双面针织物用料更多，结构更紧密，与单面针织物相比，紫外綫防护能力更强。其中，双罗纹组织结构的紫外线防护能力最强。(end)
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(9/12/2010) |
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