الأقمشة والمنسوجات المقاومة للهب والأشعة فوق البنفسجية
أbstract. تقدم هذه المقالة بشكل أساسي أهمية الأقمشة المقاومة للأشعة فوق البنفسجية، ومبادئ وعمليات إنتاج مقاومة الأشعة فوق البنفسجية، بالإضافة إلى طرق ومؤشرات تقييم أداء مقاومة الأشعة فوق البنفسجية للأقمشة. يجمع BEGOODTEX بين تقنية الحماية من الأشعة فوق البنفسجية في الأقمشة المقاومة للهب.
1. ملخص
تصنيف ووظيفة الأشعة فوق البنفسجية
وبصرف النظر عما يمكننا رؤيته كضوء في الطيف الشمسي، فهو يتكون أيضًا من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. الضوء فوق البنفسجي هو نوع من الموجات التي لها طول موجي أقصر من الضوء المرئي الذي يشكل حوالي 6 بالمائة من الطيف. ويتراوح نطاق الطول الموجي للإشعاع بين 200 إلى 400 نانومتر. بناءً على الطول الموجي والتأثيرات البيولوجية المختلفة للإشعاع. يتم تصنيفها إلى ثلاث فرق. الأشعة فوق البنفسجية (أ) لموجات الضوء من 320 إلى 400؛ الأشعة فوق البنفسجية B لنطاق الطول الموجي 290 إلى 320 نانومتر؛ والأشعة فوق البنفسجية C، لنطاق من 200 إلى 290 نانومتر.
إن الطبقة الواقية للغلاف الجوي المعروفة باسم طبقة الأوزون تستنزف بسبب إطلاق مركبات الكلوروفلوروكربون مثل الفريون من الأنشطة البشرية والروتين اليومي في السنوات الأخيرة. وقد أدى هذا الترقق في طبقة الأوزون إلى ارتفاع الإشعاع الذي يصل إلى سطح الأرض مما أدى إلى زيادة الأمراض الناجمة عن التعرض المفرط للأشعة فوق البنفسجية. عادةً ما توفر مواد الملابس العادية حماية بنسبة 50% من الأشعة فوق البنفسجية، وهو ما لا يرقى إلى مستوى معايير الحماية الضرورية. علاوة على ذلك، فإن التعرض لفترة طويلة للإشعاع يمكن أن يؤدي إلى بهتان الأقمشة وشيخوخةها. ونتيجة لذلك، يصبح من الضروري تطبيق علاجات الأشعة فوق البنفسجية على المنسوجات.
اعتبارات مقاومة الأشعة فوق البنفسجية للمنسوجات
عندما يضرب ضوء الشمس سطح القماش؛ يرتد البعض منه بينما ينقع البعض الآخر ويمر الباقي عبر القماش نفسه. تتكون الأقمشة من أنواع من الألياف ولها أنماط سطحية معقدة يمكنها امتصاص الأشعة فوق البنفسجية وتشتيتها لتقليل انتقالها. تختلف الطرق التي تنتشر بها الأشعة فوق البنفسجية وتنعكس بناءً على الأشكال السطحية الفريدة للألياف الفردية أيضًا، وكذلك بنية القماش وكثافة اللون. من الآن فصاعدا، عند فحص فعالية المنسوجات ضد الأشعة فوق البنفسجية الضارة، من الضروري أن نأخذ في الاعتبار مجموعة من الجوانب بدقة.
نوع الألياف
أنواع مختلفة من الألياف تظهر درجات متفاوتة من الامتصاص. الانعكاس المنتشر للأشعة فوق البنفسجية بسبب عوامل مثل تركيبها وبنيتها على المستوى الجزيئي بالإضافة إلى خصائص السطح والأشكال المستعرضة التي تمتلكها. حتى لو كانت مصنوعة من ألياف مادية ذات مقاطع عرضية مختلفة فإنها تعكس الأشعة فوق البنفسجية بشكل مختلف مع تأثر قدرات الامتصاص بمساحة سطح التلامس. بالمقارنة مع الأقمشة الاصطناعية ذات المقطع العرضي، تُظهر الأقمشة الاصطناعية ذات الألياف المسطحة وغير المنتظمة أداءً أفضل في هذا الصدد. توفر الأقمشة ذات الألياف حماية أكبر ضد الأشعة فوق البنفسجية مقارنة بالأقمشة ذات الألياف الطويلة، بينما تتفوق منتجات الحرير المعالجة على منتجات الحرير الخام المصنوعة من الألياف الاصطناعية، وتفضل الأقمشة الرقيقة على الأقمشة الأكثر خشونة.
| مقارنة قيم UPF للأقمشة المختلفة | |||
| اسم المنتج | معامل التغطية (%) | وزن القماش (جم/㎡) | عامل الحماية من الأشعة فوق البنفسجية |
| التفتا البوليستر | 98 | 142.9 | 34 |
| نسيج قطني خالص | 100 | 264.8 | 13 |
| نسيج بوليستر محبوك | 81 | 106.1 | 17 |
| نسج إبرة القطن | 83 | 124.1 | 4 |
| نسيج منسوج من البوليستر | 82 | 133.0 | 12 |
| نسيج قطني مطبوع | 81 | 106.1 | 4 |
نسيج العلاج
قد تشهد الأقمشة التي تمت معالجتها بتشطيبات مثل الطلاء أو طارد الماء والزيت تحسنًا في خصائص الحماية من الأشعة فوق البنفسجية نتيجة لهذه العملية. يمكن أن يعزى هذا التحسين إلى زيادة سماكة القماش وانخفاض مساميته، بعد المعالجة، بالإضافة إلى قدرات الحماية من الأشعة فوق البنفسجية الكامنة في عامل التشطيب نفسه.
2. آلية التشطيب المضادة للأشعة فوق البنفسجية وعوامل التشطيب المضادة للأشعة فوق البنفسجية
آلية التشطيب المقاوم للأشعة فوق البنفسجية
عندما يضرب الضوء جسمًا بصريًا، فإنه ينعكس عن جزء من السطح، فيمتصه الجسم جزئيًا ويمر عبر الجسم للباقي. عادةً، مجموع النفاذية ناقص الانعكاس بالإضافة إلى الامتصاص يساوي 100%. تتضمن الفكرة وراء المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية استخدام عوامل الحماية من الأشعة فوق البنفسجية لمعالجة الألياف أو الأقمشة. عندما يضرب ضوء الشمس سطح القماش، يخترق جزء صغير فقط من خلال الفتحات الموجودة في المادة؛ ينعكس معظمها مرة أخرى أو يمتصها مركب الحماية من الأشعة فوق البنفسجية ويتحول إلى طاقة أقل قبل أن ينبعث مرة أخرى. إحباط الأشعة فوق البنفسجية بشكل فعال. في الأساس، تحمي المنسوجات من الإشعاع، من خلال طريقتين رئيسيتين؛ يعكس الضوء ويمتصه.
عامل تشطيب مقاوم للأشعة فوق البنفسجية
هناك فئتان من عوامل التشطيب المستخدمة عادة لمقاومة الأشعة فوق البنفسجية، والخيارات غير العضوية والعضوية.
- عوامل التشطيب غير العضوية المقاومة للأشعة فوق البنفسجية:
تتكون معظم مواد التشطيب غير العضوية المقاومة للأشعة فوق البنفسجية من معادن وأكاسيد معدنية بالإضافة إلى أملاحها والتي يشار إليها باسم عوامل الحماية من الأشعة فوق البنفسجية في مجال علوم وهندسة المواد. تظهر هذه المواد غير العضوية المجهزة بقدرات الحماية من الأشعة فوق البنفسجية خصائص مثل كونها غير ضارة للإنسان والحيوان على الرغم من عدم وجود أي رائحة أو تهيج عند ملامستها للجلد؛ وإظهار الاستقرار الحراري دون أن تتحلل أو تتبخر بسهولة؛ وإظهار الحماية الفعالة ضد الأشعة فوق البنفسجية الضارة. ومن المعروف أنها تعمل كعوامل حماية آمنة ضد الأشعة فوق البنفسجية بينما تمتلك أيضًا فوائد إضافية تتمثل في منع انتشار البكتيريا والفطريات ودرء الروائح الكريهة.
- عوامل التشطيب العضوية المقاومة للأشعة فوق البنفسجية:
يتم تصنيف عوامل التدريع العضوية المقاومة للأشعة فوق البنفسجية على وجه التحديد على النحو التالي:
مركبات البنزون.
فئة البنزوتريازول.
مركبات حمض الساليسيليك.
بوليمر النيكل العضوي.
فئة تريازين.
استبدل مادة الأكريلونيتريل.
استرات السيناميت
حمض أمينوبنزويك واستراته.
3. إنتاج الألياف والمنسوجات المقاومة للأشعة فوق البنفسجية
ألياف مقاومة للأشعة فوق البنفسجية
tel, في الصين, كان هناك تقدم في إنشاء ألياف مضادة للأشعة فوق البنفسجية مع التركيز بشكل خاص على تطوير مواد البوليستر التي توفر الحماية من الأشعة فوق البنفسجية. وتشمل هذه أنواعًا مثل ألياف البوليستر الأساسية، والبوليستر POI، وFDV، وUDF، وDTU. تمكنت بعض ألياف البوليستر من حجب ما يصل إلى 94 إلى 98٪ من الأشعة فوق البنفسجية.
هناك طرق لإنشاء ألياف تقاوم الأشعة فوق البنفسجية بشكل فعال ويمكن تصنيفها إلى الأنواع الأربعة التالية.
طريقة ما بعد الزرع
بعد الانتهاء من عملية إنتاج الألياف مثل ألياف القطن مع أخذ مقاومة الأشعة فوق البنفسجية في الاعتبار من خلال طرق مثل حمامات الغمر والصباغة أو تقنيات الطباعة لتضمين عوامل التشطيب المضادة للأشعة فوق البنفسجية في الألياف.
طريقة الغزل البلمرة المشتركة
تعمل طريقة غزل البلمرة المشتركة أولاً على بلمرة مشتركة لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية بمونومرات من البوليمرات المكونة للألياف ثم إنتاج بوليمرات ذات وظيفة مضادة للأشعة فوق البنفسجية. ومن ثم، يتم استخدام طرق الغزل التقليدية لإنتاج ألياف مضادة للأشعة فوق البنفسجية. تُستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي لإنتاج ألياف البوليستر الاصطناعية ذات الوظيفة المضادة للأشعة فوق البنفسجية. تتمتع هذه الألياف بخصائص جيدة مضادة للأشعة فوق البنفسجية ويمكنها امتصاص الأشعة فوق البنفسجية بشكل فعال بأطوال موجية تتراوح من 280 إلى 340 نانومتر.
بأقرض قتثبيت
يمكن تصنيف الخيوط المخلوطة على أنها خيوط مخلوطة وخيوط ممزوجة مقطعة متوفرة في السوق لأصناف الألياف الاصطناعية التي يتم نسجها مباشرة. يمكن للمرء تعزيز حماية هذه الألياف من الأشعة فوق البنفسجية من خلال دمج عوامل التشطيب المضادة للأشعة فوق البنفسجية إما في سائل الغزل (ذوبان الغزل أو محلول الغزل) أو مباشرة في مادة البوليمر نفسها.
طريقة الغزل المركب
عادةً ما تظهر الألياف المنتجة من خلال الغزل بنية أساسية للجلد حيث يتم غرس الطبقة الأساسية بعوامل تشطيب مقاومة للأشعة فوق البنفسجية وتتكون الطبقة الخارجية من مواد بوليمر تقليدية.
المنسوجات المقاومة للأشعة فوق البنفسجية
يتم إنشاء المنسوجات المقاومة للأشعة فوق البنفسجية من خلال عمليات تشطيب المنسوجات التي تركز على استخدام عوامل لمقاومة الأشعة فوق البنفسجية وإعداد السوائل لتطبيقات التشطيب مع اختيار طرق التشطيب المناسبة.
طريقة طلاء السطح
إن تطبيق عامل التشطيب بالأشعة فوق البنفسجية على عامل الطلاء ثم استخدام آلة الطلاء لإنشاء طبقة على سطح القماش من خلال التجفيف والمعالجة الحرارية هو الطريقة التي تحقق بها طريقة طلاء السطح وظائف الحماية من الأشعة فوق البنفسجية والحماية من الشمس بشكل فعال على أنواع مختلفة من الألياف عند مستويات منخفضة. التكلفة دون الحاجة إلى تقنيات التطبيق المتقدمة أو متطلبات المعدات. قد يتعرض نسيج وخصائص العناصر المعالجة بهذه التقنية لبعض التغييرات من حيث مظهرها. مدى قدرتها على امتصاص الماء والسماح للهواء بالمرور عبرها. تُستخدم هذه الطريقة عادةً عند العمل باستخدام مواد، مثل المظلات والخيام لملابس العمل.
طريقة الغمر
(1) الصباغة بنفس طريقة الحمام. تتميز ممتصات الأشعة فوق البنفسجية المصنوعة من البوليستر بأنها كارهة للماء وتقارب معين للبوليستر، لذلك يمكن استخدام عمليات الصباغة ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي لتحقيق تشطيب وصباغة مقاومة للأشعة فوق البنفسجية في نفس الحمام.
(2) طريقة الغمر المنفصلة. يمكن استخدام ماصات الأشعة فوق البنفسجية القابلة للذوبان في الماء، بسبب مجموعات حمض السلفونيك الخاصة بها، في نفس الحمام مع الأصباغ الأنيونية مثل الأصباغ الحمضية والأصباغ المعدنية المعقدة لصبغ الصوف والحرير والنايلون. هذه الطريقة مناسبة للأقمشة الصوفية والحريرية والنايلون والقطنية، ولكنها ليست مناسبة جدًا لأقمشة البوليستر بسبب ارتفاع تكاليفها ونتائجها غير المرضية.
قانون الطباعة
لتعزيز متانة لون الأقمشة المطبوعة ضد التعرض للضوء، يتم تحقيق التحسين من خلال تضمين ممتصات الأشعة فوق البنفسجية في معجون الطباعة جنبًا إلى جنب مع الأصباغ المستخدمة غالبًا في أقمشة الديكور الداخلي التي تتطلب مستويات عالية من ثبات الضوء؛ ومن ثم تختار الدول الأجنبية عادةً ماصات الأشعة فوق البنفسجية والأصباغ ذات المقاومة الفائقة للضوء لأغراض الطباعة المشتركة على منسوجاتها.
طريقة المتداول الغمر
تعمل تقنية اللف بالغمر بشكل جيد مع أنواع الأقمشة؛ يمكن أن ترتبط ماصات الأشعة فوق البنفسجية القابلة للذوبان في الماء بالألياف المحبة للماء ويمكن أن ترتبط ماصات الأشعة فوق البنفسجية غير القابلة للذوبان بالألياف الكارهة للماء عند تعرضها لدرجات حرارة عالية، على غرار عملية الصباغة بالذوبان الساخن، مع الأصباغ المشتتة.
كبسولة دقيقة صمعالجة
يتضمن إنشاء كبسولات دقيقة من خلال معالجة الكبسولات الدقيقة تصنيع كبسولات تحتوي على ماصات للأشعة فوق البنفسجية مغلفة ببوليمرات عالية الوزن الجزيئي باستخدام تقنية تجمع بين البلمرة والكبسلة الدقيقة في وقت واحد. إن تغليف الممتصات، داخل قلب الكبسولة ومن ثم ربط الكبسولات الدقيقة بالنسيج باستخدام مواد لاصقة وعوامل تشابك، ينتج عنه منسوجات تتمتع بحماية من الأشعة فوق البنفسجية تتجاوز 85%.
4. تقييم أداء مقاومة الأشعة فوق البنفسجية للنسيج
هناك العديد من المعايير لقياس مقاومة الأشعة فوق البنفسجية للأقمشة، مثل AS/NZS 4399-1996 في أستراليا ونيوزيلندا، GB/T 18830-2009 في الصين، AATCC183-2014، ASTM D6603-2012، ASTM D6544-2012 في الولايات المتحدة، الخ.
طريقة تقييم أداء المقاومة للأشعة فوق البنفسجية
طريقة الاختبار القياسية
يحدد المعيار الصيني GB/T 18830-2009 "تقييم أداء الحماية من الأشعة فوق البنفسجية للمنسوجات" طرق اختبار أداء الحماية من الأشعة فوق البنفسجية للمنسوجات، بالإضافة إلى طرق التقييم والتعبير لمستوى الحماية. تنص هذه المواصفة القياسية على أنه عندما تكون قيمة UPF للعينة أكبر من 40 ويكون T (UV-A) أقل من 5%، يمكن أن يطلق عليه منتج مقاوم للأشعة فوق البنفسجية.
طرق الاختبار الأخرى
(1) طريقة مقياس الطيف الضوئي للأشعة فوق البنفسجية. باستخدام مقياس الطيف الضوئي للأشعة فوق البنفسجية كمصدر للإشعاع، يتم إنشاء نطاق معين من الطول الموجي (280-400 نانومتر) من الضوء فوق البنفسجي وتشعيعه على القماش. بعد ذلك، يتم استخدام كرة متكاملة لجمع تدفق الإشعاع الذي يمر عبر النسيج في اتجاهات مختلفة، ويتم حساب نفاذية الأشعة فوق البنفسجية. كلما كانت نفاذية الأشعة فوق البنفسجية أصغر، كانت قدرة القماش على حماية الأشعة فوق البنفسجية أفضل.
(2) طريقة تراكم شدة الأشعة فوق البنفسجية. استخدام ضوء الأشعة فوق البنفسجية (UV) لتشعيع قماش موضوع على مجمع كثافة الأشعة فوق البنفسجية، وتشعيعه لفترة معينة، وقياس الكمية التراكمية من ضوء الأشعة فوق البنفسجية التي تمر عبر القماش، ثم حسابها. كلما كانت الكمية التراكمية للأشعة فوق البنفسجية عبر القماش أصغر، كلما كان ذلك أفضل.
(3) طريقة قياس الإضاءة. باستخدام مصباح الأشعة فوق البنفسجية كمصدر للضوء وإضافة زجاج شفاف للأشعة فوق البنفسجية إلى مقياس الإضاءة، قم بقياس الكمية التراكمية لـ Q8 التي تمر عبر العينة والكمية التراكمية للإشعاع دون وضع العينة.
(4) طريقة التلاشي. قم بتغطية العينة على البطاقة القياسية لثبات الضوء، على بعد 50 سم من العينة، وقم بتشعيعها بالأشعة فوق البنفسجية لتحديد الوقت اللازم لتغيير لون البطاقة القياسية لثبات الضوء إلى المستوى 1. كلما زاد الوقت المستخدم، كان تأثير التدريع أفضل. .
مؤشرات لتقييم أداء مقاومة الأشعة فوق البنفسجية
نسبة نفاذية الأشعة فوق البنفسجية
نفاذية الأشعة فوق البنفسجية هي قياس الأشعة فوق البنفسجية التي تمر عبر عينة مقارنة بالأشعة فوق البنفسجية التي تمر دون وجود عينة. يساعد استخدام النفاذية في تقييم الحماية من الأشعة فوق البنفسجية التي توفرها الأقمشة ويسمح بإجراء حسابات لتحديد ما إذا كانت نفاذية الأشعة فوق البنفسجية للنسيج أقل من المستوى المقبول لمنع تلف الجلد من الأشعة فوق البنفسجية، في مواقف معينة.
معدل الحماية من الأشعة فوق البنفسجية
معدل الحماية من الأشعة فوق البنفسجية هو مقياس يساعد المستهلكين على فهم مدى نجاح المنتج في حجب الأشعة فوق البنفسجية بطريقة مباشرة تتناغم معهم بسهولة. على الرغم من أنه يمكن تفسير نفاذية الأشعة فوق البنفسجية ومعدل الحماية من الأشعة فوق البنفسجية بشكل مختلف بناءً على وجهات نظر مختلفة، إلا أنهما ينقلان المعنى بشكل أساسي إلى الشخص العادي.
عامل الحماية من الشمس (SP). مستوى التدريع من الأشعة فوق البنفسجية (URSL).
تعد عوامل الحماية من الشمس (SPF) شائعة في مستحضرات التجميل بينما تنتشر عوامل الحماية من الأشعة فوق البنفسجية (UPF) في المنسوجات لأغراض الحماية من الأشعة فوق البنفسجية. تقيس UPFs مستوى مقاومة الأقمشة للأشعة فوق البنفسجية. تعتبر ضرورية لتقييم أدائها ضد الأشعة فوق البنفسجية.
| عامل الحماية من الأشعة فوق البنفسجية رأنجي | صدوران جالتصنيف | الأشعة فوق البنفسجية تالنفاذية (٪) | عامل الحماية من الأشعة فوق البنفسجية زrade |
| 15~24 | حماية أفضل | 6.7~4.2 | 15,20 |
| 25~39 | حماية جيدة جدًا | 4.1~2.6 | 25,30,35 |
| 40~50,50+ | حماية ممتازة جدا | ≤2.5 | 40,45,50,50+ |
معدل الاختراق
في المعايير الوطنية، يتم استخدام قيمة UPF ونفاذية UV-A معًا كمؤشرات لتقييم أداء مقاومة الأشعة فوق البنفسجية، حيث تكون قيمة UPF أكبر من 30 ونفاذية UV-A لا تتجاوز 5%.
5. الاستكشاف بيجودتكس مكافحة-الأشعة فوق البنفسجية Fعاجِز–مثبط تالتكنولوجيا
بيجودتكس العروض مضادشV الأقمشة المقاومة للهب للسلامة والمتانة في كل من البيئات التجارية والسكنية. طلبنا في ملابس واقية و مواد الديكور الداخلي يوضح تنوع وفعالية هذه المنسوجات عالية الأداء.
