抗紫外线风衣面料及其制作方法
技术领域
本发明涉及多功能性衣物研发领域，特别涉及一种抗紫外线风衣面料及其制作方法。
背景技术
紫外线是电磁波谱中波长200～400nm辐射的总称，主要集中在3个部分：UVC、UVB和UVA。人体适当接受紫外线的照射对健康是有利的，但当人体皮肤经受过量的UVB段紫外线辐射后，会产生红斑、水疱和灼伤；UVA段紫外线能激活皮肤中的黑色素，引起色素沉淀，从而形成黑斑。医学研究表明，紫外线能使皮肤细胞中的DNA受损，超过其修复能力则会使皮肤致癌。
目前，防紫外线纺织品主要用于服饰类、遮阳类等产品，风衣作为一种户外运动服装，为户外运动爱好者提供了良好的防风、防水、防紫外线等保护作用，越来越受广大消费者的喜爱。作为一种户外服装产品，其防水性、防紫外线性等功能是消费者尤其关注的问题。
一般衣服，为了提升其防紫外线功能，通常会把衣服面料进行浸渍防紫外线剂或是一些紫外线吸收剂，比如：公开号为CN107125815A的中国专利公开了一种防紫外线针织面料风衣及其制作方法，其中，轻薄型耐久性防紫外线针织面料的防紫外线涤纶纱是采用紫外线屏蔽助剂，在纺丝前，将无机物陶瓷微粒子与单体混合，然后进行聚合制成无机物均匀分散的高聚物，经纺丝得到无机物均匀分散的高聚物重量含量为3％的具有屏蔽性能的防紫外线涤纶纱。这种增加试剂作为改进方案，制造出的布料和衣服，耐洗性相对较差，洗后抗紫外线功能会降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗紫外线风衣面料，使得抗紫外线效果具有长效性。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种抗紫外线风衣面料，面料为由经纱和纬纱交织而成的织物，经纱和纱线所采用的纱线采用聚酰胺纤维或聚酯纤维制成，所述聚酰胺纤维或聚酯纤维中混纺有防紫外线功能纤维，防紫外线功能纤维可以是竹浆纤维或者是磁性纤维或者是竹浆纤维和铁氧体磁性纤维的混纺丝。
通过采用上述技术方案，通过增加防紫外线功能纤维，使得制备出的风衣面料具有防紫外线特性，与传统的添加紫外线屏蔽助剂相比，织物的纱线中包含了特殊的功能纤维，纤维本身具有防紫外线特性，比如竹浆纤维含有的主要成分是SO2是天然的紫外线屏蔽剂，因而竹浆纤维具有较好的防紫外线辐射性能。铁氧体磁性纤维含有的磁性材料就有紫外屏蔽的作用，通过对紫外线的吸收和增强对紫外线的反射、散色作用，提高了防紫外线性能。将上述的功能纤维混纺制成风衣的基础纤维中制成纱线，纱线具有纤维的基础特性，纤维的基础特性是自然的，洗涤后的耐持久性更好，使得纱线织成的面料抗紫外线效果具有长效性，衣服的防晒效果也更好。
进一步设置：所述防紫外线功能纤维的竹浆纤维中混纺有棉纤维，铁氧体磁性纤维中混纺有涤纶纤维或棉纤维。
通过采用上述技术方案，混纺纤维的综合性能更佳，经过洗涤后的功能纤维能够长久的特性，也需要兼顾织物的舒适性，添加棉纤维后，提升织物柔软度和滑爽度。
进一步设置：制得的织物中，竹浆纤维的含量在3.44％～15.12％，铁氧体磁性纤维含量在2.16％～24.8％。
通过采用上述技术方案，功能纤维的并非越多越好，一方面，织物需要检测各项性能指标，确保具有足够的基础纤维来达到织物的各项性能指标；另一方面，功能纤维中的比选取的合适，使得制备出的风衣面料具有防紫外线特性的基础上，成本得到有效的控制。
进一步设置：所述竹浆纤维和铁氧体磁性纤维的规格均为0.167tex×38mm。
进一步设置：制得的织物中，密度为426×285根/10cm，孔隙率低于10％，其中防紫外线功能纤维含量为20％。
通过采用上述技术方案，使得织物轻薄，可以形成的面料密度较大，表面光洁平整，织物的表面光滑度好，制得的风衣面料外观也好。
进一步设置：制得的织物可以是平纹织物、斜纹织物、缎纹织物、双罗纹织物的其中任意一种。
本发明的另一目的是提供一种抗紫外线风衣面料的制作方法，使得纱线织成的面料抗紫外线效果具有长效性。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种抗紫外线风衣面料的制作方法，包括以下步骤：
1)备料：可选取天然的竹浆纤维，或制备出铁氧体磁性纤维，以获得防紫外线功能纤维：
2)混纺：将聚酯纤维或聚酰胺纤维与防紫外线功能纤维混纺制成细纱；
3)编织：将混纺后的细纱利用织布机编织成织布，且该织布是以紧密的井字交错编织的方式编织。
通过采用上述技术方案，通过增加防紫外线功能纤维，使得制备出的风衣面料具有防紫外线特性，与传统的添加紫外线屏蔽助剂相比，织物的纱线中包含了特殊的功能纤维，纤维本身具有防紫外线特性，纤维需要混纺时，一般布料制造企业均可以利用现成设备，无需购买新设备，降低成本。
进一步设置：利用静电纺丝法制备铁氧体磁性纤维，具体步骤如下：
(a)称取0.0025mol的硝酸铜[Cu(NO3)2-3H20]、硝酸[SmN3O9-6H20]、硝酸镍[Ni(NO3)2·6H20]、硝酸锌[Zn(NO3)36H20]、硝酸铁[Fe(NO3)39H20]，按照物质的量配比的金属离子溶液溶于蒸馏水、DMF和无水乙醇1∶1∶1的混合溶剂中，分别搅拌2小时和5小时，再加入适量络合剂柠檬酸(C％HsO7H2O)、并磁力搅拌48h，静置2天；
(b)称取0.8gPVP(K90，分子量为：1500000)，加入3ml无水乙醇溶液中，倒入在烧杯中，在室温下混合磁力搅拌25个小时，直到混合溶液呈现出淡黄色透明液体为止；
(c)量取已配置好的金属离子溶液加入到步骤(b)中配好的溶液中，并室温下磁力搅拌48小时，形成前驱体胶丝溶液，然后装入到5ml的注射器中开始纺丝。
通过采用上述技术方案，静电纺丝制得的纤维膜具有孔隙率高、纤维精细程度高、比表面积大、均一性好等优点，通过静电纺丝技术制备铁氧体磁性纤维主要通过在聚合物溶液中加入磁性纳米粉体，直接采用该溶液进行静电纺丝制备复合。
进一步设置：以涤纶为载体将以磁粉形式加入到成纤高聚物中，通过共混纺丝制取获得铁氧体磁性纤维。
通过采用上述技术方案，共混纺丝法是将粒径小于1微米的磁性物质微粒或纳米磁粉混入成纤聚合物的熔体或纺丝原液中，经陪纺或溶液纺纺成铁氧体磁性纤维。铁氧体磁性纤维的性能主要取决于加入的磁性微粒的量和粒径。它最大的优势在于既可以混入硬磁粉粒也可以混入软磁粉粒，熔融和溶液纺丝场合下都可应用，且可制备磁性复合纤维或异形截面纤维。
进一步设置：在步骤2)中，在防紫外线功能纤维的竹浆纤维中一并混纺棉纤维；在防紫外线功能纤维的竹浆纤维中一并混纺涤纶纤维或棉纤维。
通过采用上述技术方案，功能纤维的并非越多越好，一方面，织物需要检测各项性能指标，确保具有足够的基础纤维来达到织物的各项性能指标；另一方面，功能纤维中的比选取的合适，使得制备出的风衣面料具有防紫外线特性的基础上，成本得到有效的控制。
附图说明
图1是织物洗涤检测数据的折线图；
图2是织物的纤维洗涤试验后的SEM示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
第一种优选实施方式：
一种抗紫外线风衣面料的制作方法，包括以下步骤：
1)备料：可选取天然的竹浆纤维，或制备出铁氧体磁性纤维，以获得防紫外线功能纤维：
其中，铁氧体磁性纤维利用静电纺丝法制备获得，具体步骤如下：
(a)称取0.0025mol的硝酸铜[Cu(NO3)2-3H20]、硝酸[SmN3O9-6H20]、硝酸镍[Ni(NO3)2·6H20]、硝酸锌[Zn(NO3)36H20]、硝酸铁[Fe(NO3)39H20]，按照物质的量配比的金属离子溶液溶于蒸馏水、DMF和无水乙醇1∶1∶1的混合溶剂中，分别搅拌2小时和5小时，再加入适量络合剂柠檬酸(C％HsO7H2O)、并磁力搅拌48h，静置2天；
(b)称取0.8gPVP(K90，分子量为：1500000)，加入3ml无水乙醇溶液中，倒入在烧杯中，在室温下混合磁力搅拌25个小时，直到混合溶液呈现出淡黄色透明液体为止；
(c)量取已配置好的金属离子溶液加入到步骤(b)中配好的溶液中，并室温下磁力搅拌48小时，形成前驱体胶丝溶液，然后装入到5ml的注射器中开始纺丝。
2)混纺：将聚酯纤维或聚酰胺纤维与防紫外线功能纤维混纺制成细纱；在防紫外线功能纤维的竹浆纤维中一并混纺棉纤维；在防紫外线功能纤维的竹浆纤维中一并混纺涤纶纤维或棉纤维。制得的织物中，密度为426×285根/10cm，孔隙率低于10％，其中防紫外线功能纤维含量为20％。
3)编织：将混纺后的细纱利用织布机编织成织布，且该织布是以紧密的井字交错编织的方式编织。
4)制衣：将织布按照风衣标准制成风衣。
第二种优选实施方式：
一种抗紫外线风衣面料的制作方法，包括以下步骤：
1)备料：可选取天然的竹浆纤维，或制备出铁氧体磁性纤维，以获得防紫外线功能纤维：
其中，以涤纶为载体将以磁粉形式加入到成纤高聚物中，通过共混纺丝制取获得铁氧体磁性纤维。
2)混纺：将聚酯纤维或聚酰胺纤维与防紫外线功能纤维混纺制成细纱；在防紫外线功能纤维的竹浆纤维中一并混纺棉纤维；在防紫外线功能纤维的竹浆纤维中一并混纺涤纶纤维或棉纤维。
3)编织：将混纺后的细纱利用织布机编织成织布，且该织布是以紧密的井字交错编织的方式编织。制得的织物中，密度为426×285根/10cm，孔隙率低于10％，其中防紫外线功能纤维含量为20％。
第三种优选实施方式：
采用第一种或第二种优选实施方法制备出的抗紫外线风衣面料的实施例1-12如下表1：
表1：实施例1-15添加有防紫外线功能限位的织物
紫外线是波长为200～400nm的电磁波，通常波长在290nm以下为短波紫外线或极短紫外线即UVC，这种紫外线能量很高，能被臭氧层吸收，无法到达地面；波长在290～320nm为中波或远波紫外线即UVB，有一部分能穿透大气层到达地面，使皮肤硬化、灼伤甚至会导致皮肤癌；波长在320～400nm为长波或近紫外线即UVA，能穿透云雾、玻璃深入到皮肤内部，使肌肉失去弹性，皮肤松驰、老化出现皱纹。国家纺织标准GB/T18830-2002中，评价织物的防紫外线性能指标主要是波长在290～315nm的日光紫外线透过率T(UVB)和波长在315～400nm的日光紫外线透过率T(UVA)以及紫外线防护系数UPF。紫外线防护系数UPF是衡量织物抗紫外性能的一个重要参数，UPF值越高，织物的抗紫外性能越强。标准规定，当织物的UPF＞30，且T(UVA)＜5％时，可称为防紫外线产品。
将上述实施例1-12的织物进行防紫外线性能测试，织物防紫外线性能测试遵照标准GB/T18830-2009《纺织品防紫外线性能的评定》进行，使用设备为浙江杭州赞成机电科技开发中心生产的HB902型防紫外线透过及防晒保护测试仪，测试中织物取样直径6cm，每种织物各裁剪4块进行测试，取测试平均值为最终结果，测试结果见表2。
表2：防紫外线性能测试结果
表2：防紫外线性能测试结果
试验结果：如表2所示，在防紫外线性能测试中，实施例1-12中的织物2综合表现性能最佳。
另外，织物需要检测各项性能指标，风衣的主要检测指标为柔软度、滑爽度和必不可少的防水性。
根据GB/T4745-2012《纺织品防水性能的检测和评价沾水法》国标，裁取尺寸为18cm×18cm的试样3块，利用LCK-16型织物沾水性能测试仪进行测试。根据织物表面的润湿程度，与评定标准及图片进行对比，确定其沾水等级，测试结果见表2。
织物手感测试方法，邀请了20名志愿者在人体工学实验室里对织物软度、滑爽度进行评价，这些志愿者年龄为21～26岁，均为纺织与服装专业的在校大学生。实验室温度为(20±2)℃，相对湿度为(65±3)％。试样数量为3个，试样尺寸为350mm×350mm.请志愿者通过触摸、攥握等方式在D65标准光源下对试样进行手感评价，评价指标主要有柔软度和滑爽度，评价标尺为5级，可以评半级，主观评价表如表2所示。
在上述的实施例1-12中，防紫外线功能纤维中的功能纤维的占比不同，产生的防紫外线性能结果也有所不同，根据试样进行检测。试样均采用相同纱支的纱线，在同一设备和相同的织物组织进行生产，试样均为毛坯布。测试前，将织物样品放在二级标准大气条件下放置48h以上，使试样在吸湿状态下达到平衡后进行防紫外线性能测试。
测试仪器为HB902型织物紫外线测试仪，波长为280～400nm，分辨率为2nm，精度为2nm。根据GB/T18830-2002《纺织品防紫外线性能评定》的要求，测试织物的紫外线透过率T和紫外线防护系数UPF。
用单色或多色的UV射线辐射试样，收集总的光谱透射射线，测定出总的光谱透射比，并计算试样的UPF值。仪器可采用平行光束照射试样，用一个积分球收集所有的透射光线，也可采用光线半球照射试样，收集平行的透射光线。
表3：功能纤维的占比不同的防紫外线性能测试结果
试验结果：如表3所示，(1)全竹针织物在波长280～305nm之间，其防紫外线性能优于全棉针织物；在305～330nm之间，其防紫外线性能与全棉针织物相近；在330～400nm之间，全竹浆针织物防紫外线性能差于全棉针织物。
(2)竹浆/棉混纺针织物防紫外线性能明显优于全棉或全竹针织物，且随着竹浆/棉混纺纱线中竹浆纤维含量的增大，其防紫外线性能越好。
(3)磁性纤维/棉混纺针织物或磁性纤维/涤纶纺针织物均是功能纤维与基础纤维的混纺丝，性能与上述的(1)、(2)类似。
(4)竹浆/磁性纤维混纺丝制成的织物防紫外线性能明显优于竹浆/棉混纺针织物或磁性纤维/棉混纺针织物或磁性纤维/涤纶纺针织物。
另外，实际使用织物会根据需要而洗涤，而洗涤往往会导致织物的各种性能受到影响，为此根据前述洗涤条件将织物1分别洗涤5次、10次、15次、50次、100次、150次再测试其防紫外线性能。
从图1和图2SEM图的(a)(b)(c)可知，在洗涤5次、10次、15次后，织物经洗涤后其紫外线防护性能总体上呈现下降趋势，但下降幅度有限，洗涤15次后其UPF值相比未经洗涤的织物仅下降了6.24％，洗涤5次后T(UVA)相比未经洗涤织物有一定幅度的变化，此后再经洗涤其数值基本保持平稳，而T(UVB)则几乎没有太大变化。表明，混纺的功能纤维织物的防紫外线性能不仅优异，且经洗涤后其性能持久性也很好，使其防紫外线性能具有长效性。
从图2SEM图的(e)(f)(g)可知，在洗涤50次、100次、150次后，纤维的形貌有非常大的影响，总体的趋势表现出表面逐渐粗糙，颗粒感加强，有气孔和断裂的现象出现。织物的质感下降，防紫外线性能数值基本保持平稳，T(UVB)几乎没有太大变化。
上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
