Ajoy K Sarkar

1 Design și comercializare, Colorado State University, Fort Collins, Colorado, SUA

țesăturile

Acesta este un articol cu ​​acces liber distribuit în conformitate cu condițiile Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0), care permite utilizarea, distribuirea și reproducerea nelimitată în orice mediu, cu condiția ca lucrarea originală să fie citat corespunzător.

Abstract

fundal

Proprietățile ultraviolete ale textilelor vopsite cu coloranți sintetici au fost larg raportate în literatura de specialitate. Cu toate acestea, niciun studiu nu a investigat proprietățile ultraviolete ale țesăturilor naturale vopsite cu coloranți naturali. Acest studiu raportează factorul de protecție ultravioletă (UPF) al țesăturilor de bumbac vopsite cu coloranți de origine vegetală și insectă.

Metode

Trei țesături de bumbac au fost vopsite cu trei coloranți naturali. Țesăturile au fost caracterizate în ceea ce privește construcția țesăturii, greutatea, grosimea și numărul de fire. A fost studiată influența caracteristicilor țesăturii asupra factorului de protecție ultravioletă. Rolul concentrației coloranților asupra factorului de protecție ultravioletă a fost examinat prin analiza rezistenței culorii.

Rezultate

S-a observat o corelație pozitivă între greutatea țesăturii și valorile UPF ale acestora. În mod similar, țesăturile mai groase au oferit mai multă protecție împotriva razelor ultraviolete. Numărul de fire pare să se coreleze negativ cu UPF. Vopsirea cu coloranți naturali a crescut dramatic abilitățile de protecție ale tuturor celor trei construcții de țesături. În plus, în același tip de țesut, valorile UPF au crescut cu adâncimi mai mari de umbră.

Concluzie

Vopsirea țesăturilor de bumbac cu coloranți naturali mărește abilitățile de protecție ultravioletă a țesăturilor și poate fi considerată o protecție eficientă împotriva razelor ultraviolete. UPF este îmbunătățit în continuare cu colorant de nuanțe întunecate și cu o concentrație ridicată de colorant în țesătură.

fundal

Banda de radiații ultraviolete (UVR) este formată din trei regiuni: UV-A (320 până la 400 nm), UV-B (290 până la 320 nm) și UV-C (200 până la 290 nm). UV-C este complet absorbit de atmosferă și nu ajunge pe pământ. UV-A provoacă puține reacții vizibile pe piele, dar s-a demonstrat că scade răspunsul imunologic al celulelor pielii [3]. UV-B este cel mai responsabil pentru dezvoltarea cancerelor de piele [3].

În afară de reducerea drastică a expunerii la soare, cea mai frecventă formă recomandată de protecție UV este utilizarea de protecții solare, pălării și selecția adecvată a hainelor. Din păcate, nu se poate ține un material textil la lumina soarelui și să se determine cât de sensibil este un material textil la razele UV. Chiar și textilele care par să nu transmită lumina pot transmite cantități semnificative de iradiere UV care induce eritemul [4]. Prin urmare, cunoașterea factorilor care contribuie la abilitățile de protecție a textilelor este vitală. Factorii importanți includ compoziția fibrelor, construcția țesăturii și istoricul procesării umede a țesăturii, cum ar fi culoarea și alte substanțe chimice de finisare care ar fi putut fi aplicate materialului textil.

Din știința autorului, niciun studiu nu a investigat proprietățile ultraviolete ale țesăturilor naturale vopsite cu coloranți naturali. O multitudine de studii anterioare au concluzionat că o bună protecție UVR poate fi asigurată de fibrele sintetice vopsite cu concentrații mari de coloranți sintetici. Cu toate acestea, fibrele sintetice, cum ar fi poliesterul, sunt hidrofobe și, în general, nu sunt considerate a fi confortabile de purtat, în special pe timp cald. Conform unui raport din America's Textile Industries [6], fibrele naturale sunt din nou în căutare. Apariția și popularitatea unui mod de viață mai natural, reflectat într-o revenire la agricultura ecologică și la alimentele naturale, s-a extins acum în textile, unde reapariția fibrelor naturale și a coloranților naturali este în creștere [6,7]. Se speră că datele din prezentul studiu vor fi utile dermatologilor care îi sfătuiesc pe pacienți cu privire la proprietățile de protecție UV ale îmbrăcămintei fabricate din fibre naturale și vopsite cu coloranți naturali.

În acest studiu, țesăturile din bumbac au fost vopsite cu trei coloranți naturali de origine vegetală și insectă. Țesăturile au fost caracterizate în ceea ce privește construcția țesăturii, greutatea, grosimea și numărul de fire. Factorul de protecție ultravioletă (UPF) a fost măsurat utilizând un analizor de transmisie ultravioletă labsphere ® UV-100 F. Efectul concentrației de coloranți asupra factorului de protecție ultravioletă a fost examinat prin analiza rezistenței culorii folosind un spectrofotometru HunterLab ColorQuest XE ®.

Metode

Au fost alese trei țesături pentru a acoperi gama construcțiilor de bază. Erau o țesătură de bumbac țesută la culoare albă, mercerizată, o sârmă de bumbac mercerizată decolorată și un șervet de bumbac desizat și alb. Greutatea țesăturii a fost măsurată conform metodei de testare ASTM D3776-96 [8]. Grosimea țesăturii a fost măsurată conform metodei de testare ASTM D1777-96 [8]. Numărul de fire a fost măsurat conform ASTM D3775-98 [8].

Coloranții naturali ai plantelor utilizați au fost madder (Rubia tinctorum) și indigo (Indigofera tinctoria), iar colorantul natural de origine insectă a fost coșinila (Dactylopius coccus). Deoarece coloranții naturali nu au afinitate pentru fibrele celulozice, s-a folosit un mordant de alum pentru a conferi afinitate. Țesăturile au fost mordantate înainte de vopsire prin tratare cu alum la fierbere timp de 45 de minute. Raportul de lichior a fost 1:40 și concentrația de alum a fost de 10% din greutatea țesăturii. După mordantare, materialul a fost stors bine și vopsit.

Vopsirile mai îngroșate și coșinile au fost realizate în canistre din oțel inoxidabil ale unui spălător-contor Atlas folosind vopsea 2%, 4% și 6% din greutatea țesăturii. Raportul băuturi alcoolice a fost de 40: 1. Țesăturile au fost introduse în soluțiile de vopsire la temperatura camerei. Temperatura a crescut până la fierbere și vopsirea a continuat la fierbere timp de 60 de minute. După vopsire, țesăturile au fost clătite în apă deionizată, spălate cu un detergent neionic și uscate la aer. S-au făcut trei replicări pentru fiecare colorant și la fiecare concentrație de colorant.

Vopsirea cu indigo a fost făcută în modul următor. Vopseaua indigo a fost transformată într-o pastă și solubilizată utilizând hidroxid de sodiu și hidrosulfit de sodiu. Țesăturile au fost introduse în băi de vopsire conținând vopsea 2%, 4% și 6% din greutatea țesăturii. Raportul băuturi alcoolice a fost de 40: 1. După 30 de minute de vopsire, țesăturile au fost îndepărtate și oxidate prin uscare în aer. Țesăturile au fost apoi clătite în apă deionizată și spălate cu un detergent neionic și uscate.

Transmitanța UV directă și difuză printr-o țesătură este factorul crucial care determină protecția UV a textilelor [9]. Factorul de protecție ultravioletă (UPF) este termenul științific folosit pentru a indica cantitatea de protecție ultravioletă (UV) oferită pielii de material. Valorile UPF sunt analoage valorilor SPF, singura distincție fiind aceea că valorile SPF pentru protecțiile solare sunt determinate prin teste umane, unde valorile UPF se bazează pe măsurători instrumentale [10]. UPF este definit ca raportul dintre iradianța UV efectivă medie calculată pentru pielea neprotejată și iradianța UV medie calculată pentru pielea protejată de țesătura testată [5,10]. Cu cât valoarea este mai mare, cu atât o persoană poate sta mai mult la soare până când zona pielii de sub țesătură devine roșie [5,10]. O doză UVR eficientă (ED) pentru pielea neprotejată este calculată prin transformarea distribuției spectrale solare incidente cu funcția relativă de eficacitate spectrală și însumarea în intervalul de lungimi de undă 290-400 nm. Calculul se repetă cu transmiterea spectrală a țesăturii ca o ponderare suplimentară pentru a obține doza eficientă (EDm) pentru piele atunci când este protejată. UPF este definit ca raportul ED la EDm și calculat după cum urmează [11]:

Eλ = eficacitate spectrală eritematică

Sλ = iradiere spectrală solară în Wm -2 nm -1

Tλ = transmitanța spectrală a țesăturii

Δλ = lățimea de bandă în nm

λ = lungimea de undă în nm

UPF-urile au fost măsurate in vitro utilizând un analizor de transmisie ultravioletă labsphere ® UV-100 F conform standardului AS/NZ 4399: 1996 [12]. Țesăturile cu o valoare UPF în intervalul 15 - 24 au fost clasificate ca având „Bună protecție UV”; când valorile UPF erau cuprinse între 25 și 39 țesăturile au fost clasificate ca având „Protecție UV foarte bună” și s-a folosit clasificarea „Protecție UV excelentă” atunci când UPF avea 40 sau mai mult [13]. În niciun caz nu i s-a atribuit unui material un rating UPF mai mare de 50.

Valorile UPF măsurate au fost, de asemenea, corelate cu rezistența culorii țesăturilor vopsite. Rezistența culorii a fost evaluată utilizând valorile K/S generate de un spectrofotometru difuz/8 ° HunterLab ColorQuest XE. K/S este o funcție a adâncimii culorii și este reprezentat de ecuația lui Kubelka și Munk (ecuația 2). Cu cât valoarea K/S este mai mare, intensitatea culorii este mai mare [14,15].

unde R este reflectanța țesăturii vopsite; K este coeficientul de sorbție și S este coeficientul de împrăștiere. Spectrofotometrul a fost standardizat pentru un eșantion de 1 inch diametru vizualizare diafragmă în reflectanță - modul specular inclus. S-a folosit iluminatorul D65 și observatorul CIE de 10 grade. În timpul măsurătorilor, probele de țesătură au fost ținute plate și în siguranță folosind o clemă cu probă cu arc. S-au luat trei măsurători pe fiecare țesătură vopsită cu țesătura rotită între măsurători.

rezultate si discutii

tabelul 1

Parametrii de caracterizare a țesăturii și transmitanța% UV a țesăturilor nevopsite

Greutate, g/m 2 Grosime, cm.Număr de fire (per inch)UPFClasa de protecție UV
Țesătură simplă1200,0352053.8Fără clasă
Țesătură de sârmă2580,0698119.2Bun
Sateen țesut2350,06110613.3Fără clasă