Захист від шкідливого ультрафіолетового випромінювання: практичне застосування кубових барвників для функціоналізації бавовняних тканин

Abstract

Необхідність захисту людини від шкідливого ультрафіолетового випромінювання стає очевидною в умовах зменшення озонового шару та зростання кількості випадків раку шкіри (меланоми). Літній захисний одяг із натуральних волокон може забезпечити оптимальний комфорт для користувачів в умовах ультрафіолетового випромінювання. У разі використання одягу в зоні з надзвичайно високим індексом ультрафіолетового випромінювання екрануючі властивості натуральних волокон мають бути підсилені шляхом нанесення на тканину поглиначів ультрафіолетового випромінювання. Теоретичні та експериментальні дослідження базуються на основних положеннях текстильного матеріалознавства. Спектри оптичного поглинання зразками досліджуваних тканин вимірювали за допомогою спектрофотометру UV-Vis (Cary 50, Varian, Австралія) відповідно до стандарту EN 13758-1:2002 з визначенням коефіцієнту захисту від ультрафіолету (UPF). Проаналізовано сучасний асортимент текстильних матеріалів, здатних до екранування ультрафіолетового випромінювання з одночасним забезпеченням комфортних умов експлуатації в літню сонячну погоду. Розглянуто основні способи модифікації бавовняних текстильних матеріалів з метою надання їм екрануючих властивостей щодо дії ультрафіолетового випромінювання. Запропоновано нові підходи до використання кубових барвників для функціоналізації бавовняних текстильних матеріалів. Запропонований метод модифікації кубовими барвниками дозволяє одержати текстильні матеріали різного кольору з відмінним захистом від ультрафіолетового випромінювання (UPF 50+). Модифікація кубовими барвниками полягає у можливості фарбування текстильних матеріалів будь-якого сировинного складу, оскільки нерозчинний барвник утворюється безпосередньо в пористій структурі текстильного матеріалу. Ці барвники, на відміну від багатьох органічних сполук, не деструктують під дією ультрафіолетового випромінювання і належать до найбільш стійких хімічних сполук до дії ультрафіолетового випромінювання. Експериментально доведено, що використання кубових барвників забезпечує високий ступень захисту не тільки самої тканини від негативної дії ультрафіолетового випромінювання, а і дозволяє створити текстильні екрани, ефективні для захисту людини від шкідливого ультрафіолетового випромінювання. Запропонований метод модифікації кубовими барвниками дозволяє одержати текстильні матеріали різного кольору з UPF 50+. Значення UPF 50+ згідно стандарту AS /NZ 4399: 1996 вказує на забезпечення "Відмінного захисту від ультрафіолетового випромінювання" та відповідає найкращим світовим розробкам в області текстилю для захисту від ультрафіолетового випромінювання.

The necessity of protecting humans from harmful ultraviolet radiation is obvious when faced with a thinning ozone layer and the growth in the number of cases of skin cancer (melanoma). Summer protective clothing made from natural fibers can provide optimal comfort for users in ultraviolet conditions. In the case of using clothing in an area with an extremely high ultraviolet ultraviolet index, the shielding properties of natural fibers can be enhanced by applying ultraviolet absorbers to the fabric. Theoretical and experimental studies are based on the main principles of textile materials science. The optical absorption spectra of the textile samples were measured using a UVVis spectrophotometer (Cary 50, Varian, Australia) in accordance with the EN 13758-1:2002 standard with determination of the ultraviolet protection factor (UPF). A modern assortment of textile materials capable of shielding ultraviolet radiation while providing comfortable operating conditions in summer sunny weather has been analyzed. The main ways of modifying cotton textile materials in order to give them shielding properties against the action of ultraviolet radiation are considered. New approaches to the use of vat dyes for the functionalization of cotton textile materials have been proposed. The proposed method of modification with vat dyes allows obtaining textile materials of different colors with excellent protection against ultraviolet radiation (UPF 50+). Modification with vat dyes is the possibility of dyeing textile materials of any raw material composition, since the insoluble dye is formed directly in the porous structure of the textile material. These dyes, unlike many organic compounds, do not destroy under the influence of ultraviolet radiation and belong to the most resistant chemical compounds to the action of ultraviolet radiation. It has been experimentally proven that the use of vat dyes provides a high degree of protection not only of the fabric itself against the negative effects of ultraviolet radiation, and allows you to create textile screens that are effective in protecting people from harmful ultraviolet radiation. The proposed method of modification with cube dyes allows to obtain textile materials of different colors with UPF 50+. The UPF 50+ value according to AS /NZ 4399: 1996 indicates the provision of "Excellent ultraviolet protection" and corresponds to the world's best developments in the field of textiles for ultraviolet protection.