防護服紫外線防護服的紫外線吸收及屏蔽效果的影響因素很多,主要有波長防護服、纖維的種類防護服、織物覆蓋系數防護服、織物的厚度防護服、織物防護服的顏色等。
(一)微波防護服
防護服微波是指頻率為300MHz—300GHz,相應波長為1m~1mm范磁波。微波輻射對人體的傷害作用主要是其生物效應,包括熱效應和非熱效應。微波輻射對中樞神經系統和心血管系統危害較大,易使人出現疲乏、頭昏、失眠、脫發、記憶力衰退等非特異性的神經衰弱綜合癥,使血流動力學發生改變,血管通透性和張力降低,心電圖和腦血流圖發生異常。此外,微波輻射可使內分泌系統功能紊亂,婦女表現為月經周期紊亂,男子表現為性功能低下。高強度微波輻射可引起微波性白內障。微波輻射還會影響消化系統、免疫系統,損害骨髓,引起肺、肝、腎等臟器的組織損傷,使人的嗅覺遲鈍和聽覺靈敏度下降,痛閾提高以及致癌等。
防護服對于低功率微波,可以采用微波輻射個體防護裝備加以防護。如微波防護服、微波防護帽、防護圍裙與面罩及微波防護眼鏡等。我國于20世紀60年代開始研究微波輻射防護服,70年代正式生產銅絲與榨蠶絲混紡布制成的防護服,推向市場。80年代研制成功了不銹鋼軟化纖維屏蔽織物與服裝、特殊工藝鍍膜屏蔽織物與服裝,并已裝備雷達、微波加熱、微波理療、衛星地面站、微波通信等系統的人員防護,效果較好。
防護服目前這些防護服裝主要由兩大類織物制成:摻有防微波輻射纖維的織物和涂層織物。前者是制作微波防護服裝的主要面料,采用金屬纖維與普通纖維按一定比例混紡,經特殊藝使之充分均勻混合而制成的金屬纖維混紡紗織物。按生產方法的不同可分為金屬纖維(如不銹鋼纖維)、金屬鍍層纖維(在金屬纖維表面涂一層塑料后制成的纖維)、涂覆金屬纖維(如鍍鋁、鍍鋅、鍍銅、鍍鎳、鍍銀的聚酯纖維、玻璃纖維等)。此種織物具有防微波輻射性能好、質輕、柔韌性好、耐環境性能好、耐洗滌等優點,是一種比較理想的微波防護面料,具有25—35dB的衰減值。以這類織物作為屏蔽層,衣服外層為具有一定絕緣性能的滌棉布,內層為真絲里制成的微波防護服,具有易脫落、比較柔軟舒適、重量輕的特點,是目前較新、效果較好的微波防護服。涂層織物主要是在表面涂覆導電材料來使其具有輻射的功能。目前已有在輕質滌綸綢表面鍍鋁的微波防護服,并增加了穿著的舒適性,屏蔽率達99. 96%,但耐環境性能還有待進一步提高。
。ǘ┓雷o服中子輻射防護服
防護服中子雖不帶電荷,但具有很強的穿透力,它在空氣和其他物質中,可以傳播更遠的距離,對人體產生的危害比相同劑量的X射線更為嚴重。中子輻射防護服主要由防中子輻射纖維制成。防中子輻射纖維是指對中子流具有突出抗輻射性能的特種合成纖維,在高能輻射下它仍能保持較好的力學性能和電氣性能,并同時具有良好的耐高溫和抗燃性能。由防中子輻射纖維制成的防護服,其作用就是要將快速中子減速和將慢速(熱)中子吸收。通常的中子輻射防護服只能對中、低能中子防護有效。日本將鋰和硼的化合物粉末與聚乙烯樹脂共聚后,采用熔融皮芯復合紡絲工藝研制了防中子輻射纖維材料,纖維的強度可達20-30cN/tex,斷裂伸長為21%—32%。由于纖維中鋰或硼化合物的含量高達纖維重量的30%,因而具有較好的防護性,廣輻射效果,可加工成機織物和非織造布,定重為430g/m2的機織物的熱中子屏蔽率可達40%,常用于醫院放療室內醫生與病人的防護。國內采用硼化合物、重金屬化合物與聚丙烯等共混后熔紡制成了皮芯型防中子、防X射線纖維。纖維中的碳化硼含量可達35%,纖維強度可達23-27cN/tex,斷裂伸長達20%-40%,可加工成針織物、機織物和非織造布,用在原子能反應堆周圍,可使中子輻射防護屏蔽率44%以上。
(三)X射線防護服
防護服X射線常用于醫療器械,可以用來對人體內臟的某些疾病或用于工件的質量檢測。有關工作人員長期接觸X射線,會對人體的性腺、紅骨髓等產生傷害,若超過一定的劑量會造成白血病、骨腫瘤等疾病,給生命帶來嚴重威脅。X射線防護服主要由防X射線纖維制成,防X射線纖維是指對X射線具有防護功能的纖維。防X射線的材料一般是含鉛的玻璃、有機玻璃及橡膠等制品。采用這些防護產品,不僅笨重,而且其中的鉛氧化物還有一定毒性,會對環境產生一定程度的污染。目前研制成的新型防X射線的纖維,是利用聚丙烯和固體X射線屏蔽劑材料復合制成的,成品纖維的線密度在2.2dtex以上,纖維的斷裂強度可達20-30cN/tex左右,斷裂伸長率約為25%—45%。由防X射線纖維制成的具有一定厚度的非織造布,對X射線的屏蔽率隨著X射線儀上管電壓的增加而有所下降,又隨非織造布平方米重量的增加而有一定程度的上升。由聚丙烯為基礎制成的防X射線纖維做成的非織造布,對中、低能量的X射線具有較好的屏蔽效果。當用于防護服的非織造布的定重在600g/m2以上時,對中、低能X射線的屏蔽率可達到70%以上?梢酝ㄟ^調節織物的厚度或增加層數來提高防護服的屏蔽率。
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防護服適量的紫外線照射可使人體體內交感神經系統保持適當的緊張度,增強體內非特異免疫水平,防止佝僂病和軟骨病。但過量的紫外線照射將誘發曬斑和皮膚癌,使皮膚老化、干痛、表皮皺縮。此外,過量的紫外線可抑制免疫細胞,引起免疫系統功能低下,作用于眼睛可引起急性角膜結膜炎,嚴重者可導致白內障。
防護服太陽光中紫外區可分為三段:波長400-320nm區域稱UV -A;波長320-280nm區域稱UV -B;波長280-200nm區域稱UV - Co UV - C波長較短,在空氣中已被吸收,不能達到地球表面。紫外線在日光中約占6%,其中UV -A的比例較大,UV -B比例較小o UV-A會透過表皮組織下面,使肌肉失去彈性,皮膚變粗糙,形成皺紋;UV -B則會致皮膚癌。
防護服目前,紫外線防護服對紫外線的衰減幾乎全部由織物中的抗紫外線纖維來實現。抗紫外線纖維是用紫外線吸收劑或紫外線屏蔽劑等與成纖高聚物共混紡絲制成。抗紫外線纖維主要分為兩類:紫外線吸收纖維和紫外線屏蔽纖維?棺贤饩纖維經紡織加工后,不僅可制作紫外線防護服,還可用于制作襯衫、運動服、制服、襪子、帽子、窗簾及遮陽傘等。
1.防護服紫外線吸收纖維
防護服此類纖維中主要加入了紫外線吸收劑(多為有機化合物),可有效吸收紫外線。
(1)二苯甲酮類化合物防護服。這類化合物的紫外線吸收作用是依靠分子結構中酮式與烯醇式的轉換,把吸收的光能轉換成熱能。UvinueD - 49(BASF)的分子結構中有多個羥基,對棉纖維有較高的吸附能力,可作為棉織物防紫外線整理劑。把二苯甲酮類化合物磺化后,就具有酸性染料的性質,可用作絲綢的防紫外線整理劑。
(2)苯并三唑類化合物防護服。這類化合物因為水溶性低,結構與分散染料相近,又有一定的升華牢度,可作為絳綸高溫高壓同浴染色時作紫外線防護整理。
(3)反應性紫外線吸收劑防護服。瑞士科萊思公司開發的Rayosam系列產品,可與纖維素上的羥基或聚酰胺纖維上的氨基發生反應,耐洗牢度較好。經整理的織物不會改變其外觀、手感及通氣性。
(4)脂肪族多元醇類化合物防護服。日本Shiibo公司產品RICAKGUARD是用這種化合物整理的織物。據報道,經整理后織物的UV透過率僅為1.6%,洗滌30次后UV透過率也只有3. 4%,它可用于棉及滌/棉織物。經整理后的織物色牢度、透氣性和吸濕性可保持不變。
2.紫外線屏蔽纖維防護服
此類纖維中主要加入了紫外線屏蔽劑(多為無機化合物),可有效屏蔽紫外線輻射防護服。
防護服紫外線屏蔽劑大都是一些折射率較高的金屬氧化物,如氧化鋅、二氧化鈦等。氧化鋅的折射率是1. 9,二氧化鈦則高達2.6。氧化鋅由于折射率相對較低,因此涂布在織物上的漫射率也低,透明度也就高一點。日本某公司開發了超細氧化鋅粒子,粒子為六方晶系。由于結晶度高,比表面能小,所以易于分散。它可以單分散狀態吸附在織物上,有較高的透明性,且廉價易得,具有抗菌防臭作用,所以應用較廣泛。
防護服典型的抗紫外線纖維有日本可樂麗公司的ESMO纖維,該纖維由氧化鋅及陶瓷細粉與聚酯共混紡絲制成,其紫外線透過率為棉的1/15,滌綸的1/6。北京服裝學院曾測試過經氧化鋅處理的織物,其紫外線屏蔽率可達89%。經二氧化鈦處理的織物,紫外線屏蔽率為84. 5%,經五次洗滌后,屏蔽率仍達83. 6%我國廈門華普高技術產業有限公司開發的納米及陶瓷棉紡織品,具有抗紫外線、抗菌及遠紅外保溫功能。
防護服紫外線防護服的紫外線吸收及屏蔽效果的影響因素很多,主要有波長防護服、纖維的種類防護服、織物覆蓋系數防護服、織物的厚度防護服、織物防護服的顏色等。