影響紡織品耐光色牢度試驗(yàn)參數(shù)的研究及控制

孫 芮

（廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東佛山 528041）

影響紡織品耐光色牢度試驗(yàn)參數(shù)的研究及控制

孫 芮

（廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東佛山 528041）

耐光色牢度是紡織業(yè)的一項(xiàng)重要檢測項(xiàng)目，是紡織品顏色變化的分析指標(biāo)。為了提高紡織品耐光色牢度檢測的準(zhǔn)確性，本文在對(duì)耐光色牢度正確理解的基礎(chǔ)上，探討了光照、溫度和濕度等參數(shù)的控制及對(duì)耐光試驗(yàn)結(jié)果的影響，為提高耐光色牢度試驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)性提供一些參考。

耐光色牢度；氙?。还廨椪斩?/p>

耐光色牢度是紡織品的一項(xiàng)重要檢測項(xiàng)目。耐光色牢度即日曬牢度，是紡織品暴露于日光或人工光源下，紡織品顏色變化的分析指標(biāo)[1-2]。該項(xiàng)檢測是紡織品行業(yè)的強(qiáng)制性檢測項(xiàng)目之一。影響紡織品耐光色牢度測試結(jié)果的因素分為內(nèi)因與外因。內(nèi)因是后整理過程中紡織材料與染化料的化學(xué)反應(yīng)；外因是指紡織品的后處理工藝及環(huán)境影響。內(nèi)因不直接影響耐光色牢度的檢測，外因直接影響耐光色牢度檢測結(jié)果。因此，需要控制外因中的光照、熱量、濕度，以確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

通過對(duì)外因中上述三個(gè)因素的研究分析，可以提高紡織品耐光色牢度檢測的準(zhǔn)確性。

1 耐光色牢度檢測中外因的控制與分析

測定紡織品耐光色牢度按照光源類型可以分為日光、碳弧光、氙弧光三種。經(jīng)實(shí)際測試，氙氣放電發(fā)光的光譜功率的曲線分布與太陽光最相似。氙弧光照射后產(chǎn)生的可見光、紅外線和紫外線是目前紡織品耐光色牢度測試中最接近日光的人造光源，因此，氙弧光法是紡織品耐光色牢度試驗(yàn)中最常用的方法。同樣，氙弧光法是國際標(biāo)準(zhǔn)中主要的檢測方法。通過對(duì)氙弧燈日曬儀的條件控制與分析，可以得出更準(zhǔn)確的測試結(jié)果。如表1，表2所示：

表1

表2

1.1 儀器結(jié)構(gòu)

氙弧光日曬儀主要由四個(gè)系統(tǒng)組成：輻射過濾系統(tǒng)；曝曬倉空氣循環(huán)及加熱系統(tǒng)；加濕及雨水系統(tǒng)；氙燈冷卻系統(tǒng)。

1.2 測試原理

檢測時(shí)，在金屬架上夾置紡織品測試樣，氙弧燈四周的測試樣按照規(guī)定間距相隔并呈環(huán)形圍繞，氙弧燈發(fā)出的光源經(jīng)過濾光、濾熱系統(tǒng)照射到紡織品測試樣表面。

1.3 氙弧光法中條件的控制與分析

1.3.1 光照因素的控制與分析

氙弧光法測試紡織品耐光色牢度是一種環(huán)境試驗(yàn)，用來模擬紡織品在不同環(huán)境的光照下褪色程度。氙弧光法測試時(shí)儀器功率大、產(chǎn)生熱量高，需要在不同的模擬場景選擇不同的濾熱系統(tǒng)，由此產(chǎn)生了風(fēng)冷與水冷兩種測試機(jī)型［3］。其中過濾系統(tǒng)和光輻照度是要考慮的重要因素。

1.3.1.1 過濾系統(tǒng)

氙弧燈通常是全光譜氙燈，其發(fā)出的光譜必須經(jīng)過濾系統(tǒng)，過濾多余光譜。不同光譜過濾系統(tǒng)過濾后的紅外線、紫外線短波的波段量不同，從而使得試樣表面的光譜與自然界的日光光譜最吻合。同時(shí)還應(yīng)該考慮到光源的修正值，由于日光中的紅外光譜容易被分子吸收，因此，在氙弧光法中應(yīng)將氙燈與被測樣置于紅外光譜過濾器中。其中濾光玻璃片在波長380～750nm間透射率為90%，在波長310～320nm間透射率下降至0。

1.3.1.2 光輻照度

光輻照量的強(qiáng)弱影響紡織品測試樣染料的化學(xué)分解速度，從而間接影響到耐光色牢度，因此，光輻照量的檢測與控制非常重要。氙弧燈法無法阻止儀器使用一段時(shí)間后的配件老化現(xiàn)象。氙弧燃燒器、過濾片等配件的老化直接導(dǎo)致光源變化，殘?jiān)c污垢積聚在燃燒器外殼上引起光源光譜變化，使氙弧燈法測試結(jié)果出現(xiàn)嚴(yán)重誤差。因此，要定期更換氙燈管,對(duì)最容易老化的濾熱片在運(yùn)轉(zhuǎn)一定周期后進(jìn)行更換，以消除由于測試配件的老化引起的濾熱片透光率改變，如表3所示。

表3

從表3可以看出氙弧燈法配件的老化會(huì)導(dǎo)致光輻射強(qiáng)度降低，測試樣表面吸收相同光輻射能的時(shí)間延長。因此，必須定期曝曬藍(lán)色羊毛標(biāo)樣，用以檢測氙弧燈和過濾片的老化程度。

紡織品耐光色牢度的測試也可以采用氙燈光輻照度自動(dòng)跟蹤技術(shù)。在“光輻照度自動(dòng)跟蹤”中，氙燈光譜經(jīng)濾波片修正后，通過輻照度監(jiān)控傳感器監(jiān)控光譜中選定的輻射能量，與預(yù)先設(shè)置的輻射能量值進(jìn)行比之較后，自動(dòng)調(diào)節(jié)氙弧光燈電源的驅(qū)動(dòng)電流，加大功率的供給，從而實(shí)現(xiàn)在穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)恒輻電流輸出。這種方法采用了功率補(bǔ)償系統(tǒng)，可以延長氙弧法儀器的壽命，保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.3.2 熱量因素的控制與分析

熱量對(duì)紡織品耐光色牢度的影響，直接表現(xiàn)在熱化學(xué)反應(yīng)中。隨著受熱量逐步增加，活化能也逐漸增高，染料分子的擴(kuò)張系數(shù)與動(dòng)能速率明顯增大，測試樣色變非常明顯，耐光色牢度降低。因此，測試樣色變速度隨熱量增大而變快。其中熱量的兩個(gè)重要指標(biāo)為環(huán)境溫度和黑板溫度［8?11］。

環(huán)境溫度是指曝曬倉內(nèi)的干球溫度，ISO105／B02標(biāo)準(zhǔn)沒有明確規(guī)定，但試驗(yàn)中通常采用20±5℃，AATCC M16標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為43±2℃；黑板溫度是測試樣曝曬于人造光源下所能達(dá)到最高溫度的預(yù)估值，其方法是通過吸收輻射能減去經(jīng)由傳導(dǎo)與對(duì)流散失的熱量得出結(jié)論，AATCCM16標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為63±1℃，ISO105／B02標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為45±2℃［4］。進(jìn)行紡織品耐光色牢度試驗(yàn)時(shí)，由于實(shí)際測量技術(shù)難度大，容易出現(xiàn)結(jié)果錯(cuò)誤，所以通常采用測量標(biāo)準(zhǔn)金屬板溫度法來間接測試材料表面的溫度。國際上有三種標(biāo)準(zhǔn)金屬板：一種是國際上運(yùn)用最廣泛的黑板，稱黑色標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)（BST）；一種是美國材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)的不絕緣黑板（BPT）；最后一種是使用極少的標(biāo)準(zhǔn)白板溫度計(jì)（WST）。三種標(biāo)準(zhǔn)金屬板構(gòu)造不同，但是測量的對(duì)象一致。其中AATCC標(biāo)準(zhǔn)測量大多采用BPT法，通常BPT法比BST法測得的溫度低5～10℃，因此，兩種標(biāo)準(zhǔn)金屬板不能替換使用。WST測定的值低于BST測定的值，主要是白色吸收熱量的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于黑色。試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定時(shí)，需要根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確運(yùn)用這三種標(biāo)準(zhǔn)金屬板。

溫度可以引起紡織材料內(nèi)應(yīng)力的變化，以及與染化料的次化學(xué)反應(yīng)。紡織品耐光色牢度測試時(shí)，由于測試箱體的結(jié)構(gòu)不均勻性，直接導(dǎo)致箱內(nèi)溫度的不均勻性。這種環(huán)境溫度會(huì)直接影響測試結(jié)果。目前，將溫度自動(dòng)控制裝置安裝在測試箱體內(nèi)：加熱器加熱，箱內(nèi)升溫；空調(diào)制冷，箱內(nèi)降溫。其原理是安裝溫度傳感器實(shí)時(shí)測得箱體內(nèi)的溫度，將信號(hào)反饋給處理器，處理器自行判斷，以便及時(shí)控制箱內(nèi)溫度。可以將箱內(nèi)溫度穩(wěn)定在需要的范圍內(nèi)，以確保測試結(jié)果的穩(wěn)定性。

1.3.3 濕度因素的控制與分析

在ISO105／B02標(biāo)準(zhǔn)及歐洲標(biāo)準(zhǔn)中均對(duì)曝曬濕度作了嚴(yán)格的規(guī)定：正常條件下，空氣中水分含量為50%的濕度條件下，測試材料耐光色牢度評(píng)級(jí)為5級(jí)，黑板溫度上限是45℃；極限條件下，空氣中水分含量低于50%的低有效濕度條件下，測試材料耐光色牢度評(píng)級(jí)為6～7級(jí)，黑板溫度上限是60℃；極限條件下，空氣中水分含量高于50%的高有效濕度條件下，測試材料耐光色牢度評(píng)級(jí)為3級(jí)，黑板溫度上限是40℃。

有效濕度是結(jié)合了試樣表面溫度、空氣溫度和曝曬中測試樣表面濕度的相對(duì)空氣濕度來定義的，其通過評(píng)定濕度控制標(biāo)樣的耐光色牢度來測量［5］。當(dāng)其他參數(shù)不變時(shí)，紡織品耐光色牢度測試在很大程度上取決于曝曬過程中試樣的有效濕度，如圖1所示。

從圖1可以看出隨曝曬倉的有效濕度增大，耐光色牢度下降，且效果明顯。

紡織品在日常生活中的使用會(huì)產(chǎn)生褪色，褪色過程除了染料的光熱分解與升華等物理變化外，還有濕度引起的其他理化反應(yīng)。水在耐光色牢度測試中起著重要作用，當(dāng)濕度增大，染料的水溶性加強(qiáng)，分解速度加快，因此，必須對(duì)測試箱內(nèi)的濕度進(jìn)行有效控制。紡織品測試樣在吸收光能后，測試樣表面溫度比四周空氣溫度高，與它直接接觸的空氣相對(duì)濕度低，這會(huì)直接影響到測試結(jié)果的準(zhǔn)確性［6-7］。由于表面濕度會(huì)影響測試樣老化速度與結(jié)論，所以曝曬過程中要實(shí)時(shí)監(jiān)測測試樣表面濕度。

圖1

在測試箱內(nèi)安裝濕度補(bǔ)償系統(tǒng)，可以精確地控制箱內(nèi)的相對(duì)濕度。通過將藍(lán)色羊毛標(biāo)樣與濕度控制標(biāo)樣一起裝在硬卡上，并使之置于試樣夾中部進(jìn)行曝曬，直至濕度控制標(biāo)樣上曝曬和未曝曬部分間的色差達(dá)到變色樣卡4級(jí)，此時(shí)用藍(lán)色羊毛標(biāo)樣評(píng)定濕度控制標(biāo)樣與哪種等級(jí)藍(lán)色羊毛標(biāo)樣的色變相同，如不同則需重新調(diào)節(jié)濕度控制器以保證規(guī)定的黑板濕度。

2 結(jié)論

2.1 對(duì)于耐光色牢度試驗(yàn)光照的控制，要保證光控系統(tǒng)精確地控制監(jiān)控點(diǎn)的光輻照度，并且做到定期更換過濾系統(tǒng)。

2.2 對(duì)于耐光色牢度試驗(yàn)熱量的控制，定期檢查儀器的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)；設(shè)定固定波段以穩(wěn)定輻射量；定期更換過濾系統(tǒng)的配件，以避免配件老化出現(xiàn)的誤差；根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)合理選用標(biāo)準(zhǔn)金屬板，避免客觀因素引起的偏差。

2.3 對(duì)于耐光色牢度試驗(yàn)濕度的控制，定期檢查儀器的濕度補(bǔ)償系統(tǒng)，并按要求對(duì)標(biāo)樣進(jìn)行調(diào)濕、預(yù)調(diào)濕準(zhǔn)備工作；濕度控制靠曝曬藍(lán)色羊毛標(biāo)樣，通過目測法客觀評(píng)價(jià)藍(lán)標(biāo)是否達(dá)到濕度要求，從而調(diào)節(jié)曝曬倉內(nèi)的有效濕度，以避免結(jié)果出現(xiàn)偏差。

［1］周理杰，章韻女，馮文.淺議耐光色牢度試驗(yàn)參數(shù)的控制與選擇［J］.中國化纖，2012（3下）：59-60.

［2］周理杰，謝火勝.耐光色牢度測試方法分析和探討［J］.紡織標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2010（5）：44-46.

［3］劉紹文.人工加速耐光色牢度試驗(yàn)及儀器［J］.天津紡織科技，2010（4）：48-51.

［4］尹明.空冷式氙弧試驗(yàn)儀的AATCC耐光色牢度測試［J］.印染，2009（2）：40-42.

［5］李治恩，孫杏蕾，張恒.新版國標(biāo)中的歐美曝曬條件［J］.紡織標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2008（6）：24.

［6］楊曉明.日曬氣候色牢度測試儀的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.紡織標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2007（1）：59-60.

［7］肖學(xué)山，黃曉竹，周靜珠.Q-Sun全功能日曬及氣候牢度試驗(yàn)機(jī)［J］.中國纖檢，2003（2）：42.

［8］劉瑛.應(yīng)用氙弧試驗(yàn)儀測定紡織品耐光色牢度［J］.上海紡織科技，2001（1）：55-59.

［9］AATCCTM16-2004.ColorfastnesstoLight［S］.

［10］ISO105B02：1994.紡織品色牢度試驗(yàn)B02部分耐人造光色牢度：氙弧［S］.

［11］GB/T8427-2008.紡織品色牢度試驗(yàn)人造光色牢度：氙?。跾］.

Study and Control of the Test Parameters Influencing the Light Fastness oftextiles

Sun Rui
（Guangdong Vocational and Technical College，F(xiàn)oshan，Guangdong 528041）

Light fastness is an important test item for textile industry, is an indicator analyzing the textile colorchange. In order to improve the accuracy of light fastness test of textiles, based on the correct understanding of lightfastness, this paper probes into the control of parameters such as light, temperature and humidity and the impact onlight fastness test results

light fastness; xenon; irradiance

TS107

：A

：1003-5168（2015）03-137-3

2015-2-24

孫芮（1980-），女，本科，助理實(shí)驗(yàn)師，實(shí)訓(xùn)教師，研究方向：紡織工程。