任 光

（江蘇省紡織產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，江蘇南京 210007）

日曬色牢度試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)紡織品日曬色牢度試驗(yàn)結(jié)果的影響

任 光

（江蘇省紡織產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，江蘇南京 210007）

摘 要重點(diǎn)從光源選擇、溫度設(shè)定、相對(duì)濕度影響等方面討論日曬色牢度試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)紡織品日曬色牢度試驗(yàn)結(jié)果的影響，并提出紡織品日曬色牢度試驗(yàn)過程中需要重點(diǎn)注意的外部因素，對(duì)增強(qiáng)日曬色牢度試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和復(fù)現(xiàn)性起到積極的作用。

關(guān)鍵詞紡織品；日曬色牢度；玻璃濾光片；輻照度；相對(duì)濕度

1　對(duì)紡織品日曬色牢度檢測(cè)理解很重要

紡織品的日曬色牢度試驗(yàn)是指將紡織品試樣與一組藍(lán)色羊毛標(biāo)樣一起在人造光源下按照規(guī)定條件曝曬，通過將試樣與藍(lán)色羊毛標(biāo)樣進(jìn)行變色對(duì)比評(píng)定色牢度的試驗(yàn)。日曬色牢度評(píng)定試驗(yàn)既可以用來評(píng)價(jià)所有類型的紡織品，同時(shí)也適用于紡織品的著色體，整理和加工化學(xué)品等。日曬色牢度是紡織品一項(xiàng)重要指標(biāo)。

目前對(duì)于日曬色牢度等級(jí)的評(píng)定主要有目光評(píng)定和色差計(jì)測(cè)量兩種方式，但是由于紡織品的多樣性等原因，目前色差計(jì)未廣泛應(yīng)用到日曬色牢度等級(jí)評(píng)定中，現(xiàn)今主要對(duì)于日曬色牢度的評(píng)定還是通過人眼的目光評(píng)定。因此，對(duì)日曬色牢度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的充分理解就變得越來越重要，它將直接影響試驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性。

在實(shí)際試驗(yàn)過程中影響紡織品日曬色牢度的因素包括內(nèi)因和外因。內(nèi)因主要是由于紡織品染料自身屬性差異造成的。同一種顏色的紡織品由于使用了不同的染料，其耐光性就可能存在非常大的差異。外因則包括很多方面，例如光源的選擇、光譜能量、溫度的設(shè)定、相對(duì)濕度等。

由于紡織品日曬色牢度的內(nèi)因正是試驗(yàn)考察的目的，與試驗(yàn)方法的關(guān)系不大。而對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性能產(chǎn)生直接影響的，主要是外部因素。本文將主要對(duì)影響紡織品日曬色牢度的外部因素方面進(jìn)行討論。

2　紡織品日曬色牢度系統(tǒng)的選擇和控制

2.1光源的選擇和控制

在我們正常的太陽光中包含了被人眼可見的可見光部分以及人眼不可見的短波的紫外光和長波段的紅外光部分。各種波段的光都有可能導(dǎo)致紡織品的化學(xué)性能發(fā)生改變。研究證明紫外光波長短，能量高，對(duì)紡織品的日曬色牢度影響最為明顯。

目前主要應(yīng)用于紡織品日曬色牢度測(cè)試試驗(yàn)的光源包括氙燈和紫外熒光燈。由于紫外熒光燈主要用于戶外紡織品的老化測(cè)試，所以本文中暫不展開討論。

氙燈自1954年被開發(fā)利用，長期作為日曬色牢度試驗(yàn)的人造光源是由于氙弧燈所發(fā)光的光譜功率分布曲線接近于太陽光，其產(chǎn)生的紫外線、可見光和紅外線部分是目前最接近日光的人造光源。

同時(shí)，為了模擬紡織品在不同使用條件下的光譜能量分布，還需要根據(jù)具體情況選擇相應(yīng)的濾光片?？傃灾?，對(duì)于紡織品日曬色牢度光源的選擇和控制主要需要考慮以下兩大方面：濾光系統(tǒng)和輻照強(qiáng)度。

2.1.1光源輻照度穩(wěn)定性的控制

光源輻照度的大小直接影響到紡織品染料的分解速度，從而影響到紡織品的日曬色牢度指標(biāo)，因此輻照度的控制非常重要。在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)光照強(qiáng)度和總輻射量的控制大都采用對(duì)光譜中某一點(diǎn)或一個(gè)光譜波段的控制。目前常見的有兩種，分別是波長在300nm-400nm區(qū)間段內(nèi)輻照度為42W/m2和在420nm處輻照度為1.1W/m2。

同時(shí)，在紡織品日曬色牢度試驗(yàn)中，在選擇合適的氙燈和濾光片的情況下，還必須考慮到氙燈的輸出功率以及濾光片的老化現(xiàn)象，由于以上兩個(gè)因素會(huì)直接影響光源光譜的變化，最終導(dǎo)致氙燈發(fā)出的光譜到達(dá)試樣表面時(shí)出現(xiàn)一定的光譜漂移現(xiàn)象。目前所有日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)廠家都對(duì)其供應(yīng)的氙燈燈管、濾光片的使用時(shí)限作出嚴(yán)格規(guī)定。所以當(dāng)氙燈燈管以及濾光片超出使用時(shí)限后，即使精確控制了控制波段或控制點(diǎn)的輻照度，也無法保證氙燈的光譜漂移發(fā)生在控制波段或控制點(diǎn)以外，繼而導(dǎo)致試樣的老化速度和類型發(fā)生較大誤差。

2.1.2濾光系統(tǒng)的選擇和控制

目前主要被使用的濾光片主要分成3類：日光過濾片、紫外延展過濾片、窗玻璃過濾片。配備該三種過濾片的氙燈光譜圖如圖1-3所示：

圖1　配備日光過濾片的氙燈光譜

圖2　配備紫外延展過濾片的氙燈光譜

圖3　配備窗玻璃過濾片的氙燈光譜

在實(shí)際使用中，日光過濾片多用于戶外用產(chǎn)品的測(cè)試試驗(yàn)中，紫外延展過濾片多用于汽車用品行業(yè)，而在紡織品檢測(cè)中最常用的則是窗玻璃過濾片，所以本文將重點(diǎn)對(duì)窗玻璃過濾片進(jìn)行討論。

根據(jù)現(xiàn)行紡織品日曬色牢度標(biāo)準(zhǔn)要求，最常見的濾光片有玻璃IR過濾片和玻璃B/SL過濾片兩種。該兩種過濾片和太陽光光譜的比較如圖4-5所示：

圖4　玻璃IR過濾片與太陽光光譜的比較

圖5　玻璃B/SL過濾片與太陽光光譜的比較

根據(jù)光譜圖可以看出，玻璃IR過濾片和玻璃B/SL過濾片都可以很好將紫外光的截止點(diǎn)控制在310nm附近。這是紡織品日曬色牢度試樣中對(duì)濾光片的一個(gè)重要要求。

同時(shí)，我們也能明顯看出，玻璃IR過濾片可以將太陽光中紅外光部分有效進(jìn)行過濾，而玻璃B/SL過濾片則沒有這樣的效果。根據(jù)不同測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的要求，在實(shí)際應(yīng)用中，玻璃IR過濾片常用于ISO、GB/T標(biāo)準(zhǔn)的紡織品日曬色牢度測(cè)試中，而玻璃B/SL過濾片常用于AATCC標(biāo)準(zhǔn)的紡織品日曬色牢度測(cè)試中。

2.2日曬色牢度系統(tǒng)溫度的控制

溫度作為日曬色牢度系統(tǒng)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，其對(duì)于紡織品日曬色牢度指標(biāo)的影響不可小覷。溫度的變化勢(shì)必會(huì)引起測(cè)試樣品的化學(xué)指標(biāo)的變化。光照與高溫共同作用將導(dǎo)致紡織品的加速降解。因此，紡織品日曬色牢度試驗(yàn)不僅僅是考慮測(cè)試樣品表面所受到的光照波段和輻照強(qiáng)度，試樣表面溫度以及環(huán)境溫度也必須考慮在內(nèi)。

2.2.1黑板溫度計(jì)對(duì)日曬色牢度系統(tǒng)的影響

在紡織品日曬色牢度試驗(yàn)中，通常通過測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)金屬板的溫度來得到試樣表面溫度，本文中重點(diǎn)討論常用于ISO、GB/T標(biāo)準(zhǔn)和AATCC標(biāo)準(zhǔn)的兩種標(biāo)準(zhǔn)金屬板。第一種是不絕緣的黑板，被稱為黑板溫度計(jì)（BPT），另一種是安裝于絕緣塑料板上的黑板，被稱為黑標(biāo)溫度計(jì)（BST）。

黑板溫度計(jì)（BPT）是由一塊長約150mm、寬約70mm、厚度約1mm的不銹鋼平板構(gòu)成。該板面向光源的一面用一種黑色平光漆涂覆層至少應(yīng)能吸收90%的2500nm處總?cè)肷淞?。平板的溫度測(cè)定是通過一種位于平板中心并與黑色暴光面牢固連接的并經(jīng)涂黑的桿狀雙金屬盤式傳感器或者測(cè)溫電阻傳感器來進(jìn)行的。黑板溫度計(jì)（BPT）所指示的溫度是黑板收熱空氣傳遞溫度與受光源輻照的溫升之和。因黑板溫度計(jì)（BPT）是以近似黑體的金屬板面作為感溫件并與試樣并列放置于試樣架上，而黑體吸熱能力最大，所以黑板溫度計(jì)（BPT）所指示的溫度一般代表著試樣可能達(dá)到的最高溫度。

黑標(biāo)溫度計(jì)（BST）的出現(xiàn)晚于黑板溫度計(jì)（BPT）。在長期的實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)，由于黑板溫度計(jì)（BPT）和試樣架均為金屬片材所制，散熱快，不便反應(yīng)導(dǎo)熱性差的深色試樣的溫升情況，所以繼而發(fā)展一種帶有絕熱性底座的黑板溫度計(jì)，命名為黑標(biāo)溫度計(jì)（BST）。黑標(biāo)溫度計(jì)（BST）是由長70mm、寬40mm、厚1mm的不銹鋼板制成。平板向光源的一面涂上一種耐老化的黑色平光漆成為“黑板”，這種黑板應(yīng)能吸收波長在2500nm以內(nèi)總?cè)肷涔馔康?5%。用鉑電阻傳感器測(cè)量黑板的溫度，傳感器安裝在背光源的一面，并與板面中心有良好的傳熱接觸。這一個(gè)背光還采用5mm厚并有凹槽的聚偏二氟乙烯（PVDF）底座使之固定。凹槽的空間大小應(yīng)正好與傳感器相應(yīng)，但傳感器不與PVDF凹槽面緊貼，留有約1mm間距。整個(gè)PVDF底座的長度和寬保證足夠大以確保在試樣架上安裝黑標(biāo)溫度計(jì)（BST）時(shí)金屬板與試樣架之間不存在金屬接觸傳熱，試樣架上金屬框或支架與溫度計(jì)金屬板邊緣至少有4mm的間距。

黑標(biāo)溫度計(jì)（BST）更適于顯示導(dǎo)熱性差的深色試樣暴露面的溫度。黑標(biāo)溫度計(jì)（BST）所顯示的溫度會(huì)高于黑板溫度計(jì)（BPT）所顯示的溫度，因而更適于監(jiān)控允許的試驗(yàn)溫度的上限。因此黑標(biāo)溫度計(jì)（BST）是近年來逐漸興起的用以代替黑板溫度計(jì)（BPT）的一種新型溫度計(jì)。

2.2.2日曬色牢度系統(tǒng)箱體空氣溫度的控制

日曬色牢度系統(tǒng)箱體空氣溫度的控制也非常重要，因?yàn)樵囼?yàn)系統(tǒng)箱體溫度直接影響試驗(yàn)表面的溫度和箱體內(nèi)的空氣濕度，最終影響紡織品日曬色牢度的指標(biāo)。

2.3日曬色牢度系統(tǒng)相對(duì)濕度的控制和影響

紡織品的老化因素主要包括光輻射、溫度以及相對(duì)濕度。由此可見，相對(duì)濕度在日曬色牢度試驗(yàn)中對(duì)紡織品日曬色牢度指標(biāo)也起到非常重要的作用。當(dāng)濕度加大時(shí)，絕大部分染料的水溶性加強(qiáng)，分解速度也會(huì)加快，因此，必須對(duì)日曬色牢度系統(tǒng)相對(duì)濕度進(jìn)行合理的控制。

現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)有效濕度進(jìn)行了定義。有效濕度是結(jié)合了空氣溫度、試樣表面溫度和決定曝曬過程中試樣表面濕氣含量的空氣相對(duì)濕度來定義的。有效濕度須通過評(píng)定濕度控制標(biāo)樣來測(cè)量。濕度控制標(biāo)樣是用紅色偶氮染料染色的棉織物制成，簡稱為濕度控制紅布。濕度控制紅布隨著有效濕度的增加，日曬色牢度能力顯著下降。圖6是在相同光照條件、溫度以及曝曬時(shí)間條件下，僅改變?nèi)諘裆味认到y(tǒng)的相對(duì)濕度，藍(lán)色羊毛標(biāo)樣1-8和濕度控制紅布的褪色情況。

圖6　藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)和濕度控制紅布褪色情況

圖6可以明顯看出，日曬色牢度系統(tǒng)在只更改相對(duì)濕度的情況下，藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)1-8級(jí)均沒有發(fā)生明顯的變化，但是濕度控制紅布的色牢度等級(jí)隨著系統(tǒng)相對(duì)濕度的變化發(fā)生了明顯的變化。

3　總結(jié)

3.1在日曬色牢度系統(tǒng)光源選擇中，需要對(duì)輻照度控制點(diǎn)（段）的輸出功率連續(xù)、精確的進(jìn)行監(jiān)控。根據(jù)使用標(biāo)準(zhǔn)選擇適用的玻璃濾光片，同時(shí)根據(jù)要求定期更換燈管和濾光片，防止光譜漂移現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2定期對(duì)日曬色牢度系統(tǒng)的黑板溫度計(jì)（BPT）或黑標(biāo)溫度計(jì)（BST）進(jìn)行校正，根據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)合理設(shè)定日曬色牢度系統(tǒng)的黑板溫度以及環(huán)境溫度，有效控制紡織品日曬色牢度試驗(yàn)的穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性。

3.3根據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)合理設(shè)定日曬色牢度系統(tǒng)的相對(duì)濕度，在測(cè)試過程中通過濕度控制紅布進(jìn)行嚴(yán)格控制，定期檢查日曬色牢度系統(tǒng)加濕系統(tǒng)，定期清潔，保證系統(tǒng)相對(duì)濕度的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 祝曙升，張 恒，孫杏蕾.紡織品日曬色牢度相關(guān)性研究.紡織標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2014（2）：51-54.

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投稿日期：2015-06-10

The effect of Xenon test system on the textiles colour fastness

REN Guang
(Jiangsu Textiles Quality Services Inspection Testing Institute, Nanjing 210007, China)

AbstractFocusing on the light source selection, set the temperature, relative humidity influence discussed effects of sunlight color fastness test system of textile fastness test results, and puts forward to the textile color fastness to light in the course of the experiment, need to focus on the external factors, to enhance the sun color prison degree test of accuracy and reproducibility to positive role.

Key wordstextiles; colour fastness; glass filter; irradiance; relative humidity

作者簡介：任 光（1986-），男，江蘇南京人，學(xué)士，主要研究紡織品用儀器設(shè)備的控制和選型。

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TS197