對氧系漂白劑染色堅牢度試驗方法的探討

日本纖維和家庭護理研究中心 野村昌史

對氧系漂白劑染色堅牢度試驗方法的探討

日本纖維和家庭護理研究中心 野村昌史

本文從多方面探討了日本標準中關于氧系漂白劑染色堅牢度試驗方法的適用性。確認JIS-B法是評價家庭洗滌染色堅牢度的恰當方法，最后指出了建立染色堅牢度評價法的重要性。

織物護理；氧系漂白劑；染色堅牢度

日本關于纖維制品表示方法的規定收載于日本標準《纖維制品的表示記號及表示方法》（JIS L0217），其中對氯系漂白劑使用可否的表示法作出了規定。ISO3785是國際通行的纖維制品表示符號標準，在圍繞該標準的國際適用性和普遍適用性進行的研討中，國際標準化組織于2012年對包括日本在內的亞洲地區廣泛采用的自然干燥記號等內容進行了修訂。

針對這種情況，日本對JIS L0217標準進行了修訂。日本工業標準調查會下設的開發委員會于2011年召開會議，對纖維制品表示符號的ISO法進行了討論。在隨后提出的修訂草案中，廢止了原來的兩種漂白劑表示符號“可以使用氯系漂白劑漂白”和“不可以使用氯系漂白劑漂白”，取而代之的是“可以使用氯系漂白劑和氧系漂白劑”、“只可使用氧系漂白劑，不可使用氯系漂白劑”和“不可使用任何漂白劑/禁止漂白”三種（圖1）。值得注意的是，這種變化并不只是表示符號的改變，它還會導致與表示方法相對應的試驗方法和標準的變更。

圖1 JIS L0217修正草案與現行表示方法的對比

判斷可否使用氧系漂白劑時應進行染色堅牢度試驗，國際上通用的方法是ISO3785中的“氧系漂白的染色堅牢度試驗方法”（ISO 105-C09），日本適用的方法是“添加過碳酸鈉漂白與洗滌有關的染色堅牢度試驗方法”（JIS L0889）。但是，ISO 105-C09試驗是以過硼酸鈉作為漂白劑的，不符合日本家用漂白劑的實際情況。況且，過硼酸鈉是日本《化學物質排出把握管理促進法》（PRTR法）中規定的I類指定化學物質，日本《水質污濁防止法》第2條中也將過硼酸鈉列為有害物質。也就是說，過硼酸鈉的使用在日本是受限制的。因此，ISO105-C09試驗方法在日本存在適用性問題。基于以上理由，日本工業標準調查會開發委員會對JIS L0217中的氧系漂白劑染色堅牢度試驗進行了修訂，推出了代號JIS L0889的氧系漂白劑試驗方法。

JIS L0889試驗方法規定了藥劑的使用濃度、處理溫度以及試驗所使用的儀器，但對于日本家用氧系漂白劑對衣物染色堅牢度影響的實際狀況還需要進一步確認。為了考察JIS L0889試驗方法在家庭洗滌中的適用性（使用日本市售的氧系漂白劑），日本纖維制品技術研究會（ATTS）下設的氧系漂白劑研究分會組織開展了氧系漂白劑對衣服染色堅牢度影響的研究。具體方法是：采用標準洗衣機和市售的洗滌劑及氧系漂白劑，對各種試驗用染色試樣進行累積洗滌處理，考察試樣的色差和變褪色情況（灰度等級）。以下就是該研究報告的具體內容。

1. 評價方法

1.1 皮膚使用的染色試樣

在歐洲肥皂洗滌劑工業協會（A.I.S.E.）的試驗用染色試料中，考察氧系漂白劑對試料染色堅牢度的影響時，采用的是比較弱的試料（詳見表1）。

1.2 皮膚試驗方法

表2中對ISO105-C09、JIS L0889-1998及家庭洗滌條件下的洗滌處理方法進行了比較。參與試驗的機構有日本纖維檢查協會（公益財團法人）、日本纖維制品品質技術中心（一般財團法人）和原日本化學纖維檢查協會（一般財團法人）。干燥后的試料及貼襯白布按照下述方法進行評價：

1）采用GretagMacbeth積分球分光光度計進行測色評價：

光源：D65光（包含UV光），視角10o，不含正反射成分的反射；

測色徑：25mmΦ；

測色項目：L★、a★、b★值，ΔE（L★、a★、b★）表示與原布的色差；

測色面：將10×4cm的測試布對折為5×4cm，試驗后，每塊布表里各分兩種情況進行測定。

2）視覺判定：試驗布片的變色、褪色和貼襯白布的污染等級，通過視覺直觀判定出各自的等級。

2. 結果及考察

2.1 比較ISO法和JIS法對各種試料染色堅牢度的影響

表3、表4和表5是對表1所示的試料的染色堅牢度、表2所示的ISO法、JIS-A法、JIS-B法的調查結果（平均值）。從該試驗結果可以看出：AISE01、AISE20、AISE28及AISE29容易受到氧系漂白劑的影響，其中AISE01表現出明顯的變褪色和污染程度大的傾向。

表1 研究使用的試料

表2 洗滌方法的比較

表3 對試樣的色差和灰度等級的測量結果

表4 對標準貼襯織物的色差和灰度等級的測量結果（棉）

表5 對標準貼襯織物的色差和灰度等級的測量結果（絲）

除AISE01外，在對其他3種試料（AISE20、AISE28、AISE29）染色堅牢度試驗計算出的色差ΔE（L★、a★、b★）進行等級比較時，發現試料的變褪色程度大致按照ISO法→JIS-A法→JIS-B法的順序漸減。其原因是，ISO法比其他方法在高溫下處理的時間長，而且還使用了漂白活化劑TAED；JIS-B法變褪色程度較小，緣于該方法采用靜置方式處理，試料與漂白成分的接觸頻率低。

2.2 家庭洗滌中使用市售氧系漂白劑對染色堅牢度的影響

通過ISO法、JIS-A法和JIS-B法，比較了家庭洗滌中使用的市售氧系漂白劑對試料染色堅牢度的影響。圖2是用AISE20、AISE28和AISE29進行累積洗滌后，對Δ色差[10]的比較結果，表6～表8是各試樣洗滌后灰度等級的詳細數據。研究確認：盡管試料種類和氧系漂白劑的使用濃度會造成染色堅牢度絕對值的差別，但在JIS-A法和JIS-B法附近的位置（指圖中的3條水平線），HW-1法（采取漂白劑浸漬的洗滌條件）洗滌50次后，與ISO法呈現同等程度的Δ色差。

洗滌條件為：MW-1用0.83g/L市售洗衣粉[11]洗滌；MW-2用0.83g/L市售洗衣粉[11]和0.33g/L市售氧漂粉洗滌；MW-3用0.83g/L市售洗衣粉[11]和1.0g/L市售氧漂粉洗滌；MW-4用0.83g/L市售洗衣粉[11]和0.66g/L市售氧漂液洗滌；HW-1用0.83g/L市售洗衣粉[11]洗滌，然后用5g/L市售氧漂粉浸泡。

在本試驗中，特別是在比較MW-2法和MW-3法的試驗結果時可以發現：氧系漂白劑濃度對染色堅牢度的影響甚微，反倒是漂白劑以外的因素（如洗滌水的氯濃度）對染色堅牢度有顯著影響。今后，還需要對上述原因作進一步分析，以構筑再現性高的評價體系。

表6 用市售氧系漂白劑洗滌AISE20后的灰度等級

表7 用市售氧系漂白劑洗滌AISE28后的灰度等級

表8 用市售氧系漂白劑洗滌AISE29后的灰度等級

2.3 市售氧系漂白劑對染色堅牢度的影響

如本文2.2所述，由MW、HW兩種家庭洗滌條件所得到的染色堅牢度居JIS-A法和JIS-B法二者之間，這些方法是模擬商業洗滌或家庭洗滌的試驗方法。其處理溫度存在較大的差異，并且沒有考慮家庭中廣泛使用的氧系漂白劑中漂白活化劑的影響。為探究處理溫度和漂白活化劑對染色堅牢度的影響，本研究提出了基于JIS-A法的C試驗法（以下簡稱C法）。

洗滌試驗方法按照表2中所描述的JIS-A法執行。其試樣包括AISE20、AISE28和AISE29三種，實驗裝置為Launder-O-meter，洗滌劑為0.83g/L市售洗衣粉溶液（無漂白劑和熒光增白劑），漂白劑為5g/L的PC和0.5g/L的TAED，試驗溫度為40℃、50℃和60℃。

在用C法測試各試料在用氧系漂白劑+洗滌劑處理后所取得的Δ色差及灰度等級時，確認AISE20和AISE29兩種試料的染色堅牢度相對溫度而言具有依存性。總體來說，C法獲得的染色堅牢度ΔE比ISO法小，但介于JIS-A法和JIS-B法之間，與2.2的試驗結果一致（表9）。由于配入TAED的C法造成的Δ色差低于在同等水平下不配入TAED的JIS法，因而可以認為漂白活化劑對染色堅牢度沒有影響。

安部田貞治等人認定：在用氧系漂白劑處理染色衣物之際，衣物的變褪色和劈裂強度與處理溫度存在依存關系。因而，他們建議把JIS-B法作為家庭洗滌評價染色堅牢度的方法。本文的各種試驗數據證實了安部田貞治等人的論斷，JIS-B法是與家庭洗滌條件最接近的試驗方法。

表9 對Δ色差及灰度等級的測定結果

比較JIS L0889-1998與1983年ATTS發布的“氧系漂白劑對染色堅牢度及強度試驗方法”的差別就會發現：它們規定的處理時間分別為2min和2h。與1987年正式版本所記載的2h相比，有可能是最初的修訂版（JIS L0889-1998）在修訂過程中把時間單位弄錯了。

為了進一步驗證JIS-B法中浸漬時間的有效性，本研究考察了延長浸漬時間對Δ色差的影響。研究結果確認，延長浸泡時間會導致Δ色差增加（表10）。該結論也可從用視覺直觀判定的灰度等級得到佐證。

3. 評價試驗法的設定

在用易受氧系漂白劑影響的AISE試驗用染色試料的討論中，本研究采用市售的氧系漂白劑按家庭標準洗滌方法進行試驗，發現ISO法過于嚴格，JIS-B法則是比JIS-A法更加合適的方法。從試料的種類來看，染色堅牢度對溫度有依存性，而且市售氧系漂白劑中配入的漂白活化劑對染色堅牢度無影響。

現行JIS-B法規定的浸漬時間為2min，與當初設定的2h相比，得到的試驗結果沒有很大差距。但是，浸漬時間延長后，試驗結果的再現性更好。從以上的試驗結果來看，即使JIS -B法（JIS L0889-1998）把處理時間修改為2min，仍然可以作為家庭洗滌的評價方法。

4. 結論

氧系漂白劑對染色堅牢度的影響是日本纖維制品技術研究會（ATTS）早在30年前就已經討論過的內容。在本研究中討論的JIS L0889的A法和B法以及ISO 105-C09法（2001年）分別設定了各自的試驗條件。但是，這些條件的設定與當時衣物的種類和洗滌方式、氧系漂白劑的成分等因素密切相關，并根據化學物質涉及環境方面的適用法令進行調整。ISO 105-C09中規定的氧系漂白劑（過硼酸鈉），在日本《化學物質排出把握管理促進法》（PRTR法）中屬于I類指定化學物質，在《水質污濁防止法》中屬于第2條中的有害物質，而且過硼酸鈉的分解產物硼酸在歐洲REACH法中屬于SVHC（高度關注的物質）。從洗滌環境變化和環境安全的角度考慮，ISO 105-C09作為家庭洗滌的指定試驗方法值得商榷。

表10 浸漬時間對Δ色差的影響

ATTS的研究認為：作為調查家庭洗滌中氧系漂白劑對染色堅牢度影響的手段，JIS L0889的B法是適當的。同時，JIS L0889可以作為替代JIS L0217的恰當試驗方法，用來評價氧系漂白劑的染色堅牢度級別。

在本研究中還發現：為了獲得再現性高的試驗結果，有必要對試驗用水等處理條件的細節進行深入調查。今后，還需要在家庭洗滌相關法規的基礎上，探究理想的染色牢度評價方法，為將來試驗方法的改進提供科學依據。

注釋與說明

[1] ECE無磷標準洗滌劑A★（無熒光增白劑）。

[2] 有效氧濃度13%～14%的粒狀過碳酸鈉，購自日本和光純藥株式會社。

[3] 純度95%以上的過硼酸鈉四水合物，購自日本和光純藥株式會社。

[4] 純度98%以上的四乙酰乙二胺，購自日本東京化成株式會社。

[5] 純度98%以上的九水偏硅酸鈉，購自日本和光純藥株式會社。

[6] 洗衣粉（粉狀，無熒光增白劑，標準使用濃度0.83g/L）。

[7] 市售全自動洗衣機的標準程序（洗滌10～12min，常溫漂洗2次）。

[8] 使用衣料用液體氧系漂白劑B的場合，標準使用濃度為0.66mL/L；使用衣料用粉狀氧系漂白劑C的場合，標準使用濃度為0.33g/L。

[9] 使用衣料用液體氧系漂白劑B的場合，標準使用濃度為10mL/L；使用衣料用粉狀氧系漂白劑C的場合，標準使用濃度為5.0g/L。

[10] Δ色差是由用洗滌劑+漂白劑洗滌得到的ΔE（L★、a★、b★）減去只用洗滌劑洗滌得到的ΔE（L★、a★、b★）的數值。

[11] 不含有漂白劑和熒光增白劑。

岳霄編譯自日本《纖維消費志》2013年第4期

作者野村昌史一直從事衣用洗滌劑和柔軟劑的開發，2011年加入日本纖維制品技術研究會（ATTS）氧系漂白劑研究分會。