影響紡織品耐光色牢度試驗參數的研究及控制

孫 芮

（廣東職業技術學院，廣東佛山 528041）

影響紡織品耐光色牢度試驗參數的研究及控制

孫 芮

（廣東職業技術學院，廣東佛山 528041）

耐光色牢度是紡織業的一項重要檢測項目，是紡織品顏色變化的分析指標。為了提高紡織品耐光色牢度檢測的準確性，本文在對耐光色牢度正確理解的基礎上，探討了光照、溫度和濕度等參數的控制及對耐光試驗結果的影響，為提高耐光色牢度試驗結果的精準性提供一些參考。

耐光色牢度；氙弧；光輻照度

耐光色牢度是紡織品的一項重要檢測項目。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[1-2]。該項檢測是紡織品行業的強制性檢測項目之一。影響紡織品耐光色牢度測試結果的因素分為內因與外因。內因是后整理過程中紡織材料與染化料的化學反應；外因是指紡織品的后處理工藝及環境影響。內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果。因此，需要控制外因中的光照、熱量、濕度，以確保檢測結果的準確性。

通過對外因中上述三個因素的研究分析，可以提高紡織品耐光色牢度檢測的準確性。

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。經實際測試，氙氣放電發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中最常用的方法。同樣，氙弧光法是國際標準中主要的檢測方法。通過對氙弧燈日曬儀的條件控制與分析，可以得出更準確的測試結果。如表1，表2所示：

表1

表2

1.1 儀器結構

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

1.2 測試原理

檢測時，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定間距相隔并呈環形圍繞，氙弧燈發出的光源經過濾光、濾熱系統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境試驗，用來模擬紡織品在不同環境的光照下褪色程度。氙弧光法測試時儀器功率大、產生熱量高，需要在不同的模擬場景選擇不同的濾熱系統，由此產生了風冷與水冷兩種測試機型［3］。其中過濾系統和光輻照度是要考慮的重要因素。

1.3.1.1 過濾系統

氙弧燈通常是全光譜氙燈，其發出的光譜必須經過濾系統，過濾多余光譜。不同光譜過濾系統過濾后的紅外線、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。同時還應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

光輻照量的強弱影響紡織品測試樣染料的化學分解速度，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間后的配件老化現象。氙弧燃燒器、過濾片等配件的老化直接導致光源變化，殘渣與污垢積聚在燃燒器外殼上引起光源光譜變化，使氙弧燈法測試結果出現嚴重誤差。因此，要定期更換氙燈管,對最容易老化的濾熱片在運轉一定周期后進行更換，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導致光輻射強度降低，測試樣表面吸收相同光輻射能的時間延長。因此，必須定期曝曬藍色羊毛標樣，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跟蹤技術。在“光輻照度自動跟蹤”中，氙燈光譜經濾波片修正后，通過輻照度監控傳感器監控光譜中選定的輻射能量，與預先設置的輻射能量值進行比之較后，自動調節氙弧光燈電源的驅動電流，加大功率的供給，從而實現在穩定的時間內恒輻電流輸出。這種方法采用了功率補償系統，可以延長氙弧法儀器的壽命，保證測試結果的準確性。

1.3.2 熱量因素的控制與分析

熱量對紡織品耐光色牢度的影響，直接表現在熱化學反應中。隨著受熱量逐步增加，活化能也逐漸增高，染料分子的擴張系數與動能速率明顯增大，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。其中熱量的兩個重要指標為環境溫度和黑板溫度［8?11］。

環境溫度是指曝曬倉內的干球溫度，ISO105／B02標準沒有明確規定，但試驗中通常采用20±5℃，AATCC M16標準規定為43±2℃；黑板溫度是測試樣曝曬于人造光源下所能達到最高溫度的預估值，其方法是通過吸收輻射能減去經由傳導與對流散失的熱量得出結論，AATCCM16標準規定為63±1℃，ISO105／B02標準規定為45±2℃［4］。進行紡織品耐光色牢度試驗時，由于實際測量技術難度大，容易出現結果錯誤，所以通常采用測量標準金屬板溫度法來間接測試材料表面的溫度。國際上有三種標準金屬板：一種是國際上運用最廣泛的黑板，稱黑色標準溫度計（BST）；一種是美國材料試驗協會的不絕緣黑板（BPT）；最后一種是使用極少的標準白板溫度計（WST）。三種標準金屬板構造不同，但是測量的對象一致。其中AATCC標準測量大多采用BPT法，通常BPT法比BST法測得的溫度低5～10℃，因此，兩種標準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遠小于黑色。試驗參數設定時，需要根據不同標準準確運用這三種標準金屬板。

溫度可以引起紡織材料內應力的變化，以及與染化料的次化學反應。紡織品耐光色牢度測試時，由于測試箱體的結構不均勻性，直接導致箱內溫度的不均勻性。這種環境溫度會直接影響測試結果。目前，將溫度自動控制裝置安裝在測試箱體內：加熱器加熱，箱內升溫；空調制冷，箱內降溫。其原理是安裝溫度傳感器實時測得箱體內的溫度，將信號反饋給處理器，處理器自行判斷，以便及時控制箱內溫度?？梢詫⑾鋬葴囟确€定在需要的范圍內，以確保測試結果的穩定性。

1.3.3 濕度因素的控制與分析

在ISO105／B02標準及歐洲標準中均對曝曬濕度作了嚴格的規定：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級為5級，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級為6～7級，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級為3級，黑板溫度上限是40℃。

有效濕度是結合了試樣表面溫度、空氣溫度和曝曬中測試樣表面濕度的相對空氣濕度來定義的，其通過評定濕度控制標樣的耐光色牢度來測量［5］。當其他參數不變時，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產生褪色，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。水在耐光色牢度測試中起著重要作用，當濕度增大，染料的水溶性加強，分解速度加快，因此，必須對測試箱內的濕度進行有效控制。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濕度低，這會直接影響到測試結果的準確性［6-7］。由于表面濕度會影響測試樣老化速度與結論，所以曝曬過程中要實時監測測試樣表面濕度。

圖1

在測試箱內安裝濕度補償系統，可以精確地控制箱內的相對濕度。通過將藍色羊毛標樣與濕度控制標樣一起裝在硬卡上，并使之置于試樣夾中部進行曝曬，直至濕度控制標樣上曝曬和未曝曬部分間的色差達到變色樣卡4級，此時用藍色羊毛標樣評定濕度控制標樣與哪種等級藍色羊毛標樣的色變相同，如不同則需重新調節濕度控制器以保證規定的黑板濕度。

2 結論

2.1 對于耐光色牢度試驗光照的控制，要保證光控系統精確地控制監控點的光輻照度，并且做到定期更換過濾系統。

2.2 對于耐光色牢度試驗熱量的控制，定期檢查儀器的溫度自動控制系統；設定固定波段以穩定輻射量；定期更換過濾系統的配件，以避免配件老化出現的誤差；根據不同標準合理選用標準金屬板，避免客觀因素引起的偏差。

2.3 對于耐光色牢度試驗濕度的控制，定期檢查儀器的濕度補償系統，并按要求對標樣進行調濕、預調濕準備工作；濕度控制靠曝曬藍色羊毛標樣，通過目測法客觀評價藍標是否達到濕度要求，從而調節曝曬倉內的有效濕度，以避免結果出現偏差。

［1］周理杰，章韻女，馮文.淺議耐光色牢度試驗參數的控制與選擇［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］.紡織標準與質量，2010（5）：44-46.

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

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

［5］李治恩，孫杏蕾，張恒.新版國標中的歐美曝曬條件［J］.紡織標準與質量，2008（6）：24.

［6］楊曉明.日曬氣候色牢度測試儀的現狀與發展［J］.紡織標準與質量，2007（1）：59-60.

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

［8］劉瑛.應用氙弧試驗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，Foshan，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，助理實驗師，實訓教師，研究方向：紡織工程。