針織泳衣面料復(fù)合色牢度的測試方法研究及分析

袁 媛

(北京市勞動保護(hù)科學(xué)研究所,北京100054)

游泳既健身又消暑,現(xiàn)在已經(jīng)成為很多人夏日運動的首選。人們在挑選泳衣時不僅僅關(guān)心泳衣的款式,對其質(zhì)量也非常關(guān)注。有消費者反映在露天游泳池、海水中游泳或進(jìn)行日光浴等戶外活動后,泳衣的變色比較嚴(yán)重。但經(jīng)過檢測,泳衣面料的耐光、耐海水、耐氯化水等單項色牢度考核項目都合格,單項色牢度測試可以表征面料某一方面的色牢度特性,但是并不能反映其在實際條件綜合作用下的色牢度[1]。這使我們意識到傳統(tǒng)的單項色牢度測試已經(jīng)不能滿足人們的日常需求,在露天泳池、海水中游泳或進(jìn)行日光浴時,泳衣面料不僅受到氯化水或海水的作用,同時還受到光照等因素的影響。因此,研究兩種及兩種以上復(fù)合色牢度的測試方法非常必要。目前,除了光、汗復(fù)合色牢度以外,還沒有其他復(fù)合色牢度測試方法的標(biāo)準(zhǔn)。本文對針織泳衣面料的復(fù)合色牢度的測試方法進(jìn)行研究和分析。

1 試驗

1.1 材料、試劑與儀器

1.1.1材 料

錦綸、羊毛標(biāo)準(zhǔn)貼襯布;評定變色用灰色樣卡(以下簡稱變色灰卡);顏色不同的10種泳衣面料,分別為黑色、深藍(lán)色、天藍(lán)色、寶石藍(lán)、橘色、淺粉色、桃紅色、深紅色、果綠色、紫色,材質(zhì)均為錦綸/氨綸。

1.1.2試 劑

氯化鈉(Na Cl),乙酸(CH3COOH)(分析純,北京德劍敏勝科貿(mào)有限公司);次氯酸鈉(NaCl O)、磷酸二氫鉀(KH2PO4)、磷酸氫二鈉十二水合物(Na2HPO4·12 H2O)、鹽酸(HCl)(分析純,北京通廣精細(xì)化工公司);碘化鉀(KI)、淀粉、硫代硫酸鈉(Na2S2O3)、氫氧化鈉(Na OH)(分析純,北京銳敏杰化工有限公司)。

1.1.3儀 器

Y(B)902型汗?jié)n色牢度烘箱、SW-12 A型耐洗色牢度機、Ci3000+氙燈光照色牢度測試儀、G210 Color-Chex 120標(biāo)準(zhǔn)光源箱、JM2102電子天平、p H計、酸式滴定管。

1.2 試驗方法

1.2.1 曝曬條件

燈管的輻射量E為1.1 W/m2·420 n m(水冷式),黑板溫度(BPT)為63℃,相對濕度(RH)為30%,倉內(nèi)溫度43℃[2]。

曝曬終點的確定:GB/T 14576中規(guī)定將4級藍(lán)標(biāo)曬至灰卡的4-5級作為曝曬終點,但是對此終點的判斷存在較大的時間差(無論人眼還是儀器評定)。因此本文均采用曬至規(guī)定的輻照量作為曝曬終點。

1.2.2 試驗步驟

1.2.2.1 單項色牢度

(1)耐光色牢度

參照GB/T 8427-2008《紡織品色牢度試驗 耐人造光色牢度:氙弧》[3],剪取70 mm×120 mm大小的試樣,并裝在試樣架上,置于Ci3000+氙燈光照色牢度測試儀的曝曬倉內(nèi),按照1.2.1的條件曝曬至輻照量85 kJ/(m2·n m)進(jìn)行試驗。

(2)耐海水色牢度

按照GB/T 5714-1997《紡織品色牢度試驗 耐海水色牢度》[4]進(jìn)行試驗。

(3)耐氯化水色牢度

按照GB/T 8433-2013《紡織品色牢度試驗 耐氯化水色牢度(游泳池水)》[5]進(jìn)行試驗,其中有效氯濃度為50 mg/L。

1.2.2.2 復(fù)合色牢度

(1)按照GB/T 5714-1997《紡織品色牢度試驗?zāi)秃Ｋ味取贰B/T 8433-2013《紡織品色牢度試驗?zāi)吐然味?游泳池水)》,分別配制氯化鈉溶液(30 g/L)和次氯酸鈉溶液(50 mg/L)。

(2)參照GB/T 14576-2009《紡織品色牢度試驗?zāi)凸狻⒑箯?fù)合色牢度》[6],剪取70 mm×120 mm大小的試樣,測定織物的克重(精確到0.01 g),并將其放到適宜的容器中。按照浴比100∶1加入現(xiàn)配置的溶液,使試樣完全浸沒于溶液中。室溫下浸泡30 min,其間對試樣稍加撳壓和攪動,以保證試樣完全潤濕。

(3)從溶液中取出試樣,去除試樣上多余的溶液,使其帶液率為100%。

(4)將浸泡過溶液的試樣固定在防水板上,并裝在試樣架上,置于Ci3000+氙燈光照色牢度測試儀的曝曬倉內(nèi),按照1.2.1的條件曝曬至規(guī)定的輻照量85 kJ/(m2·n m)。

(5)取出試樣,用三級水室溫清洗1 min,然后懸掛在不超過60℃的空氣中晾干。

1.2.3評 定方法

本文的試驗均采用在標(biāo)準(zhǔn)光源箱內(nèi)用灰卡評定試驗前后試樣的變色程度。

2 結(jié)果和分析

2.1 光、海水對色牢度的影響

對黑色、藏青色、淺藍(lán)色等10種顏色的針織泳衣面料分別進(jìn)行耐海水色牢度、耐光色牢度以及耐光、耐海水復(fù)合色牢度測試,結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出,在耐海水色牢度中,10種泳衣都體現(xiàn)出了很高的牢度,其中變色等級最低為3-4級,其他都在4級以上,而所有面料沾色等級都在4級以上,這說明海水對泳衣面料的色牢度影響不大,原因是作為海水主要成分的氯化鈉對錦綸染色的染料沒有明顯影響,錦綸主要采用酸性染料或活性染料染色,氯化鈉是染色時經(jīng)常使用的一種電解質(zhì),用酸性染料染色時加入氯化鈉可以起緩染作用,用活性染料染色時氯化鈉等電解質(zhì)的加入可促使染料上染,提高染料的上染百分率[7]。由表1可以看出,耐光、耐海水復(fù)合色牢度主要由耐光色牢度來決定。

表1 光、海水對色牢度的影響

2.2 光、氯化水對色牢度的影響

對黑色、藏青色、淺藍(lán)色等10種顏色的針織泳衣面料分別進(jìn)行耐氯化水色牢度、耐光色牢度以及耐光、耐氯化水復(fù)合色牢度測試,結(jié)果如表2所示。

表2 光、氯化水對色牢度的影響

從表2可以看出,部分樣品的耐氯化水變色牢度在3級左右,桃紅色樣品變色甚至達(dá)到2級,相對于表1中優(yōu)良的耐海水色牢度,變化較為明顯,可見氯化水中次氯酸鈉的氧化作用對泳衣面料的色牢度有一定影響。次氯酸鈉在水溶液中發(fā)生下列水解:

Na Cl O+H2O→HCl O+Na OH

2Cl O-+4 H+→Cl2+2 H2O

水解的有效氯會破壞染料中的共軛雙鍵結(jié)構(gòu),造成變色牢度的下降。另外,從表2中還發(fā)現(xiàn)耐光、耐氯化水復(fù)合色牢度中淺色面料比深色面料色牢度差。這是因為不論是深色還是淺色,單位面積織物所受活性氯的進(jìn)攻強度相近,亦即單位面積上染料分子被破壞的機會相近。深色和淺色試樣在相同的氯化水工作液中作用相同時間下,單位面積被破壞的染料分子數(shù)目相近,由于深色織物上的染料數(shù)目多于淺色織物,深色織物上被破壞的染料比例小,而淺色的比例大。因此,在深色試樣尚未覺察出褪色時,淺色試樣的褪色已很顯著[8]。而樣品在光的輻照下,染料吸收光子后被激化,發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)使其染料結(jié)構(gòu)被破壞,同樣也會導(dǎo)致變色和褪色。

綜合表2的結(jié)果來看,耐光、耐氯化水復(fù)合色牢度由兩者中較差者決定。

2.3 氯化水濃度對耐光、耐氯化水復(fù)合色牢度的影響

為了考察氯化水濃度對色牢度的影響,將氯化水的有效氯濃度分別定為20、50、100、200 mg/L,樣品的復(fù)合色牢度結(jié)果如圖1所示。

圖1 氯化水濃度對耐光、耐氯化水復(fù)合色牢度的影響

從圖1可以看出,不同顏色的泳衣面料經(jīng)耐光、耐氯化水復(fù)合測試后,變色程度不同。紡織品耐光色牢度與染色濃度或顏色深度有密切關(guān)系,淺色織物的耐曬色牢度差,深色織物的耐曬色牢度好[9]。圖1中淺藍(lán)色、淺粉色面料的復(fù)合色牢度較差,不同氯化水質(zhì)量濃度下的變色牢度均在1.5(1-2)級左右;而黑色面料復(fù)合色牢度較好,即使在高達(dá)200 mg/L的氯化水作用下,變色牢度也能達(dá)到4級。

隨著氯化水質(zhì)量濃度的增加,各面料的變色程度基本上都有所下降,只是幅度有所不同。當(dāng)面料與含有較高有效氯濃度的水接觸時,有效氯會使染料降解而導(dǎo)致錦綸織物發(fā)生色變。桃紅色、紫色面料在氯化水質(zhì)量濃度從20 mg/L增加到200 mg/L時變色級數(shù)下降了1.5級。這是由于隨著氯化水質(zhì)量濃度增加,攻擊染料分子的有效氯增多,更多的染料分子遭到破壞,使得變色程度加重。而淺藍(lán)色、淺粉色和果綠色3種面料在氯化水質(zhì)量濃度增加到200 mg/L時,變色程度依舊下降很少,幾乎不變(外觀上有變化,變色級數(shù)未變)。這是因為它們在低濃度氯化水作用后,變色級數(shù)就已經(jīng)到達(dá)較低水平,再提高氯化水質(zhì)量濃度,變色級數(shù)也不再發(fā)生變化。

2.4 浸泡時間對耐光、耐氯化水復(fù)合色牢度的影響

試驗考察了不同浸泡時間對結(jié)果的影響,浸泡時間分別設(shè)為20、30、45、60 min,其結(jié)果如圖2所示。

圖2 浸泡時間對耐光、耐氯化水復(fù)合色牢度的影響

從圖2可以看出,雖然寶石藍(lán)、紫色2種面料從浸泡20 min到60 min后復(fù)合色牢度降低了半級,但是其他面料的變色程度受浸泡時間的影響都相對較小,變色牢度級數(shù)幾乎沒有差別。這是因為在保證面料完全潤濕的情況下,再延長浸泡時間,對織物纖維上結(jié)合水的量影響不大,即對攻擊染料分子的有效氯的量影響不大。但隨著浸泡時間的延長,織物有所膨脹,纖維間隙變大,纖維毛細(xì)管中的非結(jié)合水略微增加,增強了分子運動,加大了有效氯與染料作用幾率。從試樣本身來看,隨著浸泡時間的延長,它們的變色程度均有所增加,只是幅度較小,仍在灰卡規(guī)定的同一級內(nèi),因此無法從變色牢度級數(shù)中顯示出來。這也是灰卡評級的缺點所在,無法將級數(shù)進(jìn)一步細(xì)化。結(jié)合圖2與圖1發(fā)現(xiàn),面料對浸泡時間的敏感度不如對氯化水濃度變化的敏感度。由此可知,氯化水濃度是影響耐光、耐氯化水復(fù)合色牢度的主要影響因素,浸泡時間為次要因素。

2.5 光輻照量對耐光、耐氯化水復(fù)合色牢度的影響

按照1.2.2.2中試驗步驟,改變輻照量分別為21、43、85、170 kJ/(m2·n m),結(jié)果如圖3所示。

圖3 光輻照量對耐光、耐氯化水復(fù)合色牢度的影響

由圖3可知,隨著光輻照量的增加,面料的變色程度均增加。這是由于在日光輻照的作用下,染料分子中的一些基團(tuán)被破壞。除了變色級數(shù)處于高水平的黑色面料和處于低水平的果綠色面料外,其他面料的變色級數(shù)降幅均較大。如淺粉色面料的變色程度由21 kJ/(m2·n m)輻照后的3級降到170 kJ/(m2·n m)輻照后的1級,下降了2級。由此可見,光輻照量對織物耐光、耐氯化水復(fù)合色牢度測試的影響最大,是影響復(fù)合色牢度的主要因素。

結(jié)合2.3、2.4、2.5中對耐光、耐氯化水復(fù)合色牢度影響因素的分析,參考AATCC 16和GB/T 8427-2008、GB/T 14576-2009等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),得出耐光、耐氯化水復(fù)合色牢度的合適測試條件為20 mg/L氯化水浸泡30 min,織物帶液率100%,光照輻照量85 kJ/(m2·n m)。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

(1)海水對泳衣面料色牢度的影響很小,泳衣面料的耐光、耐海水復(fù)合色牢度主要由耐光色牢度決定。

(2)氯化水(游泳池水)對泳衣面料色牢度的影響較大,泳衣面料的耐光、耐氯化水復(fù)合色牢度主要由兩者中較差者來決定。

(3)氯化水質(zhì)量濃度對織物耐光、耐氯化水復(fù)合色牢度的影響較大,其影響程度主要取決于有效氯的含量。

(4)氯化水質(zhì)量濃度、浸泡時間和光照輻照量等影響因素中,光照輻照量對耐光、耐氯化水復(fù)合色牢度的影響最大。

(5)耐光、耐氯化水復(fù)合色牢度的合適測試條件為20 mg/L氯化水浸泡30 min,織物帶液率100%,光照輻照量85 kJ/(m2·n m)。

3.2 建議

(1)在現(xiàn)行泳衣面料的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中,除了考核泳衣面料的耐光、耐海水、耐氯化水的單項色牢度項目外,應(yīng)當(dāng)加入耐光、耐海水復(fù)合色牢度和耐光、耐氯化水復(fù)合色牢度的考核,使產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)真正起到它應(yīng)有的監(jiān)督作用,更具有現(xiàn)實意義。

(2)結(jié)合現(xiàn)實生活中可接觸氯化水中有效氯的含量,如游泳池水、浸腳消毒池水等,以及國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定,我國現(xiàn)行的耐氯化水色牢度標(biāo)準(zhǔn)中對泳衣面料測試有效氯濃度的規(guī)定偏離較大。因此,相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)制定與實際情況相近的標(biāo)準(zhǔn)(耐氯化水色牢度),保證其是人體安全條件下允許的最小有效氯濃度。