日曬色牢度試驗系統對紡織品日曬色牢度試驗結果的影響

任 光

（江蘇省紡織產品質量監督檢驗研究院，江蘇南京 210007）

日曬色牢度試驗系統對紡織品日曬色牢度試驗結果的影響

任 光

（江蘇省紡織產品質量監督檢驗研究院，江蘇南京 210007）

摘 要重點從光源選擇、溫度設定、相對濕度影響等方面討論日曬色牢度試驗系統對紡織品日曬色牢度試驗結果的影響，并提出紡織品日曬色牢度試驗過程中需要重點注意的外部因素，對增強日曬色牢度試驗的準確性和復現性起到積極的作用。

關鍵詞紡織品；日曬色牢度；玻璃濾光片；輻照度；相對濕度

1　對紡織品日曬色牢度檢測理解很重要

紡織品的日曬色牢度試驗是指將紡織品試樣與一組藍色羊毛標樣一起在人造光源下按照規定條件曝曬，通過將試樣與藍色羊毛標樣進行變色對比評定色牢度的試驗。日曬色牢度評定試驗既可以用來評價所有類型的紡織品，同時也適用于紡織品的著色體，整理和加工化學品等。日曬色牢度是紡織品一項重要指標。

目前對于日曬色牢度等級的評定主要有目光評定和色差計測量兩種方式，但是由于紡織品的多樣性等原因，目前色差計未廣泛應用到日曬色牢度等級評定中，現今主要對于日曬色牢度的評定還是通過人眼的目光評定。因此，對日曬色牢度檢測標準的充分理解就變得越來越重要，它將直接影響試驗結果的穩定性和復現性。

在實際試驗過程中影響紡織品日曬色牢度的因素包括內因和外因。內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、溫度的設定、相對濕度等。

由于紡織品日曬色牢度的內因正是試驗考察的目的，與試驗方法的關系不大。而對試驗結果的穩定性和復現性能產生直接影響的，主要是外部因素。本文將主要對影響紡織品日曬色牢度的外部因素方面進行討論。

2　紡織品日曬色牢度系統的選擇和控制

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致紡織品的化學性能發生改變。研究證明紫外光波長短，能量高，對紡織品的日曬色牢度影響最為明顯。

目前主要應用于紡織品日曬色牢度測試試驗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試，所以本文中暫不展開討論。

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

同時，為了模擬紡織品在不同使用條件下的光譜能量分布，還需要根據具體情況選擇相應的濾光片。總言之，對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：濾光系統和輻照強度。

2.1.1光源輻照度穩定性的控制

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，因此輻照度的控制非常重要。在現行標準中，對光照強度和總輻射量的控制大都采用對光譜中某一點或一個光譜波段的控制。目前常見的有兩種，分別是波長在300nm-400nm區間段內輻照度為42W/m2和在420nm處輻照度為1.1W/m2。

同時，在紡織品日曬色牢度試驗中，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象，由于以上兩個因素會直接影響光源光譜的變化，最終導致氙燈發出的光譜到達試樣表面時出現一定的光譜漂移現象。目前所有日曬色牢度試驗機廠家都對其供應的氙燈燈管、濾光片的使用時限作出嚴格規定。所以當氙燈燈管以及濾光片超出使用時限后，即使精確控制了控制波段或控制點的輻照度，也無法保證氙燈的光譜漂移發生在控制波段或控制點以外，繼而導致試樣的老化速度和類型發生較大誤差。

2.1.2濾光系統的選擇和控制

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

在實際使用中，日光過濾片多用于戶外用產品的測試試驗中，紫外延展過濾片多用于汽車用品行業，而在紡織品檢測中最常用的則是窗玻璃過濾片，所以本文將重點對窗玻璃過濾片進行討論。

根據現行紡織品日曬色牢度標準要求，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控制在310nm附近。這是紡織品日曬色牢度試樣中對濾光片的一個重要要求。

同時，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行過濾，而玻璃B/SL過濾片則沒有這樣的效果。根據不同測試標準的要求，在實際應用中，玻璃IR過濾片常用于ISO、GB/T標準的紡織品日曬色牢度測試中，而玻璃B/SL過濾片常用于AATCC標準的紡織品日曬色牢度測試中。

2.2日曬色牢度系統溫度的控制

溫度作為日曬色牢度系統的一項重要指標，其對于紡織品日曬色牢度指標的影響不可小覷。溫度的變化勢必會引起測試樣品的化學指標的變化。光照與高溫共同作用將導致紡織品的加速降解。因此，紡織品日曬色牢度試驗不僅僅是考慮測試樣品表面所受到的光照波段和輻照強度，試樣表面溫度以及環境溫度也必須考慮在內。

2.2.1黑板溫度計對日曬色牢度系統的影響

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

黑板溫度計（BPT）是由一塊長約150mm、寬約70mm、厚度約1mm的不銹鋼平板構成。該板面向光源的一面用一種黑色平光漆涂覆層至少應能吸收90%的2500nm處總入射量。平板的溫度測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涂黑的桿狀雙金屬盤式傳感器或者測溫電阻傳感器來進行的。黑板溫度計（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（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（BPT）所指示的溫度一般代表著試樣可能達到的最高溫度。

黑標溫度計（BST）的出現晚于黑板溫度計（BPT）。在長期的實踐過程中發現，由于黑板溫度計（BPT）和試樣架均為金屬片材所制，散熱快，不便反應導熱性差的深色試樣的溫升情況，所以繼而發展一種帶有絕熱性底座的黑板溫度計，命名為黑標溫度計（BST）。黑標溫度計（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”，這種黑板應能吸收波長在2500nm以內總入射光通量的95%。用鉑電阻傳感器測量黑板的溫度，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。凹槽的空間大小應正好與傳感器相應，但傳感器不與PVDF凹槽面緊貼，留有約1mm間距。整個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溫度計（BST）時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金屬板邊緣至少有4mm的間距。

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

2.2.2日曬色牢度系統箱體空氣溫度的控制

日曬色牢度系統箱體空氣溫度的控制也非常重要，因為試驗系統箱體溫度直接影響試驗表面的溫度和箱體內的空氣濕度，最終影響紡織品日曬色牢度的指標。

2.3日曬色牢度系統相對濕度的控制和影響

紡織品的老化因素主要包括光輻射、溫度以及相對濕度。由此可見，相對濕度在日曬色牢度試驗中對紡織品日曬色牢度指標也起到非常重要的作用。當濕度加大時，絕大部分染料的水溶性加強，分解速度也會加快，因此，必須對日曬色牢度系統相對濕度進行合理的控制。

現行標準中，對有效濕度進行了定義。有效濕度是結合了空氣溫度、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濕度來定義的。有效濕度須通過評定濕度控制標樣來測量。濕度控制標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、溫度以及曝曬時間條件下，僅改變日曬色牢度系統的相對濕度，藍色羊毛標樣1-8和濕度控制紅布的褪色情況。

圖6　藍色羊毛標準和濕度控制紅布褪色情況

圖6可以明顯看出，日曬色牢度系統在只更改相對濕度的情況下，藍色羊毛標準1-8級均沒有發生明顯的變化，但是濕度控制紅布的色牢度等級隨著系統相對濕度的變化發生了明顯的變化。

3　總結

3.1在日曬色牢度系統光源選擇中，需要對輻照度控制點（段）的輸出功率連續、精確的進行監控。根據使用標準選擇適用的玻璃濾光片，同時根據要求定期更換燈管和濾光片，防止光譜漂移現象的發生。

3.2定期對日曬色牢度系統的黑板溫度計（BPT）或黑標溫度計（BST）進行校正，根據測試標準合理設定日曬色牢度系統的黑板溫度以及環境溫度，有效控制紡織品日曬色牢度試驗的穩定性和復現性。

3.3根據測試標準合理設定日曬色牢度系統的相對濕度，在測試過程中通過濕度控制紅布進行嚴格控制，定期檢查日曬色牢度系統加濕系統，定期清潔，保證系統相對濕度的準確性。

參考文獻：

[1] GB/T 8427-2008紡織品色牢度試驗 人造光色牢度：氙弧.

[2] ISO 105 B02:1994 紡織品色牢度試驗B02部分：耐人造光色牢度：氙弧.

[3] AATCC TM 16-2004 Colorfastness to Light.

[4] 祝曙升，張 恒，孫杏蕾.紡織品日曬色牢度相關性研究.紡織標準與質量，2014（2）：51-54.

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

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，學士，主要研究紡織品用儀器設備的控制和選型。

文獻標識碼：A

中圖分類號：TS197