針織泳衣面料復合色牢度的測試方法研究及分析

袁 媛

(北京市勞動保護科學研究所,北京100054)

游泳既健身又消暑,現在已經成為很多人夏日運動的首選。人們在挑選泳衣時不僅僅關心泳衣的款式,對其質量也非常關注。有消費者反映在露天游泳池、海水中游泳或進行日光浴等戶外活動后,泳衣的變色比較嚴重。但經過檢測,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的單項色牢度測試已經不能滿足人們的日常需求,在露天泳池、海水中游泳或進行日光浴時,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合色牢度的測試方法非常必要。目前,除了光、汗復合色牢度以外,還沒有其他復合色牢度測試方法的標準。本文對針織泳衣面料的復合色牢度的測試方法進行研究和分析。

1 試驗

1.1 材料、試劑與儀器

1.1.1材 料

錦綸、羊毛標準貼襯布;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、深藍色、天藍色、寶石藍、橘色、淺粉色、桃紅色、深紅色、果綠色、紫色,材質均為錦綸/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型汗漬色牢度烘箱、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標準光源箱、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%,倉內溫度43℃[2]。

曝曬終點的確定:GB/T 14576中規定將4級藍標曬至灰卡的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,按照1.2.1的條件曝曬至輻照量85 kJ/(m2·n m)進行試驗。

(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]進行試驗,其中有效氯濃度為50 mg/L。

1.2.2.2 復合色牢度

(1)按照GB/T 5714-1997《紡織品色牢度試驗耐海水色牢度》、GB/T 8433-2013《紡織品色牢度試驗耐氯化水色牢度(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《紡織品色牢度試驗耐光、汗復合色牢度》[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,按照1.2.1的條件曝曬至規定的輻照量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準光源箱內用灰卡評定試驗前后試樣的變色程度。

2 結果和分析

2.1 光、海水對色牢度的影響

對黑色、藏青色、淺藍色等10種顏色的針織泳衣面料分別進行耐海水色牢度、耐光色牢度以及耐光、耐海水復合色牢度測試,結果如表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,氯化鈉是染色時經常使用的一種電解質,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、淺藍色等10種顏色的針織泳衣面料分別進行耐氯化水色牢度、耐光色牢度以及耐光、耐氯化水復合色牢度測試,結果如表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到2級,相對于表1中優良的耐海水色牢度,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構,造成變色牢度的下降。另外,從表2中還發現耐光、耐氯化水復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目相近,由于深色織物上的染料數目多于淺色織物,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,發生一系列光化學反應使其染料結構被破壞,同樣也會導致變色和褪色。

綜合表2的結果來看,耐光、耐氯化水復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,樣品的復合色牢度結果如圖1所示。

圖1 氯化水濃度對耐光、耐氯化水復合色牢度的影響

從圖1可以看出,不同顏色的泳衣面料經耐光、耐氯化水復合測試后,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中淺藍色、淺粉色面料的復合色牢度較差,不同氯化水質量濃度下的變色牢度均在1.5(1-2)級左右;而黑色面料復合色牢度較好,即使在高達200 mg/L的氯化水作用下,變色牢度也能達到4級。

隨著氯化水質量濃度的增加,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致錦綸織物發生色變。桃紅色、紫色面料在氯化水質量濃度從20 mg/L增加到200 mg/L時變色級數下降了1.5級。這是由于隨著氯化水質量濃度增加,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。而淺藍色、淺粉色和果綠色3種面料在氯化水質量濃度增加到200 mg/L時,變色程度依舊下降很少,幾乎不變(外觀上有變化,變色級數未變)。這是因為它們在低濃度氯化水作用后,變色級數就已經到達較低水平,再提高氯化水質量濃度,變色級數也不再發生變化。

2.4 浸泡時間對耐光、耐氯化水復合色牢度的影響

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

圖2 浸泡時間對耐光、耐氯化水復合色牢度的影響

從圖2可以看出,雖然寶石藍、紫色2種面料從浸泡20 min到60 min后復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,纖維毛細管中的非結合水略微增加,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,仍在灰卡規定的同一級內,因此無法從變色牢度級數中顯示出來。這也是灰卡評級的缺點所在,無法將級數進一步細化。結合圖2與圖1發現,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),結果如圖3所示。

圖3 光輻照量對耐光、耐氯化水復合色牢度的影響

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被破壞。除了變色級數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、耐氯化水復合色牢度測試的影響最大,是影響復合色牢度的主要因素。

結合2.3、2.4、2.5中對耐光、耐氯化水復合色牢度影響因素的分析,參考AATCC 16和GB/T 8427-2008、GB/T 14576-2009等相關標準,得出耐光、耐氯化水復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 結論與建議

3.1 結論

(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、耐氯化水復合色牢度主要由兩者中較差者來決定。

(3)氯化水質量濃度對織物耐光、耐氯化水復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、耐氯化水復合色牢度的影響最大。

(5)耐光、耐氯化水復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)在現行泳衣面料的產品標準中,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,應當加入耐光、耐海水復合色牢度和耐光、耐氯化水復合色牢度的考核,使產品標準真正起到它應有的監督作用,更具有現實意義。

(2)結合現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,以及國際相關標準中的規定,我國現行的耐氯化水色牢度標準中對泳衣面料測試有效氯濃度的規定偏離較大。因此,相關部門應當制定與實際情況相近的標準(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。