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摘要：分析了国内外纺织品耐光色牢度测试标准的差别和国内各实验室间存在的问题，阐述了纺织品老化的因素，从而提出了纺织品测试耐光色牢度的重要性。由于GB/T8427—2008《纺织品色牢度试验耐人造光色牢度：氙弧》测试标准测试耐光色牢度时，采用的测试仪器参数各不同，以及测试条件的差异，导致实验室间的测试参数存在较大差异。所以不利于纺织品耐光色牢度测试操作。本文通过对GB/T8427—2008测试标准中各测试条件进行了试验分析和改进，优化了部分试验参数，使其具有更强的可操作性和实用性，以保证试验数据的可靠性。
关键词：纺织品；耐光色牢度；测试条件；参数
1前言
纺织品的耐光色牢度是纺织品检验中一个重要项目，它用于检验纺织品的颜色对天然日光或人造日光的耐受能力，是各种纺织品相应颜色变化的定量描述。试验时大多采用人造光代替日光，以模拟气候代替自然气候。由于人造日光和气候拟难度大，涉及多个关联参数的控制，并且我国现行的耐光测试标准没有给出明确的参数，而国内的检测实验室间一直未能在控制参数上达成共识，导致试验结果差别较大，容易在产品级数评定时造成较大分歧。为了解决这些问题，本文对耐光色牢度的试验条件做一探讨，以便在日常检验中快速、准确、有效地测试纺织品的耐光性。
2 当前形势分析
纺织品耐人造光色牢度测试设备主要分为空冷型和水冷型两大类。目前，虽然国内外多个品牌的耐光色牢度测试仪器的结构原理相似，但由于涉及同时控制多个参数，空冷型和水冷型设备的参数设置不具等效性，不同品牌设备的参数设置也存在较大差异。在测试方法方面，目前国际上较有影响力的是ISO 105 B02、AATCC 16和JIS 0843三个标准，其中美国的AATCC 16标准中明确了主要的控制参数和可参考的设备供应商，而欧盟地区和我国采用的ISO 105B02仅给出了部分控制参数和条件，其余控制参数需要根据设备、环境的不同，采用蓝色羊毛标样和湿度控制标样自行调试。在产品标准方面，虽然我国现行的很多纺织服装产品标准对耐光色牢度指标作了规定，但并未明确具体的测试参数和方法，这也是造成国内检测实验室间在测试参数、方法上意见不一致的原因之一。而检测型试验更注重测试数据的重现性，特别在涉及产品合格评定时，实验室间测试数据的一致显得尤为重要。影响耐人造光色牢度测试的因素较多，如果对测试标准和参数不能有一个统一的认识，必然会造成实验室间测试结果的偏差，不利于纺织品检测行业的发展
3 纺织品老化因素
纺织品老化的因素很多，主要有自身因素和外界因素两大类，自身因素包括染料的化学结构、染料在纤维上的物理状态（染料的分散程度、与纤维的结合情况）、纤维的种类、染料的浓度、助剂等。外界因素主要包括三点：光照、温度、湿度。这2个因素中的任何一个都会引起纺织品的褪色从而使纺织品变色。即纺织品的耐光色牢度。它们的共同作用大多是其中任何一种因素造成的影响。耐光色牢度是指纺织品暴露在光线下使用时，光线中的紫外线等能破坏染料分子从而导致变色或褪色。
3.1 自身因素
使纺织品变色老化，即纺织品的耐光色牢度。光照对染料的影响主要包括两点：（1）染料的结构。在紫外线的照射下，染料的化学键发生改变、断裂，染料中的发色基团、助色基团等的结构发生改变，出现色变；（2）染料分子中的电子及能量发生了改变。在大量高能量的紫外线照射下，染料分子中部分成键电子跃迁到高能级的反键轨道中，当这些电子返回到原来的轨道时会释放出不同的能量，使颜色发生变化从而表现出不同的日晒牢度。
3.2外界因素
主要包括三点：光照、温度、湿度。（1）光照；高分子材料的化学键对太阳光中的不同波段的敏感性不同，太阳光中的短波紫外线是引起大部分聚合物物理性能老化的主要原因。然而对于某些染料，长波段紫外线甚至可见光也会对其产生破坏，造成变色或褪色。（2）温度；温度越高，化学反应越快。老化反应是一种光致化学反应，温度不影响光致反应中的光致反应速度，却影响后继的反应速度。因此温度对纺织品变色的影响是非线性的。（3）湿度；水会直接参与材料的老化反应。雾、露水和雨水是自然界中水的主要表现形式。露水是户外潮湿的主要原因。露水造成的危害比雨水更大，因为它附着在材料上的时间更长，形成更为严酷的潮湿侵蚀。
4 试验设备及原理
4.1 设备
Atlas Ci3000+W 水冷式氙弧灯日晒牢度仪（美国SDLATLASLIMIT ED），见图4-1。
Q-LAB Q-SUN空冷型日晒仪，见图4-2。
CAC60标准多光源评级箱（美国SDL ATLAS LIMITED）。
SDC蓝色羊毛标样1~8级（蓝标），SDC湿度控制标样（湿标），GB /T 250评定变色用灰色样卡（灰卡）。
4.2 试验原理
试样与一组蓝色羊毛标样在人造光源中按规定的条件曝晒，到达终点后将试样与蓝色羊毛标样对比，评定色牢度等级是否符合要求。
图4-1 图4-2
5测试条件的优化
5.1辐照强度
根据GB/T 8427-2008标准规定及辐照计的差异，建议辐照强度为42W/㎡（波长300~ 400 nm）或1.1W/㎡（波长420nm）。有研究结果表明，在仅增加辐照强度的条件下，相同辐照能量的曝晒一般可以获得相同的褪色程度，即可以通过加大辐照强度来缩短试验时间。但这种加速法尚处于研究层面，其研究结论的普适性还有待验证，并未获得任何标准化组织的认可。
5.2 样品架温度
样品架温度传感器有两种，一种为ASTM 黑板温度计（BDT），另一种是DIN黑标温度计（BST），两种温度传感器所测温度有差异。GB/T 8427-2008中规定了一种通常条件、两种极限条件和一种美国条件可选。由于我国大部分地区处于温带，且现有纺织服装产品标准中并未规定测试条件，因而多数实验室采用通常条件。若选用极限条件，其结果势必会与通常条件的测试结果有偏离。因此，选用通常条件温带的试验参数较为适宜：湿标5级，最高黑标温度（BST）50℃，或黑板温度（BPT）不超过45℃。调查发现，有少数实验室选用美国条件BPT（63±1）℃，却未按标准规定使用美国蓝色羊毛标样L2~ L9，这种操作获得的测试结果与按标准规定测得的结果不具可比性。这是因为国条件中的黑板温度较高，也就意味着样品表面温度较高，这对染料的分解褪色反应有较大影响。根据阿伦尼乌斯方程，温度每升高10K，反应速率加快一倍，因而样品表面温度的提高必将加快褪色速度。可见，采用美国条件对国内产品进行测试是不适宜的。
5.3 舱体温度
日晒仪的舱体温度传感器紧贴于曝晒舱金属外壳，因而可以认为舱体温度与曝晒舱内温度相等。虽GB/T 8427-2008并未规定舱体温度，但由于舱内温度与湿度是相关量，实际操作时，舱体温度必须相对稳定。一般来说，在舱体温度比样品架温度低10℃以下时，设备才能平稳运行。舱体温度可以根据实际使用环境设定，也可以不设定而通过保持实验室环境稳定来获取。总之，即使其它条件参数全部相同，仅舱体温度不同，所获得的测试结果也有差异。
5.4 舱内湿度
GB/T 8427-2008中规定了通常试验条件为湿标5级。根据图5-1可以看出，湿标5级对应的有效湿度为40%，但有效湿度与设备控制参数中的舱内相对湿度并不一致。试验发现，Q-LAB Q-SUN空冷型日晒仪在舱体温度（45±2）℃时，舱内湿度需控制在（50±2）%；Atlas Ci3000+水冷型日晒仪在舱体温度（22±2）℃时，舱内湿度需控制在（65±2）%；Atlas C i3000+水冷型日晒仪在舱体温度（26±2）℃时，舱内湿度需控制在（55±2）%。
因此，标准中的有效湿度并非曝晒舱内的相对湿度，而是在一定自然环境条件下曝晒湿度标样获得的湿度平均值，不同设备设定不同参数。由于设备和实验室环境不同，要设定出符合标准要求的舱内湿度，必须通过由低到高设定不同的度值来曝晒湿标，测得一系列结果，并从中选定符合标准要求的舱内湿度参数。
图5-1湿 度控制标样的平均结果
5.5 曝晒时间
图5-2 图5-3
GB/T 8427-2008中提供了5种可选试验操作方法，各方法的曝晒时间截然不同。由于国内纺织服装类产品标准中对耐光色牢度指标有明确的等级要求，且以蓝标褪色程度控制曝晒时间来保证试验时间不变，所以一般实验室采用方法3进行测试。例如，某产品标准中规定耐光色牢度要达到4级才算合格品，那么试验中至少应使用4级蓝标和3级蓝标。试验分两阶段：第一阶段终止条件为4级蓝标曝晒部位和遮盖部位色差达到灰卡4级（见图5-2）；第二阶段将第一阶段已曝晒部位遮挡一半，另一半继续曝晒，直至这一半经两阶段曝晒部位和未曝晒部位的色差达到灰卡3级时终止试验（见图5-3）。
试验发现，采用上述试验条件参数时，在样品无自转的条件下，使用Q-LAB Q-SUN空冷型日晒仪第一阶段需曝晒18h，第二阶段需33h；使用Atlas C i3000+水冷型日晒仪第一阶段需曝晒23h，第二阶段需43h，详见表5-1。可见，将蓝标晒至灰卡3级所需时间约为将其晒至灰卡4级所需时间的3倍，而非一般理解的2倍。
5.6试验结果
以表5-1所示的3种参数条件对10组样品进行测试，结果见表5-2。
由表5-2可知，3种参数条件下的测试结果具有很好的一致性，可以认为在一定范围内这3种参数条件是等效的。
6 结论
综上所述，进行纺织品耐光色牢度试验，GB/T 8427- 2008中并未明确给出部分参数，主要是因为：不同的设备参数条件性能各不同；使用同一设备不同参数条件也可得到相同的测试结果。因此，耐人造光色牢度测试结果的准确性，必须仔细控制试验仓内的温度、相对湿度、光照射强度在有效范围内，从而做到准确反映出织物耐光性。虽然测试环境和设备对试验结果有较大影响，但可以通过试验获得符合标准的测试参数，从而保证测试结果的准确性，才能保证实验室间测试结果的重现性。
参考文献：
[1]GB/T 8427-2008，纺织品耐光色牢度耐人造光色牢度：氙弧[S]．
[2]周理杰，谢火胜．耐光色牢度测试方法分析和探讨[J]．纺织标准与质量，2010（5）：44-46．
[3]杨志敏，董晶泊．纺织品耐人造光色牢度测试方法[J]．印染，2010，10：38-40．
论文作者:黄晓东,余银飞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/28
标签：牢度论文; 测试论文; 纺织品论文; 参数论文; 条件论文; 湿度论文; 标准论文; 《基层建设》2018年第3期论文;