日晒色牢度试验系统对纺织品日晒色牢度试验结果的影响

任 光

（江苏省纺织产品质量监督检验研究院，江苏南京 210007）

日晒色牢度试验系统对纺织品日晒色牢度试验结果的影响

任 光

（江苏省纺织产品质量监督检验研究院，江苏南京 210007）

摘 要重点从光源选择、温度设定、相对湿度影响等方面讨论日晒色牢度试验系统对纺织品日晒色牢度试验结果的影响，并提出纺织品日晒色牢度试验过程中需要重点注意的外部因素，对增强日晒色牢度试验的准确性和复现性起到积极的作用。

关键词纺织品；日晒色牢度；玻璃滤光片；辐照度；相对湿度

1　对纺织品日晒色牢度检测理解很重要

纺织品的日晒色牢度试验是指将纺织品试样与一组蓝色羊毛标样一起在人造光源下按照规定条件曝晒，通过将试样与蓝色羊毛标样进行变色对比评定色牢度的试验。日晒色牢度评定试验既可以用来评价所有类型的纺织品，同时也适用于纺织品的着色体，整理和加工化学品等。日晒色牢度是纺织品一项重要指标。

目前对于日晒色牢度等级的评定主要有目光评定和色差计测量两种方式，但是由于纺织品的多样性等原因，目前色差计未广泛应用到日晒色牢度等级评定中，现今主要对于日晒色牢度的评定还是通过人眼的目光评定。因此，对日晒色牢度检测标准的充分理解就变得越来越重要，它将直接影响试验结果的稳定性和复现性。

在实际试验过程中影响纺织品日晒色牢度的因素包括内因和外因。内因主要是由于纺织品染料自身属性差异造成的。同一种颜色的纺织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异。外因则包括很多方面，例如光源的选择、光谱能量、温度的设定、相对湿度等。

由于纺织品日晒色牢度的内因正是试验考察的目的，与试验方法的关系不大。而对试验结果的稳定性和复现性能产生直接影响的，主要是外部因素。本文将主要对影响纺织品日晒色牢度的外部因素方面进行讨论。

2　纺织品日晒色牢度系统的选择和控制

2.1光源的选择和控制

在我们正常的太阳光中包含了被人眼可见的可见光部分以及人眼不可见的短波的紫外光和长波段的红外光部分。各种波段的光都有可能导致纺织品的化学性能发生改变。研究证明紫外光波长短，能量高，对纺织品的日晒色牢度影响最为明显。

目前主要应用于纺织品日晒色牢度测试试验的光源包括氙灯和紫外荧光灯。由于紫外荧光灯主要用于户外纺织品的老化测试，所以本文中暂不展开讨论。

氙灯自1954年被开发利用，长期作为日晒色牢度试验的人造光源是由于氙弧灯所发光的光谱功率分布曲线接近于太阳光，其产生的紫外线、可见光和红外线部分是目前最接近日光的人造光源。

同时，为了模拟纺织品在不同使用条件下的光谱能量分布，还需要根据具体情况选择相应的滤光片。总言之，对于纺织品日晒色牢度光源的选择和控制主要需要考虑以下两大方面：滤光系统和辐照强度。

2.1.1光源辐照度稳定性的控制

光源辐照度的大小直接影响到纺织品染料的分解速度，从而影响到纺织品的日晒色牢度指标，因此辐照度的控制非常重要。在现行标准中，对光照强度和总辐射量的控制大都采用对光谱中某一点或一个光谱波段的控制。目前常见的有两种，分别是波长在300nm-400nm区间段内辐照度为42W/m2和在420nm处辐照度为1.1W/m2。

同时，在纺织品日晒色牢度试验中，在选择合适的氙灯和滤光片的情况下，还必须考虑到氙灯的输出功率以及滤光片的老化现象，由于以上两个因素会直接影响光源光谱的变化，最终导致氙灯发出的光谱到达试样表面时出现一定的光谱漂移现象。目前所有日晒色牢度试验机厂家都对其供应的氙灯灯管、滤光片的使用时限作出严格规定。所以当氙灯灯管以及滤光片超出使用时限后，即使精确控制了控制波段或控制点的辐照度，也无法保证氙灯的光谱漂移发生在控制波段或控制点以外，继而导致试样的老化速度和类型发生较大误差。

2.1.2滤光系统的选择和控制

目前主要被使用的滤光片主要分成3类：日光过滤片、紫外延展过滤片、窗玻璃过滤片。配备该三种过滤片的氙灯光谱图如图1-3所示：

图1　配备日光过滤片的氙灯光谱

图2　配备紫外延展过滤片的氙灯光谱

图3　配备窗玻璃过滤片的氙灯光谱

在实际使用中，日光过滤片多用于户外用产品的测试试验中，紫外延展过滤片多用于汽车用品行业，而在纺织品检测中最常用的则是窗玻璃过滤片，所以本文将重点对窗玻璃过滤片进行讨论。

根据现行纺织品日晒色牢度标准要求，最常见的滤光片有玻璃IR过滤片和玻璃B/SL过滤片两种。该两种过滤片和太阳光光谱的比较如图4-5所示：

图4　玻璃IR过滤片与太阳光光谱的比较

图5　玻璃B/SL过滤片与太阳光光谱的比较

根据光谱图可以看出，玻璃IR过滤片和玻璃B/SL过滤片都可以很好将紫外光的截止点控制在310nm附近。这是纺织品日晒色牢度试样中对滤光片的一个重要要求。

同时，我们也能明显看出，玻璃IR过滤片可以将太阳光中红外光部分有效进行过滤，而玻璃B/SL过滤片则没有这样的效果。根据不同测试标准的要求，在实际应用中，玻璃IR过滤片常用于ISO、GB/T标准的纺织品日晒色牢度测试中，而玻璃B/SL过滤片常用于AATCC标准的纺织品日晒色牢度测试中。

2.2日晒色牢度系统温度的控制

温度作为日晒色牢度系统的一项重要指标，其对于纺织品日晒色牢度指标的影响不可小觑。温度的变化势必会引起测试样品的化学指标的变化。光照与高温共同作用将导致纺织品的加速降解。因此，纺织品日晒色牢度试验不仅仅是考虑测试样品表面所受到的光照波段和辐照强度，试样表面温度以及环境温度也必须考虑在内。

2.2.1黑板温度计对日晒色牢度系统的影响

在纺织品日晒色牢度试验中，通常通过测量标准金属板的温度来得到试样表面温度，本文中重点讨论常用于ISO、GB/T标准和AATCC标准的两种标准金属板。第一种是不绝缘的黑板，被称为黑板温度计（BPT），另一种是安装于绝缘塑料板上的黑板，被称为黑标温度计（BST）。

黑板温度计（BPT）是由一块长约150mm、宽约70mm、厚度约1mm的不锈钢平板构成。该板面向光源的一面用一种黑色平光漆涂覆层至少应能吸收90%的2500nm处总入射量。平板的温度测定是通过一种位于平板中心并与黑色暴光面牢固连接的并经涂黑的杆状双金属盘式传感器或者测温电阻传感器来进行的。黑板温度计（BPT）所指示的温度是黑板收热空气传递温度与受光源辐照的温升之和。因黑板温度计（BPT）是以近似黑体的金属板面作为感温件并与试样并列放置于试样架上，而黑体吸热能力最大，所以黑板温度计（BPT）所指示的温度一般代表着试样可能达到的最高温度。

黑标温度计（BST）的出现晚于黑板温度计（BPT）。在长期的实践过程中发现，由于黑板温度计（BPT）和试样架均为金属片材所制，散热快，不便反应导热性差的深色试样的温升情况，所以继而发展一种带有绝热性底座的黑板温度计，命名为黑标温度计（BST）。黑标温度计（BST）是由长70mm、宽40mm、厚1mm的不锈钢板制成。平板向光源的一面涂上一种耐老化的黑色平光漆成为“黑板”，这种黑板应能吸收波长在2500nm以内总入射光通量的95%。用铂电阻传感器测量黑板的温度，传感器安装在背光源的一面，并与板面中心有良好的传热接触。这一个背光还采用5mm厚并有凹槽的聚偏二氟乙烯（PVDF）底座使之固定。凹槽的空间大小应正好与传感器相应，但传感器不与PVDF凹槽面紧贴，留有约1mm间距。整个PVDF底座的长度和宽保证足够大以确保在试样架上安装黑标温度计（BST）时金属板与试样架之间不存在金属接触传热，试样架上金属框或支架与温度计金属板边缘至少有4mm的间距。

黑标温度计（BST）更适于显示导热性差的深色试样暴露面的温度。黑标温度计（BST）所显示的温度会高于黑板温度计（BPT）所显示的温度，因而更适于监控允许的试验温度的上限。因此黑标温度计（BST）是近年来逐渐兴起的用以代替黑板温度计（BPT）的一种新型温度计。

2.2.2日晒色牢度系统箱体空气温度的控制

日晒色牢度系统箱体空气温度的控制也非常重要，因为试验系统箱体温度直接影响试验表面的温度和箱体内的空气湿度，最终影响纺织品日晒色牢度的指标。

2.3日晒色牢度系统相对湿度的控制和影响

纺织品的老化因素主要包括光辐射、温度以及相对湿度。由此可见，相对湿度在日晒色牢度试验中对纺织品日晒色牢度指标也起到非常重要的作用。当湿度加大时，绝大部分染料的水溶性加强，分解速度也会加快，因此，必须对日晒色牢度系统相对湿度进行合理的控制。

现行标准中，对有效湿度进行了定义。有效湿度是结合了空气温度、试样表面温度和决定曝晒过程中试样表面湿气含量的空气相对湿度来定义的。有效湿度须通过评定湿度控制标样来测量。湿度控制标样是用红色偶氮染料染色的棉织物制成，简称为湿度控制红布。湿度控制红布随着有效湿度的增加，日晒色牢度能力显著下降。图6是在相同光照条件、温度以及曝晒时间条件下，仅改变日晒色牢度系统的相对湿度，蓝色羊毛标样1-8和湿度控制红布的褪色情况。

图6　蓝色羊毛标准和湿度控制红布褪色情况

图6可以明显看出，日晒色牢度系统在只更改相对湿度的情况下，蓝色羊毛标准1-8级均没有发生明显的变化，但是湿度控制红布的色牢度等级随着系统相对湿度的变化发生了明显的变化。

3　总结

3.1在日晒色牢度系统光源选择中，需要对辐照度控制点（段）的输出功率连续、精确的进行监控。根据使用标准选择适用的玻璃滤光片，同时根据要求定期更换灯管和滤光片，防止光谱漂移现象的发生。

3.2定期对日晒色牢度系统的黑板温度计（BPT）或黑标温度计（BST）进行校正，根据测试标准合理设定日晒色牢度系统的黑板温度以及环境温度，有效控制纺织品日晒色牢度试验的稳定性和复现性。

3.3根据测试标准合理设定日晒色牢度系统的相对湿度，在测试过程中通过湿度控制红布进行严格控制，定期检查日晒色牢度系统加湿系统，定期清洁，保证系统相对湿度的准确性。

参考文献：

[1] GB/T 8427-2008纺织品色牢度试验 人造光色牢度：氙弧.

[2] ISO 105 B02:1994 纺织品色牢度试验B02部分：耐人造光色牢度：氙弧.

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

[4] 祝曙升，张 恒，孙杏蕾.纺织品日晒色牢度相关性研究.纺织标准与质量，2014（2）：51-54.

[5] 杨晓明.日晒色气候色牢度测试仪的现状与发展.纺织标准与质量.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

作者简介：任 光（1986-），男，江苏南京人，学士，主要研究纺织品用仪器设备的控制和选型。

文献标识码：A

中图分类号：TS197