影响纺织品耐光色牢度试验参数的研究及控制

孙 芮

（广东职业技术学院，广东佛山 528041）

影响纺织品耐光色牢度试验参数的研究及控制

孙 芮

（广东职业技术学院，广东佛山 528041）

耐光色牢度是纺织业的一项重要检测项目，是纺织品颜色变化的分析指标。为了提高纺织品耐光色牢度检测的准确性，本文在对耐光色牢度正确理解的基础上，探讨了光照、温度和湿度等参数的控制及对耐光试验结果的影响，为提高耐光色牢度试验结果的精准性提供一些参考。

耐光色牢度；氙弧；光辐照度

耐光色牢度是纺织品的一项重要检测项目。耐光色牢度即日晒牢度，是纺织品暴露于日光或人工光源下，纺织品颜色变化的分析指标[1-2]。该项检测是纺织品行业的强制性检测项目之一。影响纺织品耐光色牢度测试结果的因素分为内因与外因。内因是后整理过程中纺织材料与染化料的化学反应；外因是指纺织品的后处理工艺及环境影响。内因不直接影响耐光色牢度的检测，外因直接影响耐光色牢度检测结果。因此，需要控制外因中的光照、热量、湿度，以确保检测结果的准确性。

通过对外因中上述三个因素的研究分析，可以提高纺织品耐光色牢度检测的准确性。

1 耐光色牢度检测中外因的控制与分析

测定纺织品耐光色牢度按照光源类型可以分为日光、碳弧光、氙弧光三种。经实际测试，氙气放电发光的光谱功率的曲线分布与太阳光最相似。氙弧光照射后产生的可见光、红外线和紫外线是目前纺织品耐光色牢度测试中最接近日光的人造光源，因此，氙弧光法是纺织品耐光色牢度试验中最常用的方法。同样，氙弧光法是国际标准中主要的检测方法。通过对氙弧灯日晒仪的条件控制与分析，可以得出更准确的测试结果。如表1，表2所示：

表1

表2

1.1 仪器结构

氙弧光日晒仪主要由四个系统组成：辐射过滤系统；曝晒仓空气循环及加热系统；加湿及雨水系统；氙灯冷却系统。

1.2 测试原理

检测时，在金属架上夹置纺织品测试样，氙弧灯四周的测试样按照规定间距相隔并呈环形围绕，氙弧灯发出的光源经过滤光、滤热系统照射到纺织品测试样表面。

1.3 氙弧光法中条件的控制与分析

1.3.1 光照因素的控制与分析

氙弧光法测试纺织品耐光色牢度是一种环境试验，用来模拟纺织品在不同环境的光照下褪色程度。氙弧光法测试时仪器功率大、产生热量高，需要在不同的模拟场景选择不同的滤热系统，由此产生了风冷与水冷两种测试机型［3］。其中过滤系统和光辐照度是要考虑的重要因素。

1.3.1.1 过滤系统

氙弧灯通常是全光谱氙灯，其发出的光谱必须经过滤系统，过滤多余光谱。不同光谱过滤系统过滤后的红外线、紫外线短波的波段量不同，从而使得试样表面的光谱与自然界的日光光谱最吻合。同时还应该考虑到光源的修正值，由于日光中的红外光谱容易被分子吸收，因此，在氙弧光法中应将氙灯与被测样置于红外光谱过滤器中。其中滤光玻璃片在波长380～750nm间透射率为90%，在波长310～320nm间透射率下降至0。

1.3.1.2 光辐照度

光辐照量的强弱影响纺织品测试样染料的化学分解速度，从而间接影响到耐光色牢度，因此，光辐照量的检测与控制非常重要。氙弧灯法无法阻止仪器使用一段时间后的配件老化现象。氙弧燃烧器、过滤片等配件的老化直接导致光源变化，残渣与污垢积聚在燃烧器外壳上引起光源光谱变化，使氙弧灯法测试结果出现严重误差。因此，要定期更换氙灯管,对最容易老化的滤热片在运转一定周期后进行更换，以消除由于测试配件的老化引起的滤热片透光率改变，如表3所示。

表3

从表3可以看出氙弧灯法配件的老化会导致光辐射强度降低，测试样表面吸收相同光辐射能的时间延长。因此，必须定期曝晒蓝色羊毛标样，用以检测氙弧灯和过滤片的老化程度。

纺织品耐光色牢度的测试也可以采用氙灯光辐照度自动跟踪技术。在“光辐照度自动跟踪”中，氙灯光谱经滤波片修正后，通过辐照度监控传感器监控光谱中选定的辐射能量，与预先设置的辐射能量值进行比之较后，自动调节氙弧光灯电源的驱动电流，加大功率的供给，从而实现在稳定的时间内恒辐电流输出。这种方法采用了功率补偿系统，可以延长氙弧法仪器的寿命，保证测试结果的准确性。

1.3.2 热量因素的控制与分析

热量对纺织品耐光色牢度的影响，直接表现在热化学反应中。随着受热量逐步增加，活化能也逐渐增高，染料分子的扩张系数与动能速率明显增大，测试样色变非常明显，耐光色牢度降低。因此，测试样色变速度随热量增大而变快。其中热量的两个重要指标为环境温度和黑板温度［8⁃11］。

环境温度是指曝晒仓内的干球温度，ISO105／B02标准没有明确规定，但试验中通常采用20±5℃，AATCC M16标准规定为43±2℃；黑板温度是测试样曝晒于人造光源下所能达到最高温度的预估值，其方法是通过吸收辐射能减去经由传导与对流散失的热量得出结论，AATCCM16标准规定为63±1℃，ISO105／B02标准规定为45±2℃［4］。进行纺织品耐光色牢度试验时，由于实际测量技术难度大，容易出现结果错误，所以通常采用测量标准金属板温度法来间接测试材料表面的温度。国际上有三种标准金属板：一种是国际上运用最广泛的黑板，称黑色标准温度计（BST）；一种是美国材料试验协会的不绝缘黑板（BPT）；最后一种是使用极少的标准白板温度计（WST）。三种标准金属板构造不同，但是测量的对象一致。其中AATCC标准测量大多采用BPT法，通常BPT法比BST法测得的温度低5～10℃，因此，两种标准金属板不能替换使用。WST测定的值低于BST测定的值，主要是白色吸收热量的能力远远小于黑色。试验参数设定时，需要根据不同标准准确运用这三种标准金属板。

温度可以引起纺织材料内应力的变化，以及与染化料的次化学反应。纺织品耐光色牢度测试时，由于测试箱体的结构不均匀性，直接导致箱内温度的不均匀性。这种环境温度会直接影响测试结果。目前，将温度自动控制装置安装在测试箱体内：加热器加热，箱内升温；空调制冷，箱内降温。其原理是安装温度传感器实时测得箱体内的温度，将信号反馈给处理器，处理器自行判断，以便及时控制箱内温度。可以将箱内温度稳定在需要的范围内，以确保测试结果的稳定性。

1.3.3 湿度因素的控制与分析

在ISO105／B02标准及欧洲标准中均对曝晒湿度作了严格的规定：正常条件下，空气中水分含量为50%的湿度条件下，测试材料耐光色牢度评级为5级，黑板温度上限是45℃；极限条件下，空气中水分含量低于50%的低有效湿度条件下，测试材料耐光色牢度评级为6～7级，黑板温度上限是60℃；极限条件下，空气中水分含量高于50%的高有效湿度条件下，测试材料耐光色牢度评级为3级，黑板温度上限是40℃。

有效湿度是结合了试样表面温度、空气温度和曝晒中测试样表面湿度的相对空气湿度来定义的，其通过评定湿度控制标样的耐光色牢度来测量［5］。当其他参数不变时，纺织品耐光色牢度测试在很大程度上取决于曝晒过程中试样的有效湿度，如图1所示。

从图1可以看出随曝晒仓的有效湿度增大，耐光色牢度下降，且效果明显。

纺织品在日常生活中的使用会产生褪色，褪色过程除了染料的光热分解与升华等物理变化外，还有湿度引起的其他理化反应。水在耐光色牢度测试中起着重要作用，当湿度增大，染料的水溶性加强，分解速度加快，因此，必须对测试箱内的湿度进行有效控制。纺织品测试样在吸收光能后，测试样表面温度比四周空气温度高，与它直接接触的空气相对湿度低，这会直接影响到测试结果的准确性［6-7］。由于表面湿度会影响测试样老化速度与结论，所以曝晒过程中要实时监测测试样表面湿度。

图1

在测试箱内安装湿度补偿系统，可以精确地控制箱内的相对湿度。通过将蓝色羊毛标样与湿度控制标样一起装在硬卡上，并使之置于试样夹中部进行曝晒，直至湿度控制标样上曝晒和未曝晒部分间的色差达到变色样卡4级，此时用蓝色羊毛标样评定湿度控制标样与哪种等级蓝色羊毛标样的色变相同，如不同则需重新调节湿度控制器以保证规定的黑板湿度。

2 结论

2.1 对于耐光色牢度试验光照的控制，要保证光控系统精确地控制监控点的光辐照度，并且做到定期更换过滤系统。

2.2 对于耐光色牢度试验热量的控制，定期检查仪器的温度自动控制系统；设定固定波段以稳定辐射量；定期更换过滤系统的配件，以避免配件老化出现的误差；根据不同标准合理选用标准金属板，避免客观因素引起的偏差。

2.3 对于耐光色牢度试验湿度的控制，定期检查仪器的湿度补偿系统，并按要求对标样进行调湿、预调湿准备工作；湿度控制靠曝晒蓝色羊毛标样，通过目测法客观评价蓝标是否达到湿度要求，从而调节曝晒仓内的有效湿度，以避免结果出现偏差。

［1］周理杰，章韵女，冯文.浅议耐光色牢度试验参数的控制与选择［J］.中国化纤，2012（3下）：59-60.

［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］刘绍文.人工加速耐光色牢度试验及仪器［J］.天津纺织科技，2010（4）：48-51.

［4］尹明.空冷式氙弧试验仪的AATCC耐光色牢度测试［J］.印染，2009（2）：40-42.

［5］李治恩，孙杏蕾，张恒.新版国标中的欧美曝晒条件［J］.纺织标准与质量，2008（6）：24.

［6］杨晓明.日晒气候色牢度测试仪的现状与发展［J］.纺织标准与质量，2007（1）：59-60.

［7］肖学山，黄晓竹，周静珠.Q-Sun全功能日晒及气候牢度试验机［J］.中国纤检，2003（2）：42.

［8］刘瑛.应用氙弧试验仪测定纺织品耐光色牢度［J］.上海纺织科技，2001（1）：55-59.

［9］AATCCTM16-2004.ColorfastnesstoLight［S］.

［10］ISO105B02：1994.纺织品色牢度试验B02部分耐人造光色牢度：氙弧［S］.

［11］GB/T8427-2008.纺织品色牢度试验人造光色牢度：氙弧［S］.

Study and Control of the Test Parameters Influencing the Light Fastness oftextiles

Sun Rui
（Guangdong Vocational and Technical College，Foshan，Guangdong 528041）

Light fastness is an important test item for textile industry, is an indicator analyzing the textile colorchange. In order to improve the accuracy of light fastness test of textiles, based on the correct understanding of lightfastness, this paper probes into the control of parameters such as light, temperature and humidity and the impact onlight fastness test results

light fastness; xenon; irradiance

TS107

：A

：1003-5168（2015）03-137-3

2015-2-24

孙芮（1980-），女，本科，助理实验师，实训教师，研究方向：纺织工程。