纺织品蓄光性能评价的影响因素

袁志磊，张薇薇，沈 波，蔡佳仕，林立虎

（上海海关，上海 200135）

蓄光纺织品是近年来发展起来的具有自发光性能的新型功能性产品；是将蓄光材料与纺织纤维结合在一起的各类织物及其制品；能主动吸收太阳光、室内灯光、杂散光等可见光，并将其储存起来，在移去光源后仍可持续发光一定时间［1］，并可循环使用。目前，市场上的蓄光纺织品按加工工艺分类主要包括：（1）蓄光纤维经织造加工而成；（2）采用纺织品整理技术生成蓄光印花织物、蓄光涂层织物［2-3］。由于蓄光纺织品具有蓄光和发光特性，所以广泛应用于国防工业、建筑装潢、交通运输、夜间作业、日常生活及娱乐服饰等领域。在警示性功能服装上，蓄光材料能够在黑暗的环境中持续发光，提高辨识度，保护自身安全［4］；在装饰性服装上，蓄光材料可以打破传统服饰的款式限制，增加新意，尤其是在舞台服装的应用上，在灯熄灭后能够呈现出奇特的发光效果，给人不一样的视觉冲击［5］；在家用纺织品方面，主要应用在窗帘、门帘、毛毯、沙发上，不仅起到装饰作用，还有一定的照明指示作用［6］；在毛绒玩具上，蓄光材料增加了玩具的个性化，吸引儿童和消费者的目光［7］。

评价蓄光纺织品蓄光性能的指标主要是自发光亮度和衰减速度，但目前国内外对纺织品蓄光性能的评价研究还较少，缺乏相应的理论和测试依据。针对市场上常见的几种蓄光纺织品，本文研究光源、激发时间以及水洗对纺织品蓄光性能的影响。

1 实验

1.1 材料及仪器

选取3 种类型的蓄光纺织品（见表1），分别制成直径为5 cm 的圆形试样。

表1 蓄光纺织品样品

LS-150 亮度计（日本KONICA MINOLTA 公司），LX1010BS 欣宝高精度照度计，自制蓄光性能测试装置［见图1，含有4 种照度可以调节的标准光源，分别为D65光源（模拟人工日光）、CWF 光源（模拟商店灯光）、F 光源（模拟家庭灯光）、A 光源（模拟射灯灯光），内表面为中性灰色，可对样品进行不同光源下的激发］。

图1 蓄光性能测试装置

1.2 实验步骤

（1）在测试前将样品放置在黑暗中至少24 h，使样品的余辉亮度衰减完全；测试要在暗室中进行，以免受其他光线的影响；（2）打开一种标准光源，调节至规定照度，稳定至少10 min，然后将样品放在光源正下方50 cm 处，正面向上进行光照；（3）光照一定时间后关闭光源，立刻测试发光亮度，记录初始亮度值以及30 min 内每间隔1 min 的亮度变化情况；（4）按照上述步骤再进行其他光源的测试。

1.3 测试

发光亮度：采用亮度计进行测试，测试范围为0.001～999 900 cd/m2；照度：采用高精度照度计进行测试，测试范围1～100 000 Lux。

2 结果与讨论

2.1 光源的影响

由图2 可知，各种蓄光纺织品在不同激发光源的照射下，余辉亮度变化规律基本一致。在关闭光源的1 min内，余辉亮度迅速衰减，降低到初始余辉亮度的10%～20%；在1～20 min 内，余辉亮度衰减速度逐渐减慢，衰减到初始余辉亮度的1%～2%；衰减规律呈对数关系，这两个阶段为快衰减过程。20 min后，余辉亮度衰减比较缓慢，为慢衰减过程，但发光亮度仍高于人眼可辨的最低亮度值0.32 mcd/m2，因此，蓄光纺织品在黑暗环境中在较长时间内可被人眼观测到，具有高辨识度。

此外，在相同照度和激发时间下，蓄光纺织品在不同光源激发后的初始亮度有明显差异；D65光源激发的初始亮度最高，其次为CWF 光源、A 光源，F 光源激发的初始亮度最低。这说明不同种类的光源对蓄光纺织品的激发效果有差异，因此，在纺织品蓄光性能的评价中，应采用多种标准光源分别进行测试，从而进行综合评价［8］。

图2 不同纺织品在不同光源激发后的亮度变化

2.2 激发时间的影响

由图3 可知，当激发时间为5 min 时，蓄光纺织品的初始亮度较小；当逐渐延长激发时间后，初始亮度逐渐提高，但在一定激发时间（约20 min）后逐渐趋于稳定。这说明当激发时间达到20 min 左右时，该蓄光纺织品的发光亮度基本达到饱和状态，再延长激发时间，初始亮度无明显提高。主要原因是蓄光材料具有不同深度的缺陷能级，当蓄光材料接受光照时，较深的缺陷能级具有优先捕获激发态电子的趋势，直到将能级填满，较浅的缺陷能级才开始捕获电子，其中，较深的缺陷能级对应着蓄光材料的慢衰减过程，较浅的缺陷能级对应着快衰减过程［9］。当激发时间较短时，仅较深的缺陷能级达到饱和状态，而较浅的缺陷能级还没有捕获足够的电子，因此，随着激发时间的延长，蓄光纺织品的初始亮度逐渐提高。而在较长时间的激发下，蓄光材料的缺陷能级基本都被电子填满，达到了饱和状态，再延长激发时间也不能使更多的电子被激发，蓄光纺织品的初始亮度达到了最大值。据此，在纺织品蓄光性能的评价实验中，将样品的光照时间设定为20 min 左右，即能在较短的光照时间内使蓄光纺织品的发光亮度达到较大值，充分激发蓄光纺织品的发光性能。

图3 蓄光纺织品在不同激发时间的初始亮度

2.3 水洗的影响

将表1 中9 块样品按照GB/T 8629—2017《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》4N 程序洗涤5 次，平摊晾干。由表2 可知，蓄光纤维纺织品和蓄光印花纺织品经5 次洗涤后，初始亮度均降低到原来的60%以下。原因是部分蓄光材料与织物纤维结合不牢固，经过水洗后脱落，导致发光亮度降低。说明该种蓄光纺织品的耐水洗性能较差，使用寿命不长。蓄光涂层纺织品经水洗后发光性能降低较小，原因是蓄光材料经过涂层整理后牢固地贴合在织物上，即使经过洗涤也不会脱落，耐水洗能力较强，具有较好的耐水洗性能，增加了该蓄光纺织品的耐用性能。

表2 洗涤前后纺织品的蓄光性能

该实验说明蓄光纺织品的加工工艺影响其耐用性，如果蓄光材料与织物或纤维结合不牢固，会在使用中脱落，蓄光性能降低。因此，在纺织品蓄光性能的测试评价中应考核其耐水洗性能，如果产品在多次洗涤后发光性能仍能满足一定的蓄光性能要求，可称之为蓄光纺织品。

3 结论

在相同照度下，蓄光纺织品用D65光源激发的初始亮度最大，F 光源激发的初始亮度最低；蓄光纺织品的初始亮度随着激发时间的延长逐渐提高，但一定时间后会达到饱和状态；蓄光纺织品的发光亮度在初始1 min内衰减最快，20 min后衰减变缓慢；蓄光纺织品经过洗涤后，蓄光性能有不同程度的下降，蓄光涂层纺织品的耐水洗性能相对较好。