纺织品耐紫外光、汗复合色牢度实验方法影响因素分析

（福建省纤维检验中心，福建省纺织产品检测技术重点实验室，福建福州 350026）

当前针对纺织品色牢度差的质量问题，消费投诉呈现日益增多的趋势，其中关于纺织品耐光、汗复合色牢度方面的问题尤其明显［1］。近年来，很多企业客户都会寄送一些存在质量问题或消费投诉的纺织服装，其中部分来自云南等高海拔地区和广东等沿海地区，高海拔地区空气相对稀薄，对光线的过滤作用弱，紫外线遇到的阻挡较小，紫外光强度较强。针对这部分样品，按照GB/T 14576《纺织品色牢度试验耐光、汗复合色牢度》新旧标准的实验方法分别进行模拟分析，部分样品可还原出质量问题，但还有大部分样品无法模拟还原，原因主要是目前的检测标准中，人造氙弧光源的紫外光强度非常弱，或是配制的人工汗液成分与实际人体汗液存在较大偏差。

耐光、汗复合色牢度是指纺织品颜色对服用过程中所受人体汗液和日光照射共同作用的抵抗力，纺织品因耐光、汗复合色牢度不合格而造成褪变色问题时有发生，给消费者和企业造成了较大的经济损失［2］。

近些年针对纺织品耐光、汗复合色牢度方面的研究层出不穷［3］，主要是从染料结构、汗液组成、材料等方面进行探讨，选择的光源基本上都是人造氙弧光源，而本实验选择紫外光源（UVA），分别研究了材料、人工汗液、紫外光照条件对耐紫外光、汗复合色牢度的影响。采用紫外光源进行照射，可模拟高海拔、强紫外地区的光源情况，探讨了耐紫外光、汗复合色牢度的影响因素，为企业和检测机构更好地模拟现实织物变色情况提供参考。

1 实验

1.1 材料和试剂

材料：GB/T 250—2008 评定变色用灰色样卡，1～5级SDC 蓝色羊毛标样。

试剂：L-组氨酸盐酸盐水合物、氯化钠、醋酸［分析纯，国药集团化学试剂（上海）有限公司］，无水磷酸氢二钠、85%乳酸、磷酸二氢钠二水合物、磷酸氢二钠十二水合物、氢氧化钠（分析纯，西陇科学股份有限公司），DL-天冬酰胺酸、葡萄糖［98%，阿拉丁试剂（上海）有限公司］，D-泛酸钠（南京沃伦科技有限公司）。

1.2 设备

Datacolor 65 电脑测 色仪，XE-2-HS 型Q-sun 日晒色牢度试验机，QUV-SE 紫外加速老化试验机，电子天平（精确度为0.01 g），pH 计（精确度为0.01）。

1.3 人工汗液的制备

不同人工汗液的制备配方见表1。

表1 不同人工汗液的配方

1.4 测试

选择耐光色牢度均为4～5 级的12 种织物进行测试。表2 中，1#、5#、8#织物为出现质量问题收到反馈的样品，其余织物按照不同成分、不同组织结构、不同颜色进行选取。

表2 不同纺织织物的颜色参数

将浸泡不同人工汗液的试样与蓝色羊毛标样同时放在日晒色牢度试验机或者紫外加速老化试验机中，并且在规定条件下曝晒。参照GB/T 14576—1993《纺织品 耐光、汗复合色牢度试验方法》［5］中的B 法进行测试。

测试仪器为日晒色牢度试验机时，测试条件为：人造氙弧光源，试样表面接受波长420 nm、1.1 W/m2的光照射，黑标温度50 ℃，仓内温度40 ℃，仓内相对湿度40%，实验时间12 h。

测试仪器为紫外加速老化试验机时，测试条件为：UVA 型光源［6］，试样和蓝色羊毛标样表面接受波长340 nm、0.89 W/m2的紫外光照射，黑板温度60 ℃，实验时间12 h。当蓝色羊毛标样的褪色达到终点后取出试样，用灰色样卡或仪器评定变色级数。

2 结果与讨论

2.1 耐紫外光、汗复合色牢度的影响因素

2.1.1 光源

由表3 可知，UVA 型光源下测得的色牢度等级普遍比人造氙弧光源低，采用UVA 型光源、酸汗液2 测试，1#、2#、3#、5#、9#、10#、11#、12#试样的色牢度比采用人造氙弧光源、酸汗液2 测试低0.5 级，4#、7#、8#试样降低了1.0 级。采用UVA 型光源、碱汗液测试，1#、2#、3#、8#、10#、12#试样的色牢度比采用人造氙弧光源、碱汗液测试低0.5 级，4#、7#、9#、11#试样降低了1.0级。

表3 不同光源下的耐光、汗复合色牢度

采用UVA 型光源，织物、染料在紫外光作用下更易发生化学反应，从而发生变色。采用UVA 型光源主要考虑不同地区受到的紫外线辐射不同，这解释了为何有些企业根据GB/T 14576—2009《纺织品 色牢度试验耐光、汗复合色牢度》、GB/T 14576—1993《纺织品耐光、汗复合色牢度试验方法》测试的检测报告合格，而在某些地区，特别是在高海拔地区销售的成衣仍有变色投诉。

2.1.2 汗液

由表4 可知，采用ATTS 人工汗液测得的色牢度等级普遍比GB/T 14576 人工汗液低，采用ATTS 酸汗液测试，5#、8#、10#、11#、12#试样的色牢度比采用GB/T 14576 酸汗液1 低0.5 级，4#、6#、7#、9#试样降低了1.0 级，1#、3#试样降低了1.5 级，2#试样降低了2.0级。采用ATTS 碱汗液测试，10#、11#、12#试样的色牢度比采用GB/T 14576 碱汗液测试低0.5 级，4#、5#、6#、9#试样降低了1.0 级，1#、7#、8#试样降低了1.5级，2#、3#试样降低了2.0级。

ATTS 是日本纤维制品技术研究会（Association for Textile Technical Study）的缩写，该组织结合亚洲人的特点，规定了如表1 所示的人工汗液组成，ATTS法的人工汗液中含有7 种组分，乳酸用量为5 g/L，并且还添加了与人体汗液接近的成分，如葡萄糖、DL-天冬酰胺酸和D-泛酸钠等有机化合物，使人工汗液的仿真性更好。在光的作用下，各组分发挥着不同的作用，从而可以更严格地模拟现实织物耐紫外光、汗复合色牢度的情况，导致色牢度等级更低。此外，GB/T 14576—2009 方法中的酸汗液2 和碱汗液除了pH 不同外，其他有效成分基本相同。由表4 还可知，在相同测试条件下，采用GB/T 14576 碱汗液测试的1#、4#、9#、11#试样色牢度比采用GB/T 14576 酸汗液2 测试降低了0.5 级。在实际生活中，耐光、汗复合色牢度一般较多地应用在纤维素纤维织物中，而在碱性条件下，单线态氧会生成过氧化氢使纤维素纤维氧化。1993 年，美国学者Mishra G 等采用电子顺磁共振光谱（EPR）测定光敏染料分子产生单线态氧的量与汗液酸碱性的关系，得出酸性汗液pH 为4.2 时几乎没有单线态氧产生的重要结论［7］。氯化钠和磷酸二氢钠二水合物溶液的pH 分别为5.9（接近蒸馏水）和4.8（偏酸性），在耐光、汗复合色牢度的测试过程中，单线态氧不参与反应，测试结果与蒸馏水结果相近。磷酸氢二钠十二水合物溶液的pH 为8.7（呈弱碱性），纤维素纤维在碱性条件下相比在酸性条件下更容易被氧化，导致染料褪色［7］，这就是在碱汗液条件下耐光、汗复合色牢度比在酸汗液条件下低的原因。

表4 不同汗液下的耐紫外光、汗复合色牢度

GB/T 14576 酸汗液1 法中8#试样的色牢度较酸汗液2 法降低1.0 级，1#、3#、4#、5#、7#、9#、11#试样降低了0.5 级。原因是酸汗液1 中增加了乳酸，乳酸有助于模拟真实汗液中有机成分对染料的光致还原作用。GB/T 14576 酸汗液1 法中33.3%的试样比碱汗液法低0.5 级，说明乳酸在汗液中对耐紫外光、汗复合色牢度的影响比pH 大。

2.1.3 实验时间

由表5 可知，随着实验时间的延长，大部分样品的耐紫外光、汗复合色牢度均出现不同程度的下降，这主要是由于随着实验时间的延长，试样本身受到的辐照量同比上升，导致色牢度下降。1#、3#、5#、8#试样的下降趋势比较明显。同时部分试样（例如2#、4#、7#、10#、12#等）12 h的色牢度与16 h基本一致，未随着时间的延长出现色牢度再次下降的现象。综合考虑现有相关标准以及生产实际，建议实验时间选择12 h。

表5 不同实验时间下的耐紫外光、汗复合色牢度

2.1.4 辐照度

由表6 可知，随着辐照度的提高，部分样品的耐紫外光、汗复合色牢度结果出现不同程度的下降，这主要是由于随着辐照度的提高，试样本身受到的辐照量同比上升，导致色牢度下降。试样3#、5#、7#、8#、12#的下降趋势比较明显。同时其他试样的色牢度结果基本一致，未随着辐照度的提高出现色牢度下降的现象，可能是由于0.77、0.89 W/m2两种辐照度在实验时间为12 h 时无法区分。综合考虑现有相关标准，建议辐照度选择0.89 W/m2。

表6 不同辐照度下的耐紫外光、汗复合色牢度

2.1.5 黑板温度

由表7 可知，随着实验温度的升高，大部分样品的耐紫外光、汗复合色牢度结果均出现不同程度的下降，这主要是由于随着实验温度的升高，试样本身的温度同比上升，光致还原作用加快，导致色牢度下降。试样1#、3#、4#、5#、8#、9#、11#的下降趋势比较明显。为了充分反映试样的耐紫外光、汗复合色牢度，建议黑板温度选择60 ℃。

表7 不同黑板温度下的耐紫外光、汗复合色牢度

2.1.6 织物

从不同试样来看，本批样品均选择常用的户外休闲面料或运动面料，其中6#、10#、12#试样为纯涤纶或纯羊毛，色牢度较好，受测试方法的影响较小。1#～5#试样均为纯棉，对测试方法、汗液、光源比较敏感。而8#、9#、11#试样为含黏纤混纺面料，也较容易受汗液和曝晒方式的影响［8］。

2.2 初拟更严格的耐光、汗复合色牢度实验方法

采用日本ATTS人工汗液，在UVA条件下按GB/T 14576—1993《纺织品耐光、汗复合色牢度试验方法》中的B 法进行测试，结果见表8。

表8 更严格的耐光、汗复合色牢度测试结果

由表8 可知，在ATTS 汗液作用下模拟高海拔、强紫外地区的紫外光线照射，1#、2#、3#、4#、5#、7#、8#、9#试样的耐紫外光、汗复合色牢度均低于3 级，虽然该方法可以模拟1#、5#、8#试样的变色情况，但较苛刻，也可能会导致实际生活中未出现质量问题的样品呈现较低的耐紫外光、汗复合色牢度，导致质量控制标准过于严格。

3 结论

（1）针对高海拔、强紫外地区，采用UVA 型光源能够更真实地反映纺织品耐光、汗复合色牢度情况。

（2）对比GB/T 14576—2009《纺织品 色牢度试验耐光、汗复合色牢度》中的标准汗液，ATTS 人工汗液仿真性更好，能够更有效地表征纺织品的耐光、汗复合色牢度。

（3）耐紫外光、汗复合色牢度更严格的检测方法：采用UVA 型光源和ATTS 人工汗液，紫外光波长为340 nm，辐照度为0.89 W/m2，黑板温度为60 ℃，实验时间为12 h。

（4）对于含有纤维素纤维的纺织品，耐光、汗复合色牢度相对较差，需要特别注意控制产品质量，加强监督。