紡織品耐光色牢度檢測標準差異性研究

張歡歡，李 瑩，陳 良，周 煒，唐 穎

(上海市質量監(jiān)督檢驗技術研究院，上海 200040)

紡織品耐光色牢度檢測標準差異性研究

張歡歡，李 瑩*，陳 良，周 煒，唐 穎

(上海市質量監(jiān)督檢驗技術研究院，上海 200040)

介紹了國內外紡織品耐光色牢度相關測試標準，對其標準物質、測試條件(光源、溫度、濕度)、試樣制備、測試方法、等級評定等進行了比較，并展望了耐光色牢度評定的發(fā)展方向。

耐光色牢度；標準物質；測試標準；紡織品

紡織品耐光色牢度是測試服裝服用性能的重要指標，是紡織品質量測試的常規(guī)檢測項目之一。它是指材料經(jīng)日光或人造光源的曝曬，其抵抗顏色特性變化的性能。實際服用過程中，引起紡織品的光褪色或變色作用機理很復雜，不但與染料的化學結構有關，也與染料的聚集狀態(tài)、所染纖維材料的性能和大氣條件等因素有關[1]。目前檢測紡織品耐光照色牢度的的方法是在實驗室條件下依靠儀器模擬日光照射來實現(xiàn)的，其主要的標準有GB/T 8427—2008《紡織品色牢度試驗耐人造光色牢度：氙弧》[2]、ISO 105 B02：2013[3]、AATCC 16.2-2014[4]、AATCC 16.3-2014[5]和JIS L 0842：2004《封閉式碳弧燈耐光色牢度》[6]、JIS L 0843：2006《氙弧燈耐光色牢度試驗方法》[7]，其測試設備主要分為空冷型和水冷型兩大類。

1 原理

1.1 光褪色機理

紡織品暴露在光線下使用時，光線中的紫外線等破壞染料分子從而導致“褪色”，使紡織品發(fā)生色變[8]。光照對染料的影響主要包括兩點：(1)染料的結構。在紫外線的照射下，染料的化學鍵發(fā)生改變、斷裂，染料中發(fā)色基團、助色基團等結構發(fā)生改變，出現(xiàn)色變；(2)染料分子中的電子及能量發(fā)生了改變。在大量高能量的紫外線照射下，染料分子中部分成鍵電子躍遷到高能級的反鍵軌道中，當這些電子返回到原來的軌道時會釋放出不同的能量，使顏色發(fā)生變化從而表現(xiàn)出不同的日曬牢度[9]。

影響染色紡織品耐光色牢度的因素很多，包括染料的化學結構、染料在纖維上的物理狀態(tài)(染料的分散程度、與纖維的結合情況)、纖維的種類、外界條件(如溫度、濕度等)、染料的濃度、助劑等[10]。

1.2 試驗原理

實驗室條件下耐光色牢度試驗主要是模擬紡織品實際應用時，在日光曝曬條件下變、褪色的情況，以判定染料或紡織品耐光色牢度。各種標準的試驗原理基本相同，即將紡織品試樣與標準物質一起在人造光源下按規(guī)定條件曝曬，然后將試樣與標準物質的變色進行對比，或用灰卡、測試儀對比試樣曝曬后與原樣之間的顏色變化，評定試樣的耐光色牢度。其中AATCC 16.2和AATCC 16.3規(guī)定，在試樣曝曬結束后用灰卡或儀器評級，而ISO 105 B02、GB /T 8427、JIS L 0842和JIS L 0843則是將試樣與標準物質同時曝曬后進行對比評級，以確定樣品的耐光色牢度等級。

2 紡織品耐光色牢度測試方法比較

在測試標準方面，與紡織品耐光照色牢度相關的標準有：GB/T 8427、ISO 105-B02、AATCC 16.2、AATCC 16.3、JIS L 0842和JIS L 0843，這些標準建立的思路大體相同，都采用人造光源作為模擬日光的試驗光源，但在標準物質、曝曬條件、試樣制備、終點控制、評級方面又各有特點。

2.1 標準物質

耐光試驗中，由于日光或人造光的亮度為變量，不能用曝光時間作為依據(jù)，常用標準參照物來比較試樣的耐光性。標準中使用的標準物質有藍色羊毛標樣1～8、藍色羊毛標樣L2～L9和藍色參考標準1～8[11](僅用于JIS標準)，前兩者標準物質的材質為羊毛，而JIS藍標的材質為錦綸或滌綸，表1列出了不同標準所采用的標準物質。

表1 不同標準使用的標準物質

2.1.1 藍色羊毛標樣1～8

歐洲研制和生產的藍色羊毛標樣編號為1～8，代表8個耐光照色牢度等級。其主要是用規(guī)定深度的8種染料染羊毛，其中1號藍色羊毛標樣在光照下褪色最嚴重，8號最不易褪色，且每一較高編號藍色羊毛標樣的耐光色牢度比前一編號約高一倍。

2.1.2 藍色羊毛標樣L2～L9

美國研制和生產的藍色羊毛標樣編號為2～9，數(shù)字前均注有字母L。這8個藍色羊毛標樣是用CIMordant1染色的羊毛和用CISolubilizedVatBlue8染色的羊毛以不同混合比特制而成的，且每一較高編號藍色羊毛標樣的耐光色牢度比前一編號約高一倍。其主要是根據(jù)產生色差達到灰卡4級所需的AATCC褪色單元的數(shù)量，對每一塊AATCC藍色羊毛標準進行連續(xù)編號。

2.1.3 藍色參考標準1～8

藍色參考標準按照使用的染料和纖維分為8個等級，依次為1～8，由染色的藍色織物組成。其主要是用每一等級所規(guī)定的染料對平紋機織物進行染色，且等級不同使用的織物材質亦不同，藍色參考標準1和2的材質為錦綸，藍色參考標準3、4、5、6、7和8的材質為滌綸，其中1號藍色參考標準在光照下褪色最嚴重，8號最不易褪色。此類標準材料僅限于在JIS標準中使用。

在實際使用中需注意的是，不同標準物質的褪色性能可能不同，因此所得結果不可互換；另外，AATCC16.2和16.3中標準物質藍色羊毛標樣L2～L9主要用來控制儀器的輻照度和能量值是否有差異，GB/T8427、ISO105-B02中標準物質藍色羊毛標樣1～8和JISL0842、JISL0843中標準物質藍色參考標準1～8都是主要用來控制曝曬終點和最終評級。

2.2 曝曬條件

耐光測試中，人造光源有氙弧和碳弧之分，光源不同試驗參數(shù)不同，即使光源相同，也因氣候條件、試驗方法的不同而存在差異。

2.2.1 氙弧光源

表2列出了氙弧燈照射時，不同標準要求的曝曬參數(shù)。

表2 氙弧燈下不同標準曝曬條件對比

從表2可以看出，GB/T8427和ISO105-B02曝曬條件相同，與AATCC16.3及JISL0843的曝曬條件存在差異。作為耐光試驗機溫度傳感器黑標溫度計或黑板溫度計都是用于控制人造耐光照試驗機，提供曝曬在輻射光源下的樣品最高溫度估計值，他們彼此不可互換，且在相同的曝曬條件下，黑標溫度計顯示的溫度要高于黑板溫度計，通常國標和歐標采用的溫度顯示器為黑標溫度計，美標和日標采用黑板溫度計。而且美標和日標相對來說對試驗參數(shù)的要求更具體，如對濕度的要求，而國標和歐標只是用濕度控制標樣有效濕度，且因地域不同又將在歐洲條件下曝曬時的濕度分為中等有效濕度、低有效濕度和高有效濕度，其中中等有效濕度為常用測試條件，其他兩種為極限測試條件，較少使用。此外，結合日常檢測工作發(fā)現(xiàn)，GB/T8427中歐洲條件下的中等有效濕度及AATCC16.3中常用方法3這兩種曝曬條件最為常用。

2.2.2 碳弧光源

相較于氙弧燈照射，GB/T8427和ISO105-B02不適用碳弧燈照射試驗，表3列出了碳弧燈照射時，不同標準要求的曝曬參數(shù)。

表3 碳弧燈下不同標準曝曬條件對比

對比氙弧燈和碳弧燈兩種不同光源測試條件可知，雖然二者都是光老化試驗設備，但在檢測應用中氙弧燈遠遠多于碳弧燈。這是因為利用氙氣放電所發(fā)出的光，其光譜功率分布曲線接近于太陽光，其產生的紫外線、可見光和紅外線部分也是目前最接近日光的人造光源[12]；而碳弧燈的碳棒發(fā)出的弧光的光譜能量分布(SPD)與自然日光的SPD相差較大，既沒有自然日光中的短波紫外輻射，在400～800nm之間也沒有日光的高強度能量，從總體上來說，碳弧燈的檢測結果與產品的實際耐候性之間的相關性比較差；而且，碳弧燈所使用的碳棒使用周期短，一般可使用24～48h[6]，使用成本較高，而氙弧燈所用燈管周期長，成本低。因此耐光試驗中常選擇氙弧燈作為人造光源。

2.3 試樣制備

不同標準對試樣制備的要求不同，體現(xiàn)在試樣形態(tài)、試樣個數(shù)、試樣尺寸3個方面，表4列出了不同標準對試樣的具體要求。

從表4看出，不同標準對試樣的要求不同：一是適用的試樣形態(tài)，美標相較于其他標準來說，去除了散纖維這種試樣形態(tài)；二是試樣個數(shù)，美標比其他標準要求試樣個數(shù)多(至少3個)，其他標準1個試樣即可；三是試樣尺寸，國標和歐標兩者相同，與美標和日標各不相同，且日標的兩個標準對尺寸要求也不一樣，而美標的兩個標準對尺寸的要求一致。在實際應用中，因標準不同對試樣制備的要求不盡相同，在開樣時需特別注意以確保試驗結果準確有效。

2.4 曝曬終點控制及評級

GB/T8427、ISO105-B02、JISL0842、JISL0843有5種不同的曝曬方法，每種方法都有各自的特點，同時與AATCC16.2和AATCC16.3的曝曬方法存在一定的差異，見表5。

表5 不同標準曝曬終點控制及評級

從表5可以看出GB/T8427、ISO105-B02、JISL0842和JISL0843耐光色牢度測試，一般根據(jù)試樣變色情況采用灰色樣卡來控制曝曬終點，以標準物質來評定試樣的耐光色牢度等級。而美國的AATCC系列耐光色牢度測試則是用標準物質來控制曝曬終點，用灰色樣卡來評定試樣的耐光色牢度等級[13]。此外，雖然GB/T8427、ISO105-B02和JISL0842、JISL0843的5種曝曬方法的終點判斷和評級方法相同，但是GB/T8427、ISO105-B02的方法1、方法2、方法3要求樣品曝曬兩個階段并結合每個階段的評級結果綜合評級，而JISL0842、JISL0843的方法1、方法2、方法3只要求樣品曝曬一個階段即可評級。共同點是GB/T8427、ISO105-B02、JISL0842和JISL0843 四個標準均是其中的方法1是最準確的，在評級有爭議時應予以采用，其基本特點是通過檢查試樣來控制曝曬周期，故每塊試樣需配備一套藍色羊毛標樣。

另外表5中評級方式中提到的4種評級方式：標準物質、灰卡評定、參比樣和儀器評定，其中常用標準材料和變色灰卡評定。需要注意的是，不同的評級方式評定的結果不可互換，因為評級結果會因評定方式不同而存在差異，如標準物質一共有8個級別評出的結果理論上有15種，而用變色灰卡評定的結果只有9種，這間接說明了這一點，而且喻忠軍[14]的研究也證實了這一點。

3 結語

不同標準物質(藍色羊毛標樣1～8、藍色羊毛標樣L2～L9和藍色參考標準1～8)的測試結果不可互換；標準AATCC16.2和AATCC16.3是試樣在曝曬結束后與灰卡對照評級，而標準ISO105-B02、GB/T8427、JISL0842和JISL0843則是試樣與同時曝曬的標準物質對比，最終確定樣品的耐光色牢度等級；不同評級方式評定的結果不可互換；我國大部分紡織品在考核耐光色牢度時都按GB/T8427方法3來進行檢測，但方法1是最準確的，在評級有爭議時應予以采用。

目前，國內外均采用特定染料染制成的標準物質測定試樣的耐光等級，但其存在精度低、操作不便、成本高的缺點。在電子技術高速發(fā)展的今天，儀器取代傳統(tǒng)的標準物質的人工對照評級已是一種趨勢，即采用先進的光電測試技術，用光學儀器記錄曝光量來代替標準物質記錄光能量的作用，采用色差儀測量織物色差來反映標準物質和灰卡的變色信息，使測試更科學、準確、客觀、便捷，適應當今科技快速發(fā)展的形勢和對面料耐光色牢度評價的要求。

[1] 張曉紅，周 婷，陳 翔,等. 不同紡織品耐光照色牢度標準方法的應用[J].印染，2014，(10)：41-44.

[2] 紡織品 色牢度試驗 耐人造光色牢度：氙?。篏B/T8427-2008[S].

[3]Textiles—TestsforcolourfastnessPartB02：Colourfastnesstoartificial:ISO105B02：2013[S].

[4]ColorfastnesstoLight：Carbon-Arc:AATCC16.2-2014[S].

[5]ColorfastnesstoLight：Xenon-Arc:AATCC16.3-2014[S].

[6] 封閉式碳弧燈耐光色牢度:JISL0842：2004[S].

[7] 氙弧燈耐光色牢度試驗方法:JISL0843：2006[S].

[8] 紡織品 色牢度試驗 耐人造氣候色牢度：氙弧:GB/T8430-2001[S].

[9] 朱 華. 淺談活性染料耐日曬色牢度的影響因素[J].印染助劑，2008,(3)：5-8.

[10]周珠慧，王桂平，沈新宇,等. 紡織品耐光色牢度測試方法的探討[J]. 中國纖檢，2012,(2)：88-89.

[11]耐日光色牢度:JISL0841：2004[S].

[12]周理杰，章韻女，馮 文. 淺議耐光色牢度試驗參數(shù)的控制與選擇[J]. 中國纖檢，2012,(3)：59-61.

[13]鄭玉玲. 紡織品耐日曬色牢度測試標準和方法解讀[J]. 染整技術，2010，32(7)：39-41，44.

[14]喻忠軍，劉軍紅，吳洪武. 紡織品耐光色牢度評定方式探討[J]. 紡織科技進展，2012,(6)：50-51.

Study on the Difference of Testing Standards for Textiles Color Fastness to Light

ZHANF Huan-huan, LI Ying*, CHEN Liang, ZHOU Wei, TANG Ying

(Shanghai Institute of Quality Inspection and Technical Research, Shanghai 200040, China)

The national and international standards for textile color fastness to light were introduced, and standard material, testing conditions (illuminant, temperature and humidity), specimen preparation, test methods and grading assessment of different standards were compared. The development trend of color fastness to light was prospected.

color fastness to light; standard material; testing standards; textiles

2017-05-30；

2017-07-05

張歡歡(1989-)，女，碩士研究生，助理工程師，主要從事紡織品色牢度檢測，E-mail:744414061@qq.com。

*通信作者：李 瑩(1988-)，女，碩士，助理工程師，主要從事紡織品檢測，E-mail：liyingshandong@126.com。

TS190.9

A

1673-0356(2017)07-0041-04