紡織品耐紫外光、汗復合色牢度實驗方法影響因素分析

（福建省纖維檢驗中心，福建省紡織產(chǎn)品檢測技術(shù)重點實驗室，福建福州 350026）

當前針對紡織品色牢度差的質(zhì)量問題，消費投訴呈現(xiàn)日益增多的趨勢，其中關(guān)于紡織品耐光、汗復合色牢度方面的問題尤其明顯［1］。近年來，很多企業(yè)客戶都會寄送一些存在質(zhì)量問題或消費投訴的紡織服裝，其中部分來自云南等高海拔地區(qū)和廣東等沿海地區(qū)，高海拔地區(qū)空氣相對稀薄，對光線的過濾作用弱，紫外線遇到的阻擋較小，紫外光強度較強。針對這部分樣品，按照GB/T 14576《紡織品色牢度試驗耐光、汗復合色牢度》新舊標準的實驗方法分別進行模擬分析，部分樣品可還原出質(zhì)量問題，但還有大部分樣品無法模擬還原，原因主要是目前的檢測標準中，人造氙弧光源的紫外光強度非常弱，或是配制的人工汗液成分與實際人體汗液存在較大偏差。

耐光、汗復合色牢度是指紡織品顏色對服用過程中所受人體汗液和日光照射共同作用的抵抗力，紡織品因耐光、汗復合色牢度不合格而造成褪變色問題時有發(fā)生，給消費者和企業(yè)造成了較大的經(jīng)濟損失［2］。

近些年針對紡織品耐光、汗復合色牢度方面的研究層出不窮［3］，主要是從染料結(jié)構(gòu)、汗液組成、材料等方面進行探討，選擇的光源基本上都是人造氙弧光源，而本實驗選擇紫外光源（UVA），分別研究了材料、人工汗液、紫外光照條件對耐紫外光、汗復合色牢度的影響。采用紫外光源進行照射，可模擬高海拔、強紫外地區(qū)的光源情況，探討了耐紫外光、汗復合色牢度的影響因素，為企業(yè)和檢測機構(gòu)更好地模擬現(xiàn)實織物變色情況提供參考。

1 實驗

1.1 材料和試劑

材料：GB/T 250—2008 評定變色用灰色樣卡，1～5級SDC 藍色羊毛標樣。

試劑：L-組氨酸鹽酸鹽水合物、氯化鈉、醋酸［分析純，國藥集團化學試劑（上海）有限公司］，無水磷酸氫二鈉、85%乳酸、磷酸二氫鈉二水合物、磷酸氫二鈉十二水合物、氫氧化鈉（分析純，西隴科學股份有限公司），DL-天冬酰胺酸、葡萄糖［98%，阿拉丁試劑（上海）有限公司］，D-泛酸鈉（南京沃倫科技有限公司）。

1.2 設備

Datacolor 65 電腦測 色儀，XE-2-HS 型Q-sun 日曬色牢度試驗機，QUV-SE 紫外加速老化試驗機，電子天平（精確度為0.01 g），pH 計（精確度為0.01）。

1.3 人工汗液的制備

不同人工汗液的制備配方見表1。

表1 不同人工汗液的配方

1.4 測試

選擇耐光色牢度均為4～5 級的12 種織物進行測試。表2 中，1#、5#、8#織物為出現(xiàn)質(zhì)量問題收到反饋的樣品，其余織物按照不同成分、不同組織結(jié)構(gòu)、不同顏色進行選取。

表2 不同紡織織物的顏色參數(shù)

將浸泡不同人工汗液的試樣與藍色羊毛標樣同時放在日曬色牢度試驗機或者紫外加速老化試驗機中，并且在規(guī)定條件下曝曬。參照GB/T 14576—1993《紡織品 耐光、汗復合色牢度試驗方法》［5］中的B 法進行測試。

測試儀器為日曬色牢度試驗機時，測試條件為：人造氙弧光源，試樣表面接受波長420 nm、1.1 W/m2的光照射，黑標溫度50 ℃，倉內(nèi)溫度40 ℃，倉內(nèi)相對濕度40%，實驗時間12 h。

測試儀器為紫外加速老化試驗機時，測試條件為：UVA 型光源［6］，試樣和藍色羊毛標樣表面接受波長340 nm、0.89 W/m2的紫外光照射，黑板溫度60 ℃，實驗時間12 h。當藍色羊毛標樣的褪色達到終點后取出試樣，用灰色樣卡或儀器評定變色級數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 耐紫外光、汗復合色牢度的影響因素

2.1.1 光源

由表3 可知，UVA 型光源下測得的色牢度等級普遍比人造氙弧光源低，采用UVA 型光源、酸汗液2 測試，1#、2#、3#、5#、9#、10#、11#、12#試樣的色牢度比采用人造氙弧光源、酸汗液2 測試低0.5 級，4#、7#、8#試樣降低了1.0 級。采用UVA 型光源、堿汗液測試，1#、2#、3#、8#、10#、12#試樣的色牢度比采用人造氙弧光源、堿汗液測試低0.5 級，4#、7#、9#、11#試樣降低了1.0級。

表3 不同光源下的耐光、汗復合色牢度

采用UVA 型光源，織物、染料在紫外光作用下更易發(fā)生化學反應，從而發(fā)生變色。采用UVA 型光源主要考慮不同地區(qū)受到的紫外線輻射不同，這解釋了為何有些企業(yè)根據(jù)GB/T 14576—2009《紡織品 色牢度試驗耐光、汗復合色牢度》、GB/T 14576—1993《紡織品耐光、汗復合色牢度試驗方法》測試的檢測報告合格，而在某些地區(qū)，特別是在高海拔地區(qū)銷售的成衣仍有變色投訴。

2.1.2 汗液

由表4 可知，采用ATTS 人工汗液測得的色牢度等級普遍比GB/T 14576 人工汗液低，采用ATTS 酸汗液測試，5#、8#、10#、11#、12#試樣的色牢度比采用GB/T 14576 酸汗液1 低0.5 級，4#、6#、7#、9#試樣降低了1.0 級，1#、3#試樣降低了1.5 級，2#試樣降低了2.0級。采用ATTS 堿汗液測試，10#、11#、12#試樣的色牢度比采用GB/T 14576 堿汗液測試低0.5 級，4#、5#、6#、9#試樣降低了1.0 級，1#、7#、8#試樣降低了1.5級，2#、3#試樣降低了2.0級。

ATTS 是日本纖維制品技術(shù)研究會（Association for Textile Technical Study）的縮寫，該組織結(jié)合亞洲人的特點，規(guī)定了如表1 所示的人工汗液組成，ATTS法的人工汗液中含有7 種組分，乳酸用量為5 g/L，并且還添加了與人體汗液接近的成分，如葡萄糖、DL-天冬酰胺酸和D-泛酸鈉等有機化合物，使人工汗液的仿真性更好。在光的作用下，各組分發(fā)揮著不同的作用，從而可以更嚴格地模擬現(xiàn)實織物耐紫外光、汗復合色牢度的情況，導致色牢度等級更低。此外，GB/T 14576—2009 方法中的酸汗液2 和堿汗液除了pH 不同外，其他有效成分基本相同。由表4 還可知，在相同測試條件下，采用GB/T 14576 堿汗液測試的1#、4#、9#、11#試樣色牢度比采用GB/T 14576 酸汗液2 測試降低了0.5 級。在實際生活中，耐光、汗復合色牢度一般較多地應用在纖維素纖維織物中，而在堿性條件下，單線態(tài)氧會生成過氧化氫使纖維素纖維氧化。1993 年，美國學者Mishra G 等采用電子順磁共振光譜（EPR）測定光敏染料分子產(chǎn)生單線態(tài)氧的量與汗液酸堿性的關(guān)系，得出酸性汗液pH 為4.2 時幾乎沒有單線態(tài)氧產(chǎn)生的重要結(jié)論［7］。氯化鈉和磷酸二氫鈉二水合物溶液的pH 分別為5.9（接近蒸餾水）和4.8（偏酸性），在耐光、汗復合色牢度的測試過程中，單線態(tài)氧不參與反應，測試結(jié)果與蒸餾水結(jié)果相近。磷酸氫二鈉十二水合物溶液的pH 為8.7（呈弱堿性），纖維素纖維在堿性條件下相比在酸性條件下更容易被氧化，導致染料褪色［7］，這就是在堿汗液條件下耐光、汗復合色牢度比在酸汗液條件下低的原因。

表4 不同汗液下的耐紫外光、汗復合色牢度

GB/T 14576 酸汗液1 法中8#試樣的色牢度較酸汗液2 法降低1.0 級，1#、3#、4#、5#、7#、9#、11#試樣降低了0.5 級。原因是酸汗液1 中增加了乳酸，乳酸有助于模擬真實汗液中有機成分對染料的光致還原作用。GB/T 14576 酸汗液1 法中33.3%的試樣比堿汗液法低0.5 級，說明乳酸在汗液中對耐紫外光、汗復合色牢度的影響比pH 大。

2.1.3 實驗時間

由表5 可知，隨著實驗時間的延長，大部分樣品的耐紫外光、汗復合色牢度均出現(xiàn)不同程度的下降，這主要是由于隨著實驗時間的延長，試樣本身受到的輻照量同比上升，導致色牢度下降。1#、3#、5#、8#試樣的下降趨勢比較明顯。同時部分試樣（例如2#、4#、7#、10#、12#等）12 h的色牢度與16 h基本一致，未隨著時間的延長出現(xiàn)色牢度再次下降的現(xiàn)象。綜合考慮現(xiàn)有相關(guān)標準以及生產(chǎn)實際，建議實驗時間選擇12 h。

表5 不同實驗時間下的耐紫外光、汗復合色牢度

2.1.4 輻照度

由表6 可知，隨著輻照度的提高，部分樣品的耐紫外光、汗復合色牢度結(jié)果出現(xiàn)不同程度的下降，這主要是由于隨著輻照度的提高，試樣本身受到的輻照量同比上升，導致色牢度下降。試樣3#、5#、7#、8#、12#的下降趨勢比較明顯。同時其他試樣的色牢度結(jié)果基本一致，未隨著輻照度的提高出現(xiàn)色牢度下降的現(xiàn)象，可能是由于0.77、0.89 W/m2兩種輻照度在實驗時間為12 h 時無法區(qū)分。綜合考慮現(xiàn)有相關(guān)標準，建議輻照度選擇0.89 W/m2。

表6 不同輻照度下的耐紫外光、汗復合色牢度

2.1.5 黑板溫度

由表7 可知，隨著實驗溫度的升高，大部分樣品的耐紫外光、汗復合色牢度結(jié)果均出現(xiàn)不同程度的下降，這主要是由于隨著實驗溫度的升高，試樣本身的溫度同比上升，光致還原作用加快，導致色牢度下降。試樣1#、3#、4#、5#、8#、9#、11#的下降趨勢比較明顯。為了充分反映試樣的耐紫外光、汗復合色牢度，建議黑板溫度選擇60 ℃。

表7 不同黑板溫度下的耐紫外光、汗復合色牢度

2.1.6 織物

從不同試樣來看，本批樣品均選擇常用的戶外休閑面料或運動面料，其中6#、10#、12#試樣為純滌綸或純羊毛，色牢度較好，受測試方法的影響較小。1#～5#試樣均為純棉，對測試方法、汗液、光源比較敏感。而8#、9#、11#試樣為含黏纖混紡面料，也較容易受汗液和曝曬方式的影響［8］。

2.2 初擬更嚴格的耐光、汗復合色牢度實驗方法

采用日本ATTS人工汗液，在UVA條件下按GB/T 14576—1993《紡織品耐光、汗復合色牢度試驗方法》中的B 法進行測試，結(jié)果見表8。

表8 更嚴格的耐光、汗復合色牢度測試結(jié)果

由表8 可知，在ATTS 汗液作用下模擬高海拔、強紫外地區(qū)的紫外光線照射，1#、2#、3#、4#、5#、7#、8#、9#試樣的耐紫外光、汗復合色牢度均低于3 級，雖然該方法可以模擬1#、5#、8#試樣的變色情況，但較苛刻，也可能會導致實際生活中未出現(xiàn)質(zhì)量問題的樣品呈現(xiàn)較低的耐紫外光、汗復合色牢度，導致質(zhì)量控制標準過于嚴格。

3 結(jié)論

（1）針對高海拔、強紫外地區(qū)，采用UVA 型光源能夠更真實地反映紡織品耐光、汗復合色牢度情況。

（2）對比GB/T 14576—2009《紡織品 色牢度試驗耐光、汗復合色牢度》中的標準汗液，ATTS 人工汗液仿真性更好，能夠更有效地表征紡織品的耐光、汗復合色牢度。

（3）耐紫外光、汗復合色牢度更嚴格的檢測方法：采用UVA 型光源和ATTS 人工汗液，紫外光波長為340 nm，輻照度為0.89 W/m2，黑板溫度為60 ℃，實驗時間為12 h。

（4）對于含有纖維素纖維的紡織品，耐光、汗復合色牢度相對較差，需要特別注意控制產(chǎn)品質(zhì)量，加強監(jiān)督。