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纺织品耐人造光色牢度测试方法

耐光色牢度是纺织服装质量检验的重要指标,因日光环境受天气影响较大,测试时大多采用人造光代替日光,以模拟气候代替自然气候。由于人造日光和气候的模拟难度大,涉及多个关联参数的控制,且我国现行测试标准规定的参数不直观,而国内的检测实验室间一直未能在控制参数上达成共识,导致试验结果差别较大,易在产品合格评定时造成较大分歧。为了解决这些问题,本文针对我国现行的测试标准GB/T8427--2008(纺织品色牢度试验耐人造光色牢度:氙弧》(等效ISO 105 B02:1994)的参数设置进行探讨。

测试参数

设备: Q-Lab公司 Q-sun Xe-1台式平板氙灯试验箱,如下图:

xe-1氙灯老化试验箱

Q-sun Xe-3大容量平板式氙灯试验箱,如下图:

Q-sun xe-3氙灯试验箱

材料: SDC蓝色羊毛标样1-8级(蓝标),如下图:

蓝色羊毛标样

SDC湿度控制标样(湿标),如下图:

湿度控制标样(湿标)

GB/T 250评定变色用灰色样卡(灰卡),如下图:

评定变色用灰色样卡(灰卡)

实验室环境: 温度(18±2)℃,相对湿度50%±10%。

辐照强度

根据GB/T 8427—21X18标准规定及辐照计的差异,建议辐照强度为42 W/m2(波长300-400 nm)或1.1 W/m2(波长420nm)。有研究结果表明,在仅增加辐照强度的条件下,相同辐照能量的曝晒一般可以获得相同的褪色程度,即可以通过加大辐照强度来缩短试验时间。但这种加速法尚处于研究层面,其研究结论的普适性还有待验证,并未获得任何标准化组织的认可

样品架温度

样品架温度传感器有两种,一种为ASTM黑板温度计(BDT),另一种是DIN黑标温度计(BST),两种温度传感器所测温度有差异。GB/T 8427-2008中规定了一种通常条件、两种极限条件和一种美国条件可选。由于我国大部分地区处于温带,且现有纺织服装产品标准中并未规定测试条件,因而多数实验室采用通常条件。若选用极限条件,其结果势必会与通常条件的测试结果有偏离。因此,选用通常条件(温带)的试验参数较为适宜:湿标5级,最高黑标温度(BST)50℃,或黑板温度(BPT)不超过45℃。调查发现,有少数实验室选用美国条件BPT(63±1)℃,却未按标准规定使用美国蓝色羊毛标样L2~L9,这种操作获得的测试结果与按标准规定测得的结果不具可比性。这是因为美国条件中的黑板温度较高,也就意味着样品表面温度较高,这对染料的分解褪色反应有较大影响。根据阿伦尼乌斯方程,温度每升高10 K,反应速率加快一倍,因而样品表面温度的提高必将加快褪色速度。可见,采用美国条件对国内产品进行测试是不适宜的。

箱体温度

氙灯试验箱的箱体温度传感器紧贴于曝晒箱金属外壳,因而可以认为箱体温度与曝晒箱内温度相等。虽然GB/T 8427-2008并未规定箱体温度,但由于箱内温度与湿度是相关量,实际操作时,箱体温度必须相对稳定。一般来说,在箱体温度比样品架温度低10℃以下时,设备才能平稳运行。箱体温度可以根据实际使用环境设定,也可以不设定而通过保持实验室环境稳定来获取。总之,即使其它条件参数全部相同,仅箱体温度不同,所获得的测试结果也有差异。

箱内湿度

GB/T 8427-2008中规定了通常试验条件为湿标5级。

GB/T 8427-2008关于湿标的制定

根据上图可以看出,湿标5级对应的有效湿度为40%,但有效湿度与设备控制参数中的箱内相对湿度并不一致。试验发现,Q-sunXe-1在箱体温度 (38±2)℃时,箱内湿度需控制在(50±2)%;Q-sun Xe-3在箱体温度(22±2)℃时,箱内湿度需控制在(65±2)%;Q-sun Xe-3在箱体温度(26±2)℃时,箱内湿度需控制在(55±2)%。

因此,标准中的有效湿度并非曝晒箱内的相对湿度,而是在一定自然环境条件下曝晒湿度标样获得的湿度平均值,不同设备设定不同参数。由于设备和实验室环境不同,要设定出符合标准要求的箱内湿度,必须通过由低到高设定不同的湿度值来曝晒湿标,测得一系列结果,并从中选定符合标准要求的箱内湿度参数。

曝晒时间

GB/T 8427-2008中提供了5种可选试验操作方法,各方法的曝晒时间截然不同。由于国内纺织服装类产品标准中对耐光色牢度指标有明确的等级要求,且以蓝标褪色程度控制曝晒时间来保证试验时间不变,所以一般实验室采用方法3进行测试。例如,某产品标准中规定耐光色牢度要达到4级才算合格品,那么试验中至少应使用4级蓝标和3级蓝标。试验分两阶段:第一阶段终止条件为4级蓝标曝晒部位和遮盖部位色差达到灰卡4级;第二阶段将第一阶段已曝晒部位遮挡一半,另一半继续曝晒,直至这一半经两阶段曝晒部位和未曝晒部位的色差达到灰卡3级时终止试验。

试验发现,采用上述试验条件参数时,在样品无自转的条件下,使用Q-sunXe-1第一阶段需曝晒20 h,第二阶段需35 h;使用Q-sun Xe-3第一阶段需曝晒23 h,第二阶段需40 h,详见表1。可见,将蓝标晒至灰卡3级所需时间约为将其晒至灰卡4级所需时间的3倍,而非一般理解的2倍。

表1 GB/T 8427-2008参数条件

 

条件1

条件2

条件3

设备

Q-sun Xe-1

Q-sun Xe-3

Q-sun Xe-3

辐照强度(W/m2

42

1.1

1.1

样品架温度/℃

BST50

BPT45

BPT45

箱体温度/℃

38±2

22±2

26±2

箱内湿度/%

50±2

65±2

55±2

阶段1时间/h

20

23

23

阶段2时间/h

35

40

40

试验结果

以表l所示的3种参数条件对15组样品进行测试,结果见表2。

表2 不同参数条件下的测试结果

样品

耐光色牢度/级

条件1

条件2

条件3

阶段1

阶段2

阶段1

阶段2

阶段1

阶段2

深蓝色棉梭织布

3-4

3-4

3-4

3-4

3-4

3-4

紫色棉梭织布

3

3

3

3

3

3

浅粉色棉梭织布

3

3

3

3

3

3

黄色棉梭织布

5

5-6

5

5-6

5

5-6

卡其色棉涤梭织布

6

6

6

6

6

6

黄色涤纶梭织布

5

5-6

5

5-6

5

5-6

蓝色锦纶梭织布

3

3

3

3

3

3

粉红色锦纶梭织布

3

3

3

3

3

3

草绿色丝棉梭织布

4

4-5

4

4-5

4

4-5

浅卡其色棉粘梭织

2-3

2-3

2-3

2-3

2-3

2-3

黑色棉针织布

2-3

2-3

2-3

2-3

2-3

2-3

绿色棉针织布

3-4

3-4

3-4

3-4

3-4

3-4

粉色棉针织布

3

3

3

3

3

3

黑色涤纶针织布

3-4

3-4

3-4

3-4

3-4

3-4

蓝色毛腈针织布

4

4

4

4

4

4

由表2可知,3种参数条件下的测试结果具有很好的一致性,可以认为在一定范围内这3种参数条件是等效的。

结论

GB/T 8427-2008中并未明确给出部分参数,主要是因为:不同的设备参数条件不同;使用同一设备不同参数条件也可得到相同的测试结果。因此,耐人造光色牢度测试结果的准确性,应建立在对测试标准的认真解读和对控制参数精确调试的基础上。虽然测试环境和设备对试验结果有较大影响,但可以通过试验获得符合标准的测试参数,从而保证测试结果的准确性。只有各实验室对试验参数给予足够的重视,才能保证实验室间测试结果的重现性。

此外,评级对检测数据也有较大影响,根据GB/T6151--1997《纺织品色牢度试验试验通则》规定,“在疑惑不决场合下,可用FZ/T01024进行仪器评定”,即可通过仪器来校对人眼的差异,提高测试结果的准确性。