紡織品日曬色牢度相關(guān)性研究

摘要：

為了研究紡織品日曬色牢度實(shí)驗(yàn)室加速測(cè)試與戶(hù)外曝曬之間的相關(guān)性；對(duì)4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣和23種紡織樣品進(jìn)行了80 h實(shí)驗(yàn)室氙燈加速測(cè)試和21 d的Florida戶(hù)外曝曬對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)室氙燈加速測(cè)試的結(jié)果與Florida戶(hù)外曝曬的相關(guān)性很好。如對(duì)4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣，氙燈測(cè)試80 h與Florida戶(hù)外曝曬14 d之間的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.95；對(duì)23種紡織樣品，此相關(guān)系數(shù)也高達(dá)0.93。采用氙燈對(duì)4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣作日曬色牢度測(cè)試，測(cè)試80 h時(shí)的效果大概相當(dāng)于采用Florida戶(hù)外曝曬10 d；采用氙燈對(duì)23種紡織樣品作日曬色牢度測(cè)試，測(cè)試80 h時(shí)的效果大概相當(dāng)于Florida戶(hù)外曝曬14 d。

關(guān)鍵詞：紡織品；日曬色牢度；藍(lán)色羊毛標(biāo)樣；氙燈加速測(cè)試；Florida戶(hù)外曝曬；ISO 105 B02

1 前言

針對(duì)紡織品日曬色牢度試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室加速測(cè)試方法很多，如ISO 105B02、AATCC TM16、GB/T 8427和SAE J2412等。不過(guò)實(shí)驗(yàn)室加速測(cè)試多少小時(shí)相當(dāng)于戶(hù)外曝曬多少天，或者說(shuō)實(shí)驗(yàn)室加速測(cè)試合格的產(chǎn)品，在戶(hù)外能保證使用多久。該問(wèn)題一直是大家普遍關(guān)心的問(wèn)題，也就是實(shí)驗(yàn)室加速測(cè)試與戶(hù)外曝曬之間的相關(guān)性。

本文將針對(duì)以上問(wèn)題，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室加速測(cè)試與戶(hù)外曝曬對(duì)比試驗(yàn)，以找出兩者之間的相關(guān)性。

2 試驗(yàn)

2.1 目的與方案

2.1.1  目的

通過(guò)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室加速測(cè)試與戶(hù)外曝曬對(duì)比試驗(yàn)研究紡織品日曬色牢度的相關(guān)性。

2.1.2  方案

對(duì)4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣和23種紡織樣品，計(jì)劃開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室氙燈加速測(cè)試80 h，F(xiàn)lorida戶(hù)外曝曬21 d，找出兩者之間的相關(guān)性。

2.2 方法

在實(shí)驗(yàn)室加速測(cè)試與戶(hù)外曝曬對(duì)比試驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室氙燈加速測(cè)試按照ISO 105 B02標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)；戶(hù)外曝曬選擇在美國(guó)Q-Lab公司的Florida曝曬場(chǎng)。

2.3 試樣

試驗(yàn)樣品為23種紡織樣品和4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣。這23種紡織樣品分別為活性染料，分散染料，酸性染料和還原染料。這4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣分別是：藍(lán)色羊毛標(biāo)樣3，藍(lán)色羊毛標(biāo)樣4，藍(lán)色羊毛標(biāo)樣5和藍(lán)色羊毛標(biāo)樣6，采購(gòu)自英國(guó)SDC染料和染色協(xié)會(huì)。每種試驗(yàn)樣品制備2個(gè)重復(fù)樣，其中一個(gè)用于實(shí)驗(yàn)室氙燈加速測(cè)試，另一個(gè)用于戶(hù)外曝曬。

2.4 儀器

試驗(yàn)儀器：Q-SUN Xe-2氙燈試驗(yàn)箱（美國(guó)Q-Lab公司）；

濾光器：Window IR窗玻璃濾光器（美國(guó)Q-Lab公司）；

測(cè)色計(jì)：CM-5分光測(cè)色計(jì)（柯尼卡美能達(dá)）。

2.5 試驗(yàn)條件

戶(hù)外曝曬在美國(guó)Q-Lab公司的Florida曝曬場(chǎng)進(jìn)行。Florida曝曬場(chǎng)，屬典型的亞熱帶氣候條件。它位于北緯25°27′，海拔高度2.4 m。它的年輻射總量為6 588 MJ/m2，年均降雨量為1 400 mm，年均相對(duì)濕度為80%，年平均氣溫為24 ℃，月平均最高氣溫為28℃（7月）。

具體曝曬條件見(jiàn)表1：

表1 Florida戶(hù)外曝曬

實(shí)驗(yàn)室氙燈加速測(cè)試按照ISO105 B02標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。ISO 105 B02標(biāo)準(zhǔn)是紡織行業(yè)進(jìn)行日曬色牢度試驗(yàn)廣泛應(yīng)用的測(cè)試條件，具體試驗(yàn)條件見(jiàn)表2：

表2 實(shí)驗(yàn)室氙燈加速測(cè)試

2.6 操作過(guò)程

將4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣（藍(lán)色羊毛標(biāo)樣3、藍(lán)色羊毛標(biāo)樣4、藍(lán)色羊毛標(biāo)樣5及藍(lán)色羊毛標(biāo)樣6）和23種紡織樣品分別按照表1和表2中的試驗(yàn)條件進(jìn)行戶(hù)外曝曬和實(shí)驗(yàn)室氙燈加速測(cè)試。

戶(hù)外曝曬一共測(cè)試21 d，分別按1、3、7、14和21 d對(duì)樣品進(jìn)行顏色測(cè)量。實(shí)驗(yàn)室氙燈加速測(cè)試一共測(cè)試80 h，分別按10、20、40、60和80 h對(duì)樣品進(jìn)行顏色測(cè)量。

樣品的顏色變化參照ASTM D2244，選用CIE L*a*b*色空間，D65光源，10°觀察者，鏡面反射包含條件進(jìn)行測(cè)定。測(cè)色計(jì)的型號(hào)為柯尼卡美能達(dá)（KONICA MINOLTA）CM-5分光測(cè)色計(jì)。

3 結(jié)果與討論

3.1 Florida戶(hù)外曝曬試驗(yàn)結(jié)果

在戶(hù)外曝曬中，隨著曝曬時(shí)間增加，樣品的顏色變化，即△E*的值變大。4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣和23種紡織樣品的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1和圖2。

從圖1和圖2發(fā)現(xiàn)，曝曬1 d后，SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣和紡織樣品的顏色變化，即△E*的值較小，隨著曝曬時(shí)間增加，樣品的顏色變化在變大；曝曬21 d后，大部分樣品的顏色變化的△E*的值大于10。

在23種紡織樣品中，有的樣品日曬色牢度較好，有的較差。圖3顯示了日曬色牢度分別為好、中、差的3種紡織樣品的Florida戶(hù)外曝曬結(jié)果。其中,22#的日曬色牢度較好，4#的日曬色牢度較差，19#的日曬色牢度居中。

圖1 SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣Florida戶(hù)外曝曬結(jié)果

圖2 紡織樣品Florida戶(hù)外曝曬結(jié)果

圖3 不同級(jí)別日曬色牢度紡織樣品的Florida戶(hù)外曝曬結(jié)果

3.2 實(shí)驗(yàn)室氙燈加速測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)室氙燈加速測(cè)試中，隨著試驗(yàn)時(shí)間增加，樣品的顏色變化，即△E*的值也在變大。4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣和23種紡織樣品的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4和圖5。

從圖4和圖5發(fā)現(xiàn)，測(cè)試10 h后，SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣和紡織樣品的顏色變化，即△E*的值較小，隨著試驗(yàn)時(shí)間增加，樣品的顏色變化在變大；測(cè)試80 h后，大部分樣品的顏色變化的△E*的值大于5。

同F(xiàn)lorida戶(hù)外曝曬一樣，圖6顯示了日曬色牢度分別為好、中、差的3種紡織樣品的實(shí)驗(yàn)室氙燈加速測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果。其中，22#的日曬色牢度較好，4#的日曬色牢度較差，19#的日曬色牢度居中。

圖4 SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣氙燈加速測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果

圖5 紡織樣品氙燈加速測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果

圖6 不同級(jí)別日曬色牢度紡織樣品的氙燈加速測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果

3.3 分析與討論

以上部分分析了戶(hù)外曝曬和實(shí)驗(yàn)室氙燈加速測(cè)試的試驗(yàn)結(jié)果，下面分析一下實(shí)驗(yàn)室氙燈加速測(cè)試與戶(hù)外曝曬之間的相關(guān)性。相關(guān)性研究參考ASTM G169中的spearman排序方法，相關(guān)系數(shù)rs指的是利用兩種不同的測(cè)試方法對(duì)一組樣品進(jìn)行測(cè)試，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的相關(guān)性。相關(guān)系數(shù)rs的計(jì)算公式為：rs=1-6∑di2/【n(n2-1)】，其中n指的是樣品的個(gè)數(shù)，di指的是兩列排序中每組排位數(shù)之間的差值。

3.3.1藍(lán)色羊毛標(biāo)樣

對(duì)于戶(hù)外曝曬試驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室氙燈加速測(cè)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)，按照樣品顏色變化△E*的大小分別進(jìn)行排序。4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣的氙燈試驗(yàn)與戶(hù)外曝曬之間的相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表3：

表3 藍(lán)色羊毛標(biāo)樣的氙燈試驗(yàn)與戶(hù)外曝曬之間的相關(guān)系數(shù)

從表3發(fā)現(xiàn)，對(duì)于4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣，氙燈試驗(yàn)與戶(hù)外曝曬之間的相關(guān)系數(shù)都非常好。下面的圖7顯示的是這4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣在Florida戶(hù)外曝曬7、14 d和氙燈試驗(yàn)測(cè)試80h的結(jié)果。從圖7可以發(fā)現(xiàn)，氙燈試驗(yàn)測(cè)試80h樣品的顏色變化大概介于Florida戶(hù)外曝曬7 d和14 d樣品的顏色變化之間。所以得出結(jié)論，對(duì)于這4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣，氙燈試驗(yàn)測(cè)試80 h后的效果大概相當(dāng)于Florida戶(hù)外曝曬10 d。

圖7 SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣－氙燈試驗(yàn)80h大概相當(dāng)于Florida曝曬10天

3.3.2紡織樣品

對(duì)于23種紡織樣品，氙燈試驗(yàn)與戶(hù)外曝曬之間的相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表4：

表4 紡織樣品的氙燈試驗(yàn)與戶(hù)外曝曬之間的相關(guān)系數(shù)

從表4發(fā)現(xiàn)，對(duì)于23種紡織樣品，氙燈試驗(yàn)與戶(hù)外曝曬之間的相關(guān)系數(shù)也都很好。下面的圖8顯示的是這23種紡織樣品在Florida戶(hù)外曝曬7、14、21 d和氙燈試驗(yàn)測(cè)試80h的結(jié)果。從圖8可以發(fā)現(xiàn)，氙燈試驗(yàn)測(cè)試80h樣品的顏色變化幾乎和Florida戶(hù)外曝曬14 d天樣品的顏色變化相同。所以得出結(jié)論，對(duì)于這23種紡織樣品，氙燈試驗(yàn)測(cè)試80h大概相當(dāng)于Florida戶(hù)外曝曬14 d。

圖8 紡織樣品－氙燈試驗(yàn)80h大概相當(dāng)于Florida曝曬14 d

4 結(jié)論

本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)室氙燈加速測(cè)試與Florida戶(hù)外曝曬對(duì)比試驗(yàn)，研究了4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣和23種紡織樣品的日曬色牢度相關(guān)性。試驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)室氙燈加速測(cè)試與Florida戶(hù)外曝曬之間的相關(guān)性很好。4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣的日曬色牢度，氙燈測(cè)試80 h后的效果大概相當(dāng)于Florida戶(hù)外曝曬10 d的；23種紡織樣品的日曬色牢度，氙燈測(cè)試80 h后的效果大概相當(dāng)于Florida戶(hù)外曝曬14 d的。

另外，值得注意的是，不同樣品實(shí)驗(yàn)室氙燈加速測(cè)試與Florida戶(hù)外曝曬之間的相關(guān)性不同。本文的相關(guān)性研究結(jié)果只針對(duì)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)的這些樣品，其他材料或產(chǎn)品不能直接套用這些結(jié)果。如要了解其他材料或產(chǎn)品的日曬色牢度相關(guān)性，也應(yīng)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室加速測(cè)試和戶(hù)外曝曬對(duì)比試驗(yàn)，而不能靠猜測(cè)。