[1羅中科技(亞洲)有限公司;200436 2 美國Q-Lab公司中國代表處;200436]

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

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

1 前言

      針對紡織品日曬色牢度試驗的實驗室加速測試方法很多，如ISO 105B02、AATCC TM16[2]、GB/T 8427[3]和SAE J2412[4]等。不過實驗室加速測試多少小時相當(dāng)于戶外曝曬多少天，或者說實驗室加速測試合格的產(chǎn)品，在戶外能保證使用多久。該問題一直是大家普遍關(guān)心的問題，也就是實驗室加速測試與戶外曝曬之間的相關(guān)性。

      本文將針對以上問題，開展實驗室加速測試與戶外曝曬對比試驗，以找出兩者之間的相關(guān)性。

2 試驗

2.1 目的與方案

2.1.1 目的

      通過開展實驗室加速測試與戶外曝曬對比試驗研究紡織品日曬色牢度的相關(guān)性。

2.1.2 方案

      對4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣和23種紡織樣品，計劃開展實驗室氙燈加速測試80 h，Florida戶外曝曬21 d，找出兩者之間的相關(guān)性。

2.2 方法

      在實驗室加速測試與戶外曝曬對比試驗中，實驗室氙燈加速測試按照ISO 105 B02標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗；戶外曝曬選擇在美國Q-Lab公司的Florida曝曬場。

2.3 試樣

      試驗樣品為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，采購自英國SDC染料和染色協(xié)會。每種試驗樣品制備2個重復(fù)樣，其中一個用于實驗室氙燈加速測試，另一個用于戶外曝曬。

2.4 儀器

      試驗儀器：Q-SUN Xe-2氙燈試驗箱（美國Q-Lab公司）；

      濾光器：Window IR窗玻璃濾光器（美國Q-Lab公司）；

      測色計：CM-5分光測色計（柯尼卡美能達(dá)）。

2.5 試驗條件

      戶外曝曬在美國Q-Lab公司的Florida曝曬場進(jìn)行。Florida曝曬場，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，年均相對濕度為80%，年平均氣溫為24 ℃，月平均zui高氣溫為28℃（7月）。

       具體曝曬條件見表1：

表1 Florida戶外曝曬

       實驗室氙燈加速測試按照ISO105 B02標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。ISO 105 B02標(biāo)準(zhǔn)是紡織行業(yè)進(jìn)行日曬色牢度試驗廣泛應(yīng)用的測試條件，具體試驗條件見表2：

表2 實驗室氙燈加速測試

2.6 操作過程

       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中的試驗條件進(jìn)行戶外曝曬和實驗室氙燈加速測試。

       戶外曝曬一共測試21 d，分別按1、3、7、14和21 d對樣品進(jìn)行顏色測量。實驗室氙燈加速測試一共測試80 h，分別按10、20、40、60和80 h對樣品進(jìn)行顏色測量。

       樣品的顏色變化參照ASTM D2244[5]，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)行測定。測色計的型號為柯尼卡美能達(dá)（KONICA MINOLTA）CM-5分光測色計。

3 結(jié)果與討論

3.1 Florida戶外曝曬試驗結(jié)果

       在戶外曝曬中，隨著曝曬時間增加，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種紡織樣品的試驗結(jié)果見圖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戶外曝曬結(jié)果

圖2 紡織樣品Florida戶外曝曬結(jié)果

圖3 不同級別日曬色牢度紡織樣品的Florida戶外曝曬結(jié)果

3.2 實驗室氙燈加速測試試驗結(jié)果

       在實驗室氙燈加速測試中，隨著試驗時間增加，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種紡織樣品的試驗結(jié)果見圖4和圖5。

       從圖4和圖5發(fā)現(xiàn)，測試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，隨著試驗時間增加，樣品的顏色變化在變大；測試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種紡織樣品的實驗室氙燈加速測試試驗結(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)樣氙燈加速測試試驗結(jié)果

圖5 紡織樣品氙燈加速測試試驗結(jié)果

圖6 不同級別日曬色牢度紡織樣品的氙燈加速測試試驗結(jié)果

3.3 分析與討論

       以上部分分析了戶外曝曬和實驗室氙燈加速測試的試驗結(jié)果，下面分析一下實驗室氙燈加速測試與戶外曝曬之間的相關(guān)性。相關(guān)性研究參考ASTM G169[6]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試方法對一組樣品進(jìn)行測試，所得實驗結(jié)果之間的相關(guān)性。相關(guān)系數(shù)rs的計算公式為：rs=1-6∑di2/[n(n2-1)]，其中n指的是樣品的個數(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

       對于戶外曝曬試驗數(shù)據(jù)和實驗室氙燈加速測試試驗數(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)樣的氙燈試驗與戶外曝曬之間的相關(guān)系數(shù)見表3：

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

       從表3發(fā)現(xiàn)，對于4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣，氙燈試驗與戶外曝曬之間的相關(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戶外曝曬7、14 d和氙燈試驗測試80h的結(jié)果。從圖7可以發(fā)現(xiàn)，氙燈試驗測試80h樣品的顏色變化大概介于Florida戶外曝曬7 d和14 d樣品的顏色變化之間。所以得出結(jié)論，對于這4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣，氙燈試驗測試80 h后的效果大概相當(dāng)于Florida戶外曝曬10 d。

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

3.3.2紡織樣品

       對于23種紡織樣品，氙燈試驗與戶外曝曬之間的相關(guān)系數(shù)見表4：

表4 紡織樣品的氙燈試驗與戶外曝曬之間的相關(guān)系數(shù)

       從表4發(fā)現(xiàn)，對于23種紡織樣品，氙燈試驗與戶外曝曬之間的相關(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戶外曝曬7、14、21 d和氙燈試驗測試80h的結(jié)果。從圖8可以發(fā)現(xiàn)，氙燈試驗測試80h樣品的顏色變化幾乎和Florida戶外曝曬14 d天樣品的顏色變化相同。所以得出結(jié)論，對于這23種紡織樣品，氙燈試驗測試80h大概相當(dāng)于Florida戶外曝曬14 d。

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

4 結(jié)論

       本文通過實驗室氙燈加速測試與Florida戶外曝曬對比試驗，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。試驗結(jié)果表明，實驗室氙燈加速測試與Florida戶外曝曬之間的相關(guān)性很好。4種SDC藍(lán)色羊毛標(biāo)樣的日曬色牢度，氙燈測試80 h后的效果大概相當(dāng)于Florida戶外曝曬10 d的；23種紡織樣品的日曬色牢度，氙燈測試80 h后的效果大概相當(dāng)于Florida戶外曝曬14 d的。

        另外，值得注意的是，不同樣品實驗室氙燈加速測試與Florida戶外曝曬之間的相關(guān)性不同。本文的相關(guān)性研究結(jié)果只針對進(jìn)行對比試驗的這些樣品，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)開展實驗室加速測試和戶外曝曬對比試驗，而不能靠猜測。