1 IS0 105 B02的廣(guǎng)泛(fàn)性和局限性

《紡(fǎng)織(zhī)品 色牢(láo)度(dù)試驗 耐(nài)人造(zào)光色牢度 氙弧》是(shì)修改采用(yòng)IS0 105 B02： 1994《紡織(zhī)品色牢(láo)度試驗B02部分：耐人造(zào)光(guāng)色牢度：氙(xiān)燈(dēng)》及(jí)其(qí)修改(gǎi)單(dān)對GB/T 8427-1998進(jìn)行修(xiū)訂(dìng)後(hòu)產生的。

是紡織行(háng)業(yè)一項應(yīng)用非(fēi)常廣(guǎng)泛(fàn)的國際標準(zhǔn)。標準利(lì)用(yòng)氙(xiān)燈光源來加(jiā)速測(cè)試(shì)紡織(zhī)品(pǐn)因光照
，溫度及(jí)濕(shī)度(dù)等因素共(gòng)同作用而產(chǎn)生(shēng)的(dí)褪色和(hé)變色性(xìng)能。除(chú)GB/T 8427之外，還(huán)有很(hěn)多國標也采(cǎi)用或(huò)引用(yòng)了該標準，如GB/T 8431 - 1998
，GB 11189.1-1989
，GB 11189.2-1989
，GB/T 14576 -1993及GB/T 16991-1997等。

但IS0 105 B02在某些方麵也存(cún)在一定(dìng)的(dí)局(jú)限性，如要(yào)求(qiú)日曬機的樣品架(jià)是旋(xuán)轉式的。這(zhè)是明顯的(dí)儀(yí)器硬件特性限製，與ISO有關標(biāo)準(zhǔn)所(suǒ)用儀器應(yīng)盡(jìn)可能以(yǐ)性能(néng)為(wéi)基礎(chǔ)的基(jī)本(běn)原則相違(wéi)背(bèi)，也不符(fú)合(hé)當今標準化(huà)的發(fā)展潮(cháo)流，所以有(yǒu)必要對(duì)它(tā)進行修(xiū)改。 2007年(nián)7月ISO/TC 38在(zài)美國(guó)拉斯維(wéi)加斯召開的年(nián)會(huì)上，中(zhōng)國(guó)
，英(yīng)國及印度(dù)等國家提出(chū)了重新修(xiū)訂(dìng) IS0 105-B02的提案(àn)並獲得通過。委員(yuán)會(huì)已授權英(yīng)國(guó)牽(qiān)頭成立工作組(zǔ)來(lái)負責標準的(dí)修(xiū)訂。

同樣應(yīng)用(yòng)廣泛的AATCC TM16也(yě)曾存在上述(shù)問題(tí)，但該標(biāo)準(zhǔn)已於2003年作(zuò)了修(xiū)訂(dìng)，刪(shān)除了原有的關於旋轉樣品(pǐn)架(jià)的(dí)內容。

2 旋(xuán)轉(zhuǎn)式與平(píng)板(bǎn)式日(rì)曬機的測(cè)試均(jūn)匀性

以上部(bù)分(fēn)已(yǐ)經提到(dào)IS0 105 B02中(zhōng)要求(qiú)樣品架(jià)是旋轉的(dí)。這一(yī)要(yào)求往往給(gěi)人們(mén)造成一(yī)種誤(wù)解(jiě)，認為隻有(yǒu)旋轉(zhuǎn)式日曬(shài)機(jī)才(cái)能用(yòng)於(yú)ISO紡織(zhī)品(pǐn)日曬(shài)牢(láo)度的測試。其(qí)實，在IS0 105 B02的(dí)此(cǐ)類要(yào)求(qiú)是由歷史(shǐ)原因(yīn)及當時的技術(shù)局限性造(zào)成的，並不(bù)說(shuō)明(míng)旋(xuán)轉式樣品架(jià)的測(cè)試均(jūn)匀(yún)性(xìng)一(yī)定好於平板式。下(xià)麵通過計(jì)算和試驗來研(yán)究2種氙燈日(rì)曬(shài)機的測試均(jūn)匀性(xìng)。

2.1 旋轉式(shì)氙(xiān)燈(dēng)日曬(shài)機

日曬機曝曬倉(cāng)的(dí)曝(pù)曬條件是通(tōng)過多種參(cān)數的(dí)綜合控製而得到(dào)的，是一個(gè)復雜(zá)的(dí)氣(qì)候係統(tǒng)。從理論上(shàng)說，對日曬機測試均(jūn)匀(yún)性的(dí)研(yán)究需要從光照(zhào)
，溫度及濕度(dù)等(děng)各個方麵來考慮。本文(wén)僅從(cóng)輻(fú)照均匀性(xìng)角(jiǎo)度出發(fā)，用(yòng)計算和試驗的方(fāng)法(fǎ)對(duì)旋(xuán)轉式氙燈日曬機(jī)進(jìn)行(háng)研究(jiū)。

以市場上某(mǒu)型(xíng)號日(rì)曬色牢(láo)度儀為例。該機(jī)型是旋(xuán)轉式的，日曬機(jī)曝曬(shài)倉(cāng)的(dí)中間是一根氙(xiān)燈管(guǎn)，樣(yàng)品架圍(wéi)繞(rào)在燈(dēng)管(guǎn)的(dí)周圍並以燈(dēng)管(guǎn)為(wéi)軸(zhóu)轉動，所圍(wéi)成(chéng)的(dí)空間(jiān)近(jìn)似(sì)是(shì)圓(yuán)柱形(xíng)(見(jiàn)圖1)。

從(cóng)理論(lùn)上說，隻(zhī)有(yǒu)在燈管長(cháng)度(dù)為無(wú)限長，而(ér)且燈(dēng)管上的每一點(diǎn)的(dí)光強(qiáng)都相同(tóng)的情況(kuàng)下，在(zài)樣品架(jià)上離燈管相同(tóng)距離的(dí)點才能形(xíng)成相同的(dí)光強分布。但(dàn)實際情況(kuàng)是(shì)燈(dēng)管(guǎn)長度有(yǒu)限(xiàn)，而且燈管各(gè)點的(dí)光(guāng)強並不完(wán)全相同(一般(bān)燈管兩(liǎng)端的光(guāng)強要比中(zhōng)間點的弱)，從而(ér)導致不同(tóng)高度(dù)樣品架(jià)上的樣品(pǐn)接收到的光強(qiáng)不(bù)同(tóng)。為(wéi)了計算(suàn)不同(tóng)位置樣(yàng)品(pǐn)架上(shàng)的樣品(pǐn)接收到(dào)的光強之間(jiān)的(dí)差(chà)異，故把圖1簡化(huà)(見圖2)。

在圖2中，燈管(guǎn)(發光部(bù)分(fēn))的(dí)長度為a，燈(dēng)管(guǎn)與(yǔ)樣(yàng)品架(jià)之(zhī)間的距(jù)離(lí)為b，樣品架的長(cháng)度(dù)為(wéi)c。圖(tú)中(zhōng)A 點是樣品架的(dí)上(shàng)端(duān)點(diǎn)，B點是(shì)樣(yàng)品架(jià)的(dí)中間位置。假設(shè)燈管(guǎn)均(jūn)匀發(fā)光，其(qí)光(guāng)強(qiáng)用I來表示。那(nà)麼A
，B兩點接(jiē)收(shōu)到的光(guāng)強(qiáng)的計(jì)算(suàn)公式(shì)分(fēn)別(bié)為：

通過(guò)測(cè)量(liáng)，設(shè)備的實際(jì)尺(chǐ)寸為：a≈10 cm，b≈25 cm，c≈14 cm。把a
，b
，c的數(shù)值(zhí)代(dài)入(rù)P_A
，P_B二式(shì)，經計算P_A≈93.14%P_B。由(yóu)此可(kě)知，樣品架中(zhōng)間(jiān)位置(zhì) (B點)的光(guāng)強大於(yú)兩(liǎng)端位置(zhì)(A點(diǎn))的(dí)光強。

進(jìn)一步研(yán)究後發現，越是靠近樣品架中間位(wèi)置的光強越(yuè)大(dà);越(yuè)是靠(kào)近(jìn)樣品(pǐn)架兩(liǎng)端位(wèi)置(zhì)的光強(qiáng)越小。具(jù)體(tǐ)情(qíng)況(kuàng)見圖(tú)3：

圖(tú)3 樣品架(jià)上任(rèn)一點(diǎn)與中心(xīn)位置的(dí)光強(qiáng)之比(bǐ) 以上數(shù)學計(jì)算是(shì)在假設燈管功(gōng)率(shuài)均匀的前(qián)提下所(suǒ)得的結果，而實(shí)際(jì)情況下燈(dēng)管沿(yán)軸向的(dí)發(fā)光功(gōng)率(shuài)分布(bù)並不均匀，一般是中間高(gāo)
，兩端低(dī)。如果把燈(dēng)管功(gōng)率(shuài)分布不(bù)均(jūn)匀這(zhè)一因(yīn)素(sù)也考慮(lǜ)在內(nèi)的(dí)話，上(shàng)述(shù)旋轉式氙燈日(rì)曬(shài)機(jī)的輻照度(dù)至少存(cún)在(zài)7%以(yǐ)上的差(chà)異(yì)，試驗(yàn)箱(xiāng)內不同(tóng)高(gāo)度的樣品架上(shàng)接收(shōu)到的光強(qiáng)是(shì)不同的(dí)。當然(rán)，除(chú)了輻(fú)照度(dù)之外，測試條件還和溫度
，濕度等其(qí)他條件相關，上麵(miàn)的計(jì)算還表(biǎo)明(míng)旋(xuán)轉式樣品架(jià)上不同位置(zhì)的(dí)輻(fú)照度(dù)之(zhī)間(jiān)是(shì)有(yǒu)差異的。這(zhè)就足以證(zhèng)明樣品架上(shàng)不同位(wèi)置(zhì)測(cè)試條件之間存(cún)在差異，並(bìng)最終導致測(cè)試結果(guǒ)之(zhī)間存在(zài)差異(yì)。

以下通(tōng)過試(shì)驗方法來進(jìn)一步研究(jiū)以(yǐ)上型(xíng)號旋轉 式氙燈日曬(shài)機的測試均(jūn)匀(yún)性。測試樣品(pǐn)選(xuǎn)用SDC 4 號藍(lán)色(sè)羊(yáng)毛(máo)標準(zhǔn)。

把(bǎ)8塊SDC 4號藍色(sè)羊毛標準放在旋(xuán)轉式氙 燈(dēng)日(rì)曬機(jī)裏(lǐ)。把(bǎ)它(tā)們(mén)安裝在(zài)同(tóng)一個樣品架上，從上到(dào) 下排(pái)列，測試每個試樣(yàng)的(dí)顏色變化。試驗(yàn)按照(zhào)GB/T 8427的6.1節歐洲(zhōu)曝曬條(tiáo)件中(zhōng)的(dí)通常(cháng)條(tiáo)件進行(háng)測(cè) 試，共(gòng)測試(shì)76 h。整個曝曬(shài)過(guò)程中，所有藍(lán)色(sè)羊(yáng)毛(máo)標 準(zhǔn)的(dí)位(wèi)置保(bǎo)持(chí)不變(biàn)。試驗(yàn)結(jié)束後，采用CIE L^*a^*b^* 顏(yán)色係統(tǒng)，10°標準觀(guān)察(chá)者(zhě)，D₆₅光源(yuán)，用(yòng)積(jī)分球分光 光(guāng)度計讀取所(suǒ)有(yǒu)的(dí)顏色變化(huà)的△E^*值。

測試(shì)結果顯(xiǎn)示(shì)，8塊SDC 4號藍色羊毛標準的 △E。值的(dí)標(biāo)準偏差(chà)除以(yǐ)平均值為(wéi)10%。

如上所述，試樣(yàng)測試結果的(dí)均匀性不(bù)隻(zhī)與輻照度的均匀性(xìng)有關，而且(qiě)與(yǔ)溫度
，濕度等(děng)其(qí)他條(tiáo)件(jiàn)有(yǒu)關(guān)。從(cóng)SDC 4號藍(lán)色羊毛標準(zhǔn)的(dí)測(cè)試(shì)結果(guǒ)不難發現，旋轉式日曬機中(zhōng)樣(yàng)品(pǐn)測試結(jié)果(guǒ)的均(jūn)匀性不如單一的輻(fú)照度的均(jūn)匀性(xìng)好。

2.2 平(píng)板(bǎn)式氙(xiān)燈(dēng)日(rì)曬(shài)機

由於平板(bǎn)式(shì)氙燈日曬機(jī)的構造不適合使用(yòng)計算方法(fǎ)來研(yán)究測試均(jūn)匀(yún)性問題，以下以Q-Sun Xe-3 氙燈老化試驗(yàn)箱(xiāng)型號為例，通(tōng)過試驗的(dí)方法進(jìn)行研究。測(cè)試樣品同樣選(xuǎn)用SDC 4號藍(lán)色(sè)羊(yáng)毛(máo)標準(zhǔn)。

把1 9塊SDC 4號藍色(sè)羊毛(máo)標準放在(zài)該平板(bǎn)日曬機裏的不(bù)同位置進行曝(pù)曬(shài)(見圖(tú)4)，測(cè)試每(měi)個(gè)試樣的(dí)顏(yán)色(sè)變化。試驗按(àn)照(zhào)GB/T 8427的(dí)6.1節歐(ōu)洲曝曬(shài)條(tiáo)件(jiàn)中的(dí)通常(cháng)條(tiáo)件(jiàn)進(jìn)行測試，曝曬方(fāng)法(fǎ)選擇(zé)方法3，把SDC 4號(hào)藍(lán)色(sè)羊(yáng)毛(máo)標(biāo)準(zhǔn)曬至顏(yán)色變化達到灰卡3級(jí)後停(tíng)止(zhǐ)。整個曝曬過程中(zhōng)，所(suǒ)有藍(lán)色羊(yáng)毛標準的位置保(bǎo)持不變。試(shì)驗結束(shù)後(hòu)，采(cǎi)用CIE L^*a^*b^* 顏色係統，10°標準觀察(chá)者，D₆₅。光(guāng)源，用積分(fēn)球(qiú)分光光(guāng)度計讀(dú)取所有的顏色(sè)變(biàn)化(huà)的(dí)△E^*值。

測試結(jié)果(guǒ)顯(xiǎn)示(shì)，1 9塊(kuài)SDC 4號藍色(sè)羊毛(máo)標準的(dí) △E。值(zhí)的(dí)標(biāo)準偏(piān)差除以(yǐ)平(píng)均(jūn)值(zhí)為(wéi)4%。

圖(tú)4表(biǎo)明(míng)，Q-Sun Xe-3型(xíng)平板(bǎn)式氙(xiān)燈(dēng)日曬(shài)機(jī)在試(shì)驗中表(biǎo)現(xiàn)出很好的褪(tuì)色均匀(yún)性。在平板(bǎn)式日曬機中的不(bù)同位置的試樣(yàng)的試驗(yàn)結果(guǒ)非(fēi)常相(xiāng)近(jìn)。經計算， SDC 4號藍(lán)色羊(yáng)毛標準(zhǔn)每個(gè)試樣的(dí)△E^*值的最(zuì)大(dà)值
，最小值與平(píng)均值之(zhī)間(jiān)的差的百分(fēn)比(bǐ)也隻(zhī)有 +6. 32%和-7.97%。而(ér)這一差異(yì)包含(hán)了測(cè)量誤差，樣品的溫(wēn)度和濕(shī)度誤差等。

3 結論(lùn)

在(zài)IS0 105 B02進行修訂(dìng)的同時，GB/T 8427 也(yě)進行了修(xiū)訂，並且(qiě)GB/T 8427標準(zhǔn)中(zhōng)已經(jīng)增(zēng)加了(liǎo)平(píng)板式(shì)氙燈(dēng)日(rì)曬機(jī)的(dí)相關內(nèi)容。本文關於(yú)平(píng)板(bǎn)式日(rì)曬機的研(yán)究結(jié)果為(wéi)國標(biāo)的修訂提供了(liǎo)佐(zuǒ)證(zhèng)。這也(yě)表明，不(bù)但(dàn)旋轉(zhuǎn)式日曬(shài)機符合(hé)GB/T 8427的(dí)要(yào)求，新型(xíng)的平(píng)板(bǎn)式(shì)日曬機也(yě)能滿足(zú)標(biāo)準(zhǔn)的(dí)要求。

本文(wén)通過計(jì)算(suàn)和試驗(yàn)的(dí)方法(fǎ)研(yán)究了旋(xuán)轉式(shì)日曬(shài)機和平板式(shì)日(rì)曬機(jī)測試均(jūn)匀性(xìng)的問題。通(tōng)過(guò)研究進一(yī)步證明了(liǎo)平(píng)板式(shì)日曬(shài)機符合GB/T 8427對(duì)測(cè)試均匀性的(dí)要(yào)求。同時指(zhǐ)出(chū)，旋轉(zhuǎn)式(shì)樣品(pǐn)架不同位(wèi)置的測試(shì)條件也存在(zài)差(chà)異(yì)。

無論(lùn)是(shì)旋轉式(shì)日曬機還(huán)是(shì)平板式日曬機，不同(tóng)位置的樣(yàng)品架上(shàng)不可能得到完(wán)全一致的測(cè)試(shì)結(jié)果，都會存(cún)在(zài)一(yī)定(dìng)的(dí)差異(yì)。隻要將這些(xiē)差(chà)異控(kòng)製(zhì)在標準規(guī)定(dìng)的範(fàn)圍內(nèi)，就能滿(mǎn)足GB/T 8427及其他相(xiāng)關(guān)標準的要求(qiú)。