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新版国标中的欧美曝晒条件

来源:翁开尔有限公司  发布时间:2019-6-11T16:26:41

1前言

GB/T 8427- 2008《纺织品 色牢度试验 耐人造光色牢度 氙弧》(以下简称新版标准)是修改采用IS0 105 B02:1994及其修改单对GB/T 8427 -1998进行修订后产生的最新版本。在纺织行业. GB/T 8427是一个广泛用于耐光色牢度检测的试验方法标准,主要原理是利用氙灯光源来模拟纺织品的颜色在大气环境下因光照等因素的作用而加速产生的褪色。在解读新版标准之前,有必要了解大气环境如何对材料和产品产生破坏。

2 纺织品日晒色牢度测试原理

2.1 户外老化因素

老化损害主要由3个因素引起:光照、温度和湿度。这3个因素中的任一个都会引起材料老化,它们的共同作用大于其中任一因素造成的危害。

2.1.1 光照

高分子材料的化学键对太阳光中不同波段光线的敏感性不同,一般对应一个阈值,太阳光的短波段紫外线是引起大部分聚合物物理性能老化的主要原因。然而,对于某些颜料和染料,长波段紫外线甚至可见光也会对其产生破坏,造成变色或褪色。

2.1.2 温度

温度越高,化学反应速度越快。老化反应是一种光致化学反应,温度不影响光致化学反应中的光致反应速度,却影响后继的化学反应速度。因此,温度对材料老化的影响往往是非线性的。

2.1.3湿度

水会直接参与材料老化反应。雾、霾、露水和雨水等是自然界中水的几个主要表现形式。研究表明,户外材料每天都将长时间处于潮湿状态(平均每天长达8~12 h)。而露水是户外潮湿的主要原因。露水造成的危害比雨水更大,因为它附着在材料上的时间更长,形成更为严酷的潮湿侵蚀。

2.2氙灯加速耐光测试

2. 2,1 模拟日光

作为日晒机的光源,氙灯可产生紫外线、可见光和红外线,能够很好地模拟全光谱太阳光。

氙灯产生的光谱用于测试前必须经过过滤,减少不需要的部分紫外光谱。使用不同类型的玻璃滤光器可以得到不同的光谱。滤光器的使用取决于被测材料和产品最终使用条件。由于不同过滤器过滤的紫外线短波段截止点的不同。这将在很大程度上影响老化的速度和类型。有3类经常使用的滤光器:日光过滤器、窗玻璃过滤器和紫外延展过滤器。在纺织品测试中一般选择窗玻璃过滤器。

图1是Q-Lab公司配备有过滤器的Q-Sun氙灯老化试验箱的光谱与透过玻璃的太阳光光谱之间的比较。


2.2.2控制辐照度

最新的氙灯日晒机需装备有辐照度控制系统. Q-Lab公司的Q-Sun日晒色牢度仪使用的是太阳眼闭环控制系统,可提供稳定的光照强度。

在氙灯测试系统内,控制辐照度非常重要。氙灯光谱范围可从295 nm延伸到3 000 nm,最新的标准中要求光强的控制基于点控制(如IS0 11341- 2004、ASTM G 155-05a_、IS0 4892-2: 2003 等),控制点的选择则基于模拟环境和检测材料性能的不同,对于户外环境,检测材料的物理性能,一般采用340 nm控制点;而对于室内环境,检测材料的变色和褪色,一般采用420 nm控制点。

2.2.3控制温度

氙灯测试设备中,对温度的控制很也重要,因为温度影响材料老化的速率。氙灯日晒机一般是通过黑板温度计或黑标温度计来精确控制样品表面温度。有些型号的氙灯日晒机还能同时控制箱体空气温度,以达到全面控制曝晒环境温度的目的。

2.2.4 模拟潮湿

氙灯日晒机可以通过水喷淋或湿度控制系统来模拟潮湿的影响。水喷淋可以模拟雨水对户外产品的热冲击和应力腐蚀。湿度会影响某些物品(比如某些纺织品或油墨等)发生老化的类型和速度。在此类材料的测试标准中都建议控制相对湿度。

3新版标准曝晒条件分析

3.1 蓝色羊毛标样

在新版标准的6.1节中指出,欧洲曝晒条件使用标准4.1.1节中规定的蓝色羊毛标样1~8;同样在标准的6.2节中也指出,美国曝晒条件使用标准 4.1.2节中规定的蓝色羊毛标样L2~L9。蓝色羊毛标样1~8和L2~L9是类似的,但使用不同蓝色羊毛标样获得的测试结果进行比较时,要注意到2组蓝色羊毛标样的褪色性能可能不同,因此.2组标样所得结果不可互换。

3.2对辐照度的要求

在标准的“4.2.1.1 风冷氙灯设备”中,对过滤器(Window IR过滤器)的要求是:置于光源和试样及蓝色羊毛标准之间,使紫外光谱稳定衰减。所用滤光玻璃的透光率在380~750 nm之间至少为90%,而在310~320 nm之间则降为0,同时要求氙弧光谱中所含红外辐射量要稳定地减少。

在“4.2.1.2水冷氙灯设备”中,描述了2种过滤器,都要求包括内层和外层滤光玻璃容纳和引导冷却水流动。滤光器置于光源和试样及蓝色羊毛标准之间,使紫外光谱和部分红外光谱可稳定衰减。其中:一种是对应欧洲曝晒条件的,要求内外过滤器都是IR过滤器并和窗玻璃外罩组成滤光系统(Win- dow IR过滤器).滤光系统的透射率在380~750 nm之间至少为90%,而在310~320 nm之间则降为0;另一种是对应美国曝晒条件的,要求内过滤器为硼硅玻璃,外过滤器为透明钠钙玻璃(Window B/ SL过滤器),起到阻断较低波长的光谱辐射的作用,使到达试样上的光谱辐射和与经过一般窗玻璃后的大致相等。以上提到的Window IR过滤器和Win- dow B/SL过滤器的光强截止点及适合标准见表1:

过滤器名称光强截止点使用场合
Windows B/L300nm推荐用AATCC(如TM 16-3);符合大部分ISO以及ASTM要求
Window IR310nm减少热量以达到更低的曝晒温度;适用于ISO 105-B02“欧洲要求”,不符合大部分ISO以及ASTM有光要求

3.3对温度及湿度的要求

标准的“6.1 欧洲曝晒条件”中,对通常曝晒条件的要求是:中等有效湿度,湿度控制标样的色牢度为5级,最高黑标温度50℃。

而“6.2美国曝晒条件”中,对曝晒条件的要求是:黑板温度(63±1)℃,试验箱内相对湿度(30± 5)%,低有效湿度,湿度控制标样的色牢度为6~7 级。

3.4对设备的综合要求

如果既要满足新版标准中的欧洲曝晒条件又要满足其中的美国曝晒条件,那么对测试设备的要求是:同时配备蓝色羊毛标样1~8和L2~L9;同时配备Window IR过滤器和Window B/SL过滤器;同时配备黑板温度计和黑标温度计。具体来说,按表2 中的参数分别运行标准中的欧洲曝晒条件和美国曝晒条件。

 曝晒条件
欧洲美国
蓝色羊毛标样蓝色羊毛标样1~8蓝色羊毛标样L2~L9
过滤器Window IRWindow B/S
辐照度1.10 W/m2@420nm1.10 W/m2@420nm
温度计黑标温度计黑板温度计
温度黑标温度最高50℃黑板温度63℃
湿度中等有效湿度相对湿度30%

也就是说,同时满足表2中欧洲和美国曝晒条件的测试参数的氙灯日晒机才真正满足新版标准的要求。

4结束语

通过对新版标准的解读不难发现,在该标准中其实包含了2个不同的测试条件:欧洲曝晒条件和美国曝晒条件,也就是通称的欧标和美标。两者在蓝色羊毛标样、过滤器、辐照度、温度和湿度控制等方面均有所不同,采用时应严格区分,根据实际情况选择使用。