1 IS0 105 B02的廣泛性和局限性

GB/T 8427 - 2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐人造光色牢度 氙弧》是修改采用IS0 105 B02： 1994《紡織品色牢度試驗(yàn)B02部分：耐人造光色牢度：氙燈》及其修改單對(duì)GB/T 8427-1998進(jìn)行修訂后產(chǎn)生的。

IS0 105 B02是紡織行業(yè)一項(xiàng)應(yīng)用非常廣泛的國際標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)利用氙燈光源來加速測(cè)試紡織品因光照、溫度及濕度等因素共同作用而產(chǎn)生的褪色和變色性能。除GB/T 8427之外，還有很多國標(biāo)也采用或引用了該標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 8431 - 1998、GB 11189.1-1989、GB 11189.2-1989、GB/T 14576 -1993及GB/T 16991-1997等。

但I(xiàn)S0 105 B02在某些方面也存在一定的局限性，如要求日曬機(jī)的樣品架是旋轉(zhuǎn)式的。這是明顯的儀器硬件特性限制，與ISO有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所用儀器應(yīng)盡可能以性能為基礎(chǔ)的基本原則相違背，也不符合當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展潮流，所以有必要對(duì)它進(jìn)行修改。 2007年7月ISO/TC 38在美國拉斯維加斯召開的年會(huì)上，中國、英國及印度等國家提出了重新修訂 IS0 105-B02的提案并獲得通過。委員會(huì)已授權(quán)英國牽頭成立工作組來負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)的修訂。

同樣應(yīng)用廣泛的AATCC TM16也曾存在上述問題，但該標(biāo)準(zhǔn)已于2003年作了修訂，刪除了原有的關(guān)于旋轉(zhuǎn)樣品架的內(nèi)容。

2 旋轉(zhuǎn)式與平板式日曬機(jī)的測(cè)試均勻性

以上部分已經(jīng)提到IS0 105 B02中要求樣品架是旋轉(zhuǎn)的。這一要求往往給人們?cè)斐梢环N誤解，認(rèn)為只有旋轉(zhuǎn)式日曬機(jī)才能用于ISO紡織品日曬牢度的測(cè)試。其實(shí)，在IS0 105 B02的此類要求是由歷史原因及當(dāng)時(shí)的技術(shù)局限性造成的，并不說明旋轉(zhuǎn)式樣品架的測(cè)試均勻性一定好于平板式。下面通過計(jì)算和試驗(yàn)來研究2種氙燈日曬機(jī)的測(cè)試均勻性。

2.1 旋轉(zhuǎn)式氙燈日曬機(jī)

日曬機(jī)曝曬倉的曝曬條件是通過多種參數(shù)的綜合控制而得到的，是一個(gè)復(fù)雜的氣候系統(tǒng)。從理論上說，對(duì)日曬機(jī)測(cè)試均勻性的研究需要從光照、溫度及濕度等各個(gè)方面來考慮。本文僅從輻照均勻性角度出發(fā)，用計(jì)算和試驗(yàn)的方法對(duì)旋轉(zhuǎn)式氙燈日曬機(jī)進(jìn)行研究。

以市場上某型號(hào)日曬色牢度儀為例。該機(jī)型是旋轉(zhuǎn)式的，日曬機(jī)曝曬倉的中間是一根氙燈管，樣品架圍繞在燈管的周圍并以燈管為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所圍成的空間近似是圓柱形(見圖1)。

從理論上說，只有在燈管長度為無限長，而且燈管上的每一點(diǎn)的光強(qiáng)都相同的情況下，在樣品架上離燈管相同距離的點(diǎn)才能形成相同的光強(qiáng)分布。但實(shí)際情況是燈管長度有限，而且燈管各點(diǎn)的光強(qiáng)并不完全相同(一般燈管兩端的光強(qiáng)要比中間點(diǎn)的弱)，從而導(dǎo)致不同高度樣品架上的樣品接收到的光強(qiáng)不同。為了計(jì)算不同位置樣品架上的樣品接收到的光強(qiáng)之間的差異，故把圖1簡化(見圖2)。

在圖2中，燈管(發(fā)光部分)的長度為a，燈管與樣品架之間的距離為b，樣品架的長度為c。圖中A 點(diǎn)是樣品架的上端點(diǎn)，B點(diǎn)是樣品架的中間位置。假設(shè)燈管均勻發(fā)光，其光強(qiáng)用I來表示。那么A、B兩點(diǎn)接收到的光強(qiáng)的計(jì)算公式分別為：

通過測(cè)量，設(shè)備的實(shí)際尺寸為：a≈10 cm，b≈25 cm，c≈14 cm。把a(bǔ)、b、c的數(shù)值代入P_A、P_B二式，經(jīng)計(jì)算P_A≈93.14%P_B。由此可知，樣品架中間位置 (B點(diǎn))的光強(qiáng)大于兩端位置(A點(diǎn))的光強(qiáng)。

進(jìn)一步研究后發(fā)現(xiàn)，越是靠近樣品架中間位置的光強(qiáng)越大;越是靠近樣品架兩端位置的光強(qiáng)越小。具體情況見圖3：

圖3 樣品架上任一點(diǎn)與中心位置的光強(qiáng)之比 以上數(shù)學(xué)計(jì)算是在假設(shè)燈管功率均勻的前提下所得的結(jié)果，而實(shí)際情況下燈管沿軸向的發(fā)光功率分布并不均勻，一般是中間高、兩端低。如果把燈管功率分布不均勻這一因素也考慮在內(nèi)的話，上述旋轉(zhuǎn)式氙燈日曬機(jī)的輻照度至少存在7%以上的差異，試驗(yàn)箱內(nèi)不同高度的樣品架上接收到的光強(qiáng)是不同的。當(dāng)然，除了輻照度之外，測(cè)試條件還和溫度、濕度等其他條件相關(guān)，上面的計(jì)算還表明旋轉(zhuǎn)式樣品架上不同位置的輻照度之間是有差異的。這就足以證明樣品架上不同位置測(cè)試條件之間存在差異，并最終導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果之間存在差異。

以下通過試驗(yàn)方法來進(jìn)一步研究以上型號(hào)旋轉(zhuǎn) 式氙燈日曬機(jī)的測(cè)試均勻性。測(cè)試樣品選用SDC 4 號(hào)藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)。

把8塊SDC 4號(hào)藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)放在旋轉(zhuǎn)式氙 燈日曬機(jī)里。把它們安裝在同一個(gè)樣品架上，從上到 下排列，測(cè)試每個(gè)試樣的顏色變化。試驗(yàn)按照GB/T 8427的6.1節(jié)歐洲曝曬條件中的通常條件進(jìn)行測(cè) 試，共測(cè)試76 h。整個(gè)曝曬過程中，所有藍(lán)色羊毛標(biāo) 準(zhǔn)的位置保持不變。試驗(yàn)結(jié)束后，采用CIE L^*a^*b^* 顏色系統(tǒng)，10°標(biāo)準(zhǔn)觀察者，D₆₅光源，用積分球分光 光度計(jì)讀取所有的顏色變化的△E^*值。

測(cè)試結(jié)果顯示，8塊SDC 4號(hào)藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)的 △E。值的標(biāo)準(zhǔn)偏差除以平均值為10%。

如上所述，試樣測(cè)試結(jié)果的均勻性不只與輻照度的均勻性有關(guān)，而且與溫度、濕度等其他條件有關(guān)。從SDC 4號(hào)藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)式日曬機(jī)中樣品測(cè)試結(jié)果的均勻性不如單一的輻照度的均勻性好。

2.2 平板式氙燈日曬機(jī)

由于平板式氙燈日曬機(jī)的構(gòu)造不適合使用計(jì)算方法來研究測(cè)試均勻性問題，以下以Q-Sun Xe-3 氙燈老化試驗(yàn)箱型號(hào)為例，通過試驗(yàn)的方法進(jìn)行研究。測(cè)試樣品同樣選用SDC 4號(hào)藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)。

把1 9塊SDC 4號(hào)藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)放在該平板日曬機(jī)里的不同位置進(jìn)行曝曬(見圖4)，測(cè)試每個(gè)試樣的顏色變化。試驗(yàn)按照GB/T 8427的6.1節(jié)歐洲曝曬條件中的通常條件進(jìn)行測(cè)試，曝曬方法選擇方法3，把SDC 4號(hào)藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)曬至顏色變化達(dá)到灰卡3級(jí)后停止。整個(gè)曝曬過程中，所有藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)的位置保持不變。試驗(yàn)結(jié)束后，采用CIE L^*a^*b^* 顏色系統(tǒng)，10°標(biāo)準(zhǔn)觀察者，D₆₅。光源，用積分球分光光度計(jì)讀取所有的顏色變化的△E^*值。

測(cè)試結(jié)果顯示，1 9塊SDC 4號(hào)藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)的 △E。值的標(biāo)準(zhǔn)偏差除以平均值為4%。

圖4表明，Q-Sun Xe-3型平板式氙燈日曬機(jī)在試驗(yàn)中表現(xiàn)出很好的褪色均勻性。在平板式日曬機(jī)中的不同位置的試樣的試驗(yàn)結(jié)果非常相近。經(jīng)計(jì)算， SDC 4號(hào)藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)每個(gè)試樣的△E^*值的最大值、最小值與平均值之間的差的百分比也只有 +6. 32%和-7.97%。而這一差異包含了測(cè)量誤差，樣品的溫度和濕度誤差等。

3 結(jié)論

在IS0 105 B02進(jìn)行修訂的同時(shí)，GB/T 8427 也進(jìn)行了修訂，并且GB/T 8427標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)增加了平板式氙燈日曬機(jī)的相關(guān)內(nèi)容。本文關(guān)于平板式日曬機(jī)的研究結(jié)果為國標(biāo)的修訂提供了佐證。這也表明，不但旋轉(zhuǎn)式日曬機(jī)符合GB/T 8427的要求，新型的平板式日曬機(jī)也能滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

本文通過計(jì)算和試驗(yàn)的方法研究了旋轉(zhuǎn)式日曬機(jī)和平板式日曬機(jī)測(cè)試均勻性的問題。通過研究進(jìn)一步證明了平板式日曬機(jī)符合GB/T 8427對(duì)測(cè)試均勻性的要求。同時(shí)指出，旋轉(zhuǎn)式樣品架不同位置的測(cè)試條件也存在差異。

無論是旋轉(zhuǎn)式日曬機(jī)還是平板式日曬機(jī)，不同位置的樣品架上不可能得到完全一致的測(cè)試結(jié)果，都會(huì)存在一定的差異。只要將這些差異控制在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，就能滿足GB/T 8427及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。