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耐摩擦色牢度测试标准与测试条件的区别,你都掌握了吗?

发布时间2019-09-27        浏览次数:80

    色牢度 (Color fastness)又称染色牢度、染色坚牢度。是指纺织品的颜色对在加工和使用过程中各种作用的抵抗力。根据试样的变色和未染色贴衬织物的沾色来评定牢度等级。纺织品色牢度测试是纺织品内在质量测试中一项常规检测项目。纺织品在其使用过程中会受到光照、洗涤、熨烫、汗渍、摩擦和化学药剂等各种外界的作用,有些印染纺织品还经过特殊的整理加工,如树脂整理、阻燃整理、砂洗、磨毛等,这就要求印染纺织品的色泽相对保持一定牢度。摩擦牢度是指染色织物经过磨擦后的掉色程度,可全为干态磨擦和湿态摩擦。摩擦牢度以白布沾色程度作为评介原则,共分5级,数值越大,表示摩擦牢度越好。
    摩擦色牢度是纺织品内在质量指标诸多色牢度测试的一项基础色牢度测试。各个国家的测试标准原理相同,但细节不同,本文就国际、美国、澳洲、加拿大、日本、 中国等不同国家的摩擦测试方法进行了对比和分析。
    一、9种耐摩擦色牢度测试方法
    本文介绍的不同组织、不同国家的纺织品摩擦色牢度标准方法共有9种:
    1、ISO 105— X12:2016《纺织品 色牢度试验 第X12部分:耐摩擦色牢度》
    2、CAN/CGSB 4.2 No.22—2004《纺织品试验方法 耐摩擦色牢度》
    3、GB/T 3920—2008《纺织品 色牢度试 验 耐摩擦色牢度》
    4、AS 2001.4.3—1995(R2016)《纺织品试验方法 第4.3部分:耐摩擦色牢度的测定》
    5、AATCC 8—2016《耐摩擦色牢度:摩擦测试仪法》
    6、JIS L0849:2013《耐摩擦色牢度试验方法》
    7、ISO 105-X16:2016《纺 织品 色牢度试验 第X16部分:摩擦色牢度-小面积》
    8、AATCC 116—2013《耐摩擦色牢度:旋转垂直摩擦牢度仪法》
    9、GB/T 29865—2013《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度 小面积法》。
    二、耐摩擦色牢度影响因素解析
    1、织物表面形态的影响
    由于未固着染料是造成摩擦色牢度差的主要原因,在干态条件下,对于表面粗糙或磨绒、起毛织物,坚硬如麻类织物,牛仔面料和涂料印花织物,如果进行干摩擦极易将织物表面堆积的染料、涂料或其他有色物质磨下来,甚至造成部分有色纤维断裂并形成有色微粒,使耐干摩擦色牢度进一步下降。对磨绒或起毛织物而言,织物表面的绒毛与摩擦布表面呈一定的夹角,并不是平行的,从而使摩擦头在做往复运动时的摩擦阻力增大,使这类织物的耐干摩擦色牢度下降。
    2、织物结构的影响
    轻薄型的织物(通常都是合成纤维或丝绸类织物)的试样表面,由于织物结构相对比较疏松,在进行干摩擦时,样品在压力和摩擦力的作用下会随摩擦头的运动而发生部分的滑移,从而使摩擦阻力增大,且摩擦效率提高。但在进行湿摩擦时,情况则与纤维素纤维完全不同。
    由于纤维的吸湿性极低或水膨化效应不明显,且水的存在起到了润滑剂的作用,这使得此类织物的耐湿摩擦色牢度要明显优于耐干摩擦色牢度。
    因此,对某些特定的织物,耐湿摩擦色牢度优于耐干摩擦色牢度的现象并不鲜见。此时,所选用的染料品种、染料的性能、染色和后整理的工艺条件等,虽然也会对耐摩擦色牢度产生影响,但与织物的组织结构和表面形态等物理因素相比,就显得不是非常重要了。
    发生此类情况的大多还是深色的产品,如黑、红和藏青等。当然,对灯芯绒、斜纹棉布和涂料印花等织物来说,在湿态条件下,由于其本身所采用的染料和印染工艺等原因,其耐湿摩擦色牢度通常为2级,甚至更低,并不优于其耐干摩擦色牢度。
    3、活性染料化学结构的影响 
    用活性染料染色的纤维素纤维织物在进行耐湿摩擦色牢度实验时,引起颜色转移的因素主要有两个:
    (1)是水溶性的染料在摩擦时被转移到了摩擦织物上,使原样褪色并使摩擦布沾色;
    (2)二是部分染色的纤维在摩擦时发生断裂,形成微小的有色纤维颗粒并被转移到摩擦织物上,造成沾色。
    可能影响活性染料耐湿摩擦色牢度的因素有:
    (1)活性染料自身的结构与特性;
    (2)织物的性质;
    (3)前处理效果、布面破损及表面光洁度等;
    (4)染色工艺及染色后皂洗的效果;
    (5)织物染色后的固色处理效果;
    (6)染色织物后整理的影响等。
    研究表明,虽然不同化学结构的活性染料与纤维素纤维形成的共价键强度、键的稳定性和附着力存在一定的差异,但对染色织物的耐湿摩擦色牢度的影响却无明显的差异。染色织物进行湿摩擦时,染料与纤维之间形成的共价键并不会断裂而产生浮色。而发生转移的染料通常是过饱和的,未与纤维形成共价键的,仅靠范德华力而产生吸附作用的染料,即所谓的浮色。
    4、活性染料染色程度的影响 
    活性染料染色织物的耐湿摩擦色牢度与染色的深度紧密关联,即在进行湿摩擦时,颜色的转移量与染色深度近乎成良好的线性关系。过量的染料并不能与纤维结合,而只能在织物表面堆积而形成浮色,严重影响织物的耐湿摩擦色牢度。
    未经特殊处理的棉纤维在湿态条件下会发生膨润,摩擦力增大,纤维强力下降,这些都为有色纤维的断裂、脱落和颜色的转移创造了良好的条件。因此,在染色前对纤维素纤维进行适当的前处理,如丝光、烧毛、纤维素酶光洁处理、煮练、漂白、洗涤、烘干,可以提高织物表面的光洁度和毛效、降低摩擦阻力、减少浮色,从而有效改善织物的耐湿摩擦色牢度。
    5、柔软剂的影响 
    通过柔软整理提高活性染料印花色牢度。柔软剂具有润滑作用,可降低摩擦系数,从而防止染料脱落。阳离子型柔软剂还可和阴离子型染料形成色淀,染料不易脱落。同时,色淀使染料溶解度下降,可改善湿摩擦牢度。但具有亲水性基团的柔软剂不利于湿摩擦牢度的提高。
    在生产实践过程中,可以通过使用固色剂来封闭染料的水溶性基团,控制成品色布的布面pH值,去除浮色,提高织物的平滑程度,从而提高织物的耐湿摩擦牢度。得当的前段预烘可以避免染料“泳移”。需要注意的因素有碱剂用量、汽蒸时间、水洗的方式、充分的皂洗等,前两者与染料的水解程度紧密相关,后两者与染品浮色直接有关。
    染色后的织物特别是长车轧染,要经过充分的水洗、皂洗等过程,去除纤维表面浮色和未反应及水解的染料,以免影响色牢度,如不注重染色的后处理,将会造成很差的色牢度,同时色光也会变得萎暗。
    在上述的影响织物摩擦色牢度的因素中,各因素的作用原理相差很大,影响程度也各不相同。色牢度问题看似简单,但所涉及的因素却相当复杂。
    三、测试结果影响因素
    由试验数据(略)可以看出,不同方法之间的湿摩擦色牢度结果相差0.5~1.5级,相差较大,因此判断纺织品的摩擦色牢度必须选择正确的测试方法。以下从几个不同角度分析对比湿摩擦牢度的差异及其原因。
    1、旋转式与往复式
    对于单色印花布,旋转式摩擦湿摩色牢度比往复式摩擦结果要略高0.5~1级,比日本过桥式湿摩擦牢度高1-1.5级。因此,对于单色纺织布料,小面积旋转式摩擦色牢度结果zui好,往复式摩擦居中,日本过桥式摩擦zui严格,结果zui差。
    旋转式摩擦虽然重锤压力略大,但摩擦次数相同的情况下,因其在同一小面积圆形位置上进行摩擦,摩擦布与织物接触面积远远小于往复式摩擦所接触的织物面积,因此沾染的颜色较少,故旋转式摩擦色牢度比往复式摩擦色牢度的结果要较好一些。
    日本测试标准往复摩擦次数为100次,其他往复式摩擦仅10次,相差悬殊,因此日标的摩擦测试总的接触面积和总的历程要长,故摩擦色牢度测试结果zui差,测试方法在以上8个标准中zui为严格。
    2、不同形状的摩擦头
    由ISO 105-X12:2001和GB/T 3920—2008两个标准的不同摩擦头的湿摩擦测试结果对比来看, 在往复式摩擦中,不同形状的摩擦头对结果也有直接影响,方头的湿摩擦色牢度与圆头相比,结果一致或者略好于圆头的湿摩擦色牢度半级。
    对比往复式摩擦测试方法可知,几个国家的往复式摩擦方法中重锤压力基本一致,为9N,往复动程为(103±5)mm或者(104±3)mm基本一致,摩擦次数也相同,但除此外,摩擦头的不同直接表现为摩擦头底面积不同,布料在摩擦过程中受力程度不同,方头面积482.6mm2大于圆头面积203.5mm2,因此方头摩擦时的压力要小于圆头摩擦,因此在湿摩擦布含水率一致的情况下,方头摩擦头所得的湿摩擦色牢度掉色略轻,但其结果与圆头摩擦头的色牢度差异不超过半级。
    对于圈绒类产品来说,考虑到不同形状摩擦头的测试结果差异较小,而圆形摩擦头易在摩擦过程中产生侧滑,故而国际ISO标准和中国GB国家标准要求圈绒类产品采用方形摩擦头进行摩擦色牢度的测试。
    3、取样方向
    为了在相同条件下对比几个标准在剪样方向不同时对结果的影响,特将美标AATCC 8—2013标准中的湿摩擦布含水率65%改变成100%,用于和ISO、GB等国家标准进行对比见表5。
    往复式摩擦中,同样都是圆头摩擦头、湿摩擦布含水都为100%的情况下,由结果可知,斜向取样的AATCC美标测试结果与沿着经纬向取样的测试结果一致或略好半级。
    这可能主要是由于沿着30˚角的方向,摩擦头在摩擦过程中与组织纱线的摩擦力比其垂直时,斜向与经纱纬纱摩擦时的摩擦力略小,故而斜向夹角取样方式的摩擦结果略好半级或一致。
    4、含水率
    AATCC标准湿摩擦圆头、斜向测试结果实际比国际标准和GB经纬向要略好,与上面分析的规律相反,这主要是因为AATCC标准含水率为65%,而GB和ISO标准为100%,两个条件相差较大,因此含水率较小的美国标准湿摩擦牢度较好。由此看来,含水率对于摩擦牢度结果的影响要大于取样方向对结果的zui终影响。
    5、经纬向测试的必要性分析
    经纬向测试结果有所不同主要是因为经纬向组织结构紧密程度往往不同,因此摩擦过程中摩擦布与纺织品接触的摩擦力以及总颜色接触量不同,所以导致两个方向的摩擦结果有所差异,这也是部分测试标准中要求经纬向都进行测试的重要性和必要性。
    6、小面积颜色的纺织品
    对于单色纺织品,由前面的试验我们得知:旋转式湿摩擦色牢度比往复式摩擦结果要略高0.5~1级,比日本过桥式湿摩擦色牢度高1~1.5级。因此,小面积旋转式摩擦色牢度结果zui好,往复式摩擦居中,日本过桥式摩擦zui严格,结果zui差。
    对于色织布、印花布,由于颜色面块较小,如果采用往复式摩擦,则摩擦过程中不同颜色混合沾染在摩擦布上,评级比较复杂之外,各个颜色之间的不同色牢度,以及颜色深浅的不同,都会对结果造成影响;而且这也是色织品、印花品在不同实验室间产生测试差异的主要原因, 不同实验室没办法取样完全一致,则采用往复摩擦时,不同实验室间的差距因为取样位置不同,摩擦混合颜色,zui终给出的色牢度也会不同。
    国际标准、美国标准、中国国家标准已经有专门的小面积摩擦色牢度测试标准方法,规定用旋转法对于色织布、印花布面的单个小面块颜色进行分别测试。但很多客户、采购商并不清楚这之间的差别,因 通常还是要求往复式摩擦方法,这对于产品实际色牢度的要求和控制是不太精确的。

    二、测试条件的区别
    摩擦色牢度测试是在摩擦色牢度测试仪上进行的。从摩擦方式上分,摩擦测试方法有平行往复式、过桥式和旋转摩擦三种。
    通常是将摩擦用标准白色棉布固定在摩擦头上,在一定压力作用下, 对染色织物按规定的摩擦方式,摩擦次数、摩擦动程完成测试操作。通常白色摩擦棉布分别采用干态和湿态两种条件,摩擦布试样干燥后在准光源下用标准沾色灰色样卡对摩擦白布的沾色程度进行评定。
    各个国家测试方法在摩擦动程、速度,摩擦头压力、尺寸,摩擦布含水量、加湿方式等各不相同,这些条件的不同都对测试结果产生影响。
    1、摩擦动程
    平行往复式摩擦动程一般为(104±3 )mm或者(103±5)mm,基本一致;过桥式为日本摩擦牢度标准,II型摩擦色牢度仪,其往复动程为100mm;旋转摩擦是固定在样品上方绕圆心旋转,接触面仅为圆形摩擦头面积。
    2、摩擦速度和次数
    往复式摩擦60次/min,即每秒1次,往复10次,共摩擦20s;
旋转式摩擦1转/秒,往复10圈,共摩擦20s;
    过桥式摩擦30次/min,即每2秒1次,往复100次,共摩擦200s。
    日标摩擦次数zui多,摩擦耗时zui长,是往复式和旋转式摩擦的10倍,因此其较长摩擦历程带来的是较为严格的测试,同样的纺织品用此方法测试结果较差。
    3、摩擦头大小和压力
    (1)对往复式摩擦标准来说,美标A ATCC 8—2013,澳标AS 2001.4.3—1995,加拿大标准CAN/CGSB-4.2 NO.22—2004圆柱形摩擦头直径为(16±0.1)mm,面积203.5mm2,压力为9N;国际标准ISO 105-X12:2001和GB/ T 3920—2008,具有两种摩擦头,一种是方形摩擦头尺寸为19mm×25.4mm,面积482.6mm2,另一种是圆柱形摩擦头直径为(16±0.1)mm,面积203.5 mm2,压力都是9N。
    (2)过桥式摩擦标准:日本标准JIS L0849:2013 的摩擦头较为特殊20×20mm方形,表面半径为45mm的曲面。
    (3)旋转摩擦标准:国际标准ISO 105-X16:2001,美标AATCC 116—2013,中国国家标准GB/T 29865—2013,这些标准的摩擦头也是圆柱形摩擦头直径(16±0.1)mm, 面积203.5mm2,但压力为11.1N。
    4、取样方向
    往复式摩擦标准、过桥式摩擦标准除美国AATCC标准是30°斜向取样外,均为经纬向分别取样;旋转摩擦标准为小面积固定原点摩擦,可不必裁剪取样。
    5、含水率
    美国AATCC标准中往复式摩擦和旋转摩擦都是要求 湿摩擦布含水率为65%。
    国际ISO标准,我国国家GB标准均要求含水率在95%~100%,但如果该含水率严重影响评级时,可以采用其他含水率,例如常用的含水率为(65±5)%。 加拿大CAN/CGSB标准、澳大利亚AS标准以及日本JIS过桥式摩擦标准要求含水率为100%。
    含水率越多,湿摩擦布湿润程度越大,而染料通常在湿润状态下容易水解掉色,所以含水率越大,湿摩擦色牢度结果越低。







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