在紡織品物理檢測(cè)項(xiàng)目中，日曬色牢度是一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)。日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)的購置成本和使用費(fèi)用比較高。目前，市場(chǎng)上的日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)有水冷和風(fēng)冷兩種機(jī)型多種款式。如何科學(xué)選擇適用的機(jī)型和款式，是紡織品檢測(cè)技術(shù)和管理人員需要認(rèn)真對(duì)待的問題。日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)采用模擬自然環(huán)境測(cè)試紡織品在陽光照射下的褪色程度，現(xiàn)多用氙弧燈管模擬太陽光，由于氙弧燈管功率較大，使用中產(chǎn)生大量熱量，因此需要進(jìn)行強(qiáng)制散熱。根據(jù)氙弧燈管散熱方式不同，日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)有風(fēng)冷和水冷兩種機(jī)型，市場(chǎng)上常見的風(fēng)冷機(jī)型為美國(guó)ATLAS 公司生產(chǎn)的Xenotest 150S+和 Alpha，美國(guó)Q- Panel公司生產(chǎn)的Q- Sun Xe- 1和Xe- 3 以及國(guó)內(nèi)幾個(gè)廠家生產(chǎn)的仿型機(jī)；水冷機(jī)型為美國(guó) ATLAS 公司生產(chǎn)的 CI3000等。

1.日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展歷史

1918年德國(guó)人發(fā)明了日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)，用碳弧棒作為模擬光源。由于受當(dāng)時(shí)材料制造技術(shù)的限制，碳弧棒四周發(fā)光不均勻，且每次使用后都要清除積炭，因此，*早的日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)采用將1根碳弧棒放在中間，樣品放在四周轉(zhuǎn)鼓上的結(jié)構(gòu)。1954 年，用氙弧燈做模擬光源的日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)問世，沿用了轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，*款水冷型日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)于 1977 年在美國(guó)問市。20年后，采用3 支氙弧燈管平行放置和平板式樣品架的風(fēng)冷型日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)在美國(guó)被推向市場(chǎng)。

2.早期的風(fēng)冷型日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)

*早的氙弧燈日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)采用風(fēng)冷散熱。由于轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)中間只能放一支燈管，大多數(shù)試驗(yàn)對(duì)轉(zhuǎn)鼓樣品上的光照能量有嚴(yán)格要求，樣品離燈管的距離（即轉(zhuǎn)鼓半徑）很小，測(cè)試面積必然也小，因此，一些關(guān)鍵測(cè)試參數(shù)控制技術(shù)的應(yīng)用在成本上就較高。這一問題一直延續(xù)到今，如 ATLAS Xenotest150S+測(cè)試面積只有 0.07 m2（103 in2），不能進(jìn)行光輻照度和測(cè)試室空氣溫度自動(dòng)控制，不能滿足美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) AATCC TM 16—2003《光照色牢度：氙弧燈暴曬》對(duì)光輻照度和測(cè)試室空氣相對(duì)濕度的控制指標(biāo)和精度要求。

3.水冷型日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)

對(duì)轉(zhuǎn)鼓式日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)來說，解決風(fēng)冷機(jī)測(cè)試面積小和關(guān)鍵參數(shù)控制成本高問題的方法是采用大功率水冷燈管，水冷燈管的結(jié)構(gòu)比風(fēng)冷燈管要復(fù)雜得多，燈管組件見圖1。

使用中高純度的冷卻水在燈管和內(nèi)層濾光器之間和內(nèi)外層濾光器之間循環(huán)流動(dòng)，帶走熱量。由于使用大功率水冷燈管，轉(zhuǎn)鼓半徑加大，測(cè)試樣品面積也隨之增加，多項(xiàng)關(guān)鍵測(cè)試參數(shù)控制技術(shù)得以應(yīng)用。自1977 年推出水冷型日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)后，目前其測(cè)試量和測(cè)試環(huán)境控制方面已經(jīng)得到很大提高。

                     圖 1 水冷燈管組件

在業(yè)界形成一種印象：風(fēng)冷型代表的是小的、低檔的日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)，水冷型代表的是大的、高檔的日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)。目前只有美國(guó)ATLAS公司在生產(chǎn)水冷型日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)，紡織行業(yè)*常用的機(jī)型是CI3000。由于水冷型日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)加大了測(cè)試面積，提高了測(cè)試環(huán)境參數(shù)控制性能，購機(jī)成本和使用費(fèi)用隨之增加。所以盡管水冷型有許多優(yōu)點(diǎn)，不少國(guó)內(nèi)檢測(cè)機(jī)構(gòu)和企業(yè)多基于成本考慮和測(cè)試量多少，*終選擇了風(fēng)冷型，如ATLASXenotest 150S+等。

4.水冷型日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

4.1 優(yōu)點(diǎn)

4.1.1 功率大。如轉(zhuǎn)鼓式風(fēng)冷日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)燈管*大功率是 2.8 k W，而水冷型*低的也達(dá)到 4.8 k W。

4.1.2 測(cè)試面積大。如ATLAS CI3000的測(cè)試面積為0.22 m2（339 in2）。

4.1.3 關(guān)鍵測(cè)試參數(shù)閉環(huán)控制。能對(duì)光輻照度、黑板溫度、測(cè)試室空氣溫度和相對(duì)濕度實(shí)現(xiàn)精確控制，這是轉(zhuǎn)鼓式風(fēng)冷型日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)所不能做到的。

4.2 缺點(diǎn)

4.2.1購置成本高。如ATLAS CI3000購機(jī)成本根據(jù)配置不同每臺(tái)需要6 萬~ 8 萬美元。

4.2.2 耗材費(fèi)用高。水冷機(jī)型的耗材包括燈管、內(nèi)外濾光器、純水過濾器、黑板溫度計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定燈管等。一臺(tái)經(jīng)常使用的機(jī)器年耗材費(fèi)用8萬~10萬元人民幣；燈管每支售價(jià)高達(dá)1400美元。

4.2.3 故障率高。水冷機(jī)型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)部件多，容易損壞，維修相對(duì)不方便。

4.2.4 樣品擺放不方便。與轉(zhuǎn)鼓式風(fēng)冷型日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)一樣，只能掛放規(guī)定尺寸的片狀樣品。

4.2.5 燈管更換不方便。從圖 1 可知，水冷型日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)的燈管更換需要移開樣品、放水、取出濾光器，然后才能更換燈管；而且需要2名操作人員配合。

4.2.6 光輻照度標(biāo)定不方便。水冷型采用標(biāo)準(zhǔn)燈管進(jìn)行光輻照度標(biāo)定，操作步驟與換燈管差不多，標(biāo)定值需要人工讀數(shù)，再輸入機(jī)器。標(biāo)準(zhǔn)燈管也有一定的使用壽命。

5.平板式風(fēng)冷型日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)

針對(duì)水冷型的上述缺點(diǎn)，美國(guó) Q- Panel 公司于1997年推出Q- Sun全功能平板式風(fēng)冷日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)。該機(jī)器將3支燈管平行放置，采用平板式樣品架、多參數(shù)閉環(huán)控制、電子式光輻照度標(biāo)定和型濾光器等多項(xiàng)技術(shù)（測(cè)試室結(jié)構(gòu)見圖2），在原有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)燈管室和樣品架的更新設(shè)計(jì)，使總燈管功率達(dá)到 5.4 k W，測(cè)試樣品面積達(dá)到 0.32 m2（501 in2），可以擺放多種尺寸和形狀的樣品，而耗材只有燈管（每支260 美元）。與水冷型相比，Q- Sun日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)測(cè)試面積比ATLAS CI3000大48 %，購機(jī)成本每臺(tái)則低1.5萬 ~ 2萬美元，年使用費(fèi)用低7萬~ 8萬元人民幣。

 圖 2 平板式風(fēng)冷型日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)測(cè)試室結(jié)構(gòu)

6.標(biāo)準(zhǔn)

常用的日曬色牢度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有 AATCC TM 16—2003、ISO 105 B02:1998《耐人造光色牢度：氙弧》和 GB/T 8427—1998《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐人造光色牢度：氙弧》等。這些標(biāo)準(zhǔn)都明確指出燈管風(fēng)冷、水冷與測(cè)試結(jié)果無關(guān)，而對(duì)影響日曬色牢度測(cè)試的關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)如光輻照度、黑板溫度、測(cè)試室空氣溫度和相對(duì)濕度及其控制技術(shù)提出了嚴(yán)格的要求。AATCC TM 16—2003 對(duì)測(cè)試暴曬條件的指標(biāo)和誤差范圍作出了明確的規(guī)定見表 1；取消了與測(cè)試無關(guān)的對(duì)機(jī)器硬件的限制，實(shí)際上廢棄了舊標(biāo)準(zhǔn)AATCC 16 E—1989《光照色牢度：氙弧燈暴曬》及其相關(guān)的水冷燈管等技術(shù)要求。

7.可比性

由于歷史原因，有很多用戶使用過或正在使用轉(zhuǎn)鼓式風(fēng)冷、水冷或*新平板式風(fēng)冷日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)，這些機(jī)型測(cè)試結(jié)果的一致性和機(jī)型之間的可比性如何，是大家非常關(guān)注的一個(gè)問題。這個(gè)問題可以從以下兩個(gè)方面來看：

7.1 標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)制定的目的是保證測(cè)試結(jié)果的一致性。首先，日曬色牢度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)色羊毛布和樣品一起暴曬，結(jié)果分級(jí)評(píng)定的辦法。其結(jié)果是定性的，每個(gè)色牢度級(jí)別之間有一定的色差范圍（見表2），因此按照同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的暴曬條件在不同機(jī)器上所做的結(jié)果落入同一級(jí)范圍是相對(duì)容易的。其次，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)暴曬條件提出了嚴(yán)格的要求，應(yīng)該說按照同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的暴曬條件在不同機(jī)器上所做的結(jié)果的可比性很高，否則標(biāo)準(zhǔn)的制定就失去了意義。如水冷型 ATLAS CI3000 型和風(fēng)冷型 Q- SunXe- 3 型，由于它們都能對(duì) 4 個(gè)關(guān)鍵暴曬參數(shù)進(jìn)行閉

環(huán)控制，滿足嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求，因此，這兩個(gè)機(jī)型檢測(cè)結(jié)果的可比性就很高。但對(duì)同樣是 ATLAS 生產(chǎn)的風(fēng)冷型

Xenotest 150S+和水冷型 CI3000，由于前者不能進(jìn)行光輻照度和測(cè)試室空氣溫度自動(dòng)控制，其本身試驗(yàn)的一致性就很差。如新燈管曬 80 h 就達(dá)到要求，老燈管往往要 90 h，很難保證其測(cè)試結(jié)果與能對(duì) 4個(gè)關(guān)鍵暴曬參數(shù)進(jìn)行閉環(huán)控制的CI3000 機(jī)型的可比性。

7.2獨(dú)立試驗(yàn)

日曬色牢度檢測(cè)是一門實(shí)驗(yàn)技術(shù)，試驗(yàn)結(jié)果往往更能說明問題。從1998年—2000 年，AATCC 和ISO組織 6個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室，對(duì)多個(gè)ATLAS水冷型和Q-Sun風(fēng)冷型做了108組對(duì)比試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，ATLAS 機(jī)器測(cè)試結(jié)果的一致性為±（4 % ~ 13 %），Q-Sun 為±（5 % ~ 8 %）。從表3中可以看出，采用Q-Sun測(cè)試結(jié)果更準(zhǔn)確，更適合與其他儀器包括AT-LAS進(jìn)行對(duì)比。

日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)自誕生以來，走過了轉(zhuǎn)鼓式風(fēng)冷、轉(zhuǎn)鼓式水冷和平板式風(fēng)冷的發(fā)展歷史，測(cè)試技術(shù)也日臻成熟。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和獨(dú)立試驗(yàn)表明，測(cè)試結(jié)果與燈管冷卻方式和樣品架結(jié)構(gòu)無關(guān)，測(cè)試結(jié)果的可比性取決于是不是按照同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的暴曬條件對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行精確控制。用戶在選用日曬色牢度試驗(yàn)機(jī)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)自身情況，從機(jī)器的技術(shù)*性、購買和使用成本以及使用維護(hù)方便性等方面進(jìn)行綜合考慮。