磷光紡織品性能檢測(cè)方法探究

文/趙樂(lè)強(qiáng) 顧昊 余弘

1 引言

長(zhǎng)余輝磷光材料簡(jiǎn)稱長(zhǎng)余輝材料，又被稱為蓄光型發(fā)光材料、夜光材料，其本質(zhì)上是一種光致發(fā)光材料，是指在光源激發(fā)停止后發(fā)出被人眼察覺(jué)的光的時(shí)間在20分鐘以上的發(fā)光材料，發(fā)光光譜的波長(zhǎng)在可見(jiàn)光的范圍內(nèi)[1]。由于長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的儲(chǔ)光-發(fā)光特性，含磷光材料紡織品作為一種功能性紡織品在日常生活中的應(yīng)用非常廣泛，特別是在交通、安全等領(lǐng)域需要具備防護(hù)標(biāo)志的紡織制品。除此之外，目前利用磷光材料涂層制成的帶有夜光功能的服裝也深受追求個(gè)性時(shí)尚的年輕群體喜愛(ài)，但是由于目前國(guó)內(nèi)尚未有針對(duì)含磷光材料紡織品磷光性能的檢測(cè)方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，所以該類服裝產(chǎn)品的吊牌上也均沒(méi)有相關(guān)的性能參數(shù)。消費(fèi)者無(wú)法評(píng)判產(chǎn)品質(zhì)量，無(wú)法真正了解含磷光材料紡織品的磷光性能。因此，本文將對(duì)磷光紡織品及其市場(chǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行介紹和分析，并通過(guò)總結(jié)目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法，提出了針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上常見(jiàn)的磷光紡織品的性能檢測(cè)和評(píng)價(jià)的期望。

2 含磷光材料紡織品介紹

磷光材料分為自發(fā)光型和蓄光型兩種。自發(fā)光型磷光材料無(wú)需從外部吸收能量，在白天和黑夜均可持續(xù)發(fā)光。蓄光型夜光材料，受到可見(jiàn)光照射激發(fā)時(shí)，將光能吸收儲(chǔ)存于纖維之中，在沒(méi)有可見(jiàn)光時(shí)，將儲(chǔ)存于纖維之中的光能釋放出來(lái)，產(chǎn)生光的發(fā)射。含磷光紡織品主要包括兩種：一種是采用磷光印花漿料的印花織物。另一種是采用夜光纖維經(jīng)過(guò)紡紗織造而成的含磷光紡織品。

磷光涂層印花織物是利用涂層印花技術(shù)，將含有磷光材料的印花漿料印制在紡織品表面。磷光纖維是利用稀土材料作為發(fā)光體，經(jīng)過(guò)表面涂層法或特種紡絲工藝制成的蓄光型新型高科技功能纖維。它的生產(chǎn)工藝一般是將稀土鋁酸鹽發(fā)光材料和納米級(jí)助劑添加在聚酯材料紡絲液中，經(jīng)過(guò)特種紡絲工藝制成夜光聚酯長(zhǎng)絲[2]。

磷光紡織品的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)非常廣泛，目前在紡織服裝、裝飾工藝品、玩具及產(chǎn)業(yè)用紡織品等領(lǐng)域都有相關(guān)的產(chǎn)品。在市場(chǎng)中也得到消費(fèi)者的認(rèn)可，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3 磷光性能檢測(cè)方法分析

目前國(guó)際上由美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)發(fā)布的ASTM E2073—2009《光致發(fā)光（發(fā)磷光）標(biāo)志視覺(jué)亮度的試驗(yàn)方法》主要應(yīng)用在交通、安全領(lǐng)域的磷光標(biāo)志的視覺(jué)亮度測(cè)試。它的測(cè)試設(shè)備為精度達(dá)到0.1mcd/m2的亮度計(jì)，其測(cè)試原理是將3塊直徑為45mm的圓形試樣在激發(fā)光源為365mm紫外線光源下照射激發(fā)一定時(shí)間后，去掉外部光源，在一定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)測(cè)試樣品的表面亮度。測(cè)試前樣品需在完全黑暗的環(huán)境下預(yù)處理，直到表面亮度低于0.3mcd/m2，測(cè)試環(huán)境為溫度（25±3）℃、濕度（60±3）%，測(cè)試樣品表面亮度的時(shí)間節(jié)點(diǎn)為激發(fā)光源關(guān)閉后10min、60min、90min。

日標(biāo)JIS Z9107—2008安全色和安全標(biāo)志試驗(yàn)方法，規(guī)定了熒光標(biāo)記的夜光亮度測(cè)試方法，其測(cè)試原理為磷光材料在接受規(guī)定時(shí)間的D65光源照射后，關(guān)閉D65光源，利用照度計(jì)測(cè)量磷光材料表面余光亮度。試驗(yàn)前，試樣應(yīng)放置在沒(méi)有任何光源的暗室條件中至少24h或48h，甚至更長(zhǎng)時(shí)間（以沒(méi)有余光亮度為準(zhǔn)）。暗室環(huán)境應(yīng)為溫度（20±2）℃、相對(duì)濕度（65±4）%或有關(guān)雙方協(xié)議的暗室環(huán)境。

GB/T 21382—2008《光致發(fā)光（磷光）安全標(biāo)記光學(xué)性能要求》規(guī)定了光致發(fā)光（磷光）材料的光學(xué)性能要求。該標(biāo)準(zhǔn)適用于主要光譜能量在515nm～535nm之間的光致發(fā)光（磷光）標(biāo)記。對(duì)應(yīng)于ASTM E2072—2002《光致發(fā)光（磷光）安全標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)條件》，并且引用了ASTM E2073—2009作為測(cè)試方法。

中國(guó)計(jì)量科學(xué)院劉金元[3]介紹了一種用于測(cè)量長(zhǎng)余輝熒光材料熒光亮度的裝置，對(duì)長(zhǎng)余輝熒光材料的余輝亮度的測(cè)量方法進(jìn)行了研究，并分析了測(cè)量中的不確定度因素。該測(cè)量裝置中使用了兩種激發(fā)光源，一種為中心波長(zhǎng)為365mm的紫外輻射源，一種是D65光源。它的基本原理是通過(guò)帶有遮光筒和激發(fā)光源以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的亮度計(jì)測(cè)量裝置，記錄磷光樣品余輝亮度隨時(shí)間的衰減規(guī)律。目前國(guó)內(nèi)大多磷光材料相關(guān)的測(cè)試采用的方法原理基本相同，但在對(duì)長(zhǎng)余輝熒光物質(zhì)及其制成品發(fā)光亮度和余輝亮度的檢測(cè)上，從激發(fā)光源、樣品的取樣到測(cè)量方法等方面，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的測(cè)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

磷光材料的余輝亮度和余輝時(shí)間是體現(xiàn)磷光材料使用性能的重要指標(biāo)，目前國(guó)內(nèi)外一些和磷光材料相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB/T 26443—2010和ISO17398：2004中對(duì)用作安全標(biāo)志的磷光材料的技術(shù)要求和測(cè)試做了相關(guān)規(guī)定，但對(duì)于將磷光材料夜光性能用在紡織品及服裝面料上作為時(shí)尚元素，目前并沒(méi)有針對(duì)磷光紡織品的磷光性能檢測(cè)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)[4]。

4 總結(jié)和展望

紡織品中的磷光材料性能測(cè)試需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用條件制定合適的激發(fā)光源和測(cè)試時(shí)間，現(xiàn)有的測(cè)試方法并不能滿足測(cè)試需要。而且對(duì)長(zhǎng)余輝熒光材料亮度隨時(shí)間衰減的測(cè)量中，樣品的制備對(duì)于測(cè)量結(jié)果有較大的影響，即使同一種樣品，在不同次測(cè)量中，由于樣品制備時(shí)疏密程度等的差異。為了能比較紡織品中磷光材料性能，需要將激發(fā)條件、樣品的制備等進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

由于以上測(cè)試方法均對(duì)亮度計(jì)精度要求比較高，測(cè)試出數(shù)據(jù)精度值也較高，測(cè)試數(shù)據(jù)最后體現(xiàn)在夜光服裝的參數(shù)上時(shí)不容易被大眾理解，也很難被生產(chǎn)企業(yè)及商家理解和接受。因此通過(guò)磷光性能的測(cè)試，將測(cè)得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為磷光紡織品的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，從而來(lái)衡量帶有磷光材料的夜光服裝的磷光性能具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

考慮到當(dāng)磷光材料使用在紡織品材料，特別是目前在青年群體中比較受歡迎的夜光服飾中時(shí)，其性能主要是體現(xiàn)在夜間的可視性。在磷光材料的定義中也指出：輝磷光材料是指在光源激發(fā)停止后發(fā)出被人眼察覺(jué)的光的時(shí)間在20分鐘以上的發(fā)光材料，發(fā)光光譜的波長(zhǎng)在可見(jiàn)光的范圍內(nèi)[4]。根據(jù)其定義，在對(duì)磷光性能的測(cè)試評(píng)價(jià)可以通過(guò)在外部激發(fā)光源去掉之后，磷光材料的余光亮度是否能被人眼在一定觀測(cè)距離內(nèi)識(shí)別，以及被人眼辨識(shí)的持續(xù)時(shí)間作為評(píng)判指標(biāo)。通過(guò)與目前作為安全標(biāo)志的磷光材料磷光性能測(cè)試方法進(jìn)行比較，建立一種適合含磷光性能紡織品及夜光服裝夜光可視性檢測(cè)的方法，制定針對(duì)紡織品的磷光功能性檢測(cè)方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可以為生產(chǎn)商和采購(gòu)商提供這一類產(chǎn)品的性能參數(shù)依據(jù)，也能夠幫助消費(fèi)者更好地 了解該類產(chǎn)品的質(zhì)量性能，從而能夠使具有磷光性能的紡織品在質(zhì)量上得到更好的監(jiān)管，保障廣大消費(fèi)者的合法權(quán)益。對(duì)于推動(dòng)整個(gè)行業(yè)該類產(chǎn)品的質(zhì)量提升顯得非常必要。

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