ความทนทานของ textiles (วัสดุทอ)
Lightfastness คือ ความทนทานของผ้าที่ทอเมื่อกระทบกับแสงแดด ความทนทานนี้มีความสำคัญต่อการนำผ้ามาใช้งาน แต่ไม่รวมสภาวะอากาศเช่น อุณภูมิ และ ความชื้น
Colorfastness จะเกิดขึ้นเมื่อวัตถุตัวอย่างชิ้นผ้า textile กระทบกับแสงแดด อุณภูมิ และ ความชื้นที่เปลี่ยนไป ซึ้งอาจทำให้เกิดความจางลงของสีที่ผ้าหรือการเปลี่ยนสีของผ้า ความจางลงและการเปลี่ยนสีของผ้านั้นเกิดจาก ปฏิกิริยาของสีผ้าและ UV light, visible radiation, อุณภูมิ และ ความชื้น
Standard reference materials for lightfastness testing
วัตถุที่ใช้เป็นการวัดมาตรฐานของความทนทานของผ้าทอคือผ้าขนสัตว์
การที่สีหายไปเป็นการวัดว่าเครื่องใช้งานจนเสร็จสิ้นตามกระบวนการ
-
- สีฟ้า
AATCC Blue Wool
ISO Blue Wool
DIN Blue Wool
JIS Blue Wool
- สีแดง
ISO Red Azoic Cloth
- สีม่วง
AATCC Purple Cloth
การวัดตัวอย่างกับมาตรฐานผ้าขนสัตว์สีฟ้าจำต้องมี
- เวลากระทบแสง
- ประเมินสีที่จางลง
- เครื่องตรวจที่มีสภาวะที่ดี
- ความสามารถที่จะมีการตรวจซ้ำและมีประสิทธิภาพเหมือนเดิม (Reproducibility)
ISO Blue Wool ผ้าขนสัตว์สีฟ้า
- ลำดับความเข้มสีเป็น 1-8 (1 คือสว่างที่สุด 8 คือมืดที่สุด)
- ความทนทานต่อแสงของผ้าขนสัตว์เพิ่มไปกับเลข
- ผ้าขนสัตว์นี้เอามามาตราฐานเปรียบเทียบกับชิ้นผ้าตัวอย่าง
- ผ้าขนสัตว์นี้นำมาดูได้ว่าการจัดตั้งเวลาตรวจควรเป็นเวลาเท่าไหร่
- ผ้าขนสัตว์สีฟ้านี้ทำมาจากสีย้อม dye คนละอย่าง
- ผ้าขนสัตว์สีฟ้าไม่ได้เริ่มมาจากสีเดียวกัน
AATCC Blue wool ผ้าขนสัตว์สีฟ้า
- ลำดับความเข้มสีเป็น L2-L9
- ผ้าขนสัตว์นี้ทำมาจากสีย้อมสองชนิดแบบทนทานและไม่ทนทานต่อแสง
- ความทนทานของผ้าขนสัตว์นี้มากขึ้นเป็นสองเท่าในแต่ละลำดับจาก
ISO Red Azoic Cloth
ความจางลงของสีผ้าทอเร็วขึ้นตามความชื้นที่มากขึ้น
AATCC Purple Cloth (Xenon Reference Fabric)
ความจางลงของสีผ้าทอเร็วขึ้นไปตามอุณหภูมิ
Evaluation of lightfastness
การประเมินผลของการวัดความทนทานของสีต่อแสงแดดo ความทนทานของสีผ้าขนสัตว์สีฟ้าเรียงลำดับตามเกรด จาก 1-8 (1 แย่ที่สุด, 8 ดีที่สุด)
o เครื่องแต่งกายคุณภาพไม่ควรต่ำกว่า Grade 4
o เฟอร์นิเจอร์คุณภาพไม่ควรต่ำกว่า Grade 6
ISO Blue Wool ผ้าขนสัตว์สีฟ้า
ความทนทานของสีผ้าขนสัตว์สีฟ้าเรียงลำดับตามเกรด จาก 1-8 (1 แย่ที่สุด, 8 ดีที่สุด)
- เครื่องแต่งกายคุณภาพไม่ควรต่ำกว่า Grade 4
- เฟอร์นิเจอร์คุณภาพไม่ควรต่ำกว่า Grade 6
Lightfastness Test Standards
มาตรฐานที่ใช้ตรวจความทนทานของสีผ้า
สำหรับเครื่องกาย มาตราฐานของความทนทานของสีผ้านั้นเป็นปัจจัยเดียวที่ควรตรวจเพราะว่าเครื่องแต่งกายนั้นไม่ได้ถูกกระทบกับสภาวะอากาศที่รุนแรง เนื่องจากผู้คนไม่สามารถอยู่ในสภาวะร้อนจัดหรือฝนตกหนักเป็นเวลานาน
สำหรับเครื่องยนต์ มาตราฐานของความทนทานของสีผ้านั้นแตกต่างจากเครื่องกายเพราะเครื่องยนต์อยู่ในสภาวะอากาศที่รุนแรง เช่นอุณหภูมิร้อนจัด ทั้งเครื่องกายเครื่องยนต์จึงใช้มาตรฐานที่ไม่เหมือนกันแต่ยังคงเน้นความมนมานของสีในแดดเป็นหลัก
ตัวอย่างผ้าที่อยู่ข้างนอกหรือในโรงงานนั้นเปลี่ยนเป็นมาตรฐาน ที่ใช้กับเครื่องวัดตัวอย่างในสภาวะอากาศเหมือนข้างนอก หรือ Weathering แทนเพราะตัวอย่างที่อยู่ข้างนอกมักเจอสภาพอากาศอย่างอื่นนอกเหนือจากแสงแดด
Textiles Lightfastness Exposure Methods for Xenon arc
วิธีการตรวจความคงทนของผ้าหรือสิ่งทอต่อแสงโดยใช้ Xenon
- ตรวจตัวอย่างด้วยแสงจาก Xenon lamp ผ่านตัว optical ‘window’ filter ที่เหมือนชั้นกระจกหน้าต่าง
- การเลือกชนิดและวิธีการวางตัวอย่างเพื่อการเปรียบเทียบตัวอย่างที่ไม่เหมือนกัน หรือ“Specimen Mounting”
- Blue scale กับ Gray Scale ใช้เพื่อวัดระยะเวลาการตรวจและประเมินผลตรวจ
ผลลัพธ์ของการตรวจ Xenon arc + window filter ดูที่ความเข้มของรังสีแสง หรือ Irradiance ที่มีความยาวเคลื่อนแสงจาก 295 nm – 780 nm
ค่าระหว่าง 300 nm – 420 nm เป็นช่วงความยาวคลื่นแสงที่สั้นจึงส่งผลกระทบความเสื่อมสภาพของตัวอย่างมากที่สุดเพราะอยู่ในช่วงของรังสี UV
การเลือกชนิดตัวอย่างมีประโยชน์กับความต้องการที่ไม่เหมือนกัน เช่น Masking นั้นทำให้การตรวจ blue scale กับ gray scale ที่ชัดเจน
Example: การตรวจความคงทนของผ้าสีฟ้า Blue Wool ต่อแสงมีความเป็น linear ในค่าของ E (total color change) ภายในเวลา 20 ชม.
ISO 105 B02 Exposure Cycle “Normal Conditions”
มาตรฐาน ISO 105 B02 วงจรการรับแสงในสภาวะปกติ
- ควบคุมรังสีแสงอยู่ที่ 10w//m2/nm at 420 nm; กระจกแก้วกรองแสง (Window Glass filter)
- ที่กระจกกรองแสงนั้นมีการเปลี่ยนอยู่ตลอด
- ฉายแสงต่อเนื่องที่อุณหภูมิ 47*C ของแผงฉนวนสีดำ
- อุณหภูมิ 39*C ในห้องเก็บอากาศธรรมดา
- ความชื้นที่ 40% เมื่อเปรียบเทียบกับอากาศธรรมดา
Methods in ISO B02
วิธีตรวจมาตรฐานต่าง ๆ เพื่ออะไร
ผลลัพธ์จะออกมาในรูปแบบไหน
Method 2: สำหรับการวัดมาตรฐานที่มีตัวอย่างหลากหลายคนละชนิด
Method 3: สำหรับการวัดมาตรฐานที่ได้ตั้งมาตรฐานขั้นต่ำไว้
Method 4: สำหรับการวัดมาตรฐานที่ได้ตั้งตรวจปริมาณรังสีไว้เลย (ไม่ใช้ blue wool)
ISO 105-B02 Standard reference materials
วัสดุอ้างอิงมาตรฐาน ISO 105-B02
การวัดตรวจความชื้นของเครื่อง จึงใช้ Red azoic เป็นตัวเปรียบเทียบกับ Blue Wool
โดยการดำเนินการตรวจจนความจางสีเห็นได้ชัดในตัวอย่าง Red azoic แล้วจึงเปรียบกับความจางสีของ Blue Wool
(ส่วนใหญ่จะเน้นเป็นตัว Blue Wool 2-4)
จึงจะสามารถดูความมีประสิทธิภาพห้องควบคุมความชื้นที่ 40%
ISO 105 B02 Test protocol
- ขั้นตอนการตรวจตามมาตรฐาน ISO 105 B02
- ระยะเวลาการตรวจอ้างอิงจากการเทียบตัวอย่าง หรือ blue wool กับ gray scale (ขึ้นอยู่กับวิธีการทำ)
- การประเมินผล – ตัวอย่างที่กระทบกับสภาพแวดล้อมจริงเปรียบเทียบกับ blue wool 8
- วิธีอื่น ๆ สามารถใช้การเปรียบเทียบ blue wool 2 ในการตรวจแบบ ผ่าน/ไม่ผ่าน (pass/fail test) แต่ไม่สามารถบ่งบอกความทนทานของชิ้นตัวอย่างที่แท้จริง
- ISO 105-B02 มีตัวเลือกที่หลากหลายสำหรับการกำหนดระยะเวลาและตัวอย่างการให้คะแนน
- ยกตัวอย่างเช่น: การจางของตัวอย่าง blue wool ถึง gray scale 4 อาจจะนับเป็นคะแนนหนึ่ง ทำอีกครั้งกับตัว blue wool อาจจะนับเป็นคะแนนสอง
AATCC (American Association of Textile Colorists and Chemists) TM 16
- Method 1 กับ 2 ไม่ได้ใช้แล้ว
- Method 3 กับ 4 ใช้ตัว xenon arc ซึ้งมีใกล้เคียงกับมาตรฐาน automotive
- Method 5 เป็นการวัดด้วยรังสีแสงที่เข้มแลมีพลังงานมากจึงไม่ได้เห็นมาตรฐานนี้บ่อย
เปรียบเทียบตัว Method 3 AATCC กับ ISO 105-B02 ในสภาวะตรวจที่เหมือนกัน
การตรวจของมาตรฐานสองตัวนี้แตกต่างที่ optical filter
เมื่อ AATCC ใช้ window B/SL ผลลัพธ์การตรวจจึงอยู่ในช่วงระหว่าง 300 nm – 420 nm ซึ้งมีผลทำตัวอย่างทีความเสื่อมสภาพเมื่อตรวจมากกว่า ISO 105-B02 ที่ใช้ window-IR
Assessment of AATCC 16
การประเมินตัวอย่างกับมาตรฐาน AATCC 16 นั้นเหมือนกับ ISO-B02 ที่ใช้ Gray Scale แต่เป็นการให้คะแนนจุด 5
Example: L4.5 คือสีที่จางลงและมีค่าระหว่าง 4 กับ 5
AATCC fading units (AFU) or radiant energy (kJ/m2) เป็นค่าของพลังงานแสงที่ตัวอย่างถูกกระทบจึงสามารถใช้ค่านี้เป็นตัวบ่งบอกระยะเวลาการตรวจตัวอย่างเพื่อจะเห็นผลของความจางสี
Example: ค่าของ 1 AFU เท่ากับ 1/20th เท่าของความเข้มแสงที่สามารถเปลี่ยนความจางสีของตัว Gray Scale ลำดับที่ 4 หรือ L4 ของ AATCC
Table II แสดงค่า AFU ของ มาตรฐานความจางสี blue wool ของ AATCC ตั้งแต่ L2-L9
แต่ละ AFU นั้นใช้เวลา 1 ชม. ในการตรวจตัวอย่างที่อยู่ในสภาวะปกติ และการตรวจ AFU ตามมาตรฐานนั้นใช้เวลา 20 ชม. ก่อนที่จะเห็นค่าความจางสีของตัวอย่าง
Example: ค่า AFU ของ L4 blue wool นั้นเท่ากับ 20 ในสภาวะปกติ Xenon arc + continuous light (Method 3)
ค่า 85 เมื่อวัดที่ 450 nm กับมีค่าที่น้อยกว่า 3456 เมื่อวัดที่ 300-400nm (เพราะค่า 85 วัดการตัวอย่างที่กระทบแสงผ่าน daylight glass)
มาตรฐานนี้ถูกสร้างมาเพื่อกลุ่มผ้าทอที่เริ่มได้เจอสภาวะอากาศที่รุนแรงเช่น ร้อนจัด หรือหนาวจัด จึงต้องมีวิธีการ ขั้นตอน และอุปกรณ์การตรวจที่มารับรองความต้องการตรงนี้
ISO 105–B04 เป็นอีกมาตรฐานที่เน้นการตรวจตัวอย่างที่ได้เจอสภาวะอากาศของนอก (outdoor) ชึ้งเห็นความจางสีของตัวอย่างมากกว่าของ ISO 105 -B02 จึงทำให้มาตรฐาน B04 มีความจำเป็นในการวัดความจางสีของตัวอย่างเมื่อเจอสภาพอากาศที่มี UV IR กับน้ำ
Target group หรือกลุ่มตัวอย่างที่ตรวจมาตรฐานจึงเป็น B04: Outdoor/Functional wear accelerated testing of fiber blends (natural/synthetics)
ISO 105-B04 สามารถเทียบกับมาตรฐาน AATCC 169 ที่ใช้ Daylight filter ได้
เปรียบเทียบ ISO 105 -B02, -B04, and –B10
ISO 105 B02 = สำหรับตัวอย่างที่อยู่ในร่มและจอแต่แสงแดดไม่แรง เช่นแสงแดดผ่านหน้าต่าง (window filer) ความเข้มแสงอยู่ในช่วง 315-800 nm
ISO 105 B04 = สำหรับตัวอย่างที่อยู่ข้างนอกเจอฝนและแดด มีแสงรังสี UV light ที่อยู่ในช่วง 300-800nm (แรงกว่า B02)
ISO 105 B10 = สำหรับตัวอย่างที่อยู่ข้างนอกเจอฝนและแดดรุนแรงมาก มีรังสี IR ที่เพิ่มขึ้นมาจาก UV light ความเข้มแสงอยู่ในช่วง 290-800nm
การพัฒนาของมาตรฐานสำหรับ application ในอนาคตของ ISO 105-B series
มาตรฐาน ISO 105-B10 อาจสามารถนำมาแทน B04 เพราะ application ของมาตรฐานนี้ตอบโจทย์สภาวะอากาศข้างนอกที่ผ้าทอได้เจอ และสามารถเห็นผลลัพธ์ที่ตรวจไปได้อย่างรวดเร็วกว่า
B02, B04, B10 เปลี่ยนเป็นอ้างอิงการใช้ตาม performance-based standards ไม่ใช่ hardware-based standards เพราะ hardware-based standards นั้นเป็นวิธีการเลือกมาตรฐานโดยอ้างอิงอุปกรณ์และกำมาวิธีที่ใช้ตรวจ แต่ไม่ได้ให้ความสำคัญผลลัพธ์ของตัวอย่างหรือมาตรฐานของผลลัพธ์ที่ต้องการ
เมื่อเปลี่ยนมาเป็นใช้มาตรฐานที่อ้างอิงจาก performance-based standards การตรวจตัวอย่างนั้นสามารถใช้เครื่อง Xenon tester และวิธีการตรวจที่หลากหลายมากขึ้นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ โดยไม่บังคับว่าต้องใช้เครื่องรุ่นหนึ่งกับวิธีเดียวเท่านั้น
Example: การวางตัวอย่างบน Rotating drum สามารถใช้ได้กับเครื่อง Q-Sun รุ่น Xe-2, Xe-1 หรือ Xe-3 ไม่ได้จำกัดให้ใช้แค่ Xe-2 อย่างเดียว
วัสดุอ้างอิงมาตรฐาน (standard reference materials) กับผลลัพธ์หลังการตรวจ (performance conditions) นั้นสามารถบ่งบอกได้ว่าอุปกรณ์กับเครื่องที่ใช้ตรวจนั้นเป็นอย่างที่ต้องการรึเปล่า
บทสรุปของการวัดความทนทานของสีผ้าทอ
- Lightfastness คือความทนทานของสีผ้าทอหลังจากได้กระทบหรืออยู่ในสภาพอากาศที่เจอแสงแดด
- การตรวจเร่งสภาวะอากาศเพื่อวัดความทนทานสีของผ้าทอนั้นสามารถใช้ตัวเครื่อง xenon arc weathering เพื่อตรวจคุณสมบัตินี้ได้
- วัสดุอ้างอิงมาตรฐาน หรือ standard reference materials เป็นตัวที่ไว้เปรียบเทียบคุณภาพของเครื่องและประเมินผลของความทนทานของตัวอย่างหลังตรวจ (โดยเฉพาะตัว blue wool คู่กับ gray scale)
- ขั้นตอนหลักที่อ้างอิง คือมาตรฐาน ISO 105-B02 กับ AATCC TM 16
- การอ้างอิงมาตรฐานการตรวจแบบใหม่ที่เปลี่ยนจาก hardware-based เป็น performance-based
- AATCC Blue wool นั้นเมื่อจำหน่ายจะมีเอกสารรับรองและบ่งบอกถึง scale ที่วัดในแล็บว่าค่าที่ควรได้หลังตรวจเป็นอะไร