在紡織品物理檢測項目中，日曬色牢度是一項非常重要的指標。日曬色牢度試驗機的購置成本和使用費用比較高。目前，市場上的日曬色牢度試驗機有水冷和風冷兩種機型多種款式。如何科學選擇適用的機型和款式，是紡織品檢測技術和管理人員需要認真對待的問題。日曬色牢度試驗機采用模擬自然環境測試紡織品在陽光照射下的褪色程度，現多用氙弧燈管模擬太陽光，由于氙弧燈管功率較大，使用中產生大量熱量，因此需要進行強制散熱。根據氙弧燈管散熱方式不同，日曬色牢度試驗機有風冷和水冷兩種機型，市場上常見的風冷機型為美國ATLAS 公司生產的Xenotest 150S+和 Alpha，美國Q- Panel公司生產的Q- Sun Xe- 1和Xe- 3 以及國內幾個廠家生產的仿型機；水冷機型為美國 ATLAS 公司生產的 CI3000等。

1.日曬色牢度試驗機的發展歷史

1918年德國人發明了日曬色牢度試驗機，用碳弧棒作為模擬光源。由于受當時材料制造技術的限制，碳弧棒四周發光不均勻，且每次使用后都要清除積炭，因此，*早的日曬色牢度試驗機采用將1根碳弧棒放在中間，樣品放在四周轉鼓上的結構。1954 年，用氙弧燈做模擬光源的日曬色牢度試驗機問世，沿用了轉鼓結構。在此基礎上，*款水冷型日曬色牢度試驗機于 1977 年在美國問市。20年后，采用3 支氙弧燈管平行放置和平板式樣品架的風冷型日曬色牢度試驗機在美國被推向市場。

2.早期的風冷型日曬色牢度試驗機

*早的氙弧燈日曬色牢度試驗機采用風冷散熱。由于轉鼓結構中間只能放一支燈管，大多數試驗對轉鼓樣品上的光照能量有嚴格要求，樣品離燈管的距離（即轉鼓半徑）很小，測試面積必然也小，因此，一些關鍵測試參數控制技術的應用在成本上就較高。這一問題一直延續到今，如 ATLAS Xenotest150S+測試面積只有 0.07 m2（103 in2），不能進行光輻照度和測試室空氣溫度自動控制，不能滿足美國標準 AATCC TM 16—2003《光照色牢度：氙弧燈暴曬》對光輻照度和測試室空氣相對濕度的控制指標和精度要求。

3.水冷型日曬色牢度試驗機

對轉鼓式日曬色牢度試驗機來說，解決風冷機測試面積小和關鍵參數控制成本高問題的方法是采用大功率水冷燈管，水冷燈管的結構比風冷燈管要復雜得多，燈管組件見圖1。

使用中高純度的冷卻水在燈管和內層濾光器之間和內外層濾光器之間循環流動，帶走熱量。由于使用大功率水冷燈管，轉鼓半徑加大，測試樣品面積也隨之增加，多項關鍵測試參數控制技術得以應用。自1977 年推出水冷型日曬色牢度試驗機后，目前其測試量和測試環境控制方面已經得到很大提高。

                     圖 1 水冷燈管組件

在業界形成一種印象：風冷型代表的是小的、低檔的日曬色牢度試驗機，水冷型代表的是大的、高檔的日曬色牢度試驗機。目前只有美國ATLAS公司在生產水冷型日曬色牢度試驗機，紡織行業*常用的機型是CI3000。由于水冷型日曬色牢度試驗機加大了測試面積，提高了測試環境參數控制性能，購機成本和使用費用隨之增加。所以盡管水冷型有許多優點，不少國內檢測機構和企業多基于成本考慮和測試量多少，*終選擇了風冷型，如ATLASXenotest 150S+等。

4.水冷型日曬色牢度試驗機的優缺點

4.1 優點

4.1.1 功率大。如轉鼓式風冷日曬色牢度試驗機燈管*大功率是 2.8 k W，而水冷型*低的也達到 4.8 k W。

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

4.1.3 關鍵測試參數閉環控制。能對光輻照度、黑板溫度、測試室空氣溫度和相對濕度實現精確控制，這是轉鼓式風冷型日曬色牢度試驗機所不能做到的。

4.2 缺點

4.2.1購置成本高。如ATLAS CI3000購機成本根據配置不同每臺需要6 萬~ 8 萬美元。

4.2.2 耗材費用高。水冷機型的耗材包括燈管、內外濾光器、純水過濾器、黑板溫度計和標準標定燈管等。一臺經常使用的機器年耗材費用8萬~10萬元人民幣；燈管每支售價高達1400美元。

4.2.3 故障率高。水冷機型結構復雜，運動部件多，容易損壞，維修相對不方便。

4.2.4 樣品擺放不方便。與轉鼓式風冷型日曬色牢度試驗機一樣，只能掛放規定尺寸的片狀樣品。

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機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 光輻照度標定不方便。水冷型采用標準燈管進行光輻照度標定，操作步驟與換燈管差不多，標定值需要人工讀數，再輸入機器。標準燈管也有一定的使用壽命。

5.平板式風冷型日曬色牢度試驗機

針對水冷型的上述缺點，美國 Q- Panel 公司于1997年推出Q- Sun全功能平板式風冷日曬色牢度試驗機。該機器將3支燈管平行放置，采用平板式樣品架、多參數閉環控制、電子式光輻照度標定和型濾光器等多項技術（測試室結構見圖2），在原有結構簡單、成本低等特點的基礎上，通過對燈管室和樣品架的更新設計，使總燈管功率達到 5.4 k W，測試樣品面積達到 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日曬色牢度試驗機測試面積比ATLAS CI3000大48 %，購機成本每臺則低1.5萬 ~ 2萬美元，年使用費用低7萬~ 8萬元人民幣。

 圖 2 平板式風冷型日曬色牢度試驗機測試室結構

6.標準

常用的日曬色牢度測試標準有 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 耐人造光色牢度：氙弧》等。這些標準都明確指出燈管風冷、水冷與測試結果無關，而對影響日曬色牢度測試的關鍵參數指標如光輻照度、黑板溫度、測試室空氣溫度和相對濕度及其控制技術提出了嚴格的要求。AATCC TM 16—2003 對測試暴曬條件的指標和誤差范圍作出了明確的規定見表 1；取消了與測試無關的對機器硬件的限制，實際上廢棄了舊標準AATCC 16 E—1989《光照色牢度：氙弧燈暴曬》及其相關的水冷燈管等技術要求。

7.可比性

由于歷史原因，有很多用戶使用過或正在使用轉鼓式風冷、水冷或*新平板式風冷日曬色牢度試驗機，這些機型測試結果的一致性和機型之間的可比性如何，是大家非常關注的一個問題。這個問題可以從以下兩個方面來看：

7.1 標準依據

標準制定的目的是保證測試結果的一致性。首先，日曬色牢度檢測標準規定采用標準藍色羊毛布和樣品一起暴曬，結果分級評定的辦法。其結果是定性的，每個色牢度級別之間有一定的色差范圍（見表2），因此按照同一標準規定的暴曬條件在不同機器上所做的結果落入同一級范圍是相對容易的。其次，相關標準對暴曬條件提出了嚴格的要求，應該說按照同一標準規定的暴曬條件在不同機器上所做的結果的可比性很高，否則標準的制定就失去了意義。如水冷型 ATLAS CI3000 型和風冷型 Q- SunXe- 3 型，由于它們都能對 4 個關鍵暴曬參數進行閉

環控制，滿足嚴格的標準要求，因此，這兩個機型檢測結果的可比性就很高。但對同樣是 ATLAS 生產的風冷型

Xenotest 150S+和水冷型 CI3000，由于前者不能進行光輻照度和測試室空氣溫度自動控制，其本身試驗的一致性就很差。如新燈管曬 80 h 就達到要求，老燈管往往要 90 h，很難保證其測試結果與能對 4個關鍵暴曬參數進行閉環控制的CI3000 機型的可比性。

7.2獨立試驗

日曬色牢度檢測是一門實驗技術，試驗結果往往更能說明問題。從1998年—2000 年，AATCC 和ISO組織 6個獨立的實驗室，對多個ATLAS水冷型和Q-Sun風冷型做了108組對比試驗，統計結果表明，ATLAS 機器測試結果的一致性為±（4 % ~ 13 %），Q-Sun 為±（5 % ~ 8 %）。從表3中可以看出，采用Q-Sun測試結果更準確，更適合與其他儀器包括AT-LAS進行對比。

日曬色牢度試驗機自誕生以來，走過了轉鼓式風冷、轉鼓式水冷和平板式風冷的發展歷史，測試技術也日臻成熟。測試標準和獨立試驗表明，測試結果與燈管冷卻方式和樣品架結構無關，測試結果的可比性取決于是不是按照同一標準規定的暴曬條件對關鍵參數進行精確控制。用戶在選用日曬色牢度試驗機時，應該根據自身情況，從機器的技術*性、購買和使用成本以及使用維護方便性等方面進行綜合考慮。