家用洗滌對莨紗綢織物性能的影響

周文龍, 張 羨, 馬明波, 楊建洪

(1.浙江理工大學 紡織科學與工程學院(國際絲綢學院),杭州 310018; 2.杭州天翊生物材料有限公司,杭州 311199)

莨紗綢(又稱香云紗)為莨紗與莨綢(黑膠綢)的合稱,其正面呈烏黑色光澤,背面為棕色,具有質地滑挺、穿著涼爽、易洗快干等特點。在合成染料發明前,莨紗綢是華美的黑色絲綢面料,是歷史上著名的經典絲綢產品[1-4]。莨紗綢是利用薯莨色素浸出液、廣東佛山和順德地區的天然河(塘)泥和天然陽光,全手工制作而成,是目前世界紡織品市場罕見的、不采用任何工業原料和制劑生產的真絲面料[1-3, 5-9]。近年來隨著低碳環保理念的廣泛認同,傳統的莨紗綢加工技藝又得到了重視。研究表明,莨紗綢具有天然抗菌性和抗氧化性,是一種服用衛生紡織品[3,5-7, 9];具有天然的防水透濕性能,是穿著舒適和易洗滌去污的紡織品[3, 5-8];具有優異的紫外線阻隔能力(UPF值>50),是防紫外線紡織品[8];具有優異的導熱性能(克羅值<0.1),其穿著涼爽感強[8-9];具有與合成染料染色絲綢相當的色牢度[5-6, 10];甚至還具有天然的阻燃性[5]。盡管莨紗綢有鉻和鉛重金屬超標、色彩單調等缺陷,但其仍以獨特的風格及服用舒適性深受消費者喜愛[3]。本研究旨在比較傳統絲綢與莨紗綢在家用洗滌(洗衣機洗滌)條件下結構與性能的變化,探討莨紗綢織物的獨特性能,為莨紗綢的商業開發、家用洗滌護理提供指導。

1 材料與方法

1.1 材 料

傳統絲綢織物(佛山盛迪紡織有限公司)和莨紗綢(順德成藝曬莨廠)采用同一規格的電力紡坯布制備而成,織物的經絲9.4 tex,緯絲10.8 tex。傳統絲綢采用常規的精練和染色(黑色)工藝制備而成,織物厚度0.128 mm,經緯密度577×381根/10 cm,織物質量41.5 g/m2,K/S值10.4。莨紗綢織物厚度0.214 mm,經緯密度578×408根/10 cm,織物平方米質量98.0 g/m2,K/S值9.4。從制備的傳統絲綢和莨紗綢織物結構看,雖然采用的是同一坯布,但由于加工工藝條件的不同,以致織物的經緯密度略有差異,屬于正常現象。莨紗綢與傳統絲綢相比,加工后織物的平方米質量和厚度都明顯增加。

1.2 家用洗滌處理

采用歐式Electrolux全自動滾筒洗衣機(伊萊克斯(中國)電器有限公司生產),30 ℃洗滌溫度,選擇絲綢洗滌程序,放入織物的總質量為1 500 g。如洗滌織物的質量不夠,為保證洗滌時織物的洗滌沖擊條件一致,需加入陪洗布以達到洗滌織物質量要求。加入汰漬無磷洗衣粉5 g,洗滌時間45 min,漂洗為室溫,整個洗滌程序耗時約80 min。將漂洗好的織物撫平進行下一步試驗或自然晾干備用。

1.3 織物表面形態的電鏡觀察

將試樣鍍金后用Hitachi S-4800掃描電子顯微鏡(日本日立公司)進行觀測,電子槍工作距離8 mm,加速電壓1 kV。

1.4 織物性能的測試

將試樣于恒溫恒濕室(溫度20 ℃±2 ℃、相對濕度62%～68%)中平衡24 h以上,然后在該條件下進行測試。

1.4.1 織物厚度

根據GB/T 3820—1997《紡織品和紡織制品厚度的測定》測試織物的厚度。測試儀器為YG141型織物厚度儀(溫州大榮紡織標準儀器廠),測試條件:壓腳面積20 cm2;加壓壓力50 cN;加壓時間10 s。對每塊試樣的任意部位檢測10次,取平均值。

1.4.2 織物K/S值

采用SF600X測色光譜儀(美國Datacolor公司)對織物的K/S值進行檢測。每塊樣品測試3次,取平均值。

1.4.3 織物拉伸性能

依據GB/T 3923.1-2013《紡織品 織物拉伸性能第1部分:斷裂強力和斷裂伸長率的測定(條樣法)》測定織物的拉伸強力。試驗條件:YG065H型電子織物強力儀(萊州市電子儀器有限公司),上下夾持距離200 mm,拉伸速度100 mm/min。每組檢測5個試樣,取平均值。

1.4.4 織物懸垂性能

根據GB/T 23329—2009《紡織品 織物懸垂性的測定》進行織物懸垂性測定,測試儀器為YG(L)811-DN型織物動態懸垂風格儀(山東紡織研究院測控設備開發中心)。

1.4.5 HPLC指紋圖譜的構建

依據GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》對織物的透氣性能進行檢測。測試儀器為YG461D型數字式織物透氣量儀(溫州方圓儀器有限公司),每組進行10次平行檢測,取平均值。

1.4.6 織物保暖性

采用YG(B)606D型平板式保溫儀(溫州大榮紡織儀器有限公司)進行織物克羅值測定,每組進行3次平行檢測,取平均值。

1.4.7 織物的遮擋紫外線性能測試

依據GB/T 18830—2002《紡織品 防紫外性能的評定》進行織物遮擋紫外線性能的測試,然后計算UPF值(紫外線防護系數)。

1.4.8 織物表面浸潤性

采用垂直布面導水法。向平鋪的試樣滴加20 μL、質量分數為0.5%的重鉻酸鉀水溶液,滴管頂端與織物的距離設置為1.5 cm。用照相機拍攝液滴在織物表面30 min后的形態。

2 結果與分析

2.1 家用洗滌對織物表面形貌影響

莨紗綢正面有黑膠層,反面呈現棕色,具有正反兩面異色效應,同時織物正面和反面的觸感也不同。從圖1可以看出,織物經5次洗滌后正面黑膠層的裂紋增多,洗滌10次后黑膠層明顯松動,洗滌20次后黑膠層明顯脫落。從莨紗綢織物的背面來看,洗滌5次后的織物背面有磨損的現象,洗滌10次后織物的背面磨損明顯,纖維表面有明顯的起絨和原纖化情況,如圖1(c)所示。

家用洗滌過程中織物受到的影響極為復雜,既有物理作用(機械沖擊等)也有化學作用(微堿性的洗滌劑等),是兩者共同作用的結果[10]。隨著洗滌的進行,莨紗綢的表現基本和常規織物類似,表面磨損隨著洗滌的進行逐漸加劇。經多次洗滌后,織物背面纖維的原纖化現象有利于改善織物對皮膚的觸感。

圖1 家用洗滌對莨紗綢表面形貌的影響Fig.1 Influence of home laundering on the surface morphology of gambiered Guangdong silk

2.2 家用洗滌對織物性能的影響

隨著洗滌進行,織物由于受到物理和化學方面的共同作用而受到損傷,強力都明顯下降,結果如表1所示。織物強力下降的趨勢如圖2所示,數據采用的是經向強力和緯向強力之和。從圖2中的線性擬合來看,莨紗綢和傳統絲綢均隨著洗滌的進行,強度呈線性下降。從線性擬合斜率來看,家用洗滌對傳統絲綢造成的強力損傷的速率是莨紗綢的兩倍,家用洗滌過程對莨紗綢的強力損傷遠小于傳統絲綢,這可能得益于黑膠層對織物的保護作用。同時考慮到莨紗綢的初始強力明顯高于傳統絲綢,因此莨紗綢的耐家用洗滌性能要優于傳統絲綢。

表1 家用洗滌后織物的拉伸強力Tab.1 Tensile strength of fabrics after home laundering

圖2 家用洗滌后織物的強力損傷Fig.2 Strength damage of fabrics after home laundering

圖3為家用洗滌對織物厚度的影響。洗滌后,莨紗綢和傳統絲綢的厚度都略有增加,尤其是第一次洗滌后,織物厚度的增加量都較為明顯。洗滌后厚度變化一方面是由于纖維在溶液中溶脹使紗線屈曲波高增大,當織物干燥后不能恢復到原來尺寸造成的;另一方面,在洗滌過程中織物表面伴隨著纖維絨毛的產生與脫落,這也可能導致厚度增大或減小。莨紗綢厚度在5次洗滌后呈現下降的趨勢,這可能和莨紗綢表面的黑膠層隨著洗滌進行而逐漸脫落有關。但是,即使洗滌20次,莨紗綢織物的厚度也比未經洗滌的織物的厚度略大。

家用洗滌后,無論是莨紗綢還是傳統絲綢,K/S值都呈現下降趨勢(圖4),即織物表面顏色略有變淺。這和洗滌過程中染料的脫落或水解有關,對莨紗綢而言還與表面黑膠層的脫落有關。經過20次家用洗滌后,莨紗綢和傳統絲綢的K/S值分別下降了12.1%和12.3%,總體來看兩者的耐洗色牢度良好。

圖3 家用洗滌后織物的厚度Fig.3 Thickness of the fabric after home laundering

圖4 家用洗滌后織物的K/S值Fig.4 K/S values of the fabrics after home laundering

家用洗滌對莨紗綢的懸垂性有明顯的改善作用(圖5)。傳統絲綢的懸垂系數為66.3%,而莨紗綢正面朝上和背面朝上的懸垂系數分別為65.5%和79.7%。莨紗綢由于雙面效應,在反面朝上時,懸垂性明顯較差。莨紗綢正面朝上的懸垂系數和傳統絲綢相當,這可能是莨紗綢加工后平方米質量增加導致懸垂性變好與黑膠層存在手感變硬導致懸垂性變差兩種趨勢平衡的結果。從圖5可以看出,隨著洗滌次數增加,莨紗綢的懸垂系數下降,說明莨紗綢的懸垂性逐漸變好,織物越來越柔軟,從而驗證了“莨紗綢越穿越柔軟”這一傳統的說法。

圖5 家用洗滌后莨紗綢的懸垂性Fig.5 Drapability of gambiered silk after home laundering

家用洗滌后由于纖維溶脹導致織物一定程度的收縮,以及洗滌過程中復雜的物理和化學作用,織物起絨及纖維的位移,導致纖維對絲線之間空隙的切割,織物的透氣性都會明顯下降[10]。無論是莨紗綢還是傳統絲綢織物,1次洗滌后織物的透氣性明顯下降(圖6)。隨著洗滌次數持續增加,普通絲綢的透氣性趨于穩定,但莨紗綢的透氣性有繼續下降的趨勢,可能是反復洗滌使纖維的流動性增加,紗線與紗線間的空隙變小所致。

圖6 家用洗滌后莨紗綢的透氣性Fig.6 Air permeability of gambiered silk after home laundering

經檢測,傳統絲綢的克羅值為0.020,莨紗綢的克羅值為0.066。相較于傳統絲綢,雖然莨紗綢的克羅值相對較高但仍遠小于1。同時,由于莨紗綢在穿著時與傳統絲綢的濕態貼身不同,當將其作為夏季服裝穿著時能具有通透涼爽的特性[8]。當洗滌次數不斷增加時,莨紗綢的克羅值逐漸減小(圖7),說明經多次洗滌后莨紗綢的保暖性降低,與“莨紗綢越穿越涼爽”的傳統說法相對應,但具體原因有待進一步研究。

圖7 家用洗滌后莨紗綢的克羅值Fig.7 CLO values of gambiered silk after home laundering

隨著洗滌次數增加,莨紗綢的紫外防護系數(UPF值)不斷增長,表明經家用洗滌后莨紗綢遮擋紫外線的性能增強(圖8)。從前文的試驗結果來看,隨著洗滌的進行,莨紗綢的表面黑膠層逐漸脫落,說明了莨紗綢的黑膠層并不是其具有優異遮擋紫外線性能的唯一因素。可能的原因有二:一是在洗滌過程中,纖維溶脹及纖維起絨會造成織物空隙被阻擋,使得紫外線透過率減小,導致UPF值增大;二是經過洗滌后莨紗綢織物的厚度有所增加,故織物的紫外線防護性能提高。而隨著洗滌次數的增加,傳統絲綢遮擋紫外線的能力不斷下降,這可能與織物在洗滌過程中受到損傷及顏色變淺有關。因此,莨紗綢洗滌后的抗紫外線能力明顯優于傳統絲綢,且隨著家用洗滌的進行,其抗紫外線的性能逐漸提高;莨紗綢與傳統絲綢織物相比更適合作為夏季服飾的面料。

圖8 家用洗滌周期與織物UPF值的關系Fig.8 Relationship between UPF values of fabrics and home laundering cycles

莨紗綢具有優異的疏水性能。由圖9可知,洗滌過程對莨紗綢織物的疏水性能沒有明顯的影響。在洗滌20次后,織物表面的黑膠層明顯脫落,如圖1(d)和圖9(d)所示,但織物的疏水性能仍然得到保持,說明黑膠層并不是莨紗綢具有疏水性的唯一因素。經過曬莨和涂泥兩道工藝,莨紗綢中的絲綢纖維都獲得了疏水特性。

圖9 家用洗滌對莨紗綢疏水性能的影響Fig.9 Effect of home laundering on the hydrophobic property of gambiered silk

3 結 論

家用洗滌過程中,莨紗綢的黑膠層對織物具有明顯的保護作用。與傳統的絲綢織物相比,莨紗綢強力損失的速率只有傳統絲綢的一半左右。莨紗綢的初始拉伸強力明顯高于傳統絲綢,故莨紗綢和傳統絲綢相比具有優異的耐家用洗滌性能。洗滌過程會使莨紗綢表面的黑膠層逐漸剝落,同時也會使莨紗綢反面的纖維表面起絨和原纖化,有助于莨紗綢對皮膚觸感的改善。家用洗滌后,莨紗綢的懸垂性改善,克羅值下降,但洗滌對織物的疏水性能沒有顯著的影響。家用洗滌對改善傳統莨紗綢的手感和服用舒適性是有利的。