织物结构对热敏变色纤维织物呈色效果的影响

文 | 宁丹丹 陈丽华

近年来，随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，消费者对服装功能性、智能性及个性化的需求日益增加。具有高科技含量和附加值的热敏变色纤维可以满足人们对智能性和色彩动态变化的需求。热敏变色纤维在一定温度范围内，其颜色会随着温度的改变发生可逆变化，可用于趣味性服饰产品，还可用于婴儿发烧提示、户外工作者预防中暑等服装上。

目前关于织物结构对热敏变色纤维织物呈色效果的影响研究较少，因此本文以棉纱为经纱，纬纱采用新乡白鹭化纤集团的热敏变色粘胶长丝纱（其中热敏变色物质为有机物），设计了不同织物结构的热敏变色纤维织物，研究织物组织及纬密对热敏变色纤维织物呈色效果的影响及其显著性，研究结果对热敏变色纤维织物的设计开发具有一定的参考价值。

1 织物结构规格与颜色测试实验

1.1 实验材料

本文织物经纱、纬纱分别采用7.38 tex×2 的100%白色棉纱、13.3 tex 100%粘胶变色长丝。随着温度的升高，纬纱逐渐由玫红色变为白色。所设计织物的组织结构与规格如表 1 所示，其中在织物密度相同时，平纹织物的经浮点最多，缎纹织物的经浮点最少。

表1 织物组织结构与规格

织物编号 织物组织 上机密度/（根•（10 cm）－1）变色前 变色后 经密 纬密1－11－1－32平纹260 230 1－21－2－32260 1－31－3－32290 2－12－1－321/3 斜纹230 3－13－1－328/3 缎纹230

1.2 织物织造及颜色指标测试

（1）实验仪器

SL8900台湾硕奇打样机；Datacolor 500型分光测色仪；YG606D型织物保温仪；Raytek红外测温仪。

（2）试样规格

将待测样品折叠 4 层。

（3）实验参数

加热时间：5 min；测试温度：26、32 ℃。

（4）测试指标

颜色空间值L、a、b：表示均匀的颜色空间。L表示明度，相当于亮度；a和b表示色相，其中a表示红/绿特征，b表示黄/蓝特征。

三刺激值X、Y、Z：在三原色系统中，指与待测色光达到色匹配所需的 3 种原刺激的量。X、Y、Z分别代表红原色、绿原色、蓝原色，其中Y也表示亮度。

色差值ΔE：以定量表示的色知觉差异，是明度差、彩度差和色相差的综合效应。ΔE＝（ΔL＋Δa＋Δb）。

彩度值C：也称饱和度，表示色彩的纯度，是颜色中一定色相表现的强弱程度，一种色彩中不含白或黑的成分其纯度最高。

白度值：表示物质表面白色的程度，即物体颜色与一个最佳白色接近的程度。

2 织物颜色指标测试结果与分析

2.1 织物组织对呈色效果影响测试与分析

2.1.1 织物组织对明度及色相的影响与分析

为分析热敏变色织物组织对织物明度及色相的影响，对密度相同、组织不同的织物的颜色空间值、三刺激值进行测试，结果如图 1 所示。

由图 1 可以看出，变色前后，织物L值和Y值从大到小均依次为 1－1、2－1、3－1，即平纹织物明度最高，缎纹织物明度最低，且各织物变色后的明度大于变色前。因为白色在所有颜色中明度最高，所以织物密度相同时，平纹织物明度最大，并且织物变白后明度增加。

图1 织物组织对明度和色相的影响

变色前后，织物的a值均为正，偏红，正值越大越红；b值均为负，偏蓝，负值越小越蓝。a值和b值的变化规律为：缎纹＞斜纹＞平纹，即缎纹更偏红，其偏蓝程度低，且各织物变色后偏红和偏蓝程度减弱。因为缎纹织物的纬浮长线更多浮在织物表面，所以更偏红，并且变白后织物偏红程度降低。

三刺激值随织物组织变化规律均为：平纹＞斜纹＞缎纹，即平纹织物的红原刺激量、绿原刺激量、蓝原刺激量均为最大，缎纹织物的三原刺激量最小。因为三刺激值的三原色都落在光谱轨迹之外，与明度和色相都有关，但明度对其影响大于色相，所以平纹织物三原刺激值最大。

同时可以得出，变色前后，织物 1－1、2－1、3－1 的色差值分别为5.23、6.57、7.59，即平纹＜斜纹＜缎纹，缎纹变色最明显。这是由于缎纹织物的变色纬纱更多浮在织物表面，所以色差最大。

由此可见，平纹织物明度最高，偏红程度最低；缎纹织物明度最低，偏红程度最高；变色前后，缎纹织物颜色变化最明显。

2.1.2 织物组织对彩度的影响与分析

为分析热敏变色织物组织对彩度的影响，对织物变色前后的彩度进行测试，结果如表 2 所示。

表2 组织对织物彩度和白度的影响

织物编号1－12－13－11－1－32 2－1－32 3－1－32彩度值27.6931.0532.2624.5725.9026.48白度值96.7196.2695.28100.9697.5692.87

由表 2 可以看出：随组织变化，织物彩度变化为平纹＜斜纹＜缎纹，即平纹织物的彩度最小，缎纹织物的彩度最大，并且各织物变色前的彩度均大于变色后的彩度。这是因为密度相同时，平纹织物结构紧密，纤维之间接触面积增加，光在织物内部的路程增加，对光线吸收降低，所以彩度较低；缎纹织物的纬纱更多浮在织物表面，对光线吸收强，所以彩度最大；同时变色后织物光谱带变宽，所以其彩度下降。由此可以得出，平纹的彩度最小，缎纹的彩度最大，且变色前不同组织织物间彩度差异更明显。

2.1.3 织物组织对白度的影响与分析

为分析热敏变色织物组织对白度的影响，对织物变色前后的白度进行测试，结果如表 2 所示。由表 2 可以看出：变色前，组织对织物白度的影响并不明显；变色后，随着组织的变化，其白度变化表现为：平纹＞斜纹＞缎纹。因为织物经纱为白色，纬纱变色前为玫红色，缎纹组织的经浮点最少，所以白度最低，平纹组织的经浮点最多，所以白度最高；同时纬纱由玫红色变为白色，所以变色后各织物的白度增加。由此可以得出，平纹织物的白度最高，缎纹织物的白度最低，织物变色后白度增加。

2.2 织物纬密对呈色效果影响测试与分析

2.2.1 织物纬密对明度和色相的影响与分析

为分析热敏变色织物纬密对织物明度及色相的影响，对组织相同、纬密不同的织物的颜色空间值、三刺激值进行测试，结果如图 2 所示。

由图 2 可以看出：织物变色前后，随着纬密的增加，L值和Y值从大到小均依次为：1－1、1－2、1－3，即织物明度随纬密的增加而减小，且各织物变色后明度大于变色前。因为白色明度大于玫红色，当织物组织相同时，密度大的织物其纬纱更多地浮在织物表面，所以明度低，并且织物变白后明度提高。

不同纬密的织物，其a值均为正，b值均为负。随着纬密的增加，织物的a值和b值均是 1－1＜1－2＜1－3，即密度最大的织物色相更偏红，偏蓝程度最弱，且各织物变色后偏红和偏蓝程度均降低。因为在色相表现中，相对于白色经纱，玫红色的纬纱占主要因素，密度大的织物纬纱浮在织物表面更多，所以密度大的织物更红，并且织物变色后色相减弱。

图2 织物纬密对明度和色相的影响

织物的三刺激值随着纬密的增加变化规律均为：1－1＞1－2＞1－3，即红原刺激量、绿原刺激量、蓝原刺激量均变小。因为三刺激值的三原色都落在光谱轨迹之外，与明度和色相都有关，但明度对其影响大于色相，所以纬密最小的织物的红原色、绿原色、蓝原色数值最大。

同时可以得出，变色前后，织物 1－1、1－2、1－3的色差值分别为5.23、5.72、7.35，即随着纬密的增加，织物的色差逐渐增大。因为组织相同时，密度大的织物，玫红色纬纱浮在织物表面更多，所以最容易看出织物颜色变化。

由此可见，随着纬密的增加，织物明度下降，但其偏红程度增加，变色后织物的明度高于变色前，偏红程度低于变色前，并且纬密越大，织物变色越明显。

2.2.2 织物纬密对彩度的影响与分析

为研究热敏变色织物纬密对织物彩度的影响，对织物的彩度值进行测试，结果如表 3 所示。

表3 织物纬密对织物彩度和白度的影响

织物编号1－11－21－31－1－32 1－2－32 1－3－32彩度值27.6927.5427.1224.5723.1122.92白度值96.7186.8286.77100.9685.9678.98

由表 3 可以看出：随着纬密的增加，织物彩度由小到大为：1－1＞1－2＞1－3，纬密最小的织物彩度最高，且各织物变色后的彩度均小于变色前，变色后织物间彩度差异大于变色前。因为在组织结构相同的情况下，织物排列得越紧密，颜色的表现越弱，即织物的彩度越小，并且变色后织物的光谱带变宽，所以彩度下降。由此可以得出，随着纬密增加，彩度呈下降趋势，且变色前纬密对彩度的影响小于变色后纬密对彩度的影响。

2.2.3 织物纬密对白度的影响与分析

为分析热敏变色织物纬密对织物白度的影响，对织物的白度值进行测试，结果如表 3 所示。由表 3 可以看出：随着纬密的增加，织物白度变化规律为：1－1＞1－2＞1－3，即纬密大的织物，白度低，并且变色后织物的白度大于变色前，白度下降更明显。因为密度大的织物，纬纱对经纱的遮蔽程度增大，所以密度大的织物白度低，并且变色后各织物的白度增加。由此可以得出，彩色变白色的织物，白度随着纬密的增加而降低；变色后织物的白度高于变色前，且随着纬密增加织物白度降低更明显。

2.3 织物结构对呈色效果影响显著性分析

对热敏变色织物变色效果进行织物组织和纬密的双因素显著性分析，结果如表 4 所示。

表4 织物组织和密度对呈色效果影响的显著性分析

来源 自由度 明度 色相 彩度 白度L*Ya*b*XZ方差组织（A）r－122222222纬密（B）s－122222222（r－1）×（s－1）误差44444444总和rs－188888888 26 ℃FA值43.20 18.95 40.616.80 11.539.22 44.21 0.03 FB值71.17 34.30 6.859.62 57.07 49.351.29 2.90 32 ℃FA值27.76 35.85 37.514.047.65 12.04 35.68 0.22 FB值23.89 31.40 3.42 24.38 12.05 108.506.86 5.42

给定α＝0.05，查表可知F（2，4）＝6.94。由表 4 可以看出，变色前后，只有b、白度的F值以及a、彩度、白度的F值小于6.94，其余F值均大于6.94。即织物组织对色相中的黄蓝值和白度影响不显著，对其他颜色指标影响显著；织物纬密对色相中的红绿值、彩度以及白度影响不显著，对其他颜色指标影响显著。

由此可以得出，织物组织对织物明度、彩度以及偏红程度影响显著，对织物白度影响不显著；织物纬密对织物明度影响显著，对织物彩度、白度以及偏红程度影响不显著。

3 结语

本文研究结果对热敏变色纤维织物的设计开发具有一定的参考价值。通过组织结构对织物呈色效果影响的研究，可以得出以下结论：织物组织和纬密对明度影响都显著，平纹织物的明度最大，随着纬密的增加明度逐渐下降；织物组织对色相影响显著，纬密对其影响不显著，织物色相为玫红色，缎纹织物的偏红程度最高，且随着纬密的增加而偏红程度增加；织物组织对彩度影响显著，纬密对其影响不显著，缎纹织物的彩度最高，随着纬密的增加彩度逐渐降低；织物组织和纬密对白度影响不显著，平纹织物的白度最高，随着纬密的增加白度逐渐下降。