家用洗涤对莨纱绸织物性能的影响

周文龙, 张 羡, 马明波, 杨建洪

(1.浙江理工大学 纺织科学与工程学院(国际丝绸学院),杭州 310018; 2.杭州天翊生物材料有限公司,杭州 311199)

莨纱绸(又称香云纱)为莨纱与莨绸(黑胶绸)的合称,其正面呈乌黑色光泽,背面为棕色,具有质地滑挺、穿着凉爽、易洗快干等特点。在合成染料发明前,莨纱绸是华美的黑色丝绸面料,是历史上著名的经典丝绸产品[1-4]。莨纱绸是利用薯莨色素浸出液、广东佛山和顺德地区的天然河(塘)泥和天然阳光,全手工制作而成,是目前世界纺织品市场罕见的、不采用任何工业原料和制剂生产的真丝面料[1-3, 5-9]。近年来随着低碳环保理念的广泛认同,传统的莨纱绸加工技艺又得到了重视。研究表明,莨纱绸具有天然抗菌性和抗氧化性,是一种服用卫生纺织品[3,5-7, 9];具有天然的防水透湿性能,是穿着舒适和易洗涤去污的纺织品[3, 5-8];具有优异的紫外线阻隔能力(UPF值>50),是防紫外线纺织品[8];具有优异的导热性能(克罗值<0.1),其穿着凉爽感强[8-9];具有与合成染料染色丝绸相当的色牢度[5-6, 10];甚至还具有天然的阻燃性[5]。尽管莨纱绸有铬和铅重金属超标、色彩单调等缺陷,但其仍以独特的风格及服用舒适性深受消费者喜爱[3]。本研究旨在比较传统丝绸与莨纱绸在家用洗涤(洗衣机洗涤)条件下结构与性能的变化,探讨莨纱绸织物的独特性能,为莨纱绸的商业开发、家用洗涤护理提供指导。

1 材料与方法

1.1 材 料

传统丝绸织物(佛山盛迪纺织有限公司)和莨纱绸(顺德成艺晒莨厂)采用同一规格的电力纺坯布制备而成,织物的经丝9.4 tex,纬丝10.8 tex。传统丝绸采用常规的精练和染色(黑色)工艺制备而成,织物厚度0.128 mm,经纬密度577×381根/10 cm,织物质量41.5 g/m2,K/S值10.4。莨纱绸织物厚度0.214 mm,经纬密度578×408根/10 cm,织物平方米质量98.0 g/m2,K/S值9.4。从制备的传统丝绸和莨纱绸织物结构看,虽然采用的是同一坯布,但由于加工工艺条件的不同,以致织物的经纬密度略有差异,属于正常现象。莨纱绸与传统丝绸相比,加工后织物的平方米质量和厚度都明显增加。

1.2 家用洗涤处理

采用欧式Electrolux全自动滚筒洗衣机(伊莱克斯(中国)电器有限公司生产),30 ℃洗涤温度,选择丝绸洗涤程序,放入织物的总质量为1 500 g。如洗涤织物的质量不够,为保证洗涤时织物的洗涤冲击条件一致,需加入陪洗布以达到洗涤织物质量要求。加入汰渍无磷洗衣粉5 g,洗涤时间45 min,漂洗为室温,整个洗涤程序耗时约80 min。将漂洗好的织物抚平进行下一步试验或自然晾干备用。

1.3 织物表面形态的电镜观察

将试样镀金后用Hitachi S-4800扫描电子显微镜(日本日立公司)进行观测,电子枪工作距离8 mm,加速电压1 kV。

1.4 织物性能的测试

将试样于恒温恒湿室(温度20 ℃±2 ℃、相对湿度62%～68%)中平衡24 h以上,然后在该条件下进行测试。

1.4.1 织物厚度

根据GB/T 3820—1997《纺织品和纺织制品厚度的测定》测试织物的厚度。测试仪器为YG141型织物厚度仪(温州大荣纺织标准仪器厂),测试条件:压脚面积20 cm2;加压压力50 cN;加压时间10 s。对每块试样的任意部位检测10次,取平均值。

1.4.2 织物K/S值

采用SF600X测色光谱仪(美国Datacolor公司)对织物的K/S值进行检测。每块样品测试3次,取平均值。

1.4.3 织物拉伸性能

依据GB/T 3923.1-2013《纺织品 织物拉伸性能第1部分:断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》测定织物的拉伸强力。试验条件:YG065H型电子织物强力仪(莱州市电子仪器有限公司),上下夹持距离200 mm,拉伸速度100 mm/min。每组检测5个试样,取平均值。

1.4.4 织物悬垂性能

根据GB/T 23329—2009《纺织品 织物悬垂性的测定》进行织物悬垂性测定,测试仪器为YG(L)811-DN型织物动态悬垂风格仪(山东纺织研究院测控设备开发中心)。

1.4.5 HPLC指纹图谱的构建

依据GB/T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》对织物的透气性能进行检测。测试仪器为YG461D型数字式织物透气量仪(温州方圆仪器有限公司),每组进行10次平行检测,取平均值。

1.4.6 织物保暖性

采用YG(B)606D型平板式保温仪(温州大荣纺织仪器有限公司)进行织物克罗值测定,每组进行3次平行检测,取平均值。

1.4.7 织物的遮挡紫外线性能测试

依据GB/T 18830—2002《纺织品 防紫外性能的评定》进行织物遮挡紫外线性能的测试,然后计算UPF值(紫外线防护系数)。

1.4.8 织物表面浸润性

采用垂直布面导水法。向平铺的试样滴加20 μL、质量分数为0.5%的重铬酸钾水溶液,滴管顶端与织物的距离设置为1.5 cm。用照相机拍摄液滴在织物表面30 min后的形态。

2 结果与分析

2.1 家用洗涤对织物表面形貌影响

莨纱绸正面有黑胶层,反面呈现棕色,具有正反两面异色效应,同时织物正面和反面的触感也不同。从图1可以看出,织物经5次洗涤后正面黑胶层的裂纹增多,洗涤10次后黑胶层明显松动,洗涤20次后黑胶层明显脱落。从莨纱绸织物的背面来看,洗涤5次后的织物背面有磨损的现象,洗涤10次后织物的背面磨损明显,纤维表面有明显的起绒和原纤化情况,如图1(c)所示。

家用洗涤过程中织物受到的影响极为复杂,既有物理作用(机械冲击等)也有化学作用(微碱性的洗涤剂等),是两者共同作用的结果[10]。随着洗涤的进行,莨纱绸的表现基本和常规织物类似,表面磨损随着洗涤的进行逐渐加剧。经多次洗涤后,织物背面纤维的原纤化现象有利于改善织物对皮肤的触感。

图1 家用洗涤对莨纱绸表面形貌的影响Fig.1 Influence of home laundering on the surface morphology of gambiered Guangdong silk

2.2 家用洗涤对织物性能的影响

随着洗涤进行,织物由于受到物理和化学方面的共同作用而受到损伤,强力都明显下降,结果如表1所示。织物强力下降的趋势如图2所示,数据采用的是经向强力和纬向强力之和。从图2中的线性拟合来看,莨纱绸和传统丝绸均随着洗涤的进行,强度呈线性下降。从线性拟合斜率来看,家用洗涤对传统丝绸造成的强力损伤的速率是莨纱绸的两倍,家用洗涤过程对莨纱绸的强力损伤远小于传统丝绸,这可能得益于黑胶层对织物的保护作用。同时考虑到莨纱绸的初始强力明显高于传统丝绸,因此莨纱绸的耐家用洗涤性能要优于传统丝绸。

表1 家用洗涤后织物的拉伸强力Tab.1 Tensile strength of fabrics after home laundering

图2 家用洗涤后织物的强力损伤Fig.2 Strength damage of fabrics after home laundering

图3为家用洗涤对织物厚度的影响。洗涤后,莨纱绸和传统丝绸的厚度都略有增加,尤其是第一次洗涤后,织物厚度的增加量都较为明显。洗涤后厚度变化一方面是由于纤维在溶液中溶胀使纱线屈曲波高增大,当织物干燥后不能恢复到原来尺寸造成的;另一方面,在洗涤过程中织物表面伴随着纤维绒毛的产生与脱落,这也可能导致厚度增大或减小。莨纱绸厚度在5次洗涤后呈现下降的趋势,这可能和莨纱绸表面的黑胶层随着洗涤进行而逐渐脱落有关。但是,即使洗涤20次,莨纱绸织物的厚度也比未经洗涤的织物的厚度略大。

家用洗涤后,无论是莨纱绸还是传统丝绸,K/S值都呈现下降趋势(图4),即织物表面颜色略有变浅。这和洗涤过程中染料的脱落或水解有关,对莨纱绸而言还与表面黑胶层的脱落有关。经过20次家用洗涤后,莨纱绸和传统丝绸的K/S值分别下降了12.1%和12.3%,总体来看两者的耐洗色牢度良好。

图3 家用洗涤后织物的厚度Fig.3 Thickness of the fabric after home laundering

图4 家用洗涤后织物的K/S值Fig.4 K/S values of the fabrics after home laundering

家用洗涤对莨纱绸的悬垂性有明显的改善作用(图5)。传统丝绸的悬垂系数为66.3%,而莨纱绸正面朝上和背面朝上的悬垂系数分别为65.5%和79.7%。莨纱绸由于双面效应,在反面朝上时,悬垂性明显较差。莨纱绸正面朝上的悬垂系数和传统丝绸相当,这可能是莨纱绸加工后平方米质量增加导致悬垂性变好与黑胶层存在手感变硬导致悬垂性变差两种趋势平衡的结果。从图5可以看出,随着洗涤次数增加,莨纱绸的悬垂系数下降,说明莨纱绸的悬垂性逐渐变好,织物越来越柔软,从而验证了“莨纱绸越穿越柔软”这一传统的说法。

图5 家用洗涤后莨纱绸的悬垂性Fig.5 Drapability of gambiered silk after home laundering

家用洗涤后由于纤维溶胀导致织物一定程度的收缩,以及洗涤过程中复杂的物理和化学作用,织物起绒及纤维的位移,导致纤维对丝线之间空隙的切割,织物的透气性都会明显下降[10]。无论是莨纱绸还是传统丝绸织物,1次洗涤后织物的透气性明显下降(图6)。随着洗涤次数持续增加,普通丝绸的透气性趋于稳定,但莨纱绸的透气性有继续下降的趋势,可能是反复洗涤使纤维的流动性增加,纱线与纱线间的空隙变小所致。

图6 家用洗涤后莨纱绸的透气性Fig.6 Air permeability of gambiered silk after home laundering

经检测,传统丝绸的克罗值为0.020,莨纱绸的克罗值为0.066。相较于传统丝绸,虽然莨纱绸的克罗值相对较高但仍远小于1。同时,由于莨纱绸在穿着时与传统丝绸的湿态贴身不同,当将其作为夏季服装穿着时能具有通透凉爽的特性[8]。当洗涤次数不断增加时,莨纱绸的克罗值逐渐减小(图7),说明经多次洗涤后莨纱绸的保暖性降低,与“莨纱绸越穿越凉爽”的传统说法相对应,但具体原因有待进一步研究。

图7 家用洗涤后莨纱绸的克罗值Fig.7 CLO values of gambiered silk after home laundering

随着洗涤次数增加,莨纱绸的紫外防护系数(UPF值)不断增长,表明经家用洗涤后莨纱绸遮挡紫外线的性能增强(图8)。从前文的试验结果来看,随着洗涤的进行,莨纱绸的表面黑胶层逐渐脱落,说明了莨纱绸的黑胶层并不是其具有优异遮挡紫外线性能的唯一因素。可能的原因有二:一是在洗涤过程中,纤维溶胀及纤维起绒会造成织物空隙被阻挡,使得紫外线透过率减小,导致UPF值增大;二是经过洗涤后莨纱绸织物的厚度有所增加,故织物的紫外线防护性能提高。而随着洗涤次数的增加,传统丝绸遮挡紫外线的能力不断下降,这可能与织物在洗涤过程中受到损伤及颜色变浅有关。因此,莨纱绸洗涤后的抗紫外线能力明显优于传统丝绸,且随着家用洗涤的进行,其抗紫外线的性能逐渐提高;莨纱绸与传统丝绸织物相比更适合作为夏季服饰的面料。

图8 家用洗涤周期与织物UPF值的关系Fig.8 Relationship between UPF values of fabrics and home laundering cycles

莨纱绸具有优异的疏水性能。由图9可知,洗涤过程对莨纱绸织物的疏水性能没有明显的影响。在洗涤20次后,织物表面的黑胶层明显脱落,如图1(d)和图9(d)所示,但织物的疏水性能仍然得到保持,说明黑胶层并不是莨纱绸具有疏水性的唯一因素。经过晒莨和涂泥两道工艺,莨纱绸中的丝绸纤维都获得了疏水特性。

图9 家用洗涤对莨纱绸疏水性能的影响Fig.9 Effect of home laundering on the hydrophobic property of gambiered silk

3 结 论

家用洗涤过程中,莨纱绸的黑胶层对织物具有明显的保护作用。与传统的丝绸织物相比,莨纱绸强力损失的速率只有传统丝绸的一半左右。莨纱绸的初始拉伸强力明显高于传统丝绸,故莨纱绸和传统丝绸相比具有优异的耐家用洗涤性能。洗涤过程会使莨纱绸表面的黑胶层逐渐剥落,同时也会使莨纱绸反面的纤维表面起绒和原纤化,有助于莨纱绸对皮肤触感的改善。家用洗涤后,莨纱绸的悬垂性改善,克罗值下降,但洗涤对织物的疏水性能没有显著的影响。家用洗涤对改善传统莨纱绸的手感和服用舒适性是有利的。