异色夹纬真丝交织装饰织物的光透射特性

李欣 邵灵达 明琳 贺荣 金肖克 祝成炎 田伟

摘 要：为研究真丝交织装饰织物夹纬颜色对装饰织物透射光的影响，采用多层组织结构试织9种异色夹纬真丝交织织物；借助Digieye数码测色系统和分光光度计，分析在可见光波段内夹纬颜色与织物透射光的关系；通过色温和显色性能研究多层织物中夹纬颜色对光透射特性的影响。结果表明：真丝交织织物遮光率的范围在75.98%～97.72%，织物遮光率会随着夹纬明度的降低而增大；改变夹纬颜色可以有效控制透射光色温的高低，提供不同的冷暖色调；当夹纬的颜色为白色、黑色时，织物透射光的色饱和度与参照照明体相似且显色性能最好，而其他夹纬颜色织物的透射光能够呈现不同的色饱和度与显色性能。研究结果能够为开发具有不同透光率和营造不同居家氛围的装饰织物提供理论参考。

关键词：装饰织物；透射光；遮光率；色溫；显色性能

中图分类号：TS106 文献标志码：A 文章编号：1009-265X（2024）05-0051-07

收稿日期：20230914 网络出版日期：20231218

基金项目：国家商务部茧丝绸专项基金项目（22200068-C）

作者简介：李欣（1999—），女，浙江台州人，硕士研究生，主要从事纺织品性能研究及产品开发方面的研究。

通信作者：田伟，E-mail：tianwei_zstu@126.com

装饰织物是指起装饰与美化作用的纺织产品，应用范围极为广泛，主要类型有床上用品、地毯、窗帘等^[1]。其中窗帘织物是室内装饰织物的一个重要组成部分，在每个家庭的软装设计中必不可少。人们可以根据季节的变化和空间需求更换窗帘，其使用和更换频率在逐步提高。在不同的室内场景中，人们对光线的需求会有所差异，而窗帘能够有效地遮挡光源，调节室内光线^[2]。合理利用室内窗帘织物，能够帮助提供良好的采光环境，营造舒适的空间氛围。

目前，关于光源通过装饰织物后的透射光色温以及显色性能研究较少，主要集中在对织物的遮光性能进行改善，其研究方向大致可分为3大类：原料^[3-4]、织造工艺^[5-6]以及后整理^[7]。曹敏等^[8]制备了异形黑色涤纶长丝，其内部有效平均光程最长的是三角形纤维，因此由该纤维制作的织物黑度最大，织物遮光率最高。Peng等^[9]通过对传统提花织物的结构创新，提出了一种分层组合模式，能够得到色彩丰富且具有双面遮光效果的提花织物。潘云芳^[10]对染色涤纶牛津布进行多次涂层整理加工处理，能够赋予织物良好的遮光性能并且提高其遮光持久性。使用异形纤维和涂层后整理的方法，能够显著提升织物的遮光效果，但该方法不仅工序复杂，而且采用涂层工艺的织物会产生异味且容易脱落^[11]。单层织物的遮光性能很难进一步提高，而多层织物可以通过改变织造工艺参数的方法来提高遮光率^[12]。

本文采用多层组织结构来织造装饰织物，对各层纱线进行合理搭配，以获得不同的透光效果。通过控制多层织物的工艺参数，改变织物的中层夹纬颜色，在可见光范围内对织物进行透光率测试，研究织物透射光的光谱功率分布情况，并分析织物的遮光率以及透射光的色温和显色性能变化规律。探究真丝交织织物的光透射特性能够为开发具有不同透光率和营造不同居家氛围的装饰织物提供理论参考。

1 实验

1.1 原料

线密度为83.3 dtex的白色涤纶低弹网络丝（DTY）；线密度为133.3 dtex的白色桑蚕丝；线密度为166.7 dtex的涤纶DTY，颜色分别为红色、橙色、黄色、绿色、青色、蓝色、紫色、白色、黑色。所用纱线均来源于海宁中纺面料科技有限公司。

1.2 织物规格设计

为保证装饰织物的优良性能，朝向室外的里层纱线易受到太阳直射，选择耐日晒的涤纶，朝向室内的表层纱线选择光泽优良的蚕丝。在两组纬纱的中间引入一组异色纬纱连接表里层，作为中层夹纬，以达到改变织物透光效果的目的。

为使织物的经向致密细腻，表里层经纱均采用较细的83.3 dtex白色涤纶DTY。同时为了提升遮光效果，综合考虑织物经纬密度和纱线细度，里层纬

纱的白色涤纶DTY和中层纬纱的异色涤纶DTY线密度均选择166.7 dtex；表层纬纱选择与里中层纬纱线密度较为相近的133.3 dtex白色桑蚕丝。3组纬纱的排列比为1∶1∶1，表里组织均为8枚加强缎纹，织物结构如图1所示。根据可见光中不同波长对应的颜色选择9种夹纬颜色的织物，试样编号分别为：CR表示红色夹纬织物；CO表示橙色夹纬织物；CY表示黄色夹纬织物；CG表示绿色夹纬织物；CC表示青色夹纬织物；CB表示蓝色夹纬织物；CP表示紫色夹纬织物；CW表示白色夹纬织物；CD表示黑色夹纬织物。设定上机经密为1200 根/（10 cm），纬密为750 根/（10 cm），成品经密为1300 根/（10 cm），成品纬密为771 根/（10 cm），克重为230.15 g/m²。

1.3 测试与表征

1.3.1 夹纬颜色特征值测试

采用Digieye数码测色系统对夹纬的颜色特征值进行测试。将9种颜色的纱线平行、均匀地卷绕在白板上，直至表面不露出底板，照射光源为D65漫反射光源，10°观察视场。测试结果为CIE L^*a^*b^*参数，包括明度（L^*）、红绿值（a^*）、黄蓝值（b^*）。

1.3.2 透光率测试

参照标准FZ/T 01009—2008《纺织品  织物透光性的测定》，将每类试样分别裁剪出6块5 cm×5 cm规格的样品，样品距布边的距离不小于5 cm。借助Cary 4000型分光光度计进行测试，光源为碘钨灯，测试波段范围为380～780 nm。测试温度为（20±2） ℃，相对湿度为（65±2）%。采用平行光束照射试样，使用积分球收集透过试样的所有光线，设定波长间隔为1 nm，测定试样在各波长的透光率。

1.3.3 遮光率计算

根据1.3.2测定波长间隔的透光率，通过式（1）—（2）计算织物的遮光率：

式中：τ_t为织物的透光率，%；S（λ）为CIE标准照明体D65的相对光谱功率分布；τ_t（λ）为织物在波長为λ时的透光率，%；V（λ）为CIE色匹配函数y（λ）；Δλ为波长间隔，nm；S为织物的遮光率，%。

1.3.4 相关色温计算

采用相关色温对光的颜色进行描述，在CIE1931色品图中，当光源的色品与某一温度下黑体的色品最接近时，就用该黑体的热力学温度表示此光源的相关色温。使用τ_t（λ）和D65相对光谱功率分布（S（λ））计算织物透射光线相关色温，流程如图2所示。

1.3.5 显色性评估

参照标准QB/T 5208—2017《白光光源显色性评价方法》，采用IES TM-30显色评价指标，根据τ_t（λ）计算两个量化描述显色性的主要参数：色域指数（R_g）和色保真指数（R_f）。建立基于色域多边形的颜色矢量图，反映各颜色区域的相对饱和度位移，用R_g表征平均色域的变化。R_f表征各个标准色在待测光源照射下与在参照照明体照射下相比的相似程度。R_f和R_g的计算公式分别为式（3）和式（4）：

式中：ΔE_i为第i个样品在待测光源照射下和参照照明体照射下的色差；G_test为待测光源平均色坐标所围成的面积；G_ref为参照照明体平均色坐标所围成的面积。

2 结果与讨论

2.1 夹纬颜色特征

9种纱线的CIE L^*a^*b^*参数如图3所示，各点分别对应不同试样的夹纬，可以精确地描述其颜色的差异。由图3可知，9种纱线的颜色坐标在空间中的分布较为分散，表明颜色差异较大，其中L^*值的范围为16.08～92.72。由a^*b^*平面可知，黑色和白色纱线的坐标几乎重合，且a^*、b^*值都十分接近0，表明两种纱线的彩度相似且都为中性色。

2.2 夹纬颜色对透光率的影响

在可见光波段对不同夹纬颜色的织物进行透光率测试，得到的透光率曲线如图4所示。由图4可知，在可见光波段中，试样CD的透光率曲线变化平稳，整体透光率都能够保持在较低范围，在3%左右，具有较好的遮光效果。试样CW的透光率曲线变化同样比较平缓，但其平均透光率是最高的，达到了23%，比试样CD的透光率高20%左右。而其他夹纬颜色织物的透光率在不同波段呈现出了差异较大的波动趋势。试样CR在630～780 nm红色光谱波段具有较高的透光率；试样CO在590～630 nm橙色波段和630～780 nm红色光谱波段均有较高的透光率；试样CY透光率主要分布在570～780 nm，包括黄色、橙色和红色的光谱波段；试样CC透光率主要分布在680～780 nm的红色光谱波段。存在特征峰的透光率曲线，该峰值所在的波长颜色与夹纬颜色基本相同，试样CG透光率波峰位于502 nm绿色波段的代表波长；试样CB透射光率波峰位于456 nm蓝色波段的代表波长；试样CP透射率波峰位于412 nm紫色波段的代表波长。因不同波段的可见光对应着不同的颜色，色织物会反射属于自身色调的光，而吸收补色调的光，使得织物在不同波段上的透光率产生差异，遮光效果也将有较大的差别。

根据式（1）—（2）计算得出织物的遮光率，纱线颜色的深浅用L^*表示，对纱线L^*和织物的遮光率进行线性拟合，L^*和遮光率之间的关系式为：y=105.35-0.28x，R²=0.9068，结果如图5所示。由图5可知，根据织物中夹纬的不同，遮光率范围在75.98%～97.72%，具有21.74%的变化率，表明夹纬颜色对织物透光、遮光性变化有着较大的影响。其中黑色夹纬的L^*最小，在可见光范围内对各个波段光线的吸收都较大，织物的透光率最低，所以遮光性能最好，达到了97.72%。白色夹纬的L^*最大，织物在各个波段中光线的吸收较小，遮光率最低，为75.98%。织物透光率会随着L^*的增大逐渐提高，而遮光率与L^*呈显著负相关，因此可以通过改变织物的夹纬颜色，从而实现不同遮光梯度的要求。

2.3 夹纬颜色对透射光色温的影响

织物透射光的CIE1931色品图如图6所示，从图中可以看出：当织物夹纬颜色为绿色和紫色时，透射光的色品坐标远离了普朗克黑体辐射曲线，意味着这两种织物的透射光没有色温意义。结合图4夹纬颜色对透光率的影响，可知织物透射光的波长分布情况会对色温产生较大的影响。由于试样CR、试样CO、试样CY透射光的光谱功率分布集中在较长的波长范围内，因此色温较低，分别为1526、1968、2654 K，能够呈现出暖色调，其中色温最低的是试样CR。试样CW、试样CD的透射光在整个可见光波段中能量分布较为均匀，色温分别为6068 K和5946 K。试样CC、试样CB的光谱功率分布主要集中在较短的波长范围内，具有较高的色温，分别为7346、20488 K，呈现出冷色调，其中色温最高的是试样CB。由此可知，通过改变夹纬颜色能够有效地控制透射光色温。当织物透射光的光谱功率分布于短波的部分多，其色温较高，呈现冷色调；而当透射光的光谱功率分布于长波的部分多，则色温较低，呈现暖色调。

2.4 夾纬颜色对透射光色饱和度的影响

不同颜色夹纬织物透射光的颜色矢量图如图7所示，可以直观看出织物透射光与参照照明体相比颜色的漂移方向，即漂移量的相对大小。当矢量箭头由黑色参照圆指向外部，代表待测透射光比参照照明体的饱和度高；反之，待测透射光比参照照明体的饱和度低。如果矢量箭头沿参照圆的切线方向，则说明色调发生变化。

从图7（c）—（f）中可以看出，透射光颜色向参照圆的内部发生漂移，表明织物透射光的整体饱和度下降，其中试样CY透射光仅对黄色和蓝色的饱和度不变，其他颜色的饱和度均有所降低；试样CG透射光降低黄色、绿色、蓝色和紫色的饱和度；试样CB透射光降低黄色和蓝色的饱和度。从图7（h）—（i）中可以看出，试样CW和试样CD透射光颜色几乎没有产生漂移，织物的透射光颜色与黑色参照圆高度重合，代表了织物透射光饱和度接近标准光源。从图7（a）—（b）、（e）—（g）中可以看出，透射光颜色整体都向参照圆外部漂移，意味着织物透射光平均饱和度都有提高，其中试样CR透射光仅对红色、蓝色的饱和度略有降低，且蓝色向靛青色漂移，而其他颜色的饱和度都有大幅度增加；试样CO透射光增加黄色和蓝色的饱和度，降低红色的饱和度；试样CC透射光增加了红色的饱和度；试样CP透射光对大部分颜色的饱和度都有所增加，仅降低蓝色的饱和度。

2.5 夹纬颜色对透射光显色性能的影响

不同颜色夹纬织物透射光的R_f和R_g如图8所示，当R_g值越接近100时，R_f值也就越高。结合图7颜色矢量图可知，透射光的颜色向参照圆外部的漂移程度越大，则R_g值越高；反之，则R_g值越低。试样CR、试样CG、试样CP透射光的R_f值远低于80，分别为54、70、67，因此织物透射光的显色性能较差。其中：试样CR、试样CP透射光的R_g值大于120，色饱和度过高，易引起人的视觉疲劳；试样CG透射光的R_g值低于80，表示织物透射光的色饱和度过低，会使人眼感知到的室内环境过于暗淡。试样CO、试样CY、试样CC和试样CB透射光的R_g值在80～120范围内，R_f值都能够达到80以上，可以给室内提供较高质量的照明环境。试样CO和试样CC透射光的R_g值超过了100，其光源色饱和度偏高，表示织物透射光能够使室内物体看起来更加鲜艳；而试样CY和试样CB透射光的R_g值均小于100，色饱和度较低，表明织物透射光会使环境较为暗淡，能给人安静的视觉感受。试样CW、试样CD的R_f值和R_g值都达到了100，表明织物透射光的色饱和度与参照照明体相似，并且显色性能最好。

3 结论

本文通过试织9种异色夹纬真丝交织织物，在可见光范围内对其进行透光率测试，详细分析织物的透光率、遮光性、色温、显色性能，探讨了夹纬颜色对织物的光透射特性影响，得出以下结论：

a）不同夹纬颜色的多层结构真丝交织物在各波段上的透光率差异较大，遮光率范围在75.98%～97.72%。当夹纬的L^*越小，织物的遮光率则越高。

b）改变织物的夹纬颜色可以有效控制透射光色温。当织物透射光光谱功率分布于短波的成分多，其色温较高；而当织物透射光光谱功率分布于长波的成分多，其色温较低。

c）白色、黑色夹纬织物透射光的R_f、R_g都达到100，人眼感觉到的物体颜色接近真实，透射光的显色性能最好；橙色、青色夹纬织物透射光色饱和度偏高，能够使室内物体在视觉上感知更加鲜艳；黄色、蓝色夹纬织物透射光色饱和度较低，会使室内环境看起来较为暗淡。

参考文献：

[1]周京京， 苗苗， 王莹. 窗帘的相关研究与发展[J]. 辽宁丝绸， 2015， 43（2）： 41-42.

ZHOU Jingjing， MIAO Miao， WANG Ying. Curtain related research and development[J]. Liaoning Tussah Silk， 2015， 43（2）： 41-42.

[2]陶勤练， 岳鹏， 王伶. 遮阳织物的光学性能测试[J]. 现代纺织技术， 2015， 23（6）： 25-29.

TAO Qinlian， YUE Peng， WANG Ling. Test on optical performance of shading fabrics[J]. Advanced Textile Technology， 2015， 23（6）： 25-29.

[3]杨大伟， 缪旭红. 经编半遮光窗帘的工艺设计与产品开发实践[J]. 上海纺织科技， 2015， 43（4）： 47-49.

YANG Daiwei， MIAO Xuhong. Design and product development of warp-knitted semi shade curtain[J]. Shanghai Textile Science & Technology， 2015， 43（4）： 47-49.

[4]陆振乾， 王成军. 新型阻燃全遮光窗帘面料的设计[J]. 丝绸， 2010， 55（7）： 30-32.

LU Zhenqian， WANG Chengjun. Design of a new type fabric of full light shading curtain [J]. Journal of Silk， 2010， 55（7）： 30-32.

[5]BAI L L， ZHOU J. Double-faced shading effect based on two wefts full-backed structure for traditional weft-backed woven fabrics[J]. International Journal of Clothing Science and Technology. 2019， 32（2）： 231-243.

[6]张红霞， 俞涤美， 范丽霞， 等. 织物组织对双层结构提花窗帘织物遮光性的影响[J]. 纺织学报， 2014， 35（11）： 52-56.

ZHANG Hongxia， YU Dimei， FAN Lixia， et al. Effect of fabric weaves on light-proofness of double-layer jacquard curtain fabrics[J]. Journal of Textile Research， 2014， 35（11）： 52-56.

[7]郝云彩， 余成武， 梁士通， 等. 新一代星敏感器遮光罩： 碳纳米管遮光罩技术研究[J]. 空间控制技术与应用， 2016， 42（2）： 1-7.

HAO Yuncai， YU Chengwu， LIANG Shitong， et al. New generation of star tracker baffle： CNT baffle[J]. Aerospace Control and Application， 2016， 42（2）： 1-7.

[8]曹敏， 陆未谷， 潘丹， 等. 纤维截面形状及集束状态对涤纶黑度的影响[J]. 合成纤维工业， 2018， 41（6）： 11-15.

CAO Min， LU Weigu， PAN Dan， et al. Influence of cross section shape and bundle state on blackness of polyester fiber[J]. China Synthetic Fiber Industry， 2018， 41（6）： 11-15.

[9]PENG X， ZHOU J. Double-faced shading effect digital jacquard fabric with a weft-backed and warp-wadded structure[J]. Textile Research Journal， 2023， 93（3/4）： 795-806.

[10]潘云芳. 阻燃耐寒滌纶牛津遮光布的涂层整理[J]. 印染， 2012， 38（13）： 34-36.

PAN Yunfang. Coating finish of light-shielding polyester oxford fabric with flame retardancy and cold resistance[J]. China Dyeing & Finishing， 2012， 38（13）： 34-36.

[11]张声诚， 丁水法. 高遮光性大提花面料的开发与性能测试[J]. 现代纺织技术， 2013， 21（5）： 39-40.

ZHANG Shengcheng， DING Shuifa. Development and performance test of high-shading jacquard fabric[J]. Advanced Textile Technology， 2013， 21（5）： 39-40.

[12]张欢， 尉霞， 张一心， 等. 组织参数对接结双层织物遮光性能的影响[J]. 纺织科学与工程学报， 2020， 37（2）： 11-14.

ZHANG Huan， YU Xia， ZHANG Yixin， et al. Effects of texture parameters on shading performance of bonded double-layer fabrics[J]. Journal of Textile Science and Engineering， 2020， 37（2）： 11-14.

Light transmission characteristics of interwoven decorative fabrics made of silk with hidden weft of different colors

LI  Xin¹，  SHAO  Lingda¹，  MING  Lin¹，  HE  Rong^1，2，  JIN  Xiaoke¹，  ZHU  Chengyan¹，  TIAN  Wei¹

（1.College of Textile Science and Engineering （International Institute of Silk），Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310018， China;2.Haining Zhongfang Fabric Science & Technology Co.， Ltd.， Jiaxing 314409， China）

Abstract：  Curtains are an important part of interior decorative fabrics. Selecting the appropriate products can not only safeguard the seclusion of indoor individuals， but also produce a unique illumination and shading effect. With the improvement of people's quality of life， they are no longer limited to using curtains with a high shading coefficient. People's needs for indoor light will change at any time because each room has a different function. The requirement for shade in ornamental textiles also differs， thus additional shade is not preferable. To meet people's needs， researchers and scholars at home and abroad have in-depth research on decorative fabrics. Currently， their primary objective is to enhance the fabric's shading coefficient. Few studies have been conducted on the color temperature and color rendering property of the transmitted light.

The main purpose of this paper was to investigate the different transmitted light effects of a light source through a fabric. Multi-layer structured fabrics were woven by interweaving silk and polyester， with different colored yarns as the middle weft. Subsequently， a spectrophotometer was used to test the transmittance of fabrics in the visible range and to study the effect of fabrics on transmittance and shading coefficient. The color temperature of the transmitted light was calculated， and the color temperature was used to describe the color of the transmitted light. To examine the influence of transmitted light on the hue of indoor items， the color saturation and color rendering performance of various fabric transmitted light were compared by using the IES TM-30 color rendering evaluation index. The findings indicate that the color of the hidden weft in multilayer-structured silk fabrics has great influence on light transmittance. As the L^*of the yarn decreases， the fabric's shading coefficient increases， spanning from 75.98% to 97.72%. By altering the color of the hidden weft， one can effectively regulate the color temperature. When the spectral power distribution of the transmitted light of the fabric is more in the short wave， its color temperature is higher; when the spectral power distribution of the transmitted light is more in the long wave， the color temperature is lower. Fabrics containing white and black wefts have the best color rendering performance with R_fand R_greaching 100. The R_fof transmitted light of fabrics containing orange， yellow， cyan and blue weft yarns exceeds 80. The transmitted light of fabrics containing orange and cyan weft yarns provides high color saturation; the transmitted light of fabrics containing yellow and blue weft yarns has low color saturation. It can be seen that the colored weft can make the transmitted light of fabrics with different characteristics. The results of this study can provide theoretical reference for weaving decorative fabrics with different transmitted light effects.

Keywords： decorative fabrics; transmitted light; shading coefficient; color temperature; color rendering property