莨纱绸制备过程中织物结构与风格的变化

Alterations in fabric structure and style during the preparation of gummed Guangdong silk

摘要：

通过织物结构参数、表面形貌及风格指标等测试分析，探究莨纱绸制备过程中织物结构与风格的变化。结果表明：莨纱绸制备过程中织物经纬密无显著变化，但染色及涂泥整理后织物的平方米质量及厚度逐渐增加，砂洗后无明显变化。染色及涂泥整理后织物形成涂层结构，砂洗后有轻微的纤维损伤、起绒现象。染色及涂泥整理使织物柔软度减小，硬挺度和悬垂系数增大，砂洗后呈相反趋势;莨纱绸制备过程中织物的光滑度无明显差异。染色及涂泥过程中织物的K/S值逐渐增加，砂洗后变化较小，家用洗涤5次后织物的K/S值不降反增，各试样耐家用洗涤沾色牢度为5级，耐干/湿摩擦色牢度约为2级，需进一步改进以获得“经久耐穿”的织物风格。染色5次后织物的UPF值大于40，染色及涂泥过程中无显著变化，砂洗后骤增，具有优异的紫外防护性能。该研究为莨纱绸制备过程中织物结构与风格的变化提供了理论解释。

关键词：

莨纱绸;制备过程;结构参数;表面形貌;风格;紫外防护性

中图分类号：

TS101.923

文献标志码：

A

文章编号： 10017003（2024）10期数0053起始页码07篇页数

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2024.10期数.006（篇序）

收稿日期：

20240122;

修回日期：

20240911

基金项目：

国家自然科学基金项目（52173064）

作者简介：

林柳兴（1997），女，硕士研究生，研究方向为绿色生态纺织材料。通信作者：周文龙，教授，wzhou@zstu.edu.cn。

莨纱绸是莨纱和莨绸的统称，因以莨纱绸制备而成的衣服在穿着行动时会发出“沙沙”的响声，又名“响云纱”，故有香云纱之称。莨纱绸属于绿色生态纺织品，是中国国家地理标志产品之一，以其生态环保的染整加工技术及优异的服用性能而闻名，在纺织市场上被誉为“软黄金”［1］。莨纱绸的主要生产流程为：从新鲜薯莨块茎中提取薯莨染液对蚕丝织物进行染色，之后将染色织物平铺于草地上进行日晒，此染色/日晒过程重复20次左右。当织物上的色素沉积达到一定厚度之后，对其进行涂泥整理，待发色充分后清洗、晒干制备得到莨纱绸，得到的成品通常也会进行砂洗（砂洗的作用是使织物变得柔软顺滑）［1］。经过复杂的染整加工后，织物呈现双面异色的效果，正面因薯莨色素的沉积及其与河泥的相互作用，呈现乌黑发亮的效果，背面则呈现暗沉的棕色。因其特殊的染整加工技术及特有的织物结构，莨纱绸具有凉爽快干、耐磨抗皱、透气透湿、抑菌防虫、抗氧化、阻燃等优异的服用性能［2-6］。

近年来，莨纱绸凭借着生态环保的染整加工技术、独特的织物风格及优异的服用性能吸引了国内外众多学者的关注，大批学者对莨纱绸织物结构与性能、涂层中关键组分的结构与特性及莨纱绸涂层的成型机理等进行了研究。如李维贤等［4-6］先后对织物的结构与性能进行了探究，得出了莨纱绸具有透气透湿、吸湿排汗等优异服用性能的结论;何肖等［7-8］明确了莨纱绸染色用薯莨色素主要是由缩合单宁（占比约47.7%）及多糖（占比约10.2%）组成的，并利用香草醛—盐酸法和苯酚—硫酸法对薯莨单宁及多糖进行定量，为莨纱绸色素层的形成及探究奠定了良好的理论基础;李哲阳等［9-10］对莨纱绸制备用河泥进行了分析，明确了河泥中关键组分腐殖酸、富里酸等的结构特征，并以福林酚法进行了定量分析，进一步加深了对莨纱绸涂层中关键组分的认识。马明波［11］对莨纱绸的成型机理进行了研究，发现薯莨色素能与丝胶结合并诱导丝胶大分子由无定形结构向β结构转变，并阐明了薯莨单宁与蛋白质间以疏水作用及多位点氢键的方式结合。为揭示莨纱绸存在的众多未解之谜，众多学者对莨纱绸研究与探索的脚步也从未停止。

虽然目前对莨纱绸的研究不断深入，但是对于莨纱绸织物结构与风格是如何变化的，仍没有一个全面的解释和相关的报道。因此，本研究根据莨纱绸的染整加工技艺，利用新鲜薯莨块茎提取染液对蚕丝织物进行染色后涂泥制备莨纱绸，对莨纱绸成型过程中各试样进行测试分析，试图探析莨纱绸制备过程中织物结构与风格的变化，为莨纱绸织物结构与风格的演变提供理论解释，也为莨纱绸工业化生产提供一定思路。

1 实 验

1.1 材料与仪器

材料：薯莨块茎（广西玉林），平纹蚕丝织物的经丝9.4 tex、纬丝10.8 tex、经纬密度601×407根/10 cm（广东佛山盛迪纺织有限公司），河泥（广东佛山成艺晒莨厂），去离子水（实验室自制）。

仪器：YG511B型织物密度镜、YG141型织物厚度仪（温州市大荣纺织仪器有限公司），Ahous 124CN电子天平（美国Ahous仪器有限公司），PhabrOmeter型智能风格仪（美国Nucybertek公司），EB55M 919小神童洗衣机（海尔集团），SF600X型测色光谱仪（美国DataColor公司），Y571B型耐摩擦色牢度仪（宁波纺织仪器厂）;UV-2000F型纺织品抗紫外因子测试仪（美国Labspere公司）。

1.2 莨纱绸制备

1.2.1 薯莨染液的提取

利用粉碎机将新鲜薯莨块茎粉碎，后置于大容量塑料桶中加入适量去离子水，60 ℃水浴浸提3 h;将浸提液过滤，再向残渣中倒入适量的去离子水继续浸提3 h，过滤得到提取液;重复浸提3次，将3次提取得到的提取液混合，得到薯莨染液。

1.2.2 蚕丝织物的染色与日晒

将制备得到的薯莨染液调节温度至50 ℃左右，对蚕丝织物进行染色后平铺于人工草坪上进行日晒，日晒在日照强度适中的6—7月份进行。该染色/日晒过程反复20次，得到薯莨色素染色织物。

1.2.3 染色织物的涂泥

将制备得到的染色织物平铺于人工草坪上进行涂泥，经过充分发色后，洗去河泥并晒干，得到涂泥织物。

1.2.4 染色及涂泥织物的砂洗

将制备得到的染色织物及涂泥织物进行砂洗，得到染色后砂洗织物及涂泥后砂洗织物。砂洗程序为：使用洗涤剂洗涤15 min后过清水，再加入柔软剂洗涤15 min后，过清水、晾干。

1.3 测试与表征

所有测试均在恒温恒湿标准实验室进行。试样进行测试之前，已在标准大气（温度20 ℃±2 ℃，相对湿度65%±5%）条件下平衡24 h。

1.3.1 织物结构测试

1.3.1.1 织物密度

参照标准GB/T 4668—1995《机织物密度的测定》，采用YG511B型织物密度镜直接测数法测得织物的经密和纬密。

1.3.1.2 织物平方米质量

参照标准GB 4669—2008《纺织品机织物单位长度质量和单位面积质量的测定方法》，使用圆盘取样器裁取大小为100 cm2的试样各3块，并对其进行称重，计算平方米质量，取平均值。

1.3.1.3 织物厚度

参照标准GB 3820—1997《纺织品和纺织制品厚度的测定》，使用YG141型织物厚度仪测定织物厚度，每个样品测量5次，取平均值。参数设置为：压脚面积20 cm2，加压压力50 cN，加压时间10 s。

1.3.1.4 织物表面形貌

将莨纱绸制备过程中各样品裁剪至合适大小，用导电胶将其固定于铝台上并进行镀金处理，采用扫描电镜子显微镜对织物表面形貌进行观察拍照。

1.3.2 织物风格测试

采用PhabrOmeter型智能风格仪测试织物的柔软度、硬挺度、光滑度和悬垂系数，试样尺寸为100 cm2的圆，每组测试3块试样，仪器自动输出平均值。

1.3.3 耐家用洗涤色牢度

首先对SF600X型测色光谱仪用黑色吸光阱、绿色和白色陶瓷板进行校准，然后将洗涤前后各试样折至不透光并进行扫描，每个试样取10个点进行扫描测试，测定织物的K/S值。

家用洗涤程序为：补足AATTC Dummy I陪洗布与莨纱绸各试样质量1 kg，置于家用洗衣机中进行洗涤。洗涤剂质量浓度2.5 g/L，浴比1︰12，洗涤和脱水共进行40 min，洗涤结束后于45 ℃烘箱中烘干。上述所有过程结束视为1次洗涤程序，执行5次。

参照标准GB/T 12490—2014《纺织品色牢度试验耐家庭和商业洗涤色牢度》，以棉织物作为标准贴衬织物分别与各试样缝合在一起进行家用洗涤，用灰色样卡评定标准贴衬织物的沾色情况。

1.3.4 耐干/湿摩擦色牢度

参照标准GB/T 3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测试织物的耐干/湿摩擦色牢度。

1.3.5 紫外防护性能

参照标准GB/T 18830—2002《纺织品防紫外性能的评定》，采用UV-2000F型纺织品抗紫外因子测试仪测定织物的紫外线防护系数及紫外线透过率。每个试样取5个点进行扫描测试，仪器自动输出平均值。

2 结果与分析

2.1 莨纱绸的织物结构

2.1.1 织物密度、平方米质量及厚度

图1分别为莨纱绸制备过程中各试样的经纬密度、平方米质量及厚度。由图1（a）可知，莨纱绸制备过程中织物经密与纬密无显著变化。结果表明，莨纱绸制备过程对织物经

纬密度无明显影响，然而，染色及涂泥整理过程使织物的平方米质量及厚度变化显著。由图1（b）及图1（c）可知，随染色/日晒的次数增加及涂泥整理，织物的平方米质量及厚度逐渐提高。这是因为色素在织物表面不断沉积并与蚕丝蛋白反应形成色素层［11］，涂泥整理后，河泥中腐殖酸、富里酸、无机金属离子等重要组分与薯莨单宁、蚕丝蛋白等存在较强的相互作用并形成黑胶层［12-13］。对染色织物及涂泥织物进行砂洗，织物的平方米质量及厚度并没有显著减小，说明砂洗并不会导致织物表面色素层及黑胶层大面积脱落。

2.1.2 织物表面形貌

图2是莨纱绸制备过程中各试样的扫描电镜图。由图2可知，空白蚕丝织物的表面纤维光滑、无疵且排列有序。染色20次后织物表面可以明显看到纤维黏结，色素沉积形成一定厚度的涂层结构，纤维间孔隙变小。涂泥织物表面纤维间孔隙进一步减小，涂层结构更为紧密，这为莨纱绸染色及涂泥过程中织物平方米质量及厚度增加的现象提供了解释。由染色后砂洗织物和涂泥后砂洗织物扫描电镜图可以观察到，在色素层和黑胶层轻微脱落处有纤维暴露出来，砂洗过程中存在摩擦作用使纤维损伤并起绒，但砂洗并没有大面积破坏织物

的涂层结构。这也就解释了为什么砂洗后织物平方米质量及厚度没有显著减小。从扫描电镜结果可以看出，染色及涂泥整理使织物表面形成紧密的色素层及黑胶层，砂洗后涂层轻微脱落，存在局部纤维损伤及起绒的现象。

2.2 莨纱绸的织物风格

图3是莨纱绸制备过程中各试样的柔软度、硬挺度、悬垂系数及光滑度等风格参数。由图3（a～c）可知，莨纱绸制备过程中染色及涂泥整理对织物的柔软度、硬挺度及悬垂系数影响较大，随染色次数增加，织物的柔软分数逐渐减小，硬挺分数和悬垂系数逐渐增加，织物变得挺括，手感粗硬，这可能是由于织物表面形成了较为坚硬的色素层。涂泥织物的各项指标与染色20次后织物的各项指标相比无显著变化，说明涂泥整理后织物形成黑胶层并没有使织物变得更为硬挺，反而使织物略有变柔软的趋势，但总体上织物的硬挺度仍较大。染色后砂洗织物及涂泥后砂洗织物的柔软分数增加，硬挺分数和悬垂系数减小，这是由于砂洗过程中碱性洗涤剂的侵蚀及柔软剂的作用，原本较坚硬的纤维会变得柔软，从而整体上使整块织物变得更加柔软。由图3（d）可知，莨纱绸制备过程中各试样的光滑分数变化无显著差异，说明莨纱绸制备过程中，织物表面形成的色素层及黑胶层分布较为均匀。结果表明，染色及涂泥整理赋予了织物硬挺的手感，为获得柔软舒适的触感，需对织物进行砂洗。

2.3 耐家用洗涤及耐摩擦色牢度

K/S值是反映织物表面颜色深浅的重要指标，K/S值越大，颜色越深。通过测试家用洗涤前后各样品的K/S值，可以探究织物家用洗涤前后的颜色变化情况。图4为莨纱绸制备过程中各试样洗涤前后的K/S值。由图4可知，随染色次数的增加，织物的K/S值呈上升趋势。这是由于在日晒作用下薯莨单宁中的酚羟基极容易发生氧化形成醌，颜色逐渐加深，且染色次数增加，沉积在织物表面的色素浓度越高，颜色值也就越大。涂泥织物的K/S值相应增加，这是由于河泥发色过程中，腐殖酸、富里酸及无机金属离子等主要成分与薯莨色素、蚕丝蛋白之间发生了较强的化学作用并在织物表面形成

牢固的黑胶层，使得织物正面黝黑发亮。染色后砂洗织物及涂泥后砂洗织物的K/S值无明显减小，这是由于砂洗过程中使用的试剂含有碱性物质使单宁色素及河泥中腐殖质发生反应，颜色加深，虽然砂洗会导致织物表面的色素层及黑胶层轻微脱落，但对织物总体的颜色值影响不大。

对莨纱绸制备过程中各试样进行耐家用洗涤测试，结果显示，家用洗涤5次后各织物试样的K/S值并没有变小，反而有所增加，K/S值变化率为6%～8%。这可能是由于洗涤剂中的阳离子表面活性剂与薯莨色素分子结构上带负电的酚羟基发生静电作用结合，改变色素分子的电子云分布，影响了其颜色。

表1为莨纱绸制备过程中各试样耐家用洗涤沾色牢度及耐干/湿摩擦沾色牢度测试结果。由表1可知，莨纱绸制备过程中各试样的耐家用洗涤沾色牢度均为5级，然而由织物的耐干/湿摩擦色牢度测试结果可知，各试样耐干/湿摩擦沾色牢度均为2级或以下，仍无法符合纺织品服装的基本要求。

综上所述，莨纱绸经洗涤作用后仍表现出很好的颜色效果，具有优异的耐家用洗涤沾色牢度，经干/湿摩擦作用后，沾色牢度评级较差，仍需进一步改进，以使织物获得“经久耐穿”的织物风格。

2.4 织物的紫外防护性能

图5是莨纱绸制备过程中各试样的紫外线防护系数及紫外线透过率。由图5可知，经过5次染色后，织物的UPF值大于40，UVA和UVB透过率大大降低，达到了很好的紫外防护效果。这是因为染色使色素大分子在织物表面沉积，织物间的孔隙逐渐被填充，当紫外线照射到织物表面时，无法穿透织物进而被反射回去，达到屏蔽紫外线的作用。继续对织物进行染色，织物的UPF值和UVA、UVB透过率变化不明显，同样的，涂泥整理后也并没有使织物的紫外防护性能进一步增加，这是由于薯莨色素染色5次后，织物大部分孔隙已经被填充，随染色次数增加及涂泥整理，孔隙面积变化越小，紫外线防护指数变化不明显。然而，由染色后砂洗织物及涂泥后砂洗织物的各项结果可以看出，砂洗后织物的UPF值大大增加，UVA及UVB透过率下降明显，这是由于织物本身的涂层结构并没有受到较大破坏，且砂洗过程中存在摩擦作用使得纤维位移、织物起绒，进一步使得织物孔隙减小，达到了更优异的紫外线屏蔽效果。

3 结 论

通过对织物的结构参数、表面形貌及风格指标等测试分析，本文探究莨纱绸制备过程中织物结构与风格的变化，得出以下结论。

1） 莨纱绸制备过程中，织物经密和纬密无显著差异;染色及涂泥整理过程中，织物的平方米质量及厚度逐渐增加，砂洗后无明显变化。染色及涂泥整理使织物形成紧密的涂层结构，砂洗后织物表面存在一定的损伤和起绒现象，但不会导致织物涂层大面积破坏。

2） 染色及涂泥整理使织物的柔软度降低，硬挺度和悬垂系数提高，经砂洗后呈相反的变化趋势，莨纱绸制备过程中织物的光滑度无显著变化。经染色及涂泥整理获得的织物，通常需进一步砂洗以使织物变得柔软顺滑，获得穿着舒适的触感。

3） 莨纱绸制备过程中织物的K/S值逐渐增加，家用洗涤5次后织物K/S值不降反增，各试样的耐家用洗涤沾色牢度均为5级，表现出优异的耐洗涤沾色牢度，各试样的耐干/湿摩擦色牢度约为2级，未能符合纺织品服装的基本要求，需进一步改进以使织物获得“经久耐穿”的织物风格。

4） 织物经薯莨色素染色5次后UPF值大于40，UVA和UVB下降显著，继续染色及涂泥整理，UPF值、UVA和UVB透过率变化不明显，砂洗后织物的UPF值骤增，UVA和UVB透过率下降显著，呈现优异的紫外线防护风格。

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Alterations in fabric structure and style during the preparation of gummed Guangdong silk

ZHANG Chi， WANG Xiangrong

LIN Liuxing， GUO Shengnan， ZHOU Zixiang， MA Mingbo， ZHOU Wenlong

（College of Textile Science and Engineering （International Institute of Silk）， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310018， China）

Abstract：

Gummed Guangdong silk， a green ecological textile， is a national geographical indication product of China. Its popularity among the public can be attributed to its distinctive double-sided heterochromatic structure and outstanding wearing properties. The glossy black front side and dull reddish-brown back side contribute to its unique appeal. This exclusive fabric structure imparts numerous commendable wearing characteristics to gummed Guangdong silk， such as coolness， softness， breathability， waterproofness， electric resistance， anti-friction， wrinkle resistance， antibacterial activity， insect prevention， electric resistance， flame oxidation resistance and environment friendliness. The dyeing and finishing techniques of gummed Guangdong silk involve the formation of fabric structure and style， playing a crucial role in determining its exceptional wearing properties. Consequently， it is imperative to elucidate the alterations in fabric structure and style during the preparation of gummed Guangdong silk. Surprisingly， despite numerous articles on the structure and properties of gummed Guangdong silk， there is a conspicuous absence of explanations or reports regarding the evolution of the structure and style of gummed Guangdong silk. Therefore， in this study， samples were prepared according to the traditional dyeing and finishing techniques of gummed Guangdong silk. The pigment extracted from Dioscorea Cirrhosa Lour was utilized to dye the silk fabric repeatedly. When the pigment layer on the fabric reached a certain thickness， the dyed fabric was coated with mud. By testing and characterizing different samples in the process of making Guangdong silk， the changes of fabric structure and style in the preparation of gummed Guangdong silk were studied.

Firstly， a comprehensive analysis of structural parameters such as density， square meter mass， and thickness for each sample was conducted throughout the preparation process. The findings reveal that there is negligible alteration in both warp and weft density during the preparation. Notably， the preparation process demonstrates no discernible impact on the fabric’s density structure. However， it is crucial to highlight that both the dyeing and mud-coating processes exert a considerable influence on the weight per square meter and thickness of the fabric. Results indicate a gradual increase in the weight per square meter and thickness during the dyeing and mud-coating finishing， with no significant change observed after finishing by sand washing. An in-depth examination of the fabric’s surface morphology was undertaken to further clarify structural changes. SEM images reveal that the dyeing and mud-coating finishing processes lead to the formation of a tight coating structure on the fabric， providing an explanation for the observed increase in weight per square meter and thickness. Although some damage and fluffing occur on the fabric’s surface after sand washing， it does not result in extensive harm to the fabric coating. This outcome elucidates why the weight per square meter and thickness remain largely unaffected even after sand washing.

Secondly， the evolution in the style of gummed Guangdong silk was elucidated by conducting tests and characterizing various samples based on style parameters throughout the preparation process. Results indicate that both dyeing and mud finishing processes lead to a reduction in the softness score， and an increase in the stiffness score and drape index. Conversely， these trends reverse after sand washing. Notably， there is no significant change in the smoothness score of the fabric during the preparation. The findings emphasize that dyeing and mud finishing impart stiffness to the fabric， necessitating further finishing by sand washing to achieve softness and smoothness for a comfortable touch.

Subsequently， an analysis of the wearability style of gummed Guangdong silk was conducted by testing color fastness to domestic laundering and color fastness to rubbing. Evidently， the K/S value of the fabric gradually increases during the preparation， and the color fastness to domestic laundering is 5， demonstrating good color fastness. However， the color fastness to dry/wet rubbing is 2 approximately， demonstrating undesirable color fastness. Therefore， further modification is required to achieve excellent color fastness of gummed Guangdong silk.

Finally， the UV protective characteristics were subjected to testing and characterization. It was observed that the UPF value increases significantly after dyeing with Dioscorea Cirrhosa pigment for five times， surpassing 40. Furthermore， there is a substantial reduction in UVA and UVB transmittance. Continuous dyeing and mud coating processes do not bring about significant changes in the UPF value， UVA， and UVB transmittance. However， after finishing by sand washing， the UPF value experiences a sharp increase， accompanied by a considerable reduction in UVA and UVB transmittance. These findings underscore the exceptional UV protection style exhibited by gummed Guangdong silk.

This study clarifies the alterations of the structure and style in the preparation of gummed Guangdong silk， provides a theoretical basis for the structural and stylistic evolution of gummed Guangdong silk and may pave the path for the standardization of industrial manufacturing.

Key words：

gummed Guangdong silk; preparation process; structural parameters; surface morphology; style; anti-ultraviolet