天然彩色雙宮絲色牢度試驗及其特性分析

蔣小葵,茍 圓,趙駱建,周盛波,謝國強

(1.南充出入境檢驗檢疫局技保中心,四川 南充637900;2.四川出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術中心,四川 成都610041)

用天然彩色品種蠶繭繅制的繭絲統稱為天然彩色絲,按生產工藝不同,又分為天然彩色生絲和天然彩色雙宮絲等,通常天然彩色生絲是細規格繭絲,天然彩色雙宮絲是搭配了一定比例雙宮繭繅制而成的粗規格繭絲。天然彩色絲因其色彩鮮艷、光澤柔和而給人一種高貴、華麗、優雅的視覺效應,且天然彩色絲因其分子間空隙較大等結構特性,使其具有一定的保濕、抗菌、抗氧化及吸收紫外線的功能,具有廣闊的開發前景[1-2],吸引了眾多專家學者對其研究和開發,研究熱潮主要集中在2003-2014年間,并取得了重大突破和進展[3-16],彩色絲、彩色絲織物、彩色絲服飾相繼面世[17],但至今天然彩色絲及其深加工產品天然彩色絲綢服飾并未像天然彩色棉及其服飾那樣形成市場化交易及產業化應用,還僅停留在小樣試制及推廣階段。究其原因,專家學者們總結主要有2方面因素制約了天然彩色絲的進一步發展,一是天然彩色絲的褪色問題未得到有效解決,沒有相應的固色技術支撐[18];二是天然彩色絲不耐日曬,李潔通過試驗發現天然彩色生絲耐日曬色牢度僅為1級,經過固色后色牢度也才達到3級[19]。天然彩色雙宮絲是粗規格的絲纖維,其抗褪色及耐日曬色牢度情況鮮見報道,本研究擬繅制天然彩色雙宮絲,并對其各項色牢度指標進行檢測,為天然彩色絲的開發提供參考。

1 試驗

1.1 材料

100/120 den(111.1/133.3 dtex)天然黃色彩色雙宮絲(南充高坪宏興絲綢廠繅制)。

1.2 儀器及試劑

儀器:DJ104型切斷機、QDJ920II型纖度機(四川康樂醫療器械廠),SW-12 A耐洗色牢度試驗儀、YG-631汗漬色牢度儀、Y571B摩擦色牢度儀(南通宏大實驗儀器有限公司),XENOTEST150日曬色牢度試驗機(美國亞太拉斯)等。

試劑:皂片、L-組氨酸鹽酸鹽—水合物(上海市紡織工業技術監督所),氯化鈉(四川西隴化工有限公司),磷酸氫二鈉十二水合物、磷酸二氫鈉二水合物(國藥集團化學試劑有限公司)等。

1.3 試驗方法

1.3.1 耐皂洗色牢度檢測

按照GB/T 3921-2008(ISO 105-C10:2006,MOD)《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》的方法對天然彩色雙宮絲進行耐皂洗色牢度檢測。

將繅制完成的天然彩色雙宮絲絲片用切斷機搖取為絲錠試樣,再用纖度機將絲錠試樣搖取為100回的小絞試樣用于色牢度檢測。

剪取一段天然彩色雙宮絲小絞試樣夾于兩塊100 mm×40 mm的絲、毛單纖維貼襯織物之間,沿四邊縫合,雙宮絲質量為貼襯織物總質量的一半。將縫合物試樣放入皂片濃度5 g/L、浴比50∶1、浴溫40℃的水浴鍋內,機械攪動30 min。取出、洗凈,懸掛于空中干燥,用灰色樣卡對比原樣評定試樣變色和貼襯沾色。

1.3.2 耐汗漬色牢度檢測

按照GB/T 3922-2013(ISO 105-E04:2013,MOD)《紡織品 色牢度試驗 耐汗漬色牢度》的方法對天然彩色雙宮絲耐酸、堿汗漬色牢度進行檢測。

酸性試液配制:用三級純水配制試液,每升酸性試液中含有L-組氨酸鹽酸鹽—水合物0.5 g、氯化鈉5.0 g、磷酸二氫鈉二水合物2.2 g,用0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液調整試液p H值至5.5±0.2。

堿性試液配制:用三級純水配制試液,每升堿性試液中含有L-組氨酸鹽酸鹽—水合物0.5 g、氯化鈉5.0 g、磷酸氫二鈉十二水合物5.0 g,用0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液調整試液p H值至8.0±0.2。

試樣與貼襯物剪貼縫合方法與耐皂洗色牢度檢測中的縫合方法相同,將兩組縫合物試樣分別放入浴比50∶1的酸、堿試液中放置30 min,再置于兩塊玻璃板之間,放入溫度37℃、壓強(12.5±0.9)k Pa的試驗裝置中,于(37±2)℃的恒溫箱中保持4 h。取出、懸掛干燥,用灰色樣卡評定試樣變色和貼襯沾色。

1.3.3 耐摩擦色牢度檢測

按照GB/T 3920-2008(ISO 105-X12:2001,MOD)《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》對天然彩色雙宮絲耐摩擦色牢度進行檢測。

將彩色雙宮絲平行纏繞于試樣紙板上,均勻鋪平,試樣和摩擦布調濕4 h以上。

干摩擦色牢度:將調濕后的試樣緊固于試驗儀平臺上,摩擦布平放摩擦頭上進行摩擦。摩擦動程(143±3)mm,試樣壓力(9±0.2)N,運行速度為往返1次/s,共摩擦10次。

濕摩擦色牢度:稱量調濕后的摩擦布,浸入蒸餾水中,重新稱量摩擦布,確保含水率達到95%～100%,然后按干摩擦方法進行試驗。用灰色樣卡評定摩擦布沾色。

1.3.4 耐日曬色牢度檢測

按照GB/T 8427-2008(ISO 105-B02:1994,MOD)《紡織品 色牢度試驗 耐人造光色牢度:氙弧》對天然彩色雙宮絲進行耐日曬色牢度檢測。

天然彩色雙宮絲小絞試樣纏繞在硬卡上,放入XENOTEST150日曬色牢度試驗機中,暴曬條件為相對濕度50%、倉內溫度35℃、黑標溫度50℃、輻射量42 kJ/m2,按照GB/T 8427-2008的方法5,用空冷式氙弧燈對試樣和藍色羊毛標樣一起暴曬8 h后取出,用灰色樣卡評定試樣變色。

2 結果和分析

2.1 天然彩色雙宮絲檢測結果

目前與絲綢相關的紡織產品色牢度規定要求,我國主要有FZ/T 43009-2009《桑蠶雙宮絲織物》、GB 18401-2010《國家紡織產品基本安全技術規范》,國際上主要有國際環保紡織協會制定的《OEKO TEX STANDARD 100》紡織生態標準。這些標準對紡織產品的色牢度要求如表1所示。

各項色牢度檢測結果如表2所示。

表1 現行國內外紡織產品標準色牢度要求 單位:級

將表2中的檢測結果與表1中各項色牢度指標要求進行對比,可以看出天然彩色雙宮絲色牢度質量總體較好。耐皂洗、耐汗漬、耐摩擦的色牢度較理想,變色和沾色都達到4級及以上,超過了FZ/T 43009-2009《桑蠶雙宮絲織物》標準對色牢度優等品的評級要求,也符合GB 18401-2010《國家紡織產品基本安全技術規范》和《OEKO TEX STANDARD 100》紡織生態標準的限量要求。也就是平時水洗、出汗、摩擦對天然彩色雙宮絲服飾的使用影響不大,不易引起褪色、沾色及破損。天然彩色雙宮絲耐日曬效果稍差,在檢測中經過8 h的暴曬就達到3-4級變色程度,大于同等試驗條件下藍色羊毛標樣的變色程度,褪色較明顯,未能達到雙宮絲織物優等品色牢度不低于4級的要求,但達到一等品的色牢度不低于3級的規定要求。與天然彩色生絲耐日曬色牢度1級、固色后色牢度3級[19]的檢測結果相比,天然彩色雙宮絲耐日曬色牢度效果還是明顯好于天然彩色生絲。

表2 天然彩色雙宮絲色牢度檢測結果 單位:級

2.2 天然彩色雙宮絲色牢度特性分析

2.2.1 天然彩色雙宮絲耐洗色牢度特性分析

天然彩色雙宮絲耐皂洗色牢度變色評級為4級,在絲及棉織物貼襯上的沾色評級都為4-5級,這些檢測結果是天然彩色雙宮絲在40℃的皂液中洗滌30 min后所獲得的結果,這種皂液溫度和洗滌時間是模擬平時衣服常溫下洗滌狀況。可以說在常溫下水洗天然彩色雙宮絲及其織物,其掉色、褪色的程度是很輕的,洗滌前后顏色沒有明顯差異。

繭絲纖維由絲素和絲膠組成,絲素約占75%,絲膠約占25%左右,絲膠包裹在絲素外面保護絲素粘結絲束。學者們對彩色繭絲的結構研究表明,天然色素主要存在絲膠中,會隨絲膠溶失而丟失,常溫水浸濕下絲膠僅會發生膨潤和少量溶失,在沸點溫度下加入一定濃度的堿液經過長時間煮練,絲膠才會大面積溶失。所以常溫洗滌不會導致天然彩色絲色牢度變差。

2.2.2 天然彩色雙宮絲耐汗漬色牢度特性分析

天然彩色雙宮絲耐酸、堿汗漬色牢度變色評級為4級,在絲織物貼襯上的沾色評級為4級,在棉織物貼襯上的沾色評級為4-5級,這些檢測結果是天然彩色雙宮絲經過酸、堿試液的充分浸漬后在37℃恒溫箱中放置4 h所獲得的結果,這是模擬平時穿衣時因流汗長時間打濕衣服的狀況。汗液含有弱酸、弱堿及鹽的混合物,弱酸、弱堿在常溫體液下不會導致絲膠明顯溶失,繭絲對鹽還有吸附作用[20],可以說在平時穿著中,遭受汗液浸濕后,天然彩色雙宮絲及其織物的掉色、褪色的程度也是很輕的,色牢度不會發生明顯變化。

2.2.3 天然彩色雙宮絲耐摩擦色牢度特性分析

天然彩色雙宮絲耐干摩擦和濕摩擦色牢度在棉織物摩擦布上的沾色評級都為4-5級,也就是說具有較好的耐摩擦色牢度,這是因為絲纖維在天然纖維中的耐磨性本身比較好,而本試驗所繅制的天然彩色雙宮絲為100/120 den(111.1/133.3 dtex)的粗規格絲,摩擦系數較大,絲條本身耐磨。在加上本試驗的天然彩色雙宮絲含膠率平均值達到24.92%,比普通雙宮絲含膠率平均值24.67%略大,含膠率越大絲條也越耐磨。所以天然彩色雙宮絲絲條耐磨,絲膠脫落少,色素丟失也少,色牢度好。

2.2.4 天然彩色雙宮絲耐日曬色牢度特性分析

天然彩色雙宮絲耐日曬色牢度3-4級,未能達到FZ/T 43009-2009《桑蠶雙宮絲織物》標準的優等品4級及以上規定要求。與其他色牢度性能檢測結果都能達到優等品相比,檢測結果不太理想。究其原因,與絲纖維結構有關,在日光照射下,因受紫外線的作用,絲纖維大分子中的絡氨酸的—OH被氧化分解,致使分子鏈斷裂,引起絲條機械性能惡化,絲色泛黃,絲纖維是紡織纖維中耐光性最差的纖維[21],在日常穿著使用中絲綢服飾要避免長時間照曬。另一原因與色素的分子結構有關,天然彩色絲中的黃色主要是來自桑葉中的類胡蘿卜素(β-胡蘿卜素、新生β-胡蘿卜素)和一部分葉黃素類色素(葉黃素、蒲公英黃質、紫黃質、次黃嘌呤黃質)[22],唐輝等認為類胡蘿卜素分子在加熱、遇光或遇到某些化學試劑時,分子結構中的多烯鏈非常容易發生幾何異構導致其降解,引起顏色褪色乃至喪失。但本試驗所繅制的天然彩色雙宮絲的規格較粗,含膠率較大,耐日曬的抵抗力比細規格的生絲要強,因此其耐日曬色牢度仍能達到3-4級,較天然彩色生絲好。

2.3 天然彩色雙宮絲與天然彩色生絲的色牢度比較

蓋國平等[23]對天然黃色彩色生絲的耐汗漬、耐洗、耐干摩擦色牢度進行了檢測,李潔等對彩色生絲耐日曬色牢度進行了檢測,將其檢測結果與本試驗的檢測結果對比分析,可以找出天然彩色雙宮絲與天然彩色生絲色牢度的異同。天然彩色雙宮絲與天然彩色生絲色牢度檢測結果比較情況見表3。

從表3可以看出,耐洗、耐汗漬色牢度檢測結果中,天然彩色雙宮絲的變色評級都高于天然彩色生絲半級,沾色評級中,天然彩色雙宮絲在絲織物貼襯上的耐洗沾色評級高于天然彩色生絲半級,其他評級結果相同。天然彩色雙宮絲耐干摩擦色牢度評級高于天然彩色生絲半級。天然彩色雙宮絲耐日曬色牢度評級高于天然彩色生絲二級半,其耐日曬色牢度遠遠好于天然彩色生絲。天然彩色雙宮絲與天然彩色生絲雖然分子結構相同,但天然彩色雙宮絲的規格較粗,含膠率較大[24],耐洗、耐汗漬、耐摩擦、耐日曬的抵抗力比細規格的生絲要強,因此其色牢度檢測結果較好。

表3 天然彩色雙宮絲與天然彩色生絲色牢度檢測結果比較單位:級

3 結論

(1)天然彩色雙宮絲耐洗、耐汗漬、耐摩擦色牢度較好,檢測結果都在4級及以上,符合現行國內外紡織品標準優等品或限量要求。

(2)天然彩色雙宮絲耐日曬色牢度稍差,檢測結果3-4級,與絲纖維結構和色素的分子結構有關,但也能達到我國現行雙宮絲織物標準一等品要求。

(3)天然彩色雙宮絲色牢度檢測結果好于天然彩色生絲,尤其耐日曬色牢度遠遠好于天然彩色生絲。以推廣天然彩色雙宮絲規模化生產為突破口,盡快實現天然彩色絲的產業化生產及應用。

(4)天然彩色雙宮絲色牢度檢測結果表明,色牢度不是影響天然彩色繭絲后續開發的主要技術瓶頸,在天然彩色絲深加工過程中如何使天然色素繼續保留在絲條是需要重點關注的問題。