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本科论文闪色效应织物的形成机理研究

发布时间：2013-03-07 22:21:27 来源：文档文库

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第一章绪论

1.1 国内外发展现状

色彩在我们日常生活中是不可或缺的。衣食住行，衣当首，服装以其绚丽缤纷的外观美化着我们的身体，多姿多彩的家纺面料装饰了我们的生活环境。合理的色彩做成的服装、装饰布等纺织品,会从各种角度给人们带来意想不到的视觉效果,从而能够调节人们的心情［1］。

如今在印染面料方面，趋向开发“鲜艳夺目亮丽型”的服装印花材料，如仿珍珠光、宝石、金光、金箔等印花。而纺织面料开发又是趋向于科技、时尚、环保，然而轻薄、舒适、闪光、透明、花纹、质感、复合、功能、绿色、保健将成为面料开发的十个主要方面与面料优劣的评价要素。所以闪色织物的应用受到设计师们的青睐。

1.1.1 闪色织物的概述

闪色面料就是从不同角度观察织物，其颜色会在纱线或纤维的固有颜色之间微妙地变化，产生新颖的变色效果［2］。所谓“闪”，是指观察者从不同角度来看，面料的光泽和色彩都会产生变化（如图1）。

（a）正面（b）60°方向（c）30°方向

图1不同角度闪色面料的色彩

1.1.2 闪色面料的色彩在服装中的运用

服装设计是种视觉创造，是设计者对材料进行加工和组织的综合产物。在设计中，设计者通过各种手段来表现和发挥材料的特性和美感，并进行艺术处理，这是现代设计所致力表现的一个显著特征。随着科学技术的发展，服装材料不再是毫无生气的纺织品，品种日益繁多，质地各异，在设计中的作用越来越大。闪色面料特征明显，生动活泼，在设计中同款式造型相搭配能充分体现服装材质的美感［3］。

1.1.3 闪缎面料的机理及其应用

闪色是闪缎的主要外观特征之一。闪缎之所以“闪“，是通过采用对比强烈的异色经纬来取得的。古代的闪缎有两种基本形式，其是采用正反缎组织，即以相同枚数的经、纬缎纹互为花地，织物正面为经地花。其二是纬二重组织。它以经缎纬地，纬浮显花。经线多与地纬同色，但是与花纬异色。以上两种组织的闪缎，地部都是经面组织，花部都是纬面组织，因而花、地的闪色效果不同。例如，红经绿纬交织而成的闪缎，地部由于红色经线浮长和未被充分遮盖的绿色纬浮点而呈现红闪绿效果；花部却由于绿色纬浮长和红色经浮点而呈现绿闪红效果。光绪年间，苏州曾生产过一种“双闪五彩柔薄缎”，以异色经纬交织成单层织物，再施局部彩纬挖花，质地轻薄。晚清时期的“月华三闪“月华缎采用缎地纬二重组织，以过渡色的彩经排列获得晕色效果，而以纬向三把对比色彩梭求得闪色效果。

根据东华大学服装学院服装服饰博物馆的藏品及照片，可以初步得出这样的结论：闪缎大多用来制作传统样式的旗袍，当然也不排除其他款式［4］。在近代，闪缎的生产技术不断翻新，质地更加柔软，图案也十分简洁现代。因为闪缎特殊的色效果．色彩营于变化，将它缝制成西式晚礼服会有不错的效果。或者，顺应当今的混搭手法，利用闪缎这种具有传统色彩的面料做成款式新颖的服装．比如吊带背心、热裤等等，和牛仔、川血衫等现代服饰搭配，使服装既有民族特色又凸显个性。

1.1.4锦棉弹力闪光织物的特点

锦棉弹力闪光织物是由经向为锦纶有光丝,纬向为棉氨纶包芯纱交织而成的弹力织物。该类织物兼备锦棉两种纤维的优点又互补不足。前处理前应先经预定形,以减少皱印;采用冷轧堆前处理、中性/直接混纺染料或活性染料一浴法染色;定形温度不宜高,或两次定形［5］。整个染整加工宜采用松式或低张力工艺,以确保产品的质量和风格。通过染整加工后,织物具有光亮、平挺、滑爽、高雅的风格,是当前市场上十分流行的服装面料。

1.1.5 棉涤锦混纺闪色针织纱的特点

棉涤锦混纺闪色针织纱中包含涤纶纤维、锦纶纤维、精梳棉3种成分,其中涤纶纤维长度长、细度粗,纺纱过程中需要合理调整各工序的工艺参数,梳棉适当缩小隔距,使用大转移化纤针布,合理配置各转移部件的线速度,使纺纱能够顺利进行［6］。

该产品经过特殊染色工艺即可形成闪色效果,在纺纱的全过程中,要严格控制各道工序的温湿度,防止静电的产生。

用该纱制作的针织面料兼备了棉纤维的吸湿性,涤纶纤维的挺括、滑爽性和抗皱性以及锦纶纤维的柔软性,具有独特的手感和视觉效果,较大地增加了产品的附加值,用这种针织面料设计的女时装及晚礼服,具有浪漫的风格和华贵亮丽的韵味,产品的附加值较高,具有较为广阔的市场开发前景。

1.1.6 织物结构与色彩应用

织物的外观不仅与原料颜色有关,还与织物结构密切相关,因为不同的织物结构组织会引起织物表面颜色的分割程度不同,例如2/2斜纹的效果与3/1斜纹或平纹的效果不同（如图2）,又如经纱连续的经面织物适于织成条形,但对格形却不合适。所以,若想得到混色效应,其色经、色纬排列循环数要小,经纬组织点的浮线要小,如平纹、绉组织等,这样在一定距离远看,才能发生混合效果。另外,组织不同意味着经纬组织点浮沉在织物表面的多少、位置、规律也不同,这样就会在布面上出现以经向色纱色感为主(经面组织)或以纬向色纱色感为主(纬面组织)的不同色调倾向。如在色块上出现各种提花组织,则提花部分的纱线宜用亮度和纯度较高的花线,与底色形成鲜明对比,从而使花型显得突出。

(a) （b）（c）

图2 （a）平纹，（b）2/2斜纹，（c）3/1斜纹

1.2研究目的和意义以及内容

1.1.1 通过染整形成的闪色织物

通过染整形成的闪色织物，例如锦棉弹力闪光织物，由于锦纶、氨纶、棉三种纤维在结构和性能上的差异,以及该产品在染整加工过程中极易起皱、变形,染色时容易产生色花、色差等缺点,所以必须制订合理可行的染整工艺,才能达到锦棉弹力闪光织物应有的独特风格,给人以华贵、高雅的感觉。

锦纶纤维是聚酰胺纤维,纤维的末端带有一定量的氨基,所以,常用的棉用染料对锦纶纤维都具有一定的亲和力,从而使两种纤维上得到的色相难以一致,造成闪色现象。由于各种染料分子结构不同,其竭染率也不同,造成闪色效应也就不同。这也是锦棉弹力闪光织物染色中遇到的棘手问题。通过不断地摸索实践,认为锦棉弹力闪光布以采用卷染机染色为宜,染料的选择则应根据织物不同的颜色品种、牢度要求等,分别选用中性/直接混纺染料一浴一步法、活性染料一浴二步法、酸性/活性染料二浴法等染色工艺。

总而言之锦棉弹力闪光织物前处理以松式或低张力加工为宜,其前处理的质量直接影响到闪光效果。锦棉弹力闪光织物染色以卷染为宜,染料选择应根据织物的颜色品种、牢度要求等不同而具体确定。为了提高锦棉弹力闪光织物的闪光效果和尺寸稳定性,可选择两次定形工艺。

但是纺织印染废水具有水量大、有机污染物含量高、碱性和pH值变化大、色度深、水质变化大等特点，属难处理的工业废水之一。印染废水中的碱减量废水，其COD Cr值有的可达10万mg/L以上，pH值≥12 ，因此必须进行预处理，把碱回收，并投加酸降低pH值，经预处理达到一定要求后，再进入调节池。印染废水的另一个特点是色度高，有的可高达4 000倍以上。所以印染废水处理的重要任务之一就是进行脱色处理，为此需要研究和选用高效脱色菌、高效脱色混凝剂和有利于脱色的处理工艺。印染行业中，PVA浆料和新型助剂的使用，使难生化降解的有机物在废水中含量大量增加。而水处理用的普通微生物对这些很难降解。

1.1.2通过经纬结构改变形成的闪色织物

该闪色织物是用不同颜色的纱线交织而成的、密度较大的平纹、斜纹或变化组织的织物，也有采用异色的纤维混纺会异色纱交并后纺织成的织物。使用光泽好的纱线，如：真丝、有光涤纶丝、人造丝、丝光棉等，且经纬纱选用互补色，如：红与蓝、红与绿、蓝与黄、黄与紫等，或者是颜色对比鲜明的色相，再配以适当的经纬密和组织时，就可以达到闪色效果。

相对于上面的方法，这个成本更低，工艺相对也简单，而且可以减少印染废水处理的问题。

本文主要研究经纬交织而成的闪色织物，从经纬密度方面说明对闪色效应的影响。

第二章织物闪色效应产生的机理

织物闪色效应的产生与物理学、色彩学、生理学及纺织学都有关系，下面从各方面进一步说明。

2.1生理学机理

2.1.1视觉的产生

人对事物视觉的产生是由眼睛、视神经和视觉中枢来共同活动完成的。人眼感受各种光刺激主要包括两个过程：一是折光过程，即外界物体反射到眼里的光线，依次经过眼的角膜、房水、晶状体、玻璃体的多次折射，最后成像在视网膜上，如图3所示；二是感光过程，即视网膜受到光刺激后，能把光能转变成神经冲动，并通过视神经将视觉信息传入视觉中枢，从而使人产生视觉。通过视觉系统，人们能够很好地感知外界事物的轮廓、形状、大小、远近、颜色等情况[7]。

n为节点；F为前主焦点；c为角膜前面；单位为mm

图3 眼球的水平切面图（右眼）图4 简化眼及成像情况

2.1.2光的折射与物象的形成

当物体表面反射的光线进入人眼后，在到达视网膜之前，必须通过角膜、房水、晶状体、玻璃体四个折射率不同的介质，经过几次折射，最后成像在视网膜上。为了方便研究，生理学上把所有的屈光面合在一起，当成一个透镜，从而将眼睛简化为一个单球面的折光系统，称为简化眼。假设眼睛的前后相距20mm，空气与眼睛内容物之间只有一个界面，即节点n，也就是光心，它距角膜约5mm，前主焦点F在角膜前15mm处,后主焦点b在节点后15mm处。物体在简化眼中的成像如图4所示，从图中我们可以看到AnB和anb是两个相似的三角形，因此可按下式求出物像的大小：

可见，当同一物体离人眼逐渐变远时，它在人眼中的像逐渐变小，最后变为一点。对于经纬异色的织物便是很好的例子，当我们在近处观察经纬颜色对比鲜明的织物时，我们可以清晰地看到经纬纱线各自的颜色，但是当我们把织物放远一点儿看时，我们就无法分辨出经纬纱的颜色，而是看到有异色经纬纱交织后的混合色[8]。图5和图6是同一闪色织物近看和远看的视觉效果。

图5 近距离看到的闪色织物图6 远距离看到的闪色织物

2.1.3视野和视角

当单眼注视前方一点不动此时，该眼所能看到的最大范围称为视野[9]。视野的边界与视轴所成的夹角即为视角。在同一光照条件下，不同颜色的物体测得的视野大小不一，其中白色最大，其次为黄蓝色，红绿色的视野最小。不同颜色的物体在人眼中的视角也是不同的，表1列出了几种常见颜色在水平和垂直观察时的视角大小[10]。

表1 颜色视角

2.2物理学原理

织物表面产生闪色效果，主要与光线在纱线和织物表面发生的反射、折射、吸收和透射有关。当光照射到纤维上时，在纤维与空气的界面处会发生反射、折射和透射现象。其中，反射光线主要决定纤维的光泽，透射光线主要决定纤维的透明度，因此我们经常通过改变截面形状来调整纤维的光泽和透明度，在工业生产中通常通过改变喷丝孔的形状来实现。我们工业生产中所用的纤维截面大部分为圆形。纱线是众多纤维的集合体，因此光与纱线的作用相当于各纤维作用的合成，而对于有色纱线来说，则还包括光线与颜料粒子的作用。

在织物结构中经纬纱线相互交织挤压，使纤维压扁成椭圆形截面。可以看出经纬纱之间发生不同程度的遮蔽，当我们从不同方向观察织物时，就会看到织物由于经纬纱色彩加和的比例不同而产生的闪色效应[11]。

2.3色彩学原理

色纱和色织物的色彩是由于纤维吸附了不同颜色的染料的结果，面料的色光成分不同，它呈现的颜色也会不一样。色彩对视觉的心理作用也是不可忽视的。不同色相的织物对视觉心理会产生不同的感情和情绪，使人们产生犹如冷暖、轻重、远近、动态等不同感情的联想和错觉。

两种色彩对比鲜明的经纬纱交织时，会因为相互排斥、对比强烈。产生跳跃、动态、新鲜的心理效果，用于闪色织物上则可使某一角度的布面色彩格外明亮[3]。一般闪色织物的经纬纱线的颜色选择互补的两种颜色闪色效果显著，即在色轮上相距120º-160º左右的颜色，如：红与蓝、红与绿、蓝与黄、黄与紫等经纬纱搭配的织物闪色效果好。

2.4 纺织学

通过分析闪色织物的结构，可以建立闪色模型。图7为方块模型，代表密度较大的平纹织物。如果凸块和底板分别染成绿色和红色，从模型上方可看到绿色与红色清晰的间隔排列，在模型侧面，视线与反射面趋于平行时，只能看到绿色，视野从任何一侧向另一侧转移时，都可看到（绿）→（红+绿）→（绿）的颜色过渡。

图7. 闪色织物的方块模型

平纹组织包括平布和府绸，平布组织如果经纬纱异色交叉排列，当经纬密度有差异时。将产生经、纬浮点高低的差别，浮点高的纱线颜色明显。而府绸的经密比纬密大得多，经纱浮于布面多，纬纱的浮点小，且在纱线的交织状态中，经纱因被压扁而呈一定程度的菱状颗粒，均匀地分布于布面。从府绸的侧面看到的大部分是经纱的颜色，当织物平面变化某一角度时，则主要呈现经纱的颜色而闪出纬纱的颜色。

异色纤维混纺产品中异色纤维的混合，类似于颜料色点的混合。混合后的颜色除了纤维本身的颜色因素外，主要由混纺比例及不同纤维在纱线中径向分布两个因素决定，织物组织结构决定织物的反射光特性，也会影响织物的闪色效果。色纤在纱线轴向并列混合，经纬浮长相差较大的织物，如缎纹、斜纹等，布面可见颜色以雨丝状并列混合。异色纤维混纺的立绒织物，在观察方向发生变化，或织物弯曲、折皱时也可看到颜色的变化，出现闪色效应。平纹混纺织物，在同一根纱线中有雨丝状色纤并列对比，也有经纱和纬纱雨丝状色纤的垂直交叉排列，在密度较大时，闪色效果好，颜色变化丰富。

闪色织物除了布面组织凹凸和反射面不同现出不同的颜色外，在远处看不到颜色混合的痕迹。即使是色织格织物，近看为清晰的格子模纹，远看也是一片均匀的颜色。如同涂料印花的拼色或彩色印刷的拼色，表观上均匀的颜色在放大镜下仍可看出各个组分的色点，只要色点不重叠，其结果是保留了小色点的颜色个性。在图8中，并列色点的中心距为

l为经纬显色组织点间的距离，r为人眼到试样之间的距离，为视角（正常人眼的分辨视角为60°）

图8 织物的闪色效果与视角之间的关系

经过实验证明织物的闪色效果与视角之间的关系式近似为：

r =

上式说明，织物产生闪色效果时，人眼与织物表面之间的距离受l的制约。l的大小是由纱线的半径和相邻组织点之间的孔隙决定的。纱线的半径即为纱线的粗细或纱线的线密度，当我们设计闪色织物时，应选择光泽较好的中、高支纱。相邻组织点之间孔隙的大小与织物的经纬密度和织物组织密切相关，所以设计闪色织物时一般选用密度较大的平纹和斜纹组织，有时也可选用小提花组织。

2.4.1经纬交织闪色织物

交织闪色织物范围较广，如经纬异色的平纹、斜纹、提花织物。缎纹的正面一般只能看到经纱（或纬纱）的颜色，不易产生闪色效果。为突出闪色效果，织物一般采用密度较高的平布类。

在闪色织物原料方面，经纱一般采用仿丝型合纤长丝，或用棉纱与仿丝型合纤长丝并纱或合股等，可使经纱产生光泽，利于闪光效果的形成。

闪色织物异色的配合根据使用目的而定，经纬纱光泽差异化可以增加闪色效果。如一种女外衣，一般采用效应强的颜色搭配，有经红—纬蓝、经红纬茶等；一种闪光防水遮阳布，经纬颜色对比鲜明，如绿—红、蓝茶—藏青—红等。也有采用闪色效应较弱的颜色，如男外衣，一般是色相角差别小、饱和度低的颜色组合，由于经纬颜色对比小，产生色彩融合、协调的效果。

2.4.2纤维混纺闪色织物

由于混纺织物是异色纤维混合在一起，所以当观察织物的方向变化时，闪色不如交织物强。但是异色纤维排列的对比以及光照明暗、方向的变化也能使混纺产品出现闪色效果。

闪色混纺织物对坯布的混纺均匀性要求很高，甚至超过均匀色的混纺织物。由于混纤不匀会造成布面条花或横档，织疵也易暴露。日本东丽公司根据涤/棉混纺比及染均一色或闪色，制定了不同的混合不匀率界限，如下表2所示

表2 涤棉混纺织物纤维混合不匀率界限

一般来说，混纺闪色产品都使用精梳坯布，以避免棉结等疵点，且经纬密度较高。纤维在成纤截面的分布状态对织物总的颜色效果贡献较大。混纺闪色产品颜色的搭配，要根据使用目的来确定设计方案。女装及装饰织物的色彩对比可强烈些，或用对比色和饱和色；男装的色彩对比可弱些，用类似色、相邻色、彩度小的颜色。为了增加闪光效果，光泽感较强的纤维应染成明度和彩度高的颜色。例如深蓝闪橙涤/棉双色，棉纤维应染成深蓝色，而光泽感较强的涤纶应为橙色。

2.4.3纱线的线密度、密度以及织物的结构

当经纬纱选用相同颜色搭配、织物组织相同时，纱线的线密度越小则l越小，此时距离较近时织物的闪色效果明显。在设计闪色织物时，大都选择条干均匀的中、高支纱，或者选用有光涤纶短纤丝、人造丝等。

经密和纬密的设定会影响相邻两根纱线之间孔隙的大小，从而影响l的大小，因此要使近距离观察到的闪色效果好就应该选用较大的经密和纬密。

闪色织物的组织一般选用平纹、斜纹或变化组织结构，有时还可用小提花组织，使经纬纱之间部分遮蔽，从不同角度观察时会看到织物的闪色效果。

第三章实验方案设计

3.1试验步骤

1．选择经纬纱线。

2．选择一定的织造规格，在自动织样机（如图9）上进行打样。

图9 自动织样机

3．将样用熨斗熨平，在各个角度拍成照片，并将其彩打出来。

4．将彩打的图片用反射式分光光度计（HunterLab）（如图10）进行测试。

图10 UltraScan PRO 反射式分光光度计（HunterLab）

3.2织造规格

3.2.1经纬纱线原料、线密度、颜色

经：绿色，180D有光涤纶，纬：红色，70.2D

3.2.1经纬密度

如表3所示：

表3 样品经纬密度规格

图11 样品1 图12 样品2

图13 样品3 图14 样品4

图15 样品5 图16 样品6

图17 样品7 图18 样品8

图19 样品9 图20 样品10

21 样品11 图22 样品12

图23 样品13 图24 样品14

第四章结论

4.1测试结果

将14个样品分别从90°、45°、60°方向拍摄，然后彩打出来，再到UltraScan PRO 反射式分光光度计（HunterLab）进行测试，每个样分别测试4次，然后求平均值。结果如表4所示：

表4 测试结果

L 表示明度，相当于亮度，a 表示红/绿值即从红色至绿色的范围，b 表示黄/蓝值即从蓝色至黄色的范围。L 的值域由 0 到 100，从白到黑，L=50 时，就相当于 50%的黑；a 和 b 的值域都是由+120至-120，其中+120a 就是红色，渐渐过渡到-120a 的时候就变成绿色；同样原理，+120b是黄色，-120 b 是蓝色。所有的色彩就以这三个值交互变化所组成。