感溫變色材料在紡織品圖案設計中的應用

張 瑜， 李群華， 李智勇

(新疆大學 紡織與服裝學院， 新疆 烏魯木齊 830046)

感溫變色材料在紡織品圖案設計中的應用

張 瑜， 李群華， 李智勇

(新疆大學 紡織與服裝學院， 新疆 烏魯木齊 830046)

為探索感溫變色材料在紡織品上的創意設計及應用效果，將感溫變色材料通過印花、紗線浸漬和涂覆植入織物等方式與傳統織物結合，利用感溫變色材料在不同溫度下呈現出不同顏色的特性，賦予織物多樣的外觀風格。通過設計實驗，搭配不同花型設計和織物組織結構，探究了3種設計方案的實際應用效果。實驗結果表明，感溫變色材料應用于紡織品設計過程中，在圖形、色彩、表面肌理效果等方面有顯著的視覺表現力，能賦予織物感溫變色特性。

感溫變色材料； 圖案設計； 紡織面料； 應用效果

我國是紡織品生產、加工、出口、消費大國，但在整個紡織品產業鏈中，紡織品開發及創意設計是相對薄弱的環節。傳統紡織品主要視覺設計元素為紡織品的造型、色彩、圖案和肌理等內容，目前，國內的紡織品面料設計無論在織物組織結構，還是花型、花色等方面都缺乏創意設計[1]。紡織品的創意設計必須將藝術與技術結合起來，才能拓寬設計空間。從設計的角度來看，科學技術的發展是推動設計進步的主要力量[2]。

感溫變色材料是一種高科技智能化材料,是一種可隨著溫度變化使物體顏色發生變化的微膠囊材料,應用非常廣泛，是開發新產品、新技術的好材料,但目前對此類產品的研究主要是在產品制備、性能分析等基礎上，而將其用在紡織品織物設計上多采用印染、浸漬的方法將感溫變色材料附著于紗線上，因此，存在視覺感單一,缺乏藝術設計性等問題[3]。本文從藝術設計的角度，對感溫變色材料進行實驗性設計研究，以傳統紡織織物為設計基礎，將感溫變色材料以不同的附著形式設計應用到紡織織物中，在設計應用的過程中發現，此材料除帶給大家功能性作用外，實際對織物的外觀設計方法也是一種新的突破，在實現紡織品多種功能的同時，也提升了紡織品的美學效果。

1 實驗材料

感溫變色材料。隨溫度改變而發生顏色改變的微膠囊結構納米粉末[4]，其變色溫度為38 ℃(大于等于38 ℃時為無色，小于38 ℃時為紅色)，由深圳市千色變顏料有限公司提供。

織物。采用SL823半自動織樣機(天津市隆達機電科技發展有限公司)織成。織物設計：織物兩端為蜂巢組織，以方便使用者握持以及保暖；中間圖案將依據不同設計方法需要而有所不同，如印花設計采用方平組織，浸漬紗線混合織物為斜紋組織，感溫變色材料植入織物設計中采用透孔組織。

2 感溫變色材料設計

2.1 織物印花設計

2.1.1 印花設計織物規格

在織物兩端的蜂巢組織不變的情況下(藍色/白色滌棉混合3合股線，捻度為21.3捻/10 cm)，中間組織結構采用2×2方平組織(白色棉4合股線，捻度為29.7捻/10 cm)，兩邊為蜂巢組織，見圖1。

圖1 方平組織圖Fig.1 Texture of hopsair coolingk

2.1.2 圖案色彩設計

采用花朵、樹葉、回字紋、正V與倒V圖案。顏色包括藍色、紅色、黑色和布底的白色，主要以藍色和紅色為主，對比強烈。將圖案通過數碼印花的方式印在織物上，將紅色感溫變色材料印在回字紋和花朵部位，將非感溫變色材料印在正V與倒V圖案上，如圖2～4所示。

圖2 感溫變色材料印花Fig.2 Printing of thermostatic discolor material

圖3 非感溫變色材料印花Fig.3 Printing of non-thermostatic discolor material

圖4 織物印花Fig.4 Textile printing

2.1.3 織物印花設計成品圖分析

圖5為織物印花設計成品圖。布面溫度處于常溫時，圖案色彩豐富，色彩飽和度高，回字紋和花朵清晰可見，紡織品呈圖5(a)的效果。布面溫度大于等于常溫小于38 ℃時，回字紋和花朵朦朧可見，與樹葉、正V與倒V圖案形成虛實強烈對比，增加織物視覺藝術效果，紡織品呈圖5(b)的效果。當布面溫度大于等于38 ℃時，紅色圖案消失，樹葉、正V與倒V圖案保留，紡織品呈圖5(c)的效果。

圖5 織物印花設計成品圖Fig.5 Final picture of textile printing design. (a) Normal temperature; (b) Normal temperature≤cloth temperature<38 ℃; (c) Cloth temperature≥38 ℃

對于織物印花設計，常規設計方法側重于紋樣、色彩、組織等表現方式。在織物印花設計的過程中，紋樣一般可理解為圖案，圖占有一定的面積，在其周圍的組織肌理被稱為底[5]。為達到理想的變色效果,將織物中的底紋用感溫變色材料進行印染處理。圖案中底與圖的結合遵循了圖形創意構成中圖底形(正負形)的構成設計原理，利用圖底的藝術表達方式給人帶來的幻覺效果，使圖案更具有層次感和空間感，在常溫下圖案圖底表現豐富、飽滿；但溫度升高時，圖案中底紋消失，圖形清晰可辨，使圖案呈現出清爽、整潔的視覺效果。一塊織物能使人產生由熱鬧歸于平靜的視覺心理變化，正是由于感溫變色材料的加入設計，使圖案因溫度變化更加富有特色，圖案的轉換更加靈動，給人視覺心理上不同的感覺，織物圖案形成一種動靜結合的視覺藝術效果。

2.2 浸漬紗線與普通紗線混合搭配設計

2.2.1 混合搭配織物

圖6 斜紋組織圖Fig.6 Twill texture pattern

將感溫變色材料與樹脂黏合劑混合，采用提拉-浸漬的方法賦予白色股線紅色的感溫變色粉末。利用配色模紋的方法做成格子紋樣，主要是2上2下的斜紋組成，兩邊依舊是蜂巢組織，組織圖見圖6。

2.2.2 配色模紋圖

配色模紋由經、緯色紗排列與織物組織配合，使織物表面呈現色彩飾紋效應[6-7]。將浸漬紗線(比普通紅色棉線顏色淺)和普通紅色棉線、白色棉線3種不同紅色明度的紗線搭配，形成紅色明度漸變的配色模紋圖，效果見圖7。

圖7 配色模紋圖Fig.7 Match colors mould line picture

2.2.3 混合搭配織物成品圖分析

圖8為混合搭配設計成品圖。當布面溫度處于常溫時，顏色層次分明，布面呈現白—粉—紅的紅色縱向明度漸變效果，明度對比適中,紡織品呈現圖8(a)的效果。

當常溫≤布面溫度<38 ℃，紅色感溫變色材料涂抹的紗線明度變高，普通紅色棉線色彩保持原樣，布面呈現白—淺粉—紅的紅色縱向明度漸變效果，明度對比增強，紡織品呈現圖8(b)的效果。

圖8 浸漬紗線與普通紗線混合搭配設計成品圖Fig.8 Final picture of combination of impregnated yarn and traditional yarn. (a) Normal temperature; (b) Normal temperature≤cloth temperature <38 ℃;(c) Cloth temperature≥38 ℃

當布面溫度≥38 ℃時，紅色感溫變色材料涂抹的紗線顏色消失為白色，與普通白色棉線融為一體，普通紅色棉線色彩保持原樣，形成紅白兩色明度高調強對比，紡織品呈現圖8(c)的效果。

設計中，利用處理過的浸漬紗線進行經緯紗的組織和色彩設計。為達到理想的變色效果,考慮到受溫度的影響，處理過的浸漬紗線會產生由深到淺的明度變化，遵循色彩的同類色配色原理，選用了有彩色系中的紅色作為選色進行同類色的配色設計，并應用了格子結構的紋樣進行色紗交織，產生了3種不同明度的紅色調。隨著溫度的變化，這3種明度色調會產生變化，明度對比效果會逐漸加強[8-9]。

利用配色模紋設計，有意識地將浸漬紗線設計到配色模紋中，其織物的表面會構成各種不同風格與色彩的配色花紋圖案，由于感溫變色材料的加入，使織物設計更具創意化。

2.3 感溫變色材料植入織物的設計

2.3.1 植入設計織物規格

采用三明治結構的織物，將感溫變色材料涂于織物的夾層(為將感溫變色材料加入織物中間，而設的中間層)，利用透孔組織的空隙顯示感溫變色材料所帶來的顏色變化，其透孔組織如圖9所示。

圖9 透孔組織圖Fig.9 Openwork texture pattern

2.3.2 植入織物設計成品圖分析

圖10為感溫材料植入織物設計成成品圖。當布面溫度處于常溫時，孔洞紅色色相明顯，與透孔織物上孔洞的形狀形成一定的圖形，增強了織物表面裝飾效果，紡織品呈現圖10(a)的效果。當布面溫度大于等于常溫而小于38 ℃時，孔洞紅色色相明度降低，隨之出現透孔織物上孔洞若影若顯的圖形效果，增強了織物表面視覺變幻效果，紡織品呈現圖10(b)的效果。當布面溫度大于等于38 ℃時，孔洞紅色色相消失，透孔織物呈現原有的虛實肌理效果,紡織品呈現圖10(c)的效果。

圖10 感溫變色材料植入織物設計成品圖Fig.10 Final picture of thermostatic discolor material embedding in textile design. (a) Normal temperature; (b) Normal temperature≤cloth temperature<38 ℃; (c) Cloth temperature≥38 ℃

此實驗設計為達到理想的肌理變色效果, 更好地表達夾層中由溫度所帶來的顏色變化，對透孔組織織造完成后，利用面料再造的手法，使織物中一部分紗線利用短紗線分割，分別向兩側靠攏，從而使這2部分紗線之間形成永久性孔洞，以擴大透孔，增強織物表面肌理效果。

從藝術設計的角度分析，不同的透孔組織結構對感溫變色材料的視覺表現會產生直接的影響，在設計組織結構時為增加美感，常將透孔組織和其他組織聯合應用，制成優美的花式透孔組織，小孔不再均勻分布在織物中，而是形成一定的圖案效果[10-11]。在進行織物設計時，可將感溫變色材料這種特殊材料所特有的表現語言與這種圖案設計完美結合，增強織物表面視覺肌理效果。

對實驗樣品1和2進行耐洗牢度測試，與GB/T 19817—2005 《紡織品裝飾用織物》對照，沾色牢度4～5，變色牢度4，屬于優等品。實驗樣品3因為感溫變色材料植入的方式為三明治夾層設計，夾層設計為可拆卸式，故沒有相應的色牢度參數。

3 結 論

通過以上實驗及在紡織品上的應用效果，從藝術設計的角度，總結出感溫變色材料在紡織品設計過程中存在3方面的設計要點。

1)織物印花設計中圖形的設計至關重要。因為感溫變色材料受到溫度的影響，色彩及圖形會產生變化，所以，在設計面料圖案時，要考慮到圖案變化的連續性，在溫度的變化過程中，圖案也應相應產生完整的圖形變化。

2)浸漬紗線與普通紗線混合搭配設計時,色彩的配色方案應多樣化。利用處理過的浸漬紗線進行經緯紗線的組織與色彩設計，由于感溫變色材料受到溫度的影響，色彩的明度會隨之產生變化，當溫度提高時，色彩的明度會逐漸提高直至消失，對色彩的設計有一定的局限性。為在有限的材料中獲得理想的效果，需要在配色上加入普通非感溫變色的色紗，不同顏色的穿插，可豐富明度的漸變層次及圖形的變化。

3)透孔織物表面肌理效果對感溫變色材料表現的影響。透孔織物在實際生產中一般不會采用較長浮長線，因為浮長線越長，孔眼越大，這樣就會導致織物結構過于松散，缺乏穩定性，在設計中可采用其他組織和透孔聯合制成花式透孔組織，如平紋+透孔，這樣可使織物表面肌理更加豐富,也能更好地體現感溫變色材料的特性。

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Application of thermochromic materials in textile pattern design

ZHANG Yu, LI Qunhua, LI Zhiyong

(CollegeofTextileandclothingEngineering,XinjiangUniversity,Urumqi,Xinjiang830046,China)

To explore creative designs and applications of thermochromic materials on textile, the textile fabrics with thermochromic materials were prepared by printing, yarn dipping and coating, respectively. Benefiting from the characteristics of thermochromic material exhibiting different color at different temperatures, the fabrics were endowed with multiple appearance styles. Meantime, the design of pattern and variation of weave structure were applied to the textile fabrics of thermochromic materials. The practical applications of three kinds of design proposals were studied by experiments in laboratory. The results showed that thermochromic materials exhibited remarkable visual expression on the pattern, color and appearance. Benefiting from the utilization of thermochromic materials, the textile fabrics were endowed with thermochromic property.

thermochromic material; pattern design; textile fabric; application effect

10.13475/j.fzxb.20150200105

2015-02-01

2015-11-02

2015教育部人文社會科學研究青年基金項目(15YJC760130);2015年新疆維吾爾自治區普通高校人文社會科學重點研究基地資助項目(XJEDU040815C01)

張瑜(1976—)，女，講師，碩士。主要研究方向為服裝與紡織品藝術設計。李群華，通信作者，E-mail：liqunhua@xju.edu.cn。

TS 105.1

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