無縫針織服裝尺寸穩定性研究進展

李秀青，趙欲曉,2,*

(1.北京服裝學院 服裝藝術與工程學院，北京 100029;2.361°-北京服裝學院高性能運動服裝設計研發中心，北京 100029)

無縫針織服裝尺寸穩定性研究進展

李秀青1，趙欲曉1,2,*

(1.北京服裝學院 服裝藝術與工程學院，北京 100029;2.361°-北京服裝學院高性能運動服裝設計研發中心，北京 100029)

對無縫針織服裝及其尺寸穩定性進行了闡述，分析了造成針織物尺寸變化的各種影響因素，指出了目前研究的不足之處和今后的發展趨勢。

無縫針織；尺寸穩定性；紗線密度；后整理

1 無縫針織服裝發展現狀

無縫針織服裝是一種一體成型類產品，它采用固定的筒徑和針數，在針織圓機上通過組織和原料變化制得三維曲面形態的針織服裝，其結構有別于普通針織或機織面料裁剪縫制服裝，四肢以外的軀干部位一般不做裁剪接縫和省道縫線[1]。通常說的“無縫”，實際是指“無側縫”或者“少縫”的意思，英文表述為“seamless”，即周身衣片、褲腰一次成型，而袖底縫、褲內側縫，以及上袖、底檔片有少量縫合線[2]。

無縫針織服穿著時貼合人體、觸感柔軟、彈性良好、曲線優美、花色多變，被譽為人的“第二皮膚”[3]。無縫針織服是在全電腦無縫針織圓機上織出無側縫衣片，在襠部可出現少量加固縫合線跡，同時可通過材料的選擇和組織結構的配合，實現最終產品有良好的舒適感和塑形效果。無縫針織的概念起源于20世紀80年代，當時主要用于襪子和針織衫的工業化生產[4]。近年來，無縫針織服裝在我國針織行業中有了很大的發展，越來越成熟地運用在服裝的不同領域里，浙江義烏成為世界無縫針織服裝的重要織造基地之一[5]。無縫針織服裝有望成為未來流行的新熱點。

2 尺寸穩定性的研究現狀

針織物由相對松散的線圈結構組成，在外力作用時會發生圈弧變長、圈柱變短等現象[6]。織物想要回復原本的狀態，需要克服紗線之間的摩擦力和相互牽引力。

國外許多學者針對針織物的特性建立線圈模型，Postle和Munden在二維和三維的層面，結合材料學相關知識推導出了線圈普遍成形機理[7]。針對緯平針織物的不同松弛狀態，存在一系列關系式：C=kc/l,W=kw/l,C/W=kc/kw=1.3；其中C是單位長度內的織物橫向列數，W是單位長度內的線圈縱行數，l是線圈長度，kc、kw是恒定值[8]。Leaf和Glaskin通過實驗證明，相同的扭曲剛度比率的紗線，在不同的彈性桿所形成的線圈形狀都是一樣的[9]。

加捻的短纖維彎曲成圈的時候，產生的扭轉應力使線圈不穩定。在應力條件下，線圈向織物平面旋轉，線圈的轉向取決于紗線捻度的方向。紗線的捻度優先選擇方向使圈柱產生力的不平衡[10]。即使在成圈以前紗線沒有旋轉的趨勢，也會在成圈后發生旋轉，因為紗線中纖維的螺旋幾何結構發生了變化，引起線圈外側纖維伸長，內側線圈纖維壓縮，使線圈產生不穩定[11]。高溫高濕的環境有利于紗線這種內應力的釋放[12-14]。

3 尺寸穩定性的影響因素

3.1 摩擦力對尺寸穩定性的影響

常用紗線的纖維有棉、滌綸、錦綸、羊毛等多種，不同纖維內部細小的結構都會使紗線在移動過程中產生摩擦力，從而影響尺寸的穩定性。

在顯微鏡下觀察棉纖維，如圖1所示，其縱向呈扁平的轉曲帶狀，封閉的一端尖細，生長在棉籽上的一端較粗且敞口。棉纖維的橫斷面由許多同心層組成，主要有初生層、次生層、中腔3個部分。初生層是棉纖維的外層，初生層的外皮是一層蠟質與果膠，表面有深深的細絲狀皺紋。初生層很薄，纖維素含量不多。纖維素在初生層中呈螺旋形網絡狀結構。這些表面的皺紋和扭曲的結構都會在紗線的相互作用中產生摩擦力。

圖1 棉纖維的截面圖

羊毛是細長的實心圓柱體，呈卷曲狀，纖維的組織結構分3層，即鱗片層、皮質層和髓質層。鱗片層是羊毛的表層，其生長有一定的方向，由毛根指向毛尖，每一鱗片在毛根的一端與皮質層相連，另一端向外撐開著，一片片覆蓋銜接。鱗片在羊毛上的覆蓋密度因羊毛品種存在著較大的差異而不同。羊毛越細，鱗片越多，重疊覆蓋的部分越長，鱗片多呈環狀。羊毛越粗，鱗片越少，重疊覆蓋的長度越短，鱗片多呈瓦楞狀和魚鱗狀，相互重疊覆蓋，如圖2所示。由于鱗片層向外撐開并突出，若增加纖維之間的摩擦力，便相互牽制產生氈縮作用，在濕熱條件下抱合力加強。

圖2 羊毛纖維的截面圖

3.2 紗線對尺寸穩定性的影響

針織圓機在編織的過程中有8路喂紗系統，16個選針器，紗線的配置包括地紗和面紗，通常地紗為加彈錦綸、錦包氨等彈性紗，面紗為天然纖維或錦綸以及功能性紗線等。氨綸具有高延伸性(500%～700%)、低彈性模量(200%以上，0.04～0.12g/9tex)和高彈性回復率(200%伸長，95%～99%回復率)，所以氨綸需要和其他纖維復合，才更適合做地紗。

在相同的織造工藝和組織結構下，棉/氨包覆紗做地紗的織物橫密和縱密都大于PTT/PET復合絲作為地紗的織物[15]，所以棉/氨包覆紗的織物更緊密，尺寸更穩定。以PTT長絲作為面紗的織物其橫向密度大于普通錦綸長絲的織物，而縱密略小于普通錦綸長絲作面紗的織物。換言之，PTT長絲表現出的縱向收縮率較小，橫向是需要考慮的主要因素。

3.3 密度對尺寸穩定性的影響

增加織物密度可以提高尺寸穩定性。同種原料的密度與編織的組織結構類型息息相關。所以，密度對尺寸的影響建立在與組織結構的相互作用下。圓機中編織的1+1假羅紋、1+2假羅紋、1+3假羅紋的縮放比率是遞增的，而2+2假羅紋和1+3假羅紋的縮放比率基本上相同。相同條件下，單面織物線圈之間的沉降弧比雙面織物的沉降弧要短,而且緊密。因此,單雙面的復合也會提高織物的尺寸穩定性[16]。雙面結構中,單面編織所占的比率越大,其延伸率越小,尺寸越穩定。

隨著浮線的增多及加長,橫向延伸率顯著降低,尺寸更加穩定。

織物在編織過程中，線圈的長度也會對密度造成影響，從而影響到尺寸的穩定性。織物橫向的收縮率會隨著線圈的增大而減少。當線圈長度處于0.93～1.28cm時，橫向尺寸的收縮率會隨著線圈長度的增加而增大[17]。這是因為在線圈長度值處于一個較小的范圍時，線圈間的連接會很緊密，不平衡的內外應力更容易相互抵消，整體處于一個穩定的狀態。當線圈長度較大的時候，織物組織結構稀疏，線圈容易發生相對移動，此時橫向縮水率會大。當長度在1.13～1.37cm時，即使線圈長度增加，橫向收縮率也會保持在一個基本平衡狀態，不會發生很大的尺寸變化。

織物縱向收縮率隨著線圈長度的增加先增加后減小。當線圈長度處于中間范圍值的時候會出現最大收縮率。因為線圈長度較小時，縱向牽引力大，線圈間移動很困難，此時保持著相對好的尺寸穩定性[18]。隨著單位線圈空間占有率的增加，變化率增大，達到最大變化值后，即使線圈長度再增加，也基本不會帶來尺寸的變化。

3.4 外力對尺寸穩定性的影響

針織物在后整理中，會經歷干松弛、濕松弛、全松弛、漂白、染色等一系列的整理過程,最后烘干過程中還包括有軋光和軋壓等操作。織物正是在這些整理加工操作過程中獲得了尺寸的穩定性。在這一系列過程中都會產生外力，給尺寸的穩定性帶來影響。

3.4.1 干松弛

針織物的干松弛是指當作用在織物上的外力消失后,紗線和線圈向能量最小方向回復的過程[19]。一般情況下，經24h干松弛后織物密度有明顯變化,經48h干松弛后的織物密度與干松馳24h后的相比沒有明顯變化。因此,織物下機后干松弛24h密度變化最大,并且彈性織物的收縮率大于非彈性織物,同種織物密度變化橫密大于縱密。

目前，幾乎所有的研究都已經證實，織物的干松弛回縮不能達到其剩余回縮的最大值，也不能使其內部的紗線在織物線圈結構中重新分布，以達到最小能量狀態，即理想的、徹底的干松弛狀態。而要達到這一理想狀態，需要通過織物的濕松弛來完成。

3.4.2 濕松弛

針織物經水浸潤后,會使纖維和紗線的內應力得以釋放,加快弛緩回復速度,因此需要考察濕松弛對彈性針織物尺寸的影響。梭織物的縮水率一般不超過10%，針織物的縮水率一般高達40%[20]。在洗滌時,織物尺寸就會發生很大的變化。這是因為織物在下機時,線圈受到拉伸并發生歪曲,到了后整理洗滌時,線圈要達到自然平衡,回復到織物處于完全松弛狀態時的線圈形狀,線圈的幾何形狀改變了,織物的尺寸就發生很大的變化。濕松弛織物密度變化要比干松弛織物密度變化大很多。織物經過濕松弛,縱密的變化比橫密要大很多。如果在編織過程中，有彈性紗的加入，那么同一織物彈性紗喂入比大,橫向尺寸變化大,縱向尺寸變化略小;彎紗深度大時,橫向和縱向的尺寸變化都大。

絲光處理是一種有效的濕處理工藝，可以有效降低單面緯平針織物的歪斜問題，對棉進行絲光處理可降低捻度活性45%[21]，并且可以使干松弛織物的歪斜降低10%～13%，如果對線圈縱行進行絲光處理，歪斜程度會減小20%～30%[22]。

3.4.3 全松弛

全松弛處理是在試樣經充分濕松弛后,離心脫水1～2min,然后在70 ℃條件下轉籠烘60min，然后在無張力作用下平鋪48h左右，最后測量密度進行比較。織物在經過全松弛處理后，橫密和縱密都會發生微小的變化，含有彈性紗的變化率要大于非彈性紗，彎紗深度大的橫向尺寸變化大,縱向尺寸變化小[23]。

4 無縫針織的綜合評價方法

目前，針對無縫針織的綜合評價方法有很多，常見的有灰色聚類分析、模糊數學法、濃縮映射法和功能評價值法等。其中灰色聚類分析和模糊數學運用相似關聯的概念評價針織物的好與壞，而濃縮映射和功能價值法則依據不同評價指標的重要性進行客觀排序[24]。為使評價結果更具有客觀參考性，推薦后面兩種方法結合使用。

4.1 濃縮映射法

濃縮映射法是對不同數量級或單位不統一的各指標數據通過公式(1)和(2)映射成1-2之間的一個映射矩陣，使各項指標中最差的數值對應1，最優的數值對應2[25]。各項功能的映射值Aij的計算公式為：

(1)

(2)

其中Aij為第i項指標第j個方案的功能映射值；aij為第i項指標第j個方案的實驗值；xi為第i項指標各方案中的最小值；di為第i項指標各方案中的最大值；i=1～11,j=1～5。

4.2 功能評價值法

功能評價值法是根據實際運用中不同指標間相對重要性的不同建立權重[26-27]，采用連乘的方法求出功能評價值Sj：

(3)

(4)

其中Ki為第i項指標的權重。

5 目前不足與發展趨勢

無縫針織服裝的尺寸穩定性一直備受關注，但是在目前的研究成果中，多局限于無縫內衣的相關領域，不同品類服裝的區別研究相對較少。結合理論研究和實際操作的經驗，可以嘗試更多的方法降低尺寸不穩定帶來的影響。

無縫內衣對尺寸穩定性的要求一般，在紗線的選擇時，首先要考慮貼體的舒適性、安全性和美觀性，通過松量的設置，保證身體必要的舒適壓。編織中，考慮不同紗線的彈性模量和內應力，內應力越大，產生的剩余扭曲力矩越大，配合捻度和捻向來改善成品效果。

無縫運動裝作為戶外裝的一種，對尺寸穩定性的要求最高。無縫運動服講究提升運動表現，包括肌體活動的自由度、對肌肉的梯度壓力刺激肌肉的爆發力，以及減少肌肉顫動等帶來的不必要能耗。減少風阻，減少摩擦，減少結構拼接帶來的摩擦力和不舒適，實現針對不同部位編織不同組織來滿足人體熱濕的需求。加強關鍵部位的機械支撐作用，減少運動損傷，肌肉拉傷等。為了有效穩定尺寸，除了后整理階段采用熱定型工藝外，在織造初期，需要先測試樣一個基本單位的密度，同時測量試樣的拉密。成品服裝的尺寸在款式和松量確定的前提下，依照密度和拉密進行制造尺寸的調節。一般單面組織的密度緊，穩定性好，編制設備盡量調試到拉力穩定的狀態。

無縫羊毛衫因為原料是羊毛短纖，價格昂貴，所以目前的無縫羊毛衫幾乎都是用針織橫機編織，這樣可以有效節省原材料。無縫針織衫對于尺寸的穩定性要求最低，加工企業會對產品進行泥胎定型，以保證設定的尺寸。

未來，針織服裝將有更加廣闊的市場，工藝技術的創新程度是服裝是否符合設計需求、符合品牌特點、符合市場需求的關鍵性因素。只有了解無縫針織服產業的發展動向、原料的研發動態及市場需求才能設計出符合時尚潮流的針織服裝。新材料、新款式、新工藝、新潮流的無縫針織服也必將成為服裝品牌的必爭之地。

6 結語

無縫針織的尺寸穩定性需要從纖維本身、織造工藝、染整多個環節入手解決。通常情況下，彈性纖維的獨立存在會降低織物的尺寸穩定性，給包芯紗足夠的張力，使彈力紗外包覆非彈力纖維，氨綸絲的伸長不超過紡紗時的牽引倍數，使彈力紗的回彈能力與織物的阻力實現平衡，達到穩定狀態。天然纖維和合成纖維混紡，可有效提高紗線的強力并降低其縮水率。假羅紋組織相對緯平針組織的縮放比率小，假羅紋浮線越長，產生的收縮效果越大，編織組織循環線圈的針數越多，尺寸越小。后整理階段，不同的工藝處理都會對尺寸穩定性造成影響，織物的在干松弛、濕松弛和完全松弛3個階段都會有一定的尺寸變化，但是完全松弛后，織物的尺寸相對最穩定。

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紡織業困境如何突圍？

據2月14日英媒報道，隨著世界最主要紡織品生產國——中國勞動力、原材料和能源成本的不斷上升，國際紡織品買家正在日益脫離中國市場。顯然，現今我國紡織業處境并不樂觀，如何突圍？同一天，在由南通市科協、南通市院士聯系服務部聯辦的“高端紡織業·纖維新材料”院士專家咨詢對接會上，中國工程院院士蔣士成、姚穆等5位專家為13家紡織企業“坐堂把脈”。

紡織業大形勢：“內憂外患”

英媒報道，阿爾卑斯山腳下的小城比耶拉地處意大利北部的毛織品產業的心臟地帶。這里的工廠主說，由于與中國的價差日益縮小，以及客戶需要在更近的地方進行更靈活的生產，這些工廠正重新贏得較高端客戶的青睞。

一方得寵，必有一方失寵，何故？根據國際紡織品工廠主聯合會(ITMF)發布的數據，在2008年至2016年間，意大利紡線和中國紡線之間的人工成本差距縮小了約30%。換言之，人工成本的上升，使得把材料千里迢迢運到中國、再把制成品運回歐洲的做法遠不像過去那么有吸引力了——他們寧可把生產線搬回歐洲，因為短距離也是一種優勢。由于當前西方服裝品牌面臨提供更多款式的壓力，顧客對個性化的要求越來越高，服裝品牌的供貨商必須位于更近的地方，生產速度也必須提高。

根據意大利紡織和服裝聯合會的統計，在去年前10個月，中國對意大利的紡織品出口額下降了8.7%，至3.47億歐元。同期，意大利對中國的出口額則增加了2.8%，至1.65億歐元，盡管意大利去年的紡織品出口總額下降了2%。

去年9月，我國發布了紡織品行業的五年計劃。計劃中承認，成本上升正在削弱該行業在國際上的優勢，此外還面臨技術更先進的發達國家以及工人薪資更低的發展中國家構成的“雙重打擊”。

專家開方：思路連接新形勢

“快干功能面料開發”“抑菌纖維開發”“植物源天然防螨的聚酯纖維加工技術”……對接會上，南通醋酸纖維有限公司、江蘇大生集團、江蘇恒科新材料有限公司等13家企業代表普遍認為，要突圍現今的困境，只能從提升面料品質入手。如何提升品質？歸根到底，還得看紡織業的根本——面料的研發。

針對企業需求，中國工程院院士、西安工程大學名譽校長姚穆指出，新常態之下，紡織業的思路要適當做一些連接新形勢的改變。“多品種、小批量、快交貨，是現在紡織業生產的發展趨勢，以往那種‘單一品種、大批量’的做法要改變；要注意現在社會的需求，高性能、多功能是所有環節中回避不了的重要要求，也就是說，現在對紡織產品有不止一個的要求，有三到四種要求實屬正常。”

此外，姚穆強調了幾個紡織概念問題，如要實現“快干”就要“導濕”，因此只有回潮率不高的面料才能快干；“防螨”則要采取“驅除”的方式，任何一個衣櫥只要有一件織物含10%木棉材料，就能達到很好的“驅螨”效果；“除臭”是在抑菌過程中得以實現的，因為細菌的積累是異味產生的主要原因，“關于功能性技術的研發一定要理清這些基本概念，萬不可錯抓源頭。”

而對于已有先進設備和技術的企業，中國化纖工業協會副會長賀燕麗指出，這部分企業應尋求更加多元化的發展，充分利用好自身優勢，不可拘泥于一種產品和單一技術。同時，中國工程院院士、儀征化纖股份有限公司研究員級高工蔣士成表示，中國紡織行業發展，要抓緊“化纖工業‘十三五’發展規劃”機遇，通過科研創新，滿足紡織行業在家紡和服裝等領域的各類需求。

據悉，此次會議前期征集13家企(事)業的技術(人才、項目)需求28個，會上初步對接形成16個技術難題的解決方案。賀燕麗表示，為確保院士專家與企業項目需求實現無縫對接，將為雙方牽線搭橋，針對各企業提出的技術需求，實現會后的點對點對接和深度融合。

(來源：中國紡織經濟信息網)

ResearchProgressonDimensionalStabilityofSeamlessKnittedApparel

LIXiu-qing1,ZHAOYu-xiao1,2,*

(1.CollegeofClothingArtandEngineering,BeijingInstituteofClothingTechnology,Beijing100029，China;2.361°-BIFTHighPerformanceSportswearDesign&DevelopmentCentre,Beijing100029,China)

The seamless knitted garments and its dimensional stability were described, a variety of factors that cause the size change of knitted fabrics were analyzed, and the inadequacies in the current research and developing trends in the future were pointed out.

seamless knitting; dimensional stability; yarn density; finishing

2017-03-05

北京市教委科技計劃項目“基于無縫針織技術的高性能運動服產品的研發和評價”(AJ2016-13)

李秀青(1990-),女，碩士研究生在讀，主要研究方向為服裝結構設計。

*通信作者：趙欲曉(1971-)，女，副教授，碩士，主要研究領域：服裝設計與工程，E-mail:fzyzyx@bift.edu.cn。

TS941.7

A

1673-0356(2017)04-0001-05