橫編全成形襪子工藝設計與編織原理

王 盼， 吳志明

(江南大學 教育部針織技術工程研究中心， 江蘇 無錫 214122)

隨著我國勞動力成本不斷提高，全成形編織技術已成為襪業未來發展的必然趨勢。全成形襪子由于一體成形，減少了襪子生產中的人工套口縫頭工序，節約了勞動力成本。文獻[1-3]探究了雙針床電腦橫機生產全成形毛衫、帽子的成形工藝，但未對全成形襪子進行研究。文獻[4]介紹了五趾有跟電腦提花襪生產工藝，但要五趾襪機與圓襪機結合才可實現編織。文獻[5]介紹了電腦提花襪的設計原理與編織方法，但未實現全成形編織。總體來說，目前對于雙針床電腦橫機生產全成形襪子編織方法的研究還較少。

本文從日本島精SWG061N2 15G全成形電腦橫機及配套的SDS-ONE APPEX3設計系統入手，對全成形襪子的工藝設計和編織原理進行探討，以期為全成形襪子編織技術的發展提供理論參考。

1 全成形電腦橫機

1.1 結構組成

日本島精SWG系列全成形電腦橫機專為生產襪子、手套、帽子等時尚配飾而設計[6]，配有2個針床，其中后針床可移動；織針為全成形復合針，由針鉤和滑片2部分組成[1]，在滿針編織時翻針在滑片上進行，不需要原來的翻針片；配有R2CARRIAGE急速回轉機頭，中央為編織系統，兩側為翻針系統[2]；新設計的插紗裝置可插入手套、襪子指(趾)尖和指(趾)縫間線頭，如圖1(a)所示。依靠電動機驅動的插線鉤與紗剪，可準確將線頭插入織物內部；使用彈簧式可動沉降片不會給紗環多余壓力,使其可在理想狀態下保持紗環形狀；新設置的各自獨立驅動的自跑式紗嘴，并配備了能排列更多紗筒的獨立型紗筒座，如圖1(b)所示。以往編織嵌花時,需要借助空車處理將不用的紗嘴帶出編織范圍外，而有了自跑式紗嘴，便可節省空車行。此外，還配有后備電源裝置，若突然停電，電源恢復后可繼續編織，可防止因停電而產生廢品。

圖1 編織機部件

Fig.1 Components of knitting machine. (a) Inserted yarn device; (b) Self-running yarn carriers

1.2 織針動作

全成形電腦橫機織針動作主要包括：編織、吊目和翻針。襪子編織過程通過收放針實現橫向尺寸變化。通過翻針動作將線圈翻到對面針床的織針上，然后后針床向左或右橫移之后再將線圈返還回原針床。執行翻針動作時，使用編織系統將線圈從針鉤處移動到滑片上，然后使用后行翻針度目三角，將滑片上的線圈向對面針床執行翻針。翻針有3種方式：一是從針鉤到針鉤的翻針稱為普通翻針。二是從針鉤到滑片的翻針，如圖2(a)、(b)所示；將線圈保持在接受翻針織針的滑片上的狀態稱為保持，如圖2(c)所示；通過保持，在進行滿針編織時，可將單邊針床的線圈執行移針。三是從滑片到針鉤的翻針稱為返還，如圖2(d)所示。

圖2 翻針動作

Fig.2 Action of needle transfer. (a) Before needle transfer; (b) Needle transfer happening; (c) Maintaining; (d) Returning

2 全成形襪子工藝設計

2.1 襪子結構與分類

襪子組成結構主要包括：襪頭、襪面、襪底、襪跟、襪筒以及襪口等[7]。襪頭通常類似于圓弧狀，可通過局部編織工藝實現圓弧狀編織；襪腳由襪面和襪底組成。襪腳長度決定了襪子尺寸即襪號[8]；襪跟編織時要使用局部編織工藝形成凸起，以適應腳跟形狀；襪筒多采用平針、羅紋組織，可通過嵌花或提花組織等來提高外觀效應；襪口的作用是使襪邊緊貼腿部、穿脫方便，防止發生脫散、下滑現象。

根據襪頭結構，可將襪子分為普通包趾襪、五趾襪以及內五趾襪，如圖3所示。普通包趾襪比較常見，5個趾頭包覆在一起，編織工藝較為簡單。五趾襪的每根趾頭都是分開編織的，不僅能滿足保溫、舒適的需求，還具有保健功能。內五趾襪雖外觀看似普通包趾襪，但實際內部每個腳趾都是隔開的，要以適當的比率調整5個腳趾的寬度和隔趾高度，保證隔趾高度小于最小腳趾的寬度。

圖3 襪子種類

Fig.3 Types of socks. (a) Common socks; (b) Toe socks; (c)Inner toe socks

2.2 襪子花型設計

采用SDS-ONE APPEX3設計系統，按照如圖4所示的流程進行設計。基礎設定的內容主要包括：選擇滿針或隔針編織[9]，襪子的種類，編織方向以及左、右腳，系統根據設定內容生成基礎花樣。趾尖設定內容為選擇趾尖類型、起頭的寬度及編織方式，系統按設定描繪趾尖花樣。輸入尺寸內除了設定各個部位尺寸及橫縱密外，還有趾胯、腳腕部位有無成形和襪跟部設定，系統會根據設定繪制出襪子整體輪廓。襪口描繪內容為選擇襪口組織，彈性紗插入方式以及襪口最后處理類型，系統會根據設定來描繪襪口組織花樣。描繪配色花樣指定是使用不同色號在襪筒上描繪嵌花、提花等編織花樣，但通常在襪口和趾尖部位不可描繪花樣。系統會根據描繪的配色來分配編織時要使用的紗嘴號碼。花型展開與工藝處理是指系統根據描繪的組織花樣圖自動在數據庫中找到其對應代表編織動作的小圖，把小圖帶入展開，最后將組織花樣圖轉化為編織工藝圖[9]。通過模擬編織進行工藝檢查，若發現存在工藝錯誤要根據系統提示進行修改，若未發現任何錯誤則可直接上機編織。

圖4 花型設計流程

Fig.4 Pattern design flow

2.3 編織工藝參數

在上機編織前需要調整的工藝參數主要包括：度目值、紗嘴初期設定、紗嘴間微調、卷布拉力、編織速度等。

度目值會影響到機頭的編織狀態以及織物密度，故一定要輸入正確的數值。通常平針組織度目值參考范圍為40～60，羅紋組織為25～40，要根據紗線參數和織物密度調整度目值。

紗嘴初期設定用于檢查參與編織紗嘴號碼與花型設計時指定紗嘴是否相對應。由于自跑式紗嘴無需機頭帶動就可自行編織，故當設定紗嘴與機頭同時移動時，需要將紗嘴停放位置到紗嘴自動停放點之間紗嘴的移動設置為與機頭同時進行。

紗嘴間微調參數用于調整襪子采用疊紗編織時主紗與添紗用紗嘴的延遲量，其設定值范圍為0.0～3.0 mm，通常編織時主紗先行添紗在后。

卷布拉力通過設定副羅拉面壓值來改變，面壓值設定參數范圍為0～10 N/cm2之間。由于面壓設定值與織物編織寬度、機器寬度相關，故在編織寬度相同而機器寬度不同時，面壓值也會有所不同。表1示出不同機器寬度、編織寬度下的面壓設定參考值。

表1 面壓設定參數表

Tab.1 Surface pressure setting parameters

編織寬度/cm面壓值/(N·cm-2)SWG061N2SWG091N260104～5407～93～4307～91～220111011<1011

注：SWG061N2機型針床寬度為60 cm；SWG091N2機型針床寬度為90 cm。

編織速度分為高、中、低3檔，主要根據編織段數來設定速度，其設定范圍為0.3～1.3 m/s。

3 全成形襪子編織原理

全成形雙針床電腦橫機編織類型分為滿針編織和隔針編織。當采用滿針編織時，不能編織羅紋組織或正面有反針花樣的組織[2]。橫機編織襪子時有2個編織方向可供選擇：一種是從襪頭到襪口進行編織；另一種則是從襪口向襪頭方向編織。通常認為前者是正常方向，后者為反方向，選用反方向編織時襪口起底要采用隔針編織。襪子在整個編織過程通常會插入彈力絲(如氨綸)以使襪子更加貼合腳部且富有彈性，故紗嘴類型要選用疊紗紗嘴，在進行疊紗編織時，要分別指定主紗和添紗紗嘴號碼。編織襪口時，還要插入彈力紗(如橡筋線)以防止襪子穿著時滑落。

純色襪子編織過程中至少要采用3把紗嘴，分別穿主紗、氨綸絲和橡筋線。若要編織花襪，則需另外指定其他花色紗線用紗嘴來完成編織。

3.1 襪頭編織工藝

通常襪頭結構為平針組織，采用局部編織工藝來實現襪頭圓弧狀編織。

3.1.1 普通包趾襪

采用滿針編織方式，按照正常方向進行普通包趾襪的編織。襪頭使用2把紗嘴進行圓筒編織，1把主紗和1把氨綸絲。襪頭編織工藝圖如圖5(a)所示，在編織開始前，插紗裝置的剪刀將紗線剪斷，并用自帶的夾子夾住紗線跟隨疊紗紗嘴帶到針床左端，起底采用滿針羅紋組織來實現襪頭閉口[10]，先進行全出針圓筒編織，然后采用兩邊暫停、中間編織的局部編織工藝，通過僅在中間保留幾針進行編織，兩邊織針全部暫停編織，再使用按規律左右逐漸加針引返編織的方法將之前休止織針重新帶入編織，直至休止織針全部恢復編織，最后形成圓弧狀襪頭。襪頭部位編織完成后，位于針床左端的插紗裝置夾子向右移動，將編織起頭的線端插入到織物內側。如圖5(b)為其對應的編織效果圖。

圖5 普通包趾襪襪頭編織

Fig.5 Sox head knitting of common socks. (a) Knitting process; (b) Knitting appearance

3.1.2 五趾襪

根據趾胯連接方式不同，可分為普通胯和立體胯。編織方向只能從襪頭開始編織，不支持反方向編織。普通胯通過重疊目方式實現趾間連接，而立體胯通過立體拼角來實現連接。襪頭的5個趾頭部位均采用局部編織工藝進行編織，編織順序為大拇趾、二趾、三趾、次小趾、四趾掌和小趾。

普通胯編織時，編織工藝圖如圖6(a)所示。大拇趾起底編織通過四平組織實現趾尖閉口，采用局部編織工藝實現趾尖圓弧狀編織，再執行寬度不變的圓筒編織，完成大拇趾編織后，依次進行其他趾頭的編織，編織方法相同但長度各不相同。當二趾編織完成后，通過翻針、后針床移動等動作，將二趾向大拇趾移針重疊，實現趾間連接，其連接效果如圖6(b)所示。通常重疊目數不宜過多，否則會使入口太窄，滿針編織時多采用3針，隔針編織為2針。完成三趾和次小趾編織后，將之前休止織針再重新帶入編織，進行四趾掌部位編織，最后再進行小趾編織。圖6(c)為其對應的編織效果圖。

圖6 普通胯五趾襪襪頭編織

Fig.6 Sox head knitting of ordinary crotch toe socks. (a) Knitting process; (b) Connection between toes; (c) Knitting appearance

立體胯只在滿針編織時才可實現，編織時間比普通胯要長且腳趾部分無法描繪提花和條紋花樣。5個趾頭的編織順序與普通胯相同，不同之處在于趾頭編織方式和趾間連接方式。

趾頭編織從襪底趾頭根處開始編織，編織工藝如圖7(a)所示。起底編織為四平組織，然后紗嘴在前后針床各編織1行后，接下來只在前針床上進行編織，為實現趾頭襪底與襪面的連接，在襪底編織過程兩端不斷執行編入時前吊目1針、編出時前床編織后吊目1針并伴隨著向右移針動作；在襪面編織過程兩端不斷執行編入時不織1針、將之前的后吊目依次向前翻針每次1針并伴隨向左移針動作，最后形成下端閉口管狀。按照以上方法依次完成其他趾頭編織，并通過拼角方式實現趾間連接。因為每個趾頭的拼接是切斷紗線編織，所以趾尖和指胯部位會出現線頭，插紗裝置可將線頭直接插入到織物內側，減少了線頭處理工序。圖7(b)為其對應的編織效果圖，因指胯為立體的拼角，故易于穿著，通過指胯設定可更改拼角A的寬度，拼角目數多設置為4針，若拼角目數過多，不僅使入口變窄，還會增加拼角高度或厚度。圖7(c)、(d)分別為水平、立體狀態下的拼角外觀效果圖。

Fig.7 Sox head knitting of three-dimensional crotch toe socks. (a) Knitting process; (b) Knitting appearance; (c) Level spell angle; (d) Three-dimensional spell angle

3.1.3 內五趾襪

襪頭內部由隔片將每個腳趾分開，為實現隔片編織,如圖8(a)所示,隔片高度h要小于小趾寬度d。內五趾襪由于結構特殊，要采用隔針編織且編織方向為從襪口向襪頭編織。

圖8 內五趾襪襪頭編織

Fig.8 Sox head knitting of inner toe socks. (a) Cross section of sox head; (b) Knitting process; (c) Knitting appearance

編織工藝圖如圖8(b)所示,起底部分為廢紗編織，采用緯平針組織進行圓筒編織，編織完設定的廢紗編織工藝行數后再編織抽紗，抽紗規程數多為2行，完成廢紗和抽紗編織后才開始編織襪口、襪筒、襪跟、襪腳等部位。待編織到襪頭部位時，在編織腳底和腳面的同時，采用局部編織工藝在小趾間隔內進行局部多織，來編織小趾和次小趾的趾間隔片，按照此方法完成其他隔片編織。襪頭編織完成后，先在襪底即后針床上執行引返編織，再通過平收工藝進行襪頭縫合，平收處理類型可選擇重視效率編織來減少殘次品數量，最后平收形成的縫合線在腳面一側。圖8(c)為其對應的編織效果圖。

3.2 襪腳編織工藝

襪腳部段采用圓筒編織，在編織過程中伴隨著收放針動作來改變襪腳的寬度。編織工藝圖如圖9所示，先采用暗收針方式在前后針床進行寬度逐漸減小的圓筒編織，待編織到腳心位置時保持編織寬度不變，然后再采用暗放針方式使編織寬度逐漸增加來適應人體的腳部結構。通常大拇趾側與小趾側減針范圍均為1～1.5 cm，加針范圍為0.5～1.0 cm。

圖9 襪腳編織工藝

Fig.9 Knitting process of sox foot

3.3 襪跟編織工藝

襪跟要織成袋形，通常采用平針組織，并需要加固，以增加耐磨性。圖10示出襪跟編織。如圖10(a)、(b)所示，襪跟有2種造型：普通襪跟和直角襪跟。相比而言，后者穩定性更高，不易滑腳掉跟，穿著更加舒適。有研究表明，亞洲人的腳型普遍偏小，同時腳后跟弧度偏小，依據人體工學原理，直角襪跟更符合亞洲人腳型。

編織工藝圖如圖10(c)、(d)所示，普通襪跟采用局部編織原理，使前針床織針暫停編織，只在后針床上進行引返編織，同時按要求進行收放針，以形成梯形的袋狀結構。而直角襪跟編織時則需在前后針床上同時進行引返編織來形成直角形狀，且前針床引返量數值越大，襪跟形成的直角越標準，能避免腳踝部分出現多余織片的現象而增加其貼身感。通常襪跟減針量不要設置太大，否則會加大編織難度，一般設定在2.6 cm左右。

圖10 襪跟編織

Fig.10 Knitting of sox heel. (a) Common sox heel; (b) Square sox heel; (c) Knitting process of common sox heel; (d) Knitting process of square sox heel

3.4 襪筒編織工藝

襪筒呈圓筒形，編織原理與襪腳相似，在襪筒編織過程中，通過收放針工藝來改變襪筒的橫向尺寸。通常腳腕部位要執行減針處理來適應腿部形狀，減針量為0.7～0.9 cm之間。為增加襪子外觀多樣性，可另外指定紗嘴在襪筒上編織各種花色組織。

3.5 襪口編織工藝

襪口結構通常采用羅紋組織，可采用特殊1×1羅紋組織進行襪口圓筒編織，編織方法如圖11(a)所示。①代表編織初始狀態，前后針床上的線圈均為一針正針、一針反針；②代表導紗器從右到左進行前片羅紋編織，然后將編織的反針從后針床翻到前針床；③代表完成翻針后的狀態；④代表導紗器從左到右進行后片羅紋編織，然后將編織的正針從前針床翻到后針床。通過不斷循環①～④的編織工藝，直至完成襪口羅紋編織。這種編織方法編織的羅紋與使用隔針方法編織的普通1×1羅紋相比，隔針編織的地方減少，不會使羅紋極度縮短，使得襪口編織效果更接近滿針編織的風格。襪口通常要插入彈性紗來防止襪子穿著時滑落，可采用每編織2行插入1次彈性紗方式，如圖11(b)所示為其編織效果圖。

圖11 襪口編織

Fig.11 Knitting of sox mouth. (a) 1×1 rib knitting of sox mouth; (b) Knitting appearance of sox mouth

當襪口編織完成進行最后處理時，可采用平收方式編織最后部分，通常有1針平收、2針平收以及會伸縮的平收3種方式。當采用滿針編織時，會選擇1針平收或2針平收。當采用隔針編織時要選擇會伸縮的平收。會伸縮的平收是指在平收線圈上纏繞抽紗的編織，且執行平收的紗嘴要使用有彈性紗線。

4 結束語

本文從花型設計、工藝參數以及編織工藝3方面探討了全成形襪子在雙針床電腦橫機上的成形原理，針對不同部段外觀及性能要求，合理設計編織工藝，實現襪子一體成形。

雖然全成形襪子省去人工套口縫頭工序，提高了生產效率，節約了勞動力成本，但是由于雙針床電腦橫機在滿針編織時不能編織羅紋組織或正面有反針花樣的組織，這對全成形襪子款式開發造成很大限制，因此橫編全成形技術未來會面臨更大的挑戰，但在全球勞動力成本不斷提高的趨勢下，全成形生產技術將成為企業尋求發展的必由之路。