立體幾何褶皺織物的成型與織造

孫 婷， 呂智寧， 李艷清， 祝成炎， 田 偉

(浙江理工大學(xué) 先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 浙江 杭州 310018)

隨著紡織行業(yè)的積極發(fā)展，織物對(duì)服裝流行的影響愈來(lái)愈大[1]，豐富多變的織物肌理會(huì)給傳統(tǒng)設(shè)計(jì)手法帶來(lái)很大的變化[2-3]。褶皺是由織物的褶紋、皺褶、衣裥、波紋等構(gòu)成的裝飾線條，外觀具有立體感，層次感[4]。褶皺作為服裝造型多樣化的一種手段，可以增加服裝的審美情趣，表現(xiàn)不同風(fēng)格的著裝形式[5-7]。褶皺織物在成型過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了平面與立體的相互轉(zhuǎn)換。

褶皺織物常用的制作方法有壓褶法、手工縫制法和機(jī)織成型法[8-9]。壓褶法生產(chǎn)效率高，但受織物原料和厚度的限制，形成的褶皺易變形[10]。縫褶法制作的織物立體效果好，但其生產(chǎn)效率低，人工成本高。機(jī)織成型法是利用原料收縮性差異或通過(guò)專門的組織設(shè)計(jì)和織造方法來(lái)實(shí)現(xiàn)織物的褶皺效果，生成效率高，織物立體效果好，受織物材質(zhì)影響較小，但是現(xiàn)有的機(jī)織成型的褶皺效果單一，基本上只有單經(jīng)向或單緯向的褶皺[11]。且機(jī)織成型法的織物設(shè)計(jì)過(guò)程較復(fù)雜，大都采用雙層組織或管狀組織結(jié)合織機(jī)停撬運(yùn)動(dòng)來(lái)形成褶皺。因此探討褶皺織物形成立體幾何效果的成型原理和試織立體幾何褶皺織物對(duì)褶皺織物的設(shè)計(jì)與開發(fā)具有重要作用。

本文在機(jī)織成型工藝的基礎(chǔ)上，研究立體幾何褶皺織物的成型原理，并以蠶絲為經(jīng)紗、滌綸低彈絲(DTY)與氨綸絲包覆的彈力絲與非彈性滌綸全拉伸絲(FDY)為緯紗，設(shè)計(jì)并織造具有在平面和立體造型之間變換效果的立體幾何褶皺織物。

1 立體幾何褶皺織物的成型原理

1.1 立體幾何褶皺織物的折疊線

折疊線是指平面材料上進(jìn)行折疊的線條在展開后留下的痕跡。在以織物為二維平面材料的情況下，在織物經(jīng)緯紗選用、組織設(shè)計(jì)等規(guī)格參數(shù)設(shè)計(jì)之前，需要首先進(jìn)行折疊線的鋪設(shè)。織物在經(jīng)過(guò)不同折疊線鋪設(shè)之后可形成不同的折疊效果，因而折疊線的鋪設(shè)作為織物立體成型的指導(dǎo)，是立體幾何褶皺織物織造的第1步。若折疊線的鋪設(shè)存在問(wèn)題，后續(xù)通過(guò)合理的織物規(guī)格參數(shù)設(shè)計(jì)仍難以實(shí)現(xiàn)立體褶皺織物的制備。

立體幾何褶皺織物在經(jīng)過(guò)折疊線鋪設(shè)之后是二維的平面，仍然不具備立體褶皺效果，若要將鋪設(shè)了折疊線的二維平面展開為三維的立體織物，需要紗線原料、織物組織、經(jīng)緯密度等織物規(guī)格參數(shù)的合理設(shè)立，合理配合，才能實(shí)現(xiàn)立體成型。

1.2 織物的成型原理

立體褶皺織物機(jī)織成型的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)由于引入彈性紗的隨機(jī)性導(dǎo)致褶皺隨機(jī)形成隨機(jī)分布的問(wèn)題，在褶皺織物上難以實(shí)現(xiàn)立體幾何形狀褶皺。因此需要對(duì)立體幾何褶皺織物的立體成型原理進(jìn)行研究分析。

平面材料上鋪設(shè)具有一定幾何規(guī)律的折疊線，可形成不同的立體幾何褶皺織物的圖案。本文設(shè)計(jì)的立體幾何圖案為菱形。

由于織物是通過(guò)經(jīng)紗(縱向)和緯紗(橫向)交織或成圈形成的，而彈性紗線只能通過(guò)經(jīng)紗或者緯紗引入，這讓具有立體幾何效果的褶皺織物的成型與折疊線的鋪設(shè)具有密切關(guān)系。而立體幾何褶皺織物所鋪設(shè)的折疊線在為橫向或非橫向的情況下，若需要實(shí)現(xiàn)立體幾何成型，彈性紗的配置有較大的差異。因此，可以按照立體幾何褶皺織物的圖案是否存在橫向的折疊線對(duì)立體幾何圖案進(jìn)行分類：將不存在橫向折疊線的圖案稱為無(wú)橫向折疊區(qū)域的圖案；將有橫向折疊線的圖案稱為有橫向折疊區(qū)域的圖案。

立體幾何褶皺織物由折疊區(qū)域和非折疊區(qū)域 2部分組成，折疊區(qū)域是指褶皺織物中上凸和下凹的折疊線。其中，上凸折疊線也稱為上凸折疊區(qū)域，下凹折疊線也稱為下凹折疊區(qū)域。非折疊區(qū)域是指沒(méi)有鋪設(shè)折疊線的區(qū)域。

1.2.1 無(wú)橫向折疊區(qū)域的圖案及其成型

圖1示出無(wú)橫向折疊區(qū)的褶皺織物圖案。其中，實(shí)線表示上凸折疊區(qū)域，雙線表示下凹折疊區(qū)域，白色部分表示非折疊區(qū)域。

圖1 無(wú)橫向折疊區(qū)的褶皺織物圖案Fig.1 Pleated fabric pattern without horizontal folding area

對(duì)于無(wú)橫向折疊區(qū)域的立體幾何褶皺織物，為使織物在折疊區(qū)域達(dá)到上凸或下凹的折疊效果，選用緯二重組織結(jié)構(gòu)，并采用非彈性紗線與彈性紗線交替間隔排列的引緯方式。在上凸折疊區(qū)域，非彈性緯紗位于織物表層，與經(jīng)紗交織；彈性緯紗位于織物里層，不與經(jīng)紗交織。而在下凹折疊區(qū)域，彈性緯紗位于織物表層，不與經(jīng)紗交織，表現(xiàn)為緯浮長(zhǎng)；非彈性緯紗位于織物里層，與經(jīng)紗交織。在非折疊區(qū)域，彈性緯紗與非彈性緯紗都與經(jīng)紗交織。

當(dāng)織物下機(jī)后，由于緯向彈性紗線的作用，織物會(huì)產(chǎn)生橫向收縮。圖2示出織物緯向褶皺成型示意圖。可見，在折疊區(qū)域，由于表、里層組織的織縮差異以及彈性紗線的收縮作用，織物表面會(huì)隨折疊線的凹凸形成上凸或下凹的褶皺。

圖2 織物緯向褶皺成型示意圖Fig.2 Schematic diagram of fabric weft pleat formation

1.2.2 有橫向折疊區(qū)域的圖案及其成型

圖3示出有橫向折疊區(qū)的褶皺織物圖案。可見，實(shí)線和虛線表示上凸折疊區(qū)域，其中，實(shí)線為非橫向上凸折疊區(qū)域，虛線為橫向上凸折疊區(qū)域。雙線表示下凹折疊區(qū)域，其余白色部分表示非折疊區(qū)域。

圖3 有橫向折疊區(qū)的褶皺織物圖案Fig.3 Pleated fabric pattern with horizontal folding area

對(duì)于有橫向折疊區(qū)域的立體幾何褶皺織物，經(jīng)、緯紗都采用彈性紗線和非彈性紗線交替排列的方式。在虛線區(qū)域表示的橫向上凸折疊區(qū)域，非彈性經(jīng)紗位于織物表層，與緯紗相互交織；彈性經(jīng)紗位于織物里層，不與緯紗交織，表現(xiàn)為經(jīng)浮長(zhǎng)。在實(shí)線區(qū)域表示的非橫向上凸折疊區(qū)域，非彈性緯紗位于織物表層，與經(jīng)紗相互交織；彈性緯紗位于織物里層，不與經(jīng)紗交織，表現(xiàn)為緯浮長(zhǎng)。而在雙線表示的下凹折疊區(qū)域，彈性緯紗位于織物表層，不與經(jīng)紗交織，表現(xiàn)為緯浮長(zhǎng)；非彈性緯紗位于織物里層，與經(jīng)紗相互交織。在非折疊區(qū)域，所有經(jīng)紗和緯紗相互交織。

圖4示出織物經(jīng)向褶皺成型示意圖。

圖4 織物經(jīng)向褶皺成型示意圖Fig.4 Schematic diagram of fabric warp wrinkling

可見，織物下機(jī)后，由于經(jīng)緯2個(gè)方向彈性紗線的共同作用，織物在縱向和橫向2個(gè)方向都收縮。在實(shí)線折疊區(qū)域和雙線折疊區(qū)域，由于表、里層組織的織縮差異以及彈性緯線的作用，形成上凸或下凹的褶皺；在虛線部分的區(qū)域，由于表、里層組織的織縮差異以及彈性經(jīng)紗的作用，產(chǎn)生上凸的褶皺。

2 立體幾何褶皺織物的織造

2.1 立體幾何褶皺織物的圖案設(shè)計(jì)

圖5示出自主設(shè)計(jì)的立體幾何褶皺織物圖案。圖5(a)中雙線代表下凹折疊區(qū)域，實(shí)線代表上凸折疊區(qū)域，其余白色代表非折疊區(qū)域；圖5(b)中，虛線代表橫向上凸折疊區(qū)域，實(shí)線代表縱向上凸折疊區(qū)域，雙線代表下凹折疊區(qū)域，其余白色代表非折疊區(qū)域。

圖5 立體幾何褶皺織物圖案設(shè)計(jì)Fig.5 Design of three-dimensional geometric pleated fabric pattern. (a) Pattern 1; (b) Pattern 2; (c) Pattern 3; (d) Pattern 4

2.2 立體幾何褶皺織物的組織設(shè)計(jì)

圖6 無(wú)橫向折疊區(qū)的褶皺織物組織圖Fig.6 Pleated fabric tissue diagram without horizontal folding area. (a) Convex fold area weave; (b) Lower concave fold area weave; (c) Non-folded area weave

填充組織后的織物紋樣局部放大圖見圖7。其中黑色表示緯組織點(diǎn)，灰色和白色表示經(jīng)組織點(diǎn)。

圖7 織物紋樣局部放大圖Fig.7 Local magnification of fabric pattern.(a) Enlarged view 1; (b) Enlarged view 2

圖8示出有橫向折疊區(qū)的褶皺織物組織圖。對(duì)于有橫向折疊區(qū)域的圖案(見圖5(c))，為使織物在折疊區(qū)域達(dá)到上凸或下凹的折疊效果，選用雙層組織。其中：橫向上凸折疊區(qū)域的組織如圖8(a)所示，所有經(jīng)緯紗相互交織；橫向下凹折疊區(qū)域的組織如圖8(b)所示，經(jīng)向彈性紗為浮長(zhǎng)線，位于織物里層；非橫向上凸折疊區(qū)域的組織如圖8(c)所示，緯向彈性紗為浮長(zhǎng)線，位于織物里層；非橫向下凹折疊區(qū)域的組織如圖8(d)所示，緯向彈性紗為浮長(zhǎng)線，位于織物表層。

圖8 有橫向折疊區(qū)的褶皺織物組織圖Fig.8 Pleated fabric tissue diagram with a horizontal folding area. (a) Weave 1; (b) Weave 2; (c) Weave 3; (d) Weave 4

2.3 立體幾何褶皺織物試織

為織造有橫向折疊區(qū)域的立體幾何褶皺織物，必須采用雙經(jīng)軸織造，即在起褶部分表現(xiàn)為上凸區(qū)域的非彈性經(jīng)紗與表現(xiàn)為里經(jīng)浮線的彈性經(jīng)紗分別繞在2個(gè)經(jīng)軸上。雙經(jīng)軸送經(jīng)的經(jīng)紗張力不易控制，且織造程序較為繁瑣，因此，本文以無(wú)橫向區(qū)域的立體幾何褶皺織物圖案為代表，在杭州碩林紡織有限公司試織立體幾何褶皺織物，如圖5(a)所示。

織物規(guī)格參數(shù)如表1所示。緯紗采用彈性紗與非彈性紗交替引緯的方式，其中彈性紗為滌綸低彈絲與氨綸絲包覆的紗線。織造的織物成品如圖9所示。

表1 織物規(guī)格參數(shù)Tab.1 Fabric specification parameters

圖9 立體幾何褶皺織物實(shí)物圖Fig.9 Solid geometry pleated fabric physical map.(a) Fabric 1; (b) Pleated effect by fabric 1; (c) Fabric 2; (d) Pleated effect by fabric 2

由圖可知：以圖5(a)中圖案1織造的織物為圖9(a)，下機(jī)后收縮形成圖9(b)；以圖5(b)中圖案2織造的織物為圖9(c)，下機(jī)后收縮形成圖9(d)。由圖5(a)、(b)中的幾何圖案織造的織物都可形成一定的立體幾何褶皺效果，且由圖5(b)圖案織造的織物形成的褶皺效果更為顯著，優(yōu)于由圖5(a)圖案織造的織物。

3 結(jié) 論

本文分析了立體幾何褶皺織物的成型原理。完成了立體幾何褶皺織物的圖案設(shè)計(jì)與無(wú)橫向折疊區(qū)域的立體幾何褶皺織物的織造。通過(guò)本文的研究，可以得出以下結(jié)論。

在對(duì)立體幾何褶皺織物的成型原理進(jìn)行分析時(shí)，將自主設(shè)計(jì)的幾何圖案分成上凸折疊區(qū)、下凹折疊區(qū)和非折疊區(qū)3個(gè)部分。對(duì)于無(wú)橫向折疊區(qū)的織物圖案，上凸折疊區(qū)域中的非彈性緯紗位于織物表層，與經(jīng)紗交織；彈性緯紗位于織物里層，不與經(jīng)紗交織，表現(xiàn)為緯浮長(zhǎng)。下凹折疊區(qū)與此相反。非折疊區(qū)域的彈性緯紗與非彈性緯紗都與經(jīng)紗交織。

對(duì)于有橫向折疊區(qū)域的織物圖案，在橫向上凸折疊區(qū)域，非彈性經(jīng)紗位于織物表層且與緯紗交織，彈性經(jīng)紗位于織物里層且不與緯紗交織，表現(xiàn)為經(jīng)浮長(zhǎng)；在非橫向上凸折疊區(qū)域，非彈性緯紗位于織物表層，與經(jīng)紗交織；彈性緯紗位于織物里層，不與經(jīng)紗交織，表現(xiàn)為緯浮長(zhǎng)。而在下凹折疊區(qū)域，彈性緯紗位于織物表層且不與經(jīng)紗交織，表現(xiàn)為緯浮長(zhǎng)，非彈性緯紗位于織物里層且與經(jīng)紗交織。在非折疊區(qū)域，所有經(jīng)紗和緯紗相互交織。

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