零裁耗經編成形雙層裙褲結構設計與建模

姚思宏, 董智佳, 蔣高明, 郭燕雨秋

(江南大學 針織技術教育部工程研究中心,江蘇 無錫 214122)

經編成形編織技術是指在雙針床經編機上,使用前后針床各編織一片織物,由賈卡導紗針在前后針床輪流墊紗成圈連接兩片織物,形成閉合的三維筒狀結構[1]。經編成形服裝從紗線到成衣一次成形,整個過程不需或只需少量裁剪與縫制,減少了原料浪費,大幅縮短針織產品的生產流程,同時也可消除服裝側縫帶來的不舒適感,是綠色服裝生產技術的重點發展方向之一。但由于款式結構的差異,仍存在不同程度的原料裁耗問題,如經編成形緊身褲大腿與小腿處的圍度尺寸不同,所需織造針數也不相同,因此下機后還需將多余部分裁去,從而造成裁耗。目前,國內已有針對經編成形服裝結構方面的研究,張囡等[2]根據人體結構特征設計出一片式連肩短袖,曲超群等[3]在工字型背心的基礎上開發了雙肩帶結構運動背心,提高了穿著舒適性。但是,在經編成形服裝的原料裁耗控制方面鮮有學者探討。

文中基于零裁耗理念,以雙層裙褲為例,利用彈性紗線與組織結構的特性進行結構設計與功能分區,使經編成形三維筒型織物在滿足人體穿著舒適性與服裝款式需求的同時消除裁耗,從而為經編成形服裝的結構工藝提供新的設計思路。

1 零裁耗雙層裙褲結構設計原理

1.1 雙層裙褲款式分類

根據長度可將常見的雙層裙褲款式分為3種,即外層短內層長款、外層長內層短款和內外層均為短款,組合方式如圖1所示。內層一般以貼體褲裝為主,外層裙裝根據外部輪廓可以分為A型、H型、X型和繭型4種[4]。經編成形雙層裙褲一般是由單筒型的半身裙和分支筒型的褲裝組合一體編織而成的假兩件下裝,通過翻折達到雙層服裝的效果[5]。文中將以A型裙為例進行結構設計。

圖1 裙褲款式分類Fig.1 Culottes style classification

1.2 實現零裁耗的理論依據

在貼身彈力針織服裝實際穿著時,服裝縱向的拉伸變形不大,成品長度與人體尺寸接近;但人體下肢圍度變化很大,服裝整體圍度尺寸一致時會產生不合身的問題。傳統的服裝工藝采用省道、褶裥、改變放松量等方法,使服裝貼體;而針織物的編織是彎紗成圈、相互串套的,因此具有較好的延伸性,搭配彈性紗線織造,可以獲得優異的拉伸力學性能[6],使針織物在不同部位獲得不同的伸長率。氨綸彈性優異,含氨綸的面料在14.7 N定負荷力的作用下,橫向的伸長率能達到80%～120%[7],使筒型結構無需裁剪即可貼合人體。此外,針織物的組織結構與牽拉密度對織物的尺寸也有影響。

經編成形的直筒型貼身褲裝的橫向尺寸在下肢最小圍度處呈零放松量狀態時,織物不產生拉伸變形又能貼合人體;同時在最大圍度處服裝呈負放松量狀態,伸長率應小于最大伸長率,并且保持在適當的服裝壓力范圍內。因經編成形褲裝整體為直筒型結構,襠部以下分筒,人體下肢圍度以雙腿總圍度計算。根據GB/T 1335.2—2008《服裝號型女子》[8]及相關資料[9],以女子服裝尺寸規格中間體160/68A為例,短褲最小圍度在腰圍處。當腰圍處呈零放松量時,褲裝腰圍為68 cm,其他各處圍度尺寸為C,服裝伸長率

160/68A中間體各部位尺寸及服裝對應部位伸長率見表1。由表1可以看出,160/68A號型的短褲各部位橫向伸長率在0%～59%之間,大腿根處面料橫向伸長率最大,采用含氨綸的紗線織造的直筒型短褲可以實現完全貼體。

表1 160/68A中間體各部位尺寸與服裝伸長率Tab.1 160/68A mid-body size and clothing elongation

1.3 經編成形裙褲襠部結構優化

常見褲裝樣板如圖2所示。人體臀部結構較為復雜,為使褲裝合體,傳統褲裝工藝樣板前襠弧線與后襠弧線之間存在裁耗多的問題;而常見的經編成形褲裝多為分支筒型織物,從襠部以下進行分筒,形成兩只褲腿,襠部憑借針織物的彈力滿足人體曲度變化。這種結構雖然可以減少裁剪損耗,但可能存在襠部不合體、局部壓力過大等問題。

圖2 常見褲裝樣板Fig.2 Common pant pattern

為了使結構更加清晰,文中以直筒型織物的形式展示,具體如圖3所示。將經編成形裙褲分成兩個獨立的單筒型織物,根據人體臀部厚度[10],設計貼體的前襠弧線與后襠弧線,并順延至裙片底端。沿著弧線裁剪,將兩條褲腿沿裁剪后的襠部弧線縫合,其余面料利用經編成形技術在織造時直接連接固定在腿側。褲腰以上為裙片的交疊區,褲腰以下可設計為貼袋。將裙片下翻形成雙層裙褲結構,后腰處可加設多個口袋,解決了傳統緊身短褲在穿著時無法放置物品的缺點。在實際應用中,織造前通常設計合適的組織結構與上機密度來調整織物的圍度尺寸,在腰部設計結構緊密的組織可以使織物收縮,圍度尺寸變小,呈現出圖中上窄下寬的A字形效果,同時實現了零裁耗。

圖3 結構優化示意Fig.3 Structure optimization diagram

2 零裁耗經編成形雙層裙褲設計

2.1 結構功能分區

文中設計的零裁耗經編成形雙層裙褲,左右褲腿相互獨立,整體為兩個一體成型的筒狀結構織物拼合而成,裙褲款式如圖4所示。主體結構分為5部分,即半身裙、短褲、褲腰、2個側貼袋和2個后腰插袋。短褲為貼體版型,兩側局部雙層結構,設計順肌肉走向的曲線形開口口袋。裙裝整體為A字版型,側面交疊開衩。褲腰進行加高設計,修飾人體比例,同時因裙片下翻形成雙層,可在后腰處開口,形成2個插袋;裙片在外,褲片在內,消除了貼身短褲帶來的尷尬,并很好地遮住了側邊口袋,放置物品不會臃腫。

圖4 裙褲款式Fig.4 Culottes style

根據結構的特征將裙褲分為3個區域:A為內層褲片區;B為外層裙片區;C為口袋功能區。A區域包括貼身的褲片主體A1、褲腰部分A2與腿側A3,包裹整個臀部,密實的織物組織結構對肌肉有收緊支撐的作用,同時厚度應適宜,保護隱私。后腰部分肌肉穩定,變形小,但容易出汗[11],腿側也為高濕區域,宜采用透濕透氣性好的組織。B區域為裙片主體B1,裙片與褲腰相連,褲腰部分收緊,裙片區域較為寬松自由,以獲得上窄下寬的A字版型。C區域包括腿側口袋C1與后腰口袋C2,口袋均為雙層結構,宜輕薄透氣,但要有一定承托能力。

2.2 賈卡組織設計

根據劃分后各區域的要求,在WKCAD軟件上進行賈卡組織的設計,滿足各區域功能與美觀的需求。在WKCAD軟件中,厚組織對應紅色色塊,薄組織對應綠色色塊,網孔組織對應白色色塊,薄組織的連接組織為黃色色塊。圖5為各區域組織結構意匠圖。

圖5 各區域組織意匠圖Fig.5 Design map of eath regional organizations

由圖5可以看出,A區域以厚組織為主,結構緊密,其網孔組織越多,織物透氣性和透濕性越好,由于腰部與腿側易出汗,將厚組織與網孔組織相間,可增加織物的透氣性和透濕性;B區域采用大面積綠組織,輕薄透氣,裙片側邊設計為直線網孔組織,形成開衩結構;C區域腿側口袋采用全綠組織,開口位置設計為曲線網孔組織,下機后剪開形成袋口,前后片連接區域包括連接組織、網孔組織和薄組織,后腰口袋部位網孔組織設計為7孔橫向排列,網孔之間存在著編鏈,透氣的同時能夠承托物品,袋口設計成豎直網孔組織,下機后剪開。

2.3 版圖繪制

為方便結構設計,分別將單個三維立體筒狀結構從后挺縫線剪開,以前挺縫線為中心線翻轉展開成平面結構圖,具體如圖6所示。裙片與褲片是連接的統一整體,前片區域包括從后挺縫線經襠部至前挺縫線,后片區域則從前挺縫線經口袋至后挺縫線。

圖6 裙褲展開版圖Fig.6 Spread layout of culottes

以女性160/68A中間體各部位尺寸數據作為參考,推導版片各部位數據,根據組織密度可以推算出對應的針數[12],即

T(n)=X(n)×XS(n) ,

(1)

L(n)=Y(n)×YS(n) 。

(2)

式中:T(n)為橫向針數,縱行數;L(n)為縱向針數,橫列數;X(n)為成品橫密,縱行數/cm;Y(n)為成品縱密, 橫列數/cm;XS(n)為橫向尺寸,cm;YS(n)為縱向尺寸,cm;n為各區域代號。

由此可以計算出各區域工藝設計參數,具體見表2。其中,各區域的橫縱向針數為邊緣計算的最大針數。

表2 工藝設計參數Tab.2 Process design parameter

3 三維建模與虛擬展示

3.1 組織結構仿真

江南大學自行研制的WKCAD軟件操作便捷,功能強大,在繪制工藝圖之后,可直接進行織物二維仿真,導出模擬織物線圈結構的bmp格式文件。在PhotoShop軟件中導入bmp格式文件,進行去色與反相處理,并調節濾鏡最小值,得到更加清晰的織物仿真圖,具體如圖7所示。

圖7 組織結構仿真Fig.7 Organization simulation

3.2 零裁耗經編成形雙層裙褲建模

根據設計的工藝尺寸與款式效果,在CLO3D軟件的2D界面進行版片繪制,得到雙層裙褲版片圖,具體如圖8所示。

圖8 雙層裙褲版片Fig.8 Double-layer culottes layout

對CLO3D中虛擬模型進行尺寸修正,調整至160/68A女性中間體尺寸,打開安排點,將版片放置人體合適的安排點上進行縫合,并根據3D界面的穿著效果修改版片。由于針織物較為柔軟,將粒子間距設為2 mm[6]。為使內部結構更加清晰,調整外層裙片的透明度,降至50%,仿真效果如圖9所示。

4 零裁耗經編成形裙褲工藝實現

4.1 原料與設備

4.1.1原料 地梳采用44.4 dtex錦綸高彈絲,煙臺華潤錦綸有限公司生產;賈卡梳采用22.2 dtex/55.6 dtex錦氨包覆絲,濰坊恒瑞紡織有限公司生產。

4.1.2設備 RDPJ6/2型號雙針床賈卡經編機,機號為E24,日本邁耶公司制造。

4.2 裙褲織造

由于裙褲貼身穿著,需要柔軟有彈性,因此地梳選用錦綸高彈絲、賈卡梳選用錦氨包覆絲。在WKCAD軟件中繪制上機工藝圖,導出樣衣工藝文件,在雙針床賈卡經編機控制系統中設置上機參數,根據組織特征將工藝圖中的花高分成4部分,具體參數見表3。

表3 上機參數Tab.3 Upload parameters

采用雙針床賈卡經編機織造樣衣。為保證紗線性能穩定及機器正常運轉,車間溫度應控制在22～24 ℃,濕度控制為60%[12]。下機后經煮縮染色與后道工序處理得到成品;為增加裙擺的靈動感,后道工序中增加了木耳邊的包縫工序,成衣效果如圖10所示。

圖10 成衣展示Fig.10 Garment display

筒型結構織物可利用紗線本身彈性、針織線圈受力變形以及組織的特性滿足各部位穿著的尺寸。比較成品尺寸與穿著尺寸時涉及服裝的拉伸率,將成品樣衣平鋪測量橫縱向尺寸,成品尺寸視為FS;模特穿著后再進行測量,穿著尺寸視為DS,服裝拉伸率

計算結果表明,服裝長度尺寸基本不變,圍度方向最大拉伸率為36.9%,尺寸對比見表4。

表4 尺寸對比Tab.4 Size comparison

4.3 工藝流程對比

針織裙褲生產工藝流程如圖11所示。

圖11 工藝流程Fig.11 Process flow diagram

由圖11可以看出,傳統針織裙褲生產工藝流程從紗線到成衣檢驗共需要8道工序,而文中設計的經編成形裙褲不需要織造成面料再進行制版與裁剪,只需繪制工藝圖即可上機織造。后道工序中傳統生產方式至少需要8道縫紉處理,而經編成形裙褲僅需2道縫紉線,節省了側縫、口袋等部位的縫合,使縫紉流程縮短超過75%。總流程能夠節約超過50%的工序用時,同時使衣片裁剪的損耗降至0,節約了設備的能耗,更加綠色環保。

5 結 語

文中通過分析基礎裙裝與褲裝的結構,根據人體曲度變化與功能需求,充分利用原料,對經編成形雙層裙褲進行創新版型的研究。利用WKCAD軟件進行賈卡組織的設計并實現織物二維仿真,利用CLO3D軟件進行虛擬服裝展示,調整服裝規格參數,最終完成工藝織造。

零裁耗經編成形雙層裙褲的設計為經編成形產品的結構研究提供了新的思路,在保證款式特征與功能需求的同時實現高效生產、零裁耗生產,符合“十四五”規劃中生態文明建設實現新進步的發展目標,有利于促進針織服裝行業生產方式的綠色轉型。