立体几何褶皱织物的成型与织造

孙 婷， 吕智宁， 李艳清， 祝成炎， 田 伟

(浙江理工大学 先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室， 浙江 杭州 310018)

随着纺织行业的积极发展，织物对服装流行的影响愈来愈大[1]，丰富多变的织物肌理会给传统设计手法带来很大的变化[2-3]。褶皱是由织物的褶纹、皱褶、衣裥、波纹等构成的装饰线条，外观具有立体感，层次感[4]。褶皱作为服装造型多样化的一种手段，可以增加服装的审美情趣，表现不同风格的着装形式[5-7]。褶皱织物在成型过程中，实现了平面与立体的相互转换。

褶皱织物常用的制作方法有压褶法、手工缝制法和机织成型法[8-9]。压褶法生产效率高，但受织物原料和厚度的限制，形成的褶皱易变形[10]。缝褶法制作的织物立体效果好，但其生产效率低，人工成本高。机织成型法是利用原料收缩性差异或通过专门的组织设计和织造方法来实现织物的褶皱效果，生成效率高，织物立体效果好，受织物材质影响较小，但是现有的机织成型的褶皱效果单一，基本上只有单经向或单纬向的褶皱[11]。且机织成型法的织物设计过程较复杂，大都采用双层组织或管状组织结合织机停撬运动来形成褶皱。因此探讨褶皱织物形成立体几何效果的成型原理和试织立体几何褶皱织物对褶皱织物的设计与开发具有重要作用。

本文在机织成型工艺的基础上，研究立体几何褶皱织物的成型原理，并以蚕丝为经纱、涤纶低弹丝(DTY)与氨纶丝包覆的弹力丝与非弹性涤纶全拉伸丝(FDY)为纬纱，设计并织造具有在平面和立体造型之间变换效果的立体几何褶皱织物。

1 立体几何褶皱织物的成型原理

1.1 立体几何褶皱织物的折叠线

折叠线是指平面材料上进行折叠的线条在展开后留下的痕迹。在以织物为二维平面材料的情况下，在织物经纬纱选用、组织设计等规格参数设计之前，需要首先进行折叠线的铺设。织物在经过不同折叠线铺设之后可形成不同的折叠效果，因而折叠线的铺设作为织物立体成型的指导，是立体几何褶皱织物织造的第1步。若折叠线的铺设存在问题，后续通过合理的织物规格参数设计仍难以实现立体褶皱织物的制备。

立体几何褶皱织物在经过折叠线铺设之后是二维的平面，仍然不具备立体褶皱效果，若要将铺设了折叠线的二维平面展开为三维的立体织物，需要纱线原料、织物组织、经纬密度等织物规格参数的合理设立，合理配合，才能实现立体成型。

1.2 织物的成型原理

立体褶皱织物机织成型的过程中会出现由于引入弹性纱的随机性导致褶皱随机形成随机分布的问题，在褶皱织物上难以实现立体几何形状褶皱。因此需要对立体几何褶皱织物的立体成型原理进行研究分析。

平面材料上铺设具有一定几何规律的折叠线，可形成不同的立体几何褶皱织物的图案。本文设计的立体几何图案为菱形。

由于织物是通过经纱(纵向)和纬纱(横向)交织或成圈形成的，而弹性纱线只能通过经纱或者纬纱引入，这让具有立体几何效果的褶皱织物的成型与折叠线的铺设具有密切关系。而立体几何褶皱织物所铺设的折叠线在为横向或非横向的情况下，若需要实现立体几何成型，弹性纱的配置有较大的差异。因此，可以按照立体几何褶皱织物的图案是否存在横向的折叠线对立体几何图案进行分类：将不存在横向折叠线的图案称为无横向折叠区域的图案；将有横向折叠线的图案称为有横向折叠区域的图案。

立体几何褶皱织物由折叠区域和非折叠区域 2部分组成，折叠区域是指褶皱织物中上凸和下凹的折叠线。其中，上凸折叠线也称为上凸折叠区域，下凹折叠线也称为下凹折叠区域。非折叠区域是指没有铺设折叠线的区域。

1.2.1 无横向折叠区域的图案及其成型

图1示出无横向折叠区的褶皱织物图案。其中，实线表示上凸折叠区域，双线表示下凹折叠区域，白色部分表示非折叠区域。

图1 无横向折叠区的褶皱织物图案Fig.1 Pleated fabric pattern without horizontal folding area

对于无横向折叠区域的立体几何褶皱织物，为使织物在折叠区域达到上凸或下凹的折叠效果，选用纬二重组织结构，并采用非弹性纱线与弹性纱线交替间隔排列的引纬方式。在上凸折叠区域，非弹性纬纱位于织物表层，与经纱交织；弹性纬纱位于织物里层，不与经纱交织。而在下凹折叠区域，弹性纬纱位于织物表层，不与经纱交织，表现为纬浮长；非弹性纬纱位于织物里层，与经纱交织。在非折叠区域，弹性纬纱与非弹性纬纱都与经纱交织。

当织物下机后，由于纬向弹性纱线的作用，织物会产生横向收缩。图2示出织物纬向褶皱成型示意图。可见，在折叠区域，由于表、里层组织的织缩差异以及弹性纱线的收缩作用，织物表面会随折叠线的凹凸形成上凸或下凹的褶皱。

图2 织物纬向褶皱成型示意图Fig.2 Schematic diagram of fabric weft pleat formation

1.2.2 有横向折叠区域的图案及其成型

图3示出有横向折叠区的褶皱织物图案。可见，实线和虚线表示上凸折叠区域，其中，实线为非横向上凸折叠区域，虚线为横向上凸折叠区域。双线表示下凹折叠区域，其余白色部分表示非折叠区域。

图3 有横向折叠区的褶皱织物图案Fig.3 Pleated fabric pattern with horizontal folding area

对于有横向折叠区域的立体几何褶皱织物，经、纬纱都采用弹性纱线和非弹性纱线交替排列的方式。在虚线区域表示的横向上凸折叠区域，非弹性经纱位于织物表层，与纬纱相互交织；弹性经纱位于织物里层，不与纬纱交织，表现为经浮长。在实线区域表示的非横向上凸折叠区域，非弹性纬纱位于织物表层，与经纱相互交织；弹性纬纱位于织物里层，不与经纱交织，表现为纬浮长。而在双线表示的下凹折叠区域，弹性纬纱位于织物表层，不与经纱交织，表现为纬浮长；非弹性纬纱位于织物里层，与经纱相互交织。在非折叠区域，所有经纱和纬纱相互交织。

图4示出织物经向褶皱成型示意图。

图4 织物经向褶皱成型示意图Fig.4 Schematic diagram of fabric warp wrinkling

可见，织物下机后，由于经纬2个方向弹性纱线的共同作用，织物在纵向和横向2个方向都收缩。在实线折叠区域和双线折叠区域，由于表、里层组织的织缩差异以及弹性纬线的作用，形成上凸或下凹的褶皱；在虚线部分的区域，由于表、里层组织的织缩差异以及弹性经纱的作用，产生上凸的褶皱。

2 立体几何褶皱织物的织造

2.1 立体几何褶皱织物的图案设计

图5示出自主设计的立体几何褶皱织物图案。图5(a)中双线代表下凹折叠区域，实线代表上凸折叠区域，其余白色代表非折叠区域；图5(b)中，虚线代表横向上凸折叠区域，实线代表纵向上凸折叠区域，双线代表下凹折叠区域，其余白色代表非折叠区域。

图5 立体几何褶皱织物图案设计Fig.5 Design of three-dimensional geometric pleated fabric pattern. (a) Pattern 1; (b) Pattern 2; (c) Pattern 3; (d) Pattern 4

2.2 立体几何褶皱织物的组织设计

图6 无横向折叠区的褶皱织物组织图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

填充组织后的织物纹样局部放大图见图7。其中黑色表示纬组织点，灰色和白色表示经组织点。

图7 织物纹样局部放大图Fig.7 Local magnification of fabric pattern.(a) Enlarged view 1; (b) Enlarged view 2

图8示出有横向折叠区的褶皱织物组织图。对于有横向折叠区域的图案(见图5(c))，为使织物在折叠区域达到上凸或下凹的折叠效果，选用双层组织。其中：横向上凸折叠区域的组织如图8(a)所示，所有经纬纱相互交织；横向下凹折叠区域的组织如图8(b)所示，经向弹性纱为浮长线，位于织物里层；非横向上凸折叠区域的组织如图8(c)所示，纬向弹性纱为浮长线，位于织物里层；非横向下凹折叠区域的组织如图8(d)所示，纬向弹性纱为浮长线，位于织物表层。

图8 有横向折叠区的褶皱织物组织图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 立体几何褶皱织物试织

为织造有横向折叠区域的立体几何褶皱织物，必须采用双经轴织造，即在起褶部分表现为上凸区域的非弹性经纱与表现为里经浮线的弹性经纱分别绕在2个经轴上。双经轴送经的经纱张力不易控制，且织造程序较为繁琐，因此，本文以无横向区域的立体几何褶皱织物图案为代表，在杭州硕林纺织有限公司试织立体几何褶皱织物，如图5(a)所示。

织物规格参数如表1所示。纬纱采用弹性纱与非弹性纱交替引纬的方式，其中弹性纱为涤纶低弹丝与氨纶丝包覆的纱线。织造的织物成品如图9所示。

表1 织物规格参数Tab.1 Fabric specification parameters

图9 立体几何褶皱织物实物图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

由图可知：以图5(a)中图案1织造的织物为图9(a)，下机后收缩形成图9(b)；以图5(b)中图案2织造的织物为图9(c)，下机后收缩形成图9(d)。由图5(a)、(b)中的几何图案织造的织物都可形成一定的立体几何褶皱效果，且由图5(b)图案织造的织物形成的褶皱效果更为显著，优于由图5(a)图案织造的织物。

3 结 论

本文分析了立体几何褶皱织物的成型原理。完成了立体几何褶皱织物的图案设计与无横向折叠区域的立体几何褶皱织物的织造。通过本文的研究，可以得出以下结论。

在对立体几何褶皱织物的成型原理进行分析时，将自主设计的几何图案分成上凸折叠区、下凹折叠区和非折叠区3个部分。对于无横向折叠区的织物图案，上凸折叠区域中的非弹性纬纱位于织物表层，与经纱交织；弹性纬纱位于织物里层，不与经纱交织，表现为纬浮长。下凹折叠区与此相反。非折叠区域的弹性纬纱与非弹性纬纱都与经纱交织。

对于有横向折叠区域的织物图案，在横向上凸折叠区域，非弹性经纱位于织物表层且与纬纱交织，弹性经纱位于织物里层且不与纬纱交织，表现为经浮长；在非横向上凸折叠区域，非弹性纬纱位于织物表层，与经纱交织；弹性纬纱位于织物里层，不与经纱交织，表现为纬浮长。而在下凹折叠区域，弹性纬纱位于织物表层且不与经纱交织，表现为纬浮长，非弹性纬纱位于织物里层且与经纱交织。在非折叠区域，所有经纱和纬纱相互交织。

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