附加纬接结的双层全显色结构设计原理和方法

张 萌， 周 赳

(浙江理工大学 浙江省丝绸与时尚文化研究中心， 浙江 杭州 310018)

双层结构是实现提花织物正反面均呈现织纹和色彩效果的一种结构设计方法，附加线接结方法是通过添加一组纱线分别和表、里层交织实现连接表里层的作用[1]，相较自身接结和表里换层2种方法，附加线接结方法的工艺复杂度更高，但所呈现的织物正反面效果没有提升，导致其应用率不高。由于附加线的添加为双层结构增加了更多可能性，并且可作为织物品种开发的一种设计手段[2-3]，因此，针对附加线接结双层结构优化的研究对于纺织类产品设计具有一定的理论和实践指导意义。附加线接结方法中的附加线有附加经线和附加纬线之分，前者为了保证经纱张力均匀顺利织造，多数情况下需要双经轴的支持[4]，而后者可避免经轴浪费和织机占用，在操作性和经济性上都优于前者。

本文主要以附加纬接结双层结构为研究对象，研究其结构优化方法，提升织物表面呈现效果，降低工艺复杂度，提高其在纺织品设计中的应用率，利用双层结构中附加纱线的结构层次性为纺织类产品设计提供参考。

1 设计原理

传统的双层结构是通过单一平面设计模式完成的，其设计本质是：正面和反面图案通过与单一组织替换分别形成表层结构和里层结构[5]，为两面色彩重叠部分的表组织和里组织设计接结组织，形成由双层组织组成的双层结构，其中双层组织的数量少于或等于正反面图案颜色数的乘积。附加纬接结双层结构的设计本质同理：是由不多于正反面图案颜色数乘积的附加纬接结双层组织组合而成[6-7]，如图1所示。织物正反面图案精细度的提高无疑会增加附加纬接结双层结构的设计工作量，并且由于组织配合以及结构稳定性的因素影响，不仅会拉长附加纬接结双面提花织物的设计周期，还会使设计出错率升高，增加返修次数，提高设计和织造成本。

图1 附加纬接结双层组织Fig.1 Double-layer weave with central weft stitching.(a) Weave diagram with central weft stitching; (b) Upper layer weave; (c) Lower layer weave; (d) Weft profile

分层组合设计模式是根据印刷原理形成的提花织物设计方法，其特点是组织具有系统性，即具有相同的组织循环、组织飞数等性质的一系列变化组织，能够从结构本质上解决组织间的配合以及结构稳定性问题。在分层组合式的设计模式干预下，双层提花结构的表层结构和里层结构脱离了互相作用和影响的设计机制，二者的设计保持相互独立[8-9]。应用全显色组织的双层结构能够实现织物正反面的织纹和色彩呈现多彩晕纹的效果，自身接结组织的通用性使双面提花织物的设计效率得到有效提高[10]。本文将在分层组合式的结构设计方式下，研究附加纬接结的双面效果提花织物设计原理和方法，使附加纬接结双层结构在双面提花织物设计应用中能够提升织纹色彩效果和设计效率，充分发挥其结构优势,为双面提花织物新品种的开发提供更多的设计思路和方法。

提升附加纬接结双面提花织物织纹色彩效果和设计效率的关键均在于附加纬接结双层提花结构设计，参考自身接结双面提花织物设计，分层组合设计和影光组织能够有效提升织物正反面的织纹和色彩效果，接结组织的通用性可以降低双层结构的工艺难度、提升设计效率，因此,对于附加纬接结双面提花织物而言，在分层组合的设计模式中，用于附加纬接结双层提花织物结构的影光组织设计以及具有通用性的附加纬接结组织设计是本文研究的关键所在。

影光组织和接结组织不是相互独立设计完成的，二者之间相互关联、相互影响，影光组织的系统性是通用型接结组织的设计前提，而双层结构对于接结组织的不同需求会对影光组织产生相应的影响。全显色组织作为影光组织的一种，能够使所有纱线相互不遮盖，全部显露于织物表面，随着组织的影光变化能够有效提升织物表面的织纹和色彩效果，因此本文延续将全显色组织应用在附加纬接结双面提花织物设计中，保持其具有相同组织循环、组织飞数等特点，为附加纬接结组织的设计建立好前提条件。通用型附加纬接结组织是提升附加纬接结双面提花织物设计效率的关键，不管表里层组织为了表现不同色彩效果而如何变化，附加纬接结组织均需满足表里层结构的接结作用。

附加纬接结双层结构的表里层全显色组织和附加纬接结组织间的关系是：表里层结构的经纬浮长在不断变化的情况下保持有固定的浮长用于遮盖附加纬纱在织物正反面的接结组织点。固定浮长是为了兼顾后续的附加纬接结组织设计，使其满足1组设计即可通用于双层结构全部接结的原则，保证双面效果提花织物的设计效率。同时，表里层结构上固定浮长的存在，即该定量组织点不能变化，不能成为全显色组织影光变化中的一部分，会对全显色组织的影光级别产生一定影响。

在全显色组织基础上设置固定浮长组织点需遵循2个原则：一是不可与全显色组织中的关键组织点设计相悖，因为关键组织点是其满足全显色结构特征的条件；二是固定浮长组织点应为纬向连续的组织点集合，因为附加纬纱在织物正反面的交织点均为纬组织点，经向固定浮长没有实际意义。

总之，基于分层组合设计模式和全显色组织的附加纬接结双层结构设计需同时满足以下3个条件：1)表层和里层均呈现全显色结构特点，织物正反面能够表现多彩晕纹的图案和色彩效果；2)附加纬接结组织具有规则性和统一性，在保证设计效率的同时满足大批量生产技术要求；3)在织物两面影光变化的情况下，能够遮盖附加纬纱在正反面的交织接结点，所有经纱和纬纱的颜色选择无限制。

2 设计方法

为了区别于自身接结双层提花结构的组合全显色组织，将本文中用于附加纬接结双面效果提花织物设计的全显色组织称为可遮盖全显色组织，此处的可遮盖是指可以遮盖附加纬纱。可遮盖全显色组织设计流程如图2所示。结合全显色组织的基本特征设置固定浮长组织点，该固定浮长组织点的集合称为可遮盖组织，分别是用于表层结构设计的可遮盖组织A和用于里层结构设计的可遮盖组织B；基本组织和可遮盖组织A形成可遮盖基本组织，全显色技术点和可遮盖组织B形成可遮盖全显色技术点，在基本组织、可遮盖基本组织、全显色技术点和可遮盖全显色技术点的基础上设计用于附加纬接结双层结构的可遮盖全显色组织；2个附加纬接结组织分别在可遮盖组织A和可遮盖组织B的基础上进行设计。

图2 可遮盖全显色组织设计流程Fig.2 Design process of covered full-color weave

2.1 可遮盖组织设置

由于全显色组织的基本特性一致，因此基本组织和全显色技术点的设置原则和设计方法与组合全显色组织中的相同[9]。本文提出的设计方法以16枚5飞纬缎为例进行说明，基本组织和全显色技术点如图3所示。全显色技术点B的设计方法是将基本组织A经纬组织点反转，将新纬组织点沿经向上下分别加强1个点，再将新纬组织点还原为经组织点，全显色技术点A的设计在基本组织B上以相同的方法进行。

图3 基本组织和全显色技术点Fig.3 Primary weave and full-color technical points.(a) Primary weave; (b) Full-color technical points

为使织物正反面能够有效遮盖附加纬接结交织点的2个可遮盖组织，可遮盖组织A作用于里层结构，可遮盖组织B作用于表层结构。由于在进行结构设计时的正面视角关系，织物反面的固定纬浮长组织点在可遮盖组织设计时为固定经组织点，设计方法如下：确定全显色技术点A和全显色技术点B的共有经组织点位置，在该位置的每一纬上设计2个连续经组织点，除此之外均为纬组织点，该加强缎纹组织即为可遮盖组织A；在相同组织循环上除去可遮盖组织A经组织点的剩余位置处，在每一纬上设计2个连续纬组织点，除此之外均为经组织点，该加强缎纹组织即为可遮盖组织。

图4 可遮盖组织A的设计Fig.4 Design of covered weave A

在可遮盖组织A和可遮盖组织B的设计过程中，存在多种设计可能情况，图4所示可遮盖组织A为其中的2种可能情况，分别命名为可遮盖组织A1和可遮盖组织A2。图5所示的2种可遮盖组织B是与图4中2种可遮盖组织A分别相对应的一种设计情况示例，分别命名为可遮盖组织B1和可遮盖组织B2。

图5 可遮盖组织B的设计Fig.5 Design of covered weave B

可遮盖组织的可设置数量与基本组织的起始点位置有关，归纳起始点为(1,1)的基本组织A和起始点为(1,n)的基本组织B的可遮盖组织设计数据，其中3≤n≤16(n=1和n=2时基本组织A和B的组合不符合全显色结构特点)，如表1所示。可知,当基本组织的起始点不同时，可遮盖组织的设置数量总共存在R-4，R-6，R-7和R-8这4种情况，R为组织循环数。基本组织的起始点会影响可遮盖组织的设计，继而影响后续可遮盖全显色组织的设计。

2.2 可遮盖全显色组织设计

图6、7分别示出基于可遮盖组织A1、B1和可遮盖组织A2、B2设计的结果。在2个基本组织(见图3(a))上添加可遮盖组织A(见图4)的经组织点，即为2个可遮盖基本组织(见图6(a)和图7(a))；在2个全显色技术点(见图3(b))上添加可遮盖组织B(见图5)的纬组织点，即为2个可遮盖全显色技术点(见图6(b)和图7(b))。

表1 16枚基本组织的可遮盖组织设置数量Tab.1 Number of covered weave based on 16-thread primary weave

图6 第1组可遮盖基础组织和可遮盖全显色技术点Fig.6 First group of covered primary weaves and covered full-color technical points.(a) Covered primary weaves; (b) Covered full-color technical points

图7 第2组可遮盖基础组织和可遮盖全显色技术点Fig.7 Second group of covered primary weaves and covered full-color technical points.(a) Covered primary weaves; (b) Covered full-color technical points

可遮盖组织的不同设置会产出不同的可遮盖全显色组织；而不同组的组织间存在的结构差异可对上机织造带来不同的影响，因此，在设计初期筛选出结构稳定的可遮盖基本组织(CPW)和可遮盖全显色技术点(CFTW)尤为关键。对比图6、7所示2组的组织交织次数，如表2所示。第1组各自保持经向和纬向的交织次数相同，能够在后续的设计中保证双层结构的交织平衡，而第2组则不能。本文的后续设计以第1组为例。

表2 2组CPW和CFTW的交织次数Tab.2 Interweave times of CPW and CFTW

由于可遮盖组织的固定纬浮长使可遮盖全显色技术点的纬浮长占比更大，作为影光组织的最后1个组织，可遮盖全显色组织则缺少若干个纬组织点占比更大的组织(少的数量取决于设计过程中的组织加强点数量，组织加强点数与少的组织数量成反比)，对应到表层结构和里层结构，其设计方法如下：以基本组织的组织点为起始、可遮盖全显色技术点为结尾设计2组经面到纬面过渡的影光组织，即为用于表层结构设计的可遮盖全显色组织；同样以可遮盖基本组织的组织点为起始、全显色技术点为结尾设计2组经面到纬面过渡的影光组织，即为用于里层结构设计的可遮盖全显色组织。

图8示出通过上述方法获得的2组16枚可遮盖全显色组织。2组组织中的灰色部分相同，均为从可遮盖基本组织经面效果过渡到可遮盖全显色技术点纬面效果的影光组织。该区间的影光组织具有相同的固定经浮长和纬浮长用于遮盖附加纬纱在织物两面的接结交织点，因此，当应用该区间的影光组织进行附加纬接结双层结构设计时，表层结构和里层结构无组织差别。

图8 16枚可遮盖全显色组织(组织加强点为16)Fig.8 16-thread covered full-color weave (enhancement number is 16).(a) Covered full-color weave for surface layer; (b) Covered full-color weave for inner layer

2.3 附加纬接结组织设计

可遮盖组织的组织特点即其固定浮长决定了附加纬接结组织的规则性和通用性，设计方法如图9所示。将可遮盖组织A和B纵向扩大2倍，分别去除偶数纬上的经组织点和纬组织点，然后保证每一经上有且只有1个经交织点和纬交织点，该2个接结组织分别称为附加纬接结组织JA和JB。附加纬接结组织JA是附加纬纱和里组织的交织点集合；附加纬接结组织JB是附加纬纱和表组织的交织点集合。

3 设计实践

为说明本文附加纬接结双层结构在双面效果提花织物设计中的有效性，进行了实验验证，其主要参数设置如表3所示。表经和里经均为黑色桑蚕丝，纬纱为蓝、红、绿、淡蓝、黄和绿的棉纱以1∶1∶1∶1∶1∶1的形式排列，其中蓝色和淡蓝色纱为表纬，红色和黄色为里纬，绿色棉纱为附加纬纱用于正反两面的接结，与正反面纱线颜色色差较大是为了更好地表现附加纬接结双层结构在实践中的效果，如图10所示。其在正反面的接结交织点分别被两面的纬浮长所遮盖，不显露于织物的表面。

在此设计过程中正反面图案的结构设计是独立完成的，最后通过附加纬接结组织将2个单层提花结构合成双层结构，并且由于组织结构的系统性和统一性，设计师可自由组合不同双面提花织物设计中的任意2个面，而无须考虑传统方法中表里层结构是兼顾彼此组织搭配的专属设计，在工艺层面实现了附加纬接结双面提花织物的模块化设计，一定程度上提升了设计的灵活性，利于其在产品设计中的应用。

图9 附加纬接结组织的设计Fig.9 Design of central weft stitch weaves

表3 附加纬接结双面提花织物的技术参数Tab.3 Technical specification of double-face jacquard fabric with central weft stitching

图10 附加纬接结双面提花织物Fig.10 Double-face jacquard fabric with central weft stitching.(a) Fabric effect; (b) Profile detail

4 结 论

本文分析了单一平面设计模式的附加纬接结双层结构织物效果和设计效率不理想的原因，利用分层组合设计模式的结构优势，结合具有良好织物表面效果的全显色结构，研究附加纬接结双层全显色结构的设计原理和方法。该结构设计方法弥补了单一平面设计模式中由于工艺限制造成的接结效果差、正反面图案和色彩表现受限等不足，使其织物表面能表现丰富的图案变化和细腻的色彩过渡效果；另外，实现了双面提花织物工艺层面上的模块化设计，提升其设计自由度；并且组织结构的系统性和附加纬接结组织的通用性在保证织物结构稳定和接结效果的前提下有效地提高了设计效率，为附加纬接结双层结构在双面提花织物设计中的应用奠定了工艺基础，且附加纬接结双层结构的结构层次性为纺织类产品开发提供了新思路和方法。