基于半自动织样机的凹凸立体织物设计与开发

林洪芹，吴焕岭，甘露露，刘 琰，嵇蓉蓉，李何玥

(盐城工学院 纺织服装学院，江苏 盐城 224051)

随着科学技术的发展以及人们生活水平的提高，研发具有独特功能或外观的高附加值纺织品是企业提高市场竞争力的重要手段。具有三维立体结构的凹凸立体织物因能满足消费者对时尚新颖的追求而深受喜爱。开发具有凹凸立体效果的织物无论是采用针织工艺还是机织工艺，其主要影响因素是原料种类与组织结构的选择以及制作方法等。凹凸立体织物在制备方法上有很多选择，如织造法[1]、后处理法[2]、填芯法[3]、回缩法[4]等，这些加工方法都能使织物具有凹凸效果。

为满足个性家居装饰和服用的需求，本文采用机织织造法，在半自动织样机上开发并试织出了凹凸立体织物，使其具有独特立体结构和凹凸起伏的外观，其设计与加工方式对开发多种形式的凹凸立体织物有一定的借鉴作用。

1 凹凸立体织物设计思路

本系列凹凸立体织物研发灵感来源于大自然中秀美的石岩景观[5-6]，见图1。受图片中凹凸不平与层层排列的岩石层展现出的褶皱外观启发，利用凹凸感的蜂巢组织、凸条组织等在半自动织样机上进行创新设计开发出系列织物。为使织物平纹组织部分有褶皱起泡外观，在形成起泡效果的经纱(简称泡经)上悬挂重物，并将其用编织带或其他绳线悬挂在最后一页综框上，使泡经的张力、送经量区别于其他位置的经纱张力、送经量，从而使织物呈现出规则且连续的凹凸效应。同时结合纱线色彩的搭配，使织成的织物外形美观、凹凸性较强、色泽柔和丰满。

图1 创意灵感来源Fig.1 Source of creative inspiration.(a) Basalt columns;(b)Marin rock

2 凹凸立体织物设计及试织

2.1 纱线原料的选择

棉纤维的吸湿性与保暖性较好，但其织物易皱、易变形和缩水；涤纶强度高，耐磨性和弹性较好。因所设计的凹凸立体织物主要应用在服装和家纺装饰纺织品上，且在织造过程中为了使织物的部分位置有起泡效果需多次调整张力，因此，织造时对纱线的耐磨性和断裂强度要求较高，故选用结合了棉纤维和涤纶优点的涤/棉混纺纱线来开发凹凸立体织物，使织物断裂强度高、耐磨性能好、缩水率低，手感硬挺适中且不易折皱等。

2.2 组织设计

凹凸立体织物的组织是采用凸条组织、蜂巢组织、菱形变化斜纹组织与平纹组织组合设计的复杂组织。通过不同组织结构和不同颜色经纬纱的搭配，即可设计开发出具有不同外观效果的系列化产品。本文试织了4种不同花色效果的织物，现以其中一款织物为例(编号为1#)介绍具体制备工艺，其他3款织物(分别编号为2#、3#、4#)设计与加工方法类同1#织物，本文不再具体介绍。1#织物的上机图如图2所示。织物的布边采用平纹组织。

图2 1#织物的上机图Fig.2 Looming draft of fabric 1#

2.3 上机织造

2.3.1 工艺参数设计

以1#织物为例，凹凸立体织物经纬纱线均采用线密度为28 tex×2的涤/棉(65/35)混纺纱线。经纱选用2种颜色：乳白色(A)和金黄色(B)；纬纱也采用2种颜色：浅咖色(C)和墨绿色(D)。经纱排列为32A41B，纬纱排列为17C17D。织机为SGA598型半自动织样机(江阴市通源纺机有限公司)。织物的总经根数为362根，穿综采用照图穿法；钢筘筘号为100齿/(10 cm)，经纱的每筘齿穿入数为2；上机幅宽为15.6 cm，下机幅宽为15.3 cm；上机平均经、纬密分别为232、210根/(10 cm)，下机平均经、纬密分别为237、228根/(10 cm)。

2.3.2 经纱的送经量及其张力控制

试织凹凸立体织物时，因泡经和地经张力相差比较大，需对半自动织样机进行人工改造达到“双轴”织造效果[7]。试织时在泡经尾部悬挂重物，并将完成穿综的泡经用编织带悬挂在织样机最后一页空综框的上横梁。在织造起泡位置的过程中，通过调节悬挂重物质量和最后一页综框的提升，配合旋转手轮，使泡经张力小于其他经纱张力，送经量大于其他经纱的送经量，从而织造出规则且连续的凹凸立体织物[8-10]。以1#织物的纹板图为例，图2右侧最后一页综框对应的纹板图上有连续填涂黑点，表示综框在引纬时被提升，悬挂适当质量重物的泡经也相应被提起，泡经送经量大于其他经纱；而没有填涂黑点标记处，表示综框在织造过程中不被提升，泡经在悬挂重物的适当重力作用下正常织造(调节重物质量使泡经和其他经纱送经量一样)。因组织结构选择的不同和经纱织缩率的差异，泡经在纹板图中最后一页综框提升填涂点纵向长度和位置不同，以及悬挂重物的质量等多种因素，所得织物起泡部分凹凸造型的长短、形态、高低有一定差异，从而使织物立体花型图案造型各有魅力，试织的4款织物的外观照片见图3。

图3 织物外观照片Fig.3 Photos of fabric appearance

2.3.3 纱线色彩的选配

根据市场的需求和色彩流行趋势，该系列产品经纱选用乳白色和金黄色涤/棉混纺纱线;纬纱分别选用不同深色和浅色2种涤/棉混纺纱线，且各按一定的比例排列与经纱相互交织。利用深浅色的纬纱搭配和不同组织结构的配合使织物更富有层次感与立体感[11]。以4#织物为例，采用2种织造方法试织形成了2种外观效果，实物照片见图4。其中：图4(a)为采用正常方法织造的4#织物外观照片，即采用单轴织造，经纱采用常规方法进行绑把，纬纱选择深紫色和浅蓝色2种纱线，可从视觉上看出织物平整的平纹部分稍有层次感；图4(b)为采用改进方法织造的4#织物外观照片，即采用双轴织造，并通过悬挂经纱、加减泡经上悬挂物质量的方法，使织物的平纹部分具有褶皱起泡效果，也因纬纱采用深紫色和浅蓝色纱线交替与经纱交织，在一定程度上又从视觉上加强了织物平纹部分起泡处的凹凸立体效果。

图4 4#织物外观照片Fig.4 Photos of fabric 4# appearance. (a) Normal weaving method; (b) Improve weaving method

3 产品风格特点及其应用

本文产品选用凸条组织、蜂巢组织、菱形变化斜纹组织等与平纹组织进行不同组合，在改造的半自动织样机上采用“双轴”织造，泡经通过悬挂重物(织造过程中依据经验增减质量)和最后一页综框调节张力，并利用纹板图操控最后一页综框提升或不提升，达到对泡经送经量的控制。通过增减悬挂重物的质量和旋转送经手轮等方法共同控制泡经和其他经纱的上机张力，从而使织物呈现出规则且连续的凹凸效应，同时巧妙结合纱线色彩丰富多变和深浅色的搭配，在视觉上进一步加强织物的皱褶凹凸效果。此产品既时尚又有个性，符合当前面料的流行趋势，在市场上更具有竞争优势，主要适合做各类春秋女装、套装、裙装等服用纺织品，也可制作抱枕、沙发套等家纺装饰纺织品。产品应用于马甲、抱枕的效果模拟图见图5。

图5 产品应用效果模拟图Fig.5 Simulation diagram of product application effect.(a)Waistcoat;(b)Pillow

4 结束语

借助改造的半自动织样机创新开发了具有凹凸外观效果的织物。织造时采用“双轴”织造，用综框提升、变化悬挂重物质量等方法控制平纹部分经纱送经量，实现起泡效果。织造过程中，经纱上机张力、送经量以及打纬力要控制适当，否则会造成起泡大小不匀。

平纹区起泡造型长短、形态、高低与产品选用的组织、平纹起泡经纱选择的纹板图中最后一页综框连续提升的次数和位置、悬挂物的质量等多种因素有关。

结合不同的织物组织与上机织造工艺并配合不同色纱，可突破传统织物平整的布面效果，更好地显示织物凹凸效果，提高产品的档次和附加值，满足市场需求，给消费者以个性和美的享受。这类产品无论是在服用方面还是在装饰用方面都有较好应用前景。

由于织造时需对半自动织样机加装横杆，达到双轴的织造效果，并需人工控制经纱张力和送经量等，对织造人员的经验要求高，成为开发这类织物的技术难点，故要批量生产需对织造时的地经停送、停卷机构的运动、不同经纱送经量和张力调节等进行精准控制配合，与在半自动织样机上织造还有较大差异。本文介绍的织物设计思路和开发经验，对在半自动织样机上研发新产品具有一定的指导意义。