基于印织工艺的图案变形问题研究

赵 林,陈逸淇,张新月,温 润,3,李 娜

(1.浙江省纺织工程学会,浙江 杭州 310005; 2.东华大学 纺织学院,上海 201620;3.滨州魏桥国科高等技术研究院,山东 滨州 256606;4.上海工程技术大学 纺织服装学院,上海 201620)

新世纪以来,人们的生活品质得到了大幅度提升,生活质量的提高促使越来越多的人追求个性化与多元化。人们对纺织服装的要求不仅是“蔽体”“耐用”,而是开始追求“健康舒适”“个性定制”“可持续”等[1]。目前,有关服装行业转型发展的动力因素与实现路径已经受到广泛关注,并且设计创新的驱动作用也得到学术界普遍认可[2]。在人们生活水准不断提高的背景下,个性化、高品质的产品需求和消费体验已成为影响消费者购买行为的重要因素[3]。伴随纺织服装行业的发展以及追求个性的主流趋势,新产品设计不能仅停留在常规绘画和工艺手段上,需要不断拓展新形式和新手段[4]。相较于国际优秀服装品牌,同质化严重、原创性缺失仍是当前中国品牌普遍存在的问题[5]。

在现有纺织工艺当中,印织工艺凭借其“先印后织”的独特工艺,不必刻意设计便可生产出具有不可复制性的产品。印织工艺是中国古代丝绸传统特种印花方法之一,先在纱线上印花,再进行织造,在经丝上形成深浅变化、明暗不同的色彩效果,其花型具有“朦胧感”。由于印织工艺的织造特点,面料每寸都是不同的图案。近年来,随着以设计主导情绪感官时代的到来,具有质感特性的产品成为吸引消费者与创造具有竞争优势品牌的重要利器[6]。印织织物风格具有朦胧感,艺术风格浓厚,具有较好的开发价值。

如今消费者的需求已进一步延展到商品背后无形的意义与认同感,设计与美学逐渐成为商品的重要元素,这些无形的情感因素,成为消费者选择品牌产品的关键[7]。目前市场上的印织产品,以斜纹、平纹、缎纹为主,大部分产品使用三套色,常采用暗绿、深蓝、灰色等冷色调,给人透明感与湿润感,还有虾粉、橘色、暗红等暖色调,给人以厚重、饱满之感[8]。随着极简主义的推崇,人们对简单图案也越来越喜欢[9],印织技术适合表达简单、抽象类型的图案,在新的市场需求下具有一定发展潜力。

当下,印织工艺存在图案色彩的不可预知、规整图案难以控制、“满刮底”印织的织疵等问题,本文针对规整图案难以控制的问题进行探究。关于织缩、图案变形的文献较少,关于印织的文献更为鲜见,其余文献年份也较为久远,时效性较低,缺少可借鉴的文章以及研究方法。本文综合分析了图案变形的多方面影响因素,在静态影响因素中选择组织结构与纱线密度,在组织结构中选取织物的三原组织作为实验变量,通过模拟印经工艺流程,对印织图案的变形问题进行探究,总结制作规整图案的法则与规律,进行设计实践与验证,进而拓宽印织工艺的应用范围。

1 印织图案变形问题与实验方案

1.1 问题分析

1.1.1 影响印织图案变形的因素分析

印织工艺不同于印花工艺,其特点是先在经纱上印花,再进行织造。经过印花的经纱在人工搬运、人工穿经时会出现原有印花错位的情况。另外,由于印花阶段与织造阶段不在同一条生产线,会出现经纱扭转,使没有染料的纱线扭转到表面。因此,影响印织图案变形的原因有3个方面:纱线扭转产生朦胧效果、穿经时经纱移位导致图案边缘参差不齐、织造时纱线张力不一强化了图案边缘的错位。

1.1.2 影响印织图案尺寸的因素分析

印织图案变形的原因为织缩,即经纱在织造过程中发生屈曲,使原来图案尺寸发生变化。经纱织缩率的计算公式中涉及纱线原料、组织结构、纱线密度等影响织缩的静态因素,而实际织缩率除了与静态因素有关之外,还与生产过程中上机张力、开口时间、浆纱、车间温湿度等动态因素有关。相对于动态因素的不可控性,本文主要探究静态因素组织结构与纱线密度对图案的影响情况。

1.2 方案制定

首先,选取组织结构与纱线密度这2个影响印织的因素进行探究,在组织结构中选取织物的三原组织,即平纹、斜纹、缎纹组织;纱线密度则根据企业提供的原始数据,在实验室条件下进行改动。根据前期实验结果,结合印织产品的风格以及应用领域,设计开发数套印织产品,并对产品进行验证,以确定关于印织图案的变形规律,最终达到图案可控的目的。总体开发思路如图1所示。

图1 基于印织工艺的图案变形问题研究思路Fig.1 Research idea of pattern deformation problem based on printing and weaving process

2 印织工艺图案变形实验

2.1 实验对象

2.1.1 实验材料与设备

实验材料:白色棉纱(18 tex×2,江苏明源纺织有限公司);偶氮型活性染料(上海佳英化工有限公司);尿素(永华化学科技(江苏)有限公司);防染盐S(山东优索化工科技有限公司);海藻酸钠(上海Titan科技有限公司);碳酸氢钠(上海柯灵斯精细化工有限公司);聚乙烯醇(上海臣启化工科技有限公司);淀粉(上海鑫泰实业有限公司)。

实验仪器:SGA598半自动小样织机(江阴市通源纺机有限公司);GA392-2浆纱机(江阴市通源纺机有限公司);IKA-RW20悬臂式电动搅拌器(艾卡(广州)仪器设备有限公司);MSH-R-20加热型磁力搅拌器(杭州秋籁科技有限公司);FA2204C精密电子分析天平(上海天美天平仪器有限公司)。

2.1.2 实验样本选定

选择三角形、圆形、正方形作为实验图案,边长或直径尺寸分别设置为2、4、6 cm,排列如图2所示。

图2 印花图案Fig.2 Printed pattern

2.1.3 织机上丝网印花的实现

为了在实验室进行印织工艺实验,本文在小样织机上对经纱进行丝网印花。具体操作如下:

①织机挂经。在小样织机上挂好经纱,在完成穿综穿筘后,调节好纱线张力。

②经纱印花。将刻好图案的雕花刻版(花版)黏在丝网印框背面,丝网印框(包括花版)置于纱线上方,木垫板衬在纱线下方,如图3所示。固定好后,将适量印花浆料倒于丝网印框上,完成刮印。

图3 印花排列示意图Fig.3 Schematic diagram of print arrangement

2.1.4 预实验结果与分析

根据工厂提供的原始数据,分别织造了平纹、2上2下左斜纹、5枚3飞缎纹3种组织,织造效果如图4所示。实际织造效果显示,斜纹组织效果最好;缎纹组织中会出现浮线;平纹在后续织造中断纱情况严重。测量预织实验中圆形图案经纬方向上的最大直径、三角形图案底边边长与底边上的高、正方形图案边长,结果如表1所示。

表1 预实验三角形、圆形及正方形图案尺寸Tab.1 Size variation of triangle, circle and square patterns in the pre-experiment

图4 3种组织预织小样Fig.4 Three pre-woven fabric organization samples. (a) Plain weave; (b) 2/2 left twill; (c) 5/3 satin weave

根据表1实际测量数据,三角形、圆形、正方形在经向、纬向长度一致的情况下变形规律基本一致。其中,三角形图案变动最大,变化率最高达-19.00%,圆形次之,最高达-13.50%,正方形图案变化率相对较低。为了客观比较印织前后尺寸的变化,本文最终选定规整的正方形图案为实验对象。在尺寸大小方面,后续实验选择边长为4 cm与6 cm的正方形图案。同时,表1测试数据显示不同织物组织结构对不同图案尺寸的变化率影响不同,相较而言,平纹织物经向和纬向的变化率基本高于斜纹与缎纹织物,这与平纹织物织缩率较大相关,也表明织缩率对印织工艺图形的变化影响较大,而织物结构、纱线密度等参数一定程度影响织物的织缩率。

2.2 印织图案变形实验设置

2.2.1 图案排列

印花图案排列终稿如图5所示。

图5 图案排列终稿Fig.5 Final draft of pattern arrangement

2.2.2 实验过程

在织机上挂经,经密设置为504 根/(10 cm),并在织机上设置组织结构,调节纱线张力。根据GB/T 29256.3—2012《纺织品 机织物结构分析方法 第3部分:织物中纱线织缩的测定》中织物纱线织缩的测定,先测试纱线在织物中的长度,再测试10根纱线的平均伸直长度,共测试10次数据,4 cm试样图案尺寸经向与纬向分别测试4次,6 cm试样经向与纬向分别测试6次。实验中先测试纱线伸直状态的长度,再测量织物中屈曲后的长度。织缩公式如下:

(1)

式中:a为经向织缩率,%;L1为纱线伸直状态下平均经纱长度,cm;L2为织物中处于屈曲状态的平均经纱长度,cm。

2.3 不同组织结构对印织工艺图案变形的影响

经密504根/(10 cm)和纬密217根/(10 cm)条件下,分别选用平纹、2上2下左斜纹、5枚3飞缎纹3种组织进行印织,得到不同组织结构下4 cm和6 cm尺寸图案长度值分布如图6～8所示。

图6 平纹504根/(10 cm)×217根/(10 cm)密度下尺寸分布图Fig.6 Size distribution of plain weave at 504 roots/(10 cm)×217 roots/(10 cm). (a) 4 cm in length; (b) 6 cm in length

图7 斜纹504根/(10 cm)×217根/(10 cm)密度下尺寸分布图Fig.7 Size distribution of twill weave at 504 roots/(10 cm)×217 roots/(10 cm). (a) 4 cm in length; (b) 6 cm in length

图8 缎纹504根/(10 cm)×217根/(10 cm)密度下尺寸分布图Fig.8 Size distribution of satin and sateen weave at 504 roots/(10 cm)×217 roots/(10 cm). (a) 4 cm in length; (b) 6 cm in length

在相同密度的条件下,对平纹、2上2下左斜纹、5枚3飞缎纹3种组织的实验小样进行数据分析,结合式(1)计算得出的织缩率发现,经密为504 根/(10 cm)、纬密为217 根/(10 cm)时,3种组织纬向尺寸织造前后变化较小,但经向尺寸上平纹组织变化最大、织缩率最大,缎纹组织变化最小、织缩率最小。这与平纹组织交织点最多,浮线最短,缎纹交织点最少,浮线最长有关。从织物图案尺寸CV值(标准差与均值的比率)来看,经向尺寸上平纹组织数据波动最大,缎纹组织次之,斜纹组织最稳定。用于印织工艺的平纹组织经向织缩范围为12.80%～14.50%,斜纹组织经向织缩范围为10.25%～10.33%,缎纹组织经向织缩范围为8.50%～9.00%。纬向尺寸变化较小,织缩尺寸可忽略不计。

2.4 织物经密因素的测试与分析

选择2上2下斜纹组织,在经密上分别选择346、504、583 根/(10 cm),纬密设置为295 根/(10 cm)。不同尺寸的图案长度值分布如图9～11所示。

图9 斜纹346根/(10 cm)×295根/(10 cm)密度下尺寸分布图Fig.9 Size distribution of twill weave at 346 roots/(10 cm)×295 roots/(10 cm). (a) 4 cm in length; (b) 6 cm in length

图10 斜纹504根/(10 cm)×295根/(10 cm)密度下尺寸分布图Fig.10 Size distribution of twill weave at 504 roots/(10 cm)×295 roots/(10 cm). (a) 4 cm in length; (b) 6 cm in length

图11 斜纹583根/(10 cm)×295根/(10 cm)密度下尺寸分布图Fig.11 Size distribution of twill weave at 583 roots/(10 cm)×295 roots/(10 cm). (a) 4 cm in length; (b) 6 cm in length

在组织相同时,从经纬密度为346根/(10 cm)×295根/(10 cm)、504根/(10 cm)×295根/(10 cm)、583根/(10 cm)×295根/(10 cm)的3种不同经密的斜纹实验小样的图案长度值测试结果中发现,经密大小会影响经向织缩与纬向织缩。同一纬密以及组织下,经密为346 根/(10 cm)时,经向织缩范围为7.50%～9.00%,纬向织缩范围为4.67%～5.25%;经密为504 根/(10 cm)时,纬向尺寸变化非常小,织缩尺寸可忽略不计,经向织缩率可选取的织缩范围为11.50%～12.0%;经密为583 根/(10 cm)时,纬向尺寸变化非常小,织缩尺寸可忽略不计,经向织缩率可选取的织缩范围为12.30%～13.30%。经密越大,经向织缩率越大;经密超过一定值后,纬向尺寸织造前后基本不变。3种密度下,经密小,纬向尺寸与经向尺寸数据波动都较大;经密大,纬向尺寸数据更稳定,经向尺寸波动较大。

3 印织工艺产品设计实践

基于前期实验结果,进一步指导产品开发实践,本文进行了4个相关产品设计。

3.1 设计思路介绍

新疆喀什与和田地区特色传统手工丝织品艾德莱斯绸[10]的工艺与印织有异曲同工之妙。2008年传统的艾德莱斯绸制作工艺入选国家级非物质文化遗产名录,被誉为“21世纪最后的手工业”[11]。艾德莱斯绸的图案特点为本文印织小样的图案设计提供了借鉴。

印花花型设计既可以优雅大气也可以活泼可爱,还可以呈现其他风格各异的类型[12],题材上没有太多的限制,比较自由。自然界中的万物以及中国古代神话的内容(龙、凤、麒麟等)皆可作为创作的灵感来源[13]。本文分别以融雪、开裂的冰面、下落的冰柱、山脊上积雪的纹路为灵感来源,提取造型,进行抽象化处理。系列1～4织物设计图如图12～15所示。

图12 系列1织物设计图Fig.12 Design drawings for series 1. (a) Inspiration source picture; (b) Design drawing from snowmelt

图13 系列2织物设计图Fig.13 Design drawings for series 2. (a) Inspiration source picture; (b) Design drawing from ice crack

图14 系列3织物设计图Fig.14 Design drawings for series 3. (a) Inspiration source picture; (b) Design drawing from wave

图15 系列4织物设计图Fig.15 Design drawings for series 4. (a) Inspiration source picture; (b) Design drawing from trail of snow

3.2 印花过程及织造

在系列1织物中,采用504根/(10 cm)×217根/(10 cm)密度下的缎纹组织进行验证。根据2.2节实验结果,经向织缩率取8.70%,设定下机尺寸为8.00 cm×8.00 cm图案,经过织缩率式(1)计算得到印花尺寸中经向尺寸需为8.80 cm,纬向尺寸依旧设置为8.00 cm。

在系列2织物中,采用504根/(10 cm)×295根/(10 cm)密度下的斜纹组织进行验证。根据2.2节实验结果,经向织缩率取11.70%,设定下机尺寸为8.00 cm×8.00 cm图案,经过式(1)计算得到印花尺寸中经向尺寸需为9.00 cm,纬向尺寸依旧设置为8.00 cm。

在系列3织物中,采用504根/(10 cm)×217根/(10 cm)密度下的斜纹组织进行验证。根据2.2节实验结果,经向织缩率取10.30%,设定下机尺寸为13.00 cm×10.00 cm图案,经过织缩率式(1)计算得到印花尺寸中经向尺寸需为14.50 cm,纬向尺寸设置为10.00 cm。

在系列4织物中,采用504根/(10 cm)×295根/(10 cm)密度下的斜纹组织进行验证。根据2.2节实验结果,经向织缩率取11.70%,设定下机尺寸为10.00 cm×10.00 cm图案,经过织缩率式(1)计算得到印花尺寸中经向尺寸需为11.30 cm,纬向尺寸依旧设置为10.00 cm。

根据改动后的尺寸在花版上剪出图案,深色为需要在花版中裁剪掉的部分,即印花部分。系列1～4织物印花效果和织造后的效果如图16～19所示。

图16 系列1织物印花及织造图Fig.16 Printing and weaving drawings of series 1. (a) Effect picture of printing; (b) Weaving result

图17 系列2织物印花及织造图Fig.17 Printing and weaving drawings of series 2. (a) Effect picture of printing; (b) Weaving result

图18 系列3织物印花及织造图Fig.18 Printing and weaving drawings of series 3. (a) Effect picture of printing; (b) Weaving result

图19 系列4织物印花及织造图Fig.19 Printing and weaving drawings of series 4. (a) Effect picture of printing; (b) Weaving result

3.3 效果评价

系列1织物织入白色纬纱后深色区域变浅,整幅画面留白较多,印织工艺中纱线错位产生的参差不齐效果恰好符合雪块融化时边缘结晶形状。根据织造后的图案长度计算得到经向织缩率为8.98%,在8.50%～9.00%范围内,纬向长度为7.94 cm,经向长度为8.01 cm,视觉效果上小样图案接近正方形,使印织图案变形实验的结果得到有效验证。

系列2织物织入白色纬纱后印花区域颜色变浅,视觉效果上边缘模糊,织造后的参差感给整个画面带来老照片的做旧感,整个画面艺术感较浓。根据织造后的图案长度计算得到经向织缩率为11.56%,在11.50%～12.00%范围内,纬向长度为7.94 cm,经向长度为7.96 cm,视觉效果上小样图案接近正方形,使印织图案变形实验的实验结果得到有效验证。

系列3织物织入白色纬纱后深色区域变浅,整体上线条比较流利自然,更符合自然界中的线条,织造后的参差感给整幅图案添加了朦胧自然之感。根据织造后的图案长度计算得到经向织缩率为10.34%,基本做到可控,纬向长度为13.00 cm,经向长度为9.94 cm。

系列4织物织入白色纬纱后深色区域变浅,棱角区域变柔和,印织工艺中纱线错位产生的参差不齐以及颜色不均效果恰好与水墨画类似,整幅画面效果清新淡雅、意境悠远。根据织造后的图案长度计算得到经向织缩率为11.68%,在11.50%～12.00%范围内,纬向长度为9.95 cm,经向长度为9.98 cm,视觉效果上小样图案接近正方形,使印织图案变形实验的实验结果得到有效验证。

通过印花图案以及织造后图案对比,并对最终成品效果进行分析评价,本文对于图案变形问题做到了可控,且符合前期研究结果。产品经纬密以及组织结构不同时,选取实验得到织缩率范围内的中间值计算出需要印花的尺寸,织造后可获得接近设定尺寸的图案,并为工厂印织生产提供一定参考依据。针对不同类型图案,如大面积空白图案,印花颜色选择深色较为合适,使印花区域与留白区域形成明显对比;而大面积有色图案时,要注意留白的间隙大小,间隙过小时织造效果差;在图案设计时可将规定的留白间隙乘以(1+织缩率),以确保织缩后图案可以精准分布。根据织造效果,印织产品除床上用品外,还可以用在服装、沙发布、桌布、壁挂等装饰类产品中,一定程度上拓展了市场产品种类。

4 结 论

本文重点解决印织工艺的图案变形问题,探索组织结构以及经纬密度在印织工艺上的变形规律,结合印织工艺的花型与色彩特点,进行4个系列产品的开发与应用。主要研究结论如下:

①织物组织结构因素影响实验中,平纹、斜纹、缎纹组织(经纬密度504根/(10 cm)×217根/(10 cm))纬向尺寸织造前后基本不变,经向尺寸织缩范围分别为:平纹组织12.80%～14.50%,2上2下斜纹组织10.25%～10.33%,5枚3飞缎纹组织8.50%～9.00%。平纹组织经向织缩率最大,缎纹组织经向织缩率最小;平纹经向数据波动最大,斜纹经向数据最稳定。

②经密因素影响实验中,针对2上2下左斜纹组织,经纬密度为346根/(10 cm)×295根/(10 cm)时,经向织缩范围为7.50% ～9.00%,纬向织缩范围为4.67% ～5.25%;经纬密度为504根/(10 cm)×295根/(10 cm)时,经向织缩范围为11.50% ～12.00%;经纬密度为583根/(10 cm)×295根/(10 cm)时,经向织缩率可选取的范围为12.30%～13.30%。经密较小时纬向尺寸与经向尺寸数据波动均较大,经密大时纬向尺寸数据更稳定,经向尺寸波动较大。

③印织工艺中,根据不同织物组织结构及经纬密,选取织缩率范围内的中间值计算出需要印花的尺寸,织造后可获得接近设定尺寸的图案。

印织工艺作为一个个性化极高的工艺,有广阔的发展前景。本文通过对印织工艺影响因素进行分析以及打样探究,为印织工艺图案变形问题的改进提供一定参考。