基于縮率差異的緯向曲線織物優(yōu)化設(shè)計(jì)

郁 蘭， 王慧玲

(1. 鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 紡織服裝學(xué)院， 江蘇 鹽城 224005；2. 江蘇省生態(tài)紡織工程技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心， 江蘇 鹽城 224005)

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基于縮率差異的緯向曲線織物優(yōu)化設(shè)計(jì)

郁 蘭1，2， 王慧玲1

(1. 鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 紡織服裝學(xué)院， 江蘇 鹽城 224005；2. 江蘇省生態(tài)紡織工程技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心， 江蘇 鹽城 224005)

為解決常規(guī)曲線織物需要特殊鋼筘和打緯機(jī)構(gòu)的難題，從不同組織、色塊的配合、色紗的排列等方面研究了緯向曲線織物的曲線效應(yīng)形成的機(jī)制，并通過(guò)試織小樣，運(yùn)用正交試驗(yàn)對(duì)緯向曲線織物的基本參數(shù)與工藝因素的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。試驗(yàn)證明組織和緯密對(duì)彎曲率具有重要影響。 試驗(yàn)確定優(yōu)化工藝為A1B1C3，即組織為平紋，筘號(hào)為157.5 筘/10 cm、緯密為295 根/10 cm時(shí)，可獲得最大的彎曲率，其曲線效果最好，實(shí)現(xiàn)了新穎獨(dú)特的自然緯向曲線效果，可用于各類(lèi)棉型、絲型、毛型織物設(shè)計(jì)。

縮率； 緯向曲線織物； 正交試驗(yàn)； 曲線效應(yīng)； 彎曲率

曲線織物改變了織物原有的經(jīng)直緯平的視覺(jué)效果，使得色格面料更富有變化，特色更加鮮明。一般織物的曲線效果表現(xiàn)為經(jīng)向，是通過(guò)特殊的鋼筘和打緯機(jī)構(gòu)而得到[1-2]。而本文研究開(kāi)發(fā)的緯向曲線織物則是通過(guò)不同組織的配合、優(yōu)化后合理的規(guī)格參數(shù)和不同色紗的排列來(lái)實(shí)現(xiàn)新穎獨(dú)特的自然緯向曲線效果，無(wú)需特殊的打緯裝置。由于該曲線織物是自然織造的方式，所形成的曲線效果比較穩(wěn)定，其形狀和色彩更加富于變化[3]。它的運(yùn)用豐富了面料的花色種類(lèi)，不僅可拓展面料的藝術(shù)表現(xiàn)力，更可展現(xiàn)色格織物的視覺(jué)沖擊力，一定程度上滿足了人們對(duì)織物多樣化的需求，可用于各類(lèi)棉型、絲型、毛型織物設(shè)計(jì)。

1 常規(guī)曲線織物形成原理

曲線織物又稱曲線布，通常曲線方向表現(xiàn)為經(jīng)向，它的織造原理是利用鋼筘筘齒的特殊排列及織機(jī)打緯機(jī)構(gòu)的上下移動(dòng)，使織物表面呈現(xiàn)一定的波紋效果[4]。在織造過(guò)程中，經(jīng)過(guò)正斜齒段檔式疏密組合鋼筘的經(jīng)紗受不同斜度筘齒的約束，形成不同路徑偏離中心的斜線運(yùn)動(dòng)，打緯時(shí)由于經(jīng)紗受到開(kāi)口和筘斜齒約束的張力，及其自身具有的彈性與塑性變形和經(jīng)緯紗線之間的摩擦力、伸長(zhǎng)度等諸多因素的作用，經(jīng)紗與緯紗交叉屈曲并形成織物區(qū)，又經(jīng)過(guò)多次反復(fù)打緯后，逐步由斜線送入的經(jīng)紗漸變成曲線[5]。常規(guī)曲線面料如圖1所示。

圖1 常規(guī)曲線織物實(shí)物圖Fig.1 Normal curve fabric photo. (a) Photo 1 (b) Photo 2

2 曲線效果的設(shè)計(jì)

本文以一塊典型的基于縮率差異[6]的緯向曲線織物為例對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

2.1 基礎(chǔ)色塊的曲線效應(yīng)

基礎(chǔ)色塊為普通方格布局，對(duì)角分別為甲、乙兩大區(qū)域，空白處為甲區(qū)域，灰色為乙區(qū)域，如圖2(a)所示。分別在對(duì)角設(shè)計(jì)為單層和雙層組織，不同方格經(jīng)緯向都會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)張或收縮效果[7]，如圖2(b)所示，但是由于經(jīng)向縮率差異較大，因此緯向的曲線效果應(yīng)該更為明顯。為進(jìn)一步突出橫向曲線效果,可同時(shí)在單層甲區(qū)域局部運(yùn)用平紋組織并利用色紗進(jìn)行配色模紋的設(shè)計(jì)，達(dá)到增強(qiáng)橫向彎曲的視覺(jué)效果。

圖2 基礎(chǔ)色塊的曲線效應(yīng)設(shè)計(jì)Fig.2 Curve effect design of fundamental area.(a) Pattern before weaving; (b) Curve effect after weaving

2.2 色條的曲線效應(yīng)

僅有普通色塊的效果，其曲線效應(yīng)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，必須有色彩分明的色條形成在織物表面，故設(shè)計(jì)縱橫向分別4個(gè)色條，如圖3所示。由于縮率差異，織成后色條會(huì)明顯地彎曲浮在織物表面，形成強(qiáng)烈的曲線效應(yīng)[8]。

圖3 色條設(shè)計(jì)Fig.3 Stripe design

由于單層組織和雙層組織不同，即便同一緯向色紗也會(huì)在2個(gè)區(qū)域出現(xiàn)明顯的色差，所以結(jié)合緯紗配色，使橫向條紋在2個(gè)區(qū)域無(wú)色差，必須將色條組織設(shè)計(jì)成同樣顏色經(jīng)緯紗在表面交織的局部雙層即可達(dá)到無(wú)色差的效果，如圖3中的縱橫向色條中的丙、丁區(qū)域，采用表里交換的雙層組織，色彩效果都為藍(lán)紅混色。這樣還避免了因變化過(guò)多而導(dǎo)致的用綜數(shù)不夠。

為突出跳躍效果，還可將經(jīng)緯向交織處設(shè)計(jì)成對(duì)比強(qiáng)烈的顏色效果，采用白經(jīng)白緯在表面的雙層組織。見(jiàn)圖3的戊區(qū)域。

3 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

3.1 色紗配置

經(jīng)紗采用純棉股線，線密度為13.2 tex×2，緯紗采用竹纖維紗，線密度為21 tex，2根一筘，色彩可采用對(duì)比強(qiáng)烈的顏色，如紅藍(lán)白3色。紅白藍(lán)白以1∶1相間排列，既能實(shí)現(xiàn)表里交換，同時(shí)也能達(dá)到局部橫向配色模紋的效果[9]，如圖4、5所示。經(jīng)緯紗循環(huán)為(1紅1白)×8(1藍(lán)1白)×2(1紅1白)×8(1藍(lán)1白)×2(1紅1白)×8。

圖4 橫向配色模紋設(shè)計(jì)Fig.4 Horizontal color effect design

3.2 組織圖設(shè)計(jì)

該組織圖較大，可分區(qū)域表示，為防止組織圖過(guò)于復(fù)雜用綜片數(shù)增加而導(dǎo)致上機(jī)困難，乙區(qū)域采用以平紋為基礎(chǔ)的雙層組織[10]；灰色乙區(qū)域以及丙、丁、戊區(qū)域組織分別如圖5。

監(jiān)督是一項(xiàng)要求極高的系統(tǒng)工程，影響監(jiān)督效力的因素本身也是綜合且復(fù)雜的。盡管目前我國(guó)的紀(jì)檢監(jiān)察派駐制度成效顯著，然而其不足之處也十分明顯。筆者認(rèn)為可以通過(guò)以下途徑進(jìn)行改革與探索，以期盡快解決影響我國(guó)紀(jì)檢監(jiān)察派駐功能發(fā)揮的問(wèn)題。

圖5 組織設(shè)計(jì)Fig.5 Weave design. (a) Region B; (b) Region C; (c) Region D; (d) Region E

該織物用綜片數(shù)為12片綜，穿綜方法為:{(1,2,3,4)×4, (5,6,7,8)}×2, (1,2,3,4)×4, {(9,10,11,12)×4, (5,6,7,8)}×2,(9,10,11,12)×4。

3.3 不同彎曲效果的試織方案設(shè)計(jì)

曲線織物的彎曲程度用單位長(zhǎng)度上彎曲的波高作為彎曲度指標(biāo)，可用曲線中波峰和波谷之間的垂直距離(即波高)與相鄰波峰或波谷之間的水平距離(即波長(zhǎng))之比表示。它的大小可較直觀地反映出曲線織物在視覺(jué)上的彎曲程度。

為達(dá)到理想的曲線效果，對(duì)試織方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，采用擬水平法，通過(guò)分析確定影響彎曲程度的主要因素：空白區(qū)域組織、筘號(hào)、緯密等自變量，選取影響曲線效果各因素中有意義的水平做正交試驗(yàn)，確定三因素三水平正交試驗(yàn)法,采用L9(34)正交表，對(duì)結(jié)果進(jìn)行極差和方差分析，以確定最佳的工藝條件，結(jié)果為表1、2所示。

表1 L9(34)試驗(yàn)因素與水平

表2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和結(jié)果

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 直觀分析(極差分析)

為獲得最佳的工藝條件，對(duì)上述試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行直觀分析，如表3所示。

表3 正交試驗(yàn)直觀分析

分別計(jì)算表2中A、B、C 3個(gè)因素3個(gè)不同水平彎曲率數(shù)據(jù)的和與平均值，由各水平平均值的最大值與最小值之差得出各因素的極差值。由表3的極差分析結(jié)果看出，對(duì)于彎曲率來(lái)說(shuō)，A>C>B，3個(gè)因素對(duì)彎曲率的影響大小依次為組織(A)>緯密(C)>筘號(hào)(B)，3因素中，組織這個(gè)因素的水平改變對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響最大，是最主要的因素，主次因素依次為ACB。在試驗(yàn)設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，A因素K1值、B因素K1值、C因素K3值最高，因此優(yōu)化得到彎曲率的最佳條件為A1B1C3，即組織為平紋，筘號(hào)為157.5筘 /10 cm、緯密為295 根/10 cm，可獲得最大的彎曲率。

極差分析反映了各因素影響試驗(yàn)指標(biāo)的主次關(guān)系，但不能區(qū)分各個(gè)因素對(duì)彎曲率影響的程度。要想指明這些因素中哪個(gè)是影響試驗(yàn)指標(biāo)的關(guān)鍵因素，各個(gè)因素的作用是否顯著，采用方差分析法，結(jié)果如表4所示。

表4 方差分析表

注：為使試驗(yàn)結(jié)果會(huì)更可靠，保證試驗(yàn)的結(jié)果不是由誤差引起的， 設(shè)立空白樣。

由于FA>F0.01(2,2)=99.0,由此可見(jiàn)，大概有99%的把握判斷因素A的水平改變對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很顯著影響，F(xiàn)B>F0.05(2,2)=19.0，大概有95%的把握判斷因素B的水平改變對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有顯著影響，F(xiàn)C

由表4的方差分析、F值檢驗(yàn)結(jié)果看出：組織的改變對(duì)彎曲率有很顯著影響，依據(jù)K值可知，選取組織因素A1，即平紋為最好；緯密對(duì)彎曲率有顯著影響，依據(jù)K值可知，取C3為好，即295 根/10 cm；筘號(hào)對(duì)彎曲率無(wú)顯著影響，在最佳試驗(yàn)條件中取B1水平為好，即157.5 筘/10 cm。

綜合正交試驗(yàn)直觀分析和方差分析結(jié)果，優(yōu)化工藝確定為A1B1C3，即組織為平紋，筘號(hào)為157.5 筘/10 cm、緯密為295 根/10 cm可獲得最大的彎曲率，其曲線效果最好。方案中沒(méi)有該水平組合，用A1B1C3水平組合試織2塊試樣，彎曲率分別為8.3%和8.4%，均符合要求，驗(yàn)證了分析結(jié)果。不同試織方案的部分實(shí)物圖片如圖6所示。

圖6 緯向曲線織物試織實(shí)物圖片F(xiàn)ig 6 Weft-curve fabric photo. (a) Design plan A3B2C1(b) Design plan A2B3C1; (c) Design plan A1B3C3

5 結(jié) 語(yǔ)

1)從不同組織、色塊的配合、色紗的排列等方面研究了緯向曲線織物的曲線效應(yīng)形成的機(jī)制，通過(guò)試織小樣，運(yùn)用正交試驗(yàn)對(duì)緯向曲線織物的基本參數(shù)與工藝因素的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。在緯向曲線織物的制作過(guò)程中，組織、筘號(hào)和緯密對(duì)波高、波長(zhǎng)以及彎曲度、整體視覺(jué)效果具有重要影響。 試驗(yàn)證明，組織的改變對(duì)彎曲率有很顯著影響，緯密對(duì)彎曲率有顯著影響，筘號(hào)對(duì)彎曲率無(wú)顯著影響。綜合正交試驗(yàn)的直觀分析和方差分析結(jié)果，確定優(yōu)化工藝：組織為平紋，筘號(hào)為157.5 筘/10 cm、緯密為295 根/10 cm，可獲得最大的彎曲率，其曲線效果最好，實(shí)現(xiàn)了新穎獨(dú)特的自然緯向曲線效果。

2)在緯向曲線織物織造過(guò)程中，乙區(qū)域的組織選擇(譬如3層組織)、經(jīng)紗張力大小、經(jīng)緯紗線密度、經(jīng)緯向循環(huán)數(shù)色塊縱橫向紗線根數(shù)也對(duì)彎曲度有著影響，由于緯向縮率較小，理論分析中的經(jīng)向彎曲并不明顯，緯向采用緯彈紗線應(yīng)有助于經(jīng)向彎曲效應(yīng)的形成等等，這些還需作進(jìn)一步的研究。

本文研究開(kāi)發(fā)的緯向曲線織物還可通過(guò)改變織物組織、增加色紗的變化、擴(kuò)大組織循環(huán)、織物技術(shù)參數(shù)等方法進(jìn)一步開(kāi)發(fā)自然緯向曲線面料，滿足人們對(duì)織物多樣化的需求。

FZXB

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2016年《山東紡織科技》征訂啟事

《山東紡織科技》是山東省紡織工業(yè)綜合性科技期刊(國(guó)內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào) CN37-1127/TS,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)刊號(hào)ISSN1009-3028,郵發(fā)代號(hào)24-132)大16開(kāi)本、雙月刊、公開(kāi)發(fā)行。主要刊登紡織、印染及相關(guān)專業(yè)的紡織新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的研究報(bào)告、學(xué)術(shù)論文、生產(chǎn)實(shí)踐及管理經(jīng)驗(yàn)等文章，并介紹國(guó)外紡織科技信息。本刊已被《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊(光盤(pán)版)》和《中國(guó)萬(wàn)方數(shù)字化期刊群》數(shù)據(jù)庫(kù)收入，是《CAJ-CD規(guī)范》執(zhí)行優(yōu)秀期刊。

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Optimum design of weft-curve fabric based on difference of shrinkage

YU Lan1，2， WANG Huiling1

(1.YanchengInstituteofIndustryTechnology,Yancheng,Jiangsu224005,China2.JiangsuR&DCenteroftheEcologicalTextileEngineering&Technology,Yancheng,Jiangsu224005,China)

In order to solve the problem that weaving normal curve fabric needs special mechanical equipment, the curve effect forming mechanism of weft-curve fabric was studied from the aspects of different weaves, color area matching and the arrangement of color yarn. The relationship of fundamental parameters and process factors was analyzed and optimally designed by orthogonal test and weaving of fabrics. It has been proved that weave and weft density have great influence on the curving rate. The optimum process is A1B1C3, i.e. under conditions of plain weave, reed number of 157.5/10 cm and weft density of 295/10 cm, the maximum curving rate is obtained, and the curve effect is optimized, thereby realizing unique natural weft effect. The result can be used in the design of various cotton, silk and wool fabrics.

shrinkage; weft-curve fabric; orthogonal test; curve effect; curving rate

10.13475/j.fzxb.20140804005

2014-08-19

2015-03-17

郁蘭(1971—)，女，副教授，碩士。主要研究方向?yàn)榧徔椥虏牧?、新工藝研究以及紡織品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。E-mail: ycfyfqxyl@126.com。

TS 105.3

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