織物圖案與三通道轉(zhuǎn)杯紡段彩紗的雙向設(shè)計(jì)

潘 博 楊瑞華

［生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（江南大學(xué)），江蘇無(wú)錫，214122］

“科技，時(shí)尚，綠色”已然成為紡織行業(yè)的新符號(hào)，色紡紗便是其中一類代表性產(chǎn)品。色紡紗采用“先染色，后紡紗”的新工藝，縮短了后道加工企業(yè)的生產(chǎn)流程、降低了生產(chǎn)成本，大大減少紡織用水，符合可持續(xù)發(fā)展的理念［1?3］。使用色紡紗織造的織物具有手感柔和、色彩豐滿、立體感強(qiáng)，附加值高等優(yōu)點(diǎn)。色紡紗的發(fā)展，為織物圖案設(shè)計(jì)提供了更大的想象空間。目前用色紡紗織造的織物在國(guó)內(nèi)外十分流行，國(guó)內(nèi)消費(fèi)群體正在逐漸壯大［4］。段彩紗是色紡紗的一種，以紗表面有色部分呈多變規(guī)律的分段而命名，視覺(jué)上有較高的層次感［5?6］?？椢锏耐庥^風(fēng)格和服用性能與段彩紗色彩分布和織物組織結(jié)構(gòu)之間有著重要的聯(lián)系［7?8］。市場(chǎng)上現(xiàn)有段彩紗織物的圖案還處在比較單一的階段，段彩紗織物圖案的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)成為研究的重要方向。

目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)段彩紗有兩種主要方式：一類是基于并條工序的生產(chǎn)方式［9］，即在并條階段分段喂入有色纖維條，生產(chǎn)有段彩效果的須條，這種方法多用于毛紡行業(yè)，段彩長(zhǎng)度較長(zhǎng)；另一類是基于細(xì)紗工序的生產(chǎn)方式［10］，即在細(xì)紗階段喂入有色粗紗，生產(chǎn)段彩紗，這種生產(chǎn)方式通常采用改造過(guò)的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)，紡制的段彩紗顏色混合效果為分股效果，不能實(shí)現(xiàn)單根纖維之間的混和，所生產(chǎn)織物的色彩均勻性較差。本研究提出采用三通道轉(zhuǎn)杯紡技術(shù)生產(chǎn)段彩紗的方法，將段彩紗不同片段長(zhǎng)度的自循環(huán)形式與織物組織結(jié)構(gòu)相結(jié)合，為段彩紗織物圖案一體化開(kāi)發(fā)提供更多創(chuàng)新思路。

1 段彩紗生產(chǎn)方法

三通道轉(zhuǎn)杯紡是一種紡制色紡紗的新型紡紗方法，與傳統(tǒng)環(huán)錠紡相比，三通道轉(zhuǎn)杯紡技術(shù)具有紡紗流程短、生產(chǎn)效率高，用工省的優(yōu)點(diǎn)［11］。紅、黃、藍(lán)是色彩三原色，可以通過(guò)不同比例的組合生成千萬(wàn)種色彩。將紅、黃、藍(lán)3 根纖維須條經(jīng)過(guò)三通道轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的3 個(gè)獨(dú)立的給棉羅拉，異步/同步喂入后由分梳輥梳理，經(jīng)輸棉通道進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)強(qiáng)負(fù)壓轉(zhuǎn)杯內(nèi)并合、加捻，通過(guò)卷繞羅拉卷繞成筒子紗［12］。每個(gè)給棉羅拉都有獨(dú)立的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，可單獨(dú)控制每個(gè)給棉羅拉的喂給速度。通過(guò)改變喂入粗紗的喂入量，可以改變混紡纖維的混紡比，從而紡制各色段彩紗，具有靈活方便、產(chǎn)品多樣的特點(diǎn)。

2 紅、黃、藍(lán)段彩紗針織產(chǎn)品

使用三通道轉(zhuǎn)杯紡技術(shù)，以紅、黃、藍(lán)3 種顏色的粗紗為原料紡制段彩紗。通過(guò)改變色彩變換長(zhǎng)度及循環(huán)結(jié)構(gòu)，結(jié)合HC21K 型編織小圓機(jī)所織造產(chǎn)品的產(chǎn)品特征，首先設(shè)計(jì)并織造最簡(jiǎn)單的平行四邊形圖案，在此基礎(chǔ)上，織造箭頭形狀圖案、Z 字形圖案、雙色Z 字形連續(xù)圖案以及Z 字形嵌入墨藍(lán)色邊框圖案的針織產(chǎn)品。

2.1 平行四邊形

段彩紗色彩片段長(zhǎng)度與三通道轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的引紗速度和引紗時(shí)間有關(guān)。首先使用三通道轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)紡制純色紗，設(shè)置引紗速度為24 m/min。然后使用HC21K 型編織小圓機(jī)織造一塊純色布片。在純色布片上做好標(biāo)記，測(cè)得純色布片一行線圈長(zhǎng)度約為75 cm，即織造每橫列線圈所用段彩紗色彩片段長(zhǎng)度應(yīng)為75 cm。根據(jù)所用段彩紗色彩片段長(zhǎng)度和三通道轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的引紗速度可以計(jì)算得出織造每橫列線圈所用段彩紗的引紗時(shí)間為1.875 s。由于所用三通道轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的時(shí)間設(shè)置只能精確到0.1 s，故設(shè)置一個(gè)循環(huán)時(shí)間為1.8 s。

紡紗速度參數(shù)：紅色粗紗與黃色粗紗按2∶8比例喂入時(shí)設(shè)置喂入速度分別為0.458 m/min、1.803 m/min；紅色粗紗與黃色粗紗按8∶2 比例喂入時(shí)設(shè)置喂入速度分別為1.803 m/min、0.458 m/min，平行四邊形圖案紡紗參數(shù)見(jiàn)表1。以平行四邊形圖案的生產(chǎn)工藝為例，通過(guò)時(shí)間和比例的控制，可以織造出所需色彩段位的段彩紗織物。平行四邊形圖案設(shè)計(jì)意匠圖和實(shí)物圖如圖1 所示。

表1 平行四邊形圖案紡紗參數(shù)

圖1 平行四邊形圖案

2.2 箭頭形

根據(jù)織造平行四邊形圖案的經(jīng)驗(yàn)可以得出：當(dāng)設(shè)置引紗速度為24 m/min，以1.8 s 為每橫列循環(huán)時(shí)間設(shè)置紡紗參數(shù)時(shí)，由于每一循環(huán)織造紗線長(zhǎng)度小于織造每一橫列所需紗線長(zhǎng)度，圖案由下往上會(huì)出現(xiàn)向右偏移而形成平行四邊形；當(dāng)設(shè)置引紗速度為22.5 m/min，以2 s 為每橫列循環(huán)時(shí)間設(shè)置紡紗參數(shù)時(shí)，由于每一循環(huán)織造紗線長(zhǎng)度大于織造每一橫列所需紗線長(zhǎng)度，圖案由下往上會(huì)出現(xiàn)向左偏移而形成平行四邊形。將兩個(gè)圖案偏移方向結(jié)合，可以設(shè)計(jì)出帶有類似箭頭形的織物圖案。

箭頭形圖案設(shè)計(jì)意匠圖和實(shí)物圖如圖2 所示。圖案基本形狀能夠?qū)崿F(xiàn)，但過(guò)渡長(zhǎng)度的存在使其輪廓界限不明顯，圖案邊緣呈現(xiàn)漸變狀態(tài)。由于機(jī)器程序設(shè)置的限制以及針織物存在緯斜性，圖案最終效果與預(yù)期結(jié)果存在一定差距。

圖2 箭頭形圖案

2.3 Z 字形

根據(jù)織造箭頭形圖案的經(jīng)驗(yàn)，在右向箭頭形圖案的基礎(chǔ)上添加一個(gè)右斜平行四邊形圖案，將出現(xiàn)類似于Z 字形的圖案。由于緯斜以及機(jī)器程序設(shè)置方面的誤差，參考箭頭形圖案的差異，在箭頭形圖案工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，織造時(shí)多加入一條斜邊。Z 字形圖案設(shè)計(jì)意匠圖和實(shí)物圖如圖3所示。

圖3 Z 字形圖案

2.4 雙色Z 字形

為了使段彩紗織物圖案顏色更豐富、形式更復(fù)雜多變，紡制段彩紗時(shí)引入紅、黃、藍(lán)3 種顏色的粗紗，在Z 字形圖案的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出紅色Z 字形和倒置藍(lán)色Z 字形連續(xù)交替出現(xiàn)的雙色Z 字形圖案。雙色Z 字形圖案設(shè)計(jì)如圖4（a）所示。

2.5 Z 字形嵌入墨藍(lán)色邊框

在選用紅、黃、藍(lán)3 種顏色的粗紗紡制段彩紗的情況下，設(shè)計(jì)將Z 字形圖案與其他簡(jiǎn)單圖案結(jié)合的Z 字形嵌入墨藍(lán)色邊框圖案。如在Z 字形圖案上下設(shè)置一條墨藍(lán)色（紅∶黃∶藍(lán)=2∶2∶6）橫線，可以得到Z 字形嵌入墨藍(lán)色邊框圖案。Z 字形嵌入墨藍(lán)色邊框圖案設(shè)計(jì)如圖5 所示。

圖5 嵌入墨藍(lán)色邊框圖案

3 黃藍(lán)段彩紗針織產(chǎn)品

使用三通道轉(zhuǎn)杯紡技術(shù)，以黃、藍(lán)兩種顏色的粗紗為原料紡制段彩紗。通過(guò)控制色彩變化梯度以及片段持續(xù)時(shí)間，在色彩循環(huán)上以一個(gè)大循環(huán)嵌套三個(gè)小循環(huán)，紡制黃色、藍(lán)色纖維沿長(zhǎng)度方向漸變分布的段彩紗。黃、藍(lán)色循環(huán)段彩紗如圖6所示。

圖6 黃、藍(lán)色循環(huán)段彩紗

使用上述黃、藍(lán)色循環(huán)段彩紗，根據(jù)紗線的色彩循環(huán)規(guī)律以及HC21K 型編織小圓機(jī)織造一圈所需紗線長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)并織造出更加復(fù)雜、變化多樣的條狀圖案，呈現(xiàn)猶如麥浪的自然景觀。使用HC21K 型編織小圓機(jī)，織造縱密為70 行/5 cm，橫密為43 列/5 cm 的緯平針織物，嵌套循環(huán)段彩面料實(shí)物圖如圖7（a）所示。

圖7 嵌套循環(huán)段彩面料

這種面料應(yīng)用在服裝領(lǐng)域，具有色彩漸進(jìn)、風(fēng)格獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，具有較高的附加值，消費(fèi)人群涵蓋女士、老人、兒童，有廣闊的開(kāi)發(fā)市場(chǎng)。這種面料還可以應(yīng)用于家紡領(lǐng)域，具有較強(qiáng)的藝術(shù)氣息，嵌套循環(huán)段彩面料的應(yīng)用效果模擬如圖7（b）所示。

4 紅、藍(lán)段彩紗機(jī)織產(chǎn)品

轉(zhuǎn)杯紡段彩紗產(chǎn)品因其色彩分段控制的特點(diǎn)，多局限應(yīng)用于針織物織造中。在機(jī)織物中，因片段色彩變化無(wú)法定位，容易產(chǎn)生圖案混亂不清的問(wèn)題。通過(guò)設(shè)計(jì)紗線大循環(huán)與小循環(huán)嵌套使用，可以紡制大片段規(guī)律性強(qiáng)，小片段色彩隨機(jī)變化的段彩紗，滿足織造機(jī)織物的條件。

使用三通道轉(zhuǎn)杯紡技術(shù)，以紅、藍(lán)兩種顏色的粗紗為原料紡制段彩紗。通過(guò)實(shí)時(shí)改變紗線混紡比生產(chǎn)長(zhǎng)周期、色彩循環(huán)變化的段彩紗，紡制紅、藍(lán)色段彩紗如圖8 所示。

圖8 紅、藍(lán)色段彩紗

使用Y208W 型半自動(dòng)小樣機(jī)，表經(jīng)、表緯為黃色紗，里經(jīng)、里緯為漸變混色紗，織造經(jīng)密為240 根/10 cm，緯密為 180 根/10 cm 的平紋表里換層織物。嵌套循環(huán)段彩面料的設(shè)計(jì)如圖9 所示。

圖9 嵌套循環(huán)段彩面料

這種機(jī)織面料可應(yīng)用于家紡領(lǐng)域，如窗簾、床上用品、桌布、杯墊等。若對(duì)該面料進(jìn)行一定的抗污整理，可用于開(kāi)發(fā)沙發(fā)座椅面料、靠墊抱枕等。若對(duì)該面料添加夜光的表面涂層，可用于開(kāi)發(fā)具有夢(mèng)幻感的墻布、窗簾等，有廣闊的發(fā)展空間。

5 三原色與黑白色段彩紗機(jī)織產(chǎn)品

使用三通道轉(zhuǎn)杯紡技術(shù)，以黑、白兩種顏色的粗紗為原料紡制黑、白漸變段彩紗，以黃、白兩種顏色的粗紗為原料紡制黃、白漸變段彩紗。使用Y208W 型半自動(dòng)小樣機(jī)，表經(jīng)、表緯為藍(lán)色紗、黑色紗、紅色紗，里經(jīng)、里緯為黑色紗、白色紗、漸變段彩紗，織造經(jīng)密為230 根/10 cm、緯密為190 根/10 cm 的平紋表里換層織物。段彩面料的設(shè)計(jì)如圖10 所示。

圖10 段彩面料

6 總結(jié)

三通道轉(zhuǎn)杯紡技術(shù)通過(guò)3 個(gè)單獨(dú)控制的給棉羅拉和伺服控制系統(tǒng)，在細(xì)紗階段實(shí)現(xiàn)纖維的混和，可紡制一定范圍內(nèi)混紡比例的段彩紗，成紗具有色彩柔和飽滿及朦朧立體的效果。本研究通過(guò)設(shè)計(jì)、織造4 類風(fēng)格的織物圖案，展示了三通道轉(zhuǎn)杯紡段彩紗面料的色彩多樣性。轉(zhuǎn)杯紡段彩紗為小批量、多品種和個(gè)性定制織物圖案增添了商機(jī)，同時(shí)也為減少工業(yè)污水排放量，提供了一種更加環(huán)境友好的生產(chǎn)途徑。段彩紗織物無(wú)需染色，便可得到各種織物圖案，適用人群廣泛，適合服裝、家紡等多個(gè)領(lǐng)域。