基于可持續(xù)設(shè)計(jì)理念的全成形針織鞋面的設(shè)計(jì)與開發(fā)

張澤軍，梁建芳，董鐘杰，曹雪榕，遠(yuǎn)玉潔，陳文焰

(1.西安工程大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，陜西 西安 710048； 2.惠州經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 惠州 516057)

隨著科技的快速發(fā)展和物質(zhì)水平的提高，人們對(duì)運(yùn)動(dòng)鞋類產(chǎn)品的要求也越來越高，不僅關(guān)注運(yùn)動(dòng)鞋的舒適性與設(shè)計(jì)的時(shí)尚性，同時(shí)也關(guān)心穿著的運(yùn)動(dòng)鞋在生產(chǎn)中是否會(huì)給環(huán)境帶來破壞[1-2]。目前，全成形針織面運(yùn)動(dòng)鞋逐漸成為運(yùn)動(dòng)鞋研發(fā)的主流，針織全成形技術(shù)可簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)鞋生產(chǎn)工序，降低人力成本，提高生產(chǎn)效率，減少環(huán)境污染，其在可持續(xù)、環(huán)保、智能、科技等方面被越來越多的消費(fèi)者認(rèn)可[3-4]。

本文從可持續(xù)設(shè)計(jì)理念出發(fā)，探索全成形針織鞋面的設(shè)計(jì)方法與原則，通過實(shí)例開發(fā)將廢棄材料再利用、生命周期設(shè)計(jì)2種設(shè)計(jì)方法及全成形性、功能性、情感性3種設(shè)計(jì)原則體現(xiàn)，為全成形針織鞋面的可持續(xù)設(shè)計(jì)提供參考。

1 可持續(xù)設(shè)計(jì)理念概述

可持續(xù)設(shè)計(jì)是一種構(gòu)建及開發(fā)可持續(xù)解決方案的策略設(shè)計(jì)活動(dòng)，需要將環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、道德等因素進(jìn)行綜合考慮，以一種成熟思考過的思維引導(dǎo)和滿足消費(fèi)者需求[5]。紡織品可持續(xù)設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在綠色環(huán)保以及改善人們的生活質(zhì)量。

可持續(xù)設(shè)計(jì)原則主要包括減少消耗、回收利用和可重復(fù)利用[6]。廢棄物的回收再利用是有效且廣泛的可持續(xù)設(shè)計(jì)方式，減少了資源的浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的污染[7]。

2 全成形針織鞋面的可持續(xù)設(shè)計(jì)

全成形針織鞋面可持續(xù)設(shè)計(jì)是在“自然—紡織品—人”的宏觀視野下，尊重生態(tài)纖維原料特性，追求針織鞋面產(chǎn)品功能性、科技性與低能耗、高效率的結(jié)合，尋求人、紡織品和自然的和諧共生。

2.1 設(shè)計(jì)方法

2.1.1 廢棄材料再利用

廢棄材料再利用是指將回收廢棄化學(xué)纖維、紡織品或廢棄高分子材料直接經(jīng)物理加工或熔融、溶解后紡絲生產(chǎn)的紡織纖維[8]。本文設(shè)計(jì)的全成形針織鞋面采用的原料是通過回收生活中廢棄的塑料瓶經(jīng)加工生產(chǎn)出的聚酯纖維。這種聚酯纖維通過循環(huán)再利用替代傳統(tǒng)的皮革材料實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保，減少資源消耗而且價(jià)格低廉。聚酯纖維具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，使其比傳統(tǒng)皮革材質(zhì)運(yùn)動(dòng)鞋更加輕便舒適，同時(shí)也更加耐磨，不易損壞，有效延長(zhǎng)了運(yùn)動(dòng)鞋的使用壽命。

2.1.2 生命周期設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)全成形針織鞋面，原料選用可循環(huán)利用纖維；款式設(shè)計(jì)采用鞋身鞋舌一體的方式，使鞋面進(jìn)一步輕量化；組織結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)減少?gòu)?fù)雜工藝的使用實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排；圖案設(shè)計(jì)均采用彩色紗線編織獲得，無需經(jīng)過后期染色處理，不僅減少對(duì)環(huán)境的危害而且增加使用的安全性。生產(chǎn)全成形針織鞋面，制版運(yùn)用花樣小圖技術(shù)，可以模塊化應(yīng)用縮短制版時(shí)間，對(duì)市場(chǎng)的變化做出快速反應(yīng)；編織采用電腦橫機(jī)全成形技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，減少人工投入，實(shí)現(xiàn)原料的零浪費(fèi)。穿用全成形針織鞋面產(chǎn)品，因其輕量柔軟、透氣舒適的特點(diǎn)，鞋子可以隨著足部形態(tài)自然律動(dòng)，使身體和鞋子之間建立一種共生關(guān)系，增加穿著體驗(yàn)，同時(shí)通過特定的圖案設(shè)計(jì)向穿著者傳達(dá)可持續(xù)理念，采用獨(dú)特的組織結(jié)構(gòu)，使其具有功能性以滿足消費(fèi)者對(duì)特定環(huán)境的需求，與使用者形成情感共鳴，提高使用頻率[9]。全成形針織鞋面鞋廢棄后，因鞋面后整理中進(jìn)行熱定形處理，使得該織物不脫散，可以通過解構(gòu)重組或局部熔融方式進(jìn)行再設(shè)計(jì)，改變鞋面款式或功能，賦予鞋面產(chǎn)品新的活力；全成形針織鞋面產(chǎn)品到其使用生命的終結(jié)也可通過專業(yè)的技術(shù)處理重新加工成新的材料，再進(jìn)入生產(chǎn)與使用流程。

2.2 設(shè)計(jì)原則

2.2.1 全成形性

全成形性是基于電腦橫機(jī)的全成形技術(shù)，以立體的方式一次性編織出整件產(chǎn)品，具有良好的整體性、舒適性、美觀性。全成形針織鞋面整體運(yùn)用楔形編織方法，由紗線編織一體成形，實(shí)現(xiàn)原料的零浪費(fèi)，提高生產(chǎn)效率，減少人工投入，簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，降低生產(chǎn)過程中的碳排放。

2.2.2 功能性

全成形針織鞋面為紗線編織而成，故具有良好的透氣透濕性能。同時(shí)遵循人體足部生理特征進(jìn)行功能分區(qū)，通過組織結(jié)構(gòu)變換實(shí)現(xiàn)鞋面的穿著要求。組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用成圈、移圈、集圈以及不織的編織方式形成空氣層提花、全通透孔洞、半通透孔洞、羅紋組織等滿足鞋面對(duì)于耐磨性、保形性、透氣性和抗頂破性能的要求。全成形針織鞋面的設(shè)計(jì)遵循科技和功能的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)綠色、健康舒適的理念。

2.2.3 情感性

設(shè)計(jì)全成形針織鞋面，選用100%可回收再利用的纖維，工藝上一次成形編織實(shí)現(xiàn)原料的零浪費(fèi)，圖案、符號(hào)、色彩、款式設(shè)計(jì)可以通過表現(xiàn)傳統(tǒng)文化、個(gè)性時(shí)尚、保護(hù)環(huán)境等信息，向消費(fèi)者傳達(dá)綠色環(huán)保、節(jié)約能源、低碳生活的可持續(xù)理念，使其頗具藝術(shù)感，通過設(shè)計(jì)感官走進(jìn)消費(fèi)者的精神世界，引起消費(fèi)者的情感共鳴。

3 開發(fā)實(shí)例

3.1 開發(fā)流程

全成形針織鞋面開發(fā)分為3個(gè)階段：①款式設(shè)計(jì)階段。根據(jù)基礎(chǔ)樣本進(jìn)行解構(gòu)重組完成款式設(shè)計(jì)，并根據(jù)穿著與視覺要求完善細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。②制備階段。確定設(shè)備參數(shù)、原料，根據(jù)產(chǎn)品功能性、全成形性設(shè)計(jì)組織結(jié)構(gòu)與編織工藝，確定參數(shù)上機(jī)編織。③后整理階段。下機(jī)后經(jīng)熨燙定形獲得成品。全成形針織鞋面開發(fā)流程見圖1。

圖1 全成形針織鞋面開發(fā)流程Fig.1 Development steps of fully formed knitted shoe upper

3.2 款式設(shè)計(jì)

全成形針織鞋面的款式設(shè)計(jì)見圖2。根據(jù)鞋面基礎(chǔ)樣本將鞋幫與鞋內(nèi)側(cè)進(jìn)行裁剪后重新組合，通過結(jié)構(gòu)的解構(gòu)與重組改變款式風(fēng)格，使原有后中縫合線變?yōu)閮?nèi)側(cè)縫合線，在整體視覺上隱藏縫合線優(yōu)化視覺效果。非對(duì)稱的結(jié)構(gòu)符合消費(fèi)者對(duì)款式多樣性的追求，同時(shí)傳達(dá)出運(yùn)動(dòng)具有無限可能的理念。非對(duì)稱的款式也為鞋面廢棄后再設(shè)計(jì)提供選擇，沿著內(nèi)側(cè)縫合線剪開直至外側(cè)對(duì)稱區(qū)域結(jié)束，可形成無鞋后踵的新款式。

圖2 款式設(shè)計(jì)Fig.2 Style design

全成形針織鞋面的鞋舌設(shè)計(jì)采用鞋舌鞋身一體成形，立體的鞋幫處理，加強(qiáng)款式的完整度和立體感，有效減少后期縫合工序，增加產(chǎn)品的舒適性。

依據(jù)全成形針織鞋面的功能性及裝飾性對(duì)其進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)，主要包括透氣區(qū)P、加強(qiáng)區(qū)I、設(shè)計(jì)區(qū)D、標(biāo)記區(qū)T、耐磨區(qū)F、裝飾區(qū)O。設(shè)計(jì)區(qū)以層巒的山脈為靈感運(yùn)用自由線條形成錯(cuò)落疊加的三角形與四邊形，主體采用綠、藍(lán)綠和熒光橙等明亮顏色體現(xiàn)綠水青山延綿不斷的視覺效果，傳達(dá)愛護(hù)自然、環(huán)保、自由等可持續(xù)理念。

3.3 設(shè)備參數(shù)

全成形針織鞋采用龍星LCX-252S型電腦橫機(jī)加工，具體設(shè)備參數(shù)見表1。

表1 龍星LCX-252S設(shè)備參數(shù)Tab.1 Longxing LCX-252S equipment parameters

3.4 原料選擇

全成形針織鞋面為實(shí)現(xiàn)減少資源消耗與綠色環(huán)保，選擇的原料均為循環(huán)再利用纖維。

本文實(shí)驗(yàn)選用的原料：主紗為4根氨綸包覆紗(芯線為線密度2.2 tex氨綸絲，外包紗線為線密度16.6 tex滌綸絲),滌綸低彈絲具有良好的斷裂強(qiáng)度起到主體支撐作用,氨綸增加了織物的彈性；熱熔絲為1根11.1 tex聚氨酯纖維，具有相對(duì)低的熔點(diǎn)，經(jīng)加熱熔融冷卻后對(duì)鞋面起到定形和保形作用；彈力紗為2根18.2 tex低彈滌綸包23.3 tex氨綸的彈力紗，彈力紗對(duì)領(lǐng)口及加強(qiáng)部位起到緊束作用。

3.5 組織結(jié)構(gòu)

全成形針織鞋面整體以空氣層提花組織為基本組織，在此基礎(chǔ)上通過改變組織結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)透氣性、透濕性、耐磨性、拉伸性等性能要求。根據(jù)款式設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)鞋面進(jìn)行的分區(qū)設(shè)計(jì)，運(yùn)用不同組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出具有孔洞效應(yīng)、耐磨功能、加厚設(shè)計(jì)的織物。

3.5.1 孔洞效應(yīng)

孔洞效應(yīng)區(qū)編織圖見圖3。人體足部分布著較多的汗腺，因此在款式設(shè)計(jì)時(shí)在腳面設(shè)計(jì)透氣區(qū)P增加運(yùn)動(dòng)鞋的穿著舒適性。為使透氣區(qū)具有更好的透氣和透濕性能，孔洞效應(yīng)織物通過空氣層提花組織、移圈組織、雙羅紋組織復(fù)合而成。

圖3 孔洞效應(yīng)區(qū)編織圖Fig.3 Weave diagram of hole effect area

孔洞效應(yīng)織物以空氣層提花組織為基本組織，孔洞所在2針位的前后針床線圈翻針移針至相鄰對(duì)向針位的織針上使得此2針位為空針形成孔洞，由于相鄰2針位空針無法連續(xù)編織成圈，因此采用雙羅紋組織進(jìn)行補(bǔ)針[10]?？锥葱?yīng)織物采用全通透孔洞，形成的孔眼最大，透氣性能最好，運(yùn)用2個(gè)線圈移針同搖床方向的方式來減少編織行數(shù)，在保證透氣性的同時(shí)提高生產(chǎn)效率。

3.5.2 耐磨功能

耐磨功能區(qū)編織圖見圖4。人體足部需要承載整個(gè)身體質(zhì)量以及鞋子的使用方式，使得鞋頭部位承載較大的作用力，因此款式設(shè)計(jì)時(shí)在鞋頭設(shè)計(jì)了耐磨區(qū)F。鞋舌上需要承載款式信息的作用需要局部區(qū)域硬挺，因此款式設(shè)計(jì)時(shí)在鞋舌設(shè)計(jì)了標(biāo)記區(qū)T。為使耐磨區(qū)和標(biāo)記區(qū)具有更好的耐磨與硬挺性能，耐磨功能區(qū)通過空氣層提花組織、集圈組織復(fù)合而成。

圖4 耐磨功能區(qū)編織圖Fig.4 Weaving diagram of area wear-resistant functional

耐磨功能區(qū)以空氣層提花組織為基本組織，在其中間編織2個(gè)橫列的前后針床間位隔針集圈組織，同時(shí)減少集圈組織的度目參數(shù)，使得前后針床線圈連接更加緊密，提高耐磨性及硬度。

3.5.3 加厚設(shè)計(jì)

加厚設(shè)計(jì)區(qū)編織圖見圖5。在運(yùn)動(dòng)中鞋子需要良好的包裹性，對(duì)腳起到保護(hù)作用，因此款式設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)了加強(qiáng)區(qū)I。為使加強(qiáng)區(qū)具有更好的厚度及緊束性能，加厚設(shè)計(jì)區(qū)通過空氣層提花組織、圓筒組織復(fù)合而成。

圖5 加厚設(shè)計(jì)區(qū)編織圖Fig.5 Weave diagram of area thickening design

加厚設(shè)計(jì)區(qū)以空氣層提花組織為基本組織，再進(jìn)行前后針床間針位隔針圓筒組織和前后針床同針位隔針圓筒組織編織，此織物因隔針編織產(chǎn)生的浮線而增加厚度，同時(shí)前后針床同針位隔針編織與前后針床間針位隔針編織使得相鄰針位前針床織針的成圈比為1∶3，后針床織針的成圈比為1∶1，相鄰針位成圈數(shù)量的不同改變了線圈間的拉力進(jìn)一步增強(qiáng)緊束性。加厚設(shè)計(jì)區(qū)整體均為成圈編織不涉及翻針移針保證編織效率的同時(shí)增加編織的穩(wěn)定性。

3.6 編織工藝

3.6.1 工藝設(shè)計(jì)

全成形針織鞋面工藝設(shè)計(jì)圖見圖6。本文實(shí)驗(yàn)為非對(duì)稱款式,工藝設(shè)計(jì)中既要完成先編織鞋面主體區(qū)域編織，又要為后編織鞋面主體區(qū)域設(shè)計(jì)好輔助拉力。根據(jù)整體寬度編織雙羅紋組織起底，之后連接緯平組織進(jìn)行單面過渡，左側(cè)未編織到鞋面主體區(qū)域部分分段編織緯平組織，起到均衡拉力作用。右側(cè)根據(jù)內(nèi)側(cè)鞋幫和內(nèi)側(cè)鞋后踵區(qū)域的針數(shù)進(jìn)行滿針起口編織，中間停針為之后的局部編織預(yù)留空間，右側(cè)的內(nèi)側(cè)鞋幫和內(nèi)側(cè)鞋后踵區(qū)域根據(jù)所需形狀進(jìn)行局部編織，領(lǐng)口處弧度通過多段明收針改變織物外觀形狀，整體鞋后踵通過局部編織與停針結(jié)合實(shí)現(xiàn)所需立體弧度。左側(cè)帶主紗根據(jù)鞋舌針數(shù)滿針起口，再根據(jù)所需形狀進(jìn)行局部編織。右側(cè)外側(cè)鞋后踵區(qū)域根據(jù)所需形狀完成局部編織，領(lǐng)口及邊幅通過多段明收針改變織物外觀形狀。左側(cè)編織雙羅紋組織及鞋幫對(duì)應(yīng)部位的緯平組織，根據(jù)內(nèi)側(cè)鞋身針數(shù)進(jìn)行滿針起口編織。此時(shí)整體鞋身與鞋頭合并根據(jù)所需形狀進(jìn)行局部編織，通過多段明收針實(shí)現(xiàn)所需輪廓。鞋幫部位編織隔針的羅紋組織，增強(qiáng)鞋幫硬度同時(shí)實(shí)現(xiàn)內(nèi)層與外層的分離。最后編織緯平組織過渡和雙羅紋組織封口[11]。工藝設(shè)計(jì)中運(yùn)用左右分邊并且非對(duì)稱編織方式實(shí)現(xiàn)鞋面的一體成形，可節(jié)省原料并減少?gòu)U料的產(chǎn)生，提高生產(chǎn)效率。

圖6 工藝設(shè)計(jì)Fig.6 Technological design diagram

3.6.2 制版設(shè)計(jì)

全成形針織鞋面制版與實(shí)物圖見圖7。制版設(shè)計(jì)運(yùn)用了花樣小圖技術(shù)與普通色碼結(jié)合的制版方式，鞋面主體區(qū)域運(yùn)用無動(dòng)作色碼代替動(dòng)作集合的方式，輔助區(qū)域運(yùn)用普通色碼?；有D技術(shù)可以模塊化應(yīng)用以有效壓縮動(dòng)作行數(shù)使制版設(shè)計(jì)構(gòu)圖完整，并且提前設(shè)置導(dǎo)紗器、度目、速度等編織參數(shù)提高制版效率，從而降低人工成本的投入[12]。

圖7 制版設(shè)計(jì)與實(shí)物圖Fig.7 Plate making design and physical drawing.(a)Plate making design;(b)Physical drawing

全成形針織鞋面編織過程中共用7把導(dǎo)紗器。1號(hào)導(dǎo)紗器為彈力紗導(dǎo)紗器；2號(hào)導(dǎo)紗器為鞋舌導(dǎo)紗器；4號(hào)與11號(hào)導(dǎo)紗器為主紗(主色)導(dǎo)紗器，6號(hào)與13號(hào)導(dǎo)紗器為主紗(花色)導(dǎo)紗器，由于鞋面為左右分邊織，所以導(dǎo)紗器也為分邊設(shè)置，間隔設(shè)置導(dǎo)紗器有利于提高編織的穩(wěn)定性減少壞片率；8號(hào)導(dǎo)紗器為廢紗導(dǎo)紗器。本文實(shí)驗(yàn)度目參數(shù)設(shè)置見表2。

表2 度目參數(shù)設(shè)置Tab.2 Parameter settings on yarn bending depth

3.7 后整理

全成形針織鞋面后整理流程：下機(jī)→處理廢紗→自然回縮→模具定位→蒸汽熨燙→冷卻定形。產(chǎn)品下機(jī)后拆除廢紗放置30 min使織物自然回縮。全成形針織鞋面為立體結(jié)構(gòu)，需運(yùn)用模具定位以防止過量熨燙導(dǎo)致局部變形損壞，定位后蒸汽熨燙，根據(jù)熱熔絲類型確定熨燙溫度為200 ℃，時(shí)間為20 s，使熱熔絲充分熔融化黏合，經(jīng)冷卻定形獲得成品全成形針織鞋面。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文基于可持續(xù)設(shè)計(jì)理念，從全成形針織鞋面的特性出發(fā)，提出廢棄材料再利用、生命周期設(shè)計(jì)2種可持續(xù)設(shè)計(jì)方法以及全成形性、功能性、情感性3種可持續(xù)設(shè)計(jì)原則。以具體開發(fā)實(shí)例為例，款式設(shè)計(jì)上為鞋舌鞋身一體的非對(duì)稱款式，體現(xiàn)不拘一格，運(yùn)動(dòng)具有無限可能的理念，也為廢棄后再設(shè)計(jì)提供選擇；圖案設(shè)計(jì)為綠水青山延綿不斷的視覺效果，由彩色紗線編織而成無需染色，減少環(huán)境污染，傳達(dá)保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)理念；組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)功能性的同時(shí)減少?gòu)?fù)雜工藝的運(yùn)用，保證編織的穩(wěn)定性和高效率；通過款式、圖案、功能性等設(shè)計(jì)從感官上使穿著者產(chǎn)生情感共鳴，增加產(chǎn)品的使用頻率。原料采用可循環(huán)再利用的聚酯纖維，綠色環(huán)保，價(jià)格低廉，編織的織物更加耐磨損，有效提升其使用壽命；制版上運(yùn)用花樣小圖技術(shù)，模塊化的應(yīng)用提高制版效率；編織采用電腦橫機(jī)的全成形技術(shù)，實(shí)現(xiàn)原料的零浪費(fèi)，減少生產(chǎn)工序和人工投入提高生產(chǎn)效率，減少碳排放，實(shí)現(xiàn)低能耗與高效率、科技性與經(jīng)濟(jì)性的有效結(jié)合。