感溫變色材料在紡織品圖案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張 瑜， 李群華， 李智勇

(新疆大學(xué) 紡織與服裝學(xué)院， 新疆 烏魯木齊 830046)

感溫變色材料在紡織品圖案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張 瑜， 李群華， 李智勇

(新疆大學(xué) 紡織與服裝學(xué)院， 新疆 烏魯木齊 830046)

為探索感溫變色材料在紡織品上的創(chuàng)意設(shè)計(jì)及應(yīng)用效果，將感溫變色材料通過印花、紗線浸漬和涂覆植入織物等方式與傳統(tǒng)織物結(jié)合，利用感溫變色材料在不同溫度下呈現(xiàn)出不同顏色的特性，賦予織物多樣的外觀風(fēng)格。通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，搭配不同花型設(shè)計(jì)和織物組織結(jié)構(gòu)，探究了3種設(shè)計(jì)方案的實(shí)際應(yīng)用效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，感溫變色材料應(yīng)用于紡織品設(shè)計(jì)過程中，在圖形、色彩、表面肌理效果等方面有顯著的視覺表現(xiàn)力，能賦予織物感溫變色特性。

感溫變色材料； 圖案設(shè)計(jì)； 紡織面料； 應(yīng)用效果

我國是紡織品生產(chǎn)、加工、出口、消費(fèi)大國，但在整個(gè)紡織品產(chǎn)業(yè)鏈中，紡織品開發(fā)及創(chuàng)意設(shè)計(jì)是相對薄弱的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)紡織品主要視覺設(shè)計(jì)元素為紡織品的造型、色彩、圖案和肌理等內(nèi)容，目前，國內(nèi)的紡織品面料設(shè)計(jì)無論在織物組織結(jié)構(gòu)，還是花型、花色等方面都缺乏創(chuàng)意設(shè)計(jì)[1]。紡織品的創(chuàng)意設(shè)計(jì)必須將藝術(shù)與技術(shù)結(jié)合起來，才能拓寬設(shè)計(jì)空間。從設(shè)計(jì)的角度來看，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是推動設(shè)計(jì)進(jìn)步的主要力量[2]。

感溫變色材料是一種高科技智能化材料,是一種可隨著溫度變化使物體顏色發(fā)生變化的微膠囊材料,應(yīng)用非常廣泛，是開發(fā)新產(chǎn)品、新技術(shù)的好材料,但目前對此類產(chǎn)品的研究主要是在產(chǎn)品制備、性能分析等基礎(chǔ)上，而將其用在紡織品織物設(shè)計(jì)上多采用印染、浸漬的方法將感溫變色材料附著于紗線上，因此，存在視覺感單一,缺乏藝術(shù)設(shè)計(jì)性等問題[3]。本文從藝術(shù)設(shè)計(jì)的角度，對感溫變色材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性設(shè)計(jì)研究，以傳統(tǒng)紡織織物為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，將感溫變色材料以不同的附著形式設(shè)計(jì)應(yīng)用到紡織織物中，在設(shè)計(jì)應(yīng)用的過程中發(fā)現(xiàn)，此材料除帶給大家功能性作用外，實(shí)際對織物的外觀設(shè)計(jì)方法也是一種新的突破，在實(shí)現(xiàn)紡織品多種功能的同時(shí)，也提升了紡織品的美學(xué)效果。

1 實(shí)驗(yàn)材料

感溫變色材料。隨溫度改變而發(fā)生顏色改變的微膠囊結(jié)構(gòu)納米粉末[4]，其變色溫度為38 ℃(大于等于38 ℃時(shí)為無色，小于38 ℃時(shí)為紅色)，由深圳市千色變顏料有限公司提供。

織物。采用SL823半自動織樣機(jī)(天津市隆達(dá)機(jī)電科技發(fā)展有限公司)織成。織物設(shè)計(jì)：織物兩端為蜂巢組織，以方便使用者握持以及保暖；中間圖案將依據(jù)不同設(shè)計(jì)方法需要而有所不同，如印花設(shè)計(jì)采用方平組織，浸漬紗線混合織物為斜紋組織，感溫變色材料植入織物設(shè)計(jì)中采用透孔組織。

2 感溫變色材料設(shè)計(jì)

2.1 織物印花設(shè)計(jì)

2.1.1 印花設(shè)計(jì)織物規(guī)格

在織物兩端的蜂巢組織不變的情況下(藍(lán)色/白色滌棉混合3合股線，捻度為21.3捻/10 cm)，中間組織結(jié)構(gòu)采用2×2方平組織(白色棉4合股線，捻度為29.7捻/10 cm)，兩邊為蜂巢組織，見圖1。

圖1 方平組織圖Fig.1 Texture of hopsair coolingk

2.1.2 圖案色彩設(shè)計(jì)

采用花朵、樹葉、回字紋、正V與倒V圖案。顏色包括藍(lán)色、紅色、黑色和布底的白色，主要以藍(lán)色和紅色為主，對比強(qiáng)烈。將圖案通過數(shù)碼印花的方式印在織物上，將紅色感溫變色材料印在回字紋和花朵部位，將非感溫變色材料印在正V與倒V圖案上，如圖2～4所示。

圖2 感溫變色材料印花Fig.2 Printing of thermostatic discolor material

圖3 非感溫變色材料印花Fig.3 Printing of non-thermostatic discolor material

圖4 織物印花Fig.4 Textile printing

2.1.3 織物印花設(shè)計(jì)成品圖分析

圖5為織物印花設(shè)計(jì)成品圖。布面溫度處于常溫時(shí)，圖案色彩豐富，色彩飽和度高，回字紋和花朵清晰可見，紡織品呈圖5(a)的效果。布面溫度大于等于常溫小于38 ℃時(shí)，回字紋和花朵朦朧可見，與樹葉、正V與倒V圖案形成虛實(shí)強(qiáng)烈對比，增加織物視覺藝術(shù)效果，紡織品呈圖5(b)的效果。當(dāng)布面溫度大于等于38 ℃時(shí)，紅色圖案消失，樹葉、正V與倒V圖案保留，紡織品呈圖5(c)的效果。

圖5 織物印花設(shè)計(jì)成品圖Fig.5 Final picture of textile printing design. (a) Normal temperature; (b) Normal temperature≤cloth temperature<38 ℃; (c) Cloth temperature≥38 ℃

對于織物印花設(shè)計(jì)，常規(guī)設(shè)計(jì)方法側(cè)重于紋樣、色彩、組織等表現(xiàn)方式。在織物印花設(shè)計(jì)的過程中，紋樣一般可理解為圖案，圖占有一定的面積，在其周圍的組織肌理被稱為底[5]。為達(dá)到理想的變色效果,將織物中的底紋用感溫變色材料進(jìn)行印染處理。圖案中底與圖的結(jié)合遵循了圖形創(chuàng)意構(gòu)成中圖底形(正負(fù)形)的構(gòu)成設(shè)計(jì)原理，利用圖底的藝術(shù)表達(dá)方式給人帶來的幻覺效果，使圖案更具有層次感和空間感，在常溫下圖案圖底表現(xiàn)豐富、飽滿；但溫度升高時(shí)，圖案中底紋消失，圖形清晰可辨，使圖案呈現(xiàn)出清爽、整潔的視覺效果。一塊織物能使人產(chǎn)生由熱鬧歸于平靜的視覺心理變化，正是由于感溫變色材料的加入設(shè)計(jì)，使圖案因溫度變化更加富有特色，圖案的轉(zhuǎn)換更加靈動，給人視覺心理上不同的感覺，織物圖案形成一種動靜結(jié)合的視覺藝術(shù)效果。

2.2 浸漬紗線與普通紗線混合搭配設(shè)計(jì)

2.2.1 混合搭配織物

圖6 斜紋組織圖Fig.6 Twill texture pattern

將感溫變色材料與樹脂黏合劑混合，采用提拉-浸漬的方法賦予白色股線紅色的感溫變色粉末。利用配色模紋的方法做成格子紋樣，主要是2上2下的斜紋組成，兩邊依舊是蜂巢組織，組織圖見圖6。

2.2.2 配色模紋圖

配色模紋由經(jīng)、緯色紗排列與織物組織配合，使織物表面呈現(xiàn)色彩飾紋效應(yīng)[6-7]。將浸漬紗線(比普通紅色棉線顏色淺)和普通紅色棉線、白色棉線3種不同紅色明度的紗線搭配，形成紅色明度漸變的配色模紋圖，效果見圖7。

圖7 配色模紋圖Fig.7 Match colors mould line picture

2.2.3 混合搭配織物成品圖分析

圖8為混合搭配設(shè)計(jì)成品圖。當(dāng)布面溫度處于常溫時(shí)，顏色層次分明，布面呈現(xiàn)白—粉—紅的紅色縱向明度漸變效果，明度對比適中,紡織品呈現(xiàn)圖8(a)的效果。

當(dāng)常溫≤布面溫度<38 ℃，紅色感溫變色材料涂抹的紗線明度變高，普通紅色棉線色彩保持原樣，布面呈現(xiàn)白—淺粉—紅的紅色縱向明度漸變效果，明度對比增強(qiáng)，紡織品呈現(xiàn)圖8(b)的效果。

圖8 浸漬紗線與普通紗線混合搭配設(shè)計(jì)成品圖Fig.8 Final picture of combination of impregnated yarn and traditional yarn. (a) Normal temperature; (b) Normal temperature≤cloth temperature <38 ℃;(c) Cloth temperature≥38 ℃

當(dāng)布面溫度≥38 ℃時(shí)，紅色感溫變色材料涂抹的紗線顏色消失為白色，與普通白色棉線融為一體，普通紅色棉線色彩保持原樣，形成紅白兩色明度高調(diào)強(qiáng)對比，紡織品呈現(xiàn)圖8(c)的效果。

設(shè)計(jì)中，利用處理過的浸漬紗線進(jìn)行經(jīng)緯紗的組織和色彩設(shè)計(jì)。為達(dá)到理想的變色效果,考慮到受溫度的影響，處理過的浸漬紗線會產(chǎn)生由深到淺的明度變化，遵循色彩的同類色配色原理，選用了有彩色系中的紅色作為選色進(jìn)行同類色的配色設(shè)計(jì)，并應(yīng)用了格子結(jié)構(gòu)的紋樣進(jìn)行色紗交織，產(chǎn)生了3種不同明度的紅色調(diào)。隨著溫度的變化，這3種明度色調(diào)會產(chǎn)生變化，明度對比效果會逐漸加強(qiáng)[8-9]。

利用配色模紋設(shè)計(jì)，有意識地將浸漬紗線設(shè)計(jì)到配色模紋中，其織物的表面會構(gòu)成各種不同風(fēng)格與色彩的配色花紋圖案，由于感溫變色材料的加入，使織物設(shè)計(jì)更具創(chuàng)意化。

2.3 感溫變色材料植入織物的設(shè)計(jì)

2.3.1 植入設(shè)計(jì)織物規(guī)格

采用三明治結(jié)構(gòu)的織物，將感溫變色材料涂于織物的夾層(為將感溫變色材料加入織物中間，而設(shè)的中間層)，利用透孔組織的空隙顯示感溫變色材料所帶來的顏色變化，其透孔組織如圖9所示。

圖9 透孔組織圖Fig.9 Openwork texture pattern

2.3.2 植入織物設(shè)計(jì)成品圖分析

圖10為感溫材料植入織物設(shè)計(jì)成成品圖。當(dāng)布面溫度處于常溫時(shí)，孔洞紅色色相明顯，與透孔織物上孔洞的形狀形成一定的圖形，增強(qiáng)了織物表面裝飾效果，紡織品呈現(xiàn)圖10(a)的效果。當(dāng)布面溫度大于等于常溫而小于38 ℃時(shí)，孔洞紅色色相明度降低，隨之出現(xiàn)透孔織物上孔洞若影若顯的圖形效果，增強(qiáng)了織物表面視覺變幻效果，紡織品呈現(xiàn)圖10(b)的效果。當(dāng)布面溫度大于等于38 ℃時(shí)，孔洞紅色色相消失，透孔織物呈現(xiàn)原有的虛實(shí)肌理效果,紡織品呈現(xiàn)圖10(c)的效果。

圖10 感溫變色材料植入織物設(shè)計(jì)成品圖Fig.10 Final picture of thermostatic discolor material embedding in textile design. (a) Normal temperature; (b) Normal temperature≤cloth temperature<38 ℃; (c) Cloth temperature≥38 ℃

此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為達(dá)到理想的肌理變色效果, 更好地表達(dá)夾層中由溫度所帶來的顏色變化，對透孔組織織造完成后，利用面料再造的手法，使織物中一部分紗線利用短紗線分割，分別向兩側(cè)靠攏，從而使這2部分紗線之間形成永久性孔洞，以擴(kuò)大透孔，增強(qiáng)織物表面肌理效果。

從藝術(shù)設(shè)計(jì)的角度分析，不同的透孔組織結(jié)構(gòu)對感溫變色材料的視覺表現(xiàn)會產(chǎn)生直接的影響，在設(shè)計(jì)組織結(jié)構(gòu)時(shí)為增加美感，常將透孔組織和其他組織聯(lián)合應(yīng)用，制成優(yōu)美的花式透孔組織，小孔不再均勻分布在織物中，而是形成一定的圖案效果[10-11]。在進(jìn)行織物設(shè)計(jì)時(shí)，可將感溫變色材料這種特殊材料所特有的表現(xiàn)語言與這種圖案設(shè)計(jì)完美結(jié)合，增強(qiáng)織物表面視覺肌理效果。

對實(shí)驗(yàn)樣品1和2進(jìn)行耐洗牢度測試，與GB/T 19817—2005 《紡織品裝飾用織物》對照，沾色牢度4～5，變色牢度4，屬于優(yōu)等品。實(shí)驗(yàn)樣品3因?yàn)楦袦刈兩牧现踩氲姆绞綖槿髦螉A層設(shè)計(jì)，夾層設(shè)計(jì)為可拆卸式，故沒有相應(yīng)的色牢度參數(shù)。

3 結(jié) 論

通過以上實(shí)驗(yàn)及在紡織品上的應(yīng)用效果，從藝術(shù)設(shè)計(jì)的角度，總結(jié)出感溫變色材料在紡織品設(shè)計(jì)過程中存在3方面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1)織物印花設(shè)計(jì)中圖形的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。因?yàn)楦袦刈兩牧鲜艿綔囟鹊挠绊懀始皥D形會產(chǎn)生變化，所以，在設(shè)計(jì)面料圖案時(shí)，要考慮到圖案變化的連續(xù)性，在溫度的變化過程中，圖案也應(yīng)相應(yīng)產(chǎn)生完整的圖形變化。

2)浸漬紗線與普通紗線混合搭配設(shè)計(jì)時(shí),色彩的配色方案應(yīng)多樣化。利用處理過的浸漬紗線進(jìn)行經(jīng)緯紗線的組織與色彩設(shè)計(jì)，由于感溫變色材料受到溫度的影響，色彩的明度會隨之產(chǎn)生變化，當(dāng)溫度提高時(shí)，色彩的明度會逐漸提高直至消失，對色彩的設(shè)計(jì)有一定的局限性。為在有限的材料中獲得理想的效果，需要在配色上加入普通非感溫變色的色紗，不同顏色的穿插，可豐富明度的漸變層次及圖形的變化。

3)透孔織物表面肌理效果對感溫變色材料表現(xiàn)的影響。透孔織物在實(shí)際生產(chǎn)中一般不會采用較長浮長線，因?yàn)楦￠L線越長，孔眼越大，這樣就會導(dǎo)致織物結(jié)構(gòu)過于松散，缺乏穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)中可采用其他組織和透孔聯(lián)合制成花式透孔組織，如平紋+透孔，這樣可使織物表面肌理更加豐富,也能更好地體現(xiàn)感溫變色材料的特性。

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Application of thermochromic materials in textile pattern design

ZHANG Yu, LI Qunhua, LI Zhiyong

(CollegeofTextileandclothingEngineering,XinjiangUniversity,Urumqi,Xinjiang830046,China)

To explore creative designs and applications of thermochromic materials on textile, the textile fabrics with thermochromic materials were prepared by printing, yarn dipping and coating, respectively. Benefiting from the characteristics of thermochromic material exhibiting different color at different temperatures, the fabrics were endowed with multiple appearance styles. Meantime, the design of pattern and variation of weave structure were applied to the textile fabrics of thermochromic materials. The practical applications of three kinds of design proposals were studied by experiments in laboratory. The results showed that thermochromic materials exhibited remarkable visual expression on the pattern, color and appearance. Benefiting from the utilization of thermochromic materials, the textile fabrics were endowed with thermochromic property.

thermochromic material; pattern design; textile fabric; application effect

10.13475/j.fzxb.20150200105

2015-02-01

2015-11-02

2015教育部人文社會科學(xué)研究青年基金項(xiàng)目(15YJC760130);2015年新疆維吾爾自治區(qū)普通高校人文社會科學(xué)重點(diǎn)研究基地資助項(xiàng)目(XJEDU040815C01)

張瑜(1976—)，女，講師，碩士。主要研究方向?yàn)榉b與紡織品藝術(shù)設(shè)計(jì)。李群華，通信作者，E-mail：liqunhua@xju.edu.cn。

TS 105.1

A