外觀及功能多面轉換式織物研發

王雪琴， 鄭艷威， 肖佳穎， 金艷蘋， 陳慰來

(浙江理工大學 a. 材料與紡織學院；b. “紡織纖維材料與加工技術”國家地方聯合工程實驗室，杭州 310018)

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設計與產品

外觀及功能多面轉換式織物研發

王雪琴a,b， 鄭艷威a， 肖佳穎a， 金艷蘋a， 陳慰來a

(浙江理工大學 a. 材料與紡織學院；b. “紡織纖維材料與加工技術”國家地方聯合工程實驗室，杭州 310018)

基于百葉型織物結構的創新設計，旨在研發一款通過多面翻轉來達到外觀及功能轉換的織物。該織物通過機織經緯紗線一體織造而成，由單層透孔結構和雙層重緯空心袋狀結構條狀相間排列。葉片的正反兩面分別采用吸濕速干的Calculo纖維和防水耐洗抗紫外的Waveron纖維與普通紗線組合排列而成。隨后分別進行了織物的透濕量和紫外線透過率的測定，用以反映產品功能的實用性。隨著對織物葉面的翻轉，達到不同的外觀及功能的切換，該織物可用于多功能變換型窗簾、服裝及移動遮蔽等戶內外用品。

百葉織物；功能材料；空心袋狀結構；多面轉換；外觀翻轉

隨著生活水平的提高，人們對紡織品的外觀及功能性的要求也越來越高。一方面，無論從服飾還是裝飾，如何根據風格需求提供不同圖案和外觀的紡織品是設計之趨勢；另一方面，功能性紡織品已逐漸貫穿于服裝、裝飾等實用領域中[1]，如抗紫外線、阻燃、光觸媒、吸濕速干、防水透濕、抗菌等功能性紗線的不斷面世，為設計開發出不同結構的多功能性織物提供了基礎[2]。洪桂煥等[3]通過利用功能性紗線進行合并、交織，開發出具有抗紫外線、抗菌、吸濕透氣的多功能面料。夏新偉[4]選擇含導電絲的純棉坯布，采用無強堿冷軋堆前處理、還原染料印花、分步分浴阻燃整理和拒水拒油整理，開發了抗靜電、阻燃、拒水拒油多功能防護織物。但目前的研究及市場上，具有集多種功能于一身，能根據不同環境而進行功能和外觀切換的織物尚未被綜合開發。面向未來生活方式的多元化及智能化需求，適宜于不同場合和環境變化在外觀及功能上提供相應切換的紡織品研究開發是本文的研究目標。

1　百葉式多面轉換式織物的設計概念

百葉織物具有多面翻轉的潛力。現有的百葉織物通常由普通面料縫制而成，或采用單一原料由雙經軸特殊卷曲裝置和特殊組織織造而成[5]，大多外觀單一、功能單一。其百葉結構通常需要通過手工裁剪、折疊、黏合、縫紉、或其他手段單一方向地固定于面料一側，使用方式單一。有些采用針織經編織造的產品往往空隙較大，織物遮光性較差。因此，現有的百葉織物在外觀和功能上，無法適合不同場合和環境變化下的多面轉換，通常只能作為調光性窗紗或窗簾產品[6]。

本文提出的百葉織物由經緯紗線一體機織技術織造而成，可以通過翻轉實現外觀和功能上的轉化?？椢锏慕Y構造型如圖1折疊前所示：垂直方向為經向、水平方向為緯向；沿著經線方向單層結構與雙層空心袋狀結構相間排列。雙層空心袋狀結構在下機后經定型處理，就可折疊成為百葉織物的翻轉葉片，成為帶有a、b、c、d葉面葉片。

圖1　織物結構示意Fig.1　Diagram of fabric structure

百葉的4個葉面可以根據設計用意的變化，分別進行上下不同方向的翻轉。當利用提花結構設計時，根據葉面上不同區域需求，分布顏色和功能不同的緯線，以及織出不同的圖案，可以達到外觀及功能的轉換。

例如針對多功能窗簾產品開發，此結構設計可開發出具有透氣及多功能閉合的窗簾類產品。如圖2所示，在織造時，單層處采用較細緯線以透孔結構織造(虛線處)；而在袋裝雙層處則可以根據需要采用多重不同功能緯線：如葉面a表面采用智能調溫緯線、葉面b表面采用防水緯線、葉面c表面采用吸濕速干緯線、葉面d表面采用防紫外紗線，使雙層葉片的4個葉面具有不同的功能。當不需要功能防護時，可使多面轉換式織物的葉片撐開90°，露出設計有透孔組織的單層結構，以增加通光和空氣的流通。當需要抗紫外線、隔熱功能防護時，可翻轉織物葉片與經向貼合方向，讓葉面a和葉面d露在正反外側。當需要防水、透濕功能防護時，讓葉面b和葉面c露在正反外側。

圖2　葉片翻轉示意Fig.2　Schematic diagram of leaf turning

同時，4個面上的圖案和顏色可根據需要進行顏色和外觀圖案的切換。如冬日時，面向室外的葉面緯線選用深黑色，而面向室內的葉面緯線選用暖色系；夏日時，面向室外的葉面緯線選用淺銀反光色，而面向室內的葉面緯線選用藍冷色系。同理，圖案則可以根據室內裝飾風格進行變化，如可以一面簡潔素色時，另一面用花紋裝飾滿足不同審美感受。此時葉片上循環大的圖案布局可以根據翻轉的葉片進行分段式組合，當葉片閉合式，圖案可以連續地完整展現出，如圖3所示。

圖3　葉片連續圖案布局Fig.3　Diagram of continual leaves patterns

2　多面轉換式織物設計

2.1設計方案

此次實施案例的多面轉換式織物設計尺寸如圖4所示：多面轉換式織物單個循環水平寬度設計為37.5 cm，4個循環組成的面料門幅為150 cm；縱向的每個單層結構處的高度設計為5 cm，每個雙層空心袋狀處的高度設計為10 cm(制成的單個葉片的高度為5 cm)。

圖案規劃如下：其單層處不帶花紋，為透孔素色組織；形成葉片的雙層袋狀處分別設計了2種以提花方式形成的紋樣圖案。如圖4所示，葉面a和b上的圖案為四方連續型現代簡潔花卉圖案P1：當葉面a1和a2、或葉面b1和b2閉合相接時，形成一個完整的四方連續型現代簡潔花卉圖案。葉面c和d上設計的圖案為條形圖案：葉面c1和c2、葉面d1和d2在葉片翻轉閉合時，也組合成一個條形圖案P2。

圖4　圖案設計及分布Fig.4　The design and distribution of patterns

利用現代織機投緯系統的靈活性，功能性材料的分布規劃主要集中于緯線方向。由于試樣條件的限制，此案例的設計沒有從緯向4種功能出發，而主要從吸濕透氣性和抗紫外線性的功能角度出發，選用的功能性紗線是從浙江佳人新材料有限公司采購到的具有吸濕速干性的異型紗Calculo，以及具有抗紫外線、防風耐水作用的異型紗Waveron。Calculo纖維擁有高度異形化的截面，這種不定形曲面使纖維間產生空隙，能充分吸收水分，并且纖維表面具有凹槽能加快水分的擴散，使得纖維具有吸濕速干性。Waveron纖維擁有四面扁平狀的截面，這種扁平截面具有防透性，對紫外線、空氣和水都有阻隔作用。這兩種功能性紗線分別被設計分布于織物百葉葉面處的兩個向外的表面，其中異型紗Calculo的位置分布見圖5的空心圓圈標記“Ο”，異型紗Waveron的位置分布見圖5的空心三角標記“Δ”。

圖5　織物經向結構剖面示意Fig.5　Cross section along warps

2.2規格及紋織工藝

織物的基本材料規格如下：經線1組，緯線4組。面料經紗為白色133.3 dtex/36 f滌綸低彈網絡絲；甲緯為白色83.3 dtex/24 f異型紗Calculo，乙緯為淺藍色普通111.1 dtex/36 f滌綸低彈網絡絲，丙緯為銀白色83.3 dtex/24 f異型紗Waveron，丁緯為白色普通111.1 dtex/36 f滌綸低彈網絡絲。單層處為乙緯，雙層處甲、乙緯按1︰1排列在上層，丙、丁緯按1︰1排列在下層(圖4)。上機經密設定為64根/cm，單層結構的上機緯密設定為28根/cm，袋狀結構區域的上機總緯密為28×4根/cm。

為實現以上結構，試織時的組織規劃如下：單層處緯線為普通滌綸低彈網絡絲，組織為八枚透孔組織，用以增加單層地方的透氣和透光。在空心袋狀上層處(圖5中a和c的區域)緯線和奇數經線交織為緯二重結構：向外的白色甲緯“Ο”以8枚緯緞及其加強緯面緞紋織出圖案P1，乙緯以相配的8枚經緞紋交織?？招拇鼱钕聦犹?圖5中b和d的區域)緯線和偶數經線交織也為緯二重結構：下層向外的丙緯(圖5中“Δ”的示意處)以8枚經緞及其加強經面緞紋織出圖案P2；向內的丁緯以相配的8枚緯緞交織。

用于織造的三色意匠圖見圖6，寬度×高度=37.5 cm×30 cm，縱格數2 400，橫格數840。上面的三個意匠色分別代表不同組織，見表1。投緯信息在單層處1個橫格對應1根丁緯，雙層處則1個橫格分別對應甲緯、乙緯、丙緯、丁緯，乙、丙、丁緯處需要使用停撬功能增加緯密。在相應的提花軟件中制成用于電子提花機的紋板圖，局部見圖7。

圖6　意匠圖及投緯信息示意Fig.6　Craft pattern and arrangement of wefts表1　織物組織設計Tab.1　Design of fabric weaves

投緯意匠色1單層意匠色2奇經偶經意匠色3奇經偶經甲無全空全空乙無全空全空丙無全提全提丁全提全提

圖7　紋板圖局部Fig.7　Part of weave pattern for machine

3　樣品及性能測試

3.1樣品外觀及成品

按照以上示例工藝設計，經電子提花織機織造，得到了單層結構與雙層空心袋狀結構相間排列的半成品織物。其中采用Calculo纖維作為功能性紗線原料的一面記為織物的正面，采用Waveron纖維作為功能性紗線原料的一面記為織物的反面，外觀展示如圖8所示。面料采用類似色紗線織造，故而圖案呈現出暗紋效果，外觀淡雅。

制成百葉織物成品時，需對雙層空心袋狀處折疊，再做熱定型處理。也可根據軟硬需要，在織物正反面的葉片中加入黏合襯做黏合定型，或插入輔助型硬插片便于成形翻轉。這樣，織物樣品就具有了百葉織物的外觀效果(圖9)，當葉片上下翻動，不同的圖案展現出來。

圖8　半成品織物外觀Fig.8　Appearance of fabric samples

圖9　百葉式成品外觀Fig.9　Appearance of folded blinds fabric

3.2透濕性能分析

采用透濕杯法測量案例織物的透濕量，通過透濕量的大小來判斷織物的透濕性能[7]。試驗用樣品取上述雙層處分成兩片進行測試，織物都是在成品制作的黏合定型前測試其功能性的。所用儀器為YG601型織物透濕儀，將被測試織物裁剪成若干直徑為80 mm的圓形試樣，每3個試樣為一組在透濕儀中測試4 h，試驗結果如表2所示。其中，透濕量根據下式計算：

(1)

式中：WVT為每平方米每天(24 h)的透濕量，g/m2·h-1；t為試驗時間，h；Δm為同一試驗組合體兩次稱重之差，g；S為試樣試驗面積，m2。

表2　透濕性測試數據Tab.2　Moisture permeability measurement data

從表2的透濕量計算結果及依照GB/T 12704.1—2009《紡織品織物透濕性試驗方法》可以看出：被測試的空心袋狀上層織物的透濕量都在3 000 g/m2·h-1以上，說明含有異型紗Calculo的空心袋狀上層織物具有良好的透濕性；被測試的空心袋狀下層織物的透濕量都在500 g/m2·h-1以下，說明含有異型紗Waveron的空心袋狀下層織物具有一定的耐水性。故而織物樣品正面葉片的葉面具有吸濕透氣功能，反面葉片的葉面具有防水功能。如遇雨水時，可嘗試將有異型紗Waveron的葉面對外，而吸濕透氣型葉面對內。

3.3抗紫外線性能分析

目前國內外用來表示對紫外線防護能力的指標有：紫外線透過率、紫外線防護系數UPF等[8-9]。防護系數UPF能客觀反映織物防護紫外線的能力，用UVA區(320～400 nm)和UVB區(280～315 nm)的平均透過率來計算，其值越大，織物的抗紫外線能力越強。本文采用Labsphere(藍菲光學)的UV-2000F測試儀對案例織物的空心袋狀下層進行抗紫外線性能測試，具體數據見表3。

表3　UV-2000F測試內容及結果Tab.3　UV-2000F test contents and results

依據中國GB/T 18830—2009《紡織品防紫外線性能的評定》中的規定，當樣品防護系數UPF的值大于30，UVA透過率小于5%時，所測試樣織物才可以被稱為是“防紫外線產品”[9]。從表3可看見：被測試織物的UPF值大于30，UVA透過率小于5%，說明含有異型紗Waveron的空心袋狀下層織物達到了中國抗紫外產品檢測標準的規定。故而，如遇強紫外線時，反面葉片對著陽面則可以有效保護里面的材料及空間。

4　結　論

本文提出了一種利用機織單雙層間斷式條狀分布的結構來制作可翻轉的百葉狀面料的新理念和方法，通過不同功能的緯線、紋樣效果分布，實現成品功能和外觀的變化來滿足面料使用時可能產生的切換需求。

文中展示的實施案例采用Calculo纖維和Waveron纖維作為其中的功能性紗線原料，配以合理的組織設計和引緯順序，經電子提花織機一體織造，得到了單層結構與雙層空心袋狀結構相間排列的半成品百葉織物。再將半成品百葉織物做葉片定型處理，最終得到每個葉片的兩個葉面分別具有花卉圖案和條形圖案兩種不同外觀的成品百葉織物。織物樣品的正反兩面的葉片經測試證明，一面織物葉片具有良好的透濕性，另一面織物葉片具有抗紫外線和一定的防水功能。因此，通過翻轉百葉織物的葉片，可以滿足人們在不同環境下需要遮光抗紫外線/防水、透濕等使用需求。

本次試織的案例織物只采用了兩種功能的演繹作為示范研究。如何在功能性原料選用、緯紗搭配、組織及紋樣設計，以及最終成品設計方面加深探索，進一步拓展其產品概念、形式及多功能產品的開發是未來此研究的方向。

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Research on fabrics with the multi-faced transformation of appearance and function

WANG Xueqina,b, ZHENG Yanweia, XIAO Jiayinga, JIN Yanpinga, CHEN Weilaia

(a. College of Materials and Textiles; b. Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology,Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

In order to realize the multi-faced transformation of appearance and function, this study is based on creative design of blinds fabric structure. This blinds fabric can be woven according to a complex striped structure with interlaced single layer and double separated layers. The Calculo fibers with moisture wicking function, the Waveron fiber with water washable anti-UV function and normal yarns are arranged on the face layer and back layer separately. The tests of moisture-penetrability and UV resistance were carried out to reflect the usefulness of the product features. The fabric can be reversed to achieve a different function switching for different environmental needs. The fabric can be used for indoor and outdoor products such as multi-functional transformation curtains, clothing, shelter and mobile products.

blinds fabric; function material; hollow bag structure; multi-faced transformation; appearance turning

10.3969/j.issn.1001-7003.2016.07.010

2015-11-04;

2016-05-10

國家社會科學基金項目(12BG064)；浙江省重點科技創新團隊數字化紡織項目(2011R50004)；浙江省高校重中之重學科開放基金項目(材紡政201510)

TS155.6

A

1001-7003(2016)07-0049-06引用頁碼: 071201