多功能雙面凹凸立體浮雕提花織物的創新設計

周 彬， 王慧玲， 王圣杰

(1.鹽城工業職業技術學院 紡織服裝學院，江蘇 鹽城 224005；2.浙江理工大學 材料與紡織學院，杭州 310018；3.江蘇省生態紡織工程技術研發中心，江蘇 鹽城 224005；4.江蘇悅達家紡有限公司，江蘇 鹽城 224000)

設計與產品

多功能雙面凹凸立體浮雕提花織物的創新設計

周 彬1,2,3， 王慧玲1， 王圣杰4

(1.鹽城工業職業技術學院 紡織服裝學院，江蘇 鹽城 224005；2.浙江理工大學 材料與紡織學院，杭州 310018；3.江蘇省生態紡織工程技術研發中心，江蘇 鹽城 224005；4.江蘇悅達家紡有限公司，江蘇 鹽城 224000)

文章介紹一種機織雙面立體浮雕織物的創新設計方法。采用雙層填芯與雙層接結相結合的方法，在織物的正面與反面均能呈現出立體凹凸的浮雕效果。利用Bnierley異特異密織物實有方形密度設計原理，設計出合理的經緯密度，并利用紋織CAD軟件設計出織物上機的各項工藝參數。為了增加織物的附加功能同時兼顧舒適性，經紗全部采用7.38 tex鍍銀錦綸纖維/Tencelsun 50/50混紡紗，甲緯采用9.84 tex鍍銀錦綸纖維/Tencelsun 50/50混紡紗，乙緯采用9.84 tex Tencel紗，芯緯采用8.33 tex/36F滌綸網絡絲，從而得到集防電磁輻射、防紫外線、保暖、抗菌于一體的多功能雙面凹凸立體浮雕織物。

提花織物；雙面浮雕；凹凸立體；防電磁輻射；防紫外線；保暖；抗菌

凹凸立體浮雕效應是指通過織物設計的各種巧妙手段，使織物表面呈現出立體凹凸感極強的浮雕花紋。此類織物不僅增強了服用效應、技術含量和附加值,而且使織物更具美觀性和裝飾性[1]。近年來，國內外凹凸風格的織物越來越受到青睞，特別在歐美地區，織物所呈現的凹凸起伏、波浪感很受追捧。對凹凸立體織物的研究中以針織居多，在機織凹凸織物的各項研究中，多采用單層織物組織配以彈力紗線，或采用不同送經量形成凹凸效果[2]。本研究利用兩組經紗，三組緯紗，聯合運用雙層填芯組織與普通雙層組織，芯紗采用具有彈力的滌綸網絡絲，間歇出現在織物的表層與中層。利用雙層組織的設計原理，創新設計一款新穎的雙面凹凸立體浮雕效應織物，并且采用功能纖維作為經緯紗原料，生產出具有防電磁輻射、防紫外線、保暖、抗菌于一體的多功能雙面凹凸立體浮雕織物。

1 織物規格設計與分析

1.1 紋樣平面模型設計

為了在織物上呈現明顯的凹凸立體浮雕效應，需要提供給填芯紗線足夠的蓬松空間，紋樣模型設計時，將雙面凹凸部分的面積盡量增加，采用滿地布局，浮雕花紋的面積大約占到布樣總面積的3/4[3]，紋樣的平面模型如圖1所示。

圖1中，A區為浮雕效應區域，滌綸網絡絲填充于內部，不與經紗交織，B區為平面結構區域，所有的為實現雙面凹凸立體浮雕的效果，在A區采用雙層填芯組織，經紗分為甲經和乙經兩個組分，排列比為1︰1，緯紗分為甲緯、乙緯和芯緯三個組分，排列比為(1︰1)×5︰5，表里組織均采用平紋。B區采用雙層接結組織，表組織為1/3右斜紋，里組織為四枚不規則經緞，經緯紗的排列比與A區相同。A區與B區的組織合成展開后如圖2所示。

A.浮雕區， B.平面區圖1 雙面凹凸立體浮雕織物紋樣平面模型Fig.1 Plane model diagram of multi-functional double-sidedconcave-convex three-dimensional cameo jacquard fabric

紗線按照設計的組織全部參與交織[4-5]。

1.2 織物組織設計

圖2 雙面凹凸立體浮雕織物組織圖Fig.2 Weave chart of multi-functional double-sided concave-convex three-dimensional cameo jacquard fabric

1.3 紗線原料設計

為了實現雙面凹凸立體浮雕織物的功能性同時兼顧舒適性，兩組經紗均采用7.38 tex(80S)鍍銀錦綸纖維/Tencelsun 50/50混紡紗(江蘇悅達紡織集團有限公司)。甲緯采用9.84 tex(60S)鍍銀錦綸纖維/Tencelsun 50/50混紡紗(江蘇悅達紡織集團有限公司)，乙緯采用9.84 tex(60S) Tencel純紡紗(江蘇悅達紡織集團有限公司)，芯緯采用8.33 tex(75D)/36F滌綸網絡絲(江蘇盛虹化纖有限公司)。

1.4 經緯密度設計

首先通過計算得出該織物平面區域表層的最大經緯密度，進而確定雙層織物的密度。根據Bnierley異特異密織物實有方形密度計算公式[6-7]：

Ne=2×Nej×New/(Nej+New)

(1)

式中：Ne為平均線密度，Nej為經紗的線密度，New為緯紗的線密度，則Ne=8.61 tex(68.57S)。

棉型方形織物的最大密度為：

(2)

式中：D為織物的最大密度，f為織物組織平均浮長，m為組織系數。

該織物平面區域表層組織為1/2斜紋，則f為1.5，m為0.39，D=405.4根/10 cm。

方形結構常數為：

(3)

式中：K為方形結構常數，D為織物的最大密度，Nej為經紗的線密度，New為緯紗的線密度。

經計算得K=12 988.09。

織物最大經緯密度之比為：

R=Pjmax︰Pwmax

(4)

式中：R為織物最大經緯密度之比，Pjmax為最大經密，Pwmax為最大緯密。

根據經驗，單層斜紋緊密織物的R取1.5，則Pjmax=518.69根/10 cm，Pwmax=Pjmax/R=345.79根/10 cm。

織物的表層經緯密為：

Pbj=C×PjmaxPbw=C×Pwmax

(5)

式中：Pbj為織物的表層經密；Pbw為織物的表層緯密；C值為織物緊度系數，根據不同的要求進行選取，緊密織物取值范圍為0.91～0.96，較緊密織物為0.86～0.90，適度松緊織物0.81～0.85，松軟結構織物為0.72～0.80。

本研究設計的多功能雙面凹凸立體浮雕織物，為了讓其更好地實現其功能性與實用性，采用較緊密織物的設計方案，C值取0.88，則Pbj=456.0根/10 cm，Pbw=304.0根/10cm，可根據織物試織結果做適當調整。

表層上機經緯密度設計好之后，即可確定出總經密Pj=2Pbj=912根/10 cm，總緯Pw=2Pbw=608根/10 cm。

1.5 上機工藝設計

在大提花織機上進行織樣，從前到后采用一順穿，90號筘，每筘四入。利用紋織CAD軟件(杭州經緯計算機系統工程有限公司)進行相關上機工藝的設計，由于緯紗分為三個組分所以投三梭，在組織配置表中正確配置各梭的組織，得到電子紋版后進行上機織造[8-9]，多功能雙面凹凸立體浮雕織物如圖3所示。

圖3 多功能雙面凹凸立體浮雕織物Fig.3 Multi-functional double-sided concave-convex three-dimensional cameo jacquard fabric

2 功能測試與分析

2.1 防電磁輻射性能測試與分析

采用DR913織物防電磁輻射性能測試儀(溫州市大榮紡織儀器有限公司)，對織物進行全頻率(輻射頻率范圍25 MHz～1.3 GHz)防電磁輻射性能測試，使用標準為SJ 20524—1995《材料屏蔽效能的測試方法》，其測試結果如圖4所示。

圖4 多功能雙面凹凸立體浮雕織物防電磁輻射性能Fig.4 Anti-electromagnetic radiation performance ofmulti-functional double-sided concave-convexthree-dimensional cameo jacquard fabric

根據標準SJ 20524—1995《材料屏蔽效能的測試方法》規定，電磁輻射屏蔽效能SE=10 lg(P0/P1)。由測試結果可知，該織物最大屏蔽效能SE=99.999 1%，所對應頻率為840 MHz，最小屏蔽效能SE=99.586 0%，所對應頻率為1 250 MHz。鍍銀錦綸纖維的鍍銀過程采用多靶磁控濺射柔性鍍膜技術及復合電鍍技術，纖維表面包覆一層致密、均勻、牢固的鍍銀層，由于銀的電導率在自然界最大，鍍銀錦綸纖維導電性良好(4Ω/cm)。織物中的經緯紗采用這種材料進行交織，結合雙面凹凸結構，形成一個封閉連續的導電網絡。這個網絡可以對電磁產生反射和引流，在鍍銀層內產生與源電磁場相反的電流和磁極化，從而將電磁輻射阻擋在織物外層，因此，該織物具有非常好的防電磁輻射性能。

2.2 防紫外線性能測試與分析

采用YG902C防紫外線透過及防曬保護測試儀(寧波紡織儀器廠)，對織物進行防紫外性能指標測試，使用標準為GB/T 18830—2009《紡織品防紫外線性能的評定》，其測試結果如圖5所示。

圖5 多功能雙面凹凸立體浮雕織物防紫外線性能Fig.5 Anti-UV performance of multi-functional double-sidedconcave-convex three-dimensional cameo jacquard fabric

經測試系統計算得出：該織物的紫外線防護系數UPF=58.2，UVA的透射比T(UVA)=2.59%，UVB的透射比T(UVB)=1.09%，日光紫外線透射比T(UVR)=2.15%。按照GB/T 18830—2009《紡織品防紫外線性能的評定》規定，當樣品的UPF>40，且T(UVA)<5%時，可稱為“防紫外線產品”。結合測試結果，該產品符合防紫外線產品的要求。由于經緯紗采用了Lenzing(蘭精)公司的防紫外線纖維Tencelsun，纖維在加工過程中加入了長效的來源于礦物質的抗紫外線輻射劑，同時織物具有雙層凹凸浮雕效果，使得該織物具有較佳的防紫外線效果。

2.3 保暖性能測試與分析

采用YG(B)606E型織物保溫性能測試儀(溫州市大榮紡織儀器有限公司)，對織物保溫性能進行測試，其保暖率為39.6%。取同種原料且具有相似經緯密和克重的織物進行對比測試，其保暖率僅為16.3%。分析認為，由于該織物A區內滌綸網絡絲未參與和經紗的交織，而是呈自由狀態填充于內部，使得A區具有較高的蓬松度，容納了較多的靜態空氣，導熱系數低，保暖性能好。

2.4 抗菌性能測試與分析

參照GB/T 20944.3—2008《紡織品 抗菌性能的評價第三部分：振蕩法》對該織物進行抗菌性能測試，對大腸桿菌和金黃色葡萄糖球菌的抑菌率分別為91.3%和95.1%[10]。按照標準的規定，當試樣對兩種菌種的抑菌率大于等于70%時，說明該試樣具有抗菌效果。由于鍍銀錦綸纖維表層鍍有銀，使纖維具有較好的抗微生物作用，因此織物具有明顯的抗菌能力。

3 結 論

1)通過雙層填芯與雙層接結的結構設計，在織物的正面與反面均能呈現出立體凹凸的浮雕效果，且織物雙面色彩各不相同，增強了織物的立體美感。

2)為增加織物的附加功能兼顧舒適性，經紗全部采用7.38 tex(80S)鍍銀錦綸纖維/Tencelsun 50/50混紡紗，甲緯采用9.84 tex(60S)鍍銀錦綸纖維/Tencelsun 50/50混紡紗，乙緯采用9.84 tex(60S) Tencel紗，芯緯采用8.33 tex(75D)/36F滌綸網絡絲。

3)利用Bnierley異特異密織物實有方形密度設計原理，確定織物的總經密Pj=2Pbj=912根/10cm，總緯密Pw=2Pbw=608根/10cm。利用紋織CAD軟件設計織物上機的各項工藝參數，進行織造。

4)經防電磁輻射、防紫外線、保暖、抗菌測試，其電磁輻射屏蔽效能SE在99.586 0%～99.999 1%，紫外線防護系數UPF=58.2，UVA的透射比T(UVA)=2.59%；由于凹凸浮雕結構區A中充滿未交織的滌綸網絡絲，其彈性收縮、蓬松，容納較多的靜止空氣，保暖率可達到39.6%；由于鍍銀錦綸纖維的存在，織物對大腸桿菌和金黃色葡萄糖球菌的抑菌率可達到91.3%和95.1%，各項指標均符合相關標準要求。因此，該織物集防護、保暖、抗菌、美觀于一體，具有較好的產業化推廣前景。

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Creative design of multi-functional double-sided concave-convex three-dimensional cameo jacquard fabric

ZHOU Bin1,2,3, WANG Huiling1, WANG Shengjie4

(1.Textiles and Apparel College, Yancheng Industry Vocational Technology College, Yancheng 224005, China; 2. College of Materials and Textiles, Zhejiang Sci-Tec University, Hangzhou 310018, China; 3. Jiangsu Ecological Textile Engineering R&D Center,Yancheng 224005, China; 4.Jiangsu Yueda Home Textile Co., Ltd., Yancheng 224005, China)

In this paper, a creative design method of multi-functional double-sided concave-convex three-dimensional cameo jacquard fabric is introduced. A stereo concave-convex cameo effect can be presented in both negative side and positive side of the fabric by combining double filling and double stitching methods. Reasonable warp/weft density is designed by using “Bnierley” different tex and fabric density of actual square design principles. Fabric process parameters are designed by using the fabric CAD software. In order to increase the additional features of the fabric as well as comfort, warp yarns are all made of 7.38 tex silver-nylon/Tencelsun 50/50 blended yarn; first filling yarns are made of 9.84 tex silver-nylon/Tencelsun 50/50 blended yarn; second filling yarns are made of 9.84 tex Tencel yarn; core filling yarns are made of 8.33 tex/36F polyester network filament. In this way, a multi-functional double-sided concave-convex three-dimensional cameo jacquard fabric which has the functions of anti-electromagnetic radiation, anti-UV, heat preservation, anti-bacteria can be obtained.

jacquard fabric; double-sided cameo; concave-convex; three-dimensional; anti-electromagnetic radiation; anti-UV; heat preservation; anti-bacteria

10.3969/j.issn.1001-7003.2016.12.009

2016-09-21;

2016-11-06 基金項目: 江蘇高校優秀科技創新團隊資助項目(蘇教科〔2015〕4號)；江蘇高校品牌專業建設工程資助項目(PPZY2015C254)；江蘇省高職院校青年教師企業實踐培訓資助項目(2016QYSJ060) 作者簡介: 周彬(1981_)，男，講師，博士，主要從事紡織新產品設計與檢測。通信作者：王慧玲，副教授，15949149207@126.com。

TS105.47

A

1001-7003(2016)12-0049-05 引用頁碼: 121201