經編全成形脖套的結構設計與工藝實現

鄒亞男， 夏風林， 董智佳， 黃夢婷， 儲開元

(1. 江南大學 針織技術教育部工程研究中心， 江蘇 無錫 214122；2. 江蘇華宜針織有限公司， 江蘇 無錫 214253)

近年來，經編全成形技術發展日益成熟，因其無縫跡、一體成形的特點，極大地提高了服飾的舒適度與產品的生產效率。相較于緯編、橫編全成形，經編全成形可實現多筒多件編織，更具優勢[1]。對于經編全成形產品的研究大都為尺寸建模與工藝實現，文獻[2-3]中提到了對經編全成形運動裝的款式、尺寸建模與工藝實現，鐘君等[4]對經編三維結構賈卡鞋面材料進行了設計與尺寸預測，但目前的研究多以運動產品為主[5]，鮮有針對脖套進行設計研究與工藝實現。脖套有著夏季防曬，冬季保暖的作用，除作為日常穿搭裝飾外，還可阻隔空氣中的粉塵及顆粒物，更好地保護呼吸道和面部皮膚，有一定的實用價值。

本文基于對人體頭頸部位數據的分析，結合經編成形工藝進行經編全成形脖套的款式設計，利用不同的賈卡組織完成分區設計，實現局部開口的雙層結構，使用WKCAD、Style 3D完成工藝模型和三維虛擬展示模型的建立，最后利用雙針床賈卡經編機完成工藝實現。

1 全成形脖套的結構設計

1.1 人體頭頸部位數據測量與分析

由于脖套主要用于人體的頭頸部位，參考GB/T 2428—1998《成年人頭面部尺寸》，對人體與脖套接觸的不同器官及數據進行整理，結果如圖1和表1所示。

1—兩耳外寬； 2—頭最大寬； 3—鼻寬； 4—口寬； 5—頸寬； 6—兩下頜角間寬； 7—鼻尖至枕后點距； 8—耳屏至枕后點距； 9—鼻高； 10—鼻下頦下點距； 11—頸長； 12—耳基部長； 13—容貌耳長； 14—頭圍。圖1 頭頸測量示意圖Fig.1 Schematic diagram of head and neck

表1 頭頸各部位尺寸Tab.1 Fabric specification parameters mm

1.2 全成形脖套的款式設計

為確保佩戴的舒適性，基于人體基礎數據，兼顧各部位功能需求進行脖套設計。脖套整體為一體成形的筒狀結構，如圖2所示。主體分為5個部分：口罩、濾芯放置處、耳掛、護頸部分和上下端口。

注：①為濾芯放置處； ②為口罩； ③為護頸部分；④為上下端口 ；⑤為耳掛。圖2 脖套款式圖Fig.2 Neck sleeve style drawing

區別于普通脖套，經編全成形脖套貼近口鼻部位的內側有一個開口向上的雙層結構設計，可用于放置濾芯，在穿戴時兼備口罩功能。在日常防護中可根據不同需求選擇不同材質的濾芯，濾芯通常為3層或3層以上結構，內外2層為非織造布，中間材質多為靜電濾棉、熔噴纖維層，也可根據功能添加活性炭層[6]。基礎濾芯由非織造布、靜電濾棉、非織造布形成3層，可通過靜電吸附有效過濾或阻隔PM2.5，具有良好的過濾性、屏蔽性，增加脖套的防護效果。

經編全成形脖套有多種佩戴方式，由于經編織物具有良好的伸縮性能，可作為口罩、圍脖、護額、發繩等使用，如圖3所示。

圖3 脖套使用示意圖Fig.3 Schematic diagram of use of neck sleeve

2 全成形脖套的工藝模型設計

2.1 全成形脖套設計區域劃分

為滿足脖套的功能性與裝飾性[7]，將三維立體的筒狀結構轉化為二維平面矩形展開圖，方便進行設計區域劃分，并依據實際使用需求應用不同的賈卡組織，主要分為功能區、設計區以及自由區，如圖4所示。功能區最為重要，需要實現脖套防護、透氣等功能，主要應用賈卡厚組織及網孔組織。設計區主要起到裝飾美觀的作用，通過薄組織、厚組織以及網孔組織的有序排列組合，實現脖套的薄厚層次變化。自由區則是將功能區與設計區進行銜接，組織結構變化較少。

A—濾芯放置處； B—口罩；C—護頸部分； D—上下端口；E—耳掛。其中Zn表示各部位縱向長度； Hn表示各部位橫向長度； n代表A、B、C、D、E 5個區域。圖4 功能分區圖Fig.4 Function zoning map

2.2 全成形脖套各區域賈卡組織設計

按照區域劃分設計賈卡組織，通過賈卡組織變化完成各區域具體使用需求，如表2所示。

表2 各區域賈卡組織設計Tab.2 Jacquard organization design in each area

A區域以厚組織為主，輔以薄組織和網孔組織形成規律排列的點狀結構，有著鮮明的薄厚層次，使織物具有凹凸感，減少織物對于面部的壓迫，同時應用網孔組織增強透氣性。A區域可與B區域形成開口向上的雙層結構。在工藝設計上，A區域左右及下端采用前后片連接組織使其前后片相連，主要通過梳櫛既對前針床又對后針床進行墊紗運動,來編織連接前后片[8]；四周采用分割組織，下機后通過后道整理使A區域與后片分離，與前片共同組成向上開口的雙層結構；同時在后片及后腦勺位置形成鏤空，從而減少脖套對于頭部、耳部的壓力，適于長時間佩戴。A區域賈卡組織設計如圖5所示。

圖5 A區域賈卡組織設計Fig.5 Jacquard organization design in area A.(a) Jacquard organization;(b) Structure simulation

B區域主要應用于口鼻部位，需要良好的彈性以適應口鼻處的起伏，且作為主要展示區域需要具有一定的裝飾性，所以采用薄厚組織進行圖案設計，主要以幾何圖案為設計元素，其組織設計如圖6所示。

圖6 B區域賈卡組織設計Fig.6 Jacquard organization design in area B. (a) Jacquard organization;(b) Structure simulation

C區域主要用于頸部，可進行個性化圖案繪制，設計空間大，裝飾效果好。本文主要采用薄厚組織、網孔組織均勻分布設計，透氣散熱效果好，其組織設計如圖7所示。

圖7 C區域賈卡組織設計Fig.7 Jacquard organization design in area C.(a) Jacquard organization;(b) Structure simulation

D區域分布在上下2端，采用羅紋組織拉伸性能好，便于穿戴和固定，其組織設計如圖8所示。

圖8 D區域賈卡組織設計Fig.8 Jacquard organization design in area D.(a) Jacquard organization;(b) Structure simulation

E區域則采用連續的網孔組織形成可穿過耳朵的大網孔用于固定脖套，使脖套更好地貼合面部，覆蓋口鼻起到防護效果。

3 全成形脖套的仿真與虛擬展示

3.1 尺寸設置

基于成年人頭頸數據及全成形脖套工藝設計進行脖套尺寸設置。以女性為例，參照圖4依據人體各部位尺寸標準數據推導脖套版片各部位數據，并根據各區域組織密度設計對應針數，密度可通過試織小樣獲得。工藝尺寸縱向橫列數Y(橫列)、橫向針數X(針)，一般針數設置以偶數為佳；版片縱向尺寸Zn(cm),橫向尺寸Hn(cm)(n代表A、B、C、D、E區域);各區域縱向密度PZ(n)(橫列/cm)和橫向密度PH(n)(針/cm)。計算方法為：

X=H(n)×PH(n)

Y=Z(n)×PZ(n)

經分析計算得到具體尺寸數據如表3、4所示。

表3 脖套縱向尺寸表Tab.3 Neck sleeve vertical size table

表4 脖套橫向尺寸表Tab.4 Neck sleeve horizontal size table

結合圖4可得經編全成形脖套的工藝尺寸縱向總橫列數為ZA+ZB+ZC+2ZD=700橫列，橫向總針數為HC=944針。其中區域E是存在于區域B中的單一網孔結構，其工藝尺寸數據參照B區域設置。

3.2 織物結構仿真

WKCAD系統通過對計算機圖形學以及編程技術與經編專業知識的融合，實現二維模型的立體模擬效果[9]。通過對紗線粗細、材質、彈性等因素的調試，設置合理的數據來提高仿真效果[10]。基于脖套的設計基礎，將各區域對應的賈卡組織進行填充，在WKCAD中完成脖套意匠圖繪制，設置參數，通過織物仿真導出模擬織物線圈結構.png格式文件，使其適用于三維模型的創建。

3.3 經編全成形脖套的仿真

在Style 3D的二維界面中進行脖套版片繪制，同步到三維界面，將.png文件以法線貼圖方式對已有版片進行紋理映射。在面料編輯中設置法線貼圖強度、反射強度、摩擦因數等模擬出真實的面料效果。

設計模式中的印花排料可以確保紋理與對應區域相吻合。進行縫合設置時織物仿真圖如圖9所示。縫合距離由線上的起始位置確定，縫合方向由箭頭方向確定，設置前后版片縫合需要保證起始方向的一致性，防止模擬過程中出現扭曲錯位的問題。

圖9 織物仿真圖Fig.9 Fabric simulation diagram

按照位置點進行版片排放設置進行實物模擬。主要的模擬屬性設置為5點：粒子間距、模擬厚度、緯向縮率、經向縮率、面密度。其中粒子間距代表織物的硬度與品質，粒子間距越大，織物越硬，模擬品質越差，相反粒子間距越小針織物越為柔軟。模擬厚度代表織物的實際厚度，通過厚度儀對已有的樣布進行測量設置。經緯向縮率表示織物實際穿戴時相較于平鋪狀態下的收縮比，初始數值為100%：當設置數值小于100%時表示織物彈性較高，數值越小越貼合人體；當設置數值大于100%時表示織物回彈性能較低，數值越大織物延展性能越好。面密度代表所用織物每平方米的質量，一般面密度值越高，表示這種織物越厚。與一般織物仿真不同，由于經編全成形脖套為雙層結構設計，仿真時層數需設定為2。具體設置見表5。

表5 模擬屬性設置表Tab.5 Simulation attribute setting table

通過對產品的三維建模和虛擬展示可以預覽產品的外觀以及穿戴效果，如圖10所示。通過參數設置模擬真實穿戴效果，反推尺寸設置、工藝模型是否合適并進行調整。如模擬穿戴效果過于寬松可適當調整織物密度或尺寸，在產品織造前完成尺寸、工藝模型優化，達到最佳穿戴效果。

圖10 脖套仿真圖Fig.10 Neck sleeve simulation diagram. (a) Front; (b) Side; (c) Back

4 經編全成形脖套的工藝實現

由于經編全成形脖套需要與人體皮膚直接接觸，適應人體頭頸部位的動態變化，選用紗線需滿足柔軟親膚，彈性好的特點，因此，選用44 dtex錦綸高彈絲和77 dtex的錦/氨包覆紗，適合春夏季使用。底組織與提花組織采用錦綸絲，賈卡梳采用錦氨包覆絲[11]。

從工藝軟件中輸出上機工藝文件格式，選用機號為E24的RDPJ6/2型雙針床賈卡經編機，并在機器控制系統中輸入上機參數信息，如各梳櫛的牽拉密度和送經量等，具體設置見表6。下機后，需對白坯進行簡單的染色定型等工序，最終得到經編全成形脖套，穿戴效果如圖11所示。

表6 經編全成形脖套上機參數設置表Tab.6 Machine parameter setting table of warp-knitted full-formed neck sleeve

圖11 脖套展示圖Fig.11 Neck sleeve display picture. (a) Front; (b) Side;(c) Back

5 結 論

本文在普通脖套款式的基礎上，充分考慮人體穿戴時的舒適度進行款式結構設計，將三維筒形脖套展開轉化為平面矩形，進行設計區域劃分，并根據區域功能特點設計相應的賈卡組織，建立工藝模型。著重在口鼻部位通過賈卡組織實現雙層結構設計，賦予脖套一定的防護效果，并通過三維模型的建立驗證脖套的穿戴效果，反推調整工藝模型，在織造前完成對產品的數值調整，節約打樣時間與成本。

一體成形雙層結構工藝的實現為經編全成形服飾的設計提供了新的設計方法。三維建模與虛擬展示可實現產品穿戴效果預覽，為產品研發過程中反復打樣造成的耗時費料問題提供了有效的解決辦法。