多功能双面凹凸立体浮雕提花织物的创新设计

周 彬， 王慧玲， 王圣杰

(1.盐城工业职业技术学院 纺织服装学院，江苏 盐城 224005；2.浙江理工大学 材料与纺织学院，杭州 310018；3.江苏省生态纺织工程技术研发中心，江苏 盐城 224005；4.江苏悦达家纺有限公司，江苏 盐城 224000)

设计与产品

多功能双面凹凸立体浮雕提花织物的创新设计

周 彬1,2,3， 王慧玲1， 王圣杰4

(1.盐城工业职业技术学院 纺织服装学院，江苏 盐城 224005；2.浙江理工大学 材料与纺织学院，杭州 310018；3.江苏省生态纺织工程技术研发中心，江苏 盐城 224005；4.江苏悦达家纺有限公司，江苏 盐城 224000)

文章介绍一种机织双面立体浮雕织物的创新设计方法。采用双层填芯与双层接结相结合的方法，在织物的正面与反面均能呈现出立体凹凸的浮雕效果。利用Bnierley异特异密织物实有方形密度设计原理，设计出合理的经纬密度，并利用纹织CAD软件设计出织物上机的各项工艺参数。为了增加织物的附加功能同时兼顾舒适性，经纱全部采用7.38 tex镀银锦纶纤维/Tencelsun 50/50混纺纱，甲纬采用9.84 tex镀银锦纶纤维/Tencelsun 50/50混纺纱，乙纬采用9.84 tex Tencel纱，芯纬采用8.33 tex/36F涤纶网络丝，从而得到集防电磁辐射、防紫外线、保暖、抗菌于一体的多功能双面凹凸立体浮雕织物。

提花织物；双面浮雕；凹凸立体；防电磁辐射；防紫外线；保暖；抗菌

凹凸立体浮雕效应是指通过织物设计的各种巧妙手段，使织物表面呈现出立体凹凸感极强的浮雕花纹。此类织物不仅增强了服用效应、技术含量和附加值,而且使织物更具美观性和装饰性[1]。近年来，国内外凹凸风格的织物越来越受到青睐，特别在欧美地区，织物所呈现的凹凸起伏、波浪感很受追捧。对凹凸立体织物的研究中以针织居多，在机织凹凸织物的各项研究中，多采用单层织物组织配以弹力纱线，或采用不同送经量形成凹凸效果[2]。本研究利用两组经纱，三组纬纱，联合运用双层填芯组织与普通双层组织，芯纱采用具有弹力的涤纶网络丝，间歇出现在织物的表层与中层。利用双层组织的设计原理，创新设计一款新颖的双面凹凸立体浮雕效应织物，并且采用功能纤维作为经纬纱原料，生产出具有防电磁辐射、防紫外线、保暖、抗菌于一体的多功能双面凹凸立体浮雕织物。

1 织物规格设计与分析

1.1 纹样平面模型设计

为了在织物上呈现明显的凹凸立体浮雕效应，需要提供给填芯纱线足够的蓬松空间，纹样模型设计时，将双面凹凸部分的面积尽量增加，采用满地布局，浮雕花纹的面积大约占到布样总面积的3/4[3]，纹样的平面模型如图1所示。

图1中，A区为浮雕效应区域，涤纶网络丝填充于内部，不与经纱交织，B区为平面结构区域，所有的为实现双面凹凸立体浮雕的效果，在A区采用双层填芯组织，经纱分为甲经和乙经两个组分，排列比为1︰1，纬纱分为甲纬、乙纬和芯纬三个组分，排列比为(1︰1)×5︰5，表里组织均采用平纹。B区采用双层接结组织，表组织为1/3右斜纹，里组织为四枚不规则经缎，经纬纱的排列比与A区相同。A区与B区的组织合成展开后如图2所示。

A.浮雕区， B.平面区图1 双面凹凸立体浮雕织物纹样平面模型Fig.1 Plane model diagram of multi-functional double-sidedconcave-convex three-dimensional cameo jacquard fabric

纱线按照设计的组织全部参与交织[4-5]。

1.2 织物组织设计

图2 双面凹凸立体浮雕织物组织图Fig.2 Weave chart of multi-functional double-sided concave-convex three-dimensional cameo jacquard fabric

1.3 纱线原料设计

为了实现双面凹凸立体浮雕织物的功能性同时兼顾舒适性，两组经纱均采用7.38 tex(80S)镀银锦纶纤维/Tencelsun 50/50混纺纱(江苏悦达纺织集团有限公司)。甲纬采用9.84 tex(60S)镀银锦纶纤维/Tencelsun 50/50混纺纱(江苏悦达纺织集团有限公司)，乙纬采用9.84 tex(60S) Tencel纯纺纱(江苏悦达纺织集团有限公司)，芯纬采用8.33 tex(75D)/36F涤纶网络丝(江苏盛虹化纤有限公司)。

1.4 经纬密度设计

首先通过计算得出该织物平面区域表层的最大经纬密度，进而确定双层织物的密度。根据Bnierley异特异密织物实有方形密度计算公式[6-7]：

Ne=2×Nej×New/(Nej+New)

(1)

式中：Ne为平均线密度，Nej为经纱的线密度，New为纬纱的线密度，则Ne=8.61 tex(68.57S)。

棉型方形织物的最大密度为：

(2)

式中：D为织物的最大密度，f为织物组织平均浮长，m为组织系数。

该织物平面区域表层组织为1/2斜纹，则f为1.5，m为0.39，D=405.4根/10 cm。

方形结构常数为：

(3)

式中：K为方形结构常数，D为织物的最大密度，Nej为经纱的线密度，New为纬纱的线密度。

经计算得K=12 988.09。

织物最大经纬密度之比为：

R=Pjmax︰Pwmax

(4)

式中：R为织物最大经纬密度之比，Pjmax为最大经密，Pwmax为最大纬密。

根据经验，单层斜纹紧密织物的R取1.5，则Pjmax=518.69根/10 cm，Pwmax=Pjmax/R=345.79根/10 cm。

织物的表层经纬密为：

Pbj=C×PjmaxPbw=C×Pwmax

(5)

式中：Pbj为织物的表层经密；Pbw为织物的表层纬密；C值为织物紧度系数，根据不同的要求进行选取，紧密织物取值范围为0.91～0.96，较紧密织物为0.86～0.90，适度松紧织物0.81～0.85，松软结构织物为0.72～0.80。

本研究设计的多功能双面凹凸立体浮雕织物，为了让其更好地实现其功能性与实用性，采用较紧密织物的设计方案，C值取0.88，则Pbj=456.0根/10 cm，Pbw=304.0根/10cm，可根据织物试织结果做适当调整。

表层上机经纬密度设计好之后，即可确定出总经密Pj=2Pbj=912根/10 cm，总纬Pw=2Pbw=608根/10 cm。

1.5 上机工艺设计

在大提花织机上进行织样，从前到后采用一顺穿，90号筘，每筘四入。利用纹织CAD软件(杭州经纬计算机系统工程有限公司)进行相关上机工艺的设计，由于纬纱分为三个组分所以投三梭，在组织配置表中正确配置各梭的组织，得到电子纹版后进行上机织造[8-9]，多功能双面凹凸立体浮雕织物如图3所示。

图3 多功能双面凹凸立体浮雕织物Fig.3 Multi-functional double-sided concave-convex three-dimensional cameo jacquard fabric

2 功能测试与分析

2.1 防电磁辐射性能测试与分析

采用DR913织物防电磁辐射性能测试仪(温州市大荣纺织仪器有限公司)，对织物进行全频率(辐射频率范围25 MHz～1.3 GHz)防电磁辐射性能测试，使用标准为SJ 20524—1995《材料屏蔽效能的测试方法》，其测试结果如图4所示。

图4 多功能双面凹凸立体浮雕织物防电磁辐射性能Fig.4 Anti-electromagnetic radiation performance ofmulti-functional double-sided concave-convexthree-dimensional cameo jacquard fabric

根据标准SJ 20524—1995《材料屏蔽效能的测试方法》规定，电磁辐射屏蔽效能SE=10 lg(P0/P1)。由测试结果可知，该织物最大屏蔽效能SE=99.999 1%，所对应频率为840 MHz，最小屏蔽效能SE=99.586 0%，所对应频率为1 250 MHz。镀银锦纶纤维的镀银过程采用多靶磁控溅射柔性镀膜技术及复合电镀技术，纤维表面包覆一层致密、均匀、牢固的镀银层，由于银的电导率在自然界最大，镀银锦纶纤维导电性良好(4Ω/cm)。织物中的经纬纱采用这种材料进行交织，结合双面凹凸结构，形成一个封闭连续的导电网络。这个网络可以对电磁产生反射和引流，在镀银层内产生与源电磁场相反的电流和磁极化，从而将电磁辐射阻挡在织物外层，因此，该织物具有非常好的防电磁辐射性能。

2.2 防紫外线性能测试与分析

采用YG902C防紫外线透过及防晒保护测试仪(宁波纺织仪器厂)，对织物进行防紫外性能指标测试，使用标准为GB/T 18830—2009《纺织品防紫外线性能的评定》，其测试结果如图5所示。

图5 多功能双面凹凸立体浮雕织物防紫外线性能Fig.5 Anti-UV performance of multi-functional double-sidedconcave-convex three-dimensional cameo jacquard fabric

经测试系统计算得出：该织物的紫外线防护系数UPF=58.2，UVA的透射比T(UVA)=2.59%，UVB的透射比T(UVB)=1.09%，日光紫外线透射比T(UVR)=2.15%。按照GB/T 18830—2009《纺织品防紫外线性能的评定》规定，当样品的UPF>40，且T(UVA)<5%时，可称为“防紫外线产品”。结合测试结果，该产品符合防紫外线产品的要求。由于经纬纱采用了Lenzing(兰精)公司的防紫外线纤维Tencelsun，纤维在加工过程中加入了长效的来源于矿物质的抗紫外线辐射剂，同时织物具有双层凹凸浮雕效果，使得该织物具有较佳的防紫外线效果。

2.3 保暖性能测试与分析

采用YG(B)606E型织物保温性能测试仪(温州市大荣纺织仪器有限公司)，对织物保温性能进行测试，其保暖率为39.6%。取同种原料且具有相似经纬密和克重的织物进行对比测试，其保暖率仅为16.3%。分析认为，由于该织物A区内涤纶网络丝未参与和经纱的交织，而是呈自由状态填充于内部，使得A区具有较高的蓬松度，容纳了较多的静态空气，导热系数低，保暖性能好。

2.4 抗菌性能测试与分析

参照GB/T 20944.3—2008《纺织品 抗菌性能的评价第三部分：振荡法》对该织物进行抗菌性能测试，对大肠杆菌和金黄色葡萄糖球菌的抑菌率分别为91.3%和95.1%[10]。按照标准的规定，当试样对两种菌种的抑菌率大于等于70%时，说明该试样具有抗菌效果。由于镀银锦纶纤维表层镀有银，使纤维具有较好的抗微生物作用，因此织物具有明显的抗菌能力。

3 结 论

1)通过双层填芯与双层接结的结构设计，在织物的正面与反面均能呈现出立体凹凸的浮雕效果，且织物双面色彩各不相同，增强了织物的立体美感。

2)为增加织物的附加功能兼顾舒适性，经纱全部采用7.38 tex(80S)镀银锦纶纤维/Tencelsun 50/50混纺纱，甲纬采用9.84 tex(60S)镀银锦纶纤维/Tencelsun 50/50混纺纱，乙纬采用9.84 tex(60S) Tencel纱，芯纬采用8.33 tex(75D)/36F涤纶网络丝。

3)利用Bnierley异特异密织物实有方形密度设计原理，确定织物的总经密Pj=2Pbj=912根/10cm，总纬密Pw=2Pbw=608根/10cm。利用纹织CAD软件设计织物上机的各项工艺参数，进行织造。

4)经防电磁辐射、防紫外线、保暖、抗菌测试，其电磁辐射屏蔽效能SE在99.586 0%～99.999 1%，紫外线防护系数UPF=58.2，UVA的透射比T(UVA)=2.59%；由于凹凸浮雕结构区A中充满未交织的涤纶网络丝，其弹性收缩、蓬松，容纳较多的静止空气，保暖率可达到39.6%；由于镀银锦纶纤维的存在，织物对大肠杆菌和金黄色葡萄糖球菌的抑菌率可达到91.3%和95.1%，各项指标均符合相关标准要求。因此，该织物集防护、保暖、抗菌、美观于一体，具有较好的产业化推广前景。

[1]顾平.织物的凹凸浮雕效应及其组织设计[J].四川丝绸,2008(1):13-15. GU Ping. Embossing effect of textile and the texture design[J]. Sichuan Silk,2008(1):13-15.

[2]马昀.色织产品设计与工艺[M].北京:中国纺织出版社,2010:157-158. MA Yun. Design and Technology of Coloured Woven Fabric[M]. Beijing: China Textile & Apparel Press,2010:157-158.

[3]王慧玲,周彬.一种机织功能保健纺织面料:2014102154095[P].2014-07-30. WANG Huiling, ZHOU Bin. A woven function health care textile fabric: 201420421748.4[P].2014-07-30.

[4]于勤,张春芳,倪春锋.经向局部管状织物的生产实践[J].上海纺织科技,2010(2):37-38. YU Qin, ZHANG Chunfang, NI Chunfeng. Practice in producing warp tubular fabric[J]. Shanghai Textile Science & Technology,2010(2):37-38.

[5]王红红,谢光银,陈英立.圆柱形立体机织物的开发[J].棉纺织技术,2013,41(5):13-15. WANG Honghong, XIE Guangyin, CHEN Yingli. Development of cylindrical three dimensional fabric[J]. Cotton Textile Technology,2013,41(5):13-15.

[6]郁兰.透孔双层色格精纺花呢设计[J].毛纺科技,2015,43(4):29-32. YU Lan. Design of colored striped and checked double worsted fabric based on mock leno weave[J]. Wool Textile Journal,2015,43(4):29-32.

[7]顾平.织物结构与设计学[M].上海:东华大学出版社,2006:170-174. GU Ping. Fabric Structure and Design[M]. Shanghasi: Donghua University Press,2006:170-174.

[8]祝成炎.小花纹的组织复合设计与应用[J].纺织学报,2003,24(1):53-54. ZHU Chengyan. Small pattern’s composite design and application[J]. Journal of Textile Research,2003,24(1):53-54.

[9]蒋秀翔.基于不同接结点分布的色织双层织物的设计[J].纺织学报,2012,33(5):31-34. JIANG Xiuxiang. Design of double-layer yarn-dyed fabrics based on different distributions of connection points[J]. Journal of Textile Research,2012,33(5):31-34.

[10]张红霞,陆艳,田伟.镀银纤维含量对织物抗菌性能的影响[J].纺织学报,2011,32(9):38-41. ZHANG Hongxia, LU Yan, TIAN Wei. A study on the antibacterial properties of fabrics with silver-plated fibers[J]. Journal of Textile Research,2011,32(9):38-41.

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 基金项目: 江苏高校优秀科技创新团队资助项目(苏教科〔2015〕4号)；江苏高校品牌专业建设工程资助项目(PPZY2015C254)；江苏省高职院校青年教师企业实践培训资助项目(2016QYSJ060) 作者简介: 周彬(1981_)，男，讲师，博士，主要从事纺织新产品设计与检测。通信作者：王慧玲，副教授，15949149207@126.com。

TS105.47

A

1001-7003(2016)12-0049-05 引用页码: 121201