感温变色材料在纺织品图案设计中的应用

张 瑜， 李群华， 李智勇

(新疆大学 纺织与服装学院， 新疆 乌鲁木齐 830046)

感温变色材料在纺织品图案设计中的应用

张 瑜， 李群华， 李智勇

(新疆大学 纺织与服装学院， 新疆 乌鲁木齐 830046)

为探索感温变色材料在纺织品上的创意设计及应用效果，将感温变色材料通过印花、纱线浸渍和涂覆植入织物等方式与传统织物结合，利用感温变色材料在不同温度下呈现出不同颜色的特性，赋予织物多样的外观风格。通过设计实验，搭配不同花型设计和织物组织结构，探究了3种设计方案的实际应用效果。实验结果表明，感温变色材料应用于纺织品设计过程中，在图形、色彩、表面肌理效果等方面有显著的视觉表现力，能赋予织物感温变色特性。

感温变色材料； 图案设计； 纺织面料； 应用效果

我国是纺织品生产、加工、出口、消费大国，但在整个纺织品产业链中，纺织品开发及创意设计是相对薄弱的环节。传统纺织品主要视觉设计元素为纺织品的造型、色彩、图案和肌理等内容，目前，国内的纺织品面料设计无论在织物组织结构，还是花型、花色等方面都缺乏创意设计[1]。纺织品的创意设计必须将艺术与技术结合起来，才能拓宽设计空间。从设计的角度来看，科学技术的发展是推动设计进步的主要力量[2]。

感温变色材料是一种高科技智能化材料,是一种可随着温度变化使物体颜色发生变化的微胶囊材料,应用非常广泛，是开发新产品、新技术的好材料,但目前对此类产品的研究主要是在产品制备、性能分析等基础上，而将其用在纺织品织物设计上多采用印染、浸渍的方法将感温变色材料附着于纱线上，因此，存在视觉感单一,缺乏艺术设计性等问题[3]。本文从艺术设计的角度，对感温变色材料进行实验性设计研究，以传统纺织织物为设计基础，将感温变色材料以不同的附着形式设计应用到纺织织物中，在设计应用的过程中发现，此材料除带给大家功能性作用外，实际对织物的外观设计方法也是一种新的突破，在实现纺织品多种功能的同时，也提升了纺织品的美学效果。

1 实验材料

感温变色材料。随温度改变而发生颜色改变的微胶囊结构纳米粉末[4]，其变色温度为38 ℃(大于等于38 ℃时为无色，小于38 ℃时为红色)，由深圳市千色变颜料有限公司提供。

织物。采用SL823半自动织样机(天津市隆达机电科技发展有限公司)织成。织物设计：织物两端为蜂巢组织，以方便使用者握持以及保暖；中间图案将依据不同设计方法需要而有所不同，如印花设计采用方平组织，浸渍纱线混合织物为斜纹组织，感温变色材料植入织物设计中采用透孔组织。

2 感温变色材料设计

2.1 织物印花设计

2.1.1 印花设计织物规格

在织物两端的蜂巢组织不变的情况下(蓝色/白色涤棉混合3合股线，捻度为21.3捻/10 cm)，中间组织结构采用2×2方平组织(白色棉4合股线，捻度为29.7捻/10 cm)，两边为蜂巢组织，见图1。

图1 方平组织图Fig.1 Texture of hopsair coolingk

2.1.2 图案色彩设计

采用花朵、树叶、回字纹、正V与倒V图案。颜色包括蓝色、红色、黑色和布底的白色，主要以蓝色和红色为主，对比强烈。将图案通过数码印花的方式印在织物上，将红色感温变色材料印在回字纹和花朵部位，将非感温变色材料印在正V与倒V图案上，如图2～4所示。

图2 感温变色材料印花Fig.2 Printing of thermostatic discolor material

图3 非感温变色材料印花Fig.3 Printing of non-thermostatic discolor material

图4 织物印花Fig.4 Textile printing

2.1.3 织物印花设计成品图分析

图5为织物印花设计成品图。布面温度处于常温时，图案色彩丰富，色彩饱和度高，回字纹和花朵清晰可见，纺织品呈图5(a)的效果。布面温度大于等于常温小于38 ℃时，回字纹和花朵朦胧可见，与树叶、正V与倒V图案形成虚实强烈对比，增加织物视觉艺术效果，纺织品呈图5(b)的效果。当布面温度大于等于38 ℃时，红色图案消失，树叶、正V与倒V图案保留，纺织品呈图5(c)的效果。

图5 织物印花设计成品图Fig.5 Final picture of textile printing design. (a) Normal temperature; (b) Normal temperature≤cloth temperature<38 ℃; (c) Cloth temperature≥38 ℃

对于织物印花设计，常规设计方法侧重于纹样、色彩、组织等表现方式。在织物印花设计的过程中，纹样一般可理解为图案，图占有一定的面积，在其周围的组织肌理被称为底[5]。为达到理想的变色效果,将织物中的底纹用感温变色材料进行印染处理。图案中底与图的结合遵循了图形创意构成中图底形(正负形)的构成设计原理，利用图底的艺术表达方式给人带来的幻觉效果，使图案更具有层次感和空间感，在常温下图案图底表现丰富、饱满；但温度升高时，图案中底纹消失，图形清晰可辨，使图案呈现出清爽、整洁的视觉效果。一块织物能使人产生由热闹归于平静的视觉心理变化，正是由于感温变色材料的加入设计，使图案因温度变化更加富有特色，图案的转换更加灵动，给人视觉心理上不同的感觉，织物图案形成一种动静结合的视觉艺术效果。

2.2 浸渍纱线与普通纱线混合搭配设计

2.2.1 混合搭配织物

图6 斜纹组织图Fig.6 Twill texture pattern

将感温变色材料与树脂黏合剂混合，采用提拉-浸渍的方法赋予白色股线红色的感温变色粉末。利用配色模纹的方法做成格子纹样，主要是2上2下的斜纹组成，两边依旧是蜂巢组织，组织图见图6。

2.2.2 配色模纹图

配色模纹由经、纬色纱排列与织物组织配合，使织物表面呈现色彩饰纹效应[6-7]。将浸渍纱线(比普通红色棉线颜色浅)和普通红色棉线、白色棉线3种不同红色明度的纱线搭配，形成红色明度渐变的配色模纹图，效果见图7。

图7 配色模纹图Fig.7 Match colors mould line picture

2.2.3 混合搭配织物成品图分析

图8为混合搭配设计成品图。当布面温度处于常温时，颜色层次分明，布面呈现白—粉—红的红色纵向明度渐变效果，明度对比适中,纺织品呈现图8(a)的效果。

当常温≤布面温度<38 ℃，红色感温变色材料涂抹的纱线明度变高，普通红色棉线色彩保持原样，布面呈现白—浅粉—红的红色纵向明度渐变效果，明度对比增强，纺织品呈现图8(b)的效果。

图8 浸渍纱线与普通纱线混合搭配设计成品图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 ℃

当布面温度≥38 ℃时，红色感温变色材料涂抹的纱线颜色消失为白色，与普通白色棉线融为一体，普通红色棉线色彩保持原样，形成红白两色明度高调强对比，纺织品呈现图8(c)的效果。

设计中，利用处理过的浸渍纱线进行经纬纱的组织和色彩设计。为达到理想的变色效果,考虑到受温度的影响，处理过的浸渍纱线会产生由深到浅的明度变化，遵循色彩的同类色配色原理，选用了有彩色系中的红色作为选色进行同类色的配色设计，并应用了格子结构的纹样进行色纱交织，产生了3种不同明度的红色调。随着温度的变化，这3种明度色调会产生变化，明度对比效果会逐渐加强[8-9]。

利用配色模纹设计，有意识地将浸渍纱线设计到配色模纹中，其织物的表面会构成各种不同风格与色彩的配色花纹图案，由于感温变色材料的加入，使织物设计更具创意化。

2.3 感温变色材料植入织物的设计

2.3.1 植入设计织物规格

采用三明治结构的织物，将感温变色材料涂于织物的夹层(为将感温变色材料加入织物中间，而设的中间层)，利用透孔组织的空隙显示感温变色材料所带来的颜色变化，其透孔组织如图9所示。

图9 透孔组织图Fig.9 Openwork texture pattern

2.3.2 植入织物设计成品图分析

图10为感温材料植入织物设计成成品图。当布面温度处于常温时，孔洞红色色相明显，与透孔织物上孔洞的形状形成一定的图形，增强了织物表面装饰效果，纺织品呈现图10(a)的效果。当布面温度大于等于常温而小于38 ℃时，孔洞红色色相明度降低，随之出现透孔织物上孔洞若影若显的图形效果，增强了织物表面视觉变幻效果，纺织品呈现图10(b)的效果。当布面温度大于等于38 ℃时，孔洞红色色相消失，透孔织物呈现原有的虚实肌理效果,纺织品呈现图10(c)的效果。

图10 感温变色材料植入织物设计成品图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 ℃

此实验设计为达到理想的肌理变色效果, 更好地表达夹层中由温度所带来的颜色变化，对透孔组织织造完成后，利用面料再造的手法，使织物中一部分纱线利用短纱线分割，分别向两侧靠拢，从而使这2部分纱线之间形成永久性孔洞，以扩大透孔，增强织物表面肌理效果。

从艺术设计的角度分析，不同的透孔组织结构对感温变色材料的视觉表现会产生直接的影响，在设计组织结构时为增加美感，常将透孔组织和其他组织联合应用，制成优美的花式透孔组织，小孔不再均匀分布在织物中，而是形成一定的图案效果[10-11]。在进行织物设计时，可将感温变色材料这种特殊材料所特有的表现语言与这种图案设计完美结合，增强织物表面视觉肌理效果。

对实验样品1和2进行耐洗牢度测试，与GB/T 19817—2005 《纺织品装饰用织物》对照，沾色牢度4～5，变色牢度4，属于优等品。实验样品3因为感温变色材料植入的方式为三明治夹层设计，夹层设计为可拆卸式，故没有相应的色牢度参数。

3 结 论

通过以上实验及在纺织品上的应用效果，从艺术设计的角度，总结出感温变色材料在纺织品设计过程中存在3方面的设计要点。

1)织物印花设计中图形的设计至关重要。因为感温变色材料受到温度的影响，色彩及图形会产生变化，所以，在设计面料图案时，要考虑到图案变化的连续性，在温度的变化过程中，图案也应相应产生完整的图形变化。

2)浸渍纱线与普通纱线混合搭配设计时,色彩的配色方案应多样化。利用处理过的浸渍纱线进行经纬纱线的组织与色彩设计，由于感温变色材料受到温度的影响，色彩的明度会随之产生变化，当温度提高时，色彩的明度会逐渐提高直至消失，对色彩的设计有一定的局限性。为在有限的材料中获得理想的效果，需要在配色上加入普通非感温变色的色纱，不同颜色的穿插，可丰富明度的渐变层次及图形的变化。

3)透孔织物表面肌理效果对感温变色材料表现的影响。透孔织物在实际生产中一般不会采用较长浮长线，因为浮长线越长，孔眼越大，这样就会导致织物结构过于松散，缺乏稳定性，在设计中可采用其他组织和透孔联合制成花式透孔组织，如平纹+透孔，这样可使织物表面肌理更加丰富,也能更好地体现感温变色材料的特性。

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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教育部人文社会科学研究青年基金项目(15YJC760130);2015年新疆维吾尔自治区普通高校人文社会科学重点研究基地资助项目(XJEDU040815C01)

张瑜(1976—)，女，讲师，硕士。主要研究方向为服装与纺织品艺术设计。李群华，通信作者，E-mail：liqunhua@xju.edu.cn。

TS 105.1

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