外观及功能多面转换式织物研发

王雪琴， 郑艳威， 肖佳颖， 金艳苹， 陈慰来

(浙江理工大学 a. 材料与纺织学院；b. “纺织纤维材料与加工技术”国家地方联合工程实验室，杭州 310018)



设计与产品

外观及功能多面转换式织物研发

王雪琴a,b， 郑艳威a， 肖佳颖a， 金艳苹a， 陈慰来a

(浙江理工大学 a. 材料与纺织学院；b. “纺织纤维材料与加工技术”国家地方联合工程实验室，杭州 310018)

基于百叶型织物结构的创新设计，旨在研发一款通过多面翻转来达到外观及功能转换的织物。该织物通过机织经纬纱线一体织造而成，由单层透孔结构和双层重纬空心袋状结构条状相间排列。叶片的正反两面分别采用吸湿速干的Calculo纤维和防水耐洗抗紫外的Waveron纤维与普通纱线组合排列而成。随后分别进行了织物的透湿量和紫外线透过率的测定，用以反映产品功能的实用性。随着对织物叶面的翻转，达到不同的外观及功能的切换，该织物可用于多功能变换型窗帘、服装及移动遮蔽等户内外用品。

百叶织物；功能材料；空心袋状结构；多面转换；外观翻转

随着生活水平的提高，人们对纺织品的外观及功能性的要求也越来越高。一方面，无论从服饰还是装饰，如何根据风格需求提供不同图案和外观的纺织品是设计之趋势；另一方面，功能性纺织品已逐渐贯穿于服装、装饰等实用领域中[1]，如抗紫外线、阻燃、光触媒、吸湿速干、防水透湿、抗菌等功能性纱线的不断面世，为设计开发出不同结构的多功能性织物提供了基础[2]。洪桂焕等[3]通过利用功能性纱线进行合并、交织，开发出具有抗紫外线、抗菌、吸湿透气的多功能面料。夏新伟[4]选择含导电丝的纯棉坯布，采用无强碱冷轧堆前处理、还原染料印花、分步分浴阻燃整理和拒水拒油整理，开发了抗静电、阻燃、拒水拒油多功能防护织物。但目前的研究及市场上，具有集多种功能于一身，能根据不同环境而进行功能和外观切换的织物尚未被综合开发。面向未来生活方式的多元化及智能化需求，适宜于不同场合和环境变化在外观及功能上提供相应切换的纺织品研究开发是本文的研究目标。

1　百叶式多面转换式织物的设计概念

百叶织物具有多面翻转的潜力。现有的百叶织物通常由普通面料缝制而成，或采用单一原料由双经轴特殊卷曲装置和特殊组织织造而成[5]，大多外观单一、功能单一。其百叶结构通常需要通过手工裁剪、折叠、黏合、缝纫、或其他手段单一方向地固定于面料一侧，使用方式单一。有些采用针织经编织造的产品往往空隙较大，织物遮光性较差。因此，现有的百叶织物在外观和功能上，无法适合不同场合和环境变化下的多面转换，通常只能作为调光性窗纱或窗帘产品[6]。

本文提出的百叶织物由经纬纱线一体机织技术织造而成，可以通过翻转实现外观和功能上的转化。织物的结构造型如图1折叠前所示：垂直方向为经向、水平方向为纬向；沿着经线方向单层结构与双层空心袋状结构相间排列。双层空心袋状结构在下机后经定型处理，就可折叠成为百叶织物的翻转叶片，成为带有a、b、c、d叶面叶片。

图1　织物结构示意Fig.1　Diagram of fabric structure

百叶的4个叶面可以根据设计用意的变化，分别进行上下不同方向的翻转。当利用提花结构设计时，根据叶面上不同区域需求，分布颜色和功能不同的纬线，以及织出不同的图案，可以达到外观及功能的转换。

例如针对多功能窗帘产品开发，此结构设计可开发出具有透气及多功能闭合的窗帘类产品。如图2所示，在织造时，单层处采用较细纬线以透孔结构织造(虚线处)；而在袋装双层处则可以根据需要采用多重不同功能纬线：如叶面a表面采用智能调温纬线、叶面b表面采用防水纬线、叶面c表面采用吸湿速干纬线、叶面d表面采用防紫外纱线，使双层叶片的4个叶面具有不同的功能。当不需要功能防护时，可使多面转换式织物的叶片撑开90°，露出设计有透孔组织的单层结构，以增加通光和空气的流通。当需要抗紫外线、隔热功能防护时，可翻转织物叶片与经向贴合方向，让叶面a和叶面d露在正反外侧。当需要防水、透湿功能防护时，让叶面b和叶面c露在正反外侧。

图2　叶片翻转示意Fig.2　Schematic diagram of leaf turning

同时，4个面上的图案和颜色可根据需要进行颜色和外观图案的切换。如冬日时，面向室外的叶面纬线选用深黑色，而面向室内的叶面纬线选用暖色系；夏日时，面向室外的叶面纬线选用浅银反光色，而面向室内的叶面纬线选用蓝冷色系。同理，图案则可以根据室内装饰风格进行变化，如可以一面简洁素色时，另一面用花纹装饰满足不同审美感受。此时叶片上循环大的图案布局可以根据翻转的叶片进行分段式组合，当叶片闭合式，图案可以连续地完整展现出，如图3所示。

图3　叶片连续图案布局Fig.3　Diagram of continual leaves patterns

2　多面转换式织物设计

2.1设计方案

此次实施案例的多面转换式织物设计尺寸如图4所示：多面转换式织物单个循环水平宽度设计为37.5 cm，4个循环组成的面料门幅为150 cm；纵向的每个单层结构处的高度设计为5 cm，每个双层空心袋状处的高度设计为10 cm(制成的单个叶片的高度为5 cm)。

图案规划如下：其单层处不带花纹，为透孔素色组织；形成叶片的双层袋状处分别设计了2种以提花方式形成的纹样图案。如图4所示，叶面a和b上的图案为四方连续型现代简洁花卉图案P1：当叶面a1和a2、或叶面b1和b2闭合相接时，形成一个完整的四方连续型现代简洁花卉图案。叶面c和d上设计的图案为条形图案：叶面c1和c2、叶面d1和d2在叶片翻转闭合时，也组合成一个条形图案P2。

图4　图案设计及分布Fig.4　The design and distribution of patterns

利用现代织机投纬系统的灵活性，功能性材料的分布规划主要集中于纬线方向。由于试样条件的限制，此案例的设计没有从纬向4种功能出发，而主要从吸湿透气性和抗紫外线性的功能角度出发，选用的功能性纱线是从浙江佳人新材料有限公司采购到的具有吸湿速干性的异型纱Calculo，以及具有抗紫外线、防风耐水作用的异型纱Waveron。Calculo纤维拥有高度异形化的截面，这种不定形曲面使纤维间产生空隙，能充分吸收水分，并且纤维表面具有凹槽能加快水分的扩散，使得纤维具有吸湿速干性。Waveron纤维拥有四面扁平状的截面，这种扁平截面具有防透性，对紫外线、空气和水都有阻隔作用。这两种功能性纱线分别被设计分布于织物百叶叶面处的两个向外的表面，其中异型纱Calculo的位置分布见图5的空心圆圈标记“Ο”，异型纱Waveron的位置分布见图5的空心三角标记“Δ”。

图5　织物经向结构剖面示意Fig.5　Cross section along warps

2.2规格及纹织工艺

织物的基本材料规格如下：经线1组，纬线4组。面料经纱为白色133.3 dtex/36 f涤纶低弹网络丝；甲纬为白色83.3 dtex/24 f异型纱Calculo，乙纬为浅蓝色普通111.1 dtex/36 f涤纶低弹网络丝，丙纬为银白色83.3 dtex/24 f异型纱Waveron，丁纬为白色普通111.1 dtex/36 f涤纶低弹网络丝。单层处为乙纬，双层处甲、乙纬按1︰1排列在上层，丙、丁纬按1︰1排列在下层(图4)。上机经密设定为64根/cm，单层结构的上机纬密设定为28根/cm，袋状结构区域的上机总纬密为28×4根/cm。

为实现以上结构，试织时的组织规划如下：单层处纬线为普通涤纶低弹网络丝，组织为八枚透孔组织，用以增加单层地方的透气和透光。在空心袋状上层处(图5中a和c的区域)纬线和奇数经线交织为纬二重结构：向外的白色甲纬“Ο”以8枚纬缎及其加强纬面缎纹织出图案P1，乙纬以相配的8枚经缎纹交织。空心袋状下层处(图5中b和d的区域)纬线和偶数经线交织也为纬二重结构：下层向外的丙纬(图5中“Δ”的示意处)以8枚经缎及其加强经面缎纹织出图案P2；向内的丁纬以相配的8枚纬缎交织。

用于织造的三色意匠图见图6，宽度×高度=37.5 cm×30 cm，纵格数2 400，横格数840。上面的三个意匠色分别代表不同组织，见表1。投纬信息在单层处1个横格对应1根丁纬，双层处则1个横格分别对应甲纬、乙纬、丙纬、丁纬，乙、丙、丁纬处需要使用停撬功能增加纬密。在相应的提花软件中制成用于电子提花机的纹板图，局部见图7。

图6　意匠图及投纬信息示意Fig.6　Craft pattern and arrangement of wefts表1　织物组织设计Tab.1　Design of fabric weaves

投纬意匠色1单层意匠色2奇经偶经意匠色3奇经偶经甲无全空全空乙无全空全空丙无全提全提丁全提全提

图7　纹板图局部Fig.7　Part of weave pattern for machine

3　样品及性能测试

3.1样品外观及成品

按照以上示例工艺设计，经电子提花织机织造，得到了单层结构与双层空心袋状结构相间排列的半成品织物。其中采用Calculo纤维作为功能性纱线原料的一面记为织物的正面，采用Waveron纤维作为功能性纱线原料的一面记为织物的反面，外观展示如图8所示。面料采用类似色纱线织造，故而图案呈现出暗纹效果，外观淡雅。

制成百叶织物成品时，需对双层空心袋状处折叠，再做热定型处理。也可根据软硬需要，在织物正反面的叶片中加入黏合衬做黏合定型，或插入辅助型硬插片便于成形翻转。这样，织物样品就具有了百叶织物的外观效果(图9)，当叶片上下翻动，不同的图案展现出来。

图8　半成品织物外观Fig.8　Appearance of fabric samples

图9　百叶式成品外观Fig.9　Appearance of folded blinds fabric

3.2透湿性能分析

采用透湿杯法测量案例织物的透湿量，通过透湿量的大小来判断织物的透湿性能[7]。试验用样品取上述双层处分成两片进行测试，织物都是在成品制作的黏合定型前测试其功能性的。所用仪器为YG601型织物透湿仪，将被测试织物裁剪成若干直径为80 mm的圆形试样，每3个试样为一组在透湿仪中测试4 h，试验结果如表2所示。其中，透湿量根据下式计算：

(1)

式中：WVT为每平方米每天(24 h)的透湿量，g/m2·h-1；t为试验时间，h；Δm为同一试验组合体两次称重之差，g；S为试样试验面积，m2。

表2　透湿性测试数据Tab.2　Moisture permeability measurement data

从表2的透湿量计算结果及依照GB/T 12704.1—2009《纺织品织物透湿性试验方法》可以看出：被测试的空心袋状上层织物的透湿量都在3 000 g/m2·h-1以上，说明含有异型纱Calculo的空心袋状上层织物具有良好的透湿性；被测试的空心袋状下层织物的透湿量都在500 g/m2·h-1以下，说明含有异型纱Waveron的空心袋状下层织物具有一定的耐水性。故而织物样品正面叶片的叶面具有吸湿透气功能，反面叶片的叶面具有防水功能。如遇雨水时，可尝试将有异型纱Waveron的叶面对外，而吸湿透气型叶面对内。

3.3抗紫外线性能分析

目前国内外用来表示对紫外线防护能力的指标有：紫外线透过率、紫外线防护系数UPF等[8-9]。防护系数UPF能客观反映织物防护紫外线的能力，用UVA区(320～400 nm)和UVB区(280～315 nm)的平均透过率来计算，其值越大，织物的抗紫外线能力越强。本文采用Labsphere(蓝菲光学)的UV-2000F测试仪对案例织物的空心袋状下层进行抗紫外线性能测试，具体数据见表3。

表3　UV-2000F测试内容及结果Tab.3　UV-2000F test contents and results

依据中国GB/T 18830—2009《纺织品防紫外线性能的评定》中的规定，当样品防护系数UPF的值大于30，UVA透过率小于5%时，所测试样织物才可以被称为是“防紫外线产品”[9]。从表3可看见：被测试织物的UPF值大于30，UVA透过率小于5%，说明含有异型纱Waveron的空心袋状下层织物达到了中国抗紫外产品检测标准的规定。故而，如遇强紫外线时，反面叶片对着阳面则可以有效保护里面的材料及空间。

4　结　论

本文提出了一种利用机织单双层间断式条状分布的结构来制作可翻转的百叶状面料的新理念和方法，通过不同功能的纬线、纹样效果分布，实现成品功能和外观的变化来满足面料使用时可能产生的切换需求。

文中展示的实施案例采用Calculo纤维和Waveron纤维作为其中的功能性纱线原料，配以合理的组织设计和引纬顺序，经电子提花织机一体织造，得到了单层结构与双层空心袋状结构相间排列的半成品百叶织物。再将半成品百叶织物做叶片定型处理，最终得到每个叶片的两个叶面分别具有花卉图案和条形图案两种不同外观的成品百叶织物。织物样品的正反两面的叶片经测试证明，一面织物叶片具有良好的透湿性，另一面织物叶片具有抗紫外线和一定的防水功能。因此，通过翻转百叶织物的叶片，可以满足人们在不同环境下需要遮光抗紫外线/防水、透湿等使用需求。

本次试织的案例织物只采用了两种功能的演绎作为示范研究。如何在功能性原料选用、纬纱搭配、组织及纹样设计，以及最终成品设计方面加深探索，进一步拓展其产品概念、形式及多功能产品的开发是未来此研究的方向。

[1]张明霞,张玉清.功能性纺织品开发生产现状及其发展趋势[J].中国纤检,2008(1):70-72.ZHANG Mingxia, ZHANG Yuqing. Functional textile products development, production status and development trend[J]. China Fiber Inspection,2008(1):70-72.

[2]张辉,沈兰萍,张建春.多功能性织物的开发[J].纺织科学研究,2003,14(1):30-33.

ZHANG Hui, SHEN Lanping, ZHANG Jianchun. Development of multi-functional fabrics[J]. Textile Science Research,2003,14(1):30-33.

[3]洪桂焕,党旭艳.透湿抗紫外线多功能面料的研发[J].丝绸,2009(1):18-19.

HONG Guihuan, DANG Xuyan. Research and development of anti-ultraviolet multifunctional fabric moisture permeability[J]. Journal of Silk,2009(1):18-19.

[4]夏新伟.抗静电/阻燃/拒水拒油多功能防护织物的开发[J].印染,2010,36(20):35-37.

XIA Xinwei. Development of multifunctional protective clothing[J]. Dyeing & Finishing,2010,36(20):35-37.

[5]李素平,朱苏康.百叶窗帘织物全成形加工的工艺研究[J].河北纺织,2009(1):70-76.

LI Suping, ZHU Sukang. Study on the process of the whole forming process of the venetian blind fabrics[J]. Hebei Textile,2009(1):70-76.

[6]白玉林,白津晖.窗帘与织物[J].纺织学报,1994,15(10):42-44.

BAI Yulin, BAI Jinhui. Curtain and fabric[J]. Journal of Textile Research,1994,15(10):42-44.

[7]徐军,陈益松.用透湿杯法测量织物的湿阻[J].东华大学学报(自然科学版),2011,37(5):610-613.

XU Jun, CHEN Yisong. Measuring the fabric water vapor resistance by cup method[J]. Journal of Donghua University(Natural Science Edition),2011,37(5):610-613.

[8]周蓉,刘杰.抗紫外线纺织品的生产与测试分析[J].纺织学报,2004,25(3):94-95.

ZHOU Rong, LIU Jie. Production and test analysis of anti-ultraviolet textiles[J]. Journal of Textile Research,2004,25(3):94-95.

[9]朱航艳,于伟东.纺织品抗紫外线性能与评价[J].纺织导报,2003(5):141-144.

ZHU Hangyan, YU Weidong. The anti-ultraviolet textiles and evaluation[J]. China Textile Leader,2003(5):141-144.

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

国家社会科学基金项目(12BG064)；浙江省重点科技创新团队数字化纺织项目(2011R50004)；浙江省高校重中之重学科开放基金项目(材纺政201510)

TS155.6

A

1001-7003(2016)07-0049-06引用页码: 071201