段染纱横编织物花纹预测

袁新林， 徐艳华

(常州大学 艺术学院， 江苏 常州 213164)

段染纱横编织物花纹预测

袁新林， 徐艳华

(常州大学 艺术学院， 江苏 常州 213164)

为方便快捷地预测出给定段染纱编织的横编织物所形成的花纹形状，对段染纱色段的分布特征和横编织物的编织方式进行分析，探讨了段染纱色段在横编织物中的分布规律，确定其可用三角波函数来模拟。并用MatLab语言编程模拟出给定段染纱编织的横编织物花纹，预测结果与编织实样有很好的一致性。研究结果表明：段染纱色段分布特征结合横编的往返编织方式，可在织物上形成多变的花纹，花纹形状与段染纱色段循环长度和织物横列用纱长度密切相关；用MatLab程序可简便地实现花纹的预测，生产中可通过改变编织针数来获得所需的花纹，也可根据花纹的需要来选用或设计段染纱。

段染纱； 横编织物； 花纹预测；色段分布规律

一直以来，色织毛衫的生产是先依照提花图案选用色纱，再根据花纹结构确定色纱排列等提花工艺，然后上机编织。由于每根色纱均为1种颜色，因此颜色分界清晰，图案效果明显，但在色彩变幻方面显得单调而无新意，不能满足消费者日益提高的审美要求[1]。近年来，由于横编技术的发展和新型原料的运用，促进了毛衫的新颖、个性和多元化设计，特别是花式纱线在毛衫中的应用，较好地满足了人们不断追求时尚、新颖、别致的需求[2]。

段染纱是在一根纱线上染出多种颜色的色纱，有普通段染和长距离段染2大类。普通段染纱色段长度一般不超过绞纱框长度，长距离段染纱色段长度基本不受限制[3]。用段染纱编织毛衫，可将纱线特点与毛衫肌理效果、时尚款式相结合，呈现风格独特、色彩层次丰富，在无规律中显规律性，在平面中显立体感，最大程度地满足审美的需要[4-5]。

有关段染纱在毛衫织物上形成花纹规律的研究以实验试织和分析得出其规律性为多。用段染纱编织平针及罗纹织物可形成散状、条状、波形或菱形等花纹，花纹形状与色段循环长度，段染比例，织物幅宽和组织等参数密切相关[6-7]，在色段循环长度、色段长度比及织物幅宽处于某一契合点时，可呈现条纹、菱形、平行四边形等花纹[8]。史晶晶等[9]用试织结合计算机方格填色方法研究双色段彩纱平针织物图案形成机制，发现菱形花纹的形成受总循环段长、色段段长比及织物幅宽用纱量的影响。朱洋等[10]分析了色纺段彩纱在横编针织物上形成竖条、横条、斜纹和点纹等图案形成机制，并开发出图案设计仿真软件，可大致预测纬平针织物图案，虽对收放针后的图案不好预测，但仍可作为针织物图案设计的工具。

因为段染纱横编织物花纹的多变，使得生产前能较难确定花纹效果。对于给定段染纱，如能简单快速地预测织物花纹效果，则既减少试织所用时间和材料，又有助于设计师设计出更多更好的产品。本文就普通段染纱在横编织物上花纹的形成规律进行研究，根据段染纱颜色分布特征，分析横编织物上颜色分布规律，进行色段分布模拟，并用Matlab语言编程，通过预测出给定段染纱在横编织物上所形成的花纹，为横编织物的设计和生产提供了参考。同时，也可根据此原理来选用特定类型花纹，乃至设计段染纱线。

1 段染纱色段分布特征

普通段染纱是以绞纱的形式、分段染色而成，色段长度依需要而定。图1示出绞纱分段染色时的状态。图1(a)中一圈长为L的环状绞纱拉直后成2根相互平行的纱段，长度为L/2；图1(b)表示分2段染色，色段长度依次为L1和L2；图1(c)表示分3段染色，色段长度依次为L1、L3和L2；图1(d)表示分4段染色，色段长度依次为L1、L3、L4和L2。由图1可见，同色色段在2根平行纱段的相同位置出现。

图1 段染分段示意图Fig.1 Segment color distribution in space dyeing.(a)1 segment; (b)2 segments; (c)3 segments; (d)4 segments

图2 色段分布循环示意图Fig.2 Distribution cycle of segment color. (a)1 segment; (b)2 segments; (c)3 segments; (d)4 segments

2 段染纱横编织物花纹模拟

2.1 色段在横编织物中分布规律

横编织物生产时一根纱线来回往返编织，纱线在织物中呈S形堆叠分布。用段染纱编织时，各色段呈S形顺序依次循环出现，如图3所示。外观上呈现出多种颜色堆叠、交错的效果。随着各色段在织物中分布的变化，可形成色彩变幻的花纹，如散状纹、条状纹、斜纹、波浪纹或菱形纹等，花纹变幻、丰富多彩[7]。在色段循环长度、色段长度、色段分布和织物宽度存在一定的关系时，则会在织物上形成特定外观的花纹[8]。

图3 横编织物中色段分布示意图Fig.3 Segment color distribution in flat knitted fabric

2.2 色段在横编织物中分布模拟

为分析段染纱编织后形成的花纹，将织物横列中各色段简化为线段，分布形式可简化为锯齿形分布，则可用三角波来模拟，如图4所示。振幅为2,对应于织物的宽度比值，波长为2π，对应于2个横列织物的高度比值。各色段在横列中的长度为li(i=1，2，3，…)，可按振幅与织物宽度D之比换算成三角波上色段长度为ai，即ai=2li/N。

图4 色段在三角波中分布示意图Fig.4 Segment color distribution in triangle wave

第1段的MatLab三角波函数模拟语句为y1=0∶001∶a1，x1=sawtooth(y1,0.5)+1，plot(x1,y1,′b′,′linewidth′,2)；第2段模拟语句为y2=a1∶0.001∶a1+a2，x2=sawtooth(y2,0.5)+1，plot(x2,y2,′r′,′linewidth′,2)；第3、4段的类推；再用循环语句将所有色段均模拟在同一三角波中，则可得到该段染纱横编织物的花纹。对图3所示横编织物中色段分布模拟后得到如图5所示花纹。

图5 色段在横编织物中分布模拟Fig.5 Simulation of segment color in flat knitted fabric.(a) 6 courses; (b) 60 courses

2.3 色段在横编织物中分布验证

选用4种具有相同线密度、不同分段情况的段染毛纱，依次编号并测量每种毛纱的色段长度，结果如表1所示。

表1 段染纱明细Tab.1 Specification of section dyed yarn

注：表中顺序列数字表示段染纱色段的顺序，两端的色段为一段，用一个数字表示；中间的色段为同色色段，分别用无上标和有上标区分。

在电脑横机上编织试验确定平针织物的最佳编织密度，测量计算出线圈长度为6.338 mm。4种段染纱平均循环长度为1 787.5 mm，则可编织的线圈数为282个。由图2可知，如果编织一横列线圈用纱长度恰好为色段循环长度的0.5倍，则各色段在每隔一横列出现的位置相同，最后可形成纵条纹。由此拟定1至4号段染纱分别编织140针、141针、142针和143针宽的平针织物，将色段长度、颜色、线圈长度和编织针数等参数带入模拟程序预测织物花纹，如图6所示。

图6 织物花纹与模拟花纹Fig.6 Fabric samples and patterns simulation. (a)Sample of 1; (b) Simulation of 1; (c) Sample of 2; (d) Simulation of 2; (e) Sample of 3; (f) Simulation of 3; (g) Sample of 4; (h) Simulation of 4

由图6可见，虽然实物花纹的细节不够完善，但各个花纹整体效果与预测结果基本一致，说明了模拟的有效性。织物花纹轮廓不够清晰、条纹不够顺直的原因主要是段染纱每一圈的各色段长度及色段循环长度并不是严格一致的，如图6(a)、(c)所示；织物编织过程中的张力波动引起纱线伸长不一，色段循环长度发生变化，实际花纹并不能与理论模拟的完全一致。如图6(e)所示3号织物菱形网纹中有一段是纵条纹，就是由于在这几横列编织时，张力变大导致纱线有所伸长而形成。

3 织物宽度变化对色段分布影响

横编织物主要用于毛衫的生产，并通过收放针工艺获得成型衣片，即衣片不同部位编织针数不同。由色节长度公式可知，色段的分布随针数变化而变化。只改变编织的针数，并将各参数带入模拟程序预测织物花纹，如图7所示。

图7 编织针数变化的模拟花纹Fig.7 Patterns simulation of different knitting needle. (a)141 needles; (b)140 needles; (c)142 needles; (d)139 needles; (e)143 needles; (f)137 needles; (g)145 needles; (h)134 needles; (i)148 needles

为确定花纹的变化情况，将2号段染纱的色段数、各色段长度和颜色重新设计成表2所示。

表2 段染纱设计Tab.2 Design of section dyed yarn

由图7可知，编织针数为141针时，花纹较接近纵条纹，并与图6(d)基本一致。 而在编织针数变化后纵条纹逐渐倾斜，并在织物边缘有如光束的镜面反射一样折回；斜纹之间相互交叉成菱形网纹。针数变化越大，偏斜越大，菱形网纹纵向越密集，花纹越不明晰。

进一步的花纹模拟发现，随编织针数的变化，依次呈现在纵条纹—菱形网纹—不确定花纹—菱形网纹—纵条纹；不确定的花纹有波纹、点纹、散花纹等。对于长距离段染纱，将会在花纹中穿插入横条纹。

4 结 论

本文在分析普通段染纱色段分布特征及其在横编织物上的分布规律，并给出其横编织物花纹的模拟方法，得出如下结论。

1)段染纱色段分布特征结合横编的往返编织方式，可在织物上形成多变的花纹，对于给定的段染纱可通过三角波函数来模拟预测织物花纹。

2)花纹形状主要与段染纱循环长度和织物宽度相关，实际应用中可改变织物宽度来获得所需的花纹，也可根据花纹需要来选用或设计段染纱。

3)花纹模拟时要输入色段长度，可见该模拟方法也适用于长距离段染纱横编织物花纹的预测。

4)用MatLab程序也可实现段染纱横编织物多变花纹的预测，方法简单且容易实现。

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Patternpredictionofflat-knittedfabricwithsectiondyedyarn

YUAN Xinlin， XU Yanhua

(CollegeofArts,ChangzhouUniversity,Changzhou,Jiangsu213164,China)

In order to simply predict the pattern shape of flat-knitted fabric with a given section dyed yarn, the characteristics of segment color distribution and the knitting way of the fabric were analyzed. The distribution regularity of segment color in the fabric was defined and could be simulated using the triangle wave. A simulation program for pattern of the flat knitted fabric with the given section dyed yarn was developed by using a MatLab program. The predicted results are in good agreement with the fabric samples. The result shows that changeable patterns can be formed as the characteristics of segment color distribution combined with the knitting way of the fabric. The pattern shape is closely related to the length of color segment cycle and yarn used in a course of the fabric. The prediction of pattern can be easily realized by the MatLab program. The required pattern can be obtained by changing the number of knitting needles and by selecting or designing the section dyed yarn.

section dyed yarn; flat-knitted fabric; pattern prediction; segment color distribution regularity

TS 186.3； TS 184.6

A

10.13475/j.fzxb.20161203505

2016-12-21

2017-07-06

江苏省基础研究计划(自然科学基金)面上研究项目(BK20151258);江苏省“六大人才高峰”资助项目(2015-XCL-033);常州大学校基金资助项目(ZMF16020064，ZMF16020065)

袁新林(1971—)，男，副教授，硕士。主要研究方向为针织技术及针织服装工艺。徐艳华，通信作者，E-mail：xyh@mail.dhu.edu.cn。