徐艷華， 袁新林

(常州大學(xué) 美術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院， 江蘇 常州 213164)

隨著人們對(duì)生活品質(zhì)要求的逐步提升，襪子作為服裝配飾已從最初滿(mǎn)足保暖需求而逐漸注重裝飾和審美功能?；y是襪子滿(mǎn)足人們審美需求的最重要的表現(xiàn)元素[1]。襪子的花紋通常設(shè)計(jì)在更為顯眼的襪筒部位[2]，與服裝恰當(dāng)搭配，能夠起到呼應(yīng)設(shè)計(jì)主題、強(qiáng)化造型風(fēng)格的功效[3]。襪子常用小筒徑圓機(jī)編織，通過(guò)編織方法形成花紋，采用的組織有添紗、移圈與提花等，通常以異色紗線(xiàn)按提花組織多路編織形成花紋為多[4]。隨橫編成形技術(shù)的發(fā)展，電腦橫機(jī)逐漸用于襪子的編織，襪頭和襪跟采用局部編織工藝，襪腳、襪筒和襪口采用圓筒編織工藝，能真正實(shí)現(xiàn)襪子的全成形編織[5]。

段染紗是具有多種不同顏色段的花式紗線(xiàn)，其色段循環(huán)長(zhǎng)度有普通的和長(zhǎng)距離的。前者色段長(zhǎng)度約等于絞紗框長(zhǎng)度，多為2～6色，后者色段的長(zhǎng)度不受限制[6]。用段染紗編織針織物，可將針織物的肌理效果與段染紗的特點(diǎn)相融合，隨機(jī)中顯規(guī)律性，色彩層次豐富，風(fēng)格獨(dú)特，能較好地滿(mǎn)足設(shè)計(jì)與審美需求[7-8]。有關(guān)段染紗針織物花紋形成方法的研究側(cè)重以實(shí)驗(yàn)試織方法得出其規(guī)律性。

段染紗緯編織物花紋的形成主要與彩段長(zhǎng)度、彩段循環(huán)長(zhǎng)度及織物寬度相關(guān)，在三者達(dá)到某一比例關(guān)系時(shí)，織物將形成條紋、網(wǎng)紋等花紋[8-9]。段染紗平針織物菱形花紋的形成受織物一橫列用紗量與彩段長(zhǎng)度比及彩段循環(huán)長(zhǎng)度共同影響[10]。橫編織物中段染紗的分布規(guī)律可用三角波函數(shù)模擬，預(yù)測(cè)花紋與編織花紋具有很好的一致性[8]。特別的紡紗和染色技術(shù)賦予段染紗豐富的色彩和肌理效果，加以充分利用可拓寬針織產(chǎn)品設(shè)計(jì)空間[11]。段染紗針織物花紋的多變，加上襪子穿著后又呈三維圓筒狀態(tài)，使得生產(chǎn)前較難確定其所形成的花紋效果。襪子的花紋可在OpenGL中利用貝塞爾曲面構(gòu)造出的三維模型結(jié)合提花組織貼圖實(shí)現(xiàn)花紋仿真[12]，其仿真效果更好，可拓展襪子的設(shè)計(jì)方法。

但對(duì)于給定的段染紗，其橫編襪子花紋形成規(guī)律及方法少有研究。本文對(duì)普通段染紗橫編襪類(lèi)筒形織物形成花紋方法進(jìn)行探討，根據(jù)段染紗色段分布特征，分析得出段染紗在橫編筒形織物上色段分布和花紋形成規(guī)律，編制MatLab語(yǔ)言程序模擬花紋，并據(jù)此給出段染紗橫編襪子形成花紋的方法，以期為段染紗襪子的花紋設(shè)計(jì)提供參考。

1 段染紗色段在筒形織物中分布規(guī)律

圓筒編織是橫機(jī)上生產(chǎn)筒形織物的方法，編織時(shí)織物是雙層結(jié)構(gòu)，紗線(xiàn)呈圓周螺旋式編織入織物，下機(jī)后即成圓筒形態(tài)。圓筒編織是電腦橫機(jī)上全成形襪子的主要編織工藝之一[5]。用1根段染紗進(jìn)行圓筒編織，下機(jī)后紗線(xiàn)以線(xiàn)圈單元在筒形織物中呈螺旋形堆疊(見(jiàn)圖1)，色段呈“O”形順序循環(huán)排列，織物呈現(xiàn)出色段圓周錯(cuò)位疊加效果。當(dāng)圓筒一周用紗長(zhǎng)度與色段循環(huán)長(zhǎng)度處于某一比例關(guān)系時(shí)，織物上會(huì)形成某一形狀的花紋。

圖1 筒形織物中色段分布Fig.1 Distribution of color segments in tubular fabric

以色段循環(huán)數(shù)為4的段染紗為例，在圓筒編織成筒形織物后，各色段轉(zhuǎn)變?yōu)橥€(xiàn)圈相鄰排列，可稱(chēng)為色節(jié)(見(jiàn)圖1)，橫列中的色節(jié)長(zhǎng)度及排列循環(huán)為h1、h2、h3和h4，并首尾相連呈“O”形堆疊。圓筒一周線(xiàn)圈數(shù)為K，橫密為P，線(xiàn)圈長(zhǎng)度為ks，則長(zhǎng)Hi的色段對(duì)應(yīng)織物橫列中的色節(jié)長(zhǎng)為：hi=Hi/Pks。

2 段染紗在筒形織物中分布模擬

各色節(jié)在織物中呈圓柱螺旋式分布，為模擬如圖1所示的分布，將各色節(jié)在橫列中可簡(jiǎn)化為若干微小線(xiàn)段相連，如圖2所示，各色節(jié)的分布則可用與色節(jié)的圓柱螺旋式分布形式一致的圓柱螺旋線(xiàn)來(lái)模擬，其半徑為1，螺距為2π。橫列中色節(jié)的長(zhǎng)度為hi(i=1，2，3，…)，則可按一個(gè)螺旋周長(zhǎng)2π與圓筒周長(zhǎng)K/P之比換算成圓柱螺旋線(xiàn)上的色節(jié)長(zhǎng)度為ni，即ni=2πHi/(Kks)。

圖2 圓柱螺旋線(xiàn)中色節(jié)分布Fig.2 Distribution of color segments in cylindrical helix

假設(shè)1根段染紗沿X軸編織一個(gè)橫列，則4個(gè)色節(jié)在X軸上的位置可依次表示成：(0，h1)、(h1，h1+h2)、(h1+h2，h1+h2+h3)和(h1+h2+h3，h1+h2+h3+h4)，并依此循環(huán)。將該橫列按筒徑“O”形堆疊，就得到圖1所示的色段排列。據(jù)此假設(shè)圓柱螺旋線(xiàn)沿X軸順直，則4個(gè)色節(jié)位置依次為：(0，n1)、(n1，n1+n2)、(n1+n2，n1+n2+n3)和(n1+n2+n3，n1+n2+n3+n4)，并依此循環(huán)；再以1為半徑“O”形堆疊這一直線(xiàn)，則可得到圖2所示色節(jié)排列。

模擬程序設(shè)計(jì)思路和方法：根據(jù)段染紗設(shè)定圓柱螺旋線(xiàn)上各色節(jié)的顏色，針對(duì)1個(gè)色節(jié)，先劃分為微元段，用MatLab圓柱螺旋線(xiàn)函數(shù)繪制出各微元段，獲得該色節(jié)在圓柱螺旋線(xiàn)上的分布，然后所有色節(jié)同法繪制可獲得1個(gè)色節(jié)循環(huán)在圓柱螺旋線(xiàn)上的分布，最后根據(jù)編織一定高度的筒形織物所需的段染紗色段循環(huán)次數(shù)確定色節(jié)循環(huán)次數(shù)，按此次數(shù)用循環(huán)語(yǔ)句在同一圓柱螺旋線(xiàn)上繪制這些色節(jié)循環(huán)，則獲得圖3所示的色段分布模擬圖。模擬程序流程如圖4所示。

圖3 筒形織物中色段分布模擬Fig.3 Imitation of color segments in tubular fabric

圖4 模擬程序流程Fig.4 Framework of imitation program

3 段染紗筒形織物花紋形成驗(yàn)證

選用4種不同色段分布的77 tex段染毛/腈綸紗(70/30)，各自顏色排列順序、分段數(shù)、循環(huán)長(zhǎng)度及平均值如表1所示，各色段長(zhǎng)度與文獻(xiàn)[8]所述一致。

表1 段染紗分段情況與循環(huán)長(zhǎng)度Tab.1 Specification and cyclic length of section dyed yarn

用機(jī)號(hào)為12G的電腦橫機(jī)試織筒形織物，最佳編織密度下度目值為95，測(cè)試出線(xiàn)圈長(zhǎng)度為6.338 mm， 并計(jì)算出一個(gè)循環(huán)長(zhǎng)度的段染紗在最佳密度下可編織282個(gè)線(xiàn)圈。由前文分析可知，如果圓筒一周用紗長(zhǎng)度剛好是循環(huán)長(zhǎng)度的1倍時(shí)，則同色色段將會(huì)在相鄰橫列的相同位置出現(xiàn)而形成縱條紋，圓筒一周用紗長(zhǎng)度剛好是循環(huán)長(zhǎng)度的一半時(shí)，則同色色段將會(huì)在每隔一橫列的相同位置出現(xiàn)而形成縱條紋。據(jù)此確定4種段染紗依次順時(shí)針編織圓筒一周138針、140針、142針和144針的筒形織物實(shí)樣，上機(jī)編織寬度依次為69針、70針、71針和72針，如圖5 所示，將線(xiàn)圈長(zhǎng)度、色段長(zhǎng)度和顏色等參數(shù)帶入MatLab程序模擬出花紋。

圖5 織物實(shí)樣與模擬花紋Fig.5 Fabric patterns and imitated patterns. (a) Fabric of 1#; (b) Imitation of 1#; (c) Fabric of 2#; (d) Imitation of 2#; (e) Fabric of 3#; (f) Imitation of 3#; (g) Fabric of 4#; (h) Imitation of 4#

由圖5可見(jiàn)，段染紗在筒形織物上形成的花紋主要有縱條紋、左斜紋和右斜紋。當(dāng)圓筒一周用紗長(zhǎng)度略小于色段循環(huán)長(zhǎng)度的0.5倍時(shí)形成左斜紋，而當(dāng)圓筒一周用紗長(zhǎng)度略大于色段循環(huán)長(zhǎng)度的0.5倍時(shí)形成右斜紋。模擬花紋與織物花紋大體一致，可見(jiàn)模擬的有效性，但模擬花紋與織物花紋存在一定誤差，如條紋邊緣不夠清晰和順直，條紋傾斜角度也有些差異。段染紗每個(gè)循環(huán)長(zhǎng)度、同色段的長(zhǎng)度并不是完全一致，以及編織時(shí)紗線(xiàn)張力的波動(dòng)帶來(lái)的循環(huán)長(zhǎng)度的變化，都可導(dǎo)致織物實(shí)際花紋不能與模擬花紋完全一致。如果使用同色段長(zhǎng)度、循環(huán)長(zhǎng)度均一致的段染紗，編織時(shí)采用定長(zhǎng)喂紗均可降低誤差。

4 線(xiàn)圈長(zhǎng)度變化對(duì)花紋的影響

由色節(jié)長(zhǎng)度公式可知，色段分布隨線(xiàn)圈長(zhǎng)度的變化而變化。這表明筒形織物編織時(shí)如果線(xiàn)圈長(zhǎng)度發(fā)生變化，其花紋也隨之發(fā)生變化。保持色段循環(huán)長(zhǎng)度不變，修改3號(hào)段染紗色段長(zhǎng)度和顏色來(lái)模擬確定花紋的變化情況，結(jié)果如表2所示。表中“色段排列順序”中的數(shù)字表示段染紗色段，兩端的色段為一段，用1個(gè)數(shù)字表示，中間的色段為同色色段，按色段循環(huán)順序用2個(gè)數(shù)字表示。

表2 段染紗顏色及色段長(zhǎng)度重設(shè)Tab.2 Redesign of section dyed yarn

然后改變線(xiàn)圈長(zhǎng)度，以6.338 mm為中間值，取其值變化±0.625%、±1.25%、±2.5%和±5%共9個(gè)線(xiàn)圈長(zhǎng)度值，將各參數(shù)輸入程序模擬出花紋，如圖6所示。圖中呈現(xiàn)的深灰色實(shí)為紫色，淺灰色實(shí)為綠色，黑色仍為黑色。

圖6 不同線(xiàn)圈長(zhǎng)度的模擬花紋Fig.6 Imitated patterns for different stitch length

由圖6可知，線(xiàn)圈長(zhǎng)度為原值時(shí)，花紋為縱條，且與圖5(f)所示一致。線(xiàn)圈長(zhǎng)度逐漸減少，變?yōu)樽笮?，并逐漸接近橫條紋，線(xiàn)圈長(zhǎng)度逐漸變大，變?yōu)橛倚?，也逐漸接近橫條紋。線(xiàn)圈長(zhǎng)度作較小范圍的變化，就可從左斜紋變成右斜紋。斜紋在段染紗襪子中較為常見(jiàn)，與實(shí)際情況一致。經(jīng)模擬顯示，當(dāng)圓筒一周用紗長(zhǎng)度剛好為循環(huán)長(zhǎng)度的0.5整數(shù)倍時(shí)，均可形成縱條紋，而偏大或偏小就會(huì)形成斜紋。在圓筒一周用紗長(zhǎng)度等于色段循環(huán)長(zhǎng)度時(shí)，并使用2路編織筒形織物，第1路線(xiàn)圈長(zhǎng)度稍調(diào)小，第2路線(xiàn)圈長(zhǎng)度稍調(diào)大，這樣同一根段染紗的相同色段在筒形織物上每隔一橫列在同一位置稍有移位地出現(xiàn)，則形成左斜紋與右斜紋相互交叉構(gòu)成菱形網(wǎng)紋，如圖7 所示。

圖7 2路編織的模擬花紋Fig.7 Imitated pattern for 2 feeders

5 段染紗筒形織物花紋形成方法

據(jù)上文線(xiàn)圈長(zhǎng)度變化對(duì)花紋的影響分析可得段染紗筒形織物花紋形成方法，并據(jù)此另選3種不同色段分布的166.7 tex毛/腈綸(70/30)段染紗在機(jī)號(hào)為5G的電腦橫機(jī)編織筒形織物予以驗(yàn)證。最佳編織密度下度目值為70，測(cè)試出線(xiàn)圈長(zhǎng)度為11.790 mm， 3種段染紗循環(huán)長(zhǎng)度為1 752 mm，則一個(gè)循環(huán)長(zhǎng)度的段染紗在最佳密度下可編織148個(gè)線(xiàn)圈。表3示出166.7 tex毛/腈綸段染紗分段情況。

表3 166.7 tex毛/腈綸段染紗分段情況Tab.3 Segmmentation of 166.7 tex wool/acrylic section-dyed yarn

1)依前文所述筒形織物圓筒一周用紗長(zhǎng)度為色段循環(huán)長(zhǎng)度0.5倍時(shí)可形成縱條紋，按此確定3種段染紗順時(shí)針編織圓筒一周74針的筒形織物實(shí)樣，上機(jī)編織寬度為37針。所得筒形織物花紋為縱條紋，如圖8所示。稍稍調(diào)大和調(diào)小度目值改變線(xiàn)圈長(zhǎng)度則可形成左斜紋或右斜紋。

圖8 直條紋筒形織物Fig.8 Tubular fabric with straight striped. (a) Sample 5; (b) Sample 6; (c) Sample 7

2)在圓筒一周用紗長(zhǎng)度大概是色段循環(huán)長(zhǎng)度的0.5倍時(shí)，將筒形織物沿縱行方向依次分成幾段，相鄰2段用稍稍不同的線(xiàn)圈長(zhǎng)度編織，形成的條紋則會(huì)在左斜、右斜或縱條之間變化而得到曲折條紋，如圖9所示。不同長(zhǎng)度的線(xiàn)圈在織物外觀上并沒(méi)有明顯的大小區(qū)別。

圖9 曲折條紋筒形織物Fig.9 Tubular fabric with zigzag striped. (a)Sample 5;(b)Sample 6; (c) Sample 7

3)依前文所述筒形織物在圓筒一周用紗長(zhǎng)度等于色段循環(huán)長(zhǎng)度時(shí)，依此確定3種段染紗順時(shí)針編織圓筒一周148針的筒形織物實(shí)樣，上機(jī)編織寬度為74針。用稍調(diào)小和稍調(diào)大的2種線(xiàn)圈長(zhǎng)度2路編織，筒形織物上左斜紋與右斜紋相互交叉而形成菱形網(wǎng)紋，如圖10所示。

圖10 菱形網(wǎng)紋筒形織物Fig.10 Tubular fabric with rhombic reticulation(a) Sample 1; (b) Sample 2; (c) Sample 3

圖8～10中所示筒形織物條紋邊緣不夠順直，則是因?yàn)槎稳炯喲h(huán)長(zhǎng)度、同色段長(zhǎng)度并不是完全一致所導(dǎo)致的；此外，編織張力的波動(dòng)帶來(lái)循環(huán)長(zhǎng)度的變化，也會(huì)致使織物花紋不能與模擬花紋嚴(yán)格一致。如果段染紗同色段長(zhǎng)度一致、每一循環(huán)長(zhǎng)度也是一致的，或者編織時(shí)采用積極給紗裝置定長(zhǎng)喂紗則可極大改善上述問(wèn)題。

6 結(jié) 語(yǔ)

本文分析普通段染紗色段在橫編筒形織物上的分布規(guī)律，用MatLab程序進(jìn)行模擬，給出段染紗橫編襪子花紋形成方法，得出如下結(jié)論：

1)段染紗色段分布規(guī)律融合橫編筒形織物的圓周編織方式，可形成多彩多樣的條狀花紋，并可用圓柱螺旋線(xiàn)函數(shù)來(lái)模擬織物花紋。

2)花紋形狀由圓筒一周線(xiàn)圈用紗長(zhǎng)度與段染紗色段循環(huán)長(zhǎng)度的比例關(guān)系確定，設(shè)計(jì)生產(chǎn)中可改變線(xiàn)圈長(zhǎng)度、編織路數(shù)等來(lái)獲得縱條、左斜紋、右斜紋和菱形網(wǎng)紋等。

3)當(dāng)圓筒一周線(xiàn)圈用紗長(zhǎng)度等于段染紗循環(huán)長(zhǎng)度一半的整數(shù)倍時(shí)，均可形成縱條紋，而偏大或偏小均會(huì)形成斜紋。

4)當(dāng)筒形織物縱向相鄰2段用稍有不同的線(xiàn)圈長(zhǎng)度編織，則可形成曲折條紋；當(dāng)相鄰2路用稍有不同的線(xiàn)圈長(zhǎng)度編織，則可形成菱形網(wǎng)紋。