徐艷華， 袁新林

(常州大學 美術與設計學院， 江蘇 常州 213164)

隨著人們對生活品質(zhì)要求的逐步提升，襪子作為服裝配飾已從最初滿足保暖需求而逐漸注重裝飾和審美功能。花紋是襪子滿足人們審美需求的最重要的表現(xiàn)元素[1]。襪子的花紋通常設計在更為顯眼的襪筒部位[2]，與服裝恰當搭配，能夠起到呼應設計主題、強化造型風格的功效[3]。襪子常用小筒徑圓機編織，通過編織方法形成花紋，采用的組織有添紗、移圈與提花等，通常以異色紗線按提花組織多路編織形成花紋為多[4]。隨橫編成形技術的發(fā)展，電腦橫機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，其色段循環(huán)長度有普通的和長距離的。前者色段長度約等于絞紗框長度，多為2～6色，后者色段的長度不受限制[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相融合，隨機中顯規(guī)律性，色彩層次豐富，風格獨特，能較好地滿足設計與審美需求[7-8]。有關段染紗針織物花紋形成方法的研究側重以實驗試織方法得出其規(guī)律性。

段染紗緯編織物花紋的形成主要與彩段長度、彩段循環(huán)長度及織物寬度相關，在三者達到某一比例關系時，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度比及彩段循環(huán)長度共同影響[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，預測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)品設計空間[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造出的三維模型結合提花組織貼圖實現(xiàn)花紋仿真[12]，其仿真效果更好，可拓展襪子的設計方法。

但對于給定的段染紗，其橫編襪子花紋形成規(guī)律及方法少有研究。本文對普通段染紗橫編襪類筒形織物形成花紋方法進行探討，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計提供參考。

1 段染紗色段在筒形織物中分布規(guī)律

圓筒編織是橫機上生產(chǎn)筒形織物的方法，編織時織物是雙層結構，紗線呈圓周螺旋式編織入織物，下機后即成圓筒形態(tài)。圓筒編織是電腦橫機上全成形襪子的主要編織工藝之一[5]。用1根段染紗進行圓筒編織，下機后紗線以線圈單元在筒形織物中呈螺旋形堆疊(見圖1)，色段呈“O”形順序循環(huán)排列，織物呈現(xiàn)出色段圓周錯位疊加效果。當圓筒一周用紗長度與色段循環(huán)長度處于某一比例關系時，織物上會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，各色段轉變?yōu)橥€圈相鄰排列，可稱為色節(jié)(見圖1)，橫列中的色節(jié)長度及排列循環(huán)為h1、h2、h3和h4，并首尾相連呈“O”形堆疊。圓筒一周線圈數(shù)為K，橫密為P，線圈長度為ks，則長Hi的色段對應織物橫列中的色節(jié)長為：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)在橫列中可簡化為若干微小線段相連，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來模擬，其半徑為1，螺距為2π。橫列中色節(jié)的長度為hi(i=1，2，3，…)，則可按一個螺旋周長2π與圓筒周長K/P之比換算成圓柱螺旋線上的色節(jié)長度為ni，即ni=2πHi/(Kks)。

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

假設1根段染紗沿X軸編織一個橫列，則4個色節(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)此假設圓柱螺旋線沿X軸順直，則4個色節(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，則可得到圖2所示色節(jié)排列。

模擬程序設計思路和方法：根據(jù)段染紗設定圓柱螺旋線上各色節(jié)的顏色，針對1個色節(jié)，先劃分為微元段，用MatLab圓柱螺旋線函數(shù)繪制出各微元段，獲得該色節(jié)在圓柱螺旋線上的分布，然后所有色節(jié)同法繪制可獲得1個色節(jié)循環(huán)在圓柱螺旋線上的分布，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)語句在同一圓柱螺旋線上繪制這些色節(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)長度及平均值如表1所示，各色段長度與文獻[8]所述一致。

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

用機號為12G的電腦橫機試織筒形織物，最佳編織密度下度目值為95，測試出線圈長度為6.338 mm， 并計算出一個循環(huán)長度的段染紗在最佳密度下可編織282個線圈。由前文分析可知，如果圓筒一周用紗長度剛好是循環(huán)長度的1倍時，則同色色段將會在相鄰橫列的相同位置出現(xiàn)而形成縱條紋，圓筒一周用紗長度剛好是循環(huán)長度的一半時，則同色色段將會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種段染紗依次順時針編織圓筒一周138針、140針、142針和144針的筒形織物實樣，上機編織寬度依次為69針、70針、71針和72針，如圖5 所示，將線圈長度、色段長度和顏色等參數(shù)帶入MatLab程序模擬出花紋。

圖5 織物實樣與模擬花紋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，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。當圓筒一周用紗長度略小于色段循環(huán)長度的0.5倍時形成左斜紋，而當圓筒一周用紗長度略大于色段循環(huán)長度的0.5倍時形成右斜紋。模擬花紋與織物花紋大體一致，可見模擬的有效性，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。段染紗每個循環(huán)長度、同色段的長度并不是完全一致，以及編織時紗線張力的波動帶來的循環(huán)長度的變化，都可導致織物實際花紋不能與模擬花紋完全一致。如果使用同色段長度、循環(huán)長度均一致的段染紗，編織時采用定長喂紗均可降低誤差。

4 線圈長度變化對花紋的影響

由色節(jié)長度公式可知，色段分布隨線圈長度的變化而變化。這表明筒形織物編織時如果線圈長度發(fā)生變化，其花紋也隨之發(fā)生變化。保持色段循環(huán)長度不變，修改3號段染紗色段長度和顏色來模擬確定花紋的變化情況，結果如表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個數(shù)字表示。

表2 段染紗顏色及色段長度重設Tab.2 Redesign of section dyed yarn

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

圖6 不同線圈長度的模擬花紋Fig.6 Imitated patterns for different stitch length

由圖6可知，線圈長度為原值時，花紋為縱條，且與圖5(f)所示一致。線圈長度逐漸減少，變?yōu)樽笮?，并逐漸接近橫條紋，線圈長度逐漸變大，變?yōu)橛倚?，也逐漸接近橫條紋。線圈長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，與實際情況一致。經(jīng)模擬顯示，當圓筒一周用紗長度剛好為循環(huán)長度的0.5整數(shù)倍時，均可形成縱條紋，而偏大或偏小就會形成斜紋。在圓筒一周用紗長度等于色段循環(huán)長度時，并使用2路編織筒形織物，第1路線圈長度稍調(diào)小，第2路線圈長度稍調(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)上文線圈長度變化對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)段染紗在機號為5G的電腦橫機編織筒形織物予以驗證。最佳編織密度下度目值為70，測試出線圈長度為11.790 mm， 3種段染紗循環(huán)長度為1 752 mm，則一個循環(huán)長度的段染紗在最佳密度下可編織148個線圈。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度為色段循環(huán)長度0.5倍時可形成縱條紋，按此確定3種段染紗順時針編織圓筒一周74針的筒形織物實樣，上機編織寬度為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)小度目值改變線圈長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)在圓筒一周用紗長度大概是色段循環(huán)長度的0.5倍時，將筒形織物沿縱行方向依次分成幾段，相鄰2段用稍稍不同的線圈長度編織，形成的條紋則會在左斜、右斜或縱條之間變化而得到曲折條紋，如圖9所示。不同長度的線圈在織物外觀上并沒有明顯的大小區(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度等于色段循環(huán)長度時，依此確定3種段染紗順時針編織圓筒一周148針的筒形織物實樣，上機編織寬度為74針。用稍調(diào)小和稍調(diào)大的2種線圈長度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，則是因為段染紗循環(huán)長度、同色段長度并不是完全一致所導致的；此外，編織張力的波動帶來循環(huán)長度的變化，也會致使織物花紋不能與模擬花紋嚴格一致。如果段染紗同色段長度一致、每一循環(huán)長度也是一致的，或者編織時采用積極給紗裝置定長喂紗則可極大改善上述問題。

6 結 語

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程序進行模擬，給出段染紗橫編襪子花紋形成方法，得出如下結論：

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，并可用圓柱螺旋線函數(shù)來模擬織物花紋。

2)花紋形狀由圓筒一周線圈用紗長度與段染紗色段循環(huán)長度的比例關系確定，設計生產(chǎn)中可改變線圈長度、編織路數(shù)等來獲得縱條、左斜紋、右斜紋和菱形網(wǎng)紋等。

3)當圓筒一周線圈用紗長度等于段染紗循環(huán)長度一半的整數(shù)倍時，均可形成縱條紋，而偏大或偏小均會形成斜紋。

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