鄒亞男， 夏風林， 董智佳， 黃夢婷， 儲開元

(1. 江南大學 針織技術(shù)教育部工程研究中心， 江蘇 無錫 214122；2. 江蘇華宜針織有限公司， 江蘇 無錫 214253)

近年來，經(jīng)編全成形技術(shù)發(fā)展日益成熟，因其無縫跡、一體成形的特點，極大地提高了服飾的舒適度與產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。相較于緯編、橫編全成形，經(jīng)編全成形可實現(xiàn)多筒多件編織，更具優(yōu)勢[1]。對于經(jīng)編全成形產(chǎn)品的研究大都為尺寸建模與工藝實現(xiàn)，文獻[2-3]中提到了對經(jīng)編全成形運動裝的款式、尺寸建模與工藝實現(xiàn)，鐘君等[4]對經(jīng)編三維結(jié)構(gòu)賈卡鞋面材料進行了設(shè)計與尺寸預測，但目前的研究多以運動產(chǎn)品為主[5]，鮮有針對脖套進行設(shè)計研究與工藝實現(xiàn)。脖套有著夏季防曬，冬季保暖的作用，除作為日常穿搭裝飾外，還可阻隔空氣中的粉塵及顆粒物，更好地保護呼吸道和面部皮膚，有一定的實用價值。

本文基于對人體頭頸部位數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合經(jīng)編成形工藝進行經(jīng)編全成形脖套的款式設(shè)計，利用不同的賈卡組織完成分區(qū)設(shè)計，實現(xiàn)局部開口的雙層結(jié)構(gòu)，使用WKCAD、Style 3D完成工藝模型和三維虛擬展示模型的建立，最后利用雙針床賈卡經(jīng)編機完成工藝實現(xiàn)。

1 全成形脖套的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1 人體頭頸部位數(shù)據(jù)測量與分析

由于脖套主要用于人體的頭頸部位，參考GB/T 2428—1998《成年人頭面部尺寸》，對人體與脖套接觸的不同器官及數(shù)據(jù)進行整理，結(jié)果如圖1和表1所示。

1—兩耳外寬； 2—頭最大寬； 3—鼻寬； 4—口寬； 5—頸寬； 6—兩下頜角間寬； 7—鼻尖至枕后點距； 8—耳屏至枕后點距； 9—鼻高； 10—鼻下頦下點距； 11—頸長； 12—耳基部長； 13—容貌耳長； 14—頭圍。圖1 頭頸測量示意圖Fig.1 Schematic diagram of head and neck

表1 頭頸各部位尺寸Tab.1 Fabric specification parameters mm

1.2 全成形脖套的款式設(shè)計

為確保佩戴的舒適性，基于人體基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，兼顧各部位功能需求進行脖套設(shè)計。脖套整體為一體成形的筒狀結(jié)構(gòu)，如圖2所示。主體分為5個部分：口罩、濾芯放置處、耳掛、護頸部分和上下端口。

注：①為濾芯放置處； ②為口罩； ③為護頸部分；④為上下端口 ；⑤為耳掛。圖2 脖套款式圖Fig.2 Neck sleeve style drawing

區(qū)別于普通脖套，經(jīng)編全成形脖套貼近口鼻部位的內(nèi)側(cè)有一個開口向上的雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計，可用于放置濾芯，在穿戴時兼?zhèn)淇谡止δ堋Ｔ谌粘７雷o中可根據(jù)不同需求選擇不同材質(zhì)的濾芯，濾芯通常為3層或3層以上結(jié)構(gòu)，內(nèi)外2層為非織造布，中間材質(zhì)多為靜電濾棉、熔噴纖維層，也可根據(jù)功能添加活性炭層[6]?；A(chǔ)濾芯由非織造布、靜電濾棉、非織造布形成3層，可通過靜電吸附有效過濾或阻隔PM2.5，具有良好的過濾性、屏蔽性，增加脖套的防護效果。

經(jīng)編全成形脖套有多種佩戴方式，由于經(jīng)編織物具有良好的伸縮性能，可作為口罩、圍脖、護額、發(fā)繩等使用，如圖3所示。

圖3 脖套使用示意圖Fig.3 Schematic diagram of use of neck sleeve

2 全成形脖套的工藝模型設(shè)計

2.1 全成形脖套設(shè)計區(qū)域劃分

為滿足脖套的功能性與裝飾性[7]，將三維立體的筒狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為二維平面矩形展開圖，方便進行設(shè)計區(qū)域劃分，并依據(jù)實際使用需求應用不同的賈卡組織，主要分為功能區(qū)、設(shè)計區(qū)以及自由區(qū)，如圖4所示。功能區(qū)最為重要，需要實現(xiàn)脖套防護、透氣等功能，主要應用賈卡厚組織及網(wǎng)孔組織。設(shè)計區(qū)主要起到裝飾美觀的作用，通過薄組織、厚組織以及網(wǎng)孔組織的有序排列組合，實現(xiàn)脖套的薄厚層次變化。自由區(qū)則是將功能區(qū)與設(shè)計區(qū)進行銜接，組織結(jié)構(gòu)變化較少。

A—濾芯放置處； B—口罩；C—護頸部分； D—上下端口；E—耳掛。其中Zn表示各部位縱向長度； Hn表示各部位橫向長度； n代表A、B、C、D、E 5個區(qū)域。圖4 功能分區(qū)圖Fig.4 Function zoning map

2.2 全成形脖套各區(qū)域賈卡組織設(shè)計

按照區(qū)域劃分設(shè)計賈卡組織，通過賈卡組織變化完成各區(qū)域具體使用需求，如表2所示。

表2 各區(qū)域賈卡組織設(shè)計Tab.2 Jacquard organization design in each area

A區(qū)域以厚組織為主，輔以薄組織和網(wǎng)孔組織形成規(guī)律排列的點狀結(jié)構(gòu)，有著鮮明的薄厚層次，使織物具有凹凸感，減少織物對于面部的壓迫，同時應用網(wǎng)孔組織增強透氣性。A區(qū)域可與B區(qū)域形成開口向上的雙層結(jié)構(gòu)。在工藝設(shè)計上，A區(qū)域左右及下端采用前后片連接組織使其前后片相連，主要通過梳櫛既對前針床又對后針床進行墊紗運動,來編織連接前后片[8]；四周采用分割組織，下機后通過后道整理使A區(qū)域與后片分離，與前片共同組成向上開口的雙層結(jié)構(gòu)；同時在后片及后腦勺位置形成鏤空，從而減少脖套對于頭部、耳部的壓力，適于長時間佩戴。A區(qū)域賈卡組織設(shè)計如圖5所示。

圖5 A區(qū)域賈卡組織設(shè)計Fig.5 Jacquard organization design in area A.(a) Jacquard organization;(b) Structure simulation

B區(qū)域主要應用于口鼻部位，需要良好的彈性以適應口鼻處的起伏，且作為主要展示區(qū)域需要具有一定的裝飾性，所以采用薄厚組織進行圖案設(shè)計，主要以幾何圖案為設(shè)計元素，其組織設(shè)計如圖6所示。

圖6 B區(qū)域賈卡組織設(shè)計Fig.6 Jacquard organization design in area B. (a) Jacquard organization;(b) Structure simulation

C區(qū)域主要用于頸部，可進行個性化圖案繪制，設(shè)計空間大，裝飾效果好。本文主要采用薄厚組織、網(wǎng)孔組織均勻分布設(shè)計，透氣散熱效果好，其組織設(shè)計如圖7所示。

圖7 C區(qū)域賈卡組織設(shè)計Fig.7 Jacquard organization design in area C.(a) Jacquard organization;(b) Structure simulation

D區(qū)域分布在上下2端，采用羅紋組織拉伸性能好，便于穿戴和固定，其組織設(shè)計如圖8所示。

圖8 D區(qū)域賈卡組織設(shè)計Fig.8 Jacquard organization design in area D.(a) Jacquard organization;(b) Structure simulation

E區(qū)域則采用連續(xù)的網(wǎng)孔組織形成可穿過耳朵的大網(wǎng)孔用于固定脖套，使脖套更好地貼合面部，覆蓋口鼻起到防護效果。

3 全成形脖套的仿真與虛擬展示

3.1 尺寸設(shè)置

基于成年人頭頸數(shù)據(jù)及全成形脖套工藝設(shè)計進行脖套尺寸設(shè)置。以女性為例，參照圖4依據(jù)人體各部位尺寸標準數(shù)據(jù)推導脖套版片各部位數(shù)據(jù)，并根據(jù)各區(qū)域組織密度設(shè)計對應針數(shù)，密度可通過試織小樣獲得。工藝尺寸縱向橫列數(shù)Y(橫列)、橫向針數(shù)X(針)，一般針數(shù)設(shè)置以偶數(shù)為佳；版片縱向尺寸Zn(cm),橫向尺寸Hn(cm)(n代表A、B、C、D、E區(qū)域);各區(qū)域縱向密度PZ(n)(橫列/cm)和橫向密度PH(n)(針/cm)。計算方法為：

X=H(n)×PH(n)

Y=Z(n)×PZ(n)

經(jīng)分析計算得到具體尺寸數(shù)據(jù)如表3、4所示。

表3 脖套縱向尺寸表Tab.3 Neck sleeve vertical size table

表4 脖套橫向尺寸表Tab.4 Neck sleeve horizontal size table

結(jié)合圖4可得經(jīng)編全成形脖套的工藝尺寸縱向總橫列數(shù)為ZA+ZB+ZC+2ZD=700橫列，橫向總針數(shù)為HC=944針。其中區(qū)域E是存在于區(qū)域B中的單一網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，其工藝尺寸數(shù)據(jù)參照B區(qū)域設(shè)置。

3.2 織物結(jié)構(gòu)仿真

WKCAD系統(tǒng)通過對計算機圖形學以及編程技術(shù)與經(jīng)編專業(yè)知識的融合，實現(xiàn)二維模型的立體模擬效果[9]。通過對紗線粗細、材質(zhì)、彈性等因素的調(diào)試，設(shè)置合理的數(shù)據(jù)來提高仿真效果[10]。基于脖套的設(shè)計基礎(chǔ)，將各區(qū)域?qū)馁Z卡組織進行填充，在WKCAD中完成脖套意匠圖繪制，設(shè)置參數(shù)，通過織物仿真導出模擬織物線圈結(jié)構(gòu).png格式文件，使其適用于三維模型的創(chuàng)建。

3.3 經(jīng)編全成形脖套的仿真

在Style 3D的二維界面中進行脖套版片繪制，同步到三維界面，將.png文件以法線貼圖方式對已有版片進行紋理映射。在面料編輯中設(shè)置法線貼圖強度、反射強度、摩擦因數(shù)等模擬出真實的面料效果。

設(shè)計模式中的印花排料可以確保紋理與對應區(qū)域相吻合。進行縫合設(shè)置時織物仿真圖如圖9所示?？p合距離由線上的起始位置確定，縫合方向由箭頭方向確定，設(shè)置前后版片縫合需要保證起始方向的一致性，防止模擬過程中出現(xiàn)扭曲錯位的問題。

圖9 織物仿真圖Fig.9 Fabric simulation diagram

按照位置點進行版片排放設(shè)置進行實物模擬。主要的模擬屬性設(shè)置為5點：粒子間距、模擬厚度、緯向縮率、經(jīng)向縮率、面密度。其中粒子間距代表織物的硬度與品質(zhì)，粒子間距越大，織物越硬，模擬品質(zhì)越差，相反粒子間距越小針織物越為柔軟。模擬厚度代表織物的實際厚度，通過厚度儀對已有的樣布進行測量設(shè)置。經(jīng)緯向縮率表示織物實際穿戴時相較于平鋪狀態(tài)下的收縮比，初始數(shù)值為100%：當設(shè)置數(shù)值小于100%時表示織物彈性較高，數(shù)值越小越貼合人體；當設(shè)置數(shù)值大于100%時表示織物回彈性能較低，數(shù)值越大織物延展性能越好。面密度代表所用織物每平方米的質(zhì)量，一般面密度值越高，表示這種織物越厚。與一般織物仿真不同，由于經(jīng)編全成形脖套為雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計，仿真時層數(shù)需設(shè)定為2。具體設(shè)置見表5。

表5 模擬屬性設(shè)置表Tab.5 Simulation attribute setting table

通過對產(chǎn)品的三維建模和虛擬展示可以預覽產(chǎn)品的外觀以及穿戴效果，如圖10所示。通過參數(shù)設(shè)置模擬真實穿戴效果，反推尺寸設(shè)置、工藝模型是否合適并進行調(diào)整。如模擬穿戴效果過于寬松可適當調(diào)整織物密度或尺寸，在產(chǎn)品織造前完成尺寸、工藝模型優(yōu)化，達到最佳穿戴效果。

圖10 脖套仿真圖Fig.10 Neck sleeve simulation diagram. (a) Front; (b) Side; (c) Back

4 經(jīng)編全成形脖套的工藝實現(xiàn)

由于經(jīng)編全成形脖套需要與人體皮膚直接接觸，適應人體頭頸部位的動態(tài)變化，選用紗線需滿足柔軟親膚，彈性好的特點，因此，選用44 dtex錦綸高彈絲和77 dtex的錦/氨包覆紗，適合春夏季使用。底組織與提花組織采用錦綸絲，賈卡梳采用錦氨包覆絲[11]。

從工藝軟件中輸出上機工藝文件格式，選用機號為E24的RDPJ6/2型雙針床賈卡經(jīng)編機，并在機器控制系統(tǒng)中輸入上機參數(shù)信息，如各梳櫛的牽拉密度和送經(jīng)量等，具體設(shè)置見表6。下機后，需對白坯進行簡單的染色定型等工序，最終得到經(jīng)編全成形脖套，穿戴效果如圖11所示。

表6 經(jīng)編全成形脖套上機參數(shù)設(shè)置表Tab.6 Machine parameter setting table of warp-knitted full-formed neck sleeve

圖11 脖套展示圖Fig.11 Neck sleeve display picture. (a) Front; (b) Side;(c) Back

5 結(jié) 論

本文在普通脖套款式的基礎(chǔ)上，充分考慮人體穿戴時的舒適度進行款式結(jié)構(gòu)設(shè)計，將三維筒形脖套展開轉(zhuǎn)化為平面矩形，進行設(shè)計區(qū)域劃分，并根據(jù)區(qū)域功能特點設(shè)計相應的賈卡組織，建立工藝模型。著重在口鼻部位通過賈卡組織實現(xiàn)雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計，賦予脖套一定的防護效果，并通過三維模型的建立驗證脖套的穿戴效果，反推調(diào)整工藝模型，在織造前完成對產(chǎn)品的數(shù)值調(diào)整，節(jié)約打樣時間與成本。

一體成形雙層結(jié)構(gòu)工藝的實現(xiàn)為經(jīng)編全成形服飾的設(shè)計提供了新的設(shè)計方法。三維建模與虛擬展示可實現(xiàn)產(chǎn)品穿戴效果預覽，為產(chǎn)品研發(fā)過程中反復打樣造成的耗時費料問題提供了有效的解決辦法。