晏棲云

（商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 商丘 476000）

聚合物光纖（POF）由于它不受電磁干擾，重量輕、柔韌且呈纖維形式且成本相對較低，因此非常適合集成于紡織品，以增強織物的智能特性。從設(shè)計的角度來看，POF 具有一些有趣的特性。由于它是透明的，所以當集成到紡織品結(jié)構(gòu)中時，照明元素在一定程度上是隱藏的，無需在設(shè)計中刻意隱藏，不發(fā)光時，織物的外觀與普通織物無異。目前研究人員和設(shè)計師在編織結(jié)構(gòu)中利用它來創(chuàng)造引人注目的紋理，將 POF 織物與絲網(wǎng)印刷等其他紡織工藝相結(jié)合，進一步提高設(shè)計的復(fù)雜性。在 POF 織物的設(shè)計中，研究人員成功地將纖維作為緯線（水平）紗線整合到編織結(jié)構(gòu)中，纖維與經(jīng)紗（垂直）交織，從而保持在紡織品結(jié)構(gòu)中。這種技術(shù)雖然成功地將POF 集成到了紡織品結(jié)構(gòu)中，但它們限制了用此種材料進行服裝設(shè)計可能性。編織POF 織物不能被切割成為成型的衣片，因為這會破壞整個織物上的光傳輸，而且織物無法像傳統(tǒng)織物那樣懸垂，這進一步限制了它的潛力，POF 的上述特性使得生產(chǎn)緊身發(fā)光服裝頗為困難，其他方面如剛度和纖維的非彈性性質(zhì)等也會對服裝的形狀產(chǎn)生負面影響。此外，鑲嵌POF 限制了針織物的延展性，因為針織物的延展性是通過環(huán)狀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的。

1 發(fā)光POF 服裝的設(shè)計限制

POF 織物的一些獨特特性，使其融入服裝制作過程變得更加復(fù)雜，POF 發(fā)光服裝使用的經(jīng)常是將POF 垂直加入到織物中去。其原因可以通過對Urban Glow 連衣裙的分析來加以說明。在 Urban Glow 作品中，POF 織物用于寬松的懸袖。由于 POF 需要在織物邊緣連接光源，因此垂直加入POF更實用，以便將光源隱藏在服裝中。垂直加入POF 的另一個原因是織物的方向會影響服裝的懸垂性。這在傳統(tǒng)的圖案切割中可以看到。例如，斜裁服裝（從經(jīng)線或緯線旋轉(zhuǎn) 45 度）會使衣服更好地貼合身體曲線。對于POF 而言，剛度是指機織織物在平行于POF 的方向上可以輕松折疊，但不能在垂直于POF的方向上折疊，因此必須將織物定向為POF 垂直加入，以便將織物收攏并縫合到服裝上。水平加入POF 會導(dǎo)致衣服的一部分發(fā)生了形狀改變。

目前，服裝設(shè)計領(lǐng)域僅限于在矩形面板中使用POF，為了創(chuàng)造彎曲接縫的外觀，相鄰的織物衣片會設(shè)計彎曲邊緣，然后將其放置在POF 織物上，充當框架，這會導(dǎo)致衣服下側(cè)的織物過多，可能會引起不適或有損衣服的外觀。

針織面料可以針織成樣片形狀，從而解決圖案裁剪限制的潛力，由于面料無須裁剪，編織成型可以減少使用框架方法編織的 POF 服裝中存在的多余織物，從而設(shè)計出更貼身的服裝。

通過使用鑲嵌技術(shù)將POF 集成到針織物的技術(shù)。在這種技術(shù)中，POF 交織在針織線圈之間。由于鑲嵌技術(shù)將 POF 交織在針織環(huán)之間，而不是將其拉過針織環(huán)，因此POF 受到的力較小，從而減少了對纖維的損壞程度。

鑲嵌技術(shù)常用于緯編針織物，在緯編中POF 可以分段集成，或與蛇形形狀的連續(xù)POF 結(jié)合在一起。連續(xù)POF 的一個挑戰(zhàn)是每行必須間隔得更遠，以防止急彎造成損壞，使整個織物的發(fā)光效果稀疏。雖然鑲嵌可以用于機器編織，但因為纖維不能很好地固定在針織結(jié)構(gòu)中，每根垂直插入的紗線都必須通過單獨的喂紗器喂入，這限制了可以插入針織物的POF 股線的數(shù)量，達不到創(chuàng)造大面積發(fā)光效果。

2 研究假設(shè)

通過對現(xiàn)有 POF 研究的分析，本研究有兩個研究假設(shè)：一是 POF 可以集成到環(huán)狀結(jié)構(gòu)中，同時仍能產(chǎn)生發(fā)光織物。先前的研究強調(diào)需要盡量減少損壞，并通過嵌入光纖以防止過度彎曲來做到這一點。二是一旦確定了編織 POF 的技術(shù)，就應(yīng)該可以使用成型的針織織物面板設(shè)計緊身針織 POF 服裝通過管理織物的拆卸張力，將 POF 包含到針織結(jié)構(gòu)中。

3 研究方法

設(shè)備：Wealmart 工業(yè)手搖7 針距針織機。

面料：腈綸紗2/15 nm。

0.25mm PMMA 聚合物光纖作為最小彎曲半徑。

研究分為兩部分，一是針織POF 結(jié)構(gòu)的開發(fā)，二是針織POF 服裝的設(shè)計與生產(chǎn)。針織POF 針織結(jié)構(gòu)的開發(fā)探索了不同針織結(jié)構(gòu)對針織物POF 發(fā)光的影響，找到最佳張力設(shè)置和編織速度，以降低POF 斷裂的風(fēng)險。對不同的針織POF 織物結(jié)構(gòu)進行了實驗，以找到一種方法來減少POF 與金屬表面（例如針）的接觸，并最大限度地減少POF 緊密環(huán)的數(shù)量。

4 確定編織聚合物光纖的技術(shù)

4.1 建立基本的POF 編織方法

實驗的起點是一個全針羅紋結(jié)構(gòu)，POF 可以編織到結(jié)構(gòu)中，但環(huán)狀結(jié)構(gòu)會造成過多的嚴重損壞，從而阻止光沿纖維的傳播。為了減少嚴重損壞，必須減少POF 的循環(huán)次數(shù)。所采取的方法是在單針床上編織POF，而在雙針床上編織腈綸紗線。這樣一來，POF 可以頻繁浮線編織，但整體針織物將類似于單床平針織結(jié)構(gòu)。盡管六個相鄰的針通常是連續(xù)浮動的最大數(shù)量，但浮動長度為5～9 個相鄰的針，POF 可以成功地集成到針織結(jié)構(gòu)中（圖1為針織POF 織物的針設(shè)置）。

POF 的針腳三角設(shè)置為略高于腈綸紗線的值，腈綸為11，POF 為13。較高的針跡凸輪值對應(yīng)較長的線圈長度。針跡凸輪設(shè)置過低或過高都會導(dǎo)致玻璃纖維的損壞程度更高，而針跡凸輪設(shè)置對羊毛/腈綸紗線沒有顯著影響。通過兩種不同的線圈三角設(shè)置，可以保持主針織物（腈綸紗線）的外觀，同時在不太可能造成POF 嚴重損壞的設(shè)置下編織纖維。POF 的針腳凸輪值僅增加了2，不會導(dǎo)致兩個針床的拉線張力出現(xiàn)顯著不平衡，從而導(dǎo)致線圈形成問題。POF 針織在后床上，而腈綸紗針織在前床（早期試驗發(fā)現(xiàn)前床無法牢固地固定POF 環(huán)）。為了產(chǎn)生密集的發(fā)光區(qū)域，使用的圖案是在兩個床上使用兩道腈綸紗線，然后僅在后床上編織兩道POF（圖2 為針織結(jié)構(gòu)圖）。這種圖案旨在讓纖維附著在主織物上，而不是將POF 編織為單獨的層，兩層腈綸紗使POF層間隔很近。兩道工序的最小值是由于機器的限制，需要將托架返回機器右側(cè)以切換喂紗器，可以增加丙烯酸路線以改變POF 路線之間的距離。

4.2 光源連接

在針織物結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要考慮的POF 的另一個方面是光源連接。POF 需要延伸到織物的寬度之外，以便將其捆綁并連接到光源上。為了實現(xiàn)這一點，在織物邊緣添加了一個額外的窄針織部分（圖3），針織的“廢料”部分與主POF 針織物間隔開，以將POF 延伸到主織物的寬度之外，以創(chuàng)建松散、浮動的POF 部分用于捆扎?！皬U料”由一個3 針寬的單床背床針織部分組成，放置在遠離主織物邊緣20 針或更遠的地方。在主織物起針后，廢料部分將單獨起針，這些部分的拉力通過爪形墜保持。

5 POF 針織服裝設(shè)計

5.1 成型針織POF 片

用插肩袖針織套頭衫測試POF 針織物的塑形能力，POF針織部分被放置在服裝前片的成型區(qū)域，作為橫跨胸部的寬水平條帶。使用“5×1”POF 針設(shè)置圖案，使用兩道腈綸紗到兩道POF 的圖案。需要解決的關(guān)鍵因素是在成形針織件中包含額外的廢料部分。廢料部分在針織過程的后期起針，并納入服裝的成型中?？椢镞吘壍娜樢浦梁筢槾?，成為廢段，而相鄰的針跡則按定型花樣移入。一旦廢料部分和主織物之間的距離達到20 針長，POF 就可以編織到織物片中?？椢锏倪吘壧砑恿祟~外的重量以保持足夠的織物剝離力。廢料部分沒有移入，因為沒有必要保持POF 浮子的長度一致，只需最小長度即可。將更長的POF 束修剪成所需的長度會更有利。

5.2 服裝組合

服裝的其他部分：背部、袖子、領(lǐng)子和腰帶，均未使用POF 編織。首先將纖維粘合成束并修剪掉多余的紗線。前片的POF 部分包括兩側(cè)的兩個束（圖4）。使用兩個較小的束減少了該部分中織物的聚集。由于一個LED 發(fā)出的光只能到達衣服的中心，所以每側(cè)都安裝了一個LED 耦合器。一旦衣服連接在一起，其余的電子設(shè)備就會連接起來。LED 耦合器連接到POF 束，并將電線焊接在一起，以將LED 連接到放置在腰帶中的電池上（圖5）。

針織POF 套頭衫（圖6）展示了POF 在針織結(jié)構(gòu)中使用時的設(shè)計可能性。對于紡織品設(shè)計而言，與鑲嵌POF 相比，針織POF 可創(chuàng)造出更具質(zhì)感的發(fā)光織物，對于后續(xù)進一步探索針織結(jié)構(gòu)的操縱及其對發(fā)光圖案的影響提供了可能。

對于時裝設(shè)計而言，能夠制作成型的POF 服裝片減少了對服裝設(shè)計的限制。針織技術(shù)可與織物成型結(jié)合使用，以創(chuàng)造成型織物片，進而可用于制作更合身的服裝。針織結(jié)構(gòu)提供的可擴展性也適用于這個目的。針織POF 具有縱向可拉伸性和橫向少量拉伸性。POF 防止針織物水平收縮的程度與沒有POF 的區(qū)域相同。與這個直徑的POF 配對時的織物重量對服裝的形狀沒有太大影響。

結(jié)論

針織POF 連肩套頭衫展示了編織聚合物光纖納入合身服裝的能力。創(chuàng)建了一種用于基于紡織品發(fā)光的新型紡織品結(jié)構(gòu)，它解決了與鑲嵌POF 相關(guān)的纖維滑動和懸垂性差的問題。通過將POF 編織成為成型的織物片，解決了機織POF 服裝的設(shè)計局限，通過將更具彈性的織物和成型的服裝片相結(jié)合，可以更輕松地制作合身的服裝。

雖然已經(jīng)設(shè)計出針織和組裝針織 POF 服裝的基本技術(shù)，但仍有進一步研究的空間。編織技術(shù)可以進一步改進，以減少對光纖的嚴重損壞并改善成型衣片的外觀。從設(shè)計的角度來看，還有進一步探索POF 針織的空間，并改善織物的物理特性，例如手感、延展性和懸垂性。