全成形針織孕婦托腹褲的工藝模型與實現

劉露 叢洪蓮 黃嫻 沙莎

摘要：為了探討全成形四針床電腦橫機開發(fā)服裝品類的多元性，以優(yōu)化孕婦托腹褲的服用性能作為出發(fā)點，對全成形針織孕婦托腹褲的成形原理和工藝模型進行研究。文章根據孕晚期女性的體型特征，梳理和分析了托腹褲的結構設計及編織工藝，實現了全成形針織孕婦托腹褲的一體成形。研究表明：針對孕婦腹部凸出的體型特征，可用局部編織來形成腹部的立體空間量;襠部連接的成形可選用雙拼角編織，能起到較好的加固作用;托腹部位的花型設計可采用正反針移針組織，能同時兼具彈性和承重性;腹部局部編織和圓筒編織收針的針數，可通過全成形工藝轉換的數學規(guī)律計算得出。文章最后對托腹褲進行了性能測試，結果顯示其托腹結構具有一定的彈性和承重性，試穿對象的主觀評價整體良好，驗證了全成形針織孕婦托腹褲工藝模型與編織原理的可行性。

關鍵詞：針織全成形;托腹褲;結構設計;成形原理;工藝轉換;編織實現

中圖分類號：TS184.5文獻標志碼：A文章編號： 10017003（2022）06008008

引用頁碼： 061111

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2022.06.011（篇序）

基金項目： 國家自然科學青年基金項目（61902150）

作者簡介：劉露（1994），女，博士研究生，研究方向為基于3D成形技術的柔性智能孕婦服裝研發(fā)。通信作者：叢洪蓮，教授，cong-wkrc@163.com。

針織孕婦托腹褲是現代孕期女性常備的一種功能服裝，其腹部結構可以為孕婦腹部提供一個向上托舉的支撐作用來緩解孕肚過重引起的腰痛不適，具有一定的人性化服用功能。但目前市場上的針織托腹褲都存在縫線擠壓皮膚引起不適、托腹功能欠佳、工藝繁瑣等問題，全成形技術可以生產一次成型、無需二次套口縫合的服裝，能夠為孕婦這一特殊群體提供舒適的孕期著裝體驗。目前有唐雨潔等^[1-2]探討了孕婦全成形毛衫上的工藝設計與應用、薛嘉雯^[3]研究總結了普通針織托腹褲的結構處理技巧、吳改紅^[4]對孕婦褲的原型建立提供了解決方案，但以上專家學者沒有針對性地將全成形技術作為針織托腹褲的研究出發(fā)點。因此，本文針對孕晚期女性的三維體型特征探討了全成形針織托腹褲的二維版型結構，分析其成形原理和工藝實現方案，旨在優(yōu)化針織孕婦托腹褲的穿用性能，為全成形技術下的孕婦服裝研發(fā)提供理論依據及參考。

1 全成形托腹褲工藝原型

1.1 孕婦三維體型特征

孕期女性的體型變化主要集中在腰、腹、臀等部位，其中腹圍的變化最大，因此托腹褲的工藝設計一定要以孕婦體型特征的變化為基礎。首先應測量并分析妊娠期女性這三個維度的尺寸數值，并分析其變化特點，以便對托腹褲款式與尺寸規(guī)格進行合理設計^[5]。圖1為孕晚期女性的體型及其三維模型。需要測量的孕婦身體尺寸主要包括孕婦腰圍y_WL、腹圍y_AL、臀圍y_HL、前襠長L_OP、后襠長L_PQ。隨著孕期的增加，孕婦的腰圍、腹圍、臀圍尺寸也會隨之增大。假設孕晚期的腹圍為y′_AL，那么孕婦腹圍與月份之間的關系可簡化為下式所示：

y′_AL=kx+y_AL（1）

式中：k為腰圍、腹圍、臀圍隨著孕期增加的變化系數（k>0）;x為妊娠月份，按照從孕晚期開始穿用托腹褲來計算，x的取值為8同理，孕婦腰圍、臀圍與月份之間的關系亦可參考式（1）。

1.2 托腹褲二維工藝版型

目前市場上的孕婦托腹褲從結構上分有單層托腹款和交叉雙層托腹款，從外形上分有寬松款和緊身款，從長度上看有

七分褲、九分褲和長褲。本文針對較為常見的單層托腹九分緊身款展開研究，這種款式多為高腰設計，托腹結構一般起自恥骨底端、兩側至髖骨、向上延伸包覆前側孕肚和后腰，可以起到承托孕肚、緩解孕期腰痛的作用。而主體褲筒則需尺寸合身以適應孕婦體形^[6]，具體結構如圖2（a）所示。結合平面制版技術將其展開后可以得到圖2（b）中的二維版片，WL、AL、HL、CL、KL分別是腰圍線、腹圍線、臀圍線、襠線和膝圍線，L₂、L₃分別為前后襠長。托腹褲結構左右對稱，主要包括托腹結構和主體褲身兩個部分。

2 全成形托腹褲成形工藝

針織全成形技術可以實現托腹褲從紗線到成衣的一體編織，無需褲片的拼接與縫合，避免了縫線不牢、擠壓皮膚等問題，縮短了工藝流程，更提高了孕婦下肢的穿用舒適性。本文全成形針織孕婦托腹褲的一體成形采用從褲口到腰頭的豎向編織方式，主要包括褲筒（含襠下拼角）編織、托腹結構編織和腰頭編織三個部分，整體的成形編織工藝如圖3所示。

2.1 褲筒成形工藝

褲筒的整體成形編織是按照褲口羅紋、褲筒、襠下拼角三個步驟進行。在組織設計上，考慮到胎兒在發(fā)育時會使孕婦下肢血液回流受阻導致靜脈曲張，本文選用輕薄舒適且回彈性好的平紋組織。

褲筒的成形編織以襠部的拼角工藝最為關鍵。本文全成形針織托腹褲的襠下拼角方式采用了雙拼角，可以在襠下連接處進行重復的局部羅紋編織以加固N點與N′點之間的連接。這種橫向拼角連接更貼合人體，孕婦腿部活動的自由度高，也較為牢固耐穿。如圖4（a）為其拼角示意，圖4（b）為襠下拼角加固的3D線圈模擬。其拼合過程為：首先左褲筒邊緣的兩個線圈形成扭轉線圈，以成圈補洞加固拼角;然后左褲筒邊緣的兩根針向右褲筒針床上轉移，將兩褲筒的線圈連接起來;接著織針一邊在兩側原褲筒的線圈上成圈，一邊在襠部編織單個的1×1羅紋線圈來反復加固拼角。經統計，左褲筒向右褲筒轉移的4個線圈在拼角過程中，圖4（c）中第六步所示的1號～3號線圈均編織了2次，加固了襠下拼角的連接^[7-8]。

2.2 托腹結構成形工藝

環(huán)腰托腹的結構是孕婦褲立體成形的關鍵。妊娠晚期女性的腹部是一個凸出的三維弧面，該結構主要起到包覆腹部、承托孕肚的作用，其立體結構如圖5（a）所示。因此，托腹結構的組織設計選用了厚實但回彈性好的正反針移針花型，圖5（b）為該部位的花型組織設計，其中棕色塊為前上針床編織前片的反面線圈，藍色塊指前下針床編織前片正面線圈。移針組織的編織原理如圖5（c）所示，這種組織通過正反針之間的移位，使線圈以羅紋編織的方式相互交疊在一起，因此織物較為厚實，承托性能良好，可以緩解孕婦腰椎的負擔;同時孕肚所需要的橫向延伸性能也十分優(yōu)越，不會壓迫到胎兒。

2.2.1 成形原理

按照全成形工藝原理，本文將托腹結構的編織分為R區(qū)、S區(qū)、T區(qū)三個部分，工藝模型分區(qū)如圖6所示。首先是R區(qū)的局部編織。局部編織又稱引返編織或楔形編織，是指在編織時同一針床上部分織針暫時停止編織，但織針上的線圈不退下來，另一部分織針則繼續(xù)進行編織。當需要時暫停編織的織針重新進入編織，從而編織出如肩斜、袖山弧線和圓下擺等特殊織物結構的一種工藝。本文托腹結構R區(qū)使用的是兩邊暫停中間編織的局部編織方式，該過程中主體褲身的線圈需要停止成圈，先單獨編織前身腹部的花型組織。這部分是前片比后片多出的部分縱向余量，用以實現腹部所需的立體凸面空間^[9]，可較好地貼合凸起的孕肚。接著是S區(qū)，過程中之前暫停編織的前后身平針線圈重新參與成圈，與前片的移針組織一起進行圓筒編織。身片兩側的平針線圈要分次進行均勻收針，并與中間移針區(qū)域的線圈重疊，來減少參加平針編織的線圈數量，使得褲身側邊不形成接縫，尺寸更合體舒適。最后編織T區(qū)，該部分是前片和后片同時編織托腹結構上側的移針組織，以及中間的平針組織，直至后片開始引返編織時結束。至此，本文的針織全成形托腹褲通過結構設計與褲身完成了無縫銜接，實現了從褲擺到腰線部位的一體成形。

2.2.2 工藝轉換

全成形托腹褲托腹部位的轉換以平面制版中的女褲紙樣為基礎，主要是R區(qū)的局部編織和S區(qū)的圓筒編織的工藝轉換。該過程需考慮褲身前后片的橫縱向尺寸、編織針數及編織方向，都應遵循全成形工藝技術的編織原理。

1） 局部編織轉換。孕后女性腰腹維度的增加主要都集中在前身，所以平面制版中會把相較于孕前增加的維度都加在前身片，比如前片的腰圍為：

L前=（L′_WL-L_WL）+L_WL/2=L′_WL-L_WL/2??? （2）

全成形圓筒編織形成的服裝是前、后身等寬的二維平面形態(tài)，因此托腹褲的前后片橫向尺寸只能是一致的。結合全成形技術特點，在前片進行局部編織能縱向增加腹部的立體空間量，局部編織的長度可用孕期女性前、后襠長之差作為參考。如圖7所示，L₂為托腹褲的前襠長，L₃為托腹褲的后襠長，L_go′為后片托腹的下邊緣到襠部的長度，L_fh為后片腰線到托腹下邊緣的長度，L_eo為前片托腹結構下邊緣到襠部的距離。利用公式（3）（4）（5）將托腹褲的各個橫縱尺寸進行工藝計算，并將其轉化為全成形編織工藝，如下式所示：

M=L_go′·ρ_Y1+L_fh·ρ_Y2（3）

N=L_eo·ρ_Y1+（L₂-L_eo）·ρ_Y2（4）

P=M-N??? （5）

式中：M為轉換后的后襠長針數，N為轉換后的前襠長針數，則P即為前片托腹結構的局部編織針數;ρ_X1、ρ_Y1為主體褲身平針組織的橫密和縱密，ρ_X2、ρ_Y2為托腹部分移針組織的橫密和縱密;織物密度與四針床電腦橫機機號、紗線細度、機器度目、編織組織等工藝參數相關，上機成形前可通過試織小樣的方法確定橫縱密^[10]。

2） 圓筒編織收針轉換。托腹結構在完成恥骨上側的局部編織后，逐漸靠近孕婦腹部最大圍，其中的托腹移針組織在逐步加針編織。但是為貼合孕婦體型從腹圍到腰圍的整體尺寸遞減，褲前片的平針組織要從L_uc到L_ab邊緣收針直至線ab處，在減少維度的同時保證花型的完整。在全成形工藝中，收針要分次均勻進行以實現編織的平衡和服裝的外在美觀性。通過計算橫向變化的尺寸和托腹區(qū)域橫密之間的乘積，可得該范圍兩側的收針針數，如下式所示：

n=（L_uc+L_dv）/ρ_X2-（L_ab+L_cb）/ρ_X1（6）

式中：線ab為局部編織理論上結束的行數，n為托腹結構在該區(qū)域應收的全部針數。按照全成形工藝中較為穩(wěn)定的單次左右兩側各收2針來計算，S區(qū)的收針次數為n/4。

結合全成形工藝轉換得到的收針圓筒編織原理，如圖8所示。

2.3 腰頭成形工藝

腰頭的成形編織分為腰頭引返、收針編織、平搖編織和平收針四部分，編織工藝模型如圖9（a）所示。前、后片的引返編織是為了更加貼合人體后腰處曲線，按照先右后左的順序在兩側引返織針上成圈，并以此作為一個周期向上循環(huán)編織。698811A5-559C-44BC-938F-44674D2B9355

每次的引返線圈都比上一周期相應減少，直至完成引返部分的成圈編織。在編織腰頭的過程中，先收針減少參與成圈的織針數量，以避免孕婦穿著時腰部出現松滑。最后，前后針床織針繼續(xù)完成2×2羅紋腰帶的圓筒編織，并以平收針處理結束。引返編織意匠圖和原理如圖9（b）（c）所示。

3 全成形針織托腹褲編織實現

3.1 原料選用

為滿足孕婦在妊娠期逐漸增長的體型維度，全成形針織托腹褲的原料應具有良好的回彈舒適性。本文托腹褲的主紗選用20 tex的黏膠，其纖維化學成分基本與棉纖維相同，因此具有棉纖維手感柔軟、光澤好的特性，并且其超強的抗靜電性能讓衣片十分滑爽不會附著于皮膚，而良好的吸濕性與透氣性使其具有良好的透氣、調濕功能，含濕率也符合人體皮膚的生理要求。此外，為了進一步增加全成形針織托腹褲的彈性，在平紋組織和羅紋組織中混織入氨綸單絲，防止孕肚壓迫孕婦下肢血管，舒緩靜脈曲張的不適感^[11]。

3.2 尺寸設計

根據2019年發(fā)布的FZ/T 73063—2019《針織孕婦裝》行業(yè)標準，孕婦裝的號型以人體身高厘米數表示“號”，以腹圍厘米數表示“型”。身高以145 cm為起點，以5 cm分檔;腹圍以70 cm為起點，以6 cm分檔或標注適穿范圍。本文以孕晚期女性為研究對象，將號型確定為160 cm/（87～100 cm）。其次前后襠長的設計，會直接影響到孕婦腰腹部的穿著舒適性和承托的功能性。根據該標準要求，孕婦褲的褲子直襠應大于20 cm（不包括內褲），本文托腹褲前襠長L₂取值45 cm，后襠長L₃取值41.5 cm，關鍵尺寸設計如表1所示。

3.3 上機參數

本文實驗設備采用MACH2XS153-15G四針床全成形電腦橫編機（日本島精公司）及其配套的SDS-ONE APEX3系統。整個編織過程要用7個導紗器，其中3個是起底導紗器，以及4個用于牽引黏膠紗和氨綸單絲的主紗導紗器。上機編織時，托腹褲中平針組織編織的紗環(huán)長為5.8 mm，編織移針組織和2×2羅紋時分別為5.7 mm和5.9 mm。編織速度的設定為：主體褲身的平針組織是0.8～1.0 m/s，腹部收針及移圈等過程的速度可降低0.1 m/s，腰頭平收針的機速再適當降低0.1 m/s，相關上機參數如表2所示。編織過程中需要根據上機編織情況不斷調整參數，以達到最好的樣衣成形效果^[12]。

3.4 托腹褲性能測試

在機器上編織結束后，拆除托腹褲褲筒部分的廢紗，再手工處理掉紗線頭，經檢驗、洗水、整燙后即可穿著，其正面、側面的穿著效果及局部細節(jié)如圖10所示。為了進一步評估托腹褲的實際穿用性能，對其進行了彈性和承重性的測試，并展開了主觀評價實驗。

3.4.1 彈性和承重性測試

本文在YG（B）026ET電子織物強力機（常州新紡檢測儀器設備有限公司）上進行了定負荷測試，以評估全成形針織托腹褲的彈性。實驗設置的負荷值90 N，夾距為200 mm，拉伸速度100 mm/min，實驗結果顯示托腹部位的移針組織伸長率達到了21%。即可在本文托腹褲88 cm腹圍的前提下，拉伸至106.48 cm，完全能滿足孕婦裝行業(yè)規(guī)定的孕晚期100 cm的腹圍上限。此外，測試顯示的彈性回復率為83%，保證了穿用的回彈舒適性。

在承重性方面，邀請到5位妊娠晚期女性作為實驗對象試穿托腹褲。讓每位實驗對象以同一姿勢站立在相同位置，然后測量其腹凸點在穿用托腹褲前、后離地面的高度，如圖11所示。設實驗對象在穿用托腹褲后與穿用前的腹凸點高之間的差值為Δh，實驗結果顯示五位妊娠晚期女性的Δh值均大于0，分別為0.3、0.5、0.4、0.6 cm和0.8 cm，由此可以證實本文全成形針織托腹褲具有一定的承重性。

3.4.2 主觀評價實驗

實驗中對5名孕晚期女性展開了滿意度的問卷調查，統計分析她們對試穿托腹褲的主觀感受。評價標準包括托腹感、腹部無壓迫感、整體舒適感、穿脫容易度及整體滿意度，每種標準的對應評分為1分（很不滿意）、2分（不滿意）、3分（一般）、4分（滿意）、5分（很滿意），具體調查情況及平均分如表3所示。實驗中的每項評價標準的平均分均高于4分，可見各位試穿女性對托腹褲的整體效果較為滿意。這說明托腹褲具有穿用舒適性及較好的托腹效果，實現了舒適性與功能性的高度結合，驗證了本文全成形針織孕婦托腹褲工藝模型與編織原理是可行的。

4 結 論

本文以四針床電腦橫機的全成形工藝為技術手段，研究了孕婦針織托腹褲的結構設計和成形原理，并對關鍵部位的全成形工藝轉換進行數學規(guī)律的總結，可得出如下結論。

1） 孕晚期女性的腰圍、腹圍、臀圍根據月份的變化呈現相應的數學規(guī)律，在確定孕前腹圍y和變化系數k后就可以得到不同孕期、不同體型的孕婦身體維度。

2） 在全成形托腹褲的成形過程中，托腹褲襠部的雙拼角方式通過局部的單個羅紋編織可以起到較好的加固作用;托腹部位的組織設計為移針花型，編織時按照局部編織、收針圓筒編織和腹部上端編織依次進行，能得到具有承托效果環(huán)腰腹的立體托腹結構。

3） 為形成孕婦前腹部凸出的立體空間量、貼合腹圍到臀圍的變化，可用全成形局部編織工藝來處理。局部編織的轉數和圓筒編織收針的針數與前后襠長、托腹結構尺寸設計及織物橫縱密度緊密相關，可通過全成形轉換公式中的數學規(guī)律計算得出。

4） 通過儀器測試和孕婦試穿展開性能測試，實驗結果說明本文托腹褲具有一定的彈性和承重性，并且穿用感受較為舒適，兼顧了孕婦裝的功能性與實用性要求，驗證了本文全成形針織孕婦托腹褲的可行性。

雖然目前全成形技術還沒有全面應用到孕婦裝領域，但未來全成形技術一定是人性化孕婦服裝市場的發(fā)展方向。本文研究內容不僅旨在為孕期女性提供更好的穿著體驗、豐富全成形技術的產品種類，更是為各大企業(yè)對于全成形技術下孕婦服裝的設計與開發(fā)提供理論依據及參考。698811A5-559C-44BC-938F-44674D2B9355

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Process model and realization of knitting fully-formed pregnant womens abdomen supporting pants

LIU Lu1， CONG Honglian1， HUANG Xian2， SHA Sha3

（1.Engineering Research Center for Knitting Technology， Ministry of Education， Jiangnan University， Wuxi 214122， China; 2.Wuxi Pacific KnittingCo.， Ltd.， Wuxi 214037， China; 3.School of Fashion Design， Wuhan Textile University， Wuhan 430073， China）

Abstract：Pregnant women are a particular group. The development of their fetuses in the abdomen will bring a great burden to the lumbar spine of pregnant women. Therefore， abdomen supporting pants with the function to reduce the load on the waist are becoming a common garment style for modern pregnant women. The abdominal structure of the abdomen supporting pants can provide an upward-lifting support for the abdomen of pregnant women to relieve low back pain， which is a humanized design. However， there are some problems in the abdomen supporting pants on the market， such as the discomfort caused by the seam squeezing the skin， poor abdominal supporting effect， complex cumbersome technology， and so on. The advanced fully-formed four-needle-bed computerized flat knitting machine in the field of knitting can develop garments formed in one time， which improves the wearing comfort of the product. In recent years， it is also gradually integrating with different kinds of clothing. Combined with the full forming technology， this paper studies the forming principle and process model of knitted pregnant womens abdomen supporting pants to optimize the wearing performance of pregnant womens abdomen supporting pants and provide a more comfortable dressing experience for them.

This paper analyzes the three-dimensional body shape characteristics of pregnant womens waist， abdomen and buttocks. Then it obtains the two-dimensional process version of abdomen supporting pants combined with flat plate making technology， which makes it suitable for the two-dimensional knitting ways of full-forming technology. The forming process of fully-formed abdomen supporting pants includes pants barrel knitting， abdomen supporting structure knitting and waist knitting. Among them， the forming and knitting of the pant pipes is the most critical in the cornering process of the crotch. In this paper， the crotch angle of the abdomen supporting pants is a reinforced double angle. This connection method is not only firm and durable， but also suitable for the human body with higher freedom of movement. Secondly， the structure of the waist circling and abdomen supporting mainly plays the role of covering the abdomen and supporting the pregnant belly. Considering that the pregnant belly is a protruding three-dimensional curved surface， the partial knitting method of full-forming technology is selected to realize it. In this paper， we select the front and back stitch shifting structure with thick and resilient performance for the weave design of abdomen supporting pants. The fabric has good supporting performance and excellent transverse extension performance to alleviate the burden of pregnant womens lumbar spine. Based on the size of womens pant pattern， this paper makes a process conversion on the crucial part of fully-formed abdomen supporting pants and summarizes the mathematical laws following the knitting principle of full-forming process technology before the computer experiment. Finally， it is knitted on the machine for verification. This paper combines the advanced fully-formed knitting technology with the comfort and functional needs of pregnant womens abdomen supporting pants， which promotes the diversified development of full-forming technology in the development of garments categories. The study shows that： given the body shape characteristics of pregnant womens abdomen， partial knitting can be used to form the three-dimensional space of the abdomen; the formation of crotch connection can be made by double angle knitting， because it can play a better reinforcement role; the front and back stitch shifting structure can be adopted for the design of the belly part， which could have both elasticity and load-bearing; the number of stitches for partial knitting and cylinder knitting of the abdomen can be calculated by the mathematical law of full-forming process conversion. Finally， the performance test of the abdomen supporting pants is carried out. The results show that the belly support structure has certain elasticity and load-bearing capacity， and the subjective evaluation of the trial object is generally good， which verifies the feasibility of the process model and knitting principle of the fully-formed knitted abdomen supporting pants.

Although the full-forming technology has not yet been fully applied to maternity clothing， it will be the future development direction of the humanized maternity garments market. The research not only aims to provide a better wearing experience for pregnant women and enrich the product types of full-forming technology， but also provides some theoretical basis and reference for major enterprises to design and develop maternity clothing under full-forming technology.

Key words：fully-formed knitting; abdomen supporting pants; structural design; forming principle; technology conversion; knitting realization698811A5-559C-44BC-938F-44674D2B9355