繆旭紅+韓玉梅+趙帥權(quán)

摘要：文章主要介紹了網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)、間隔結(jié)構(gòu)、取向結(jié)構(gòu)和成形結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及其在產(chǎn)業(yè)用紡織品上的應(yīng)用。對(duì)于每種類型針織結(jié)構(gòu)，分別從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能、生產(chǎn)方式及在產(chǎn)業(yè)用紡織品領(lǐng)域的應(yīng)用情況進(jìn)行詳細(xì)論述，指出產(chǎn)業(yè)用紡織品是未來針織工業(yè)發(fā)展方向，有很大發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：針織；產(chǎn)業(yè)用；網(wǎng)眼；間隔織物；取向織物；成形織物

中圖分類號(hào)：TS186.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

The Application of Knitted Structures in Technical Textiles

Abstract： The article describes the characteristics of the most typical knitted structures including mesh structure， spacer structure， oriented structure and molding structure and their applications in industrial textiles. Each type of the knitted structures was elaborated from structure features， performance， production methods and applications in industrial textiles field. Finally the article points out the key for the future development of industrial textiles.

Key words： knitting； technical textiles； mesh fabric； spacer fabric； oriented fabric； molding fabric

針織可以形成一些獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，在產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域最具代表性的 4 種結(jié)構(gòu)為：網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)、間隔結(jié)構(gòu)、成形結(jié)構(gòu)、取向結(jié)構(gòu)。根據(jù)紗線喂入的方向，針織分為緯編和經(jīng)編，緯編又分為橫編和圓編，由于生產(chǎn)方式的不同，形成的各類針織物的結(jié)構(gòu)和性能也有較大的差別。總體而言，經(jīng)編針織物的力學(xué)性能介于緯編和機(jī)織之間，在以上 4 種結(jié)構(gòu)的形成上具有優(yōu)勢，加上生產(chǎn)速度快，可以形成大幅寬，適合批量需求，是目前產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的一種針織結(jié)構(gòu)。橫編在全成形方面具有顯著的優(yōu)勢，適合制作異形結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，而圓編在圓筒形織物的生產(chǎn)方面最為擅長。下面將就 4種典型結(jié)構(gòu)的特征以及在產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

1 產(chǎn)業(yè)用針織典型結(jié)構(gòu)

1.1 網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)

經(jīng)編和緯編均能形成網(wǎng)孔。緯編可以利用集圈組織形成小孔，或是通過一些特殊機(jī)構(gòu)造成脫圈或移圈使線圈縱行中斷形成網(wǎng)孔，緯編網(wǎng)眼的形成方法以及形狀有限，主要用于增加面料的透氣性或是增強(qiáng)花式效果。在所有形成網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的織造方式中，經(jīng)編最擅長形成網(wǎng)眼，無需特殊裝置，任何一種類型的經(jīng)編機(jī)均可形成各種形狀和尺寸的網(wǎng)眼，網(wǎng)眼形狀有三角形、正方形（圖1（a））、長方形、橢圓形（圖1（b））、菱形、六角形（圖1（c））、柱形等。經(jīng)編網(wǎng)眼類織物具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、強(qiáng)度高、可設(shè)計(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于蚊帳、窗簾、包裝網(wǎng)（圖2（a））、農(nóng)業(yè)用防護(hù)網(wǎng)（圖2（b））和捆扎網(wǎng)、漁網(wǎng)、土建用防護(hù)網(wǎng)（圖2（c））、體育用網(wǎng)、醫(yī)療用包扎網(wǎng)和修補(bǔ)網(wǎng)（圖2（d））等，還可以用于一些高科技領(lǐng)域，如航空航天的玻璃纖維半剛性電池基板材料、星載天線金屬網(wǎng)眼材料和人體內(nèi)補(bǔ)片材料等。網(wǎng)眼織物由于有著較大的孔隙率，氣體、液體和泡沫能很容易通過織物和網(wǎng)口，是一種理想的樹脂、橡膠、混凝土等為基體的復(fù)合材料的增強(qiáng)材料。

經(jīng)編網(wǎng)眼織物一般在機(jī)號(hào)為E5 ～ E32的單針床特里科經(jīng)編機(jī)或單、雙針床的拉舍爾經(jīng)編機(jī)上編織而成。采用的原料有滌綸、錦綸、乙綸、丙綸、玻璃纖維、芳綸、金屬絲等。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，根據(jù)產(chǎn)品用途，選擇不同機(jī)型和原料進(jìn)行生產(chǎn)。

1.2 間隔結(jié)構(gòu)

間隔織物是在雙針床針織機(jī)器上編織的一類具有三維立體結(jié)構(gòu)的織物，由 2 個(gè)表層和 1 個(gè)紗線層構(gòu)成?？椢? 個(gè)表層可以是密實(shí)結(jié)構(gòu)或網(wǎng)眼狀結(jié)構(gòu)，也可以為提花結(jié)構(gòu)。根據(jù)生產(chǎn)方式，可分為緯編間隔織物和經(jīng)編間隔織物。緯編間隔織物可以在針織圓機(jī)上編織，也可以在針織橫機(jī)上編織。緯編間隔織物的間隔紗以集圈方式與表層連接，織物的厚度有限，通常在2.5 mm以內(nèi)，以服用材料為主。經(jīng)編間隔織物的間隔紗以成圈方式與表層連接，織物厚度范圍為1.6 ～ 60 mm，一般在機(jī)號(hào)為E12 ～ E28的雙針床拉舍爾經(jīng)編機(jī)上生產(chǎn)，是針織間隔織物生產(chǎn)的主要方式。

根據(jù)中間紗線層使用的紗線種類，間隔織物可以分為2 種類型（圖 3、圖 4）：一類采用具有一定抗彎剛度的單絲或復(fù)絲進(jìn)行上下層連接，形成具有大體積空間的紗線層（圖3）。這類間隔織物具有較好的力學(xué)特性，如抗壓彈性、緩沖性、能量吸收性和可設(shè)計(jì)性等，并且具有優(yōu)良的熱濕舒適性，如透氣、導(dǎo)濕性、散熱性等，還具有吸音性、隔音性、可回收利用性、結(jié)構(gòu)整體性和可成形性等其它特性。目前，這種材料在服裝、鞋子、箱包、家具包覆等領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用。在產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域，可作為海綿的替代材料用于床墊、坐墊等襯墊材料上，也可作為防護(hù)材料、醫(yī)療材料（圖5（a））、過濾材料、包裝材料等使用；還可以細(xì)沙粒、纖維或者塑料泡沫等物質(zhì)填充間隔層，用作織物培養(yǎng)基（圖5（b））、果蔬防碰撞緩沖包裝材料、建筑材料等。

另外一類采用柔性的復(fù)絲連接上下層（圖 4），三維結(jié)構(gòu)需通過復(fù)合、填充泡沫塑料或空氣等物質(zhì)后形成，中間的連接紗起到固定加強(qiáng)的作用，可形成輕質(zhì)的中空復(fù)合材料。如可用于帆船板材、隔音板材（圖5（c）），也可經(jīng)過涂層、壓延之后充氣形成氣墊做橡皮艇用充氣材料。

1.3 取向結(jié)構(gòu)

取向織物是由帶有緯紗襯入系統(tǒng)的織機(jī)生產(chǎn)的一類獨(dú)特的織物。在織物的縱向、橫向以及斜向都可以襯入紗線，并且這些紗線能夠按照要求平行伸直地襯在需要的方向上，最大限度地發(fā)揮紗線的力學(xué)性能。按紗線的襯入方向，軸向織物可分為單軸向織物、雙軸向織物和多軸向織物（圖6）。軸向織物進(jìn)行編織時(shí)，一般采用經(jīng)編或緯編線圈結(jié)構(gòu)將襯經(jīng)和襯緯紗連接起來。緯編可以形成單軸向或雙軸向織物，受設(shè)備的限制，一般幅寬較窄，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不如經(jīng)編好，采用的比較少。經(jīng)編軸向織物不僅可以含有 1 ～ 7 層紗線，而且可以加入短切氈、纖維網(wǎng)、泡沫等其他材料層形成復(fù)合的整體結(jié)構(gòu)。

取向織物一般采用高性能纖維編織而成，如碳纖維、芳綸等，具有質(zhì)輕、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，并具有優(yōu)良的力學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域。軸向織物中纖維平行且伸直排列，機(jī)織物中經(jīng)緯紗呈波浪形排列，同等材料的軸向織物拉伸強(qiáng)度是機(jī)織物的 2 倍左右，如在平紋布中碳纖維拉伸強(qiáng)度僅為1 100 N/mm2，同樣材料在雙軸向經(jīng)編織物中拉伸強(qiáng)度為2 200 N/mm2。多軸向碳纖維復(fù)合材料與鋼材相比，其質(zhì)量減輕75%，而強(qiáng)度卻提高 4 倍，采用輕質(zhì)高強(qiáng)的多軸向復(fù)合材料能使飛行器的重量降低20% ～ 25%，從而節(jié)約燃料，增加有效載荷。

多軸向織物在航空航天領(lǐng)域主要作為預(yù)成形復(fù)合材料部件和夾芯結(jié)構(gòu)件的增強(qiáng)材料，應(yīng)用于艙門、翼梁、減速板、尾翼結(jié)構(gòu)、油箱、艙內(nèi)壁板、直升機(jī)螺旋槳、高壓氣體容器等；在運(yùn)輸領(lǐng)域，取向復(fù)合材料可用于制造車輛殼體（圖7（a））、發(fā)動(dòng)機(jī)引擎蓋、保險(xiǎn)杠等，還可以在高鐵無砟軌道上用作填充式墊板，地鐵中作為第三軌保護(hù)罩、電纜支架、逃生平臺(tái)等；在建筑工程領(lǐng)域，經(jīng)編復(fù)合材料越來越多地用在增強(qiáng)混凝土上（圖7（b）），用于重建和修復(fù)建筑物。取向復(fù)合材料還可以應(yīng)用于其它領(lǐng)域，如風(fēng)力發(fā)電葉片（圖7（c））、體育用品、能源和醫(yī)療等。

1.4 成形結(jié)構(gòu)

針織成形產(chǎn)品是利用機(jī)器上工作針數(shù)的增減、織物組織結(jié)構(gòu)的改變或線圈密度的調(diào)節(jié)形成具有所需外形的產(chǎn)品。與編織技術(shù)相比，針織技術(shù)在大型構(gòu)件成形和生產(chǎn)效率方面具有更大優(yōu)勢，針織物的線圈結(jié)構(gòu)受負(fù)荷時(shí)能產(chǎn)生較大變形，可制成復(fù)雜形狀構(gòu)件；線圈可在復(fù)合材料中形成孔或編成孔，以代替鉆孔，孔邊有連續(xù)纖維，使強(qiáng)度和承載能力不會(huì)降低，因此越來越多的產(chǎn)業(yè)用材料可以用針織技術(shù)來提供解決方案。

針織成形編織技術(shù)與預(yù)定向紗線襯入技術(shù)相結(jié)合為獲取更好力學(xué)性能的各種形狀復(fù)合材料提供了更多的可能性。目前國內(nèi)已成功研制特殊的筒形針織設(shè)備，可以形成多軸向多層管狀針織結(jié)構(gòu)，可以生產(chǎn)工業(yè)用加強(qiáng)筋、間隔織物等功能性紡織品。在針織橫機(jī)上通過增加針床，控制選針與運(yùn)動(dòng)來改變針織結(jié)構(gòu)織出全成形針織產(chǎn)品，利用這種針織技術(shù)可制作T型接頭、錐體等。

針織成形產(chǎn)品可分為緯編成形產(chǎn)品和經(jīng)編成形產(chǎn)品。緯編成形產(chǎn)品是利用收針、放針、移圈等技術(shù)形成單通管、多通管、直角折管、T型管、Y型管、梯形結(jié)構(gòu)、錐形結(jié)構(gòu)、箱體結(jié)構(gòu)、球形結(jié)構(gòu)等（圖 8）。由于受紗線應(yīng)用范圍限制，和緯編成形產(chǎn)品相比，經(jīng)編成形產(chǎn)品種類較少，主要有應(yīng)用于人造血管的管狀織物和多軸向成形織物。目前，生產(chǎn)人造血管的機(jī)器設(shè)備主要為多梳櫛雙針床機(jī)器，如HCR16-EX型和RD16型人造血管經(jīng)編編織機(jī)等。利用雙針床多軸向經(jīng)編技術(shù)可生產(chǎn)三維預(yù)成形輪廓結(jié)構(gòu)，編織設(shè)備是由GWM1200經(jīng)編機(jī)經(jīng)多次改造而成的，通過織物邊緣和幅寬方向分割技術(shù)，形成T形、H形、管狀或直角輪廓產(chǎn)品。

在針織成形產(chǎn)品中，管狀織物是工程中應(yīng)用最廣泛的織物，具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐疲勞性好等優(yōu)點(diǎn)；與纏繞法管狀復(fù)合材料相比，可節(jié)省增強(qiáng)織物的線材消耗，生產(chǎn)效率高，與基體的粘合力強(qiáng)。管狀織物用于各種異型管道的增強(qiáng)材料，可以避免管道彎曲時(shí)周圍骨架層受力不勻而影響使用質(zhì)量，又可以提高材料抗爆破張力，應(yīng)用于建筑（圖9（a））、汽車（圖9（b））、醫(yī)療（圖9（c））等領(lǐng)域。

2.1 高性能纖維的編織性能

高性能纖維如碳纖維、芳綸具有高強(qiáng)高模量的特點(diǎn)，但由于剛性較大，缺乏延伸性，在針織成圈中承受彎曲、拉伸時(shí)，容易造成應(yīng)力集中而導(dǎo)致纖維的脆性斷裂。輸紗過程中的紗線磨損、紗線張力、成圈編織時(shí)的彎曲，造成玻璃纖維、碳纖維等高性能纖維的編織性能差。目前，改善高性能纖維編織性的方法主要從兩方面著手，一是纖維方面的改進(jìn)，二是編織機(jī)器的改進(jìn)。纖維方面改進(jìn)可通過減少纖維細(xì)度和捻度，改善編織過程中彎曲變形對(duì)纖維的影響，也可對(duì)紗線表面進(jìn)行處理，如加入潤滑劑等，降低纖維與機(jī)件的摩擦系數(shù)。編織機(jī)器改進(jìn)方面，可通過選用編織張力較小的織針和導(dǎo)紗針，優(yōu)化喂紗張力、彎紗深度、牽拉張力等方面，減少機(jī)上張力對(duì)紗線編織性能的影響。

2.2 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的成形工藝

成形產(chǎn)品主要分為圓緯機(jī)編織的筒形織物、經(jīng)編機(jī)編織的成形織物和電腦橫機(jī)編織的三維織物。圓緯機(jī)編織的筒形織物結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，一般用于管道、橋梁、建筑基材等領(lǐng)域。經(jīng)編成形產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如心臟瓣膜、支架和人造血管以及血管形成的細(xì)胞載體結(jié)構(gòu)等。橫機(jī)編織的三維織物復(fù)雜程度最高，如多通道管、錐形結(jié)構(gòu)等復(fù)雜形狀的織物，主要應(yīng)用于軍事、航空、交通等領(lǐng)域。成形產(chǎn)品具有原料損耗少、結(jié)構(gòu)完整性好、可自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，可制成不同形狀、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品，如錐體、球體、盒體、多通管等，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜化程度不斷提高。

2.3 織物結(jié)構(gòu)與性能的仿真

針織產(chǎn)業(yè)用紡織品具有生產(chǎn)效率高和織物結(jié)構(gòu)多變等特點(diǎn)，針織結(jié)構(gòu)一般以線圈串套進(jìn)行連接。進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)花型工作量大且效率不高，不能適應(yīng)多品種市場的要求?，F(xiàn)有的花型設(shè)計(jì)系統(tǒng)，對(duì)于傳統(tǒng)平面織物，如網(wǎng)眼平布，可以進(jìn)行快速的設(shè)計(jì)和仿真，生產(chǎn)效率比較高，但是對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維織物和成形織物，花型設(shè)計(jì)和仿真存在功能缺陷。因此，需要對(duì)針織產(chǎn)業(yè)用紡織品的生產(chǎn)原理和結(jié)構(gòu)特征進(jìn)一步研究，建立該類織物結(jié)構(gòu)模型，創(chuàng)建一種方便快捷的織物設(shè)計(jì)和仿真方法。

3 結(jié)束語

產(chǎn)業(yè)用紡織品是具有高技術(shù)、高附加值的產(chǎn)業(yè)，它反映了一個(gè)國家的工業(yè)化水平。近年來，中國紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)將發(fā)展產(chǎn)業(yè)用紡織品作為紡織工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向和新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。很多針織企業(yè)抓住此次機(jī)遇，將針織結(jié)構(gòu)越來越多的應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)用紡織品中，引領(lǐng)針織行業(yè)的發(fā)展方向。隨著針織技術(shù)地不斷發(fā)展，針織結(jié)構(gòu)會(huì)越來越多地應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域，并促進(jìn)我國產(chǎn)業(yè)用紡織品快速發(fā)展。

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1.3 取向結(jié)構(gòu)

取向織物是由帶有緯紗襯入系統(tǒng)的織機(jī)生產(chǎn)的一類獨(dú)特的織物。在織物的縱向、橫向以及斜向都可以襯入紗線，并且這些紗線能夠按照要求平行伸直地襯在需要的方向上，最大限度地發(fā)揮紗線的力學(xué)性能。按紗線的襯入方向，軸向織物可分為單軸向織物、雙軸向織物和多軸向織物（圖6）。軸向織物進(jìn)行編織時(shí)，一般采用經(jīng)編或緯編線圈結(jié)構(gòu)將襯經(jīng)和襯緯紗連接起來。緯編可以形成單軸向或雙軸向織物，受設(shè)備的限制，一般幅寬較窄，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不如經(jīng)編好，采用的比較少。經(jīng)編軸向織物不僅可以含有 1 ～ 7 層紗線，而且可以加入短切氈、纖維網(wǎng)、泡沫等其他材料層形成復(fù)合的整體結(jié)構(gòu)。

取向織物一般采用高性能纖維編織而成，如碳纖維、芳綸等，具有質(zhì)輕、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，并具有優(yōu)良的力學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域。軸向織物中纖維平行且伸直排列，機(jī)織物中經(jīng)緯紗呈波浪形排列，同等材料的軸向織物拉伸強(qiáng)度是機(jī)織物的 2 倍左右，如在平紋布中碳纖維拉伸強(qiáng)度僅為1 100 N/mm2，同樣材料在雙軸向經(jīng)編織物中拉伸強(qiáng)度為2 200 N/mm2。多軸向碳纖維復(fù)合材料與鋼材相比，其質(zhì)量減輕75%，而強(qiáng)度卻提高 4 倍，采用輕質(zhì)高強(qiáng)的多軸向復(fù)合材料能使飛行器的重量降低20% ～ 25%，從而節(jié)約燃料，增加有效載荷。

多軸向織物在航空航天領(lǐng)域主要作為預(yù)成形復(fù)合材料部件和夾芯結(jié)構(gòu)件的增強(qiáng)材料，應(yīng)用于艙門、翼梁、減速板、尾翼結(jié)構(gòu)、油箱、艙內(nèi)壁板、直升機(jī)螺旋槳、高壓氣體容器等；在運(yùn)輸領(lǐng)域，取向復(fù)合材料可用于制造車輛殼體（圖7（a））、發(fā)動(dòng)機(jī)引擎蓋、保險(xiǎn)杠等，還可以在高鐵無砟軌道上用作填充式墊板，地鐵中作為第三軌保護(hù)罩、電纜支架、逃生平臺(tái)等；在建筑工程領(lǐng)域，經(jīng)編復(fù)合材料越來越多地用在增強(qiáng)混凝土上（圖7（b）），用于重建和修復(fù)建筑物。取向復(fù)合材料還可以應(yīng)用于其它領(lǐng)域，如風(fēng)力發(fā)電葉片（圖7（c））、體育用品、能源和醫(yī)療等。

1.4 成形結(jié)構(gòu)

針織成形產(chǎn)品是利用機(jī)器上工作針數(shù)的增減、織物組織結(jié)構(gòu)的改變或線圈密度的調(diào)節(jié)形成具有所需外形的產(chǎn)品。與編織技術(shù)相比，針織技術(shù)在大型構(gòu)件成形和生產(chǎn)效率方面具有更大優(yōu)勢，針織物的線圈結(jié)構(gòu)受負(fù)荷時(shí)能產(chǎn)生較大變形，可制成復(fù)雜形狀構(gòu)件；線圈可在復(fù)合材料中形成孔或編成孔，以代替鉆孔，孔邊有連續(xù)纖維，使強(qiáng)度和承載能力不會(huì)降低，因此越來越多的產(chǎn)業(yè)用材料可以用針織技術(shù)來提供解決方案。

針織成形編織技術(shù)與預(yù)定向紗線襯入技術(shù)相結(jié)合為獲取更好力學(xué)性能的各種形狀復(fù)合材料提供了更多的可能性。目前國內(nèi)已成功研制特殊的筒形針織設(shè)備，可以形成多軸向多層管狀針織結(jié)構(gòu)，可以生產(chǎn)工業(yè)用加強(qiáng)筋、間隔織物等功能性紡織品。在針織橫機(jī)上通過增加針床，控制選針與運(yùn)動(dòng)來改變針織結(jié)構(gòu)織出全成形針織產(chǎn)品，利用這種針織技術(shù)可制作T型接頭、錐體等。

針織成形產(chǎn)品可分為緯編成形產(chǎn)品和經(jīng)編成形產(chǎn)品。緯編成形產(chǎn)品是利用收針、放針、移圈等技術(shù)形成單通管、多通管、直角折管、T型管、Y型管、梯形結(jié)構(gòu)、錐形結(jié)構(gòu)、箱體結(jié)構(gòu)、球形結(jié)構(gòu)等（圖 8）。由于受紗線應(yīng)用范圍限制，和緯編成形產(chǎn)品相比，經(jīng)編成形產(chǎn)品種類較少，主要有應(yīng)用于人造血管的管狀織物和多軸向成形織物。目前，生產(chǎn)人造血管的機(jī)器設(shè)備主要為多梳櫛雙針床機(jī)器，如HCR16-EX型和RD16型人造血管經(jīng)編編織機(jī)等。利用雙針床多軸向經(jīng)編技術(shù)可生產(chǎn)三維預(yù)成形輪廓結(jié)構(gòu)，編織設(shè)備是由GWM1200經(jīng)編機(jī)經(jīng)多次改造而成的，通過織物邊緣和幅寬方向分割技術(shù)，形成T形、H形、管狀或直角輪廓產(chǎn)品。

在針織成形產(chǎn)品中，管狀織物是工程中應(yīng)用最廣泛的織物，具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐疲勞性好等優(yōu)點(diǎn)；與纏繞法管狀復(fù)合材料相比，可節(jié)省增強(qiáng)織物的線材消耗，生產(chǎn)效率高，與基體的粘合力強(qiáng)。管狀織物用于各種異型管道的增強(qiáng)材料，可以避免管道彎曲時(shí)周圍骨架層受力不勻而影響使用質(zhì)量，又可以提高材料抗爆破張力，應(yīng)用于建筑（圖9（a））、汽車（圖9（b））、醫(yī)療（圖9（c））等領(lǐng)域。

2.1 高性能纖維的編織性能

高性能纖維如碳纖維、芳綸具有高強(qiáng)高模量的特點(diǎn)，但由于剛性較大，缺乏延伸性，在針織成圈中承受彎曲、拉伸時(shí)，容易造成應(yīng)力集中而導(dǎo)致纖維的脆性斷裂。輸紗過程中的紗線磨損、紗線張力、成圈編織時(shí)的彎曲，造成玻璃纖維、碳纖維等高性能纖維的編織性能差。目前，改善高性能纖維編織性的方法主要從兩方面著手，一是纖維方面的改進(jìn)，二是編織機(jī)器的改進(jìn)。纖維方面改進(jìn)可通過減少纖維細(xì)度和捻度，改善編織過程中彎曲變形對(duì)纖維的影響，也可對(duì)紗線表面進(jìn)行處理，如加入潤滑劑等，降低纖維與機(jī)件的摩擦系數(shù)。編織機(jī)器改進(jìn)方面，可通過選用編織張力較小的織針和導(dǎo)紗針，優(yōu)化喂紗張力、彎紗深度、牽拉張力等方面，減少機(jī)上張力對(duì)紗線編織性能的影響。

2.2 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的成形工藝

成形產(chǎn)品主要分為圓緯機(jī)編織的筒形織物、經(jīng)編機(jī)編織的成形織物和電腦橫機(jī)編織的三維織物。圓緯機(jī)編織的筒形織物結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，一般用于管道、橋梁、建筑基材等領(lǐng)域。經(jīng)編成形產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如心臟瓣膜、支架和人造血管以及血管形成的細(xì)胞載體結(jié)構(gòu)等。橫機(jī)編織的三維織物復(fù)雜程度最高，如多通道管、錐形結(jié)構(gòu)等復(fù)雜形狀的織物，主要應(yīng)用于軍事、航空、交通等領(lǐng)域。成形產(chǎn)品具有原料損耗少、結(jié)構(gòu)完整性好、可自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，可制成不同形狀、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品，如錐體、球體、盒體、多通管等，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜化程度不斷提高。

2.3 織物結(jié)構(gòu)與性能的仿真

針織產(chǎn)業(yè)用紡織品具有生產(chǎn)效率高和織物結(jié)構(gòu)多變等特點(diǎn)，針織結(jié)構(gòu)一般以線圈串套進(jìn)行連接。進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)花型工作量大且效率不高，不能適應(yīng)多品種市場的要求。現(xiàn)有的花型設(shè)計(jì)系統(tǒng)，對(duì)于傳統(tǒng)平面織物，如網(wǎng)眼平布，可以進(jìn)行快速的設(shè)計(jì)和仿真，生產(chǎn)效率比較高，但是對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維織物和成形織物，花型設(shè)計(jì)和仿真存在功能缺陷。因此，需要對(duì)針織產(chǎn)業(yè)用紡織品的生產(chǎn)原理和結(jié)構(gòu)特征進(jìn)一步研究，建立該類織物結(jié)構(gòu)模型，創(chuàng)建一種方便快捷的織物設(shè)計(jì)和仿真方法。

3 結(jié)束語

產(chǎn)業(yè)用紡織品是具有高技術(shù)、高附加值的產(chǎn)業(yè)，它反映了一個(gè)國家的工業(yè)化水平。近年來，中國紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)將發(fā)展產(chǎn)業(yè)用紡織品作為紡織工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向和新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。很多針織企業(yè)抓住此次機(jī)遇，將針織結(jié)構(gòu)越來越多的應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)用紡織品中，引領(lǐng)針織行業(yè)的發(fā)展方向。隨著針織技術(shù)地不斷發(fā)展，針織結(jié)構(gòu)會(huì)越來越多地應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域，并促進(jìn)我國產(chǎn)業(yè)用紡織品快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 白榕.產(chǎn)業(yè)用紡織品[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，1998（12）：1-7.

[2] 陳南梁.經(jīng)編網(wǎng)眼織物在高科技紡織品中的應(yīng)用[J].紡織導(dǎo)報(bào)，2013（9）：69-70.

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[8] 朱梅，胡紅，周榮星.高性能纖維可編織性的研究[J].上海紡織科技，2003（12）：30-32.

1.3 取向結(jié)構(gòu)

取向織物是由帶有緯紗襯入系統(tǒng)的織機(jī)生產(chǎn)的一類獨(dú)特的織物。在織物的縱向、橫向以及斜向都可以襯入紗線，并且這些紗線能夠按照要求平行伸直地襯在需要的方向上，最大限度地發(fā)揮紗線的力學(xué)性能。按紗線的襯入方向，軸向織物可分為單軸向織物、雙軸向織物和多軸向織物（圖6）。軸向織物進(jìn)行編織時(shí)，一般采用經(jīng)編或緯編線圈結(jié)構(gòu)將襯經(jīng)和襯緯紗連接起來。緯編可以形成單軸向或雙軸向織物，受設(shè)備的限制，一般幅寬較窄，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不如經(jīng)編好，采用的比較少。經(jīng)編軸向織物不僅可以含有 1 ～ 7 層紗線，而且可以加入短切氈、纖維網(wǎng)、泡沫等其他材料層形成復(fù)合的整體結(jié)構(gòu)。

取向織物一般采用高性能纖維編織而成，如碳纖維、芳綸等，具有質(zhì)輕、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，并具有優(yōu)良的力學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域。軸向織物中纖維平行且伸直排列，機(jī)織物中經(jīng)緯紗呈波浪形排列，同等材料的軸向織物拉伸強(qiáng)度是機(jī)織物的 2 倍左右，如在平紋布中碳纖維拉伸強(qiáng)度僅為1 100 N/mm2，同樣材料在雙軸向經(jīng)編織物中拉伸強(qiáng)度為2 200 N/mm2。多軸向碳纖維復(fù)合材料與鋼材相比，其質(zhì)量減輕75%，而強(qiáng)度卻提高 4 倍，采用輕質(zhì)高強(qiáng)的多軸向復(fù)合材料能使飛行器的重量降低20% ～ 25%，從而節(jié)約燃料，增加有效載荷。

多軸向織物在航空航天領(lǐng)域主要作為預(yù)成形復(fù)合材料部件和夾芯結(jié)構(gòu)件的增強(qiáng)材料，應(yīng)用于艙門、翼梁、減速板、尾翼結(jié)構(gòu)、油箱、艙內(nèi)壁板、直升機(jī)螺旋槳、高壓氣體容器等；在運(yùn)輸領(lǐng)域，取向復(fù)合材料可用于制造車輛殼體（圖7（a））、發(fā)動(dòng)機(jī)引擎蓋、保險(xiǎn)杠等，還可以在高鐵無砟軌道上用作填充式墊板，地鐵中作為第三軌保護(hù)罩、電纜支架、逃生平臺(tái)等；在建筑工程領(lǐng)域，經(jīng)編復(fù)合材料越來越多地用在增強(qiáng)混凝土上（圖7（b）），用于重建和修復(fù)建筑物。取向復(fù)合材料還可以應(yīng)用于其它領(lǐng)域，如風(fēng)力發(fā)電葉片（圖7（c））、體育用品、能源和醫(yī)療等。

1.4 成形結(jié)構(gòu)

針織成形產(chǎn)品是利用機(jī)器上工作針數(shù)的增減、織物組織結(jié)構(gòu)的改變或線圈密度的調(diào)節(jié)形成具有所需外形的產(chǎn)品。與編織技術(shù)相比，針織技術(shù)在大型構(gòu)件成形和生產(chǎn)效率方面具有更大優(yōu)勢，針織物的線圈結(jié)構(gòu)受負(fù)荷時(shí)能產(chǎn)生較大變形，可制成復(fù)雜形狀構(gòu)件；線圈可在復(fù)合材料中形成孔或編成孔，以代替鉆孔，孔邊有連續(xù)纖維，使強(qiáng)度和承載能力不會(huì)降低，因此越來越多的產(chǎn)業(yè)用材料可以用針織技術(shù)來提供解決方案。

針織成形編織技術(shù)與預(yù)定向紗線襯入技術(shù)相結(jié)合為獲取更好力學(xué)性能的各種形狀復(fù)合材料提供了更多的可能性。目前國內(nèi)已成功研制特殊的筒形針織設(shè)備，可以形成多軸向多層管狀針織結(jié)構(gòu)，可以生產(chǎn)工業(yè)用加強(qiáng)筋、間隔織物等功能性紡織品。在針織橫機(jī)上通過增加針床，控制選針與運(yùn)動(dòng)來改變針織結(jié)構(gòu)織出全成形針織產(chǎn)品，利用這種針織技術(shù)可制作T型接頭、錐體等。

針織成形產(chǎn)品可分為緯編成形產(chǎn)品和經(jīng)編成形產(chǎn)品。緯編成形產(chǎn)品是利用收針、放針、移圈等技術(shù)形成單通管、多通管、直角折管、T型管、Y型管、梯形結(jié)構(gòu)、錐形結(jié)構(gòu)、箱體結(jié)構(gòu)、球形結(jié)構(gòu)等（圖 8）。由于受紗線應(yīng)用范圍限制，和緯編成形產(chǎn)品相比，經(jīng)編成形產(chǎn)品種類較少，主要有應(yīng)用于人造血管的管狀織物和多軸向成形織物。目前，生產(chǎn)人造血管的機(jī)器設(shè)備主要為多梳櫛雙針床機(jī)器，如HCR16-EX型和RD16型人造血管經(jīng)編編織機(jī)等。利用雙針床多軸向經(jīng)編技術(shù)可生產(chǎn)三維預(yù)成形輪廓結(jié)構(gòu)，編織設(shè)備是由GWM1200經(jīng)編機(jī)經(jīng)多次改造而成的，通過織物邊緣和幅寬方向分割技術(shù)，形成T形、H形、管狀或直角輪廓產(chǎn)品。

在針織成形產(chǎn)品中，管狀織物是工程中應(yīng)用最廣泛的織物，具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐疲勞性好等優(yōu)點(diǎn)；與纏繞法管狀復(fù)合材料相比，可節(jié)省增強(qiáng)織物的線材消耗，生產(chǎn)效率高，與基體的粘合力強(qiáng)。管狀織物用于各種異型管道的增強(qiáng)材料，可以避免管道彎曲時(shí)周圍骨架層受力不勻而影響使用質(zhì)量，又可以提高材料抗爆破張力，應(yīng)用于建筑（圖9（a））、汽車（圖9（b））、醫(yī)療（圖9（c））等領(lǐng)域。

2.1 高性能纖維的編織性能

高性能纖維如碳纖維、芳綸具有高強(qiáng)高模量的特點(diǎn)，但由于剛性較大，缺乏延伸性，在針織成圈中承受彎曲、拉伸時(shí)，容易造成應(yīng)力集中而導(dǎo)致纖維的脆性斷裂。輸紗過程中的紗線磨損、紗線張力、成圈編織時(shí)的彎曲，造成玻璃纖維、碳纖維等高性能纖維的編織性能差。目前，改善高性能纖維編織性的方法主要從兩方面著手，一是纖維方面的改進(jìn)，二是編織機(jī)器的改進(jìn)。纖維方面改進(jìn)可通過減少纖維細(xì)度和捻度，改善編織過程中彎曲變形對(duì)纖維的影響，也可對(duì)紗線表面進(jìn)行處理，如加入潤滑劑等，降低纖維與機(jī)件的摩擦系數(shù)。編織機(jī)器改進(jìn)方面，可通過選用編織張力較小的織針和導(dǎo)紗針，優(yōu)化喂紗張力、彎紗深度、牽拉張力等方面，減少機(jī)上張力對(duì)紗線編織性能的影響。

2.2 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的成形工藝

成形產(chǎn)品主要分為圓緯機(jī)編織的筒形織物、經(jīng)編機(jī)編織的成形織物和電腦橫機(jī)編織的三維織物。圓緯機(jī)編織的筒形織物結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，一般用于管道、橋梁、建筑基材等領(lǐng)域。經(jīng)編成形產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如心臟瓣膜、支架和人造血管以及血管形成的細(xì)胞載體結(jié)構(gòu)等。橫機(jī)編織的三維織物復(fù)雜程度最高，如多通道管、錐形結(jié)構(gòu)等復(fù)雜形狀的織物，主要應(yīng)用于軍事、航空、交通等領(lǐng)域。成形產(chǎn)品具有原料損耗少、結(jié)構(gòu)完整性好、可自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，可制成不同形狀、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品，如錐體、球體、盒體、多通管等，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜化程度不斷提高。

2.3 織物結(jié)構(gòu)與性能的仿真

針織產(chǎn)業(yè)用紡織品具有生產(chǎn)效率高和織物結(jié)構(gòu)多變等特點(diǎn)，針織結(jié)構(gòu)一般以線圈串套進(jìn)行連接。進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)花型工作量大且效率不高，不能適應(yīng)多品種市場的要求?，F(xiàn)有的花型設(shè)計(jì)系統(tǒng)，對(duì)于傳統(tǒng)平面織物，如網(wǎng)眼平布，可以進(jìn)行快速的設(shè)計(jì)和仿真，生產(chǎn)效率比較高，但是對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維織物和成形織物，花型設(shè)計(jì)和仿真存在功能缺陷。因此，需要對(duì)針織產(chǎn)業(yè)用紡織品的生產(chǎn)原理和結(jié)構(gòu)特征進(jìn)一步研究，建立該類織物結(jié)構(gòu)模型，創(chuàng)建一種方便快捷的織物設(shè)計(jì)和仿真方法。

3 結(jié)束語

產(chǎn)業(yè)用紡織品是具有高技術(shù)、高附加值的產(chǎn)業(yè)，它反映了一個(gè)國家的工業(yè)化水平。近年來，中國紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)將發(fā)展產(chǎn)業(yè)用紡織品作為紡織工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向和新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。很多針織企業(yè)抓住此次機(jī)遇，將針織結(jié)構(gòu)越來越多的應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)用紡織品中，引領(lǐng)針織行業(yè)的發(fā)展方向。隨著針織技術(shù)地不斷發(fā)展，針織結(jié)構(gòu)會(huì)越來越多地應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域，并促進(jìn)我國產(chǎn)業(yè)用紡織品快速發(fā)展。

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[7] 龍海如.玻璃纖維橫機(jī)針織物編織工藝探討[J].針織工業(yè)，2001（6）：37-39.

[8] 朱梅，胡紅，周榮星.高性能纖維可編織性的研究[J].上海紡織科技，2003（12）：30-32.