倪廣菊,歐陽學(xué)燕,呂麗華

(1．上海天安紡織品有限公司,上海 201620；2．大連工業(yè)大學(xué)，遼寧 大連 116034)

工字型三維機織物的設(shè)計與織造

倪廣菊1,歐陽學(xué)燕2,呂麗華2

(1．上海天安紡織品有限公司,上海 201620；2．大連工業(yè)大學(xué)，遼寧 大連 116034)

文章首先設(shè)計出工字型三維機織物的經(jīng)向截面圖，根據(jù)經(jīng)向截面圖設(shè)計出相應(yīng)的上機圖。通過合理設(shè)計的上機圖，在二維普通織機上進行試織，開發(fā)了一種工字型三維機織物。

工字型； 三維機織物； 普通織機； 上機設(shè)計； 織造

三維紡織結(jié)構(gòu)件主要包括三維編織物、三維針織物和三維機織物。三維編織物具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抗分層性好，成本低的優(yōu)勢，但它的缺點是只能編織尺寸較小的結(jié)構(gòu)件，因而應(yīng)用不是很廣泛。三維針織物是由許多線圈相互串套形成的，加工的流程短、產(chǎn)量高，而阻礙其在更廣的領(lǐng)域發(fā)展的因素是：彈性雖好，但是強力不夠，無法滿足工程構(gòu)件對結(jié)構(gòu)件強力的要求。三維機織物憑借其良好的整體結(jié)構(gòu)性、力學(xué)性能優(yōu)良等特點備受關(guān)注，但是用專門的三維織機織造成本太高，難以推廣，所以在普通織機上，通過合理設(shè)計，開發(fā)三維機織物有很大發(fā)展前景，且三維機織物在航空航天、汽車、輪船等領(lǐng)域的應(yīng)用越發(fā)重要[1～3]。

工字型復(fù)合材料是一種重要工程結(jié)構(gòu)件。本文作者[4～6]發(fā)表一系列論文，開發(fā)三維紡織異型結(jié)構(gòu)件。這些研究成果為工字型三維機織物的設(shè)計與織造奠定了一定的理論基礎(chǔ)。本論文通過合理設(shè)計，在普通織機上開發(fā)工字型三維機織物，降低織造成本。

1　工字型三維機織物的設(shè)計

1.1工字型三維機織物的經(jīng)向截面圖設(shè)計

首先設(shè)計出工字型三維機織物的經(jīng)向截面圖，根據(jù)經(jīng)向截面圖可以設(shè)計出相應(yīng)的上機圖。經(jīng)向截面圖如圖1所示，工字型三維機織物分為兩部分：邊緣和主體部分。兩端為邊緣部分，邊緣部分為三層緯紗，兩根地經(jīng)紗和兩根接結(jié)經(jīng)紗與之交織；中間為主體部分，主體部分為七層緯紗，包括兩根接結(jié)經(jīng)紗。主體部分和邊緣部分的經(jīng)向紗線均以貫穿正交的方式，與緯紗形成牢固的交織。

圖1　工字型三維機織物的經(jīng)向截面圖

1.2工字型三維機織物的上機圖設(shè)計

1.2.1工字型三維機織物的組織圖設(shè)計

如圖2所示，經(jīng)紗一共是八根，緯紗總共102根。組織圖是根據(jù)工字型三維機織物的經(jīng)向截面圖設(shè)計出來的，圖中的黑色部分表示經(jīng)組織點。

1.2.2工字型三維機織物的穿筘圖設(shè)計

工字型三維機織物的穿筘圖如圖3所示。

本論文為了減少紗線與鋼筘的摩擦，避免造成經(jīng)紗的斷頭影響順利織造，而采用一筘一入。

1.2.3工字型三維機織物的穿綜圖設(shè)計

工字型三維機織物的穿綜圖如圖4所示。本設(shè)計中，經(jīng)紗循環(huán)數(shù)較少采用順穿法織造較好，便于記憶，不容易出錯。循環(huán)的緯紗數(shù)較多，此方法可在使用過多的綜框下避免綜框間摩擦增大。

1.2.4工字型三維機織物的上機圖設(shè)計

由工字型三維機織物的組織圖，穿筘圖，穿綜圖構(gòu)成上機圖如圖5所示。

1.2.5工字型三維機織物的上機工藝參數(shù)設(shè)計

圖2　工字型三維機織物的組織圖

圖3　工字型三維機織物的穿筘圖

圖4　工字型三維機織物的穿綜圖

穿筘：一筘一入；

穿綜：順穿法；

總經(jīng)根數(shù)：一個完全組織循環(huán)的經(jīng)紗數(shù)為8，所以總經(jīng)根數(shù)為經(jīng)紗循環(huán)數(shù)的整數(shù)倍，符合織物設(shè)計的尺寸要求即可。

2　工字型三維機織物的上機織造成果展示

工字型三維機織物的上機織造成果如圖6所示。圖6中(a)為壓扁-織造-還原法織造的織物；(b)圖是展開一部分以后的效果拍照圖，也就是工字型的一半，將另一半展開就是完整的工字型三維機織物，鑒于剪開以后紗線容易脫落，出現(xiàn)散邊現(xiàn)象，所以未完全剪開。

3　工字型三維機織物的優(yōu)點和應(yīng)用范圍

3.1工字型三維機織物的優(yōu)點

工字型三維機織物屬于三維機織復(fù)合材料異形件，實際生產(chǎn)中可以通過兩種方式實現(xiàn)工字型三維機織物的織造，一可以通過對T形件相應(yīng)的改造，二是通過壓扁還原法通過織造多層織物，織完后剪開就可以得到(本文所采用的方法)。工字型三維機織物的織造簡單，一個經(jīng)軸就可以實現(xiàn)對經(jīng)紗張力均勻的控制，織造成本低，易于實現(xiàn)。在工字型三維機織物的基礎(chǔ)上合理設(shè)計還可以設(shè)計出很多三維機織復(fù)合材料預(yù)制件，如Ⅱ字型，格子型，兩個工字型交叉垂直型、工字型管狀織物等[7]。

3.2工字型三維機織物的應(yīng)用范圍

工字型三維機織物的應(yīng)用也可分為兩方面，一方面，通過合理的設(shè)計，增加織物的厚度和兩端的長度，使用裝飾用的紗線織造，可以使之變成一件優(yōu)美的工藝品用于裝飾，實現(xiàn)其在藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，為紡織行業(yè)帶來新的契機。另一方面，通過對工字型異形結(jié)構(gòu)件澆筑樹脂形成復(fù)合材料可以應(yīng)用于工程，鑒于其具有優(yōu)異的力學(xué)性能，一般應(yīng)用于需要加強的覆蓋材料和工程的連接處，可以在增強連接處的密合性的同時提供足夠的強力。

圖5　工字型三維機織物的上機圖

圖6　工字型三維機織物的上機織造成果展示

[1]王靜,王瑞.三維機織預(yù)型件織物設(shè)計及其織造的探討[J].棉紡織技術(shù),2003,5(31):23—27.

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[5]呂麗華,崔婧蕊,閆淑娟,趙帆.預(yù)留孔洞三維機織物的織造要點[J].大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2014,33(4):274—276.

[6]呂麗華,魏春艷,王曉,楊晶.蜂窩形和T字形立體機織物的織造要點[J].棉紡織技術(shù),2013,41(5):273—276.

[7]郭盈,楊金純.基于工業(yè)設(shè)計的紡織復(fù)合材料產(chǎn)品造型設(shè)計[J].天津工程師范學(xué)院學(xué)報，2005,(4):17—21.

Design and Weaving of I-shaped Three-Dimensional Woven Fabric

NiGuangju1,OuyangXueyan2，LvLihua2

(1.Shanghai Tianan Textile Co.，Ltd., Shanghai 201620，China;2.Dalian Polytechnic University,Dalian 116034,China)

The warp section figure was designed and the looming draft was designed according to the warp section figure. In this paper, through reasonable design of the looming draft,A small sample was weaved in the two-dimensional ordinary fabric loom.

I-shape; Three-dimensional woven fabric; normal loom; design; woven

2015-07-26

倪廣菊(1979—)，女，遼寧撫順人，工程師。

TS941

A

1009-3028(2015)05-0017-03