秦 曉,秦 曦

(1.鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 江蘇 鹽城 224000; 2.沂水縣諸葛中心校, 山東 臨沂 276400)

隨著紡織行業(yè)的不斷發(fā)展,新材料、新技術(shù)、新工藝應(yīng)運(yùn)而生。 橫機(jī)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展也使得在橫機(jī)上編織立體管狀結(jié)構(gòu)織物成為可能[1-3]。

一直以來(lái),針織橫機(jī)主要編織片狀半成形織物,但隨著橫機(jī)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,橫機(jī)織物也有了很大的突破,如在橫機(jī)上進(jìn)行管狀織物的編織能夠大大提高相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率[4]。 但普通的橫機(jī)面料已無(wú)法再滿足時(shí)裝毛衫、個(gè)性裝飾家居、產(chǎn)業(yè)用紡織品等的需求。 不同于機(jī)織管狀面料[5-7],系列橫機(jī)管狀織物的開(kāi)發(fā)滿足了當(dāng)前對(duì)橫機(jī)織物結(jié)構(gòu)立體、外觀獨(dú)特等的需求。 本文進(jìn)行系列橫機(jī)管狀織物的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究,旨在為橫機(jī)三維面料及其產(chǎn)業(yè)化推廣奠定基礎(chǔ)。

1 產(chǎn)業(yè)用一體管狀織物的應(yīng)用設(shè)計(jì)

橫機(jī)加工中成形和全成形是其最大優(yōu)點(diǎn),對(duì)于產(chǎn)品而言,采用橫機(jī)能夠編織出具有特定工程要求和彈性要求的織物結(jié)構(gòu),延伸性的大小可通過(guò)改變織物結(jié)構(gòu)和參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)。 橫機(jī)生產(chǎn)出的管狀織物不使用縫合線,不存在縫線對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響。 從生產(chǎn)角度看,采用橫機(jī)加工避免了裁剪加工所造成的浪費(fèi),大大降低了產(chǎn)品成本。 從產(chǎn)業(yè)應(yīng)用角度看,橫機(jī)加工能夠根據(jù)需要一體編織出不同形狀的增強(qiáng)基體織物,其可用于混凝土包封、管道接頭、三通加固等建筑裝潢行業(yè)[8-10]。

1.1 L 形一體管狀織物的設(shè)計(jì)

在實(shí)現(xiàn)L 形一體管狀織物的編織中,難點(diǎn)在于編織三角的開(kāi)啟和閉合,配合2 個(gè)紗嘴進(jìn)行編織可以實(shí)現(xiàn)L 形管狀織物的完全中空,編織圖如圖1所示。

圖1 L 形一體管狀織物編織圖

選用26.4 tex×2 的紗線、9G龍星手搖橫機(jī)(南通三思科技有限公司),分別在前后針床以70 針起口,編織80 橫列完成,實(shí)物如圖2 所示。

圖2 L 形一體管狀織物實(shí)物

1.2 U 形一體管狀織物的設(shè)計(jì)

在進(jìn)行U 形管狀織物的編織時(shí),橫向部分管直徑的大小可以通過(guò)編織的橫列數(shù)來(lái)控制,縱向部分管直徑的大小可以通過(guò)收針數(shù)目改變,編織圖如圖3所示。

圖3 U 形管狀增強(qiáng)織物編織圖

前后針床起針各70 針,編織80 橫列完成,實(shí)物如圖4 所示。

圖4 U 形管狀增強(qiáng)織物實(shí)物

1.3 T 形一體管狀織物的設(shè)計(jì)

T 型管狀織物像字母T,管子的長(zhǎng)短大小均可通過(guò)調(diào)整針數(shù)和轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)控制。 橫向部分管子在編織時(shí),通過(guò)前后針床編織三角的閉合可以實(shí)現(xiàn)管子兩端的封閉或者中通。 本例中,前后針床各80 針起針,編織完20 橫列后,從兩邊各收20 針,繼續(xù)在中間編織40 針直至60 橫列編織結(jié)束,如圖5 所示。實(shí)物如圖6 所示。

圖5 T 形管狀增強(qiáng)織物編織圖

1.4 山形一體管狀織物的設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)中,前后針床各選85 針,60 橫列。 橫向管的編織與前幾款一樣,1 個(gè)紗嘴參與工作即可完成編織;縱向的3 個(gè)豎管編織時(shí),需要先根據(jù)設(shè)計(jì)完成部分收針,本例中3 個(gè)管相互之間間隔20 針。編織時(shí),可以選用1 個(gè)紗嘴也可以選用多個(gè)紗嘴,手搖機(jī)上編織可借助“過(guò)針”完成編織。 編織圖如圖7所示,實(shí)物如圖8 所示。

圖6 T 形管狀增強(qiáng)織物實(shí)物

圖7 山形管狀增強(qiáng)織物編織圖

圖8 山形管狀增強(qiáng)織物實(shí)物

1.5 角度一體管狀織物的設(shè)計(jì)

橫機(jī)織物的一體管狀結(jié)構(gòu)主要通過(guò)前后針床的單獨(dú)編織實(shí)現(xiàn),針數(shù)決定管子的大小,轉(zhuǎn)數(shù)決定管子的高度,本文中選擇前后針床各24 針、40 橫列,編織圖如圖9 所示。

圖9 彎度管狀增強(qiáng)織物編織圖

通過(guò)同時(shí)在針床兩邊收針、放針,可以實(shí)現(xiàn)角度管部分的編織,收、放的針數(shù)和規(guī)律會(huì)影響管的角度。 本例中,前后針床左側(cè)各收1 針的同時(shí)右側(cè)各放1 針,每橫列收放1 次。 實(shí)物如圖10 所示。

圖10 彎度管狀增強(qiáng)織物實(shí)物

2 局部管狀織物的應(yīng)用設(shè)計(jì)

根據(jù)需要,橫機(jī)能夠編織出不同形狀的立體管狀織物。 為了擴(kuò)大立體管狀織物的品種和適應(yīng)性,繼而開(kāi)發(fā)了局部管狀結(jié)構(gòu)織物。 其特點(diǎn)是,根據(jù)需要,可以在基底織物的一面或者兩面一體編織不同大小、顏色、材質(zhì)的管狀結(jié)構(gòu)[1]。

局部管狀織物的特點(diǎn)是,可以在織物的一面或者兩面,一體編織立體管狀結(jié)構(gòu)。 基底織物的大小可以根據(jù)需要自行設(shè)計(jì),管狀結(jié)構(gòu)的部分可以選擇不同紗線進(jìn)行編織,形成不同風(fēng)格的管狀織物,如圖11所示。 也可以形成大小長(zhǎng)度各不同的結(jié)構(gòu),如圖12所示。

圖11 局部管狀織物

橫機(jī)編織的局部管狀織物因其結(jié)構(gòu)獨(dú)特、可塑性強(qiáng),可以被用作服飾面料[3],也可以用作家居裝飾品等,如圖13 所示。 經(jīng)過(guò)設(shè)置不同的針數(shù)、轉(zhuǎn)數(shù)、花型等工藝參數(shù),開(kāi)發(fā)出各類新型管狀結(jié)構(gòu)面料,極大地豐富了橫機(jī)管狀結(jié)構(gòu)面料,如圖14 所示。

圖12 管狀結(jié)構(gòu)大小長(zhǎng)度不同的織物

圖13 橫機(jī)局部管狀織物的不同應(yīng)用

圖14 部分新型管狀結(jié)構(gòu)面料

3 復(fù)合材料多層板的應(yīng)用設(shè)計(jì)

在紡織立體三維織物中,有相當(dāng)一部分是采用針織技術(shù)進(jìn)行編織的。 隨著產(chǎn)業(yè)用增強(qiáng)材料越來(lái)越備受關(guān)注,紡織品復(fù)合材料預(yù)制件正逐漸替代金屬、陶瓷材料等傳統(tǒng)增強(qiáng)材料。 同時(shí),橫機(jī)織物因其易編織、無(wú)需裁剪等特點(diǎn)而被廣泛用作產(chǎn)業(yè)增強(qiáng)織物[8-10]。

選用碳纖維、芳香族聚酰胺合成纖維(芳綸纖維)、硼纖維等高性能材料制備立體管狀織物復(fù)合材料預(yù)制件,其力學(xué)性能、抗沖擊性能等均較優(yōu)越,可廣泛應(yīng)用于汽車等機(jī)械制造領(lǐng)域。 橫機(jī)立體管狀織物制備復(fù)合材料多層板的優(yōu)點(diǎn)是一次成形、可塑性強(qiáng),并且可以根據(jù)需要更換不同管子部分的原料,如圖15 所示。 一次成形的多層板力學(xué)性能佳。

圖15 橫機(jī)立體管狀織物多層板

在編織橫機(jī)管狀織物時(shí),基底織物和管子部分可以分別選擇不同的原料,制作復(fù)合材料多層板時(shí)即能形成“三明治結(jié)構(gòu)”。 這一點(diǎn)可根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境加以使用。

4 空氣凈化濾芯的應(yīng)用設(shè)計(jì)

近些年,空氣污染尤其是室內(nèi)空氣的污染成為大眾關(guān)注的焦點(diǎn)之一。 越來(lái)越多的家庭使用空氣凈化器或者室內(nèi)新風(fēng)系統(tǒng)。 通過(guò)吸附的方式,空氣凈化裝置能夠在一定程度上去除灰塵、PM2.5 等顆粒物質(zhì),但對(duì)甲醛、苯等揮發(fā)性有害物質(zhì)的去除效果不佳[3]。

目前,空氣凈化器或者新風(fēng)系統(tǒng)的濾芯大多采用無(wú)紡布做基體,其織物的造型可塑性不強(qiáng)、透氣性較差,與空氣的接觸面也較小。 針對(duì)這種情況,開(kāi)發(fā)了橫機(jī)管狀結(jié)構(gòu)織物,作為基體制備空氣凈化濾芯。

較之傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)用紡織品,橫機(jī)管狀織物是三維立體結(jié)構(gòu),可以一次成形,能夠根據(jù)不同用途和需要變換不同的紗線品種、顏色、粗細(xì)、原料等進(jìn)行編織,可塑性強(qiáng),其結(jié)構(gòu)如圖16 所示。

圖16 基于橫機(jī)管狀織物制備的空氣凈化濾芯

圖16 中,管狀結(jié)構(gòu)分布在織物基層的兩面,管狀結(jié)構(gòu)和織物基層一次編織而成,管狀結(jié)構(gòu)的大小、材質(zhì)、個(gè)數(shù)等均可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。 在設(shè)計(jì)空氣凈化濾芯時(shí),選用橫機(jī)立體管狀結(jié)構(gòu)織物做基體,可將管狀結(jié)構(gòu)織物制作成圓柱體形狀,其材料多樣、結(jié)構(gòu)立體多變。 制作空氣凈化濾芯后可以填充復(fù)合SiO2的活性炭纖維膜,被動(dòng)吸附和主動(dòng)分解相結(jié)合,可有效去除空氣中的大顆粒物質(zhì)和有機(jī)污染物。

5 結(jié)束語(yǔ)

橫機(jī)管狀織物的可塑性較強(qiáng),通過(guò)設(shè)置不同的針數(shù)、轉(zhuǎn)數(shù)、收放針位置等參數(shù),可編織結(jié)構(gòu)各異的立體面料。 根據(jù)不同的設(shè)計(jì)方案,管狀部分的大小、顏色、原料等亦可以進(jìn)行調(diào)整。 同時(shí),單紗嘴或多紗嘴均能實(shí)現(xiàn)織物的編織。 通過(guò)對(duì)一體管狀織物和局部管狀織物的設(shè)計(jì),開(kāi)發(fā)出多種不同結(jié)構(gòu)和性能的織物。 利用管狀織物的獨(dú)特性能,在復(fù)合材料多層板以及空氣凈化濾芯等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)辟了新途徑。