經編三維結構賈卡鞋面材料的尺寸預測系統

叢洪蓮， 鐘 君

(江南大學 教育部針織技術工程研究中心, 江蘇 無錫 214122)

經編三維結構賈卡鞋面材料的尺寸預測系統

叢洪蓮， 鐘 君

(江南大學 教育部針織技術工程研究中心, 江蘇 無錫 214122)

針對經編三維結構賈卡鞋面材料對鞋面各功能部位尺寸要求高，具體尺寸不宜控制這個問題，設計了4種組織結構、4種上機密度，分析這2種因素對鞋面整體橫向、縱向縮率的影響，并研究賈卡網孔組織對鞋面局部花型尺寸的影響。基于試驗結果，探究了賈卡鞋樣整體橫向、縱向縮率、網孔區域尺寸變化與影響因素間的定性關系，由此建立了鞋面材料的尺寸預測系統。最后，利用該尺寸預測系統進行賈卡3層鞋面設計。從一款設計實例發現，織造、后整理等工序后，成品鞋面尺寸與設計稿相吻合。證明本文開發的經編三維結構賈卡鞋面材料尺寸預測系統具有一定的可靠性。

經編； 三維結構； 賈卡； 鞋面材料； 尺寸預測系統

經編三維結構賈卡鞋面材料花型豐富，具有優良的透氣、透濕、抗壓縮[1]等物理力學性能，且成型性好[2]，與橫編成型鞋材相比，生產效率高[3-4]，因此經編賈卡三維結構鞋面材料在運動鞋面市場具有獨特優勢。

目前，國內外對經編三維結構賈卡鞋面材料的研究主要以工藝原理及產品開發、計算機輔助設計為主，如張姿葉等[5]探討了經編賈卡提花間隔織物的編織工藝；李欣欣等[6]研究了經編三維結構賈卡鞋面的計算機輔助設計方法，但缺少對經編賈卡鞋面材料的尺寸變化研究。實際生產過程中，賈卡鞋面的尺寸控制問題一直是重點，通常開發一款新型賈卡鞋樣，至少要打樣2次，尺寸才能符合設計稿要求，且開發賈卡三維結構鞋面時，需通過織造、坯布定型、染色、復定型等復雜工序[7]，尺寸控制不當會大幅增加開發時間及成本。

本文主要研究了影響經編三維結構賈卡鞋面材料尺寸大小的因素，并確定影響因素與鞋面尺寸間的定性關系，建立了賈卡鞋面的尺寸預測模型，以期為企業開發賈卡三維結構鞋面提供指導，克服開發過程中“賈卡成品鞋樣與設計稿不符”這個難點問題，力求一次打樣成功，節省開發周期和成本。

1 試驗設計

經編賈卡提花鞋面織物的不同功能部位采用不同的賈卡組織，不同于普通織物，鞋面各個功能部位成品密度有所差異，圖1示出一款經編三維結構賈卡鞋面。為設計出與設計稿吻合的賈卡提花鞋面，本文從賈卡鞋面整體尺寸變化、局部尺寸變化2方面出發，探求賈卡鞋面的尺寸變化規律。首先，考慮上機密度、組織結構這2個生產因素對鞋面整體尺寸的影響，然后，在鞋面整體尺寸變化的基礎上，尋求不同賈卡組織對鞋面局部尺寸的影響規律。

圖1 經編三維結構賈卡鞋面Fig.1 Warp-knitted jacquard space shoe-upper

1.1 鞋面整體試驗設計

本文試驗樣品由Raschel Double Piezo Jacquard 5/1經編機生產，機號為E22，機速為350 r/min，脫圈板隔距為4.5 mm。賈卡三維結構鞋面的面布(賈卡提花面)由后針床2把梳櫛編織，組織分別為JB4∶1-1-1-0/1-1-1-2//,GB5∶1-1-1-0/0-0-0-1//；間隔層的墊紗數碼為GB3∶2-1-2-3/1-2-1-0//；織物底布(非提花面)由前針床2把梳櫛GB1、GB2編織。織物原料采用賈卡鞋面常用原料。

GB1∶111 dtex/36 f 滌綸長絲;GB2∶111 dtex/36 f 滌綸長絲;GB3∶33 dtex/1 f 滌綸單絲;JB4∶165 dtex/36 f 滌綸長絲;GB5∶111 dtex/36 f 滌綸長絲。

樣品編號采用2個部分表示，連字符前的數字為底布組織結構編號，連字符后的數字為上機密度編號[8],具體組合情況見表1。

表1 鞋面生產工藝參數Fig.1 Parameters of shoe-upper

1.2 鞋面局部試驗設計

三維結構賈卡鞋面各個功能部位采用不同的賈卡組織時，局部尺寸變化規律不同,圖2示出鞋面的局部放大圖。由圖可知，L1(A區)和L2(B區)對應線圈縱行數均為26，L1B區密度，不同的賈卡組織對鞋面尺寸有很大影響。

圖2 鞋面局部放大圖Fig.2 Partial enlarged drawing of shoe-upper

經過前期試驗和分析發現:織物平紋區域(厚組織或薄組織或厚薄組織相間區域)成品橫密、縱密差異較小；而且網孔區域橫向被拉伸后，則其成品縱密略大于平紋區域，設計時假設網孔區域縱密和平紋區域一樣，則網孔區域在長度方向也不會超出設計稿區域，所以不需考慮網孔區域和平紋區域的成品縱密差異。本文試驗主要研究網孔組織對局部花型橫密的影響，從鞋面網孔填充區域橫向長度、網眼大小2方面探究。

鞋面整體輪廓圖如圖3所示。 A區為平紋區域，B區為網孔區域，L為網孔填充區域橫向長度。網眼大小根據常用賈卡網眼組織分為小、中、大網眼，小網眼代表賈卡意匠圖中1～2個白組織，中等網眼3～4個白組織，大網眼5～6個白組織，具體網孔組織循環如圖4所示。網孔區域的樣品編號及對應的試驗條件如表2所示。樣品編號中連字符前數字為網眼大小，連字符后數字為鞋面網孔填充區橫向長度。

圖3 鞋面整體輪廓圖Fig.3 Outline sketch of shoe-upper

圖4 網孔組織循環Fig.4 Mesh cycle organization.(a) Small mesh; (b) Medium mesh; (c) Big mesh

表2 局部鞋面試驗設計條件Fig.2 Experiment conditions of local shoe-upper

2 試驗數據分析與預測模型建立

試驗測量了不同生產條件下賈卡三維結構鞋面的整體橫縱密，包括坯布及成品橫縱密，坯布即經賈卡經編機編織下機后的鞋樣，成品是指坯布經預定型、染色、復定型等工序后，得到的最終成品鞋樣。根據測量結果計算鞋面的整體縮水率，試驗結果如表3所示。縮水率的計算公式為

Sh=(Xh-Yh)/Yh×100%

Sz=(Xz-Yz)/Yz×100%

式中:Sh為橫向縮率；Xh為成品橫密；Yh為機上橫密；Sz為縱向縮率；Xz為成品縱密；Yz為上機密度。

局部區域試驗設計主要對成品鞋面的不同網孔區域進行橫密測量，與鞋面整體區域的橫密進行對比，結果如表4所示。

表3 整體鞋面試驗結果Fig.3 Experimental results of overall shoe-upper

注:樣品編號同表1。

2.1 鞋面整體橫向縮率分析

由表3可知，底布組織結構對織物的橫向縮率影響較大，采用不同的上機密度時，織物的橫向縮率變化很小，趨于穩定。

從試樣1-1、2-1、3-1、4-1數據可得出:隨著前針床后梳(GB2)延展線的增加，織物的橫向縮率逐漸

表4 局部鞋面試驗結果Fig.4 Experimental results of local shoe-upper

注:樣品編號同表2。

變大。GB2延展線包覆著GB1延展線，GB2的延展線長短對織物橫向收縮起較大作用，隨著GB2延展線長度的增加，織物橫向收縮空間也隨之增大，因而GB2延展線越長，織物下機后坯布幅寬越小，后整理時織物的橫向回縮也變大，導致橫向縮率增加。假設GB2的組織為1-0/0-1//時，延展線長度用1表示[9]，GB2組織為1-0/1-2//時，延展線長度用2表示，依此類推，當GB2組織為1-0/(n-1)-n//,延展線長度可用n表示，令織物縱向縮率為Sh，根據已知數據，通過回歸分析法，可得織物橫向縮率Sh與后梳延展線關系：

Sh=(8.485n+1.583)×100%

2.2 鞋面整體縱向縮率分析

從表3中數據可知，影響織物縱向縮率的因素主要為上機密度，組織結構對鞋面縱向縮率的影響很小，這里不考慮。

由樣品1-1、1-2、1-3、1-4的試驗數據可看出，隨著上機密度的增加，織物的縱向縮率逐漸減小。在織造過程中隨著上機密度的增加，坯布經過牽拉卷取機構后，易被拉伸，實際坯布縱密略小于上機密度，此外，上機密度越大，線圈的縱向排列越緊密，對于同等的后整理條件，織物縱向收縮空間也變小，因而織物縱向縮率會逐步減小[10]。令織物縱向縮率為Sz，上機密度為Yz，根據已知數據及生產客觀條件，通過回歸分析法可得，滌綸原料的縱向縮率Sz與上機密度Yz間的關系為

Sz=(18.475-0.923Yz)×100%

再根據公式Sz=(Xz-Yz)/Yz×100%，推導出上機密度Yz與成品縱密Xz間的關系：

2.3 局部尺寸分析

經編賈卡3層鞋面的提花面分為平紋區域和網孔區域。網孔區域較平紋區域延展線少，受力過程中橫向易被拉伸，網孔區域的橫密比整體及平紋區域小。設計賈卡工藝時，首先根據鞋面整體橫縱密建立花高和花寬，再根據設計稿的具體形狀在不同區域填充相應的組織，如果網孔區域完全按照設計稿的大小去填充組織(即將網孔區域的橫密和鞋面總體橫密默認一致)，則成品鞋面網孔區域必然會超出設計稿指定區域，因此網孔區域成品橫密和鞋面整體成品橫密需分開考慮。

由表4中數據可知，對于同等大小的網孔而言，所需填充的網孔區域長度越小，網孔區域的橫密與整體橫密差距越大。對于幅寬一定的織物，網孔區域越小，平紋區域越大，在同等力的作用下，網孔區越易被拉伸，橫密就越小。同時，對于同樣橫向長度的網孔區域而言，網孔越大，其橫密越小，網孔越大，與平紋區域相比，網孔區域的延展線越少，越易被拉伸，橫密就越小。

為進一步尋找網孔區域尺寸設計規律，根據實際測量的橫密結果，計算了填充網孔區域組織時需減少的縱行填充量，結果如表5所示。需減少的縱行計算公式為

式中:C表示成品鞋面整體橫密；D表示成品鞋面網孔區橫密；L表示網孔區域橫向長度。

表5 局部花型尺寸分析結果Fig.5 Analysis results of local pattern size

注:樣品編號同表2。

由表5中數據可知，填充網孔組織時，需減少的縱行填充量與網孔區域橫向長度關系較小，這里不考慮。當網眼大小增大時，需減少縱行也隨之增加，具體減少量如下:填充小網孔時，應減少1～2個縱行；填充等網孔時，應減少3個縱行；填充大網孔時，減少4～5個縱行。因此，填充網孔組織時，需適當減少填充區域兩側賈卡組織的填充量，避免花型超出指定區域。

3 預測系統的開發

基于以上試驗結果，開發了一套經編賈卡三維結構鞋面材料的尺寸預測系統，以期為經編鞋面設計人員提供尺寸設計參考。

4 預測系統的試驗驗證

為驗證該系統的可靠性，利用本文預測系統的方法進行賈卡提花間隔織物鞋面的設計，下面以其中一款來樣鞋面為例進行驗證。

鞋樣的成品橫密為10.3縱行/cm，成品縱密為16.58橫列/cm。GB1采用組織為2-3-1-1/1-0-2-2//; GB2采用組織為1-0-1-1/1-2-1-1//；GB3、GB4、GB5采用常用組織；5把梳櫛采用常用原料，與前文試驗相同。

按照上述計算結果，繪制了賈卡意匠圖，并確認上機工藝參數，經一系列工序后，最終成型鞋樣與設計稿相吻合，打樣成功，所以該尺寸預測系統具有可靠性。

5 結 語

1)對于滌綸材質的經編三維結構賈卡鞋面，鞋面的整體橫向縮率與底部組織GB2的延展線長度呈線性關系Sh=(8.485n+1.583)×100%，GB2的延展線越長，橫向縮率越大；縱向縮率與上機密度大小呈線性關系Sz=(18.475-0.923Yz)×100%，上機密度越大，縱向縮率越小。

2)鞋面局部尺寸的主要影響因素是網眼大小及網孔填充區域橫向長度，網眼大小或網孔填充區域橫向越大，局部區域橫密與鞋面總體橫密的偏差越大；網孔填充區的縱行數與網眼大小有關:填充區為小網眼時，減少1～2個填充縱行；中等網眼減少3個縱行；大網眼減少4～5個縱行。

3)根據上述對應關系，建立了經編賈卡三維結構鞋面材料的尺寸預測系統，并通過試驗驗證發現，開發的賈卡鞋樣尺寸與設計稿吻合，說明本文系統具有一定可靠性。

FZXB

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Size prediction system of warp-knitted three-dimensional structurejacquard shoe-upper

CONG Honglian, ZHONG Jun

(EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology,MinistryofEducation,JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China)

Warp-knitted three-dimensional structure jacquard shoe-upper has high demand on size of the functional zone. To control the size of the shoe-upper fabrics, four kinds of fabric structures and four kinds of on-loom densities were designed. The influence of the two factors on the whole shoe-upper′s weft shrinkage and warp shrinkage were analyzed. The influence of jacquard mesh structure on the local pattern size was also studied. Based on the experimental results, the correspondence among jacquard shoe-upper lateral weft shrinkage, lateral warp shrinkage, size of the mesh area and influence factors was explored, and then a shoe-upper size prediction system was established. Finally, the prediction system is used to design jacquard shoe-upper. Taking one jacquard shoe-upper′s design as an example, after knitting and finishing process, the size of shoes is consistent with the pattern. It is proved that the size prediction system is relatively reliable.

warp-knitting; three-dimensional structure; jacquard; shoe-upper; size prediction system

2016-03-03

2016-12-22

國家自然科學基金項目(61602212)；江蘇省產學研聯合創新資金-前瞻性聯合研究項目(BY215019-31)；中央高校基本科研業務費專項資金重點項目(JUSRP51404A)

叢洪蓮(1976—)，女，教授。主要研究方向為針織產品開發及其在計算機上的應用。E-mail:cong-wkrc@163.com。

10.13475/j.fzxb.20160300606

TS 184.3

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