變層分流管的設計及織造

河北科技大學紡織服裝學院，河北 石家莊 050018

變層分流管是3D多層圓管的一個延伸產品。按管狀織物的織造原理，從內層到外層進行連續織造，可織造出內外層互相嵌套的3D多層圓管[1]。把3D多層圓管的上三層和下三層進行合并或單層織造，可得到各段不同層的變截面管。

在產業用品領域，需要各種形狀的復合材料增強體[2]，變層分流管就是為了滿足兩端層數不一樣的特殊場合而設計的。結合高性能纖維的使用，織造出的變層分流管具有抗拉、抗彎強度高，耐雨水腐蝕性好，使用壽命長等優點[3]。

1 形狀設計

圖1為變層分流管的截面圖，從該圖可以看出，此織物一端為兩層、另一端為六層。

圖1 變層分流管的截面圖

2 分段織造

織物兩端層數不同，所以不能沿用傳統的方法來織造。這里采用一種獨特的方法——分段織造，按照不同階段不同的壓扁圖來設計投梭路徑，得到上機圖[4]。為得到一端兩層、另一端六層的變層分流管，此織物需要分成五段連續織造。

2.1 分段截面圖

五段的壓扁圖分別如圖2(a)、(b)、(c)、(d)、(e)所示。

圖2 變層分流管各段壓扁圖

從圖2中可以看出，整個織物只有一個區，且區中有六層織物，每一層從上到下用弧線C、B、A、a、b、c表示。第一段的上層和下層分別是由C、B、A和a、b、c三層交織在一起得到的；第二段的上層只有最上層C一層，下層是由a、b、c三層交織在一起得到的；第三段的上層分成C、B、A三層，下層是由a、b、c三層交織在一起得到的；第四段的上層分成C、B、A三層，下層只有最下層c一層；第五段的上層分成C、B、A三層，下層分成a、b、c三層。

2.2 分段投梭路徑圖

由于每段的層數不同，所以投梭路徑也不相同[5]。每一段按照上、下層的層數不同稍有變化，分別如圖3(a)、(b)、(c)、(d)、(e)所示。

圖3 變層分流管的投梭路徑圖

從圖3中可以看出：第一段、第三段和第五段無論合并還是分開，上、下都由三層組成，所以都是先織上層和下層的最內層，然后織上層和下層的中間層，最后織上層和下層的最外層[1]；第二段是先織下層最內層到最外層的第一根，然后織下層最內層到最外層的第二根；第四段與第二段對稱，先織上層最內層到最外層的第一根，然后織上層最內層到最外層的第二根。

2.3 分段上機圖

通過壓扁圖和投梭路徑圖確定變層分流管織物的上機圖，分別如圖4(a)、(b)、(c)、(d)、(e)所示，經紗排列順序是C、c、C’、c’、B、b、B’、b’、A、a、A’、a’； P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9、P10、P11和P12表示緯紗投梭次序，投梭引緯路徑從下至上一共分為12條，從P1開始引緯，P12引緯結束后即為完成一個循環[1]。除第二段的最上層C和第四段的最下層c外，每一層引入2次緯紗。上機織造時，由于織造的這幾層織物實際上是緊貼在一起的，每層織物都很薄，沿縱向垂直提起，即可看到所設計織物的三維截面形狀[6]。

圖4 變層分流管的上機圖

穿綜采用順穿法。穿筘時要保證筘入數與織物對應的層數成整數或倍數[4]，所以選擇了每筘6入。

第一、三、五段的投梭路徑相同，但組織圖不同。其原因是第一段的上、下三層和第二段的下三層是合并在一起的，織上層的內層時中層和外層不必提起，織下層的外層時中層和內層不必提起，只要上層均提起，所以和第五段的上、下三層均分開織造略有差異。

經過五段織造后所得的實物如圖5所示，分別是兩端的正視圖和俯視圖。

3 結語

采用分段織造方法可以得到變層分流管織物。變層分流管紡織復合材料可以應用于高樓大廈的排水管和送水管，對水流進行匯集和分流，可以滿足多用戶、多水源的處理。

圖5 變層分流管織物的實物圖

變層分流管織物的織造應注意：在織造第三段和第四段時，由于每個織造循環中，上三層每層織造一次，而下層織造三次，會產生織造速率差，故采用上三層織造三個循環、下層織造一個循環，這樣就能使上三層與下層的織造速率達到一致。但這兩段作為過渡段，只需要織2～3個循環，因此上下層并不會產生明顯差別，也可按正常循環進行上下層織造。