三層雙色立體提花經編鞋材的開發

張 琦， 魏 莉， 夏風林

(1. 江南大學 教育部針織技術工程研究中心， 江蘇 無錫 214122； 2. 武漢紡織大學 湖北省數字化紡織裝備重點實驗室， 湖北 武漢 430077)

現有的一次成形雙針床經編鞋材主要分為兩大類：一類是雙針床單賈卡經編機鞋材，此類產品擁有間隔層，但無法形成雙色效應[1]；一類是雙針床雙賈卡經編機鞋材，此類產品可形成雙色效應，但不帶間隔層[2]。目前市場上同時兼具雙色效應與間隔層的雙針床經編鞋材產品，都是通過將經編雙賈卡雙色織物與普通的雙針床經編間隔織物貼合的方法來實現。這種鞋材加工方式不但增加了生產工序，還會因這道額外增加的工序而產生有毒氣體，對人體健康有害，不滿足一次成形的快速化與綠色化加工發展要求[3]。

圖1 賈卡經編機梳櫛配置圖Fig.1 Jacquard-bar configuration of warp knitting machine. (a) Single-knit with one jacquard bar; (b) Hollow-knit with double jacquard bars; (c) 3-D jacquard of double-knit with double jacquard bars

機器類型梳櫛編織位置前針床 后針床 前后針床雙針床單賈卡經編機(圖1(a)RDPJ7/1)GB1、GB2JB5、GB6、GB7GB3、GB4形成間隔層雙針床雙賈卡經編機(圖1(b)RDPJ4/2)GB1GB4JB2、JB3根據需要在前后針床選擇性地編織,并將前后片緊密地連接起來新型雙針床雙賈卡立體提花經編機(圖1(c)改造后的RDJ6/2)GB1、GB2JB5、GB6GB3形成間隔層,JB4根據需要選擇性地在前后針床進行編織,結合新工藝不會將前后片緊密連接

為突破帶間隔層雙色立體提花鞋材一次性成形生產的技術瓶頸，本文通過重組雙針床經編機的梳櫛配置關系，開發可成圈編織的雙賈卡提花控制系統，設計“線”連接工藝完成間隔絲的襯入等技術手段，為三層雙色立體提花經編鞋材的一次性全成形快速生產提供了綜合性技術解決方案，實現了經編鞋材真正意義上的短流程快速化綠色生產。

1 編織機構與控制系統

1.1 雙針床雙賈卡立體提花編織機構

圖1(a)為單賈卡雙針床RDPJ7/1梳櫛配置圖[4]，其中：GB1、GB2只在前針床進行編織；GB6、GB7只在后針床編織；GB3、GB4為間隔梳在前/后針床依次成圈，利用間隔絲將前/后片連接形成帶有間隔層的織物。1把賈卡梳JB5只能在后針床編織，因此只能形成有間隔層的單面單色提花織物。圖1(b)為普通雙賈卡雙針床RDPJ4/2梳櫛配置圖[5]，其中：GB1只在前針床編織；GB4只在后針床編織，無特定專用間隔梳；但2把賈卡梳JB2、JB3在前/后針床均可編織，可利用賈卡梳在前/針床的編織動作將織物前后片特定部位相聯，再配合2把賈卡梳穿上不同顏色或者不同染色性能的紗線，即可形成無間隔層的雙面混色織物[6]。

通過分析普通雙針床單賈卡和雙針床雙賈卡的梳櫛配置關系，對比不同梳櫛配置下所能生產織物的不同類型與特征，為滿足間隔層雙色立體提花織物的一次性成形織造需求，將原本用來生產無縫中空提花織物的RDJ6/2機臺梳櫛配置改造成如圖1(c)所示。與生產無縫中空產品不同，改造后的地梳GB1、GB2用于前針床墊紗成圈形成織物前表層；JB5、GB6用于后針床墊紗成圈形成織物的后表層；GB3作為特定專用間隔梳在前/后針床依次成圈形成中間間隔層，控制賈卡梳JB4在前/后針床均可進行選擇性成圈編織。當為2把賈卡梳穿上不同顏色或染色性能不同的紗線進行編織時，即可順利織造出具有間隔層與雙色效應的立體提花新型經編鞋材。表1示出普通雙針床賈卡經編機與改造后的新型雙針床雙賈卡經編機梳櫛配置方案對比。

1.2 雙針床雙賈卡立體提花控制系統

針對雙賈卡提花控制系統在主軸1個編織周期內存在2把賈卡梳在前/后針床的4次同步偏置觸發控制要求[7]，以及提花信息數據量大且偏置數據刷新實時率高的控制特征，設計了如圖2所示的雙賈卡立體提花控制系統。采用100 Mbps以太網(Ethernet)聯接花型管理層與控制層賈卡提花控制器完成賈卡提花信息數據的高速下載，采用2 Mbps G_Link現場總線聯接賈卡提花控制器與現場層各賈卡控制單元實現賈卡導紗針偏置數據實時刷新的3層2級式總線系統架構，利用主軸角度信號的硬同步傳輸實現控制層與現場層偏置觸發角度與時刻的同步，利用各賈卡控制單元內嵌以復雜可編程邏輯器件(CPLD)作為微控制器的硬件編程實現賈卡導紗針的驅動與控制一體化分組，從而實現可利用多個賈卡控制單元的并行同步觸發以提高系統響應實時性，減少現場總線的數據傳輸次數，提高系統數據傳輸與實時控制的準確性與可靠性。

表2 芝麻點提花原理Tab.2 Jacquard principle of sesame dot

2 三層雙色提花鞋材提花原理

三層雙色新型立體經編提花鞋材不僅要求具備普通雙針床雙賈卡鞋材的雙色效果，還需具備雙針床單賈卡鞋材的間隔層結構，才能在滿足時尚美觀追求的同時，擁有特殊的具有抗壓縮性三維立體結構[8]，且在生產織造時還能一次成形，這樣的新型經編鞋材產品才能擁有更為廣闊的市場前景。

2.1 普通雙針床雙賈卡提花原理

普通雙針床雙賈卡的提花效應主要有2種：芝麻點效應與純雙色效應。在編織芝麻點提花效應中，前賈卡梳的墊紗數碼為1-0-1-1/1-2-1-1//，后賈卡梳的墊紗數碼為1-1-1-2/1-1-1-0//，且前賈卡梳的工作情況分為2種：只在前針床編織形成網孔、厚、薄組織；或在前/后針床都進行編織。

以前賈卡為例，芝麻點提花原理常用賈卡偏移信息如表2[9]所示。可以看出，前賈卡在后針床奇數橫列發生偏移時，即可在后片形成一個芝麻點。在編織芝麻點效應時，因前賈卡梳只能整體向左偏移，故當前賈卡梳墊紗數碼為1-0-1-1/1-2-1-1//時，其無法在后針床形成1-0/1-2//、1-0/2-3//的厚、薄組織；當后賈卡梳墊紗數碼為1-1-1-2/1-1-1-0//時，亦無法在前針床形成厚、薄組織。因此，為了讓2把賈卡梳在前/后針床均能形成厚、薄、網孔組織的純雙色效應，通過修改2把賈卡梳的墊紗數碼為1-0-1-2/1-2-1-0//或者1-0-1-0/1-2-1-2//，再配合前/后地梳的墊紗效應：GB1，1-0-0-0/0-1-1-1//，滿穿；JB2，1-0-1-2/1-2-1-0//，滿穿；JB3，1-0-1-2/1-2-1-0//，滿穿；GB4，0-0-0-1/1-1-1-0//，滿穿。結合如表3所示的純雙色提花原理[10]，即可獲得純雙色效應。

通過對比表2、3中普通雙針床雙賈卡2種提花工藝發現，在如圖3(a)所示的芝麻點效應中，雖然前賈卡與后賈卡可分別在前/后針床進行編織，但每形成1個芝麻點，前賈卡就得到后針床成圈1次(以后針床為效應面)，使得織物前/后層之間因密集的“點”連接而存在密集的賈卡紗線，不利于間隔紗的編織；同樣對于圖3(b)所示的純雙色效應，因2把賈卡梳的基本組織都為1-0-1-2/1-2-1-0//，賈卡梳在不偏移的時候，在前/后針床都進行編織，這樣的墊紗運動將導致在織物前/后層之間，在白色區域內因大片的“面”連接而存在密集的賈卡紗線，也不利于間隔紗的編織。由此可見，普通的芝麻點與純雙色效應工藝都會使得織物的前/后層緊密地連接在一起，不利于間隔層的形成，因此這類工藝不適合三層雙色立體鞋材的生產。

表3 純雙色提花原理Tab.3 Jacquard principle of pure color

提花效應JB4JB5墊紗數碼 偏移信息墊紗數碼偏移信息A色1-1-2-1/2-2-1-2//HTTHTHHT1-1-2-3/1-1-2-1//HHTTHHTTB色1-0-2-2/2-3-1-1//HHTTTTHH1-1-2-3/1-1-3-2//HHHHHHTT

2.2 改進雙針床雙賈卡立體提花原理

針對普通雙針床雙賈卡芝麻點與純雙色提花工藝均因前/后片“點”或“面”連接過密，不利于形成織物支撐間隔層的弊端，在結合2種普通雙賈卡基本工藝特征的基礎上，對雙賈卡工藝進行改進，設計了如圖4所示的色塊立體提花效應，通過只在黑色區域與白色區域的邊緣進行“線”連接，在白色區域與黑色區域內無賈卡紗連接，從而實現在前/后片之間方便地織入支撐間隔紗。

圖4 色塊效應實物圖Fig.4 Samples with color blocks

表4示出改進后的雙針床雙賈卡色塊效應立體提花原理。假設JB4采用A色紗線，JB5采用B色紗線，以后針床為效應面，JB4的基本墊紗數碼為1-0-1-1/1-2-1-1//，JB5的基本墊紗數碼為1-1-1-2/1-1-1-0//。若要JB4的紗線顏色顯示在效應面的某一區域，則JB4的偏移信息為HTTHTHHT，JB5的偏移信息為HHTTHHTT；若要JB5的紗線顏色顯示在效應區的某一區域，則JB4的偏移信息為HHTTTTHH，JB5的偏移信息為HHHHHHTT。這種雙色效應形成的色塊效果，在色塊中間部分前后片無連接，只在色塊的邊沿部分前后片有連接，十分利于間隔層的形成。因此，在這種“線”連接的工藝基礎上，再增加墊紗數碼為1-0-2-1/2-3-1-2//的間隔紗梳GB3，即可選用滌綸單絲構造“V”字型三角支撐結構，從而形成兼具良好通氣性與抗壓性的彈性可恢復織物間隔層。

3 三層雙色提花經編鞋材織樣驗證

以圖5所示意匠圖和織樣為例，在進行產品設計時，首先確定其鞋樣樣稿橫向尺寸H為41 cm，縱向尺寸Z為26 cm，根據機號、原料等因素確定其橫密E為9.5橫列/cm，縱密F為12橫列/cm。根據公式[11]：花寬K=H×E，花高G=Z×F，確定其花寬K為219，花高G為390。再將菲林稿導入WKCAD軟件中，用不同的色塊對鞋樣進行組織劃分，最后完成鞋樣功能分區后，根據不同需求，對各個區域進行組織覆蓋，完成如圖5(a)、(b)所示的賈卡意匠圖。

圖5 意匠圖與織樣Fig.5 Jacquard drafted pattern and sample.(a) Front pattern；(b)Behind pattern；(c) Sample

JB4的基本墊紗組織為1-0-1-1/1-2-1-1//，JB5的基本墊紗組織為1-1-1-2/1-1-1-0//；當前賈卡梳JB4不發生偏移或者前后針床都發生偏移的時候，只在前針床形成薄組織(1-0/1-2//)，其偏移信號分別為HHHHHHHH或TTHHTTHH；當前賈卡梳JB4在前針床偶數橫列發生偏移時，就會在前針床形成厚組織(1-0/2-3//)，偏移信號為HHHHTTHH；當前賈卡梳JB4在前針床奇數橫列發生偏移時，只在前針床形成網孔組織(1-0/0-1//)；當前賈卡JB4偏移信號為HTTHTHHT(1-0-1-1/1-2-1-1//)，后賈卡偏移信號為HHTTHHTT(1-1-2-3/1-1-2-1//)，則前賈卡會在后針床編織成圈，形成色塊效應。同理，JB5也配合產生相應偏移效果。

此立體提花新型經編鞋材在新改進的RDJ6/2雙針床雙賈卡立體提花經編機上進行織樣生產驗證：該機器各梳櫛配置關系已根據圖1(c)進行了改進調整，控制系統也升級為如圖2所示的采用雙總線架構的雙賈卡提花控制系統，同時該機還配備了雙針床隔距調節、賈卡梳EL和電子送經等輔助功能。表5示出此產品的上機工藝參數。經編鞋材對撕裂強度、耐磨性和耐曲折性都有一定的要求，常用的生產材料為滌綸、錦綸，在生產雙色鞋材時，會選擇染色性能不同的原料，如滌綸和錦綸或者滌綸和陽離子滌綸，針對以上原則鞋面表層紗線選擇了166.7 dtex陽離子滌綸和222.2 dtex普通滌綸作為原料，間隔層起到連接2個表層的作用，需要具有一定的抗壓縮性能，一般選用模量稍大的且具有一定抗彎剛度的滌綸單絲等，因此間隔絲使用33.3 dtex滌綸單絲，并采用了“V”字形結構。經成功織樣生產，得到實物如圖5(c)所示。

表5 織樣上機參數Tab.5 Machine parameters

4 結 論

1)利用新型雙針床雙賈卡立體提花經編機在大批量生產三層雙色立體提花經編鞋材，即一次成形的帶有間隔層的雙色立體提花經編產品時，需要綜合考慮編織機構配置、提花動作控制、工藝設計方法等多種因素的相互影響。

2)在生產普通經編無縫內衣的雙針床雙賈卡經編機上加裝1把專用間隔梳用于形成間隔層，再配以能夠控制前賈卡梳在前/后針床都可以進行選擇性成圈的雙賈卡提花控制系統，可成功實現帶間隔層的雙色立體提花經編鞋材的一次性成形編織。

3)通過對現有典型雙色提花工藝中的芝麻點和純雙色效應的編織原理分析可知，其在雙色提花時難以襯入間隔絲的原因是織物前后片過密的“點”連接或者“片”連接，進而設計出采用“線”連接的色塊效應工藝，十分有利于雙針床雙色提花織物間隔層的形成，可作為帶間隔層的雙色立體提花經編鞋材的一種有效的工藝設計方法。

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