賈卡提花經編間隔織物的撕裂性能

孫 婉， 繆旭紅， 王曉雷

(江南大學 教育部針織技術工程研究中心, 江蘇 無錫 214122)

經編間隔織物具有透氣透濕、抗壓減震等優點，被廣泛應用作為鞋面材料，尤其是運動鞋面材料[1]。隨著人們對鞋面材料時尚性的追求，以及一次成型鞋面的提出，普通的經編間隔織物已經不能滿足人們對鞋面材料美觀和高效生產的要求[2]。隨著賈卡技術的進步，雙針床賈卡經編機生產一次成型鞋面的難度降低，一次成型技術可縮短生產流程，大大提高鞋面材料的生產效率，減少80%的材料浪費[3]，而且賈卡梳櫛的特殊結構，可在不同區域形成不同的花紋圖案，從而使得賈卡提花雙針床經編織物作為成型鞋面材料備受青睞。賈卡提花可形成豐富的網眼、薄、厚效應，不同賈卡組織的力學性能差異較大。運動鞋面料在實際穿著中往往要承受因劇烈運動而產生的各種作用力，如撕裂強力，如果賈卡組織力學性能達不到要求，鞋面會產生撕裂，使用壽命終止，因此研究提花經編間隔織物的撕裂性能，對于合理設計賈卡組織以滿足鞋面外觀和力學性能要求具有重要意義。目前，國內外對織物撕裂性能的研究大都集中在機織物[4]、緯編針織物[5]以及復合材料[6]等方面，對經編間隔織物的撕裂性能研究相對較少，其中東華大學姚淵峰等[7]研究了經編間隔織物坐墊的撕裂性能，其他對賈卡提花間隔織物的研究多為工藝設計[8-9]以及頂破性能[10]。總之，國內外對賈卡提花經編間隔織物撕裂性能的研究鮮有報道，因此本文通過研究賈卡提花組織對經編間隔織物撕裂性能的影響，分析鞋面材料中各種常用賈卡組織的強力，為合理配置賈卡組織結構提高鞋面力學性能提供參考。

1 實驗部分

1.1 試樣準備

本文采用的鞋面材料中常用的8種賈卡提花組織，在雙針床單賈卡經編機RDPJ5/1上制備而成，機號為E24，賈卡梳配置在后針床，基本組織采用 1-1-1-0/1-1-1-2//，試樣上機密度選用了單賈卡鞋面材料最常用的15 橫列/cm，試樣基本工藝及樣品規格見表1、2(注：JB4送經量數據見表2，此處以“-”標注)。

表1 樣品基本工藝表

Tab.1 Technical parameters of samples

梳櫛編號墊紗組織原料規格穿紗送經量/(mm·臘克-1)GB11-0-0-0/2-3-3-3//166.67 dtex(48 f)滌綸FDY滿穿2 360GB21-0-0-0/0-1-1-1//166.67 dtex(48 f)滌綸FDY滿穿1 480GB31-0-2-1/2-3-1-2//33.33 d tex滌綸單絲滿穿7 600JB41-1-1-0/1-1-1-2//166.67 dtex(48 f)滌綸FDY滿穿-GB51-1-1-0/1-1-0-1//166.67 dtex(48 f)滌綸FDY滿穿1 480

8種賈卡組織的意匠圖如圖1所示。1個意匠格代表2個橫列，賈卡針奇偶橫列針背均不偏移(用G表示)或均偏移(用B表示)，形成薄組織；賈卡針奇數橫列針背偏移，則形成1-1-2-1/1-1-1-2//網眼組織(用W表示)；如賈卡針偶數橫列針背偏移則形成1-1-1-0/1-1-2-3//厚組織(用R表示)。實物圖見圖2。1#、2#及3#為無網孔結構，采用了薄組織、厚組織以及這2種組織的混合，4#～8#樣品為網孔結構，分別采用不同比例的厚組織與網孔組織按一定規律進行組合： 4#和5#的厚組織和網孔組織之比為50/50，6#和7#的為75/25，8#的為83/17。

表2 樣品規格

Tab. 2 Specifications of sample

試樣編號成品橫密/(縱行·cm-1)成品縱密/(橫列·cm-1)賈卡梳送經量/(mm·臘克-1)面密度/(g·m-2)1#2536.02 220479.92#2541.02 360519.93#2540.02 290500.14#2538.02 240482.85#2438.02 170477.86#2439.52 270489.77#2538.02 250496.98#2539.02 270506.6

圖1 賈卡意匠圖

Fig.1 Jacquard drafted pattern

圖2 試樣實物圖

Fig.2 Photo of samples

1.2 實驗方法

結合工廠常用測試方法，根據GB /T 3917.2—2009《紡織品 織物撕裂性能 第2部分：褲形試樣(單縫)撕裂強力的測定》，采用YG026D多功能電子織物強力儀測試。每種賈卡組織試樣沿橫縱向裁取50 mm×200 mm各5塊，夾持距離為10 cm，撕裂速度設置為100 mm/min，使用撕裂強力表征撕裂性能。

此外，為查看間隔織物2個表面對整體撕裂性能的影響，選取1#、2#、5#、8#樣品剪斷間隔紗線，對賈卡面和底面進行縱橫向撕裂強力測試，賈卡面樣品編號為“1#-2”，“2#-2”等，由于所有樣品底面相同，因此只取1#樣品底面進行了測試，樣品編號為“1#-1”。

2 實驗結果及分析

圖3示出間隔織物和單層織物撕裂曲線。圖4示出1#～8#試樣橫縱向撕裂織物破壞情況。圖5為賈卡組織結構線圈圖。

圖3 間隔織物和單層織物撕裂曲線

Fig.3 Tearing curve of spacer fabric and single layer fabric. (a) Tearing curve of weft tearing of 8#and single layer fabric; (b) Tearing curve of weft tearing of 2#and Jacquard; (c) Tearing curve of warp tearing of 8#and Jacquard

圖4 試樣橫縱向撕裂破壞情況

Fig.4 Tearing destruction of samples in weft and warp. (a) Tearing destruction of spacer fabric in warp; (b) Tearing destruction of single layer fabric in warp; (c) Tearing destruction of spacer fabric in weft; (d) Tearing destruction of single layer fabric in weft

圖5 賈卡組織線圈結構圖

Fig.5 Coil structure diagram of Jacquard

2.1 賈卡提花經編間隔織物撕裂特性

賈卡提花經編間隔織物是由上下表面以及中間間隔層組成的立體結構，其撕裂性能與其他針織物相似，但又更加復雜。同時，經編間隔織物各向異性，橫向撕裂和縱向撕裂對織物的破壞差別較大。觀察撕裂過程中織物破壞情況，結合樣品撕裂曲線(見圖3)，對賈卡提花間隔織物進行撕裂機制分析。

2.1.1 賈卡提花間隔織物橫向撕裂機制

可將賈卡提花經編間隔織物撕裂過程分為3個階段。對于橫向撕裂，受力方向主要為織物緯向，非受力方向是織物經向，橫向撕裂過程如下。

1)階段Ⅰ。織物上下表面的延展線受力的作用繃直。然后隨著撕裂的進行，上下表面的線圈圈柱上的紗線向延展線轉移，使得線圈逐漸靠攏，單縫處產生卷邊，織物發生“頸縮”。與此同時，間隔織物的上下面受力的作用，在裂口處相互擠壓。當受力方向上的第1根紗線被徹底收緊時，此時已有多個非受力方向上的線圈紗線發生轉移，從而在上下面形成撕裂三角區。

2)階段Ⅱ。隨著紗線的轉移三角區線圈密度增大，上下面在三角區相互擠壓也逐漸增大，從而增大剪切力。當剪切力增大到一定程度，上下面三角區最底部線圈中的紗線和連接上下面的間隔絲發生斷裂，出現第1個負荷峰值。

3)階段Ⅲ。下一橫列線圈中的紗線成為新的三角區的受力底邊，重復第1個三角區線圈和紗線的轉移、擠壓和斷裂過程。隨著撕裂的進行，織物會發生扭轉以保證裂口處的受力在一條直線上，一旦上下面其中一面的延展線產生脫散或斷裂，就會產生弱環，使得間隔織物的破壞路徑向延展線方向轉移，由于延展線是受力方向，這時如果延展線的強力不足，就會加劇延展線的斷裂，使得間隔織物沿延展線方向被完全破壞。

除試樣2#之外，其他試樣的整體橫向撕裂曲線與圖3中8#整體撕裂曲線相似，撕裂曲線波動較大，且與單層撕裂曲線相比，其曲線鋸齒狀峰更多。這是因為間隔織物較單層織物結構更加復雜，上下表面任意一面的紗線斷裂，都會產生峰值。而且橫向撕裂時，織物破壞情況復雜，產生紗線轉移的線圈較多，形成的撕裂三角區較大。由圖4(c)、(d)可知，除2#整體撕裂和其賈卡面撕裂外，其他試樣的橫向撕裂織物破壞情況，都是先沿著橫向撕裂破壞，即線圈圈柱斷裂，然后破壞方向逐漸轉為縱向，直至連接縱行間的延展線斷裂，織物完全被破壞。而試樣2#整體橫向撕裂和賈卡面橫向撕裂均是沿橫向線圈與線圈串套處撕裂破壞直至織物完全撕裂，裂口整齊，也可從圖3(b)尤其是2#-2的橫向撕裂曲線看出，與縱向撕裂特征相似。

2.1.2 賈卡提花間隔織物縱向撕裂機制

對于縱向撕裂，受力方向主要為織物經向，非受力方向是織物緯向，撕裂沿著縱行間的延展線進行，見圖4(a)、(b)，使得織物完全被破壞。其撕裂過程分為3個階段，前2個階段與橫向撕裂過程相似， 即線圈受力繃直，延展線往線圈轉移，上下表面相互擠壓，其區別主要在于第3階段，縱向撕裂時，第3階段會一直重復前2個階段形成撕裂三角區斷裂，直至織物沿延展線方向被完全破壞，撕裂軌跡不會發生改變。

1#～8#試樣的縱向整體撕裂曲線均波動較小，且具有一定的規律循環，而且曲線的規律與賈卡組織結構有關(見圖3(c))。這是因為賈卡提花間隔織物縱向撕裂時破壞的是單縫處的延展線，破壞范圍較小，形成的撕裂三角區也較小，因此撕裂曲線波動較小。間隔織物縱向撕裂曲線和橫向撕裂曲線一樣，與縱向單層撕裂曲線相比，其曲線鋸齒狀峰值更多，其原因也與橫向撕裂相同。

2.2 間隔織物各層結構對撕裂性能的影響

表3示出1#～8#賈卡提花間隔織物以及1#、2#、5#、8#對應表面單層的橫縱向撕裂強力和撕裂長度均值。

表3 間隔織物與其上下面縱橫向撕裂強力及撕裂長度

Tab.3 Tear strength and tear length of spacerfabric and single layer in weft

試樣編號橫向撕裂強力/N橫向撕裂長度/mm縱向撕裂強力/N縱向撕裂長度/mm1#89.8852.2555.59179.181#-150.9354.0732.90164.501#-234.43157.0714.82190.242#137.3894.0265.01158.042#-235.83289.3323.27146.923#110.8171.9760.04188.424#91.8962.9668.56193.815#95.1472.6575.21122.665#-232.89169.4331.05160.406#90.1170.5261.4177.737#92.9763.9161.00168.508#96.6772.2962.39159.388#-249.57148.0328.10170.17

由表3可知，賈卡提花間隔織物的橫向撕裂強力要比其中任意一表面的橫向撕裂強力大得多，甚至其撕裂強力比兩表面的撕裂強力之和還要大，其撕裂長度接近兩面中撕裂長度較小的值，但是賈卡提花間隔織物的撕裂強力并不能簡單看成是兩表面的強力之和。這是因為間隔絲的存在可增加織物剛性，使得上下表面的撕裂性能發生變化。橫向撕裂時，賈卡面的橫向撕裂長度較大，因為橫向撕裂時，賈卡面沿緯向被拉伸時形變量較大，而且橫向撕裂織物的破壞長度也比底面大(見圖3(b))，但是由于間隔絲的存在，賈卡提花間隔織物的撕裂長度比賈卡面單層撕裂時的長度降低很多，其值一般介于底面和賈卡面的撕裂長度之間，且更接近底面撕裂長度。從試樣2#整體和單層的橫向撕裂曲線(見圖3(b))以及試樣2#整體和單層織物破壞情況(見圖4(c)、(d))可看出，在賈卡提花間隔織物的橫向撕裂過程中，賈卡面對其曲線特征影響較大，而且賈卡面決定整塊織物破壞情況。

對于賈卡提花間隔織物的縱向撕裂，其撕裂強力及曲線特征(見圖3(c))方面仍滿足橫向撕裂時的規律。賈卡面與底面縱向撕裂長度的差值較橫向撕裂小，間隔織物撕裂長度更接近兩表面中較小撕裂長度的規律不明顯。

2.3 賈卡組織對間隔織物撕裂強力的影響

由表3可知，無論是橫向撕裂還是縱向撕裂，以上8種賈卡組織的撕裂強力均大于鞋面材料的最低撕裂強力要求40 N。對于橫向撕裂，表面為平紋結構的賈卡提花間隔織物試樣1#、2#、3#，其撕裂強力值關系均為：試樣2#最大，試樣1#最小，試樣3#幾乎等于試樣1#與2#的強力值和的一半。試樣3#與試樣1#相比，其撕裂強力提高了23.29%；試樣2#與試樣1#相比，其撕裂強力提高52.85%。由此可知，對于表面為平紋結構的賈卡提花間隔織物，每增加10%的厚組織，可以提高5%的撕裂強力。然而對于賈卡面為網眼結構的試樣4#～8#，厚組織比例與撕裂強力之間的關系與平紋結構表面不同，隨著厚組織比例從50%～83%的增加，撕裂強力呈現出先下降后上升的趨勢。對比具有相同比例厚組織的間隔織物試樣4#和5#、試樣6#和7#可知，增加網孔組織縱向連續排列的個數,即網眼越大，橫向撕裂強度反而增大。

對于縱向撕裂，賈卡提花間隔織物破壞的主要是延展線，不同賈卡提花組織使得縱行間的延展線長短不同，從而使得撕裂強力不同。賈卡組織結構縱行間的延展線主要有4種形式：a類短延展線形式(見圖5(a))；b類長延展線形式(見圖5(b))；c類一短一長延展線形式(見圖5(c))；d類短延展線兩兩重合形式(見圖5(d))。由表3縱向撕裂強力可知，表面具有a類型延展線的試樣1#強度最小，表面具有d類型延展線的試樣5#強度最大，而表面具有c類型延展線的試樣3#其撕裂強力值幾乎為試樣1#和試樣2#強力值的中間值。試樣2#、3#、4#、5#的縱向強力與試樣1#相比，分別提高了16.9%、8.05%、24.00%、35.29%。由此可知：d類型延展線比例越大的賈卡提花間隔織物的強力越大；a類型延展線比例越大的賈卡提花間隔織物的強力越小；具有c類型延展線的賈卡提花間隔織物的撕裂強力是a類型與b類型強力和的一半。試樣6#、7#、8#網眼與網眼之間有一定的厚組織(見圖5(e))，在撕裂過程中，破壞方向一般沿著網眼所在縱行的延展線破壞，破壞延展線主要為b類型，因此這3種組織縱向撕裂強度幾乎相同。

另外，8種試樣的橫向撕裂強力均比縱向撕裂強力高于46.7%，這是因為除賈卡梳櫛外，另一把梳櫛組織為編鏈結構，橫向撕裂會破壞編鏈結構的線圈和延展線，而縱向撕裂時，由于編鏈結構縱行間沒有延展線使得縱向撕裂強度較低。無論是橫向撕裂還是縱向撕裂，賈卡面全為薄組織的1#間隔織物撕裂強力最低，在鞋面材料撕裂強力不足時應避免使用。

3 結 論

對8種賈卡提花間隔織物的撕裂性能進行測試分析，得到以下結論。

1)賈卡間隔織物橫向撕裂時，先沿著橫向破壞，然后轉為縱向；縱向撕裂時，織物沿縱向完全破壞；橫向撕裂的曲線鋸齒狀峰波動較大，而縱向撕裂的曲線較為整齊。撕裂曲線及撕裂特征主要由賈卡面決定，橫向撕裂長度主要由撕裂長度較小的一面決定。

2)在賈卡面為薄組織的基礎上每增加10%的厚組織，可提高5%的橫向撕裂強力；在厚組織與網孔組織的混合結構中，增加厚組織的比例橫向撕裂強力不一定能提高，但是，比例不變的情況下，增加網孔組織縱向連續排列的個數，橫向撕裂強力反而更大。

3)縱行間延展線為兩兩重合的短延展線的賈卡間隔織物縱向撕裂強力最大；延展線全為單根短延展線的賈卡間隔織物縱向撕裂強力最小；一短一長延展線的賈卡間隔織物撕裂強力介于短延展線和長延展線的撕裂強力中間。

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