方格立襯結構機織物的一次成形設計實踐

馬顏雪，王世娜，李毓陵，溫 潤

(1. 東華大學 紡織學院，上海 201620； 2. 東華大學 紡織面料技術教育部重點實驗室，上海 201620)

傳統羽絨制品將羽絨填充到上下2塊面料之間，后經過絎縫工藝將2塊面料縫合到一起以固定填充的羽絨，從而提高羽絨制品的保暖性[1]，但易出現絎縫處針眼鉆絨、絎縫線處沒有羽絨影響整體保暖性等問題[2]。此外，絎縫工藝增加了羽絨制品的生產流程和人工成本，降低了生產效率。已有研究通過表里換層或接結組織制備一次成形雙層間隔機織羽絨面料[3]，以解決絎縫帶來的鉆絨問題，但該面料僅能形成1個橫向的羽絨填充空腔，羽絨易在腔體中移動且雙層接結處沒有羽絨，仍然影響羽絨制品的整體保暖性。采用絎縫的方法將布料縫在上下2層面料中間，形成立體方格結構[4]，可有效提高整體保暖性，避免絎縫處或2層接結處無羽絨的問題，但會增大人工成本且降低生產效率。

本論文通過設計具有一定高度的方格立襯結構機織物，實現了一次成形織造，可以提高羽絨制品的生產效率，改善羽絨制品絎縫帶來的保暖和鉆絨問題，提高其整體保暖性。

1 方格立襯結構的設計

本文設計的方格立襯結構織物包括上層、下層、經向立襯層和緯向立襯層，其中上層、下層和經向立襯層是由各層經緯紗交織成的織物層，緯向立襯層是采用特殊組織設計成的緯浮線層。單位方格立襯結構如圖1所示。可以看出：上、下層分別作為羽絨面料的表、里層，保證羽絨制品的基本屬性；相鄰的2個經向立襯層形成具有一定高度的填充空腔；緯浮線組成的緯向立襯層在每個填充空間內起到固定作用，防止填充的羽絨大范圍移動。方格立襯結構一方面使表、里2層間具有一定距離，擴大了填充羽絨的空間，從而提高了羽絨制品的保暖性；另一方面，緯浮線結構阻攔了橫向填充空間填充物的移動，使羽絨制品達到防鉆絨的效果。

1—上層；2—下層； 3—緯向立襯層；4—經向立襯層； 5—緯接結區(由緯向立襯與外層或里層連接形成)； 6—經接結區(由經向立襯與外層或里層連接形成)。下同。圖1 單位方格立襯結構Fig.1 Diagram of unit square lining structure

1.1 經向立襯層

方格立襯結構織物的經向立襯層與上下層織物垂直，形成填充空腔，多個經向立襯形成連續的平行填充結構，方格立襯結構織物的截面圖見圖2。由圖2(a)可以看出，2個相鄰經向立襯的距離決定了填充腔體的縱向長度，立襯的高度直接影響腔體的高度并決定了最大充絨量。經向立襯層經紗作為單獨的一層織物，通過接結經接結法與上、下層(表、里層)交替連接[5]并形成經接結區。

圖2 方格立襯結構織物的縱橫截面圖Fig.2 Longitudinal section (a) and cross section (b) of square lining structure

1.2 緯向立襯層

在上、下層織物和相鄰2個經向立襯層形成的空腔內加入緯向立襯，可防止填充羽絨的移動。由圖2(b)可以看出，2組交叉的緯浮線形成緯向立襯結構，其中1組緯浮線立襯的兩端分別與織物的上、下層相接，2組緯浮線立襯在中間部位以“X”形彼此相交。當羽絨填充到腔體后，兩兩相交的緯浮線可以立起，起到固定羽絨的作用。

在緯起絨織物的固結方法中，“W”形固結法因與3根壓絨經交織的交織點較多，使毛絨固結牢固[6]。故緯浮線與上、下層織物的連接采用緯絨毛織物中的“W”形固結方式，緯向立襯層與上層或下層連接形成緯接結區。

方格立襯循環織物結構見圖3。可以看出，經緯向立襯組成了類似立方體的結構，故稱為方格立襯結構。相鄰2個經向立襯的距離決定了單位填充格子的長度，1個循環中的緯浮長線則決定了單位填充格子的寬度。

圖3 方格立襯循環織物結構Fig.3 Structure diagram of square lining fabric

理論上，一次成形方格立襯結構織物使填充空間具有一定高度，能夠增加羽絨填充量且能防止空腔內的羽絨移動，提高羽絨制品的保暖性和舒適性，有效解決了絎縫帶來的針眼處鉆絨問題，縮短了生產流程，提高了效率。

2 方格立襯結構織物的織造實踐

2.1 組織結構

針對終端羽絨產品的厚度要求，經向立襯厚度不同。在方格立襯結構中，經向立襯層的經紗與上層或下層交替接結，當不需要經向立襯結構時，這些經紗與上層或下層經紗組成經二重組織。由于織造經向立襯的經紗與上、下2層經紗的交織情況不同，故采用雙經軸織造。

為使織物正反效果一致，織物上層基礎組織均為單起平紋組織，下層為雙起平紋組織；處于中間層的經向立襯層的基礎組織為平紋組織，當中層經紗與上層或下層經紗一起織造時，采用經二重組織；緯向立襯層采用“W”固結方式與上下層連接。

方格立襯結構織物的上機圖見圖4。

■—上、下層的基礎平紋組織的經組織點；◆—經向立襯層經紗與上層經紗接結的經組織點；◇—經向立襯層經紗與下層經紗接 結的經組織點； △—織造上層投里緯時表經提起的經組織點； ▲—織造下層投里緯時表經提起的經組織點；●—經向立襯層的 經組織點；★—緯向立襯的經組織點；空白處是緯組織點。圖4 方格立襯結構織物的上機圖Fig.4 Looming drafts of square lining fabric

由圖4可以看出，上層經紗為1、2、3、4，緯紗為S1、S2、S3、S3、S4、S5、S6、S7、S8；中間立襯層與上層接結在一起的經紗為S①、S②，與下層接結在一起的經紗為X①、 X②； 用于經向立襯的緯紗為Z1、 Z2、Z3、Z4，用于緯向立襯的2組緯浮線分別稱為A組和B組，在1個循環中，2組緯紗分別為A1、A2和B1、B2;下層經紗為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ,下層緯紗為X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8。上層和下層作為織物的表里層，密度應較大，因此將上、中、下層經紗的排列比設為2∶1∶2；所設計的方格立襯結構織物的織造為分段織造，組織變化較多，為使經紗開口清晰、減少經紗的摩擦，可采用分區穿法[7]，上層經紗穿在前區，中層經紗穿在后區，下層經紗穿在上層與中層的中間區域；為減少經紗與鋼筘的摩擦，經紗穿筘為每筘5入。本論文方格立襯織物的組織循環經紗數為40，緯紗數為64，所用綜框數為10頁。

2.2 上機參數

本文設計的方格立襯結構織物的經密較大，總經根數較多，經紗摩擦較大，為探究本文設計的方格立襯結構織物的織造性能，在上機實踐過程中，為保證織造順利進行，經、緯紗選用強力較高的25 tex×2滌綸紗。同層經緯紗設置相同顏色，不同層經緯紗設置不同顏色，以便于下機后觀察織物結構特征。根據織機情況和織物保暖性測試要求，本文織造的方格立襯結構織物基本規格參數如表1所示。

表1 方格立襯結構的基本規格參數Tab.1 Fabric specification parameters of square lining structure fabric

此外，根據調研專業羽絨制品生產企業和市場上的終端羽絨產品，本文設計的方格立襯結構織物規格尺寸參數見表2。

表2 方格立襯結構織物規格尺寸參數Tab.2 Specification size parameter of square lining structure fabric

2.3 上機織造

由于方格立襯結構織物的上、中、下層的織造順序不同，存在織口移動的問題，因此本文采用雙經軸異步送經系統[8]，將上下2層經紗卷繞在下經軸，將用于織造中間立襯層的經紗卷繞在上經軸，再配合織機的卷取運動、停止送經、停止卷取運動，分4個階段在織機上實現了該結構的順利織造，方格立襯結構織物的織造過程如圖5所示。

第1階段，從上層至下層的經向立襯織造。由圖5(a) 可以看出，用于織造經向立襯的經紗從上層經紗中分離出來，單獨與中間層緯紗交織，形成經向立襯。在第1階段織造時，下經軸停止送經，卷布輥停止卷取，織機正常引緯打緯，上下層的織口位置不變，經向立襯的織口不斷向機后移動，但在雙經軸異步送經系統的調解下，上經軸可被動送出少量經紗，保持經向立襯層經紗張力穩定，直至經向立襯部分達到設定緯紗數，織機正常運動，形成經向立襯結構。

第2階段，上、下層和緯向立襯織造。由圖5(b) 可以看出，上下2個經軸正常送經，卷布輥正常卷取，形成方格立襯織物的上、下層和緯向立襯結構。

第3階段，從下層至上層的經向立襯織造。由圖5(c) 可以看出，用于織造經向立襯的經紗從下層經紗中分離出來，單獨與中間層緯紗交織，形成經向立襯。與第1階段織造相同，下經軸停止送經，卷布輥停止卷取，織機正常引緯打緯，上下層織口位置不變，經向立襯的織口不斷向機后移動，直至經向立襯部分達到設定的緯紗數，織機正常運動，形成經向立襯結構。

第4階段，完成上、下層和緯向立襯織造。由圖5(d)可以看出，上下2個經軸正常送經，卷布輥正常卷取，形成方格立襯結構的上、下層和緯向立襯結構。

圖5 方格立襯結構織物的織造過程Fig.5 Weaving process of square lining fabric. (a) Phase 1; (b) Phase 2; (c) Phase 3; (d) Phase 4

3 織物性能測試及結果

3.1 織物基本性能分析

通過織物上機實踐，所設計的方格立襯結構織物可以在織機上一次成形織造，且織造出的織物成形效果良好，符合設計要求。圖6示出下機后方格立襯結構織物的實物圖。

圖6 方格立襯織物實物圖Fig.6 Physical map of square lining structure fabric. (a) Cross section of fabric; (b) Longitudinal section of fabric

由圖6(a)可以看出，織物的橫截面，單位方格內2組交叉排列的緯浮線形成的 “X”型緯向立襯；由圖6(b)可以看出，織物的縱截面形成近似為連續的“工”字型經向立襯。

方格立襯結構織物下機基本參數如表3所示。本文對下機后的織物結構與上機前設計的織物結構進行對比，單位填充格子的實際邊長為7.9 cm，設計邊長為8 cm，實際經向立襯高度為1.4 cm，設計高度為1.5 cm，均達到預期效果；只有緯密增加較多，是由于緯向立襯與方格立襯結構的上、下層連接，且織造格子的邊長越長，引入的緯浮線就越多，在引入每一緯浮線立襯處，織機都進行了停卷停送設置，這種設置會使緯密增加。

表3 方格立襯結構織物下機基本參數Tab.3 Basic parameters of machine of square lining structure fabric

從方格立襯結構實物圖和下機參數可知，所織造的方格立襯結構織物與最初設計的結構一致，從實踐中證明了方格立襯結構織物可以在織機上一次成形織造而成。

3.2 保暖性測試

保暖性是羽絨制品的主要功能，與產品的使用時間有關系。羽絨制品經長期使用后，填充空腔內的羽絨易大面積移動，出現竄絨現象，羽絨填充物聚集成團，影響其保暖性能和外觀[9]，所以對一次成形方格立襯結構織物的保暖性和防竄絨性進行測試。傳統羽絨制品主要是通過絎縫工藝形成，因此，本文主要對比同規格的方格立襯結構織物絨包和絎縫織物絨包的性能。

3.2.1 試樣準備

測試樣是方格立襯結構織物制成的絨包；對比樣是用平紋結構面料縫制后充絨制成的絨包，所用面料的經緯密度與方格立襯織物的表經和表緯相同。測試樣和對比樣均采用相同的紗線、織物密度、尺寸規格、每個絨包充絨量和羽絨種類，試樣基本參數見表4。

表4 試樣基本參數Tab.4 Basic parameters of samples

測試樣方格立襯結構絨包制作過程為：量尺寸—裁剪—封邊—充絨—封口—拍打均勻。對比樣絎縫絨包制作過程為：量尺寸—裁剪—封邊—充絨—封口—絎縫—拍打均勻。測試樣絨包的每個橫向空腔的一側均留有1個4.5 cm充絨口，對每個橫向空腔充入等量羽絨后，進行封口；對比樣絨包只有1個4.5 cm充絨口，充入與測試樣相同的羽絨總量后，進行封口。

根據GB/T 14272—2011《羽絨服裝》，絎縫過程所用的絎縫線為線密度25 tex的滌綸縫紉線，用9號針，針距密度為14～15針/(3 cm)，針跡線形狀要求對比樣表面的絎縫針跡與原樣表面的方格形狀完全對應。

3.2.2 測試結果

根據GB/T11048—2008《紡織品 生理舒適性 穩態條件下熱阻和濕阻的測定》，用YG606G 熱阻測試儀(南通三思機電科技有限公司)測試織物熱阻性能，1個測試樣與1個對比樣為1組試樣，選3組試樣分別編號為1#、2#、3#，每組試樣分別測試3次，取平均值為對應試樣的熱阻值R，絨包應平整無折痕，熱阻值測試結果如圖7所示。在織物材質、經緯密度和充絨量相同的情況下，測試樣比對比樣有近2倍的保暖效果，一次成形方格立襯結構織物實現上下2層織物的無縫連接，表現出良好的保暖效果。

圖7 熱阻值測試結果Fig.7 Thermal resistance of velvet bags

3.3 防竄絨性測試

竄絨是指在羽絨制品的填充空腔內填充物移動的情況，目前針對防竄絨性的測試沒有具體的標準。因此，結合日常生活中洗滌后羽絨制品的鉆絨現象，根據文獻中對羽絨制品洗滌的介紹[10]，設計羽絨制品防竄絨性實驗。羽絨制品洗滌后，羽絨會在填充空腔中移動聚集成團造成分布不均勻，可以通過透光情況觀察判斷，透光好的地方羽絨少，反之羽絨多。洗滌后羽絨分布越不均勻的產品防鉆絨性差。

本實驗對測試樣和對比樣絨包進行洗滌觀察，測試樣絨包洗滌后整體透光效果不強，羽絨分布較均勻；對比樣絨包明暗對比明顯，羽絨分布不均勻。可以得出，一次成形方格立襯織物的經緯向立襯及緯向浮線，能夠很好地阻礙填充物在空腔內移動，提高羽絨制品的保暖性。與現有面料的充絨方式相比，本文所設計的一次成形方格立襯結構織物的充絨步驟相對復雜，但是避免了后道絎縫工序的大量工作，且保暖性和防竄絨性均較好。

4 結束語

本文設計的一次成形方格立襯結構織物由上、下層，及中間層的經向立襯層和緯向立襯層組成。這種立襯結構使上下2層織物之間保持一定距離，一方面提供了充足的空腔用于填充羽絨，另一方面也避免了絎縫帶來的上下2層絎縫連接處無羽絨、針孔鉆絨的情況，有效地提高了羽絨制品的保暖性。同時，緯向立襯由連續的緯浮線組成，對橫向填充空腔內的填充物起到固定作用，能夠防止竄絨，避免由于羽絨移動帶來的保暖性差的問題，改善了羽絨制品的使用性能。此外，方格立襯結構在織機上一次成形與人工絎縫的方式相比，降低了成本，減少了原料。

此外，通過織造實踐，驗證了具有方格立襯結構織物的一次成形織造的可行性，總結了織造技術的要點，并驗證了其優良的保暖性能和對填充空腔內羽絨良好的固定作用，為羽絨制品的設計和開發提供了新的思路和實踐方法，在今后的研究中應充分考慮羽絨制品的實際需求，進一步優化結構設計及織造工藝，實現其產業化的應用。