系列橫機管狀織物的設計與應用

秦 曉,秦 曦

(1.鹽城工業職業技術學院, 江蘇 鹽城 224000; 2.沂水縣諸葛中心校, 山東 臨沂 276400)

隨著紡織行業的不斷發展,新材料、新技術、新工藝應運而生。 橫機生產技術的發展也使得在橫機上編織立體管狀結構織物成為可能[1-3]。

一直以來,針織橫機主要編織片狀半成形織物,但隨著橫機產業的不斷發展,橫機織物也有了很大的突破,如在橫機上進行管狀織物的編織能夠大大提高相關產品的生產效率[4]。 但普通的橫機面料已無法再滿足時裝毛衫、個性裝飾家居、產業用紡織品等的需求。 不同于機織管狀面料[5-7],系列橫機管狀織物的開發滿足了當前對橫機織物結構立體、外觀獨特等的需求。 本文進行系列橫機管狀織物的設計與應用研究,旨在為橫機三維面料及其產業化推廣奠定基礎。

1 產業用一體管狀織物的應用設計

橫機加工中成形和全成形是其最大優點,對于產品而言,采用橫機能夠編織出具有特定工程要求和彈性要求的織物結構,延伸性的大小可通過改變織物結構和參數來調節。 橫機生產出的管狀織物不使用縫合線,不存在縫線對結構性能的影響。 從生產角度看,采用橫機加工避免了裁剪加工所造成的浪費,大大降低了產品成本。 從產業應用角度看,橫機加工能夠根據需要一體編織出不同形狀的增強基體織物,其可用于混凝土包封、管道接頭、三通加固等建筑裝潢行業[8-10]。

1.1 L 形一體管狀織物的設計

在實現L 形一體管狀織物的編織中,難點在于編織三角的開啟和閉合,配合2 個紗嘴進行編織可以實現L 形管狀織物的完全中空,編織圖如圖1所示。

圖1 L 形一體管狀織物編織圖

選用26.4 tex×2 的紗線、9G龍星手搖橫機(南通三思科技有限公司),分別在前后針床以70 針起口,編織80 橫列完成,實物如圖2 所示。

圖2 L 形一體管狀織物實物

1.2 U 形一體管狀織物的設計

在進行U 形管狀織物的編織時,橫向部分管直徑的大小可以通過編織的橫列數來控制,縱向部分管直徑的大小可以通過收針數目改變,編織圖如圖3所示。

圖3 U 形管狀增強織物編織圖

前后針床起針各70 針,編織80 橫列完成,實物如圖4 所示。

圖4 U 形管狀增強織物實物

1.3 T 形一體管狀織物的設計

T 型管狀織物像字母T,管子的長短大小均可通過調整針數和轉數來控制。 橫向部分管子在編織時,通過前后針床編織三角的閉合可以實現管子兩端的封閉或者中通。 本例中,前后針床各80 針起針,編織完20 橫列后,從兩邊各收20 針,繼續在中間編織40 針直至60 橫列編織結束,如圖5 所示。實物如圖6 所示。

圖5 T 形管狀增強織物編織圖

1.4 山形一體管狀織物的設計

本文設計中,前后針床各選85 針,60 橫列。 橫向管的編織與前幾款一樣,1 個紗嘴參與工作即可完成編織;縱向的3 個豎管編織時,需要先根據設計完成部分收針,本例中3 個管相互之間間隔20 針。編織時,可以選用1 個紗嘴也可以選用多個紗嘴,手搖機上編織可借助“過針”完成編織。 編織圖如圖7所示,實物如圖8 所示。

圖6 T 形管狀增強織物實物

圖7 山形管狀增強織物編織圖

圖8 山形管狀增強織物實物

1.5 角度一體管狀織物的設計

橫機織物的一體管狀結構主要通過前后針床的單獨編織實現,針數決定管子的大小,轉數決定管子的高度,本文中選擇前后針床各24 針、40 橫列,編織圖如圖9 所示。

圖9 彎度管狀增強織物編織圖

通過同時在針床兩邊收針、放針,可以實現角度管部分的編織,收、放的針數和規律會影響管的角度。 本例中,前后針床左側各收1 針的同時右側各放1 針,每橫列收放1 次。 實物如圖10 所示。

圖10 彎度管狀增強織物實物

2 局部管狀織物的應用設計

根據需要,橫機能夠編織出不同形狀的立體管狀織物。 為了擴大立體管狀織物的品種和適應性,繼而開發了局部管狀結構織物。 其特點是,根據需要,可以在基底織物的一面或者兩面一體編織不同大小、顏色、材質的管狀結構[1]。

局部管狀織物的特點是,可以在織物的一面或者兩面,一體編織立體管狀結構。 基底織物的大小可以根據需要自行設計,管狀結構的部分可以選擇不同紗線進行編織,形成不同風格的管狀織物,如圖11所示。 也可以形成大小長度各不同的結構,如圖12所示。

圖11 局部管狀織物

橫機編織的局部管狀織物因其結構獨特、可塑性強,可以被用作服飾面料[3],也可以用作家居裝飾品等,如圖13 所示。 經過設置不同的針數、轉數、花型等工藝參數,開發出各類新型管狀結構面料,極大地豐富了橫機管狀結構面料,如圖14 所示。

圖12 管狀結構大小長度不同的織物

圖13 橫機局部管狀織物的不同應用

圖14 部分新型管狀結構面料

3 復合材料多層板的應用設計

在紡織立體三維織物中,有相當一部分是采用針織技術進行編織的。 隨著產業用增強材料越來越備受關注,紡織品復合材料預制件正逐漸替代金屬、陶瓷材料等傳統增強材料。 同時,橫機織物因其易編織、無需裁剪等特點而被廣泛用作產業增強織物[8-10]。

選用碳纖維、芳香族聚酰胺合成纖維(芳綸纖維)、硼纖維等高性能材料制備立體管狀織物復合材料預制件,其力學性能、抗沖擊性能等均較優越,可廣泛應用于汽車等機械制造領域。 橫機立體管狀織物制備復合材料多層板的優點是一次成形、可塑性強,并且可以根據需要更換不同管子部分的原料,如圖15 所示。 一次成形的多層板力學性能佳。

圖15 橫機立體管狀織物多層板

在編織橫機管狀織物時,基底織物和管子部分可以分別選擇不同的原料,制作復合材料多層板時即能形成“三明治結構”。 這一點可根據不同的應用環境加以使用。

4 空氣凈化濾芯的應用設計

近些年,空氣污染尤其是室內空氣的污染成為大眾關注的焦點之一。 越來越多的家庭使用空氣凈化器或者室內新風系統。 通過吸附的方式,空氣凈化裝置能夠在一定程度上去除灰塵、PM2.5 等顆粒物質,但對甲醛、苯等揮發性有害物質的去除效果不佳[3]。

目前,空氣凈化器或者新風系統的濾芯大多采用無紡布做基體,其織物的造型可塑性不強、透氣性較差,與空氣的接觸面也較小。 針對這種情況,開發了橫機管狀結構織物,作為基體制備空氣凈化濾芯。

較之傳統的產業用紡織品,橫機管狀織物是三維立體結構,可以一次成形,能夠根據不同用途和需要變換不同的紗線品種、顏色、粗細、原料等進行編織,可塑性強,其結構如圖16 所示。

圖16 基于橫機管狀織物制備的空氣凈化濾芯

圖16 中,管狀結構分布在織物基層的兩面,管狀結構和織物基層一次編織而成,管狀結構的大小、材質、個數等均可以根據需要進行選擇。 在設計空氣凈化濾芯時,選用橫機立體管狀結構織物做基體,可將管狀結構織物制作成圓柱體形狀,其材料多樣、結構立體多變。 制作空氣凈化濾芯后可以填充復合SiO2的活性炭纖維膜,被動吸附和主動分解相結合,可有效去除空氣中的大顆粒物質和有機污染物。

5 結束語

橫機管狀織物的可塑性較強,通過設置不同的針數、轉數、收放針位置等參數,可編織結構各異的立體面料。 根據不同的設計方案,管狀部分的大小、顏色、原料等亦可以進行調整。 同時,單紗嘴或多紗嘴均能實現織物的編織。 通過對一體管狀織物和局部管狀織物的設計,開發出多種不同結構和性能的織物。 利用管狀織物的獨特性能,在復合材料多層板以及空氣凈化濾芯等產業領域的應用開辟了新途徑。