短纖紗經編織物生產關鍵技術研究進展

蔣高明， 程碧蓮， 萬愛蘭， 李炳賢

(江南大學 針織技術教育部工程研究中心， 江蘇 無錫 214122)

紡織產業是我國重要的民生產業和具備國際競爭優勢的產業，更是高新科技運用與時裝發展的重點行業，與滿足人民對美好生活向往和全面建成小康社會緊密關聯。天然纖維類短纖紗針織面料因柔軟、彈性、親膚等優越性能，被廣泛應用于內衣、T恤、褲料等常規服飾品及運動休閑類服裝面料。短纖紗經編技術在紡織面料的開發應用上具有很大的發展空間。

短纖紗經編織物具有吸濕、免熨燙、容易養護等優良特性，其在服飾和家紡等產品領域的使用上呈現明顯增長態勢[1-2]。《紡織工業“十三五”科技進步綱要》中把短纖紗的經編技術開發納入三個重要內容之中,此外，針織高速優質生產技術和針織物疵點在線識別系統也是“十三五”重點科技攻關項目研究方向。我國有成熟的紡織產業鏈和技術積累，已具備自主研發和創造的能力，短纖紗經編技術的研發將通過紡紗、經編裝備、控制、計算機和網絡技術等多個領域的協同創新，研究適合經編高速生產的短纖紗材料，研發短纖紗經編高速生產裝備，推動整個行業的技術進步，推進針織智能制造。

短纖紗由于自身強力、延伸性和毛羽量、高成本和低效率生產等問題,制約著其發展前景。近年來,隨著原料制造技術和加工工藝方式的不斷進步,以及現代經編機械的進一步發展,使得短纖紗經編生產中的問題得以改善。這些改善雖促進了短纖紗在外衣服飾、內衣織物、裝飾用產品中的廣泛應用,但仍未實現低成本的高速經編產品。

本文基于短纖紗經編生產關鍵技術難點，從經編生產中的整經、高速生產、清潔生產、智能生產和全成形經編生產5個方面論述了短纖紗經編生產關鍵技術，總結了短纖紗在襯衫、內衣、褲料以及蕾絲面料上的應用，以期為短纖紗經編生產技術創新提供一定的參考意義。

1 短纖紗經編生產技術難點

短纖紗由于強伸度差、易產生飛花等問題,通常可在低機號的經編機上低速生產,在部分高機號、高速經編機上生產,存在生產效率和成品率低等問題。短纖紗在經編生產中的問題主要有：1)強力低。短纖紗強力低，條干均勻性差，易產生斷紗影響生產效率。2)毛羽多。短纖紗在整經和織造過程中因摩擦使紗線表面毛羽脫落產生飛花，飛花堵塞針槽，造成織針損傷和布面疵點，同時使紗體斷裂強力和斷裂伸長降低。3)延伸性小。短纖紗尤其是棉紗延伸性小，在經編成圈時難以承受梳櫛前后擺動及針前針背橫移產生的張力波動，易造成紗線斷裂。4)捻度大。與長絲相比，短纖紗為提高強力而加捻易造成紗線扭結，導致短纖紗整經和織造時張力較大，產生的斷紗處理相對困難。5)成本高。相同織物面密度下，經編紗原料比緯編和機織原料細，經編用短纖紗的線密度在18 tex以上，其中，紗線越細，成本越高，且紗線強力下降。綜上，短纖紗生產中遇到的問題，雖是其產品開發的壁壘，但也是其產品的潛力所在。只要克服這些難題，短纖紗產品將擁有更加廣闊的市場前景。

2 短纖紗經編生產關鍵技術

2.1 短纖紗經編整經技術

整經是生產經編產品的準備工序，相當于傳統緯編的絡紗。整經質量對經編產品至關重要，經編中百分之八十的疵點是由整經質量不良所產生的[1]。短纖紗經編織造時對紗線的毛羽、拉伸強力和斷裂伸長率要求較高，同時在經編的整經過程中，毛羽和飛花不宜過多，否則會造成紗線纏結、斷經等，阻礙整經和織造過程的順利進行,降低生產效能[3-4]。針對短纖紗毛羽多、強力低、有弱節、捻度高及表面摩擦因數大等特性，結合不同紡紗方式，研究前處理劑對短纖紗上漿率、拉伸斷裂性能、摩擦性能以及毛羽性能的影響，通過對比分析得到適合經編使用的前處理劑，改善短纖紗的物理性能以適應經編高速生產。

針對短纖紗毛羽多、強力低等問題，可通過改善經編機裝置來實現短纖紗的高效生產。江南大學針織中心在已有的電腦拷貝式整經機[5]基礎上，研制短纖紗經編整經機，如圖1所示。在該整經機中設計了筒子架及飛花清除技術，有效降低了飛花的二次污染，并設計了分層上漿設備和壓輥，能使短纖紗表層的毛羽貼服、漿液滲入均勻，從而提高短纖紗紗線強力，實現短纖紗的優質生產。

圖1 短纖紗經編整經機Fig.1 Spun yarn warp warping machine

2.2 高速生產技術

整經和織造過程中紗線都受到張力作用，只有在合適的張力條件下才能保證紗線高速生產。其中短纖紗在經編成圈過程中，依次受到導紗桿、分紗筘、張力桿、導紗梳和織針等影響而產生張力波動。其中,張力桿對平衡經紗在每個成圈階段時的張力都具有重要影響,因此必須通過調整各梳櫛的短纖紗根數來調整張力桿彈簧片優化的張力補償,使張力桿維持松弛與平衡的頻率。另外,還需要通過穩定機速,防止因機速突變而導致的平衡經紗張力劇烈震蕩[6]。

短纖紗強力低、延伸性小的特性，極大阻礙了其高速生產。為此文獻[7-8]設計了短纖紗經編機預彎紗成圈技術，降低紗線間摩擦力和彎紗張力；并且研究了動態自適應的高速電子橫移運動控制算法，使其與曲軸連桿設計相結合，保證梳櫛橫移運動平穩、無沖擊。文獻[9-10]通過研究短纖紗張力的波動變化規律，建立短纖紗動態張力補償的控制模型[11]，運用預先規劃的前饋控制系統，開發短纖紗張力動態補償系統，以實現降低短纖紗張力峰值、減緩波動的動態調節效應，有效推動了短纖紗經編的高速生產。

2.3 清潔生產技術

針對成圈區域形成的飛花積聚，通過在經編機成圈區域設置如圖2所示吹風系統和吸風裝置，編織時將吹風系統吹出的飛花及棉紗與導紗針摩擦產生的脫落毛羽同時吸走，實現短纖紗經編的清潔生產。

圖2 短纖紗智能型高速經編機吹吸風系統示意圖Fig.2 Schematic diagram of blowing and suction system of spun yarn intelligent high-speed warp knitting machine

蔣高明等[12-13]通過研究短纖紗經編機成圈區域飛花形成規律，建立了成圈區域的吹塵/吸塵空氣流場模型，并對吸風口外流場產生的負壓進行仿真和分析，為短纖紗經編機飛花清除系統的設計和研究提供了思路和理論依據。

2.4 智能生產技術

隨著中國紡織裝備工業智能化技術水平的日益提升,機器視覺正替代人眼、紅外線等傳統檢測方式，幫助生產單位更清楚、準確地看清每個細微場景，推動生產型企業智能化轉型升級。

Li等[14-15]提出了一種新的織物疵點檢測算法。該算法使用了最佳橢圓Gabor濾波器(EGF)。最佳橢圓Gabor濾波器(EGF)相對于濾波器組方法，需要的濾波器更少，過濾所需的時間更少。該方法在測試流程中，以最佳EGF卷積法對樣本圖片缺陷進行判定,并用自適應閾值技術來定位缺陷，提高了織物疵點檢測的質量和效率[14]。

圖3示出江南大學自主研制的短纖紗智能型高速經編機。該系統可與經編生產管理系統集成，實現短纖紗經編面料的智能生產。江南大學自主開發的短纖紗經編疵點在線監測系統，主要應用于超高分辨線陣掃描工業攝像頭和高速圖像傳輸和處理技術，實時處理圖像，在線監測紡織疵點[16-18]。該系統采用神經網絡機器自學習的濾波器優選算法,構建實時動態紡織疵點圖像庫[19]，以提升疵點的辨識速率與精度,并利用網絡接口連至服務器進行定期上傳，自動計算紡織疵點并解析疵點形成的原因；并采用了互聯網即時數據采集技術，把傳統經編機當作網絡終端，實現短纖紗的智能生產。

圖3 短纖紗智能型高速經編機Fig.3 Intelligent high-speed warp knitting machine for spun yarn

2.5 全成形經編技術

全成形經編技術是在配置2列背對背相互平行安裝針床的雙針床經編機上生產經編成形針織產品的一類針織生產技術[20]。其中，短纖紗經編全成形產品具備了一次性成形，合體舒適的特點。

近3年，國際一線時尚及運動品牌如耐克、阿迪達斯、西弗拉等先后開發了經編全成形短纖紗服裝系列產品。具有代表性的短纖紗經編全成形產品是意大利西弗拉2018年慕尼黑ISPO展會展出美麗奴羊毛紗線全成形運動服裝，可保溫隔熱、透氣吸濕、調節身體微氣候環境；該系列產品不僅助力意大利西弗拉銷售額增長70%，也為全球時尚和運動領域知名品牌開發定制新品。

3 短纖紗經編產品開發應用

3.1 短纖紗經編襯衫面料

純棉機織物在穿著和水洗過程中，易起褶皺且無彈性有束縛感，而經編織物結構較為穩固、彈力程度中等，既可克服機織物的易褶皺弊端，又具有針織面料的輕柔舒適、拉伸自如等優勢，使得經編襯衫面料更加適應于新型中高檔襯衫面料潮流[21-22]。

襯衫面料是短纖紗經編應用的主要領域。襯衫面料一般采用全棉9～15 tex單紗、4～8 tex×2股線本白或色紗，若采用絲光棉或液氨整理能減少布面毛羽提高滑爽度。生產時采用2把或4把梳櫛交織，線圈受力均衡穩定，布面平整，尺寸穩定性好，與梭織相比有一定的延伸性，全棉吸濕舒適，滌/棉交織挺括有身骨，具有天然抗皺免燙性能。

在市場推廣方面，江陰海瀾集團有限公司、山東魯泰控股集團有限公司、海安聯發棉紡有限公司、福建海天輕紡有限公司等一批企業正積極投入短纖紗經編襯衫面料的開發。

3.2 短纖紗經編內衣面料

內衣生產原料一般采用全棉9～12 tex單紗，或5～6 tex×2股線，也可采用9.6 tex棉紗與44 dtex竹漿纖維長絲或44 dtex氨綸交織。短纖紗經編內衣采用2把梳櫛交織，線圈受力均衡穩定，布面平整，抗皺保形，貼身舒適，吸濕柔軟[23-24]。

在2020年1月的巴黎國際內衣展上,卡爾邁耶公司推出了首批使用柔軟、親膚的經編彈力平紋面料“JERSEY EVOLUTION”制成的系列產品[25]。該款面料由高性能特里科經編機HKS 2-S生產，其產量相當于2.5臺圓機的總產能。另外，該型號的機針壽命約為圓機的6倍，使得每臺機器的成本減半。“JERSEY EVOLUTION”制成的內衣產品彈性高達245%，重經組織使該款短纖紗經編面料擁有良好的彈性回復力，從而提高了耐穿性；氨綸紗線配合特殊的網眼穿紗法形成了牢固平整且抗撕裂的布邊，使其光滑、不卷邊且可自由裁剪；特選的墊紗搭配高機號，使得織物有柔軟、光滑、細膩的觸感，織物外觀手感與圓機織成的面料一致。

3.3 短纖紗經編褲裝面料

經編褲裝面料是短纖紗經編應用的創新領域。生產的面料特點是近似經典的機織服裝面料，實則是針織面料，其功能性結構能提供優良的舒適性。經過精心設計圖案和挑選紗線，就可制造出彈力良好的服用舒適感的針織品，既可讓穿著者行動自如，又可讓服裝完美貼身。

卡爾邁耶有限公司褲裝面料的原料采用絲光棉、33～83 dtex普通滌綸或陽離子可染的滌綸、竹漿纖維長絲交織，并在HKS 4 特里科機器上進行生產。其中千鳥格面料的格子呢采用經典的裁剪，制成擁有運動服般舒適度的褲子[26]，圖4示出千鳥格經編褲料圖。這些服裝不僅舒適度出眾，而且易于護理。面料不易起皺，可隨意洗滌、快干。

圖4 千鳥格經編褲料Fig.4 Houndstooth warp knitted trousers

國內學者開發出經編短纖紗牛仔面料，在機號E24～32經編機上采用14～19 tex靛藍紗和55～83 dtex吸濕排汗滌綸或44 dtex氨綸包芯紗或61～83 dtex熱塑性聚酯(PBT)纖維為原料，制成的產品具有四面彈效果，比機織牛仔布懸垂性好、柔軟舒適，比緯編仿牛仔布尺寸穩定、有身骨[27-28]。

3.4 短纖紗經編蕾絲面料

多梳拉舍爾蕾絲花邊以其精致的花型、通透性感的材質，高貴優雅的配色，成為近年來最時尚的流行元素之一。蕾絲花邊廣泛用于女式內衣、外衣、家居服等服飾類以及諸多家紡裝飾類產品中[29-31]。

拉舍爾蕾絲面料在機號為E24或E28的拉舍爾經編機上生產，配置的梳櫛數在18把以上，最多可達到100多把。拉舍爾蕾絲面料的生產原料較廣，3 tex到17 tex的滌綸、錦綸、氨綸或者29 tex×2，15 tex×2，5 tex×2的棉紗股線均可用于生產蕾絲面料。

拉舍爾蕾絲面料在現代服飾中的運用已基本涵蓋了所有服飾種類，從女裝到男裝、從童裝到成年裝、從禮裙到常服，花邊不再是以輔料和配角的身份呈現，而是以面料和潮流趨勢主角的身份存在。

4 結束語

本文從短纖紗經編生產存在的問題出發,梳理了短纖紗經編生產關鍵突破技術。總結了經編用短纖紗成紗質量要求,并進一步從短纖紗經編整經技術、短纖紗經編織造技術出發分析了短纖紗經編產品生產中的問題和解決方法。最后介紹了短纖紗經編產品在襯衫面料、內衣面料、褲子面料、蕾絲面料領域的應用現狀,并對短纖紗經編技術未來發展方向進行展望，指出未來短纖紗發展重點應在新工藝、新裝備等技術的突破上,同時應加速推動短纖紗經編生產技術逐步向特色化、高檔化和功能化開發應用的進程,進一步增強紡織工業的全球競爭力,實現紡織大國向紡織強國的轉變。

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