活性炭纖維氈填充緯向管狀凸起織物的設計與試織

林洪芹 郭嶺嶺 李純 李驕龍 杜麗平 甘露露

摘要： 為了進一步拓展活性炭纖維在紡織品中的應用，本文采用填芯法和織造法相結合的方法，設計開發了活性炭纖維氈填充緯向管狀凸起織物。文章主要從原料選擇、織物組織設計、穿綜設計、織造工藝參數、織物試織等方面介紹有關內容及關鍵點，并通過對4種不同組織設計方案對比分析比較，得出最佳設計方案。結果表明：利用不同顏色的滌綸線巧妙搭配，結合平紋基礎組織、雙層組織及平紋小提花組織等，采用人工雙軸織造、控制適當的經紗張力、打緯力，將制成的活性炭纖維氈炭包填充到緯向管狀里，從而開發出配色和諧、外觀新穎獨特、管狀成形立體效果良好的活性炭纖維氈填充緯向管狀凸起織物。此織物主要應用于家用裝飾紡織品，具有凈化空氣和除味等功能，對開發功能性紡織品具有一定的指導意義。

關鍵詞： 活性炭纖維氈;填充;緯向管狀織物;設計;試織;經紗張力

中圖分類號： TS105.14

文獻標志碼： A

文章編號： 1001-7003（2023）04-0107-06

引用頁碼：

041202

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2023.04.014（篇序）

隨著時代的進步和科學技術的不斷提高，管狀機織物在三大紡織品中的應用日益廣泛。將普通二維織物變成三維立體的管狀機織物，主要有經向管狀和緯向管狀［1］。與二維機織物相比，管狀機織物在厚度方向增加經紗或緯紗參與交織成型。經向管狀［2］是通過調整織物背面緯紗浮長線的長度和位置，并將具有彈性的緯紗和普通緯紗相間排列，形成各種局部經向管狀織物;而根據緯向管狀的形成原理制得的緯向管狀織物，可織制結構各異的立體面料［3-4］或功能性機織面料［5-6］。時尚性與實用性相結合更加適應市場需求，為了滿足家居裝飾和人們對凈化空氣等實用性需求，可增加裝飾紡織品的視覺表現力，從而提升紡織品的價值。本文采用填芯法和織造法相結合，開發設計4種緯向管狀織物，在半自動織樣機上試織和對結果進行對比分析，得出便于填充活性炭纖維氈炭包、緯向管狀成形立體效果良好的最佳設計方案，并對設計開發的活性炭纖維氈填充緯向管狀凸起織物的有關內容及關鍵點進行介紹，從而為今后開拓新的填芯凹凸織物提供一定的借鑒作用。

1 填充緯向管狀凸起織物設計思路

時代的變化斗轉星移，人們對家居環境也不再是簡單的吃住即可，更多的是注重家紡裝飾的美觀、品質及功能等。本織物以金色麥浪為靈感來源，如圖1所示。采用不同顏色的滌綸線為經紗和緯紗，活性炭纖維氈為填充材料，通過平紋基礎組織、雙層組織、平紋小提花組織等組合設計，利用人工雙軸織造、手工控制經紗張力等，將制作的活性炭纖維氈炭包填充在緯向管狀里，最終制成織物中的縱向條紋如同金色麥浪中的田埂，緯向起管處和不起管處形同隨風起伏的麥浪，整個織物具有配色和諧、成形立體感強且外觀新穎獨特，可以吸附甲醛、異味，凈化空氣等。

2 填充緯向管狀凸起織物設計及試織

2.1 原料選擇

滌綸纖維有著強力高、耐磨性強等特點，而且滌綸織物顏色鮮艷、經久不褪色，能給裝飾用紡織品增添鮮艷色彩和活力，所以本文選用29.5 tex×2滌綸線為緯向管狀織物的經紗和緯紗。

活性炭具有凈化空氣和除味等功能，而活性炭纖維也叫做纖維型活性炭，常規的活性炭有顆粒狀和粉狀，而活性炭纖維是纖維狀，其表面具有很多孔隙，與傳統的吸附劑活性相比具有更加優異的吸附性能和使用價值［7］。填充的原料選用活性炭纖維制成的活性炭纖維氈，將活性炭纖維氈填充在緯向管狀織物中，既能使織物富有立體感，也能增加織物的功能性。

2.2 織物組織設計

開發填充緯向管狀凸起織物的組織設計有4種方案，其組織圖設計方案對比如圖2所示。圖2中，區域代號由對應于代表縱向大寫字母、橫向小寫字母代號一起來表示，對應于A部分經紗構成縱向條紋，對應于B部分經紗分為起管表經（或稱起管經紗）、里經，構成緯向起管部分即B（a+b+c+b+a）形成的連續區域和不起管部分即Bd區域。

4種設計方案的組織循環數相同，色經排列順序相同，并且Ad區域即平紋組織部分、不起管Bd區域即平紋小提花組織部分也相同，而不同之處如下：

方案1為嵌入式。嵌入式管狀織物［8］是由管狀織物與平面織物相結合組成的，其中嵌入式管狀部分組織為雙層組織。在圖2中，B（a+b+c+b+a）形成的區域為雙層組織（緯紗數64根），構成填充緯向管狀凸起織物的表層、里層的緯紗數都為32根。

方案2為平紋基礎組織構成的緯向管狀織物。以平紋基礎組織構成的緯向管狀是在平紋基礎組織上，每隔一根經紗，在織物的正面或反面設計一根經浮長線［9］。在圖2中，B（a+b+c+b+a）形成的區域為平紋基礎組織。這樣制成的填充緯向管狀凸起織物的表層緯紗數為64根，里經紗不與緯紗交織，在織物反面形成經浮長線。

方案3為平紋基礎組織為主體構成的緯向管狀織物。由平紋基礎組織兩邊加上少量緯紗的雙層組織共同構成以平紋基礎組織為主體構成的緯向管狀。在圖2中，B（b+c+b）區域為平紋基礎組織，其兩邊Ba區域都為雙層組織。雙層組織兩部分表層與平紋基礎組織的表層共同構成緯管表層，雙層組織兩部分的里層與平紋基礎組織中經浮長線共同構成緯管里層。根據文獻［4］中的方法計算，這樣制成的填充緯向管狀凸起織物的表層、里層的緯紗數分別為56根、8根。

方案4為平紋基礎組織與雙層組織共同構成緯向管狀。與方案3類似，但兩部分雙層組織的緯紗數增加，而平紋基礎組織的緯紗數相應減少。在圖2中，Bc區域為平紋基礎組織，其兩邊B（a+b）區域都為雙層組織。與方案3同理，因此，這樣制成的填充緯向管狀凸起織物的表層、里層的緯紗數分別為44根、20根。

以上4種方案的縱向條紋A部分組織、布邊組織隨對應B部分緯向起管和不起管部分組織的變化而變化。B部分如是平紋小提花組織，則A部分為平紋組織;B部分如是雙層組織，則A部分為經重平組織;B部分如為平紋基礎組織，對應的縱向條紋部分布面要平整，如同對應的布邊一樣，需減少緯向起管處參與交織的緯紗根數［3］。因此，A部分采用經重平為基礎組織，一半緯紗與布邊經紗以經重平方式交織，另一半緯紗則以浮長線沉于織物的反面，這樣織物反面雖有緯向浮長線，但正面縱向條紋部分、布邊部分比較平整。此4種方案設計的布邊組織跟縱向條紋A部分組織一致。

2.3 穿綜設計

試織小樣總經根數為508根，共需15頁綜框。經紗采用照圖穿法。布邊經紗采用第1、2頁綜，布身縱向條紋A部分經紗使用2頁綜，穿在第3、4頁綜，而為了節約綜框數并且使不起管Bd區域平紋小提花花型比較大而且美觀，縱向B部分經紗采用山形對稱穿法，共使用11頁綜，此處穿綜順序為5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6，且共重復10次。

2.4 織造工藝參數

以方案4為例來介紹，其他方案類似本文不再重復。與金色麥浪靈感相呼應，并結合市場需求及色彩的流行趨勢，本文采用多種色紗配合，給人一種回歸大自然的視覺感受，色經、色緯均采用29.5 tex×2滌綸線。在圖2中，縱向條紋A部分經紗選用咖啡色;縱向B部分經紗因不起管Ba區域的平紋小提花組織采用山形對稱穿法，導致緯向起管區域原是平紋組織的表層中間兩根經紗經緯組織點一樣，織造時顯示這兩根經紗并合，因此在中間部位設計采用9根黃色經紗（表經4根，里經5根），使布面上形成黃色窄條紋，這與上述并合兩根經紗配合相得益彰。色經排列為12根咖啡色，10×（7根乳白色、9根黃色、7根乳白色）。色經排列為64根卡其色，20根咖啡色。織機為SGA598型半自動織樣機（江陰市通源紡機有限公司生產）。鋼筘筘號為80齒/（10 cm），布邊及縱向條紋A部分經紗每筘齒穿入數為2，縱向B部分的經紗每筘齒穿入數為4;上機幅寬15.5 cm，下機幅寬15.2 cm。填充緯向管狀凸起最高部位平均厚度為9.88 mm，縱向條紋和不起管部分的平均厚度為1.41 mm;平方米質量為619.8 g/m2。

2.5 織物試織與結果分析比較

2.5.1 織物試織

將上述4種設計方案分別在半自動織樣機上試織，得到的織物分別編號為1#、2#、3#和4#。4種方案試織得到的填充緯向管狀凸起織物正反面局部外觀照片如圖3所示，其縱向剖面如圖4所示。圖4中，H表示高度，1#、2#、3#和4#織物凸起高度分別為H1、H2、H3和H4;W表示寬度，1#、2#、3#和4#織物凸起寬度分別為W1、W2、W3和W4;B表示填充緯向管狀凸

起與不起管部分的平面接觸長度，1#、2#、3#和4#織物接觸長度分別為B1、B2、B3和B4;N表示不起管部分的寬度（即20根緯紗織成的平紋小提花組織的寬度）。

由于起管經紗和其他經紗張力相差比較大，而且送經量也不同，因此需采用人工改造的雙軸進行織造。起管經紗通過懸掛重物（依據經驗在不同的位置調整水瓶水量來增減質量），其他經紗則正常綁把。

在織造緯向管狀部分時，要形成平整光潔的布邊，除了布邊組織隨著緯向起管和不起管部分組織的變化而變化外，在試織緯向管狀部分需采用雙向投緯的方式織造，也就是即使是同一種色紗仍需利用手搖卷緯器分別繞到兩只小紆子上，然后將小紆子嵌入梭子，利用兩只梭子或直接采用小紆子交替穿緯織造。

作為填充原料的活性炭纖維氈易掉黑色的活性炭纖維或粉末，沾染在手上和紗線上，而且制織的緯管表層和里層包覆不住纖維氈脫落的活性炭纖維或粉末。因此，利用制成口罩用的無紡布來充當包覆材料，就像同無紡布包住茶葉的茶包，這里采用熨斗將TPU熱熔膠膜加熱使其黏合包裝起來制成炭包。當試織到緯向管狀部分要封閉之前，根據緯向管狀的構成形態、大小等制作活性炭纖維氈炭包。將活性炭纖維氈根據緯向管狀需要裁剪，通過重疊或卷裝成適合的形狀、大小和填充量等，然后用無紡布包覆制成活性炭纖維氈炭包。

試織時，織造緯向管狀部分時，起管經紗張力要大，打緯力要大，并利用鑷子、竹簽等工具在緯向管狀結構沒有封閉之前利用鑷子將已制作好的活性炭纖維氈炭包夾住放入緯向管狀里，并結合旋轉送經手輪調整經紗張力，使正常綁把的經紗張力減小，同時減少水瓶中的質量使起管經紗張力也減小，然后閉合織口穿入緯紗，在此之后需多織幾根緯紗。打緯時，力度要加大，并且在打緯力度不放松的狀態下，同時用力將下層經紗往棕框方向拉。由于此時經紗張力很小，要注意避免布面上的疵點。這樣的步驟重復4～6次。接著再調大起管經紗和其他經紗的經紗張力，使所有經紗張力盡可能一致，繼續織造平紋小提花組織部分，此時打緯力度恢復正常。方案2、方案3因構成緯向管狀里層無緯紗交織或只有8根緯紗與經紗交織，在織機上填充過程比較困難，即使填充成功，會造成緯向管狀凸起下方具有較長的經浮長線或里層緯紗較松。因此，采用下機后再填充，且需在緯向管狀兩側邊緣形成的小洞填充材料，由于洞口太小，活性炭纖維氈炭包是一個整體無法填入，為了方便與其他緯向管狀凸起織物比較，在緯向管狀的兩側用竹簽將PP棉少量逐步填入，最終試織的2#織物和3#織物為PP棉填充緯向管狀凸起織物，且布邊呈向里卷曲狀，邊沿不齊，布邊不太平整。

2.5.2 結果分析比較

從圖3、圖4可以看出，4種填充緯向管狀凸起高度H2＞H3＞H4＞H1，凸起寬度分別為W1＞W4＞W3＞W2，填充緯向管狀凸起與不起管部分的平面接觸長度B1＞B4＞B3＞B2=0。由于緯向管狀里填充了材料，對于1#織物來說是嵌入式緯管，在布面上形成的緯管向正面、反面凸起，理論上兩者凸起高度相等，實際上因試織操作、填充材料、儀器本身等多種因素影響，兩者有點偏差。4種方案的組織循環經紗數和緯紗數相同，不起管部分也相同，則緯管間距隨著填充緯向管狀凸起與不起管部分的平面接觸長度的變化而變化，方案1的緯管間距最大，方案2的緯管間距最小。填充緯向管狀凸起成形立體效果由上述高度、寬度、接觸長度共同決定的，高度越大、寬度較大而接觸長度越小，成形立體效果好。方案2填充后的緯管凸起寬度在這4種方案中是最小的，但因緯管中填滿了材料，不存在呈現略扁的橢圓形立于布面上［5］，因此2#織物成形立體效果最好、1#織物填充后的緯管形狀比較塌平，成形立體效果較差;3#織物、4#織物成形立體效果則介于兩者之間。但因2#織物、3#織物在機上、機下都無法填充活性炭纖維氈炭包，雖然成形立體效果較好，但這兩種方案不宜采用。針對1#織物、4#織物來說，在機上填充活性炭纖維氈炭包，1#織物更易控制經紗張力、填充活性炭纖維氈炭包，但由于組織結構限制，填充后的緯管成形立體效果不如4#織物。當然對于織物成形立體效果要求不高時，1#織物的設計方案也是可取的?？傊?，開發活性炭纖維填充緯向管狀凸起織物，第4種設計方案是最佳的，且可以適當增加或減少雙層組織緯紗根數使其正面凸起效果在一定范圍內變化。

3 織物風格功能特點與用途

利用平紋基礎組織、雙層組織及平紋小提花組織等組合，結合織造工藝進行創新設計開發的活性炭纖維填充緯向管狀凸起織物，配色協調、沉穩大方，緯向管狀立體飽滿成形良好，具有一定的視覺沖擊感，且織物具有凈化空氣和除味等功能，更符合當下人們新時尚需求，市場前景廣闊，可應用于掛毯、換鞋凳等家紡裝飾用紡織品。此織物使用環境的有害氣體質量遠遠小于活性炭纖維的使用量，而活性炭纖維具有獨特的微孔結構，吸附容量大，因此，只要經常將其放置在太陽下暴曬，可以較長時間循環反復使用，使其織物保持凈化空氣和除味等功能且具有一定的裝飾作用。4#織物外觀照片及其應用效果模擬如圖5所示。

4 結 語

通過4種不同組織設計方案結合織造工藝參數在半自動織樣機上試織，將其制得的織物進行對比分析，從而開發了配色協調、成形立體效果良好且具有凈化空氣和除味等功能的活性炭纖維氈填充緯向管狀凸起織物。

1） 由于4種設計方案組織結構不同，導致4種織物形成的緯管間距、成形立體效果及填充活性炭纖維氈炭包難易程度等有所不同。作為開發活性炭纖維填充緯向管狀凸起織物，方案2、方案3不可取，方案1成形立體效果不佳，方案4效果最佳，達到了所需要的設計效果。

2） 要求活性炭纖維氈填充緯向管狀凸起織物縱向條紋處及布邊的布面比較平整，縱向條紋和布邊組織隨著布身組織的變化而變化，主要由平紋、經重平組織或以經重平為基礎組織組合。以經重平為基礎組織時，一半緯紗與縱向條紋、布邊經紗交織，另一半緯紗則以浮長線沉于布邊的反面。另外，布邊邊沿如要求比較齊平，在試織緯向管狀部分需采用雙向投緯的方式織造，且緯向引出張力大小要均勻。

3） 在半自動織樣機試織時，需采用人工進行改造雙軸、調整經紗張力和打緯力、人工制作和填充活性炭纖維氈炭包等，這些操作是能否成功開發此織物的關鍵和技術難點，且對試織人員的經驗和熟練程度要求比較高。但此設計思路和技術要點對在半自動織樣機上研發填芯凹凸新產品具有一定的借鑒作用。

參考文獻：

［1］趙康， 張淑潔. 管狀機織物的新應用［J］. 福建輕紡， 2009（4）： 34-36.

ZHAO Kang， ZHANG Shujie. New application of tubular woven fabrics［J］. The Light & Textile Industries of Fujian， 2009（4）： 34-36.

［2］佟昀. 局部經向管狀織物的設計與生產［J］. 棉紡織技術， 2016， 44（8）： 71-74.

TONG Yun. Design and production of partial warp tubular fabric［J］. Cotton Textile Technology， 2016， 44（8）： 71-74.

［3］朱雪梅， 瞿建新， 馬順彬. 緯向管狀織物的設計與生產實踐［J］. 上海紡織科技， 2018， 46（9）： 41-43.

ZHU Xuemei， QU Jianxin， MA Shunbin. Design and production of weft hollow fabric［J］. Shanghai Textile Science & Technology， 2018， 46（9）： 41-43.

［4］林洪芹， 郭嶺嶺， 吳煥嶺， 等. 局部緯向管狀機織物的創新設計與試織［J］. 毛紡科技， 2022， 50（4）： 22-25.

LIN Hongqin， GUO Lingling， WU Huanling， et al. Innovative design and trial weaving of local weft tubular woven fabric［J］. Wool Textile Journal， 2022， 50（4）： 22-25.

［5］王慧玲， 周彬， 郁蘭， 等. 立體提花發光織物的創新設計［J］. 絲綢， 2016， 53（4）： 48-51.

WANG Huiling， ZHOU Bin， YU Lan， et al. Creative design of luminous three-dimensional jacquard fabric［J］. Journal of Silk， 2016， 53（4）： 48-51.

［6］王慧玲， 周彬， 劉華. 局部管填充功能顆粒的機織面料設計與開發［J］. 上海紡織科技， 2015， 43（8）： 71-73.

WANG Huiling， ZHOU Bin， LIU Hua. Design and development of woven fabric of the local tubes filled with function particles［J］. Shanghai Textile Science & Technology， 2015， 43（8）： 71-73.

［7］李永貴， 趙苗， 梁繼選. 國內活性炭纖維的應用研究與開發［J］. 紡織學報， 2006， 27（6）： 100-103.

LI Yonggui， ZHAO Miao， LIANG Jixuan. Development and application of the activated carbon fiber in China［J］. Journal of Textile Research， 2006， 27（6）： 100-103.

［8］譚冬宜， 汪澤幸， 何斌， 等. 嵌入式管狀織物的設計與制備［J］. 產業用紡織品， 2020， 38（12）： 6-8.

TAN Dongyi， WANG Zexing， HE Bin， et al. Design and preparation of embedded tubular fabrics［J］. Technical Textiles， 2020， 38（12）： 6-8.

［9］佟昀. 緯向管狀織物的設計與生產［J］. 棉紡織技術， 2016， 44（5）： 67-70.

TONG Yun. Design and production of weft hollow fabric［J］. Cotton Textile Technology， 2016， 44（5）： 67-70.

Design and trial weaving of a weft tubular raised fabric filled with activated carbon fiber felt

LIN Hongqin， GUO Lingling， LI Chun， LI Jiaolong， DU Liping， GAN Lulu

（College of Textiles and Clothing， Yancheng Institute of Technology， Yancheng 224051， China）

Abstract：

Tubular fabrics have strong concavity and convexity， and beautiful appearance. They can be divided into warp tubular fabrics and weft tubular fabrics according to their shapes. Functional weft tubular woven fabrics can be made according to the formation principle of weft tubular fabrics. The surface of activated carbon fiber felt made of activated carbon fibers has many pores， with excellent adsorption performance and use value. In order to further expand the application of activated carbon fibers in textiles， a weft tubular raised fabric filled with activated carbon fibers felt was designed and developed.

This fabric was developed and designed by the method of core-filling and weaving. The polyester thread with high strength and wear resistance was selected for warp and weft yarns， and activated carbon fiber felt was selected as the raw material filled in the weft tube. The fabric weave of the four design schemes is a combination of plain basic weave， double weave and plain jacquard weave. The similarities are that the number of weave cycles and the order of color warp arrangement are the same， and the plain weave part and the area without tubes， that is， the plain jacquard weave part are also the same. The difference is that the fabric in Scheme 1 is embedded， that in Scheme 2 is a weft tubular fabric composed of plain basic weave， that in Scheme 3 is a weft tubular fabric with plain basic weave as the main body， and that of Scheme 4 is a weft tubular fabric composed of plain basic weave and double-layer weave. The above four design schemes are combined with the weaving process parameters to test weave on the semi-automatic weaving prototype respectively， and the prepared activated carbon fiber felt carbon bag is filled in the weft tube; and through the comparison and analysis of the fabrics made from the four design schemes， it is found that the fourth is the best design scheme. The fourth scheme consists of two sides of the plain basic organization and double layers of organization to form a weft tube. The surface and inner layers of the double weave form the surface and inner layers of the weft tube respectively with the surface and long warp floating lines of the plain basic weave. The longitudinal stripe weave and selvedge weave change with the corresponding weft tube lifting and non tube lifting weaves， and the number of weft yarns in the double weave is controlled to change within a certain range as required. The activated carbon fiber felt needs to be covered with non-woven fabric before filling. The results show that the activated carbon fiber carbon package is filled into the weft tube by using the ingenious matching of polyester threads of different colors， combining with plain basic weave， double weave and plain jacquard weave， etc.， adopting artificial biaxial weaving， controlling the appropriate warp tension and beating up force， so as to develop the activated carbon fiber felt filled weft tube convex fabrics with harmonious color matching， novel and unique appearance and good tube forming stereoscopic effect.

This fabric is mainly used in household decorative textiles， has the functions of purifying air and removing odor， and is more in line with current peoples pursuit of fashion. It has a certain market space and development prospects， and has certain guiding significance for the development of functional textiles.

Key words：

activated carbon fiber felt; fill; weft tubular fabric; design; trial weaving; warp tension

收稿日期：

2022-08-06;

修回日期：

2023-03-02

基金項目：

鹽城工學院橫向課題項目（YG2021052419）

作者簡介：

林洪芹（1968），女，高級實驗師，主要從事紡織材料及新型紡織品設計的研究。