三維機織物在多綜眼織機上的提綜規(guī)律

中圖分類號：TS105 文獻標志碼：A 文章編號：1009-265X（2025）06-0027-09

三維機織物是由兩個或兩個以上系統(tǒng)的紗線相互交織而成[1]，由其制備的三維機織復合材料具有抗分層性能優(yōu)良[2-3]、損傷容限大等優(yōu)勢，被廣泛應用于軍工、國防等領(lǐng)域[4-5]。在織造過程中，三維機織物通常被壓縮成多層平面結(jié)構(gòu)，然后通過二維機織技術(shù)制造出來[6。但普通二維織機每引人1根緯紗就需要開1次口，紗線在開口過程中會反復彎曲，紗線間以及紗線與機構(gòu)之間產(chǎn)生大量摩擦，導致經(jīng)紗受到損傷，織物性能下降[7-8]

多綜眼織機將每根綜絲上的綜眼增加到2個及以上，結(jié)合多動程提綜和多梭口引緯技術(shù)，大幅提高織造效率，減少紗線間的摩擦，同時顯著提升織物的厚度和結(jié)構(gòu)復雜性，并在一定程度上改善緯紗的排列狀態(tài)[9]。國內(nèi)外許多學者對多綜眼織機進行了大量深入的研究[10-11]。目前多綜眼織機在穿綜過程中，大多仍遵循單綜眼織機的穿綜原則，即將所有浮沉規(guī)律相同的經(jīng)紗依次穿人同頁綜框的綜絲內(nèi)[12-13]。然而，這種做法在多層織物織造過程中存在明顯弊端，即任何參數(shù)的改變都可能對提綜順序、引緯根數(shù)及引緯順序產(chǎn)生顯著影響。胡慧娜等[1]和胡雨等[14]提出可以將浮沉規(guī)律相同的經(jīng)紗合理地分布在不同綜框的綜眼內(nèi)，這一提議雖然為改善多綜眼織機的應用提供了新思路，但尚未對三維機織物在多綜眼織機上的穿綜原則和提綜規(guī)律進行明確且系統(tǒng)的總結(jié)。

為克服上述研究的不足，本文根據(jù)三維機織物紗線交織和提綜規(guī)律，將綜框進行分區(qū)處理，即將相同起伏規(guī)律的紗線所在的綜框劃分為同一區(qū)域。在此基礎(chǔ)上，本文對不同結(jié)構(gòu)的多層織物提綜規(guī)律和引緯規(guī)律進行總結(jié)，提出新型提綜規(guī)律和引緯規(guī)律圖，并在實際多綜眼織機上分別織造11層緯紗的貫穿正交結(jié)構(gòu)和正交角連鎖結(jié)構(gòu)織物，以驗證理論的可行性，以期為復雜多層三維機織物在多綜眼織機上的織造工藝提供有益參考，

多綜眼織機織造原理

多綜眼織機包含5大核心運動機構(gòu)：1）送經(jīng)機構(gòu)：采用立體式筒子架供紗，搭配圓盤式張力裝置，達到靈活供紗、調(diào)節(jié)張力的目的；2）開口機構(gòu)：采用多綜眼綜絲開口一次可以形成多個梭口，減少了綜框的數(shù)量，提高了織機的開口效率；3）引緯機構(gòu)：通過編程控制多個引緯機構(gòu)同時協(xié)同工作，保證了更復雜的引緯動作和更高的織造效率;4）打緯機構(gòu)：采用高度與綜絲眼齊平的大重量鋼笳，在保證平行打緯的同時，減少鋼笳的震動；5）卷取機構(gòu)：通過間歇式卷曲方式實現(xiàn)織物的卷取和輸出，

5大運動機構(gòu)協(xié)同工作，經(jīng)紗從筒子架上引出，按照一定規(guī)律穿過多綜眼綜絲，再穿過鋼笳。綜框上下運動形成多個梭口，緯紗同時引緯，鋼笳將緯紗推人織物，最后由卷取機構(gòu)將織物送出。通過改變經(jīng)紗在綜絲眼上的分布以及改變綜框的運動規(guī)律，可以織造出不同的組織結(jié)構(gòu)，在減少綜框的基礎(chǔ)上，也滿足了高厚度的要求。

2 多綜眼織機上機工藝設(shè)計規(guī)律總結(jié)

根據(jù)經(jīng)紗起伏規(guī)律將三維機織物分為4種類型：貫穿正交機織物、層間正交機織物、正交角連鎖機織物和層間角連鎖機織物。圖1為以上4種結(jié)構(gòu)的一個最小循環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。

2.1 經(jīng)紗編號

由于不同起伏規(guī)律的經(jīng)紗在織造過程中所需經(jīng)過的路徑長度和彎曲次數(shù)不同，其送經(jīng)量自然也會有所差異。為了避免因送經(jīng)量不匹配而導致的交織混亂或紗線張力不均，必須將送經(jīng)量相同的經(jīng)紗歸類存放于同一區(qū)域內(nèi)。這不僅可簡化織造過程中的送經(jīng)控制，還能顯著提高織物的整體均勻性和穩(wěn)定性[14]

首先要對經(jīng)紗進行編號，編號時應注意將起伏規(guī)律相同的經(jīng)紗歸為1組。所有起伏規(guī)律相同的經(jīng)紗必須遵循由上至下編號依次增大的原則。若存在綁定紗，則應從綁定紗開始編號。完成綁定紗的編號后，對位于第1根緯紗上方的經(jīng)紗進行編號，與之起伏規(guī)律相同的經(jīng)紗應延續(xù)其編號序列。襯經(jīng)紗（即用于填充或支撐織物結(jié)構(gòu)的輔助紗線）放在所有其他經(jīng)紗編號完成之后進行。圖2為某一具體結(jié)構(gòu)經(jīng)紗編號示意圖。

2.2 多綜眼織機穿綜原則

穿綜的基本原則是將具有不同起伏規(guī)律的紗線分配到不同綜框中，并對綜框進行分區(qū)。穿綜時若存在綁定紗，則將綁定紗優(yōu)先穿入一區(qū)和二區(qū)，兩根綁定紗的穿入順序需嚴格控制，即編號較小的綁定紗應首先穿入一區(qū)第1根綜絲的第1個綜眼，而編號較大的綁定紗則穿人二區(qū)第1根綜絲的最后1個綜眼。之后按照紗線的起伏規(guī)律對剩余的經(jīng)紗進行分區(qū)，將與除綁定紗外由上往下數(shù)第1根經(jīng)紗起伏規(guī)律相同的經(jīng)紗歸入三區(qū)，起伏規(guī)律不同的經(jīng)紗則依次分配到四區(qū)及后續(xù)區(qū)域。若無綁定紗，則將與除綁定紗外由上往下數(shù)第1根經(jīng)紗起伏規(guī)律相同的經(jīng)紗歸入一區(qū)，而將起伏規(guī)律不同的經(jīng)紗則依次分配到二區(qū)及后續(xù)區(qū)域。

在穿綜過程中，應從經(jīng)紗編號最小的1根開始引入，各紗線首先穿入各區(qū)第1根綜絲的第1個綜絲眼中。當所有綜絲的第1根綜絲眼都被穿滿后，再從第1根綜絲的第2個綜絲眼開始穿入下1根紗線，直至所有紗線都按照預定規(guī)律穿入相應的綜絲眼中。此過程必須確保各區(qū)每根綜絲使用的綜絲眼數(shù)量一致，以保持織造過程的平衡和穩(wěn)定。此外還需注意，除綁定紗所在區(qū)外，其他區(qū)域所使用的綜絲眼數(shù)應大于1，綜絲眼數(shù)與綜絲數(shù)的乘積應等于各區(qū)紗線的總根數(shù)，以確保所有紗線都能被準確無誤地穿入綜絲眼中。圖3以11層緯紗層間正交結(jié)構(gòu)為例，展示了綜框分區(qū)示意以及實際織造時的穿綜位置，

3 多綜眼織機上機織造規(guī)律總結(jié)

在多綜眼織機上，綜絲提升1個綜眼高度記為1個動程。由于多綜眼織機動程大于等于1，因此將綜平位置設(shè)定為0位置，每提升1個動程則遞增標記。以3綜眼綜絲為例，動程位置簡單展示如圖4所示。多緯紗引入時，由于劍桿位置固定，僅知引緯數(shù)無法確定經(jīng)緯相對位置，故引入引緯順序圖直觀展示每次綜框運動的打人緯紗序號及數(shù)量，使織造過程一目了然。下面以緯紗層數(shù)為11層為例，分析和總結(jié)各結(jié)構(gòu)的提綜規(guī)律。

3.1 貫穿正交結(jié)構(gòu)

貫穿正交結(jié)構(gòu)由2根綁定紗和填芯經(jīng)組成。如圖5（a）所示：經(jīng)紗1和2為綁定紗，經(jīng)紗3-12為填芯經(jīng)，故將其分為3個區(qū)。假設(shè)含有 ?_m 根經(jīng)紗， 2x 根緯紗。穿綜時，將第1根經(jīng)紗穿在一區(qū)的第1個綜眼上，第2根經(jīng)紗穿在二區(qū)的最后1個綜眼上，第3根至第 m 根經(jīng)紗在三區(qū)以 a 行 b 列的形式排列（ Δ_a 為綜絲眼數(shù)， b 為綜框數(shù)）。提綜時一區(qū)綜框提升1個動程，引入第1根緯紗；二區(qū)的綜框下降1個動程，三區(qū)的第1列綜框順序提升1個動程，引入 Δ_a 根緯紗；三區(qū)按照綜框順序依次提升1列綜框，每列綜框提升1個動程，引入 α_a 根緯紗，重復此過程直至三區(qū)的全部綜框提升；綜框恢復綜平位置；一區(qū)的綜框下降 （a+1） 動程，二區(qū)的綜框提升 （a+1） 個動程，引人第 （x+1） 根緯紗；三區(qū)按照綜框順序依次提升1列綜框，每列綜框提升1個動程，引入 Δ_a 根緯紗；重復此過程直至三區(qū)的全部綜框提升。除引入第1根與第 （x+1） 根緯紗時以外，引入第 n 根與第 （n+b） ，（n+2b），…，（n+（a-1）b） 根緯紗時綜框位置相同。其中 x 表示沿厚度方向的緯紗總層數(shù)， n 表示緯紗序號（ 1

3.2 層間正交結(jié)構(gòu)

層間正交結(jié)構(gòu)含有2種不同起伏規(guī)律的經(jīng)紗和1種填芯經(jīng)。如圖8（a）所示：經(jīng)紗1—10與11—20起伏規(guī)律不同，經(jīng)紗21一30為填芯經(jīng)，故將其分3個區(qū)。假設(shè)含有 m 根經(jīng)紗， 2x 根緯紗。提綜時，一區(qū)的第1列綜框提升1個動程，引入1根緯紗；一區(qū)第2列綜框提升1個動程，三區(qū)的第1列綜框提升1個動程，引入 Δ_a 根緯紗；三個區(qū)按照各區(qū)綜框順序各提升1列綜框，每個綜框提升1個動程，并重復此過程直至綜框位置變換 b/3 次，每次引入 α_a 根緯紗;綜框恢復綜平位置；二區(qū)第1列綜框提升1個動

程，引入1根緯紗；二區(qū)第2列綜框提升1個動程，三區(qū)第1列綜框提升1個動程，引入 α_a 根緯紗；3個區(qū)按照各區(qū)綜框順序各提升1列綜框，每列綜框提升1個動程，并重復此過程直至綜框位置變換 b/3 次，每次引入 Δ_a 根緯紗。引入第 n 根緯紗與第 （n+b/3），（n+2b/3），…，（n+（a-1）b/3） 根緯紗時綜框位置相同。圖8一圖10展示了緯紗層數(shù)為11的層間正交結(jié)構(gòu)上機工藝示意圖。

3.3 正交角連鎖結(jié)構(gòu)（淺/深交彎聯(lián)結(jié)構(gòu)）

正交角連鎖只含有2種起伏規(guī)律不同的經(jīng)紗如圖11（a）所示：經(jīng)紗1—10與11—20，起伏規(guī)律不同，故將其分為兩個區(qū)。假設(shè)含有 ?_m 根經(jīng)紗， 2x 根緯紗。提綜時，一區(qū)按照綜框順序逐次提升1列綜框，每次提升1個動程，引入1根緯紗，重復此過程直至綜框位置變換 D 次（ D 為接結(jié)深度）；一區(qū)、二區(qū)按照綜框順序逐次提升的1列綜框，每次提升1個動程，引入 Δ_a 根緯紗，重復此過程直至綜框位置變化b/2次；綜框恢復綜平位置；二區(qū)按照綜框順序逐次提升1列綜框，每次提升1個動程，引入1根緯紗，重復此過程直至綜框位置變換 D 次（ D 為接結(jié)深度）；一區(qū)、二區(qū)按照綜框順序逐次提起1列綜框，每次提升1個動程，引入 Ψ_a 根緯紗，重復此過程直至綜框位置變化 b/2 次。引入第 n 根緯紗與第 （n+b/2） ， （n+2b/2） ，…，（ 根緯紗時綜框位置相同。圖11一圖13展示了緯紗層數(shù)為11的層間正交角連鎖結(jié)構(gòu)上機工藝示意圖。

3.4 層間角連鎖結(jié)構(gòu)（淺交直聯(lián)結(jié)構(gòu)）

層間角連鎖結(jié)構(gòu)含有2種起伏規(guī)律不同的經(jīng)紗和2根綁定紗。如圖14（a）所示：經(jīng)紗1和2為綁定紗，經(jīng)紗3-12與13-22起伏規(guī)律相反，故將其分

4個區(qū)。假設(shè)含有 m 根經(jīng)紗， 4x 根緯紗。提綜時，一區(qū)的綜框提升1個動程，單獨引入1根緯紗；三區(qū)、四區(qū)按照綜框順序各提升1列綜框，每列綜框提升1個動程，每次引入 α_a 根緯紗，重復此過程直至綜框位置改變 b/2 次；綜框恢復綜平位置;四區(qū)第1列綜框提升1個動程，單獨引入1根緯紗；一區(qū)、四區(qū)按照綜框順序各提升1列綜框，每個綜框提升1個動程，每次引入 Ψ_a 根緯紗；二區(qū)、三區(qū)和四區(qū)按照綜框順序各提升1列綜框，每列綜框提升1個動程，每次引入 Φ_a 根緯紗，重復此過程直至綜框位置改變 b/2 次；綜框恢復綜平位置；一區(qū)第1列綜框提升1個動程，單獨引入1根緯紗；三區(qū)、四區(qū)按照綜框順序各提升1列綜框，每列綜框提升1個動程，每次引入 Ω_a 根緯紗，重復此過程直至綜框位置改變 b/2 次;綜框恢復綜平位置；三區(qū)第1列綜框提升1個動程，

單獨引入1根緯紗；一區(qū)、三區(qū)按照綜框順序各提升1列綜框，每列綜框提升1個動程，每次引入 α_a 根緯紗；二區(qū)、三區(qū)和四區(qū)按照綜框順序各提升1列綜框，每列綜框提升1個動程，每次引入 Δ_a 根緯紗，重復此過程直至綜框位置改變 b/2 次。引入第n 根緯紗與第 （n+b/2） ?），（n+2b/2），…，（n+（a-1）b/2） 根緯紗時綜框位置相同。圖14—圖16展示了緯紗層數(shù)為11的層間角連鎖結(jié)構(gòu)上機工藝示意圖。

4.1 原材料及其設(shè)備

經(jīng)緯紗選用800tex的玄武巖長絲，在SGA598型全自動三維多綜眼劍桿小樣織機織造兩種結(jié)構(gòu)（貫穿正交結(jié)構(gòu)和正交角連鎖結(jié)構(gòu)）做驗證。

4.2 織造參數(shù)

織造參數(shù)見表1。

4.3 織造流程

實驗所用全自動三維多綜眼劍桿小樣織機最大能織造幅寬為 50cm 、厚度為 6mm 的織物?？椩鞎r采用筒子架送經(jīng)，首先按照織造參數(shù)將所用全部經(jīng)紗穿入相應的綜絲和鋼笳。在穿綜時，每列綜框的第1根綜絲按照圖5（b）和圖11（b）的位置穿入相應的位置（見圖17）；而后每列綜框應按照第1根綜絲的穿綜位置穿入相應綜絲；穿綜結(jié)束后將1個最小循環(huán)單元的經(jīng)紗穿入同1笳隙。最后將紋板圖輸入織機控制系統(tǒng)，并按圖6和圖12的引緯圖進行引緯。

4. 4 織造結(jié)果

通過對多綜眼織機的試織，成功織出了符合設(shè)計的“貫穿正交”和“正交角聯(lián)鎖”結(jié)構(gòu)的織物。織物具體參數(shù)如表2所示，實物如圖18所示。整個提綜過程與上述過程完全吻合。

5 結(jié)論

本文根據(jù)織物經(jīng)向截面圖中經(jīng)紗起伏規(guī)律提出三維機織物在多綜眼織機上的分區(qū)穿綜理論，該理論核心在于對織機的綜框進行科學合理的分區(qū)，并將不同起伏規(guī)律的紗線穿入相應的分區(qū)。依據(jù)該理論進一步將織物的組織結(jié)構(gòu)進行了參數(shù)化處理，研究了貫穿正交、層間正交、正交角聯(lián)鎖和層間角聯(lián)鎖4種結(jié)構(gòu)的三維機織物在多綜眼織機上的分區(qū)穿綜、提綜和引緯規(guī)律，系統(tǒng)性地表達了不同織物結(jié)構(gòu)在上機織造時的上機工藝圖，最后通過在多綜眼織機上試織小樣驗證了理論的可行性，為三維機織物在多綜眼織機的上機織造提供有益指導。

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Abstract：With the rapid advancement of materials science and technology，the requirements for composite material performance have become increasingly stringent. The integration of modern textile technology and resin technology has given riseto textile composites.Furthermore，advancements in three-dimensional textile technology have provided powerful technical support for creating high-performance compositeswith rational structures and exceptional overall performance.This effectivelyaddreses the shortcomings of traditional laminated composites in terms of impact resistanceandinterlayer strength，leading totheir widespread applications in fieldssuch as aerospace，shipbuilding，automotive，construction，and warehousing.Among the numerous reinforcing materials， the 3D woven fabric has garnered attention in recent years due to its wide application prospects and significant development potential.Its flexible design allws for the customization of weft or warp cross-sections according to different needs.Traditional two-dimensional weaving techniques and equipment require an opening to be formed each time weft yarns are introduced，which leads to repeated bending of the yarns during the processThis results in significant friction between yarns as well as between yarnsand mechanisms，causing warp damage，yarn breakage，and the formation of pilson the fabric surface.Although the advent of multi-eyelet looms has greatly alleviated these issues and improved weaving efficiency，their complex processes and high application thresholds have， to a certain extent， limited product diversity and flexibility.

To facilitate the easy operation of multi-eyelet looms and enable flexible adjustment of parameters and free setting of layers，so as to promote the widespread application of the looms，this paper conducts an in-depth exploration of their weaving principles.Initially，three-dimensional woven fabricsare classified into four major categories：through-thickness orthogonal woven fabrics，interlayer orthogonal woven fabrics，orthogonal angleinterlock fabrics，and interlayer angle interlocking fabrics.Aiming to streamline the weaving process，we introduce an inovative dividual drawing technique.This approach involves threading yarn with the same fluctuation laws onto the same set of heald frames and categorizing these frames into the same zone.This threading method not only makesthe weaving process more orderly but also significantly reduces the complexity of operations.Based on this dividual drawing method，we further investigate theprinciples underlying warp numbering.Additionaly， we systematically organize and summarize the rules pertaining to heald lifting and weft insertion.

Through this comprehensive study，we have gained a deeper comprehension of the structural characteristics of 3D woven fabrics，enabling multi-eyelet loms to handle various structures and parameters with greater ease while significantly simplifying the technological requirements in the weaving process.Looking ahead，we are firmly convincedthat3D woven fabrics willexhibit their remarkable performance ina broader arrayof fields，and significantlycontribute to the sustainable progressof society.Atthesame time，we also anticipate that multi-eyelet looms will gain wider promotion and application due to their simplicity and eficiency.

KeyWords： 3D woven fabrics; multi-eyelet loom; lifting rule; dividual drawing; warp numbering