經(jīng)編三維結(jié)構(gòu)賈卡鞋面材料的尺寸預(yù)測系統(tǒng)

叢洪蓮， 鐘 君

(江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)工程研究中心, 江蘇 無錫 214122)

經(jīng)編三維結(jié)構(gòu)賈卡鞋面材料的尺寸預(yù)測系統(tǒng)

叢洪蓮， 鐘 君

(江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)工程研究中心, 江蘇 無錫 214122)

針對經(jīng)編三維結(jié)構(gòu)賈卡鞋面材料對鞋面各功能部位尺寸要求高，具體尺寸不宜控制這個問題，設(shè)計了4種組織結(jié)構(gòu)、4種上機(jī)密度，分析這2種因素對鞋面整體橫向、縱向縮率的影響，并研究賈卡網(wǎng)孔組織對鞋面局部花型尺寸的影響?；谠囼灲Y(jié)果，探究了賈卡鞋樣整體橫向、縱向縮率、網(wǎng)孔區(qū)域尺寸變化與影響因素間的定性關(guān)系，由此建立了鞋面材料的尺寸預(yù)測系統(tǒng)。最后，利用該尺寸預(yù)測系統(tǒng)進(jìn)行賈卡3層鞋面設(shè)計。從一款設(shè)計實例發(fā)現(xiàn)，織造、后整理等工序后，成品鞋面尺寸與設(shè)計稿相吻合。證明本文開發(fā)的經(jīng)編三維結(jié)構(gòu)賈卡鞋面材料尺寸預(yù)測系統(tǒng)具有一定的可靠性。

經(jīng)編； 三維結(jié)構(gòu)； 賈卡； 鞋面材料； 尺寸預(yù)測系統(tǒng)

經(jīng)編三維結(jié)構(gòu)賈卡鞋面材料花型豐富，具有優(yōu)良的透氣、透濕、抗壓縮[1]等物理力學(xué)性能，且成型性好[2]，與橫編成型鞋材相比，生產(chǎn)效率高[3-4]，因此經(jīng)編賈卡三維結(jié)構(gòu)鞋面材料在運(yùn)動鞋面市場具有獨特優(yōu)勢。

目前，國內(nèi)外對經(jīng)編三維結(jié)構(gòu)賈卡鞋面材料的研究主要以工藝原理及產(chǎn)品開發(fā)、計算機(jī)輔助設(shè)計為主，如張姿葉等[5]探討了經(jīng)編賈卡提花間隔織物的編織工藝；李欣欣等[6]研究了經(jīng)編三維結(jié)構(gòu)賈卡鞋面的計算機(jī)輔助設(shè)計方法，但缺少對經(jīng)編賈卡鞋面材料的尺寸變化研究。實際生產(chǎn)過程中，賈卡鞋面的尺寸控制問題一直是重點，通常開發(fā)一款新型賈卡鞋樣，至少要打樣2次，尺寸才能符合設(shè)計稿要求，且開發(fā)賈卡三維結(jié)構(gòu)鞋面時，需通過織造、坯布定型、染色、復(fù)定型等復(fù)雜工序[7]，尺寸控制不當(dāng)會大幅增加開發(fā)時間及成本。

本文主要研究了影響經(jīng)編三維結(jié)構(gòu)賈卡鞋面材料尺寸大小的因素，并確定影響因素與鞋面尺寸間的定性關(guān)系，建立了賈卡鞋面的尺寸預(yù)測模型，以期為企業(yè)開發(fā)賈卡三維結(jié)構(gòu)鞋面提供指導(dǎo)，克服開發(fā)過程中“賈卡成品鞋樣與設(shè)計稿不符”這個難點問題，力求一次打樣成功，節(jié)省開發(fā)周期和成本。

1 試驗設(shè)計

經(jīng)編賈卡提花鞋面織物的不同功能部位采用不同的賈卡組織，不同于普通織物，鞋面各個功能部位成品密度有所差異，圖1示出一款經(jīng)編三維結(jié)構(gòu)賈卡鞋面。為設(shè)計出與設(shè)計稿吻合的賈卡提花鞋面，本文從賈卡鞋面整體尺寸變化、局部尺寸變化2方面出發(fā)，探求賈卡鞋面的尺寸變化規(guī)律。首先，考慮上機(jī)密度、組織結(jié)構(gòu)這2個生產(chǎn)因素對鞋面整體尺寸的影響，然后，在鞋面整體尺寸變化的基礎(chǔ)上，尋求不同賈卡組織對鞋面局部尺寸的影響規(guī)律。

圖1 經(jīng)編三維結(jié)構(gòu)賈卡鞋面Fig.1 Warp-knitted jacquard space shoe-upper

1.1 鞋面整體試驗設(shè)計

本文試驗樣品由Raschel Double Piezo Jacquard 5/1經(jīng)編機(jī)生產(chǎn)，機(jī)號為E22，機(jī)速為350 r/min，脫圈板隔距為4.5 mm。賈卡三維結(jié)構(gòu)鞋面的面布(賈卡提花面)由后針床2把梳櫛編織，組織分別為JB4∶1-1-1-0/1-1-1-2//,GB5∶1-1-1-0/0-0-0-1//；間隔層的墊紗數(shù)碼為GB3∶2-1-2-3/1-2-1-0//；織物底布(非提花面)由前針床2把梳櫛GB1、GB2編織。織物原料采用賈卡鞋面常用原料。

GB1∶111 dtex/36 f 滌綸長絲;GB2∶111 dtex/36 f 滌綸長絲;GB3∶33 dtex/1 f 滌綸單絲;JB4∶165 dtex/36 f 滌綸長絲;GB5∶111 dtex/36 f 滌綸長絲。

樣品編號采用2個部分表示，連字符前的數(shù)字為底布組織結(jié)構(gòu)編號，連字符后的數(shù)字為上機(jī)密度編號[8],具體組合情況見表1。

表1 鞋面生產(chǎn)工藝參數(shù)Fig.1 Parameters of shoe-upper

1.2 鞋面局部試驗設(shè)計

三維結(jié)構(gòu)賈卡鞋面各個功能部位采用不同的賈卡組織時，局部尺寸變化規(guī)律不同,圖2示出鞋面的局部放大圖。由圖可知，L1(A區(qū))和L2(B區(qū))對應(yīng)線圈縱行數(shù)均為26，L1B區(qū)密度，不同的賈卡組織對鞋面尺寸有很大影響。

圖2 鞋面局部放大圖Fig.2 Partial enlarged drawing of shoe-upper

經(jīng)過前期試驗和分析發(fā)現(xiàn):織物平紋區(qū)域(厚組織或薄組織或厚薄組織相間區(qū)域)成品橫密、縱密差異較小；而且網(wǎng)孔區(qū)域橫向被拉伸后，則其成品縱密略大于平紋區(qū)域，設(shè)計時假設(shè)網(wǎng)孔區(qū)域縱密和平紋區(qū)域一樣，則網(wǎng)孔區(qū)域在長度方向也不會超出設(shè)計稿區(qū)域，所以不需考慮網(wǎng)孔區(qū)域和平紋區(qū)域的成品縱密差異。本文試驗主要研究網(wǎng)孔組織對局部花型橫密的影響，從鞋面網(wǎng)孔填充區(qū)域橫向長度、網(wǎng)眼大小2方面探究。

鞋面整體輪廓圖如圖3所示。 A區(qū)為平紋區(qū)域，B區(qū)為網(wǎng)孔區(qū)域，L為網(wǎng)孔填充區(qū)域橫向長度。網(wǎng)眼大小根據(jù)常用賈卡網(wǎng)眼組織分為小、中、大網(wǎng)眼，小網(wǎng)眼代表賈卡意匠圖中1～2個白組織，中等網(wǎng)眼3～4個白組織，大網(wǎng)眼5～6個白組織，具體網(wǎng)孔組織循環(huán)如圖4所示。網(wǎng)孔區(qū)域的樣品編號及對應(yīng)的試驗條件如表2所示。樣品編號中連字符前數(shù)字為網(wǎng)眼大小，連字符后數(shù)字為鞋面網(wǎng)孔填充區(qū)橫向長度。

圖3 鞋面整體輪廓圖Fig.3 Outline sketch of shoe-upper

圖4 網(wǎng)孔組織循環(huán)Fig.4 Mesh cycle organization.(a) Small mesh; (b) Medium mesh; (c) Big mesh

表2 局部鞋面試驗設(shè)計條件Fig.2 Experiment conditions of local shoe-upper

2 試驗數(shù)據(jù)分析與預(yù)測模型建立

試驗測量了不同生產(chǎn)條件下賈卡三維結(jié)構(gòu)鞋面的整體橫縱密，包括坯布及成品橫縱密，坯布即經(jīng)賈卡經(jīng)編機(jī)編織下機(jī)后的鞋樣，成品是指坯布經(jīng)預(yù)定型、染色、復(fù)定型等工序后，得到的最終成品鞋樣。根據(jù)測量結(jié)果計算鞋面的整體縮水率，試驗結(jié)果如表3所示?？s水率的計算公式為

Sh=(Xh-Yh)/Yh×100%

Sz=(Xz-Yz)/Yz×100%

式中:Sh為橫向縮率；Xh為成品橫密；Yh為機(jī)上橫密；Sz為縱向縮率；Xz為成品縱密；Yz為上機(jī)密度。

局部區(qū)域試驗設(shè)計主要對成品鞋面的不同網(wǎng)孔區(qū)域進(jìn)行橫密測量，與鞋面整體區(qū)域的橫密進(jìn)行對比，結(jié)果如表4所示。

表3 整體鞋面試驗結(jié)果Fig.3 Experimental results of overall shoe-upper

注:樣品編號同表1。

2.1 鞋面整體橫向縮率分析

由表3可知，底布組織結(jié)構(gòu)對織物的橫向縮率影響較大，采用不同的上機(jī)密度時，織物的橫向縮率變化很小，趨于穩(wěn)定。

從試樣1-1、2-1、3-1、4-1數(shù)據(jù)可得出:隨著前針床后梳(GB2)延展線的增加，織物的橫向縮率逐漸

表4 局部鞋面試驗結(jié)果Fig.4 Experimental results of local shoe-upper

注:樣品編號同表2。

變大。GB2延展線包覆著GB1延展線，GB2的延展線長短對織物橫向收縮起較大作用，隨著GB2延展線長度的增加，織物橫向收縮空間也隨之增大，因而GB2延展線越長，織物下機(jī)后坯布幅寬越小，后整理時織物的橫向回縮也變大，導(dǎo)致橫向縮率增加。假設(shè)GB2的組織為1-0/0-1//時，延展線長度用1表示[9]，GB2組織為1-0/1-2//時，延展線長度用2表示，依此類推，當(dāng)GB2組織為1-0/(n-1)-n//,延展線長度可用n表示，令織物縱向縮率為Sh，根據(jù)已知數(shù)據(jù)，通過回歸分析法，可得織物橫向縮率Sh與后梳延展線關(guān)系：

Sh=(8.485n+1.583)×100%

2.2 鞋面整體縱向縮率分析

從表3中數(shù)據(jù)可知，影響織物縱向縮率的因素主要為上機(jī)密度，組織結(jié)構(gòu)對鞋面縱向縮率的影響很小，這里不考慮。

由樣品1-1、1-2、1-3、1-4的試驗數(shù)據(jù)可看出，隨著上機(jī)密度的增加，織物的縱向縮率逐漸減小。在織造過程中隨著上機(jī)密度的增加，坯布經(jīng)過牽拉卷取機(jī)構(gòu)后，易被拉伸，實際坯布縱密略小于上機(jī)密度，此外，上機(jī)密度越大，線圈的縱向排列越緊密，對于同等的后整理條件，織物縱向收縮空間也變小，因而織物縱向縮率會逐步減小[10]。令織物縱向縮率為Sz，上機(jī)密度為Yz，根據(jù)已知數(shù)據(jù)及生產(chǎn)客觀條件，通過回歸分析法可得，滌綸原料的縱向縮率Sz與上機(jī)密度Yz間的關(guān)系為

Sz=(18.475-0.923Yz)×100%

再根據(jù)公式Sz=(Xz-Yz)/Yz×100%，推導(dǎo)出上機(jī)密度Yz與成品縱密Xz間的關(guān)系：

2.3 局部尺寸分析

經(jīng)編賈卡3層鞋面的提花面分為平紋區(qū)域和網(wǎng)孔區(qū)域。網(wǎng)孔區(qū)域較平紋區(qū)域延展線少，受力過程中橫向易被拉伸，網(wǎng)孔區(qū)域的橫密比整體及平紋區(qū)域小。設(shè)計賈卡工藝時，首先根據(jù)鞋面整體橫縱密建立花高和花寬，再根據(jù)設(shè)計稿的具體形狀在不同區(qū)域填充相應(yīng)的組織，如果網(wǎng)孔區(qū)域完全按照設(shè)計稿的大小去填充組織(即將網(wǎng)孔區(qū)域的橫密和鞋面總體橫密默認(rèn)一致)，則成品鞋面網(wǎng)孔區(qū)域必然會超出設(shè)計稿指定區(qū)域，因此網(wǎng)孔區(qū)域成品橫密和鞋面整體成品橫密需分開考慮。

由表4中數(shù)據(jù)可知，對于同等大小的網(wǎng)孔而言，所需填充的網(wǎng)孔區(qū)域長度越小，網(wǎng)孔區(qū)域的橫密與整體橫密差距越大。對于幅寬一定的織物，網(wǎng)孔區(qū)域越小，平紋區(qū)域越大，在同等力的作用下，網(wǎng)孔區(qū)越易被拉伸，橫密就越小。同時，對于同樣橫向長度的網(wǎng)孔區(qū)域而言，網(wǎng)孔越大，其橫密越小，網(wǎng)孔越大，與平紋區(qū)域相比，網(wǎng)孔區(qū)域的延展線越少，越易被拉伸，橫密就越小。

為進(jìn)一步尋找網(wǎng)孔區(qū)域尺寸設(shè)計規(guī)律，根據(jù)實際測量的橫密結(jié)果，計算了填充網(wǎng)孔區(qū)域組織時需減少的縱行填充量，結(jié)果如表5所示。需減少的縱行計算公式為

式中:C表示成品鞋面整體橫密；D表示成品鞋面網(wǎng)孔區(qū)橫密；L表示網(wǎng)孔區(qū)域橫向長度。

表5 局部花型尺寸分析結(jié)果Fig.5 Analysis results of local pattern size

注:樣品編號同表2。

由表5中數(shù)據(jù)可知，填充網(wǎng)孔組織時，需減少的縱行填充量與網(wǎng)孔區(qū)域橫向長度關(guān)系較小，這里不考慮。當(dāng)網(wǎng)眼大小增大時，需減少縱行也隨之增加，具體減少量如下:填充小網(wǎng)孔時，應(yīng)減少1～2個縱行；填充等網(wǎng)孔時，應(yīng)減少3個縱行；填充大網(wǎng)孔時，減少4～5個縱行。因此，填充網(wǎng)孔組織時，需適當(dāng)減少填充區(qū)域兩側(cè)賈卡組織的填充量，避免花型超出指定區(qū)域。

3 預(yù)測系統(tǒng)的開發(fā)

基于以上試驗結(jié)果，開發(fā)了一套經(jīng)編賈卡三維結(jié)構(gòu)鞋面材料的尺寸預(yù)測系統(tǒng)，以期為經(jīng)編鞋面設(shè)計人員提供尺寸設(shè)計參考。

4 預(yù)測系統(tǒng)的試驗驗證

為驗證該系統(tǒng)的可靠性，利用本文預(yù)測系統(tǒng)的方法進(jìn)行賈卡提花間隔織物鞋面的設(shè)計，下面以其中一款來樣鞋面為例進(jìn)行驗證。

鞋樣的成品橫密為10.3縱行/cm，成品縱密為16.58橫列/cm。GB1采用組織為2-3-1-1/1-0-2-2//; GB2采用組織為1-0-1-1/1-2-1-1//；GB3、GB4、GB5采用常用組織；5把梳櫛采用常用原料，與前文試驗相同。

按照上述計算結(jié)果，繪制了賈卡意匠圖，并確認(rèn)上機(jī)工藝參數(shù)，經(jīng)一系列工序后，最終成型鞋樣與設(shè)計稿相吻合，打樣成功，所以該尺寸預(yù)測系統(tǒng)具有可靠性。

5 結(jié) 語

1)對于滌綸材質(zhì)的經(jīng)編三維結(jié)構(gòu)賈卡鞋面，鞋面的整體橫向縮率與底部組織GB2的延展線長度呈線性關(guān)系Sh=(8.485n+1.583)×100%，GB2的延展線越長，橫向縮率越大；縱向縮率與上機(jī)密度大小呈線性關(guān)系Sz=(18.475-0.923Yz)×100%，上機(jī)密度越大，縱向縮率越小。

2)鞋面局部尺寸的主要影響因素是網(wǎng)眼大小及網(wǎng)孔填充區(qū)域橫向長度，網(wǎng)眼大小或網(wǎng)孔填充區(qū)域橫向越大，局部區(qū)域橫密與鞋面總體橫密的偏差越大；網(wǎng)孔填充區(qū)的縱行數(shù)與網(wǎng)眼大小有關(guān):填充區(qū)為小網(wǎng)眼時，減少1～2個填充縱行；中等網(wǎng)眼減少3個縱行；大網(wǎng)眼減少4～5個縱行。

3)根據(jù)上述對應(yīng)關(guān)系，建立了經(jīng)編賈卡三維結(jié)構(gòu)鞋面材料的尺寸預(yù)測系統(tǒng)，并通過試驗驗證發(fā)現(xiàn)，開發(fā)的賈卡鞋樣尺寸與設(shè)計稿吻合，說明本文系統(tǒng)具有一定可靠性。

FZXB

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Size prediction system of warp-knitted three-dimensional structurejacquard shoe-upper

CONG Honglian, ZHONG Jun

(EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology,MinistryofEducation,JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China)

Warp-knitted three-dimensional structure jacquard shoe-upper has high demand on size of the functional zone. To control the size of the shoe-upper fabrics, four kinds of fabric structures and four kinds of on-loom densities were designed. The influence of the two factors on the whole shoe-upper′s weft shrinkage and warp shrinkage were analyzed. The influence of jacquard mesh structure on the local pattern size was also studied. Based on the experimental results, the correspondence among jacquard shoe-upper lateral weft shrinkage, lateral warp shrinkage, size of the mesh area and influence factors was explored, and then a shoe-upper size prediction system was established. Finally, the prediction system is used to design jacquard shoe-upper. Taking one jacquard shoe-upper′s design as an example, after knitting and finishing process, the size of shoes is consistent with the pattern. It is proved that the size prediction system is relatively reliable.

warp-knitting; three-dimensional structure; jacquard; shoe-upper; size prediction system

2016-03-03

2016-12-22

國家自然科學(xué)基金項目(61602212)；江蘇省產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新資金-前瞻性聯(lián)合研究項目(BY215019-31)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項資金重點項目(JUSRP51404A)

叢洪蓮(1976—)，女，教授。主要研究方向為針織產(chǎn)品開發(fā)及其在計算機(jī)上的應(yīng)用。E-mail:cong-wkrc@163.com。

10.13475/j.fzxb.20160300606

TS 184.3

A