系列橫機管狀織物的設計與應用

秦 曉,秦 曦

(1.鹽城工業(yè)職業(yè)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(yè)的不斷發(fā)展,新材料、新技術、新工藝應運而生。 橫機生產(chǎn)技術的發(fā)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(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)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(chǎn)品的生產(chǎn)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(chǎn)業(yè)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(fā)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(chǎn)業(yè)化推廣奠定基礎。

1 產(chǎn)業(yè)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(yōu)點,對于產(chǎn)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(shù)來調節(jié)。 橫機生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品成本。 從產(chǎn)業(yè)應用角度看,橫機加工能夠根據(jù)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(yè)[8-10]。

1.1 L 形一體管狀織物的設計

在實現(xiàn)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(xiàn)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(shù)來控制,縱向部分管直徑的大小可以通過收針數(shù)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(shù)和轉數(shù)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(xiàn)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(xù)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(jù)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(xiàn),針數(shù)決定管子的大小,轉數(shù)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(xiàn)角度管部分的編織,收、放的針數(shù)和規(guī)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(jù)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(fā)了局部管狀結構織物。 其特點是,根據(jù)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(jù)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(jīng)過設置不同的針數(shù)、轉數(shù)、花型等工藝參數(shù),開發(fā)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(chǎn)業(yè)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(tǒng)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(chǎn)業(yè)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(yōu)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(yōu)點是一次成形、可塑性強,并且可以根據(jù)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(jù)不同的應用環(huán)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(tǒng)。 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(fā)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)的產(chǎn)業(yè)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(jù)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(shù)等均可以根據(jù)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(shù)、轉數(shù)、收放針位置等參數(shù),可編織結構各異的立體面料。 根據(jù)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(xiàn)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(fā)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(chǎn)業(yè)領域的應用開辟了新途徑。