经编贾卡提花间隔织物的顶破性能

杨大伟， 缪旭红， 孙 婉， 贾西苑

(1. 江南大学 教育部针织技术工程研究中心， 江苏 无锡 214122；2. 生态纺织教育部重点实验室(江南大学)， 江苏 无锡 214122)

经编贾卡提花间隔织物的顶破性能

杨大伟1， 缪旭红1， 孙 婉2， 贾西苑2

(1. 江南大学 教育部针织技术工程研究中心， 江苏 无锡 214122；2. 生态纺织教育部重点实验室(江南大学)， 江苏 无锡 214122)

为探讨不同经编提花间隔织物结构的顶破性能差异，采用在拉舍尔双针床贾卡经编机上编织的8种不同提花结构的织物进行顶破性能试验，分析不同织物的顶破强力大小和顶破曲线特征，解释了经编间隔织物的顶破机制，并从提花面结构角度讨论对织物顶破强力的影响。结果表明：平布层和提花层分别影响间隔织物顶破过程的第1、2阶段；间隔层结构决定间隔织物顶破高度；提花面结构决定间隔织物顶破强力大小，厚组织顶破强力大于薄组织，顶破强力与网孔尺寸成反比关系；在鞋用经编提花间隔织物的设计中，可根据鞋面部位和功能需求进行灵活的组织搭配，丰富鞋材的花纹图案。

经编； 间隔织物； 贾卡提花； 顶破性能

经编间隔织物具有独特的三维立体结构，有着许多特殊性能，如优良的压缩性、透气性、挺括性等[1-2]。随着贾卡技术的普遍应用，特别是近几年一次成形鞋材市场的兴起，采用双针床贾卡经编机织造间隔鞋面的方式得到了广泛的应用。对鞋面而言，顶破性能直接影响其穿着体验和使用寿命[3]，是重要的测试指标之一，鞋用间隔织物上的各种功能区如透气区、平布区、定位区等，都可利用贾卡形成不同的提花组织来实现。而目前对经编间隔织物的研究主要集中在应用综述、工艺设计、性能研究等方面[4-5]，研究的重点也多集中在间隔层结构上，对提花面结构的相关研究还很少。针对这个状况，本文基于不同提花组织类型的经编间隔织物，研究探讨顶破机制和顶破强力差异。

1 实验部分

1.1 原料和织造参数

试样面纱为8.33 tex/144 f涤纶低弹丝，间隔纱为3.33 tex涤纶单丝。在RDPJ5/1双针床拉舍尔贾卡经编机上编织，机号E22，机器转速为200 r/min，上机密度为12横列/cm，基本工艺参数见表1。

表1 样布上机织造的工艺参数

1.2 样品规格

根据贾卡三针技术进行提花设计，花纹由3种基本组织构成，即厚、薄和网眼组织[6]。深灰色贾卡色块表示厚实组织，垫纱工艺为1-0/2-3//；浅灰色贾卡色块表示薄组织，垫纱工艺为1-0/1-2//；白色贾卡色块表示网眼组织，垫纱工艺为1-0/0-1//；把这3种组织按一定规律组合起来就能形成间隔织物表面的提花图案[7]。经编间隔提花织物的花型组织较为固定，为了使实验结果具有准确性和可对比性，试样织物将选用8种最常见的组织，贾卡组织和对应的试样实物如图1、2所示。

图1 贾卡组织图

图2 织物实物图

1.3 试样制备和测试方法

采用8种组织，每种组织取4个试样，测顶破曲线和顶破强力，将4次测试数据的平均值作为该种组织的顶破强力。

以编号2-4织物作为织物a，取另一块编号2-4织物并去掉间隔层和提花层，仅选用平布层作为织物b，再取一块同编号的织物只去掉间隔层，把上下层布面直接贴合在一起作为双层组合织物c，测试这3种不同类型织物的顶破曲线。

按照GB/T 7742.1—2005《纺织品 织物胀破性能 第1部分：胀破强力和胀破扩张度的测定 液压法》进行测试，采用HD026N+电子织物强力仪，实验样布直径为95 mm，顶破钢球上升速度为200 mm/min，钢球直径为25 mm。贾卡针床形成间隔织物提花层，用作鞋材外表面，另一侧形成平布层，用作鞋材内表面，直接与脚接触，为了模拟实际穿着时脚趾对鞋材的作用，实验采用顶破钢球从平布层进行顶破测试的方法。

2 实验结果与讨论

2.1 经编间隔织物顶破机制分析

对8种不同的间隔织物进行顶破测试，测出的曲线走势基本一致，其中编号1-3、2-3、2-4的3种提花组织织物顶破曲线的比较如图3所示。可看出，不同间隔织物第1段曲线即平布面的顶破特征基本相同，区别主要在于后半段提花面受压时的表现，而3种织物的平布层、间隔层结构都是相同的，只存在提花层的区别，所以可认为提花面层决定了间隔织物第2段顶破过程和织物整体顶破强力的大小。

图3 3种提花组织织物顶破曲线的比较

图4示出3种织物顶破曲线的比较。对比织物a和织物b的顶破曲线，可看出前半段曲线基本重合，提花间隔织物a的第1次顶破强力峰值略大于平布织物b的顶破峰值，这主要是因为织物a的提花层在这个阶段也发生了形变，分担了部分顶破强力，但大部分的形变和强力还是由平布层承担，可认为间隔织物的第1段顶破曲线反映了下层平布层的顶破过程；对比织物a和织物c的顶破曲线，可看出二者的顶破峰值基本一致，但顶破高度差异较大，由此可得到结论：间隔层对间隔织物的顶破强力大小没有影响，但会增加织物的顶破高度。导致织物高度增加的原因有2个：一是间隔层具有一定的厚度，变相增加了钢球需要移动的距离[8]；二是织物c的2层布面紧密贴合，会同时发生布面破裂，而织物a由于具有间隔层，可起到一定的缓冲作用，平布层和提花层依次发生破裂，避免了伸长区域的重叠，增加了顶破高度[9]。

图4 3种织物顶破曲线的比较

综合上面2组实验的分析，可将经编提花间隔织物的顶破过程分为3个阶段。阶段I：主要是平布层的顶破过程，开始时布面相对松弛，较小的顶破力就能产生较大的形变，随后下层纱线完成伸长，布面处于张紧状态，顶破强力逐渐变大，直至出现第1次顶破峰值，平布层纱线断裂，出现破洞，顶破力急剧下降，在此阶段提花层也发生了较小形变，承担少部分顶破强力；阶段Ⅱ：主要是提花层的顶破，下层布面破裂后，钢球的上升依然受到间隔层和提花层布面的阻碍，所以顶破力会在下降一定数值后继续上升，重复阶段I的顶破过程，只不过顶破主体由平布层变成了提花层，直至出现第2次顶破峰值即提花层也被顶破，顶破力迅速下降；阶段Ⅲ：由观察曲线可知，当提花面被顶破后，强力并不是直接降为零，而是出现小幅反弹，这是由于裂口边缘的纱线和间隔层的单丝相互缠结在钢球表面，随钢球上升并拉直受力，但由于纱线分布散乱且数量较少，可承担的外力很小[10]，所以顶破力只会小幅反弹上升，直至所有单丝和纱线断裂或从钢球表面滑脱，顶破力降为零，至此顶破过程结束。

2.2 织物提花面结构对顶破性能的影响

图5示出薄厚组织的线圈结构。在网孔尺寸相同的条件下，厚组织织物的顶破强力应高于薄组织。这是因为间隔织物在受到垂直向上的顶破力时，整块织物会产生形变，将织物受到的顶破强力沿布面分解为水平和垂直方向上的分力，其中水平分力主要由纵线圈的延展线承担，体现为织物的横向拉伸，厚组织每个线圈纵行间延展线数目为2根(见图5(a))，会平均分担水平分力，而薄组织线圈纵行间延展线只有1根(见图5(b))，将完全承担受到的水平分力，故薄组织织物在顶破过程中会较早地发生线圈滑移，应力集中现象也更为明显，所以只能承担较小的顶破强力。

图5 薄厚组织的线圈结构图

在基本组织相同的条件下，随网孔尺寸的变大，织物顶破强力应逐渐下降。这是因为顶破强力沿布面垂直方向上的分力主要由线圈主体(圈弧、圈柱部分)承担，体现为布面垂直变形，随着提花面网孔尺寸的变大，承担顶破力的有效线圈面积将减少，同时在网孔边缘和网孔间连接点处易发生应力集中[11]，且随着网孔尺寸的增大，应力集中现象也越明显，可承受的顶破强力也就越低。

表2示出8种基本组织的织物规格，测得的顶破强力见图6。将网孔在高度方向上所占的线圈横列数作为网孔尺寸的度量单位，分别用0、1、2、3表示。测得的实验数据支持上述关于网孔尺寸和基本组织对间隔织物顶破强力影响的理论分析：即在网孔尺寸一定时，厚组织的顶破强力普遍大于薄组织，而在基本组织一定时(即同为厚或薄组织)，网孔尺寸的增加会导致织物顶破强力的下降。

表2 织物规格参数表

图6 间隔织物网孔尺寸和顶破强力的关系图

依据上述实验结果并结合实际工作，对于鞋用经编提花间隔织物，在鞋头等顶破性要求高的部位应设计成1-1的厚组织，保证其具有最大的顶破强力；在鞋边、鞋跟等部位，要同时具有一定牢度和透气性的特点，应选择1-2或2-2组织；在鞋面部位，对顶破性能的要求不高，要具有良好的透气性和丰富的花纹效果，一般会选择1-3、1-4、2-1组织并进行相应的混合搭配；而对于组织2-3、2-4，由于其顶破强力较低以及并不能改善织物透气性能，一般不用于经编鞋材提花间隔织物的设计。

3 结 论

1)间隔织物3层结构在顶破过程中各起着不同的作用：平布层主要影响间隔织物的第1段顶破过程，提花层主要影响间隔织物的第2段顶破过程，间隔层则影响间隔织物的顶破高度。

2)提花面组织结构影响间隔织物的顶破强力大小，厚组织顶破强力大于薄组织，顶破强力与网孔尺寸成反比关系。

3)在鞋用经编提花间隔织物的设计中，厚组织用于鞋头部位；尺寸为1的网孔可以配合厚或薄组织用于鞋边和鞋跟部位；尺寸为2、3的网孔可以配合厚组织用于鞋面部位。在设计时，也可根据鞋面部位和功能需求进行灵活的组织搭配，在满足穿着性能的前提下，尽可能丰富鞋材的花纹图案。

FZXB

[1] 郭晓芳, 龙海如. 经编间隔织物的冲击性能[J]. 纺织学报, 2013, 34 (4):45-52. GUO Xiaofang, LONG Hairu. Impact properties of warp knitted spacer fabrics[J]. Journal of Textile Research, 2013, 34 (4):45-52.

[2] 缪旭红. 衬垫用经编间隔织物的压陷性能[J]. 纺织学报, 2009，30(5)：43-47. MIAO Xuhong. Indentation force deflection property of cushioning warp-knitted spacer fabric[J]. Journal of Textile Research, 2009，30(5)：43-47.

[3] 王雪梅. 浅谈织物服用性能测试和研究[J]. 印染助剂, 2010, 27(5)：39-46. WANG Xuemei. Performance test and research of fabric wearability[J].Textile Auxiliaries,2010, 27(5)：39-46.

[4] 夏风林. 经编间隔织物的抗压回弹性研究[J]. 纺织学报, 2003，24(4)：338-340. XIA Fenglin. Crush resistance rebound resilience of warp-knitted spacer fabric[J]. Journal of Textile Research, 2003，24(4)：338-340.

[5] 龚小舟. 经编间隔织物多层复合材料的防刺性能[J]. 纺织学报, 2014，35(5)：55-60. GONG Xiaozhou. Anti-stabbing performance of laminated composite fabric[J]. Journal of Textile Research, 2014，35(5)：55-60.

[6] TEEMONIA Y. Puncture resistance of fibrous struc-tures[J]. International Journal of Impact Engineering， 2006，32(9)：1512-1520.

[7] YIP J，NGS P. Study of three-dimensional space fabrics: physical and mechanical properties[J]. Journal of Materials Proceeding Technology, 2008, 206(1/3): 359-364.

[8] 程龙,蒋高明. 经编浮纹贾卡提花原理[J]. 纺织学报, 2014, 35 (1):40-45. CHENG Long,JIANG Gaoming. Principle of warp knitted broche jacquard[J]. Journal of Textile Research, 2014, 35 (1):40-45.

[9] 于伟东. 纺织材料学[M]. 北京：中国纺织出版社, 2006：301. YU Weidong. Textile Materials[M]. Beijing: China Textile Press, 2006：301.

[10] WANG Ping, SUN Baozhong, GU Bohong. Comparison of stab behaviors of uncoated and coated woven fabrics from experi-mental and finite element analyses[J]. Textile Research Journal, 2013，22(13)：464-489.

[11] 朱静. 织物刺破与顶破测试方法对比研究[J]. 东华大学学报(自然科学版), 2013,39(16):726-731. ZHU Jing. Study on measuring methods of spike-resistant and bursting-resistant properties of fabric[J]. Journal of Donghua University(Natural Science),2013,39(16):726-731.

Bursting properties of warp knitted jacquard spacer fabrics

YANG Dawei1, MIAO Xuhong1, SUN Wan2， JIA Xiyuan2

(1.EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology，MinistryofEducation，JiangnanUniversity，Wuxi，Jiangsu214122，China； 2.KeyLaboratoryofEco-Textiles(JiangnanUniversity),MinistryofEducation，Wuxi，Jiangsu214122，China)

The samples of 8 warp knitted spacer yarns with different mesh sizes and basic patterns were selected to discuss the difference of bursting properties. The bursting curve characters and bursting strength of different fabrics were analyzed. The bursting mechanism and impact of bursting strength and reduction from jacquard surface and spacer-layer were explained. The results showed that plain layer has an influence on the first stage of bursting process but the jacquard plain is second. The bursting strength was decided by jacquard surface structure and thick structure was greater than that of thin structure. The bursting strength was inversely proportional to the length of the mesh. The spacer structure played a buffer role during the bursting process and increased the fabric reduction.This research provides design consideration and theoretical research foundation for the application of warp knitted jacquard spacer fabrics in clothing industry.

warp knitting; spacer fabric; jacquard; bursting property

10.13475/j.fzxb.20150800405

2015-08-03

2016-05-11

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(JUSRP51404A)；江苏省产学研联合创新资金-前瞻性联合研究项目(BY2015019-31)；江苏高校优势学科建设工程资助项目(苏政办发[2014]37号)

杨大伟(1991—)，男，硕士生。研究方向为纺织材料与纺织品设计。缪旭红，通信作者，E-mail：miaoxuhong@163.com。

TS 186.1

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