经编菱形网格织物的性能研究*

李 楠 蒋金华, 邵光伟 陈南梁,

1. 东华大学纺织学院，上海 201620;2. 东华大学产业用纺织品教育部工程研究中心, 上海 201620



经编菱形网格织物的性能研究*

李 楠1蒋金华1, 2邵光伟2陈南梁1, 2

1. 东华大学纺织学院，上海 201620;2. 东华大学产业用纺织品教育部工程研究中心, 上海 201620

介绍几种经编菱形网格织物的组织结构和性能特点，测试这几种织物的面密度、厚度，以及单向拉伸断裂强力和顶破强力等力学性能，并进行数据分析。结果表明：不同经编组织结构对织物的物理和力学性能影响很大，面密度随牵拉密度的增加而增大，横向断裂强力和纵向断裂伸长率随牵拉密度的增加而增大，顶破强力与网格边长大小成反比关系。

经编菱形网格织物， 编织工艺， 面密度， 织物厚度， 拉伸强力， 顶破强力

近年来经编产业用纺织品发展很快，其产品已广泛应用于建筑、广告、汽车、公路建设、风力发电、医疗卫生和航空航天等领域，并发挥着重要作用[1]。经编织物结构品种繁多、性能各异[2]，网眼的形状多种多样，有菱形、三角形、正方形、长方形、六角形等[3]。随着网格织物在产业用领域应用的不断增加，对经编网格织物各种性能的研究也不断深入，文献[4]介绍了不同材料、同种组织结构菱形网片的力学性能。本文介绍了5种经编菱形网格织物的组织结构和性能特点，每种织物变化3种牵拉密度和送经量进行编织，并研究经编菱形网格织物的物理性能和力学性能。

1 菱形网格织物的编织

5种经编菱形网格织物全部在E12的RS4-EL型拉舍尔经编机上编织而成，材料都采用直径为0.1 mm的国产聚丙烯(PP)单丝，其组织结构工艺参数见表1。 在编织过程中改变牵拉密度和送经量，编织工艺参数见表2。

表1 组织结构工艺参数

表2 编织工艺参数

从表2可以看出，这5种经编菱形网格织物的送经量随牵拉密度的增加而减小，而送经比却随牵拉密度的增加而增大。随着经编织物牵拉密度的增大，每个网格单元中的单个线圈长度减小，所以送经量相应减小。

2 织物性能测试

2.1 织物面密度

将以上15种织物自由松弛3 d，然后测量织物的面密度。裁样部位应在距布边150 mm以上区域内按阶梯形均匀排布，将试样裁剪成100 mm×100 mm 的正方形，然后在AL104型电子天平上测量织物的质量。裁样时应避开疵点和折皱以免影响试验结果，每种试样测得5个有效数据，取平均值。

2.2 织物厚度

参照GB/T 3820—1983《机织物(梭织物)和针织物厚度的测定》，采用YG141N型数字式织物厚度仪测量织物厚度。测量织物厚度时，各测点应随机分布在试样的不同位置，并注意避开织物的疵点、折痕和布边。每种试样测得5个有效数据，取平均值。

2.3 单向拉伸性能

经编网格织物的单向拉伸断裂强力试验一般参照GB/T 4925—2008《渔网 合成纤维网片强力与断裂伸长率试验方法》，测试仪器为026H型多功能电子织物强力机，拉伸速度为50 mm/min，两个夹具之间的有效长度设定为100 mm，织物纵向试样和横向试样的宽度均为10目(见图1)。每种试样的纵、横向各测得5个有效数据，取平均值。

图1 单向拉伸试样示意图

2.4 顶破性能

参照GB/T 19976—2005《纺织品 顶破强力测定 钢球法》，采用HD026N+型电子织物强力仪进行弹子式顶破试验。试样取直径为60 mm 的圆形，同时避开织物的疵点、折痕和布边处。顶破速度为100 mm/min，每种试样测得5个有效数据，取平均值。

3 试验结果及分析

3.1 织物面密度

5种不同经编菱形网格织物在不同牵拉密度下的面密度测量结果见图2。由图2可知，这5种织物的面密度受织物组织结构的影响较大，不同组织结构织物的面密度差异较为明显，且随牵拉密度的增加而增大。C组织结构较为紧密，网格边长明显小于其他组织，单位面积内含有的重复单元网格数量明显多于其他4种组织，所以C组织的送经量比其他组织大，织物面密度也较大；D组织为2把梳栉满穿织物[5]，故其织物面密度也较大；虽然E组织也是2把梳栉满穿织物，但是其为缺垫组织结构，因此其织物面密度随牵拉密度变化较为明显。

3.2 织物厚度

图2 织物面密度与牵拉密度的关系

5种不同经编菱形网格织物在不同牵拉密度下的厚度测量结果见图3。由图3可知：这5种织物的厚度受织物组织结构的影响较大，不同组织结构织物的厚度差异很大，但是其厚度随工艺参数变化的规律却不相同；B、C、D组织织物的厚度随牵拉密度的增加而略微增大，A组织织物的厚度却随牵拉密度的增加而减小，E组织织物的厚度随牵挂密度的增加先减小后增大。E组织织物的2把梳栉均轮流隔一横列缺垫，每个单元中的延展线和圈柱重叠数量要少于其他组织结构，故其厚度最小。同密度下B组织结构中重复单元的网格明显大于其他组织，其网格中的线圈较为松散，纱线在三维空间内形成的弯曲更加明显，故其厚度最大。A组织结构在牵拉密度较小时，线圈松散且纱线在三维空间内弯曲较大，随着牵拉密度的增加，织物变得紧密，纱线从三维向二维伸展，所以厚度逐渐减小。

图3 织物厚度与牵拉密度的关系

3.3 单向拉伸性能

5种不同经编菱形网格织物在不同牵拉密度下的纵、横向断裂强力和纵、横向断裂伸长率测试结果见图4和图5。

图4 单向拉伸断裂强力与牵拉密度的关系

图5 单向拉伸断裂伸长率与牵拉密度的关系

组织结构是影响织物力学性能的主要因素。通过试验发现，这5种经编菱形网格织物在单向拉伸时，先是试样中心菱形网格向受力方向聚集缩小变形，并从试样中心向试样夹头两边同时扩展，出现明显的“束腰”现象。经编网格织物的重复线圈结构中的纱线是在三维空间中编织成圈的，当试样受力拉伸时，纱线先从三维空间向二维平面伸直，再出现纱线的伸长直至断裂[6]。图6为菱形网格织物的拉伸断裂过程。

图6 菱形网格织物的拉伸断裂过程

由图4可知：A、B、C、D 4种组织织物的横向断裂强力随牵拉密度的增加明显增大，而E组织织物的横向断裂强力无明显变化；这5种组织织物的纵向断裂强力变化没有一致的规律。由图5可知：C、D、E组织织物的横向断裂伸长率随牵拉密度的增加而降低，而A、B组织织物的横向断裂伸长率随牵拉密度的增加而先增大后降低；但是纵向断裂伸长率却随牵拉密度的增加而增大。由于随牵拉密度的增加，织物中的线圈变得较为紧密，使得线圈对延展线的束缚增加[7]，延展线和线圈之间的摩擦力也随之增大，所以A、B、C、D 4种组织织物的横向断裂强力随牵拉密度的增加而明显增大，而横向断裂伸长率都降低。D组织织物的横向断裂伸长率远大于其他组织织物，这是因为衬纬纱在受到横向拉伸时很容易摆脱延展线和线圈的束缚而发生滑移[8]，而GB1每个循环中有局部编链，所以纵向断裂伸长率要小于其他组织织物，纵、横向断裂伸长率差异很大。E组织属于缺垫组织，其延展线受线圈束缚较小，且线圈与延展线之间的摩擦力较小，所以其断裂强力小于其他组织织物。

3.4 顶破性能

图7为5种不同经编菱形网格组织织物的顶破强力及菱形网格边长与牵拉密度的关系。

图7 顶破强力及网格边长与牵拉密度的关系

经编网格织物的顶破由两个阶段构成：第一阶段是线圈的转移，这包括线圈圈柱与圈弧的转移，同时伴随着网面在垂直顶破方向上的收缩，这一阶段起作用的主要是纱线之间的摩擦力，很小的力就能产生较大的形变；第二阶段是线圈的变形，当形变达到一定程度后，顶破力转化为重复单元格的张力，随着重复单元格受力的增加，形变达到一定程度后张力超过纱线所能承受的内应力，纱线发生断裂形成小缺口，小缺口沿着强力较弱的网格边上开始撕裂，最终网格被顶破[9]。

由图7可以看出，5种组织织物的顶破强力随牵拉密度的增加而增大，各组织织物的顶破强力与网格边长的大小成反比关系。C组织织物的顶破强力明显大于其他4种组织织物，这是由于C组织织物的网格边长最小，使得单位面积内网格单元数量增加，能够承载顶破力的纱线根数增加，故顶破强力较大。而B组织织物的网格边长最大，单位面积内能够承载顶破力的网格单元数量少于其他组织，所以其顶破强力最小。当网格边长大小相近时，单位面积内的网格单元数量和能够承载顶破力的纱线根数相近，各组织织物的顶破强力差别较小。当牵拉密度增加时，织物线圈变得较为紧密，单位面积内的网格单元数量和能够承载顶破力的纱线根数增加，圈柱和圈弧之间的转移量也变小，故顶破强力随牵拉密度的增加而增大。

4 结论

(1) 经编菱形网格织物的面密度随牵拉密度的增加而增大；而其厚度受织物组织结构的影响较大，不同组织结构织物的厚度差异很大。

(2) 在单向拉伸时，经编菱形网格织物的横向断裂强力和纵向断裂伸长率随牵拉密度的增加而增大，但是纵向断裂强力和横向断裂伸长率却表现出不同的变化规律。

(3) 经编菱形网格织物的顶破强力随牵拉密度的增加而增大，各组织织物的顶破强力与网格边长的大小成反比关系。当网格边长大小相近时，各组织织物的顶破强力差别较小。

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[3] 陈南梁. 经编网眼织物在高科技纺织品中的应用[J]. 纺织导报, 2013(9): 68-70.

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Research on the performance of warp-knitted diamond mesh fabric

Li Nan1, Jiang Jinhua1,2, Shao Guangwei2, Chen Nanliang1,2

1. College of Textiles, Donghua University, Shanghai 201620, China;2. Engineering Research Center of Technical Textiles, Ministry of Education, Donghua University, Shanghai 201620, China

The structure and performance characteristics of several warp-knitted diamond mesh fabrics were introduced. The weight and thickness of these kinds of fabric， and the mechanical properties such as unidirectional tensile breaking strength and bursting properties were tested and analyzed. The results showed that the structure of warp-knitted diamond fabric had significant effects on the physical and mechanical properties, the grams per square meter increased with the increase of the force density, cross breaking strength and longitudinal elongation at break increased with the increase of the force density and bursting strength was inversely proportional to the size of mesh side length.

warp-knitted diamond mesh fabric, craft of knitting, fabric weight, thickness, tensile strength, bursting strength

*中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2232015D3-01)；东华大学研究生创新基金项目(EG2015003)

2015-06-25

李楠，男，1989年生，在读硕士研究生,研究方向为特种经编产业用纺织品设计与开发

陈南梁，E-mail:nlch@dhu.edu.cn

TS184.3

A

1004-7093(2016)04-0024-05