系列横机管状织物的设计与应用

秦 晓,秦 曦

(1.盐城工业职业技术学院, 江苏 盐城 224000; 2.沂水县诸葛中心校, 山东 临沂 276400)

随着纺织行业的不断发展,新材料、新技术、新工艺应运而生。 横机生产技术的发展也使得在横机上编织立体管状结构织物成为可能[1-3]。

一直以来,针织横机主要编织片状半成形织物,但随着横机产业的不断发展,横机织物也有了很大的突破,如在横机上进行管状织物的编织能够大大提高相关产品的生产效率[4]。 但普通的横机面料已无法再满足时装毛衫、个性装饰家居、产业用纺织品等的需求。 不同于机织管状面料[5-7],系列横机管状织物的开发满足了当前对横机织物结构立体、外观独特等的需求。 本文进行系列横机管状织物的设计与应用研究,旨在为横机三维面料及其产业化推广奠定基础。

1 产业用一体管状织物的应用设计

横机加工中成形和全成形是其最大优点,对于产品而言,采用横机能够编织出具有特定工程要求和弹性要求的织物结构,延伸性的大小可通过改变织物结构和参数来调节。 横机生产出的管状织物不使用缝合线,不存在缝线对结构性能的影响。 从生产角度看,采用横机加工避免了裁剪加工所造成的浪费,大大降低了产品成本。 从产业应用角度看,横机加工能够根据需要一体编织出不同形状的增强基体织物,其可用于混凝土包封、管道接头、三通加固等建筑装潢行业[8-10]。

1.1 L 形一体管状织物的设计

在实现L 形一体管状织物的编织中,难点在于编织三角的开启和闭合,配合2 个纱嘴进行编织可以实现L 形管状织物的完全中空,编织图如图1所示。

图1 L 形一体管状织物编织图

选用26.4 tex×2 的纱线、9G龙星手摇横机(南通三思科技有限公司),分别在前后针床以70 针起口,编织80 横列完成,实物如图2 所示。

图2 L 形一体管状织物实物

1.2 U 形一体管状织物的设计

在进行U 形管状织物的编织时,横向部分管直径的大小可以通过编织的横列数来控制,纵向部分管直径的大小可以通过收针数目改变,编织图如图3所示。

图3 U 形管状增强织物编织图

前后针床起针各70 针,编织80 横列完成,实物如图4 所示。

图4 U 形管状增强织物实物

1.3 T 形一体管状织物的设计

T 型管状织物像字母T,管子的长短大小均可通过调整针数和转数来控制。 横向部分管子在编织时,通过前后针床编织三角的闭合可以实现管子两端的封闭或者中通。 本例中,前后针床各80 针起针,编织完20 横列后,从两边各收20 针,继续在中间编织40 针直至60 横列编织结束,如图5 所示。实物如图6 所示。

图5 T 形管状增强织物编织图

1.4 山形一体管状织物的设计

本文设计中,前后针床各选85 针,60 横列。 横向管的编织与前几款一样,1 个纱嘴参与工作即可完成编织;纵向的3 个竖管编织时,需要先根据设计完成部分收针,本例中3 个管相互之间间隔20 针。编织时,可以选用1 个纱嘴也可以选用多个纱嘴,手摇机上编织可借助“过针”完成编织。 编织图如图7所示,实物如图8 所示。

图6 T 形管状增强织物实物

图7 山形管状增强织物编织图

图8 山形管状增强织物实物

1.5 角度一体管状织物的设计

横机织物的一体管状结构主要通过前后针床的单独编织实现,针数决定管子的大小,转数决定管子的高度,本文中选择前后针床各24 针、40 横列,编织图如图9 所示。

图9 弯度管状增强织物编织图

通过同时在针床两边收针、放针,可以实现角度管部分的编织,收、放的针数和规律会影响管的角度。 本例中,前后针床左侧各收1 针的同时右侧各放1 针,每横列收放1 次。 实物如图10 所示。

图10 弯度管状增强织物实物

2 局部管状织物的应用设计

根据需要,横机能够编织出不同形状的立体管状织物。 为了扩大立体管状织物的品种和适应性,继而开发了局部管状结构织物。 其特点是,根据需要,可以在基底织物的一面或者两面一体编织不同大小、颜色、材质的管状结构[1]。

局部管状织物的特点是,可以在织物的一面或者两面,一体编织立体管状结构。 基底织物的大小可以根据需要自行设计,管状结构的部分可以选择不同纱线进行编织,形成不同风格的管状织物,如图11所示。 也可以形成大小长度各不同的结构,如图12所示。

图11 局部管状织物

横机编织的局部管状织物因其结构独特、可塑性强,可以被用作服饰面料[3],也可以用作家居装饰品等,如图13 所示。 经过设置不同的针数、转数、花型等工艺参数,开发出各类新型管状结构面料,极大地丰富了横机管状结构面料,如图14 所示。

图12 管状结构大小长度不同的织物

图13 横机局部管状织物的不同应用

图14 部分新型管状结构面料

3 复合材料多层板的应用设计

在纺织立体三维织物中,有相当一部分是采用针织技术进行编织的。 随着产业用增强材料越来越备受关注,纺织品复合材料预制件正逐渐替代金属、陶瓷材料等传统增强材料。 同时,横机织物因其易编织、无需裁剪等特点而被广泛用作产业增强织物[8-10]。

选用碳纤维、芳香族聚酰胺合成纤维(芳纶纤维)、硼纤维等高性能材料制备立体管状织物复合材料预制件,其力学性能、抗冲击性能等均较优越,可广泛应用于汽车等机械制造领域。 横机立体管状织物制备复合材料多层板的优点是一次成形、可塑性强,并且可以根据需要更换不同管子部分的原料,如图15 所示。 一次成形的多层板力学性能佳。

图15 横机立体管状织物多层板

在编织横机管状织物时,基底织物和管子部分可以分别选择不同的原料,制作复合材料多层板时即能形成“三明治结构”。 这一点可根据不同的应用环境加以使用。

4 空气净化滤芯的应用设计

近些年,空气污染尤其是室内空气的污染成为大众关注的焦点之一。 越来越多的家庭使用空气净化器或者室内新风系统。 通过吸附的方式,空气净化装置能够在一定程度上去除灰尘、PM2.5 等颗粒物质,但对甲醛、苯等挥发性有害物质的去除效果不佳[3]。

目前,空气净化器或者新风系统的滤芯大多采用无纺布做基体,其织物的造型可塑性不强、透气性较差,与空气的接触面也较小。 针对这种情况,开发了横机管状结构织物,作为基体制备空气净化滤芯。

较之传统的产业用纺织品,横机管状织物是三维立体结构,可以一次成形,能够根据不同用途和需要变换不同的纱线品种、颜色、粗细、原料等进行编织,可塑性强,其结构如图16 所示。

图16 基于横机管状织物制备的空气净化滤芯

图16 中,管状结构分布在织物基层的两面,管状结构和织物基层一次编织而成,管状结构的大小、材质、个数等均可以根据需要进行选择。 在设计空气净化滤芯时,选用横机立体管状结构织物做基体,可将管状结构织物制作成圆柱体形状,其材料多样、结构立体多变。 制作空气净化滤芯后可以填充复合SiO2的活性炭纤维膜,被动吸附和主动分解相结合,可有效去除空气中的大颗粒物质和有机污染物。

5 结束语

横机管状织物的可塑性较强,通过设置不同的针数、转数、收放针位置等参数,可编织结构各异的立体面料。 根据不同的设计方案,管状部分的大小、颜色、原料等亦可以进行调整。 同时,单纱嘴或多纱嘴均能实现织物的编织。 通过对一体管状织物和局部管状织物的设计,开发出多种不同结构和性能的织物。 利用管状织物的独特性能,在复合材料多层板以及空气净化滤芯等产业领域的应用开辟了新途径。