楊大偉， 繆旭紅， 孫 婉， 賈西苑

(1. 江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)工程研究中心， 江蘇 無(wú)錫 214122；2. 生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué))， 江蘇 無(wú)錫 214122)

經(jīng)編賈卡提花間隔織物的頂破性能

楊大偉1， 繆旭紅1， 孫 婉2， 賈西苑2

(1. 江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)工程研究中心， 江蘇 無(wú)錫 214122；2. 生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué))， 江蘇 無(wú)錫 214122)

為探討不同經(jīng)編提花間隔織物結(jié)構(gòu)的頂破性能差異，采用在拉舍爾雙針床賈卡經(jīng)編機(jī)上編織的8種不同提花結(jié)構(gòu)的織物進(jìn)行頂破性能試驗(yàn)，分析不同織物的頂破強(qiáng)力大小和頂破曲線特征，解釋了經(jīng)編間隔織物的頂破機(jī)制，并從提花面結(jié)構(gòu)角度討論對(duì)織物頂破強(qiáng)力的影響。結(jié)果表明：平布層和提花層分別影響間隔織物頂破過(guò)程的第1、2階段；間隔層結(jié)構(gòu)決定間隔織物頂破高度；提花面結(jié)構(gòu)決定間隔織物頂破強(qiáng)力大小，厚組織頂破強(qiáng)力大于薄組織，頂破強(qiáng)力與網(wǎng)孔尺寸成反比關(guān)系；在鞋用經(jīng)編提花間隔織物的設(shè)計(jì)中，可根據(jù)鞋面部位和功能需求進(jìn)行靈活的組織搭配，豐富鞋材的花紋圖案。

經(jīng)編； 間隔織物； 賈卡提花； 頂破性能

經(jīng)編間隔織物具有獨(dú)特的三維立體結(jié)構(gòu)，有著許多特殊性能，如優(yōu)良的壓縮性、透氣性、挺括性等[1-2]。隨著賈卡技術(shù)的普遍應(yīng)用，特別是近幾年一次成形鞋材市場(chǎng)的興起，采用雙針床賈卡經(jīng)編機(jī)織造間隔鞋面的方式得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)鞋面而言，頂破性能直接影響其穿著體驗(yàn)和使用壽命[3]，是重要的測(cè)試指標(biāo)之一，鞋用間隔織物上的各種功能區(qū)如透氣區(qū)、平布區(qū)、定位區(qū)等，都可利用賈卡形成不同的提花組織來(lái)實(shí)現(xiàn)。而目前對(duì)經(jīng)編間隔織物的研究主要集中在應(yīng)用綜述、工藝設(shè)計(jì)、性能研究等方面[4-5]，研究的重點(diǎn)也多集中在間隔層結(jié)構(gòu)上，對(duì)提花面結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究還很少。針對(duì)這個(gè)狀況，本文基于不同提花組織類型的經(jīng)編間隔織物，研究探討頂破機(jī)制和頂破強(qiáng)力差異。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料和織造參數(shù)

試樣面紗為8.33 tex/144 f滌綸低彈絲，間隔紗為3.33 tex滌綸單絲。在RDPJ5/1雙針床拉舍爾賈卡經(jīng)編機(jī)上編織，機(jī)號(hào)E22，機(jī)器轉(zhuǎn)速為200 r/min，上機(jī)密度為12橫列/cm，基本工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 樣布上機(jī)織造的工藝參數(shù)

1.2 樣品規(guī)格

根據(jù)賈卡三針技術(shù)進(jìn)行提花設(shè)計(jì)，花紋由3種基本組織構(gòu)成，即厚、薄和網(wǎng)眼組織[6]。深灰色賈卡色塊表示厚實(shí)組織，墊紗工藝為1-0/2-3//；淺灰色賈卡色塊表示薄組織，墊紗工藝為1-0/1-2//；白色賈卡色塊表示網(wǎng)眼組織，墊紗工藝為1-0/0-1//；把這3種組織按一定規(guī)律組合起來(lái)就能形成間隔織物表面的提花圖案[7]。經(jīng)編間隔提花織物的花型組織較為固定，為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有準(zhǔn)確性和可對(duì)比性，試樣織物將選用8種最常見(jiàn)的組織，賈卡組織和對(duì)應(yīng)的試樣實(shí)物如圖1、2所示。

圖1 賈卡組織圖

圖2 織物實(shí)物圖

1.3 試樣制備和測(cè)試方法

采用8種組織，每種組織取4個(gè)試樣，測(cè)頂破曲線和頂破強(qiáng)力，將4次測(cè)試數(shù)據(jù)的平均值作為該種組織的頂破強(qiáng)力。

以編號(hào)2-4織物作為織物a，取另一塊編號(hào)2-4織物并去掉間隔層和提花層，僅選用平布層作為織物b，再取一塊同編號(hào)的織物只去掉間隔層，把上下層布面直接貼合在一起作為雙層組合織物c，測(cè)試這3種不同類型織物的頂破曲線。

按照GB/T 7742.1—2005《紡織品 織物脹破性能 第1部分：脹破強(qiáng)力和脹破擴(kuò)張度的測(cè)定 液壓法》進(jìn)行測(cè)試，采用HD026N+電子織物強(qiáng)力儀，實(shí)驗(yàn)樣布直徑為95 mm，頂破鋼球上升速度為200 mm/min，鋼球直徑為25 mm。賈卡針床形成間隔織物提花層，用作鞋材外表面，另一側(cè)形成平布層，用作鞋材內(nèi)表面，直接與腳接觸，為了模擬實(shí)際穿著時(shí)腳趾對(duì)鞋材的作用，實(shí)驗(yàn)采用頂破鋼球從平布層進(jìn)行頂破測(cè)試的方法。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 經(jīng)編間隔織物頂破機(jī)制分析

對(duì)8種不同的間隔織物進(jìn)行頂破測(cè)試，測(cè)出的曲線走勢(shì)基本一致，其中編號(hào)1-3、2-3、2-4的3種提花組織織物頂破曲線的比較如圖3所示?？煽闯?，不同間隔織物第1段曲線即平布面的頂破特征基本相同，區(qū)別主要在于后半段提花面受壓時(shí)的表現(xiàn)，而3種織物的平布層、間隔層結(jié)構(gòu)都是相同的，只存在提花層的區(qū)別，所以可認(rèn)為提花面層決定了間隔織物第2段頂破過(guò)程和織物整體頂破強(qiáng)力的大小。

圖3 3種提花組織織物頂破曲線的比較

圖4示出3種織物頂破曲線的比較。對(duì)比織物a和織物b的頂破曲線，可看出前半段曲線基本重合，提花間隔織物a的第1次頂破強(qiáng)力峰值略大于平布織物b的頂破峰值，這主要是因?yàn)榭椢颽的提花層在這個(gè)階段也發(fā)生了形變，分擔(dān)了部分頂破強(qiáng)力，但大部分的形變和強(qiáng)力還是由平布層承擔(dān)，可認(rèn)為間隔織物的第1段頂破曲線反映了下層平布層的頂破過(guò)程；對(duì)比織物a和織物c的頂破曲線，可看出二者的頂破峰值基本一致，但頂破高度差異較大，由此可得到結(jié)論：間隔層對(duì)間隔織物的頂破強(qiáng)力大小沒(méi)有影響，但會(huì)增加織物的頂破高度。導(dǎo)致織物高度增加的原因有2個(gè)：一是間隔層具有一定的厚度，變相增加了鋼球需要移動(dòng)的距離[8]；二是織物c的2層布面緊密貼合，會(huì)同時(shí)發(fā)生布面破裂，而織物a由于具有間隔層，可起到一定的緩沖作用，平布層和提花層依次發(fā)生破裂，避免了伸長(zhǎng)區(qū)域的重疊，增加了頂破高度[9]。

圖4 3種織物頂破曲線的比較

綜合上面2組實(shí)驗(yàn)的分析，可將經(jīng)編提花間隔織物的頂破過(guò)程分為3個(gè)階段。階段I：主要是平布層的頂破過(guò)程，開(kāi)始時(shí)布面相對(duì)松弛，較小的頂破力就能產(chǎn)生較大的形變，隨后下層紗線完成伸長(zhǎng)，布面處于張緊狀態(tài)，頂破強(qiáng)力逐漸變大，直至出現(xiàn)第1次頂破峰值，平布層紗線斷裂，出現(xiàn)破洞，頂破力急劇下降，在此階段提花層也發(fā)生了較小形變，承擔(dān)少部分頂破強(qiáng)力；階段Ⅱ：主要是提花層的頂破，下層布面破裂后，鋼球的上升依然受到間隔層和提花層布面的阻礙，所以頂破力會(huì)在下降一定數(shù)值后繼續(xù)上升，重復(fù)階段I的頂破過(guò)程，只不過(guò)頂破主體由平布層變成了提花層，直至出現(xiàn)第2次頂破峰值即提花層也被頂破，頂破力迅速下降；階段Ⅲ：由觀察曲線可知，當(dāng)提花面被頂破后，強(qiáng)力并不是直接降為零，而是出現(xiàn)小幅反彈，這是由于裂口邊緣的紗線和間隔層的單絲相互纏結(jié)在鋼球表面，隨鋼球上升并拉直受力，但由于紗線分布散亂且數(shù)量較少，可承擔(dān)的外力很小[10]，所以頂破力只會(huì)小幅反彈上升，直至所有單絲和紗線斷裂或從鋼球表面滑脫，頂破力降為零，至此頂破過(guò)程結(jié)束。

2.2 織物提花面結(jié)構(gòu)對(duì)頂破性能的影響

圖5示出薄厚組織的線圈結(jié)構(gòu)。在網(wǎng)孔尺寸相同的條件下，厚組織織物的頂破強(qiáng)力應(yīng)高于薄組織。這是因?yàn)殚g隔織物在受到垂直向上的頂破力時(shí)，整塊織物會(huì)產(chǎn)生形變，將織物受到的頂破強(qiáng)力沿布面分解為水平和垂直方向上的分力，其中水平分力主要由縱線圈的延展線承擔(dān)，體現(xiàn)為織物的橫向拉伸，厚組織每個(gè)線圈縱行間延展線數(shù)目為2根(見(jiàn)圖5(a))，會(huì)平均分擔(dān)水平分力，而薄組織線圈縱行間延展線只有1根(見(jiàn)圖5(b))，將完全承擔(dān)受到的水平分力，故薄組織織物在頂破過(guò)程中會(huì)較早地發(fā)生線圈滑移，應(yīng)力集中現(xiàn)象也更為明顯，所以只能承擔(dān)較小的頂破強(qiáng)力。

圖5 薄厚組織的線圈結(jié)構(gòu)圖

在基本組織相同的條件下，隨網(wǎng)孔尺寸的變大，織物頂破強(qiáng)力應(yīng)逐漸下降。這是因?yàn)轫斊茝?qiáng)力沿布面垂直方向上的分力主要由線圈主體(圈弧、圈柱部分)承擔(dān)，體現(xiàn)為布面垂直變形，隨著提花面網(wǎng)孔尺寸的變大，承擔(dān)頂破力的有效線圈面積將減少，同時(shí)在網(wǎng)孔邊緣和網(wǎng)孔間連接點(diǎn)處易發(fā)生應(yīng)力集中[11]，且隨著網(wǎng)孔尺寸的增大，應(yīng)力集中現(xiàn)象也越明顯，可承受的頂破強(qiáng)力也就越低。

表2示出8種基本組織的織物規(guī)格，測(cè)得的頂破強(qiáng)力見(jiàn)圖6。將網(wǎng)孔在高度方向上所占的線圈橫列數(shù)作為網(wǎng)孔尺寸的度量單位，分別用0、1、2、3表示。測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持上述關(guān)于網(wǎng)孔尺寸和基本組織對(duì)間隔織物頂破強(qiáng)力影響的理論分析：即在網(wǎng)孔尺寸一定時(shí)，厚組織的頂破強(qiáng)力普遍大于薄組織，而在基本組織一定時(shí)(即同為厚或薄組織)，網(wǎng)孔尺寸的增加會(huì)導(dǎo)致織物頂破強(qiáng)力的下降。

表2 織物規(guī)格參數(shù)表

圖6 間隔織物網(wǎng)孔尺寸和頂破強(qiáng)力的關(guān)系圖

依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合實(shí)際工作，對(duì)于鞋用經(jīng)編提花間隔織物，在鞋頭等頂破性要求高的部位應(yīng)設(shè)計(jì)成1-1的厚組織，保證其具有最大的頂破強(qiáng)力；在鞋邊、鞋跟等部位，要同時(shí)具有一定牢度和透氣性的特點(diǎn)，應(yīng)選擇1-2或2-2組織；在鞋面部位，對(duì)頂破性能的要求不高，要具有良好的透氣性和豐富的花紋效果，一般會(huì)選擇1-3、1-4、2-1組織并進(jìn)行相應(yīng)的混合搭配；而對(duì)于組織2-3、2-4，由于其頂破強(qiáng)力較低以及并不能改善織物透氣性能，一般不用于經(jīng)編鞋材提花間隔織物的設(shè)計(jì)。

3 結(jié) 論

1)間隔織物3層結(jié)構(gòu)在頂破過(guò)程中各起著不同的作用：平布層主要影響間隔織物的第1段頂破過(guò)程，提花層主要影響間隔織物的第2段頂破過(guò)程，間隔層則影響間隔織物的頂破高度。

2)提花面組織結(jié)構(gòu)影響間隔織物的頂破強(qiáng)力大小，厚組織頂破強(qiáng)力大于薄組織，頂破強(qiáng)力與網(wǎng)孔尺寸成反比關(guān)系。

3)在鞋用經(jīng)編提花間隔織物的設(shè)計(jì)中，厚組織用于鞋頭部位；尺寸為1的網(wǎng)孔可以配合厚或薄組織用于鞋邊和鞋跟部位；尺寸為2、3的網(wǎng)孔可以配合厚組織用于鞋面部位。在設(shè)計(jì)時(shí)，也可根據(jù)鞋面部位和功能需求進(jìn)行靈活的組織搭配，在滿足穿著性能的前提下，盡可能豐富鞋材的花紋圖案。

FZXB

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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?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(JUSRP51404A)；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(xiàng)目(BY2015019-31)；江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目(蘇政辦發(fā)[2014]37號(hào))

楊大偉(1991—)，男，碩士生。研究方向?yàn)榧徔棽牧吓c紡織品設(shè)計(jì)。繆旭紅，通信作者，E-mail：miaoxuhong@163.com。

TS 186.1

A