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1、w w w t e x l e a d e r c o m c n 一 _ l 匿圈应用技术 W e a v i n gT e c h n o l o g y 维空芯型立体机织物的结构和织造 S t r u c t u r ea n dW e a v i n go f3 DH o l l o wW o v e nF a b r i c s 文闫西宁谢光银 彳k 绍三维空芯立体机织物的基本组织结构并设计出单层空芯均一型和变化型结构、多层 I 对称型和非对称型空芯结构复合型结构。在此基础上分析矩形空芯结构织造过程。 T h ep a p e ri n t r o d u c e dt h eb a
2、 s i cs t r u c t u r e so f3Dh o l l o ww o v e nf a b r i c sa n dd e s i g n e da na r r a yo f v a r i e ds t r u c t u r e si n c l u d i n gu n i f o r ms i n g l e l a y e rh o l l o ws t r u c t u r e ，v a r i a b l es t r u c t u r e m u l t i l a y e r e d s y m m e t r i ca n da s y m m e
3、 t r i ch o l l o ws t r u c t u r ea sw e l la sc o m p o u n ds t r u c t u r e A n db a s e do nt h a t ，t h e w e a v i n gp r o c e s so fr e c t a n g u l a rh o l l o wt a b r i cs t r u c t u r ew a sa n a l y z e d 常见的三维机织物多为平板型、实心柱状。三维空芯机 织物包括空芯管状织物，薄壁锥形管状织物以及本文所要 讨论的三维间隔型机织物。 1 三维空芯立体机织物的
4、结构特征 三维空芯立体机织物从其纱线组成来看，由经纱、纬纱 和联结纱三部分组成。本文所述为织物结构的理想模型： 纬纱用垂直纸面的圆表示，经纱、联结纱用圆外接圆环表 示，实心圆环表示纱线结接状态。 1 1三维空芯机织物的接结方式 三维织物结构中经，纬纱与联结纱的接结方式有正交 结构和角连锁结构。根据经，纬纱与联结纱的接结方式可将 三维空芯机织物分为以下几类。 ( 1 ) 三维整体正交空芯机织物 正交组织结构又称为缝合结构。正交组织突破了传统 多层织物的概念，在这种织物结构中，经纱和纬纱没有实 际的交织关系，只是由捆绑纱上下交错将经、纬纱缝合在一 起。正交组织的3 个方向纱线以正交状态配置，纱线在
5、理想 状态下呈伸直状态，有利于充分利用纱线的固有特性，提高 构件在外力作用下的尺寸稳定性。 ( 2 ) 三维整体角连锁空芯机织物 三维整体角连锁空芯机织物的上，下板面层织物和中 间联结层织物均为整体角连锁结构。在上、下板面层的接结 作者简介：闫西宁，男，1 9 8 4 年生，硕士，主要研究方向为功能性纺 织材料与纺织品开发与设计。 通讯作者：谢光银，教授，E m a i l ：x g y l 6 4 1 2 6 c o m c a 。 作者简介：西安工程大学纺织与材料学院。 基金项目：陕西省教育厅2 0 0 6 年产业化培育项目( 0 6 J C l 6 ) 。 处，联结层经纱与上、下板面层经
6、纱接结，接结时综框运动 规律相同。这一结构可有多种变化，经向截面可设计为不同 的形状。角连锁结构的纱线呈屈曲状，所以其预制件有较好 的柔曲性，变形能力较强，较适合用来加工柔性复合材料或 用于形成具有复杂曲面形状的刚性复合材料。 ( 3 ) 混合结构三维空芯机织物 混合结构三维空芯机织物可同时存在多种组织结构。 织物的上、下板面层、联结层可以采用整体正交结构、层间 正交结构、整体角连锁结构、层间角连锁结构，也可以采用 平纹组织结构、斜纹组织结构以及这几种结构的任意组合。 可根据最终产品的用途、设计要求选择何种结构。混合结构 三维空芯机织物具有各组织结构的特征，增加了产品的多 样性，具有满足多种使
7、用要求的可能性。同时，混合结构增 加了对织造生产的难度。 1 2 三维空芯机织物的空芯几何结构 根据三维空芯机织物在厚度方向上空芯层数的不同， 可以将三维空芯机织物分为以下几类。 ( 1 ) 三维单层空芯机织物 三维单层空芯机织物的上、下板面层和联结层围成的 空芯只呈一层，两个板面层之间形成的空芯间隔形状可有多 种形式，又根据两板面层间个空芯形状是否相同又可以将 三维单层空芯机织物分为三维单层均一型空芯机织物和三 维单层变化型空芯机织物。图l ( 1 ) 一( 6 ) 均为三维单层均 一型空芯机织物，图1 ( 7 ) 为三维单层变化型空芯机织物。 ( 2 ) 三维多层空芯机织物 三维多层空芯机
8、织物是指具有两个或两个以上联结层 将多个上，下板面层联结为一体形成两层或两层以上空芯结 构的三维平板状织物。 纺织导报C h i n aT e x t i l eL e a d e r 2 0 1 0N o 2 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 应用技术E 圆 W e a v i n gT e c h n o l o g y W W W t e x l e a d e r c o r n c n 图1三维空芯均一型和变化型结构 图2 三维多层空芯结构
9、 图2 ( 1 ) 在织物厚度方向有两层空芯结构，图2 ( 2 ) 一 ( 4 ) 在织物厚度方向上有3 层空芯结构。三维多层空芯机 织物无论有多少层，其上下板面层数始终比空芯层数多1 。 三维多层空芯机织物根据不同层间空芯结构对称与否，又 可以分为对称型多层空芯结构( 图2 ( 1 ) 一( 2 ) ) 和非对称 型多层空芯结构( 图2 ( 3 ) 一( 5 ) ) 。 ( 3 ) 三维复合型空芯机织物 三维复合型空芯机织物是指既有单层空芯结构又有双 层或多层空芯结构的三维平板状织物。图3 所示在两层三 角形形成的空芯结构中夹杂着单层圆形空芯结构。 图3 三维复合型空芯结构 2 三维空芯立体
10、机织物的织造 三维空芯机织物无论经向截面呈现什么几何形状，它 都是通过联结层织物与上、下板面层织物的接结，形成整体 结构。类比于传统多层织物织造原理，各层织物在非接结区 独立织造，而在接结区通过控制上、下层经纱与联结层经纱 的交织规律形成接结。 在一个织造循环中，织机各机构协同运动，完成一个运 动周期，形成三维空芯机织物的一个基本结构单元。三维 空芯机织物的一个织造循环单元中的纱线交织运动规律足 以表征整个织物纱线交织规律。因而研究三维空芯结构机 织物的织造原理，只需研究一个织造循环单元内各系统纱 线的交织规律即可。 2 1 三维空芯结构几何简图 如图4 所示，该矩形几何结构由3 组纱线系统形
11、成。上 板面层织物、下板面层织物、联结层织物分别用数字1 、2 、3 表示。而线状接结可以看作是点状接结的沿织物板面层的 延展。图5 所示几何结构由4 组纱线系统组成，同样用数字 1 、3 表示上、下板面层织物，用2 、4 表示连接层织物。 四叼 卧卧 囟击 电 瀹雠 自苗 图4矩形空芯结构几何简图图5 五边形空芯结构几何简图 2 2 矩形空芯结构织造 如图6 所示，上，下板面层经纱分别穿入多综眼综丝的 上下综眼，由综框l ，2 控制。联结层经纱由单综眼综丝综框 3 、4 控制。当上板面层织物单独织造，联结层织物的经纱与 下板面层织物的经纱合并织造。所以开1 3 机构要控制综框 3 、4 下降
12、。下降后的综框3 4 综平时综眼位置与综框1 ，2 综平时下综眼位置处于同一水平面。 纺织导报C h i n aT e x t i l eL e a d e r 2 0 10N o 2 圈6 矩形空芯结构织造原理 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark w w w t e x l e a d e r c o m c r l 开E l 机构形成梭E l 时，综框3 、4 在其满动程下位相对升降，联结层经纱与下 板面层经纱共同形成梭E l ，上板面层经纱单独形
13、成梭E l 。此时织物形成区有两个处 于同一垂面的梭口，由两个引纬器同时将纬纱分别引入两个梭口。完成引纬后打纬 机构推动钢筘打纬，如此织入4 根纬纱。接下来要单独织造联结层织物，在这一阶 段，综框l 、2 综平，保持静止，上、下板面层织物停止织造。综框3 、4 上升到综框动 程中位，综框3 、4 相对升降形成唯一梭口。这一阶段只需要一个引纬器引入纬纱， 完成引纬后打纬机构推动钢筘打纬，如此织入5 根纬。完成织造后，综框3 、4 向 其满动程的上位提升。综框3 、4 在上位控制联结层经纱与综框l 、2 控制上板面层 织物经纱共同形成梭I Z l ，下板面层织物经纱在综框1 、2 的下综眼控制下形
14、成梭I Z l 。 这一阶段，有两个引纬器同时将两根纬纱引分别引入两个梭I E I ，完成引纬后打纬机 构推动钢筘打纬，如此织入8 根纬。完成织造后，上、下板面层织物已达到按结 长度，这时联结层织物需单独织造，然后再与下板面层织物接结。这一阶段综框1 、 2 综平，保持静止，上下板面层织物不织造。综框3 、4 回到其满动程中位，并相对升 降形成梭口。引纬器引入纬纱，打纬机构推动钢筘打纬，如此织入5 根纬纱。完成 织造后，综框3 、4 回到其满动程下位，综框3 、4 在下位与综框l 、2 控制下板面层 织物经纱共同形成梭口，上板面层经纱单独形成梭口。上下两个梭口由两个引纬器 同时引入纬纱，打纬机
15、构推动钢筘打纬，如此织入4 根纬纱完成一个织造循环单元 的织造。 在一个织造循环单元中，联结层织物由上或下层向下或上层过渡时，经纱需求 量较上，下板面层织物大，所以送经机构用两个织轴输送经纱，其中一个织轴只用 来输送联结层经纱并控制其张力，另一个织轴用来输送上、下板面层经纱并控制其 张力。同时上、下板面层织物的织口与联结层织物的织口不在同一垂面，所以，打纬 机构在联结层织物织够接结长度后，进行一次长动程打纬，使联结层织物与上、下 板面层织物接结并形成正规的矩形结构。织物引离机构在整个织造循环单元的织 造过程中将织好的织物引离织物形成区。 3 结论 ( 1 ) 和其他组织相比较，平纹组织的三维空
16、芯结构机织物的织制较为简单。 ( 2 ) 在一个织造循环单元中，联结层织物的经纱长度大于上、下板面层织物的 经纱长度。所以需要分两个阶段6 步完成一个织造循环单元的织制。第一阶段是联 结层织物与上或下板面层织物接结的过程；第二阶段是联结层织物与下或上板面层 织物接结的过程。第一阶段和第二阶段联结层织物上下摆动的方向正好相反。 ( 3 ) 单页综框能够变动动程运动，以适应接结时联结层经纱上升、下降动程的 变化。 ( 4 ) 灵活恰当使用单综眼综丝和多综眼综丝，可以减少所使用的综框页数。 ( 5 ) 使用多综眼综丝时合理选择综眼，有利于开清梭口。旺圃 参考文献 【l 】王元昌三维机织物的设计与织制【J 】上海纺织科技，2 0 0 0 ，2 8 ( 6 ) ：4 3 一“ 【2 】黄故三维杌骨架材料的研究【J 】天津纺织工学院报，1 9 9 7 ，1 6 ( 5 ) ：1 5 一l7 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark