繆旭紅+韓玉梅+趙帥權(quán)

摘要：文章主要介紹了網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)、間隔結(jié)構(gòu)、取向結(jié)構(gòu)和成形結(jié)構(gòu)的特點及其在產(chǎn)業(yè)用紡織品上的應用。對于每種類型針織結(jié)構(gòu)，分別從結(jié)構(gòu)特點、性能、生產(chǎn)方式及在產(chǎn)業(yè)用紡織品領(lǐng)域的應用情況進行詳細論述，指出產(chǎn)業(yè)用紡織品是未來針織工業(yè)發(fā)展方向，有很大發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：針織；產(chǎn)業(yè)用；網(wǎng)眼；間隔織物；取向織物；成形織物

中圖分類號：TS186.5 文獻標志碼：A

The Application of Knitted Structures in Technical Textiles

Abstract： The article describes the characteristics of the most typical knitted structures including mesh structure， spacer structure， oriented structure and molding structure and their applications in industrial textiles. Each type of the knitted structures was elaborated from structure features， performance， production methods and applications in industrial textiles field. Finally the article points out the key for the future development of industrial textiles.

Key words： knitting； technical textiles； mesh fabric； spacer fabric； oriented fabric； molding fabric

針織可以形成一些獨特的結(jié)構(gòu)，在產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域最具代表性的 4 種結(jié)構(gòu)為：網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)、間隔結(jié)構(gòu)、成形結(jié)構(gòu)、取向結(jié)構(gòu)。根據(jù)紗線喂入的方向，針織分為緯編和經(jīng)編，緯編又分為橫編和圓編，由于生產(chǎn)方式的不同，形成的各類針織物的結(jié)構(gòu)和性能也有較大的差別?？傮w而言，經(jīng)編針織物的力學性能介于緯編和機織之間，在以上 4 種結(jié)構(gòu)的形成上具有優(yōu)勢，加上生產(chǎn)速度快，可以形成大幅寬，適合批量需求，是目前產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域應用最廣泛的一種針織結(jié)構(gòu)。橫編在全成形方面具有顯著的優(yōu)勢，適合制作異形結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，而圓編在圓筒形織物的生產(chǎn)方面最為擅長。下面將就 4種典型結(jié)構(gòu)的特征以及在產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域的應用進行介紹。

1 產(chǎn)業(yè)用針織典型結(jié)構(gòu)

1.1 網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)

經(jīng)編和緯編均能形成網(wǎng)孔。緯編可以利用集圈組織形成小孔，或是通過一些特殊機構(gòu)造成脫圈或移圈使線圈縱行中斷形成網(wǎng)孔，緯編網(wǎng)眼的形成方法以及形狀有限，主要用于增加面料的透氣性或是增強花式效果。在所有形成網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的織造方式中，經(jīng)編最擅長形成網(wǎng)眼，無需特殊裝置，任何一種類型的經(jīng)編機均可形成各種形狀和尺寸的網(wǎng)眼，網(wǎng)眼形狀有三角形、正方形（圖1（a））、長方形、橢圓形（圖1（b））、菱形、六角形（圖1（c））、柱形等。經(jīng)編網(wǎng)眼類織物具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、強度高、可設(shè)計性好等優(yōu)點，廣泛應用于蚊帳、窗簾、包裝網(wǎng)（圖2（a））、農(nóng)業(yè)用防護網(wǎng)（圖2（b））和捆扎網(wǎng)、漁網(wǎng)、土建用防護網(wǎng)（圖2（c））、體育用網(wǎng)、醫(yī)療用包扎網(wǎng)和修補網(wǎng)（圖2（d））等，還可以用于一些高科技領(lǐng)域，如航空航天的玻璃纖維半剛性電池基板材料、星載天線金屬網(wǎng)眼材料和人體內(nèi)補片材料等。網(wǎng)眼織物由于有著較大的孔隙率，氣體、液體和泡沫能很容易通過織物和網(wǎng)口，是一種理想的樹脂、橡膠、混凝土等為基體的復合材料的增強材料。

經(jīng)編網(wǎng)眼織物一般在機號為E5 ～ E32的單針床特里科經(jīng)編機或單、雙針床的拉舍爾經(jīng)編機上編織而成。采用的原料有滌綸、錦綸、乙綸、丙綸、玻璃纖維、芳綸、金屬絲等。在實際生產(chǎn)過程中，根據(jù)產(chǎn)品用途，選擇不同機型和原料進行生產(chǎn)。

1.2 間隔結(jié)構(gòu)

間隔織物是在雙針床針織機器上編織的一類具有三維立體結(jié)構(gòu)的織物，由 2 個表層和 1 個紗線層構(gòu)成?？椢? 個表層可以是密實結(jié)構(gòu)或網(wǎng)眼狀結(jié)構(gòu)，也可以為提花結(jié)構(gòu)。根據(jù)生產(chǎn)方式，可分為緯編間隔織物和經(jīng)編間隔織物。緯編間隔織物可以在針織圓機上編織，也可以在針織橫機上編織。緯編間隔織物的間隔紗以集圈方式與表層連接，織物的厚度有限，通常在2.5 mm以內(nèi)，以服用材料為主。經(jīng)編間隔織物的間隔紗以成圈方式與表層連接，織物厚度范圍為1.6 ～ 60 mm，一般在機號為E12 ～ E28的雙針床拉舍爾經(jīng)編機上生產(chǎn)，是針織間隔織物生產(chǎn)的主要方式。

根據(jù)中間紗線層使用的紗線種類，間隔織物可以分為2 種類型（圖 3、圖 4）：一類采用具有一定抗彎剛度的單絲或復絲進行上下層連接，形成具有大體積空間的紗線層（圖3）。這類間隔織物具有較好的力學特性，如抗壓彈性、緩沖性、能量吸收性和可設(shè)計性等，并且具有優(yōu)良的熱濕舒適性，如透氣、導濕性、散熱性等，還具有吸音性、隔音性、可回收利用性、結(jié)構(gòu)整體性和可成形性等其它特性。目前，這種材料在服裝、鞋子、箱包、家具包覆等領(lǐng)域有著大量的應用。在產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域，可作為海綿的替代材料用于床墊、坐墊等襯墊材料上，也可作為防護材料、醫(yī)療材料（圖5（a））、過濾材料、包裝材料等使用；還可以細沙粒、纖維或者塑料泡沫等物質(zhì)填充間隔層，用作織物培養(yǎng)基（圖5（b））、果蔬防碰撞緩沖包裝材料、建筑材料等。

另外一類采用柔性的復絲連接上下層（圖 4），三維結(jié)構(gòu)需通過復合、填充泡沫塑料或空氣等物質(zhì)后形成，中間的連接紗起到固定加強的作用，可形成輕質(zhì)的中空復合材料。如可用于帆船板材、隔音板材（圖5（c）），也可經(jīng)過涂層、壓延之后充氣形成氣墊做橡皮艇用充氣材料。

1.3 取向結(jié)構(gòu)

取向織物是由帶有緯紗襯入系統(tǒng)的織機生產(chǎn)的一類獨特的織物。在織物的縱向、橫向以及斜向都可以襯入紗線，并且這些紗線能夠按照要求平行伸直地襯在需要的方向上，最大限度地發(fā)揮紗線的力學性能。按紗線的襯入方向，軸向織物可分為單軸向織物、雙軸向織物和多軸向織物（圖6）。軸向織物進行編織時，一般采用經(jīng)編或緯編線圈結(jié)構(gòu)將襯經(jīng)和襯緯紗連接起來。緯編可以形成單軸向或雙軸向織物，受設(shè)備的限制，一般幅寬較窄，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不如經(jīng)編好，采用的比較少。經(jīng)編軸向織物不僅可以含有 1 ～ 7 層紗線，而且可以加入短切氈、纖維網(wǎng)、泡沫等其他材料層形成復合的整體結(jié)構(gòu)。

取向織物一般采用高性能纖維編織而成，如碳纖維、芳綸等，具有質(zhì)輕、強度高等優(yōu)點，并具有優(yōu)良的力學性能，廣泛應用于不同領(lǐng)域。軸向織物中纖維平行且伸直排列，機織物中經(jīng)緯紗呈波浪形排列，同等材料的軸向織物拉伸強度是機織物的 2 倍左右，如在平紋布中碳纖維拉伸強度僅為1 100 N/mm2，同樣材料在雙軸向經(jīng)編織物中拉伸強度為2 200 N/mm2。多軸向碳纖維復合材料與鋼材相比，其質(zhì)量減輕75%，而強度卻提高 4 倍，采用輕質(zhì)高強的多軸向復合材料能使飛行器的重量降低20% ～ 25%，從而節(jié)約燃料，增加有效載荷。

多軸向織物在航空航天領(lǐng)域主要作為預成形復合材料部件和夾芯結(jié)構(gòu)件的增強材料，應用于艙門、翼梁、減速板、尾翼結(jié)構(gòu)、油箱、艙內(nèi)壁板、直升機螺旋槳、高壓氣體容器等；在運輸領(lǐng)域，取向復合材料可用于制造車輛殼體（圖7（a））、發(fā)動機引擎蓋、保險杠等，還可以在高鐵無砟軌道上用作填充式墊板，地鐵中作為第三軌保護罩、電纜支架、逃生平臺等；在建筑工程領(lǐng)域，經(jīng)編復合材料越來越多地用在增強混凝土上（圖7（b）），用于重建和修復建筑物。取向復合材料還可以應用于其它領(lǐng)域，如風力發(fā)電葉片（圖7（c））、體育用品、能源和醫(yī)療等。

1.4 成形結(jié)構(gòu)

針織成形產(chǎn)品是利用機器上工作針數(shù)的增減、織物組織結(jié)構(gòu)的改變或線圈密度的調(diào)節(jié)形成具有所需外形的產(chǎn)品。與編織技術(shù)相比，針織技術(shù)在大型構(gòu)件成形和生產(chǎn)效率方面具有更大優(yōu)勢，針織物的線圈結(jié)構(gòu)受負荷時能產(chǎn)生較大變形，可制成復雜形狀構(gòu)件；線圈可在復合材料中形成孔或編成孔，以代替鉆孔，孔邊有連續(xù)纖維，使強度和承載能力不會降低，因此越來越多的產(chǎn)業(yè)用材料可以用針織技術(shù)來提供解決方案。

針織成形編織技術(shù)與預定向紗線襯入技術(shù)相結(jié)合為獲取更好力學性能的各種形狀復合材料提供了更多的可能性。目前國內(nèi)已成功研制特殊的筒形針織設(shè)備，可以形成多軸向多層管狀針織結(jié)構(gòu)，可以生產(chǎn)工業(yè)用加強筋、間隔織物等功能性紡織品。在針織橫機上通過增加針床，控制選針與運動來改變針織結(jié)構(gòu)織出全成形針織產(chǎn)品，利用這種針織技術(shù)可制作T型接頭、錐體等。

針織成形產(chǎn)品可分為緯編成形產(chǎn)品和經(jīng)編成形產(chǎn)品。緯編成形產(chǎn)品是利用收針、放針、移圈等技術(shù)形成單通管、多通管、直角折管、T型管、Y型管、梯形結(jié)構(gòu)、錐形結(jié)構(gòu)、箱體結(jié)構(gòu)、球形結(jié)構(gòu)等（圖 8）。由于受紗線應用范圍限制，和緯編成形產(chǎn)品相比，經(jīng)編成形產(chǎn)品種類較少，主要有應用于人造血管的管狀織物和多軸向成形織物。目前，生產(chǎn)人造血管的機器設(shè)備主要為多梳櫛雙針床機器，如HCR16-EX型和RD16型人造血管經(jīng)編編織機等。利用雙針床多軸向經(jīng)編技術(shù)可生產(chǎn)三維預成形輪廓結(jié)構(gòu)，編織設(shè)備是由GWM1200經(jīng)編機經(jīng)多次改造而成的，通過織物邊緣和幅寬方向分割技術(shù)，形成T形、H形、管狀或直角輪廓產(chǎn)品。

在針織成形產(chǎn)品中，管狀織物是工程中應用最廣泛的織物，具有質(zhì)量輕、比強度高、耐疲勞性好等優(yōu)點；與纏繞法管狀復合材料相比，可節(jié)省增強織物的線材消耗，生產(chǎn)效率高，與基體的粘合力強。管狀織物用于各種異型管道的增強材料，可以避免管道彎曲時周圍骨架層受力不勻而影響使用質(zhì)量，又可以提高材料抗爆破張力，應用于建筑（圖9（a））、汽車（圖9（b））、醫(yī)療（圖9（c））等領(lǐng)域。

2.1 高性能纖維的編織性能

高性能纖維如碳纖維、芳綸具有高強高模量的特點，但由于剛性較大，缺乏延伸性，在針織成圈中承受彎曲、拉伸時，容易造成應力集中而導致纖維的脆性斷裂。輸紗過程中的紗線磨損、紗線張力、成圈編織時的彎曲，造成玻璃纖維、碳纖維等高性能纖維的編織性能差。目前，改善高性能纖維編織性的方法主要從兩方面著手，一是纖維方面的改進，二是編織機器的改進。纖維方面改進可通過減少纖維細度和捻度，改善編織過程中彎曲變形對纖維的影響，也可對紗線表面進行處理，如加入潤滑劑等，降低纖維與機件的摩擦系數(shù)。編織機器改進方面，可通過選用編織張力較小的織針和導紗針，優(yōu)化喂紗張力、彎紗深度、牽拉張力等方面，減少機上張力對紗線編織性能的影響。

2.2 復雜結(jié)構(gòu)的成形工藝

成形產(chǎn)品主要分為圓緯機編織的筒形織物、經(jīng)編機編織的成形織物和電腦橫機編織的三維織物。圓緯機編織的筒形織物結(jié)構(gòu)相對簡單，一般用于管道、橋梁、建筑基材等領(lǐng)域。經(jīng)編成形產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對復雜，主要應用于醫(yī)學領(lǐng)域，如心臟瓣膜、支架和人造血管以及血管形成的細胞載體結(jié)構(gòu)等。橫機編織的三維織物復雜程度最高，如多通道管、錐形結(jié)構(gòu)等復雜形狀的織物，主要應用于軍事、航空、交通等領(lǐng)域。成形產(chǎn)品具有原料損耗少、結(jié)構(gòu)完整性好、可自動化生產(chǎn)等優(yōu)點，可制成不同形狀、結(jié)構(gòu)復雜的產(chǎn)品，如錐體、球體、盒體、多通管等，其結(jié)構(gòu)復雜化程度不斷提高。

2.3 織物結(jié)構(gòu)與性能的仿真

針織產(chǎn)業(yè)用紡織品具有生產(chǎn)效率高和織物結(jié)構(gòu)多變等特點，針織結(jié)構(gòu)一般以線圈串套進行連接。進行產(chǎn)品設(shè)計時，傳統(tǒng)手工設(shè)計花型工作量大且效率不高，不能適應多品種市場的要求?，F(xiàn)有的花型設(shè)計系統(tǒng)，對于傳統(tǒng)平面織物，如網(wǎng)眼平布，可以進行快速的設(shè)計和仿真，生產(chǎn)效率比較高，但是對于復雜結(jié)構(gòu)的三維織物和成形織物，花型設(shè)計和仿真存在功能缺陷。因此，需要對針織產(chǎn)業(yè)用紡織品的生產(chǎn)原理和結(jié)構(gòu)特征進一步研究，建立該類織物結(jié)構(gòu)模型，創(chuàng)建一種方便快捷的織物設(shè)計和仿真方法。

3 結(jié)束語

產(chǎn)業(yè)用紡織品是具有高技術(shù)、高附加值的產(chǎn)業(yè)，它反映了一個國家的工業(yè)化水平。近年來，中國紡織工業(yè)聯(lián)合會將發(fā)展產(chǎn)業(yè)用紡織品作為紡織工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向和新的經(jīng)濟增長點。很多針織企業(yè)抓住此次機遇，將針織結(jié)構(gòu)越來越多的應用到產(chǎn)業(yè)用紡織品中，引領(lǐng)針織行業(yè)的發(fā)展方向。隨著針織技術(shù)地不斷發(fā)展，針織結(jié)構(gòu)會越來越多地應用于產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域，并促進我國產(chǎn)業(yè)用紡織品快速發(fā)展。

參考文獻

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[8] 朱梅，胡紅，周榮星.高性能纖維可編織性的研究[J].上海紡織科技，2003（12）：30-32.

1.3 取向結(jié)構(gòu)

取向織物是由帶有緯紗襯入系統(tǒng)的織機生產(chǎn)的一類獨特的織物。在織物的縱向、橫向以及斜向都可以襯入紗線，并且這些紗線能夠按照要求平行伸直地襯在需要的方向上，最大限度地發(fā)揮紗線的力學性能。按紗線的襯入方向，軸向織物可分為單軸向織物、雙軸向織物和多軸向織物（圖6）。軸向織物進行編織時，一般采用經(jīng)編或緯編線圈結(jié)構(gòu)將襯經(jīng)和襯緯紗連接起來。緯編可以形成單軸向或雙軸向織物，受設(shè)備的限制，一般幅寬較窄，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不如經(jīng)編好，采用的比較少。經(jīng)編軸向織物不僅可以含有 1 ～ 7 層紗線，而且可以加入短切氈、纖維網(wǎng)、泡沫等其他材料層形成復合的整體結(jié)構(gòu)。

取向織物一般采用高性能纖維編織而成，如碳纖維、芳綸等，具有質(zhì)輕、強度高等優(yōu)點，并具有優(yōu)良的力學性能，廣泛應用于不同領(lǐng)域。軸向織物中纖維平行且伸直排列，機織物中經(jīng)緯紗呈波浪形排列，同等材料的軸向織物拉伸強度是機織物的 2 倍左右，如在平紋布中碳纖維拉伸強度僅為1 100 N/mm2，同樣材料在雙軸向經(jīng)編織物中拉伸強度為2 200 N/mm2。多軸向碳纖維復合材料與鋼材相比，其質(zhì)量減輕75%，而強度卻提高 4 倍，采用輕質(zhì)高強的多軸向復合材料能使飛行器的重量降低20% ～ 25%，從而節(jié)約燃料，增加有效載荷。

多軸向織物在航空航天領(lǐng)域主要作為預成形復合材料部件和夾芯結(jié)構(gòu)件的增強材料，應用于艙門、翼梁、減速板、尾翼結(jié)構(gòu)、油箱、艙內(nèi)壁板、直升機螺旋槳、高壓氣體容器等；在運輸領(lǐng)域，取向復合材料可用于制造車輛殼體（圖7（a））、發(fā)動機引擎蓋、保險杠等，還可以在高鐵無砟軌道上用作填充式墊板，地鐵中作為第三軌保護罩、電纜支架、逃生平臺等；在建筑工程領(lǐng)域，經(jīng)編復合材料越來越多地用在增強混凝土上（圖7（b）），用于重建和修復建筑物。取向復合材料還可以應用于其它領(lǐng)域，如風力發(fā)電葉片（圖7（c））、體育用品、能源和醫(yī)療等。

1.4 成形結(jié)構(gòu)

針織成形產(chǎn)品是利用機器上工作針數(shù)的增減、織物組織結(jié)構(gòu)的改變或線圈密度的調(diào)節(jié)形成具有所需外形的產(chǎn)品。與編織技術(shù)相比，針織技術(shù)在大型構(gòu)件成形和生產(chǎn)效率方面具有更大優(yōu)勢，針織物的線圈結(jié)構(gòu)受負荷時能產(chǎn)生較大變形，可制成復雜形狀構(gòu)件；線圈可在復合材料中形成孔或編成孔，以代替鉆孔，孔邊有連續(xù)纖維，使強度和承載能力不會降低，因此越來越多的產(chǎn)業(yè)用材料可以用針織技術(shù)來提供解決方案。

針織成形編織技術(shù)與預定向紗線襯入技術(shù)相結(jié)合為獲取更好力學性能的各種形狀復合材料提供了更多的可能性。目前國內(nèi)已成功研制特殊的筒形針織設(shè)備，可以形成多軸向多層管狀針織結(jié)構(gòu)，可以生產(chǎn)工業(yè)用加強筋、間隔織物等功能性紡織品。在針織橫機上通過增加針床，控制選針與運動來改變針織結(jié)構(gòu)織出全成形針織產(chǎn)品，利用這種針織技術(shù)可制作T型接頭、錐體等。

針織成形產(chǎn)品可分為緯編成形產(chǎn)品和經(jīng)編成形產(chǎn)品。緯編成形產(chǎn)品是利用收針、放針、移圈等技術(shù)形成單通管、多通管、直角折管、T型管、Y型管、梯形結(jié)構(gòu)、錐形結(jié)構(gòu)、箱體結(jié)構(gòu)、球形結(jié)構(gòu)等（圖 8）。由于受紗線應用范圍限制，和緯編成形產(chǎn)品相比，經(jīng)編成形產(chǎn)品種類較少，主要有應用于人造血管的管狀織物和多軸向成形織物。目前，生產(chǎn)人造血管的機器設(shè)備主要為多梳櫛雙針床機器，如HCR16-EX型和RD16型人造血管經(jīng)編編織機等。利用雙針床多軸向經(jīng)編技術(shù)可生產(chǎn)三維預成形輪廓結(jié)構(gòu)，編織設(shè)備是由GWM1200經(jīng)編機經(jīng)多次改造而成的，通過織物邊緣和幅寬方向分割技術(shù)，形成T形、H形、管狀或直角輪廓產(chǎn)品。

在針織成形產(chǎn)品中，管狀織物是工程中應用最廣泛的織物，具有質(zhì)量輕、比強度高、耐疲勞性好等優(yōu)點；與纏繞法管狀復合材料相比，可節(jié)省增強織物的線材消耗，生產(chǎn)效率高，與基體的粘合力強。管狀織物用于各種異型管道的增強材料，可以避免管道彎曲時周圍骨架層受力不勻而影響使用質(zhì)量，又可以提高材料抗爆破張力，應用于建筑（圖9（a））、汽車（圖9（b））、醫(yī)療（圖9（c））等領(lǐng)域。

2.1 高性能纖維的編織性能

高性能纖維如碳纖維、芳綸具有高強高模量的特點，但由于剛性較大，缺乏延伸性，在針織成圈中承受彎曲、拉伸時，容易造成應力集中而導致纖維的脆性斷裂。輸紗過程中的紗線磨損、紗線張力、成圈編織時的彎曲，造成玻璃纖維、碳纖維等高性能纖維的編織性能差。目前，改善高性能纖維編織性的方法主要從兩方面著手，一是纖維方面的改進，二是編織機器的改進。纖維方面改進可通過減少纖維細度和捻度，改善編織過程中彎曲變形對纖維的影響，也可對紗線表面進行處理，如加入潤滑劑等，降低纖維與機件的摩擦系數(shù)。編織機器改進方面，可通過選用編織張力較小的織針和導紗針，優(yōu)化喂紗張力、彎紗深度、牽拉張力等方面，減少機上張力對紗線編織性能的影響。

2.2 復雜結(jié)構(gòu)的成形工藝

成形產(chǎn)品主要分為圓緯機編織的筒形織物、經(jīng)編機編織的成形織物和電腦橫機編織的三維織物。圓緯機編織的筒形織物結(jié)構(gòu)相對簡單，一般用于管道、橋梁、建筑基材等領(lǐng)域。經(jīng)編成形產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對復雜，主要應用于醫(yī)學領(lǐng)域，如心臟瓣膜、支架和人造血管以及血管形成的細胞載體結(jié)構(gòu)等。橫機編織的三維織物復雜程度最高，如多通道管、錐形結(jié)構(gòu)等復雜形狀的織物，主要應用于軍事、航空、交通等領(lǐng)域。成形產(chǎn)品具有原料損耗少、結(jié)構(gòu)完整性好、可自動化生產(chǎn)等優(yōu)點，可制成不同形狀、結(jié)構(gòu)復雜的產(chǎn)品，如錐體、球體、盒體、多通管等，其結(jié)構(gòu)復雜化程度不斷提高。

2.3 織物結(jié)構(gòu)與性能的仿真

針織產(chǎn)業(yè)用紡織品具有生產(chǎn)效率高和織物結(jié)構(gòu)多變等特點，針織結(jié)構(gòu)一般以線圈串套進行連接。進行產(chǎn)品設(shè)計時，傳統(tǒng)手工設(shè)計花型工作量大且效率不高，不能適應多品種市場的要求。現(xiàn)有的花型設(shè)計系統(tǒng)，對于傳統(tǒng)平面織物，如網(wǎng)眼平布，可以進行快速的設(shè)計和仿真，生產(chǎn)效率比較高，但是對于復雜結(jié)構(gòu)的三維織物和成形織物，花型設(shè)計和仿真存在功能缺陷。因此，需要對針織產(chǎn)業(yè)用紡織品的生產(chǎn)原理和結(jié)構(gòu)特征進一步研究，建立該類織物結(jié)構(gòu)模型，創(chuàng)建一種方便快捷的織物設(shè)計和仿真方法。

3 結(jié)束語

產(chǎn)業(yè)用紡織品是具有高技術(shù)、高附加值的產(chǎn)業(yè)，它反映了一個國家的工業(yè)化水平。近年來，中國紡織工業(yè)聯(lián)合會將發(fā)展產(chǎn)業(yè)用紡織品作為紡織工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向和新的經(jīng)濟增長點。很多針織企業(yè)抓住此次機遇，將針織結(jié)構(gòu)越來越多的應用到產(chǎn)業(yè)用紡織品中，引領(lǐng)針織行業(yè)的發(fā)展方向。隨著針織技術(shù)地不斷發(fā)展，針織結(jié)構(gòu)會越來越多地應用于產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域，并促進我國產(chǎn)業(yè)用紡織品快速發(fā)展。

參考文獻

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[3] 邱冠雄.間隔織物在紡織復合材料中的應用[J].針織工業(yè)，1998（4）：28-32.

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[8] 朱梅，胡紅，周榮星.高性能纖維可編織性的研究[J].上海紡織科技，2003（12）：30-32.

1.3 取向結(jié)構(gòu)

取向織物是由帶有緯紗襯入系統(tǒng)的織機生產(chǎn)的一類獨特的織物。在織物的縱向、橫向以及斜向都可以襯入紗線，并且這些紗線能夠按照要求平行伸直地襯在需要的方向上，最大限度地發(fā)揮紗線的力學性能。按紗線的襯入方向，軸向織物可分為單軸向織物、雙軸向織物和多軸向織物（圖6）。軸向織物進行編織時，一般采用經(jīng)編或緯編線圈結(jié)構(gòu)將襯經(jīng)和襯緯紗連接起來。緯編可以形成單軸向或雙軸向織物，受設(shè)備的限制，一般幅寬較窄，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不如經(jīng)編好，采用的比較少。經(jīng)編軸向織物不僅可以含有 1 ～ 7 層紗線，而且可以加入短切氈、纖維網(wǎng)、泡沫等其他材料層形成復合的整體結(jié)構(gòu)。

取向織物一般采用高性能纖維編織而成，如碳纖維、芳綸等，具有質(zhì)輕、強度高等優(yōu)點，并具有優(yōu)良的力學性能，廣泛應用于不同領(lǐng)域。軸向織物中纖維平行且伸直排列，機織物中經(jīng)緯紗呈波浪形排列，同等材料的軸向織物拉伸強度是機織物的 2 倍左右，如在平紋布中碳纖維拉伸強度僅為1 100 N/mm2，同樣材料在雙軸向經(jīng)編織物中拉伸強度為2 200 N/mm2。多軸向碳纖維復合材料與鋼材相比，其質(zhì)量減輕75%，而強度卻提高 4 倍，采用輕質(zhì)高強的多軸向復合材料能使飛行器的重量降低20% ～ 25%，從而節(jié)約燃料，增加有效載荷。

多軸向織物在航空航天領(lǐng)域主要作為預成形復合材料部件和夾芯結(jié)構(gòu)件的增強材料，應用于艙門、翼梁、減速板、尾翼結(jié)構(gòu)、油箱、艙內(nèi)壁板、直升機螺旋槳、高壓氣體容器等；在運輸領(lǐng)域，取向復合材料可用于制造車輛殼體（圖7（a））、發(fā)動機引擎蓋、保險杠等，還可以在高鐵無砟軌道上用作填充式墊板，地鐵中作為第三軌保護罩、電纜支架、逃生平臺等；在建筑工程領(lǐng)域，經(jīng)編復合材料越來越多地用在增強混凝土上（圖7（b）），用于重建和修復建筑物。取向復合材料還可以應用于其它領(lǐng)域，如風力發(fā)電葉片（圖7（c））、體育用品、能源和醫(yī)療等。

1.4 成形結(jié)構(gòu)

針織成形產(chǎn)品是利用機器上工作針數(shù)的增減、織物組織結(jié)構(gòu)的改變或線圈密度的調(diào)節(jié)形成具有所需外形的產(chǎn)品。與編織技術(shù)相比，針織技術(shù)在大型構(gòu)件成形和生產(chǎn)效率方面具有更大優(yōu)勢，針織物的線圈結(jié)構(gòu)受負荷時能產(chǎn)生較大變形，可制成復雜形狀構(gòu)件；線圈可在復合材料中形成孔或編成孔，以代替鉆孔，孔邊有連續(xù)纖維，使強度和承載能力不會降低，因此越來越多的產(chǎn)業(yè)用材料可以用針織技術(shù)來提供解決方案。

針織成形編織技術(shù)與預定向紗線襯入技術(shù)相結(jié)合為獲取更好力學性能的各種形狀復合材料提供了更多的可能性。目前國內(nèi)已成功研制特殊的筒形針織設(shè)備，可以形成多軸向多層管狀針織結(jié)構(gòu)，可以生產(chǎn)工業(yè)用加強筋、間隔織物等功能性紡織品。在針織橫機上通過增加針床，控制選針與運動來改變針織結(jié)構(gòu)織出全成形針織產(chǎn)品，利用這種針織技術(shù)可制作T型接頭、錐體等。

針織成形產(chǎn)品可分為緯編成形產(chǎn)品和經(jīng)編成形產(chǎn)品。緯編成形產(chǎn)品是利用收針、放針、移圈等技術(shù)形成單通管、多通管、直角折管、T型管、Y型管、梯形結(jié)構(gòu)、錐形結(jié)構(gòu)、箱體結(jié)構(gòu)、球形結(jié)構(gòu)等（圖 8）。由于受紗線應用范圍限制，和緯編成形產(chǎn)品相比，經(jīng)編成形產(chǎn)品種類較少，主要有應用于人造血管的管狀織物和多軸向成形織物。目前，生產(chǎn)人造血管的機器設(shè)備主要為多梳櫛雙針床機器，如HCR16-EX型和RD16型人造血管經(jīng)編編織機等。利用雙針床多軸向經(jīng)編技術(shù)可生產(chǎn)三維預成形輪廓結(jié)構(gòu)，編織設(shè)備是由GWM1200經(jīng)編機經(jīng)多次改造而成的，通過織物邊緣和幅寬方向分割技術(shù)，形成T形、H形、管狀或直角輪廓產(chǎn)品。

在針織成形產(chǎn)品中，管狀織物是工程中應用最廣泛的織物，具有質(zhì)量輕、比強度高、耐疲勞性好等優(yōu)點；與纏繞法管狀復合材料相比，可節(jié)省增強織物的線材消耗，生產(chǎn)效率高，與基體的粘合力強。管狀織物用于各種異型管道的增強材料，可以避免管道彎曲時周圍骨架層受力不勻而影響使用質(zhì)量，又可以提高材料抗爆破張力，應用于建筑（圖9（a））、汽車（圖9（b））、醫(yī)療（圖9（c））等領(lǐng)域。

2.1 高性能纖維的編織性能

高性能纖維如碳纖維、芳綸具有高強高模量的特點，但由于剛性較大，缺乏延伸性，在針織成圈中承受彎曲、拉伸時，容易造成應力集中而導致纖維的脆性斷裂。輸紗過程中的紗線磨損、紗線張力、成圈編織時的彎曲，造成玻璃纖維、碳纖維等高性能纖維的編織性能差。目前，改善高性能纖維編織性的方法主要從兩方面著手，一是纖維方面的改進，二是編織機器的改進。纖維方面改進可通過減少纖維細度和捻度，改善編織過程中彎曲變形對纖維的影響，也可對紗線表面進行處理，如加入潤滑劑等，降低纖維與機件的摩擦系數(shù)。編織機器改進方面，可通過選用編織張力較小的織針和導紗針，優(yōu)化喂紗張力、彎紗深度、牽拉張力等方面，減少機上張力對紗線編織性能的影響。

2.2 復雜結(jié)構(gòu)的成形工藝

成形產(chǎn)品主要分為圓緯機編織的筒形織物、經(jīng)編機編織的成形織物和電腦橫機編織的三維織物。圓緯機編織的筒形織物結(jié)構(gòu)相對簡單，一般用于管道、橋梁、建筑基材等領(lǐng)域。經(jīng)編成形產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對復雜，主要應用于醫(yī)學領(lǐng)域，如心臟瓣膜、支架和人造血管以及血管形成的細胞載體結(jié)構(gòu)等。橫機編織的三維織物復雜程度最高，如多通道管、錐形結(jié)構(gòu)等復雜形狀的織物，主要應用于軍事、航空、交通等領(lǐng)域。成形產(chǎn)品具有原料損耗少、結(jié)構(gòu)完整性好、可自動化生產(chǎn)等優(yōu)點，可制成不同形狀、結(jié)構(gòu)復雜的產(chǎn)品，如錐體、球體、盒體、多通管等，其結(jié)構(gòu)復雜化程度不斷提高。

2.3 織物結(jié)構(gòu)與性能的仿真

針織產(chǎn)業(yè)用紡織品具有生產(chǎn)效率高和織物結(jié)構(gòu)多變等特點，針織結(jié)構(gòu)一般以線圈串套進行連接。進行產(chǎn)品設(shè)計時，傳統(tǒng)手工設(shè)計花型工作量大且效率不高，不能適應多品種市場的要求。現(xiàn)有的花型設(shè)計系統(tǒng)，對于傳統(tǒng)平面織物，如網(wǎng)眼平布，可以進行快速的設(shè)計和仿真，生產(chǎn)效率比較高，但是對于復雜結(jié)構(gòu)的三維織物和成形織物，花型設(shè)計和仿真存在功能缺陷。因此，需要對針織產(chǎn)業(yè)用紡織品的生產(chǎn)原理和結(jié)構(gòu)特征進一步研究，建立該類織物結(jié)構(gòu)模型，創(chuàng)建一種方便快捷的織物設(shè)計和仿真方法。

3 結(jié)束語

產(chǎn)業(yè)用紡織品是具有高技術(shù)、高附加值的產(chǎn)業(yè)，它反映了一個國家的工業(yè)化水平。近年來，中國紡織工業(yè)聯(lián)合會將發(fā)展產(chǎn)業(yè)用紡織品作為紡織工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向和新的經(jīng)濟增長點。很多針織企業(yè)抓住此次機遇，將針織結(jié)構(gòu)越來越多的應用到產(chǎn)業(yè)用紡織品中，引領(lǐng)針織行業(yè)的發(fā)展方向。隨著針織技術(shù)地不斷發(fā)展，針織結(jié)構(gòu)會越來越多地應用于產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域，并促進我國產(chǎn)業(yè)用紡織品快速發(fā)展。

參考文獻

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