劉海文

(河北科技大學(xué)紡織服裝學(xué)院， 石家莊， 050018)

字型類橫截面立體織物同區(qū)不同層長(zhǎng)短不一致的巧妙設(shè)計(jì)

劉海文

(河北科技大學(xué)紡織服裝學(xué)院， 石家莊， 050018)

為了達(dá)到字型類橫截面立體織物同區(qū)不同層長(zhǎng)短不一致的效果，采用穿綜時(shí)循環(huán)次數(shù)不同和穿筘時(shí)筘入數(shù)不同的方法，得到不同長(zhǎng)度但密度相同的織物。這種巧妙設(shè)計(jì)方法適用于有一部分結(jié)構(gòu)是兩端不封閉頭端的字型類橫截面立體織物的設(shè)計(jì)。

字型類橫截面， 立體織物， 織物設(shè)計(jì)

字型類橫截面立體織物作為復(fù)合材料的近形增強(qiáng)體用于橫截面型材，可廣泛用于航空、航天等產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域。立體織物的整體連接使復(fù)合而成的產(chǎn)品有著很好的抗沖擊和抗剪切性能[1]。

1 字型結(jié)構(gòu)圖

“生”字型和“午”“?！弊中偷那闆r類似，這里只展示“生”字型的截面圖，如圖1所示。

圖1 “生”字型立體織物的橫截面

2 壓扁圖

為了利用平面織機(jī)織造出立體結(jié)構(gòu)的字型橫截面織物，需要對(duì)字型進(jìn)行壓扁處理[3]，使豎線段變成橫線段。在此思路的指導(dǎo)下對(duì)“生”字型進(jìn)行壓扁處理，壓扁圖如圖2所示。

圖2 “生”字型橫截面立體織物的壓扁圖

圖2中的Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ、 Ⅳ表示按同區(qū)中片段長(zhǎng)度近似相等原則劃分的區(qū)域，S1～S11是劃分區(qū)域后，對(duì)字型中的片段按從左到右、從上到下順序進(jìn)行的標(biāo)注。分區(qū)、分層將紗線分成若干區(qū)和若干層，以便于分清每區(qū)域中紗線的層數(shù)，從而可決定每筘齒穿入紗線的根數(shù)?！吧弊中蜋M截面立體織物壓扁后共分為四個(gè)區(qū)域：Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ、 Ⅳ。Ⅰ區(qū)共有一層，用S1表示；Ⅱ區(qū)共有4層，用S2、 S3、 S4、 S5表示；Ⅲ區(qū)共有4層，用S6、 S7、 S8、 S9表示；Ⅳ區(qū)共有2層，用S10、 S11表示。

壓扁圖決定了織物的分區(qū)，分區(qū)則便于分清每區(qū)中紗線的層數(shù)，故壓扁圖是“生”字型橫截面立體織物設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。為了使織物的比例適當(dāng)，在本設(shè)計(jì)中S2、S6只有半?yún)^(qū)長(zhǎng)度，故在穿經(jīng)時(shí)應(yīng)將這兩層的完全組織循環(huán)數(shù)減少50%。

從圖2中可以看到，Ⅰ、 Ⅳ兩區(qū)和Ⅱ、 Ⅲ兩區(qū)的情況不同，Ⅰ區(qū)只有一層織物，其長(zhǎng)度與Ⅳ中的兩層織物相同，即它們的基礎(chǔ)組織循環(huán)次數(shù)一樣；而Ⅱ、 Ⅲ區(qū)的情況較復(fù)雜，大多數(shù)與Ⅰ、Ⅳ兩區(qū)中的片段一樣長(zhǎng)，其基礎(chǔ)組織循環(huán)次數(shù)與那兩個(gè)區(qū)一樣即可；但S2、 S6分別在Ⅱ、Ⅲ兩區(qū)各自只占半?yún)^(qū)長(zhǎng)度，這兩層的基礎(chǔ)組織循環(huán)次數(shù)只有其他各片段的一半。如果每區(qū)的循環(huán)數(shù)為10，則需要總經(jīng)根數(shù)：2×10+(6×5+8×5)+(8×5+6×5)+4×10=200根。

除了基礎(chǔ)組織循環(huán)次數(shù)不同外，為了保證密度一致，不同層區(qū)段的筘入數(shù)也應(yīng)該不同[4]。例如，圖2中Ⅱ區(qū)前半?yún)^(qū)的紗線每筘齒穿入3根，后半?yún)^(qū)的紗線每筘齒穿入4根。同理，Ⅲ區(qū)前半?yún)^(qū)的紗線每筘齒穿入4根，后半?yún)^(qū)的紗線每筘齒穿入3根。按此比例配置，則Ⅰ區(qū)紗線每筘齒只需穿入1根，Ⅳ區(qū)紗線每筘只需穿入2根，從而保證了織物整體的經(jīng)密一致，使織出的織物平整。在整經(jīng)時(shí)，每區(qū)的經(jīng)紗循環(huán)數(shù)不可太少，否則在織出的織物上不易明顯看出半?yún)^(qū)和整區(qū)長(zhǎng)度的差異。此外，在選用紗線時(shí)應(yīng)盡量選擇一些粗號(hào)紗，便于順利織造。

3 投梭路徑

“生”字型橫截面立體織物的投梭路徑圖有很多種，投梭路徑的正確選擇應(yīng)以使投梭路徑盡量少為原則[5]，這樣可減少綜框數(shù)。因?yàn)樾涌棛C(jī)只有16頁(yè)綜框，最多可織造8層，本設(shè)計(jì)采用10次投梭(P1～P10)，見(jiàn)圖3。若選擇其他投梭路徑，則要求的綜框數(shù)大于16頁(yè)，這就無(wú)法在普通的二維織機(jī)上織造。此外，在選擇投梭路徑時(shí)應(yīng)盡量使頂層或底層的紗線共用一頁(yè)綜框，以減少綜框頁(yè)數(shù)。例如，在本投梭路徑設(shè)計(jì)中，第一梭經(jīng)過(guò)1、 4、 8、 10層，第二梭經(jīng)過(guò)2、 7、 10′層，第三梭經(jīng)過(guò)2′、 6層，第四梭經(jīng)過(guò)6′層，第五梭經(jīng)過(guò)7′、 11層，第六梭經(jīng)過(guò)3、 8′、 11′層，第七梭經(jīng)過(guò)3′、 9層，第八梭經(jīng)過(guò)4′、 9′層，第九梭經(jīng)過(guò)5層，第十梭經(jīng)過(guò)1′、 5′層，這樣就可以合理利用綜框。

圖3 “生”字型橫截面立體織物的投梭路徑圖

4 交織圖

將每區(qū)的經(jīng)紗和緯紗交織情況用交織圖來(lái)展示，可以直觀驗(yàn)證織造效果。交織圖見(jiàn)圖4，其中的圓圈表示緯紗，曲線表示經(jīng)紗。

圖4 “生”字型橫截面立體織物的交織圖

由圖4可知：其中的3′紗線和8紗線未參與交織，由于在織造時(shí)每區(qū)的經(jīng)紗循環(huán)數(shù)均為10，所以可以在Ⅱ或Ⅲ區(qū)增加1根經(jīng)紗；7′紗線和10紗線也未參與交織，也可以在Ⅲ或Ⅳ區(qū)增加1根紗線。

5 上機(jī)圖

如前所述，“生”字型橫截面立體織物各區(qū)的筘入數(shù)之比為 Ⅰ∶Ⅱ∶Ⅲ∶Ⅳ=1∶4∶4∶2。 需要注意的是，“生”字的撇在Ⅱ、 Ⅲ區(qū)各占一半，所以在Ⅱ區(qū)，前一半筘入數(shù)為3，后一半筘入數(shù)為4；而在Ⅲ區(qū)，前一半筘入數(shù)為4，后一半筘入數(shù)為3。

圖5為上機(jī)圖，其中，■代表經(jīng)組織點(diǎn)，●代表織同一區(qū)下層時(shí)上層的提起點(diǎn)，▲代表為了省綜不參與交織區(qū)域紗線的提起點(diǎn)。所織出的實(shí)物如圖6所示。

圖5 “生”字型橫截面立體織物的上機(jī)圖

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)“生”字型橫截面立體織物的設(shè)計(jì)，找到了設(shè)計(jì)織造同區(qū)不同層長(zhǎng)度不一致字型橫截面立體織物的一些規(guī)律，總結(jié)如下：

(1) 為了使同一區(qū)不同層的織物長(zhǎng)度不同，采用穿綜時(shí)循環(huán)次數(shù)不同的巧妙設(shè)計(jì)即可達(dá)到。這里Ⅱ、Ⅲ區(qū)各有一層占了該區(qū)的一半，所以那兩個(gè)片段的基礎(chǔ)組織各循環(huán)了一半；同理，按照不足整個(gè)區(qū)部分占那個(gè)區(qū)長(zhǎng)度的比例，可以通過(guò)循環(huán)的比例得到任意的長(zhǎng)度。

(2) 為了使織物密度一致，同一區(qū)不同層數(shù)的地方要按層數(shù)多少加減每個(gè)筘齒中的經(jīng)紗穿入數(shù)。

(a) 正視圖

(b) 側(cè)視圖圖6 “生”字型橫截面立體織物的實(shí)物圖

(3) 這種巧妙設(shè)計(jì)方法適用于有一部分結(jié)構(gòu)是兩端不封閉頭端的字型橫截面立體織物的設(shè)計(jì)。

本文提出的巧妙設(shè)計(jì)方法無(wú)疑會(huì)大大增加利用普通二維織機(jī)織造復(fù)雜橫截面立體織物的品種。

[1] 顧平.普通織機(jī)織三維機(jī)織物的試驗(yàn)研究[J].紡織學(xué)報(bào),2002，23(5): 24-26.

[2] 劉海文，劉廣平，王文燕，等.目字形立體機(jī)織物的研究及織造[J].棉紡織技術(shù),2006，34(9): 26-28.

[3] 黃曉梅.幾種三維管狀預(yù)成形件的設(shè)計(jì)與織造[J].棉紡織技術(shù),2002，30(12): 44-46.

[4] 蔡陛霞.織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)紡織出版社，2000：105-173.

[5] 汪蔚，祝成炎.三維機(jī)織物的組織結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[J].浙江工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，18(4): 197-200.

Ingenious design for making the font type cross section three-dimensional fabric with the lengths of different layers being different in the same region

LiuHaiwen

(College of Textile and Garment, Hebei University of Science and Technology)

In order to achieve the result that lengths of different layers are different in the same region of font type cross section three-dimensional fabric, the method of different cycle times for drafting and reeding with different numbers is used. In this way, the fabric with the lengths of different layers being different and the same density is produced. This ingenious design is suitable for the designing of the font type cross section three-dimensional fabric with partial structure having unclosed ends.

font type cross section, three-dimensional fabric, fabric design

2015-04-25

劉海文，女，1966年生，副教授。研究方向?yàn)榱Ⅲw織物的工藝設(shè)計(jì)與織造。

TS105.3

A

1004-7093(2015)12-0015-03