張進(jìn)武
(1. 江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 江蘇 南通 226007; 2. 江蘇省先進(jìn)紡織工程技術(shù)中心, 江蘇 南通 226007)
緯向曲線機(jī)織物的織造技術(shù)
張進(jìn)武1,2
(1. 江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 江蘇 南通 226007; 2. 江蘇省先進(jìn)紡織工程技術(shù)中心, 江蘇 南通 226007)
為解決機(jī)織物緯向曲線織造問題,對(duì)緯向曲線機(jī)織物形成技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。主要是改變機(jī)械結(jié)構(gòu),調(diào)整織物組織組合,采用彈性打緯;或改變直線打緯狀態(tài),產(chǎn)生緯紗曲線;或改變部分送經(jīng)速率,實(shí)現(xiàn)緯紗彎曲等,先后開發(fā)出多種裝置,滿足不同的織機(jī)機(jī)型。為裝配大提花龍頭的織機(jī),設(shè)計(jì)出彈性自由筘;為裝配多臂小提花龍頭的織機(jī),設(shè)計(jì)出雙彎立體曲面型筘;為噴氣織機(jī)在內(nèi)的通用機(jī)型,設(shè)計(jì)出控制部分經(jīng)紗送經(jīng)速率的裝置,制作出緯向曲線織物以及經(jīng)緯雙向曲線織物,并通過色彩與紋樣的流行設(shè)計(jì),使織物風(fēng)格顯得更為獨(dú)特、新穎,外觀上更為生動(dòng)、豐富。
機(jī)織; 緯向曲線織物; 彈性打緯; 織造工藝
色織布是我國(guó)紡織工業(yè)傳統(tǒng)產(chǎn)品之一,在紡織工業(yè)中占有重要地位。它是技術(shù)和藝術(shù)的結(jié)合,在與都市時(shí)尚融合方面發(fā)揮著重要的作用。為創(chuàng)新色織面料設(shè)計(jì),通過改變傳統(tǒng)的織造方法,主要將經(jīng)、緯向改為曲線織造,將產(chǎn)生奇特的外觀視覺,為創(chuàng)新流行設(shè)計(jì)提供條件。本文針對(duì)機(jī)織緯向曲線織物織造技術(shù)要求通過改變機(jī)械結(jié)構(gòu),調(diào)整織物組織,采用彈性打緯;或改變打緯狀態(tài),產(chǎn)生緯紗曲線;或控制部分送經(jīng)速率,實(shí)現(xiàn)緯紗彎曲,先后開發(fā)出多種裝置,滿足不同織造的需要。
1.1 彈性自由筘法
常規(guī)織機(jī)上的鋼筘是剛性的,將打緯控制在一條直線上,緯紗在織造過程中為直線。彈性自由筘法主要是通過設(shè)計(jì)一種特別的鋼筘,利用織物組織的變化或緯紗粗細(xì)的變化,使織物在織機(jī)上的緯向在同一條緯紗上的充實(shí)率發(fā)生差異,進(jìn)而打緯力發(fā)生差異,彈性自由筘根據(jù)打緯力的不同,發(fā)生筘齒彎曲打緯,形成緯曲線效果。
設(shè)計(jì)織物組織的變化是以原組織為基礎(chǔ),通過改變組織點(diǎn)飛數(shù),延長(zhǎng)組織點(diǎn)浮長(zhǎng)改變斜紋方向,或?qū)?種以上的組織通過聯(lián)合,演變?yōu)樽兓M織、聯(lián)合組織、復(fù)雜組織等。在上機(jī)經(jīng)、緯密和粗細(xì)緯紗相同的情況下,不同織物組織在織機(jī)上具有不同的充實(shí)率。以平紋、斜紋和緞紋3種組織為例,在相同紗線線密度、經(jīng)緯密的條件下,平紋的充實(shí)率最大,斜紋的充實(shí)率其次,緞紋的充實(shí)率最小。充實(shí)率大小決定了打緯力大小,充實(shí)率大的打緯力也大,充實(shí)率小的打緯力也小。根據(jù)上述原理,在織物設(shè)計(jì)時(shí),將緯向不同段的部分設(shè)計(jì)成不同的織物組織,如平紋與緞紋交替,即獲得不同的打緯力區(qū)域,配上彈性自由筘,即可實(shí)現(xiàn)緯紗彎曲效果。在實(shí)踐中,通過織物組織的變化實(shí)現(xiàn)緯紗曲線效果的基本要求是,經(jīng)紗組織的經(jīng)紗數(shù)有一定量的組合單元。經(jīng)試驗(yàn)證明,通常色織面料要大于200根,才有較好的緯紗曲線效果,因此,該方法需要配大提花機(jī)構(gòu)來控制經(jīng)紗提降,而一般的小提花織機(jī)上最多只有24片綜框,是不能實(shí)現(xiàn)這種緯紗曲線效果的。
另外,通過緯紗粗細(xì)的變化,也可實(shí)現(xiàn)緯紗彎曲效果。原理是緯紗粗細(xì)的變化也使織機(jī)上的緯向充實(shí)率發(fā)生差異,進(jìn)而造成打緯力發(fā)生差異,緯紗粗節(jié)部分打緯力大,使此區(qū)域的緯紗彎曲大;緯紗細(xì)節(jié)部分打緯力小,使此區(qū)域的緯紗彎曲小,即實(shí)現(xiàn)了緯紗曲線,原理與前面改變織物組織的是一樣的。
彈性自由筘結(jié)構(gòu)主要由下部筘基、中部筘齒和上部筘齒定位孔條組成。下部筘基用來固定筘齒;中部彈性筘齒為圓形鋼絲,直徑為0.2~0.5 mm,要具有良好的彈性,在反復(fù)彎曲后,塑性變形要很?。簧喜矿佚X定位孔條作用是筘齒定位,要求能使筘齒自由向后擺動(dòng)。上部筘齒定位孔條的固定主要靠邊筘部分的固定連接齒固定。同時(shí),在中間也需安排若干固定連接齒來加固定位孔條,中間固定連接齒具體的數(shù)量,需結(jié)合緯紗彎曲的圖形和鋼筘中間固定要求來綜合考慮。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
注:1—筘基; 2—彈性筘齒; 3—筘齒定位孔條; 4、5—固定連接齒。圖1 彈性自由鋼筘結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram for elastic free reeds
1.2 雙彎立體曲面型筘法
要實(shí)現(xiàn)在小提花織機(jī)上進(jìn)行緯紗曲線織造,參照美國(guó)專利的做法,將直條筘片焊接于上下梁為曲線形的筘框上制成曲面鋼筘,如圖2所示,就會(huì)產(chǎn)生重復(fù)一致的緯紗曲線效果。理論上,如果能使生產(chǎn)過程中曲面鋼筘產(chǎn)生左右往復(fù)移動(dòng),就能實(shí)現(xiàn)同一曲線形態(tài)緯紗的橫向位移變化,設(shè)法將筘片焊接固定式鋼筘改制成筘片可前后移動(dòng)的活動(dòng)式鋼筘,實(shí)現(xiàn)緯紗呈變化曲線形態(tài),這種設(shè)想要實(shí)現(xiàn)還是困難的,而且曲線的變化還是較單一,只有位移的改變。
注:1—曲面鋼筘; 2—打緯線; 3—經(jīng)紗; 4—緯紗。圖2 曲面鋼筘織造示意圖Fig.2 Weaving diagram for three-dimensional surfaced reeds
創(chuàng)新設(shè)計(jì)一種雙彎立體曲面型筘緯紗曲線織造方法,較好地解決了上述問題。具體是設(shè)計(jì)雙彎立體曲面型筘,主要結(jié)構(gòu)由上定位支架、下定位支架、連接鋼絲和外框支架等組成。上定位支架與下定位支架的組合是按上邊呈“S”形時(shí),下邊即呈倒“S”形。也就是上邊為正弦波型時(shí),對(duì)應(yīng)的下邊為負(fù)180°正弦波形。反之,當(dāng)上邊為負(fù)180°正弦波形時(shí),對(duì)應(yīng)的下邊則為正弦波形。上、下邊之間用細(xì)鋼絲上下連接,形成立體的曲面型筘面,鋼絲的排列采用上下等密度形式,如圖3所示。
注:1—上定位支架; 2—下定位支架;3—連接鋼絲; 4—外框支架。圖3 雙彎立體曲面型等密度筘示意圖Fig.3 Diagram for double-curved three-dimensional surfaced iso-density reeds
在打緯時(shí),雙彎立體曲面型筘處于上下運(yùn)動(dòng)中,當(dāng)雙彎立體曲面型筘處于運(yùn)動(dòng)上端時(shí),若處于正弦波形,被打的緯紗就向外凸出;若處于負(fù)180°正弦波形,被打的緯紗就向內(nèi)凹進(jìn)。對(duì)應(yīng)于上端時(shí)處于正弦波形處的下端,則處于負(fù)180°正弦波形,當(dāng)運(yùn)動(dòng)到下端時(shí),被打的紗就一定會(huì)向內(nèi)凹;若對(duì)應(yīng)的上端處于負(fù)180°正弦波形,則該下端一定處于正弦波形,當(dāng)運(yùn)動(dòng)到下端時(shí),被打的紗就向外凸出,這就形成緯紗曲線的效果。
要強(qiáng)調(diào)的是當(dāng)運(yùn)動(dòng)到中端時(shí),就是一個(gè)正常的直線鋼筘,打出的緯紗就是直線了。
若鋼絲的排列采用上下疏密交替變換組合,如圖4所示。即上疏時(shí),則下密,反之上密時(shí),則下疏。對(duì)經(jīng)紗而言:當(dāng)這種疏密型筘處于上端時(shí),若處于筘密區(qū),則經(jīng)紗密度加大,若處于筘疏區(qū),經(jīng)紗密度變?。划?dāng)雙彎立體曲面型筘處于下端時(shí),若處于筘疏區(qū),則經(jīng)紗密度變小,若處于筘密區(qū),經(jīng)紗密度加大;這種疏密變化達(dá)到織造經(jīng)密變化,經(jīng)過多次反復(fù)打緯后逐步由斜線送入的經(jīng)紗漸變成曲線,最終形成經(jīng)、緯紗曲線織物。
雙彎立體曲面型筘升降裝置是由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、減速裝置、圓錐齒輪組和升降絲杠組成的位移傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)每緯的微量升降運(yùn)動(dòng)。雙彎立體曲面型筘上、下運(yùn)動(dòng)程序由組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)控制。根據(jù)所織波型的波形參數(shù),預(yù)先在組態(tài)軟件中設(shè)置好每緯的升降量。考慮到曲面型筘運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)、連續(xù)性,通常設(shè)計(jì)使雙彎立體曲面型筘上、下運(yùn)動(dòng)程序是一個(gè)平穩(wěn)連續(xù)勻速上升到一個(gè)平穩(wěn)連續(xù)勻速下降,織出的花型為正弦波形曲線。調(diào)節(jié)曲面型筘升降速度可改變正弦波形,曲面型筘升降速度快,正弦波形則偏平;曲面型筘升降速度慢,正弦波形則高凸。對(duì)于跳躍式上升或懸崖式下降的設(shè)計(jì),考慮目前設(shè)計(jì)的升降裝置難以適應(yīng),未做試驗(yàn)。
雙彎立體曲面型筘的波形寬度設(shè)計(jì),考慮到波形太寬受筘厚的限制,因鋼筘過寬,織機(jī)上就沒有安裝空間。波形寬度控制在50~80 mm之間。通常色織布幅寬在1.6 m左右,則有20~30個(gè)波形組合。具體波形寬度要根據(jù)紋樣要求而定,并做好與制筘商家的協(xié)商。
1.3 控制部分經(jīng)紗送經(jīng)速率法
隨著噴氣織機(jī)的推廣普及,前面介紹的彈性自由筘法和雙彎立體曲面型筘法緯紗曲線織造方法都無法應(yīng)用。為此,開發(fā)了控制部分經(jīng)紗送經(jīng)速率的裝置,實(shí)現(xiàn)緯密大小變化,造成緯紗曲線。這種方法也可在其他織機(jī)上應(yīng)用。
控制部分經(jīng)紗送經(jīng)速率的裝置由一個(gè)品字形的3根輥?zhàn)咏M成,其中下2根為張力輥,表面光滑,上1根為送經(jīng)張力調(diào)節(jié)變形凸輪輥,經(jīng)紗由下2根張力輥托持,上送經(jīng)張力調(diào)節(jié)變形凸輪輥根據(jù)表面輪廓曲線將對(duì)經(jīng)紗進(jìn)行作用。在某處,當(dāng)上送經(jīng)張力調(diào)節(jié)變形凸輪輥由凸輪基圓輪廓曲線向凸輪尖頂輪廓曲線運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)經(jīng)紗下壓作用時(shí),將起到減小送經(jīng)的作用,此時(shí)的緯密變大;當(dāng)上送經(jīng)張力調(diào)節(jié)變形凸輪輥運(yùn)轉(zhuǎn)由凸輪尖頂輪廓曲線向凸輪基圓輪廓曲線對(duì)經(jīng)紗作用時(shí),將起到增大送經(jīng)的作用,此時(shí)的緯密將變小。組成了縱向的一大一小的緯密組合,為緯紗發(fā)生彎曲變形創(chuàng)造了條件。圖5示出控制部分經(jīng)紗送經(jīng)速率的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
注:1—凸輪基輥;2—變形凸輪片;3—張力輥1;4—張力輥2。圖5 控制部分經(jīng)紗送經(jīng)速率的裝置結(jié)構(gòu)示意圖Fig.5 Structure diagram for the device for beat-up state in control part
送經(jīng)張力調(diào)節(jié)變形凸輪輥表面變形凸輪的設(shè)計(jì)是產(chǎn)生緯向曲線的根本。我們將送經(jīng)張力調(diào)節(jié)變形凸輪輥表面的變形凸輪做成由每片的厚度2~6 mm凸輪片錯(cuò)位疊加組合而成,即基圓輪廓曲線與尖頂輪廓曲線在輥?zhàn)由纤幍牟煌孛嬗兄煌南辔徊?。送?jīng)張力調(diào)節(jié)變形凸輪輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在整個(gè)變形凸輪輥工作面上,有些地方是對(duì)經(jīng)紗進(jìn)行下壓轉(zhuǎn)動(dòng),而有的地方是對(duì)經(jīng)紗壓力抬起,表現(xiàn)在織物布面上就是當(dāng)對(duì)經(jīng)紗進(jìn)行下壓轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),此處緯密就增大;當(dāng)對(duì)經(jīng)紗壓力抬起時(shí),此處緯密就減小,這樣,由橫向一大一小的緯密組合起來,就使緯紗發(fā)生彎曲變形,在布面上呈現(xiàn)出曲線效果。圖6示出其中的一種布樣組合效果。
圖6 緯向曲線織物布樣圖Fig.6 Cloth pattern of latitude curve fabrics
控制部分經(jīng)紗送經(jīng)速率裝置的結(jié)構(gòu)主要設(shè)計(jì)是:正品字形的3根輥?zhàn)又?根張力輥,表面要光滑,直徑設(shè)計(jì)在80~120 mm之間,主要考慮其要承受送經(jīng)張力調(diào)節(jié)變形凸輪輥的壓力時(shí)不彎曲變形;兩張力輥之間的距離以滿足上送經(jīng)張力調(diào)節(jié)變形凸輪輥能在中間正常轉(zhuǎn)動(dòng)即可,偏小掌握。原因是經(jīng)紗由2根張力輥托持,上送經(jīng)張力調(diào)節(jié)變形凸輪輥根據(jù)表面輪廓曲線將對(duì)經(jīng)紗進(jìn)行作用,當(dāng)上送經(jīng)張力調(diào)節(jié)變形凸輪輥運(yùn)轉(zhuǎn)由凸輪基圓輪廓曲線向凸輪尖頂輪廓曲線對(duì)經(jīng)紗發(fā)生下壓作用時(shí),起到減小送經(jīng)的作用,此時(shí)的緯密變大;當(dāng)上送經(jīng)張力調(diào)節(jié)變形凸輪輥由凸輪尖頂輪廓曲線向凸輪基圓輪廓曲線運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)經(jīng)紗減小下壓作用時(shí),起到增大送經(jīng)的作用,此時(shí)的緯密將變小。兩張力輥間的距離越小,變量下行曲線X就越大,曲線就越明顯。
送經(jīng)張力調(diào)節(jié)變形凸輪設(shè)計(jì),主要包括凸輪基圓輪廓曲線參數(shù)設(shè)計(jì)、凸輪尖頂輪廓曲線設(shè)計(jì)和基圓輪廓曲線到凸輪尖頂輪廓曲線的過渡輪廓曲線設(shè)計(jì);凸輪基圓直徑取20~40 mm為宜;凸輪尖頂輪廓的直徑為凸輪基圓直徑的2~4倍;從基圓輪廓曲線到凸輪尖頂輪廓曲線的過渡輪廓曲線和從凸輪尖頂輪廓曲線到基圓輪廓曲線的過渡輪廓曲線主要關(guān)系到送經(jīng)變量變化,從基圓輪廓曲線到凸輪尖頂輪廓曲線的過渡輪廓曲線對(duì)應(yīng)送經(jīng)量的減少規(guī)律,從凸輪尖頂輪廓曲線到基圓輪廓曲線的過渡輪廓曲線對(duì)應(yīng)送經(jīng)量的增大規(guī)律。
送經(jīng)張力調(diào)節(jié)變形輥表面的凸輪做成由每片厚度為2~6 mm的凸輪片錯(cuò)位疊加組合而成。為方便凸輪片錯(cuò)位疊加組合,將基輥?zhàn)龀烧叫位蛄切屋S體,凸輪片圓心做成正八角形或正十二角形與基軸配合,即能方便地進(jìn)行凸輪片與基輥的定位,變形凸輪輥每處的凸輪片位置按緯紗曲線要求進(jìn)行定位。下面舉例說明:基輥為六角形軸體,凸輪片厚為6 mm,設(shè)計(jì)一緯曲線緯向周期長(zhǎng)度以150 mm時(shí),則凸輪疊片為150/6=25片為1組。具體疊片錯(cuò)位見表1。最后,再根據(jù)面料幅寬,計(jì)算出n個(gè)組合進(jìn)行一組一組的疊片組合。
表1 凸輪片疊片與錯(cuò)位排列
該裝置3根輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速設(shè)計(jì)需考慮以下2個(gè)方面:一是需確保2根張力輥表面的速度須與送經(jīng)速度一致;二是送經(jīng)張力調(diào)節(jié)變形凸輪輥的轉(zhuǎn)速,是一個(gè)可調(diào)節(jié)變化的工藝參數(shù)。具體講,變形凸輪輥轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),就是曲線經(jīng)向變化的一個(gè)周期。變形凸輪輥的轉(zhuǎn)速快,布面上曲線經(jīng)向變化率就大;而變形凸輪輥的轉(zhuǎn)速慢時(shí),布面上曲線經(jīng)向變化率則就小。在設(shè)計(jì)時(shí),首先確定緯曲線在布面上經(jīng)向一個(gè)完全組織的長(zhǎng)度。這里,要考慮2個(gè)因素:一是紋樣(花樣)設(shè)計(jì)時(shí)的要求;二是考慮變形凸輪輥的轉(zhuǎn)速快時(shí),會(huì)對(duì)經(jīng)紗張力作用太大,造成大量斷頭的問題。具體數(shù)值要在試驗(yàn)中選取、確定。變形凸輪輥的轉(zhuǎn)速n的計(jì)算:n=V/L(1+L/l)。式中:V為織物速度;L為變形凸輪輥周長(zhǎng);l為一個(gè)緯曲線經(jīng)向完全組織的長(zhǎng)度。
控制部分經(jīng)紗送經(jīng)速率的裝置傳動(dòng)部分要求:2根張力輥利用原織機(jī)送經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng),考慮變形凸輪輥的轉(zhuǎn)速能方便調(diào)節(jié),由一個(gè)調(diào)速電動(dòng)機(jī)獨(dú)立帶動(dòng)。并加一個(gè)PLC控制器來方便變形凸輪輥的轉(zhuǎn)速變化,使曲線的變化在織造的過程中也能改變,實(shí)現(xiàn)多種變化組合,如大曲線到小曲線,或有曲線到無曲線(即直線)等等,更加豐富布面曲線的變化。
面料的色彩與紋樣設(shè)計(jì)對(duì)面料的時(shí)尚、流行都十分重要,緯曲線面料更是如此。要突出緯向曲線的效果,一般緯紗需采用色彩對(duì)比強(qiáng)烈的設(shè)計(jì),并與花型紋樣配合力求協(xié)調(diào)、明朗。色彩布局要有層次,使之層次分明,富有立體感。顏色一般采用深色與淺色、有色與白色、或多組色搭配等等。緯曲線紋樣一般為線狀或條狀,或線、條結(jié)合形狀等等。圖7示出一種深、淺色與白色多組色條狀緯曲線織物布樣。需要強(qiáng)調(diào)的是線狀或條狀并沒有嚴(yán)格的劃分,圖6中線狀緯向曲線織物,主要以深色來確定。如果以淺色來確定的話,定義它為條狀曲線織物也是可以的。
圖7 深、淺色與白色緯向曲線織物Fig.7 Dark, light and white latitude curve fabrics
為豐富色彩的變化,也可用多種花色紗作緯紗,如多色或單色的斷染紗、結(jié)子紗、竹節(jié)紗等等,使花樣更為多樣多彩。
通過改變傳統(tǒng)的織造方法為曲線織造,實(shí)現(xiàn)色織面料創(chuàng)新設(shè)計(jì)是一種非常有效的辦法。由于各種機(jī)型的不同,實(shí)現(xiàn)經(jīng)緯向曲線織造方式也不同。適合于大提花龍頭的織機(jī),采用彈性自由筘法,曲線變化相對(duì)隨意、自由;適合于多臂小提花的織機(jī),采用雙彎立體曲面型筘法,曲線變化主要是弧線;適合于包括噴氣織機(jī)在內(nèi)的各種機(jī)型的經(jīng)紗送經(jīng)速率調(diào)節(jié)裝置,曲線變化雖然也是弧線,但弧線曲率變化大,弧線形式多,而且調(diào)節(jié)方便。以上試制做出多種緯向曲線面料,效果不錯(cuò),得到市場(chǎng)的青睞。
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Forming technology for weft weave curved fabrics
ZHANG Jinwu1,2
(1.JiangsuCollegeofEngineeringandTechnology,Nantong,Jiangsu226007,China;2.JiangsuAdvancedTextileEngineeringandTechnologyCenter,Nantong,Jiangsu226007,China)
In order to solve problems on the weaving of weft weave curved fabrics, the forming technology for weft weave curved fabrics were developed by changing the mechanical structure, adjusting the combination of fabric structures and using elastic beat-up; or by changing straight line beat-up state to produce weft curves; or by modifying partial let-off ratio to achieve weft bending, et al. A variety of devices were developed one after another to meet the requirements of different weaving machinery models. For instance, for weaving machinery suitable for employing large jacquards, the elastic free reed was designed; and for weaving machines suitable for employing dobby, the double-curved three-dimensional surfaced reed was designed; and for the universal model adapting to those including air-jet loom the devices to control, the warp let-off was designed to produce latitudinal curve fabrics and weft directional curve fabrics, so that the fabric is more unique and novel in style, and is more vivid and rich in appearance by the fashion design of colors and patterns.
weaving; weft curve fabric; elastic beat-up; weaving technology
10.13475/j.fzxb.20160804805
2016-08-22
2017-01-18
江蘇高??蒲谐晒a(chǎn)業(yè)化推進(jìn)項(xiàng)目(JHB2012-73)
張進(jìn)武(1958—),男,研究員級(jí)高級(jí)工程師。主要研究方向?yàn)榧徔椛a(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用、新型紗線、面料產(chǎn)品開發(fā)及區(qū)域紡織產(chǎn)業(yè)發(fā)展等。E-mail:13615239398@163.com。
TS 155
A