孫 婉， 繆旭紅， 王曉雷

(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)

經(jīng)編間隔織物具有透氣透濕、抗壓減震等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用作為鞋面材料，尤其是運(yùn)動(dòng)鞋面材料[1]。隨著人們對(duì)鞋面材料時(shí)尚性的追求，以及一次成型鞋面的提出，普通的經(jīng)編間隔織物已經(jīng)不能滿足人們對(duì)鞋面材料美觀和高效生產(chǎn)的要求[2]。隨著賈卡技術(shù)的進(jìn)步，雙針床賈卡經(jīng)編機(jī)生產(chǎn)一次成型鞋面的難度降低，一次成型技術(shù)可縮短生產(chǎn)流程，大大提高鞋面材料的生產(chǎn)效率，減少80%的材料浪費(fèi)[3]，而且賈卡梳櫛的特殊結(jié)構(gòu)，可在不同區(qū)域形成不同的花紋圖案，從而使得賈卡提花雙針床經(jīng)編織物作為成型鞋面材料備受青睞。賈卡提花可形成豐富的網(wǎng)眼、薄、厚效應(yīng)，不同賈卡組織的力學(xué)性能差異較大。運(yùn)動(dòng)鞋面料在實(shí)際穿著中往往要承受因劇烈運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的各種作用力，如撕裂強(qiáng)力，如果賈卡組織力學(xué)性能達(dá)不到要求，鞋面會(huì)產(chǎn)生撕裂，使用壽命終止，因此研究提花經(jīng)編間隔織物的撕裂性能，對(duì)于合理設(shè)計(jì)賈卡組織以滿足鞋面外觀和力學(xué)性能要求具有重要意義。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)織物撕裂性能的研究大都集中在機(jī)織物[4]、緯編針織物[5]以及復(fù)合材料[6]等方面，對(duì)經(jīng)編間隔織物的撕裂性能研究相對(duì)較少，其中東華大學(xué)姚淵峰等[7]研究了經(jīng)編間隔織物坐墊的撕裂性能，其他對(duì)賈卡提花間隔織物的研究多為工藝設(shè)計(jì)[8-9]以及頂破性能[10]。總之，國(guó)內(nèi)外對(duì)賈卡提花經(jīng)編間隔織物撕裂性能的研究鮮有報(bào)道，因此本文通過(guò)研究賈卡提花組織對(duì)經(jīng)編間隔織物撕裂性能的影響，分析鞋面材料中各種常用賈卡組織的強(qiáng)力，為合理配置賈卡組織結(jié)構(gòu)提高鞋面力學(xué)性能提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試樣準(zhǔn)備

本文采用的鞋面材料中常用的8種賈卡提花組織，在雙針床單賈卡經(jīng)編機(jī)RDPJ5/1上制備而成，機(jī)號(hào)為E24，賈卡梳配置在后針床，基本組織采用 1-1-1-0/1-1-1-2//，試樣上機(jī)密度選用了單賈卡鞋面材料最常用的15 橫列/cm，試樣基本工藝及樣品規(guī)格見表1、2(注：JB4送經(jīng)量數(shù)據(jù)見表2，此處以“-”標(biāo)注)。

表1 樣品基本工藝表

Tab.1 Technical parameters of samples

梳櫛編號(hào)墊紗組織原料規(guī)格穿紗送經(jīng)量/(mm·臘克-1)GB11-0-0-0/2-3-3-3//166.67 dtex(48 f)滌綸FDY滿穿2 360GB21-0-0-0/0-1-1-1//166.67 dtex(48 f)滌綸FDY滿穿1 480GB31-0-2-1/2-3-1-2//33.33 d tex滌綸單絲滿穿7 600JB41-1-1-0/1-1-1-2//166.67 dtex(48 f)滌綸FDY滿穿-GB51-1-1-0/1-1-0-1//166.67 dtex(48 f)滌綸FDY滿穿1 480

8種賈卡組織的意匠圖如圖1所示。1個(gè)意匠格代表2個(gè)橫列，賈卡針奇偶橫列針背均不偏移(用G表示)或均偏移(用B表示)，形成薄組織；賈卡針奇數(shù)橫列針背偏移，則形成1-1-2-1/1-1-1-2//網(wǎng)眼組織(用W表示)；如賈卡針偶數(shù)橫列針背偏移則形成1-1-1-0/1-1-2-3//厚組織(用R表示)。實(shí)物圖見圖2。1#、2#及3#為無(wú)網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，采用了薄組織、厚組織以及這2種組織的混合，4#～8#樣品為網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，分別采用不同比例的厚組織與網(wǎng)孔組織按一定規(guī)律進(jìn)行組合： 4#和5#的厚組織和網(wǎng)孔組織之比為50/50，6#和7#的為75/25，8#的為83/17。

表2 樣品規(guī)格

Tab. 2 Specifications of sample

試樣編號(hào)成品橫密/(縱行·cm-1)成品縱密/(橫列·cm-1)賈卡梳送經(jīng)量/(mm·臘克-1)面密度/(g·m-2)1#2536.02 220479.92#2541.02 360519.93#2540.02 290500.14#2538.02 240482.85#2438.02 170477.86#2439.52 270489.77#2538.02 250496.98#2539.02 270506.6

圖1 賈卡意匠圖

Fig.1 Jacquard drafted pattern

圖2 試樣實(shí)物圖

Fig.2 Photo of samples

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

結(jié)合工廠常用測(cè)試方法，根據(jù)GB /T 3917.2—2009《紡織品 織物撕裂性能 第2部分：褲形試樣(單縫)撕裂強(qiáng)力的測(cè)定》，采用YG026D多功能電子織物強(qiáng)力儀測(cè)試。每種賈卡組織試樣沿橫縱向裁取50 mm×200 mm各5塊，夾持距離為10 cm，撕裂速度設(shè)置為100 mm/min，使用撕裂強(qiáng)力表征撕裂性能。

此外，為查看間隔織物2個(gè)表面對(duì)整體撕裂性能的影響，選取1#、2#、5#、8#樣品剪斷間隔紗線，對(duì)賈卡面和底面進(jìn)行縱橫向撕裂強(qiáng)力測(cè)試，賈卡面樣品編號(hào)為“1#-2”，“2#-2”等，由于所有樣品底面相同，因此只取1#樣品底面進(jìn)行了測(cè)試，樣品編號(hào)為“1#-1”。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

圖3示出間隔織物和單層織物撕裂曲線。圖4示出1#～8#試樣橫縱向撕裂織物破壞情況。圖5為賈卡組織結(jié)構(gòu)線圈圖。

圖3 間隔織物和單層織物撕裂曲線

Fig.3 Tearing curve of spacer fabric and single layer fabric. (a) Tearing curve of weft tearing of 8#and single layer fabric; (b) Tearing curve of weft tearing of 2#and Jacquard; (c) Tearing curve of warp tearing of 8#and Jacquard

圖4 試樣橫縱向撕裂破壞情況

Fig.4 Tearing destruction of samples in weft and warp. (a) Tearing destruction of spacer fabric in warp; (b) Tearing destruction of single layer fabric in warp; (c) Tearing destruction of spacer fabric in weft; (d) Tearing destruction of single layer fabric in weft

圖5 賈卡組織線圈結(jié)構(gòu)圖

Fig.5 Coil structure diagram of Jacquard

2.1 賈卡提花經(jīng)編間隔織物撕裂特性

賈卡提花經(jīng)編間隔織物是由上下表面以及中間間隔層組成的立體結(jié)構(gòu)，其撕裂性能與其他針織物相似，但又更加復(fù)雜。同時(shí)，經(jīng)編間隔織物各向異性，橫向撕裂和縱向撕裂對(duì)織物的破壞差別較大。觀察撕裂過(guò)程中織物破壞情況，結(jié)合樣品撕裂曲線(見圖3)，對(duì)賈卡提花間隔織物進(jìn)行撕裂機(jī)制分析。

2.1.1 賈卡提花間隔織物橫向撕裂機(jī)制

可將賈卡提花經(jīng)編間隔織物撕裂過(guò)程分為3個(gè)階段。對(duì)于橫向撕裂，受力方向主要為織物緯向，非受力方向是織物經(jīng)向，橫向撕裂過(guò)程如下。

1)階段Ⅰ?？椢锷舷卤砻娴难诱咕€受力的作用繃直。然后隨著撕裂的進(jìn)行，上下表面的線圈圈柱上的紗線向延展線轉(zhuǎn)移，使得線圈逐漸靠攏，單縫處產(chǎn)生卷邊，織物發(fā)生“頸縮”。與此同時(shí)，間隔織物的上下面受力的作用，在裂口處相互擠壓。當(dāng)受力方向上的第1根紗線被徹底收緊時(shí)，此時(shí)已有多個(gè)非受力方向上的線圈紗線發(fā)生轉(zhuǎn)移，從而在上下面形成撕裂三角區(qū)。

2)階段Ⅱ。隨著紗線的轉(zhuǎn)移三角區(qū)線圈密度增大，上下面在三角區(qū)相互擠壓也逐漸增大，從而增大剪切力。當(dāng)剪切力增大到一定程度，上下面三角區(qū)最底部線圈中的紗線和連接上下面的間隔絲發(fā)生斷裂，出現(xiàn)第1個(gè)負(fù)荷峰值。

3)階段Ⅲ。下一橫列線圈中的紗線成為新的三角區(qū)的受力底邊，重復(fù)第1個(gè)三角區(qū)線圈和紗線的轉(zhuǎn)移、擠壓和斷裂過(guò)程。隨著撕裂的進(jìn)行，織物會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)以保證裂口處的受力在一條直線上，一旦上下面其中一面的延展線產(chǎn)生脫散或斷裂，就會(huì)產(chǎn)生弱環(huán)，使得間隔織物的破壞路徑向延展線方向轉(zhuǎn)移，由于延展線是受力方向，這時(shí)如果延展線的強(qiáng)力不足，就會(huì)加劇延展線的斷裂，使得間隔織物沿延展線方向被完全破壞。

除試樣2#之外，其他試樣的整體橫向撕裂曲線與圖3中8#整體撕裂曲線相似，撕裂曲線波動(dòng)較大，且與單層撕裂曲線相比，其曲線鋸齒狀峰更多。這是因?yàn)殚g隔織物較單層織物結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，上下表面任意一面的紗線斷裂，都會(huì)產(chǎn)生峰值。而且橫向撕裂時(shí)，織物破壞情況復(fù)雜，產(chǎn)生紗線轉(zhuǎn)移的線圈較多，形成的撕裂三角區(qū)較大。由圖4(c)、(d)可知，除2#整體撕裂和其賈卡面撕裂外，其他試樣的橫向撕裂織物破壞情況，都是先沿著橫向撕裂破壞，即線圈圈柱斷裂，然后破壞方向逐漸轉(zhuǎn)為縱向，直至連接縱行間的延展線斷裂，織物完全被破壞。而試樣2#整體橫向撕裂和賈卡面橫向撕裂均是沿橫向線圈與線圈串套處撕裂破壞直至織物完全撕裂，裂口整齊，也可從圖3(b)尤其是2#-2的橫向撕裂曲線看出，與縱向撕裂特征相似。

2.1.2 賈卡提花間隔織物縱向撕裂機(jī)制

對(duì)于縱向撕裂，受力方向主要為織物經(jīng)向，非受力方向是織物緯向，撕裂沿著縱行間的延展線進(jìn)行，見圖4(a)、(b)，使得織物完全被破壞。其撕裂過(guò)程分為3個(gè)階段，前2個(gè)階段與橫向撕裂過(guò)程相似， 即線圈受力繃直，延展線往線圈轉(zhuǎn)移，上下表面相互擠壓，其區(qū)別主要在于第3階段，縱向撕裂時(shí)，第3階段會(huì)一直重復(fù)前2個(gè)階段形成撕裂三角區(qū)斷裂，直至織物沿延展線方向被完全破壞，撕裂軌跡不會(huì)發(fā)生改變。

1#～8#試樣的縱向整體撕裂曲線均波動(dòng)較小，且具有一定的規(guī)律循環(huán)，而且曲線的規(guī)律與賈卡組織結(jié)構(gòu)有關(guān)(見圖3(c))。這是因?yàn)橘Z卡提花間隔織物縱向撕裂時(shí)破壞的是單縫處的延展線，破壞范圍較小，形成的撕裂三角區(qū)也較小，因此撕裂曲線波動(dòng)較小。間隔織物縱向撕裂曲線和橫向撕裂曲線一樣，與縱向單層撕裂曲線相比，其曲線鋸齒狀峰值更多，其原因也與橫向撕裂相同。

2.2 間隔織物各層結(jié)構(gòu)對(duì)撕裂性能的影響

表3示出1#～8#賈卡提花間隔織物以及1#、2#、5#、8#對(duì)應(yīng)表面單層的橫縱向撕裂強(qiáng)力和撕裂長(zhǎng)度均值。

表3 間隔織物與其上下面縱橫向撕裂強(qiáng)力及撕裂長(zhǎng)度

Tab.3 Tear strength and tear length of spacerfabric and single layer in weft

試樣編號(hào)橫向撕裂強(qiáng)力/N橫向撕裂長(zhǎng)度/mm縱向撕裂強(qiáng)力/N縱向撕裂長(zhǎng)度/mm1#89.8852.2555.59179.181#-150.9354.0732.90164.501#-234.43157.0714.82190.242#137.3894.0265.01158.042#-235.83289.3323.27146.923#110.8171.9760.04188.424#91.8962.9668.56193.815#95.1472.6575.21122.665#-232.89169.4331.05160.406#90.1170.5261.4177.737#92.9763.9161.00168.508#96.6772.2962.39159.388#-249.57148.0328.10170.17

由表3可知，賈卡提花間隔織物的橫向撕裂強(qiáng)力要比其中任意一表面的橫向撕裂強(qiáng)力大得多，甚至其撕裂強(qiáng)力比兩表面的撕裂強(qiáng)力之和還要大，其撕裂長(zhǎng)度接近兩面中撕裂長(zhǎng)度較小的值，但是賈卡提花間隔織物的撕裂強(qiáng)力并不能簡(jiǎn)單看成是兩表面的強(qiáng)力之和。這是因?yàn)殚g隔絲的存在可增加織物剛性，使得上下表面的撕裂性能發(fā)生變化。橫向撕裂時(shí)，賈卡面的橫向撕裂長(zhǎng)度較大，因?yàn)闄M向撕裂時(shí)，賈卡面沿緯向被拉伸時(shí)形變量較大，而且橫向撕裂織物的破壞長(zhǎng)度也比底面大(見圖3(b))，但是由于間隔絲的存在，賈卡提花間隔織物的撕裂長(zhǎng)度比賈卡面單層撕裂時(shí)的長(zhǎng)度降低很多，其值一般介于底面和賈卡面的撕裂長(zhǎng)度之間，且更接近底面撕裂長(zhǎng)度。從試樣2#整體和單層的橫向撕裂曲線(見圖3(b))以及試樣2#整體和單層織物破壞情況(見圖4(c)、(d))可看出，在賈卡提花間隔織物的橫向撕裂過(guò)程中，賈卡面對(duì)其曲線特征影響較大，而且賈卡面決定整塊織物破壞情況。

對(duì)于賈卡提花間隔織物的縱向撕裂，其撕裂強(qiáng)力及曲線特征(見圖3(c))方面仍滿足橫向撕裂時(shí)的規(guī)律。賈卡面與底面縱向撕裂長(zhǎng)度的差值較橫向撕裂小，間隔織物撕裂長(zhǎng)度更接近兩表面中較小撕裂長(zhǎng)度的規(guī)律不明顯。

2.3 賈卡組織對(duì)間隔織物撕裂強(qiáng)力的影響

由表3可知，無(wú)論是橫向撕裂還是縱向撕裂，以上8種賈卡組織的撕裂強(qiáng)力均大于鞋面材料的最低撕裂強(qiáng)力要求40 N。對(duì)于橫向撕裂，表面為平紋結(jié)構(gòu)的賈卡提花間隔織物試樣1#、2#、3#，其撕裂強(qiáng)力值關(guān)系均為：試樣2#最大，試樣1#最小，試樣3#幾乎等于試樣1#與2#的強(qiáng)力值和的一半。試樣3#與試樣1#相比，其撕裂強(qiáng)力提高了23.29%；試樣2#與試樣1#相比，其撕裂強(qiáng)力提高52.85%。由此可知，對(duì)于表面為平紋結(jié)構(gòu)的賈卡提花間隔織物，每增加10%的厚組織，可以提高5%的撕裂強(qiáng)力。然而對(duì)于賈卡面為網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的試樣4#～8#，厚組織比例與撕裂強(qiáng)力之間的關(guān)系與平紋結(jié)構(gòu)表面不同，隨著厚組織比例從50%～83%的增加，撕裂強(qiáng)力呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢(shì)。對(duì)比具有相同比例厚組織的間隔織物試樣4#和5#、試樣6#和7#可知，增加網(wǎng)孔組織縱向連續(xù)排列的個(gè)數(shù),即網(wǎng)眼越大，橫向撕裂強(qiáng)度反而增大。

對(duì)于縱向撕裂，賈卡提花間隔織物破壞的主要是延展線，不同賈卡提花組織使得縱行間的延展線長(zhǎng)短不同，從而使得撕裂強(qiáng)力不同。賈卡組織結(jié)構(gòu)縱行間的延展線主要有4種形式：a類短延展線形式(見圖5(a))；b類長(zhǎng)延展線形式(見圖5(b))；c類一短一長(zhǎng)延展線形式(見圖5(c))；d類短延展線兩兩重合形式(見圖5(d))。由表3縱向撕裂強(qiáng)力可知，表面具有a類型延展線的試樣1#強(qiáng)度最小，表面具有d類型延展線的試樣5#強(qiáng)度最大，而表面具有c類型延展線的試樣3#其撕裂強(qiáng)力值幾乎為試樣1#和試樣2#強(qiáng)力值的中間值。試樣2#、3#、4#、5#的縱向強(qiáng)力與試樣1#相比，分別提高了16.9%、8.05%、24.00%、35.29%。由此可知：d類型延展線比例越大的賈卡提花間隔織物的強(qiáng)力越大；a類型延展線比例越大的賈卡提花間隔織物的強(qiáng)力越??；具有c類型延展線的賈卡提花間隔織物的撕裂強(qiáng)力是a類型與b類型強(qiáng)力和的一半。試樣6#、7#、8#網(wǎng)眼與網(wǎng)眼之間有一定的厚組織(見圖5(e))，在撕裂過(guò)程中，破壞方向一般沿著網(wǎng)眼所在縱行的延展線破壞，破壞延展線主要為b類型，因此這3種組織縱向撕裂強(qiáng)度幾乎相同。

另外，8種試樣的橫向撕裂強(qiáng)力均比縱向撕裂強(qiáng)力高于46.7%，這是因?yàn)槌Z卡梳櫛外，另一把梳櫛組織為編鏈結(jié)構(gòu)，橫向撕裂會(huì)破壞編鏈結(jié)構(gòu)的線圈和延展線，而縱向撕裂時(shí)，由于編鏈結(jié)構(gòu)縱行間沒(méi)有延展線使得縱向撕裂強(qiáng)度較低。無(wú)論是橫向撕裂還是縱向撕裂，賈卡面全為薄組織的1#間隔織物撕裂強(qiáng)力最低，在鞋面材料撕裂強(qiáng)力不足時(shí)應(yīng)避免使用。

3 結(jié) 論

對(duì)8種賈卡提花間隔織物的撕裂性能進(jìn)行測(cè)試分析，得到以下結(jié)論。

1)賈卡間隔織物橫向撕裂時(shí)，先沿著橫向破壞，然后轉(zhuǎn)為縱向；縱向撕裂時(shí)，織物沿縱向完全破壞；橫向撕裂的曲線鋸齒狀峰波動(dòng)較大，而縱向撕裂的曲線較為整齊。撕裂曲線及撕裂特征主要由賈卡面決定，橫向撕裂長(zhǎng)度主要由撕裂長(zhǎng)度較小的一面決定。

2)在賈卡面為薄組織的基礎(chǔ)上每增加10%的厚組織，可提高5%的橫向撕裂強(qiáng)力；在厚組織與網(wǎng)孔組織的混合結(jié)構(gòu)中，增加厚組織的比例橫向撕裂強(qiáng)力不一定能提高，但是，比例不變的情況下，增加網(wǎng)孔組織縱向連續(xù)排列的個(gè)數(shù)，橫向撕裂強(qiáng)力反而更大。

3)縱行間延展線為兩兩重合的短延展線的賈卡間隔織物縱向撕裂強(qiáng)力最大；延展線全為單根短延展線的賈卡間隔織物縱向撕裂強(qiáng)力最??；一短一長(zhǎng)延展線的賈卡間隔織物撕裂強(qiáng)力介于短延展線和長(zhǎng)延展線的撕裂強(qiáng)力中間。

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