工字型三维机织物的设计与织造

倪广菊,欧阳学燕,吕丽华

(1．上海天安纺织品有限公司,上海 201620；2．大连工业大学，辽宁 大连 116034)

工字型三维机织物的设计与织造

倪广菊1,欧阳学燕2,吕丽华2

(1．上海天安纺织品有限公司,上海 201620；2．大连工业大学，辽宁 大连 116034)

文章首先设计出工字型三维机织物的经向截面图，根据经向截面图设计出相应的上机图。通过合理设计的上机图，在二维普通织机上进行试织，开发了一种工字型三维机织物。

工字型； 三维机织物； 普通织机； 上机设计； 织造

三维纺织结构件主要包括三维编织物、三维针织物和三维机织物。三维编织物具有结构复杂、抗分层性好，成本低的优势，但它的缺点是只能编织尺寸较小的结构件，因而应用不是很广泛。三维针织物是由许多线圈相互串套形成的，加工的流程短、产量高，而阻碍其在更广的领域发展的因素是：弹性虽好，但是强力不够，无法满足工程构件对结构件强力的要求。三维机织物凭借其良好的整体结构性、力学性能优良等特点备受关注，但是用专门的三维织机织造成本太高，难以推广，所以在普通织机上，通过合理设计，开发三维机织物有很大发展前景，且三维机织物在航空航天、汽车、轮船等领域的应用越发重要[1～3]。

工字型复合材料是一种重要工程结构件。本文作者[4～6]发表一系列论文，开发三维纺织异型结构件。这些研究成果为工字型三维机织物的设计与织造奠定了一定的理论基础。本论文通过合理设计，在普通织机上开发工字型三维机织物，降低织造成本。

1　工字型三维机织物的设计

1.1工字型三维机织物的经向截面图设计

首先设计出工字型三维机织物的经向截面图，根据经向截面图可以设计出相应的上机图。经向截面图如图1所示，工字型三维机织物分为两部分：边缘和主体部分。两端为边缘部分，边缘部分为三层纬纱，两根地经纱和两根接结经纱与之交织；中间为主体部分，主体部分为七层纬纱，包括两根接结经纱。主体部分和边缘部分的经向纱线均以贯穿正交的方式，与纬纱形成牢固的交织。

图1　工字型三维机织物的经向截面图

1.2工字型三维机织物的上机图设计

1.2.1工字型三维机织物的组织图设计

如图2所示，经纱一共是八根，纬纱总共102根。组织图是根据工字型三维机织物的经向截面图设计出来的，图中的黑色部分表示经组织点。

1.2.2工字型三维机织物的穿筘图设计

工字型三维机织物的穿筘图如图3所示。

本论文为了减少纱线与钢筘的摩擦，避免造成经纱的断头影响顺利织造，而采用一筘一入。

1.2.3工字型三维机织物的穿综图设计

工字型三维机织物的穿综图如图4所示。本设计中，经纱循环数较少采用顺穿法织造较好，便于记忆，不容易出错。循环的纬纱数较多，此方法可在使用过多的综框下避免综框间摩擦增大。

1.2.4工字型三维机织物的上机图设计

由工字型三维机织物的组织图，穿筘图，穿综图构成上机图如图5所示。

1.2.5工字型三维机织物的上机工艺参数设计

图2　工字型三维机织物的组织图

图3　工字型三维机织物的穿筘图

图4　工字型三维机织物的穿综图

穿筘：一筘一入；

穿综：顺穿法；

总经根数：一个完全组织循环的经纱数为8，所以总经根数为经纱循环数的整数倍，符合织物设计的尺寸要求即可。

2　工字型三维机织物的上机织造成果展示

工字型三维机织物的上机织造成果如图6所示。图6中(a)为压扁-织造-还原法织造的织物；(b)图是展开一部分以后的效果拍照图，也就是工字型的一半，将另一半展开就是完整的工字型三维机织物，鉴于剪开以后纱线容易脱落，出现散边现象，所以未完全剪开。

3　工字型三维机织物的优点和应用范围

3.1工字型三维机织物的优点

工字型三维机织物属于三维机织复合材料异形件，实际生产中可以通过两种方式实现工字型三维机织物的织造，一可以通过对T形件相应的改造，二是通过压扁还原法通过织造多层织物，织完后剪开就可以得到(本文所采用的方法)。工字型三维机织物的织造简单，一个经轴就可以实现对经纱张力均匀的控制，织造成本低，易于实现。在工字型三维机织物的基础上合理设计还可以设计出很多三维机织复合材料预制件，如Ⅱ字型，格子型，两个工字型交叉垂直型、工字型管状织物等[7]。

3.2工字型三维机织物的应用范围

工字型三维机织物的应用也可分为两方面，一方面，通过合理的设计，增加织物的厚度和两端的长度，使用装饰用的纱线织造，可以使之变成一件优美的工艺品用于装饰，实现其在艺术领域的应用，为纺织行业带来新的契机。另一方面，通过对工字型异形结构件浇筑树脂形成复合材料可以应用于工程，鉴于其具有优异的力学性能，一般应用于需要加强的覆盖材料和工程的连接处，可以在增强连接处的密合性的同时提供足够的强力。

图5　工字型三维机织物的上机图

图6　工字型三维机织物的上机织造成果展示

[1]王静,王瑞.三维机织预型件织物设计及其织造的探讨[J].棉纺织技术,2003,5(31):23—27.

[2]黄故,马崇启,林国财.三维机织复合材料的研制[J].纺织学报,1992,21(1):4—6.

[3]吕丽华，欧阳学燕.π字形三维机织物的设计与织造[J].棉纺织技术(增刊),2015,43(1):52—56.

[4]闫淑娟，吕丽华，魏春艳，崔婧蕊，赵帆.三维机织T型管状织物的织造研究[J].上海纺织科技,2015,43(3):47—49.

[5]吕丽华,崔婧蕊,闫淑娟,赵帆.预留孔洞三维机织物的织造要点[J].大连工业大学学报,2014,33(4):274—276.

[6]吕丽华,魏春艳,王晓,杨晶.蜂窝形和T字形立体机织物的织造要点[J].棉纺织技术,2013,41(5):273—276.

[7]郭盈,杨金纯.基于工业设计的纺织复合材料产品造型设计[J].天津工程师范学院学报，2005,(4):17—21.

Design and Weaving of I-shaped Three-Dimensional Woven Fabric

NiGuangju1,OuyangXueyan2，LvLihua2

(1.Shanghai Tianan Textile Co.，Ltd., Shanghai 201620，China;2.Dalian Polytechnic University,Dalian 116034,China)

The warp section figure was designed and the looming draft was designed according to the warp section figure. In this paper, through reasonable design of the looming draft,A small sample was weaved in the two-dimensional ordinary fabric loom.

I-shape; Three-dimensional woven fabric; normal loom; design; woven

2015-07-26

倪广菊(1979—)，女，辽宁抚顺人，工程师。

TS941

A

1009-3028(2015)05-0017-03