三层双色立体提花经编鞋材的开发

2019-03-25夏风林

纺织学报 2019年3期

张琦，魏莉，夏风林

(1. 江南大学教育部针织技术工程研究中心，江苏无锡 214122； 2. 武汉纺织大学湖北省数字化纺织装备重点实验室，湖北武汉 430077)

现有的一次成形双针床经编鞋材主要分为两大类：一类是双针床单贾卡经编机鞋材，此类产品拥有间隔层，但无法形成双色效应[1]；一类是双针床双贾卡经编机鞋材，此类产品可形成双色效应，但不带间隔层[2]。目前市场上同时兼具双色效应与间隔层的双针床经编鞋材产品，都是通过将经编双贾卡双色织物与普通的双针床经编间隔织物贴合的方法来实现。这种鞋材加工方式不但增加了生产工序，还会因这道额外增加的工序而产生有毒气体，对人体健康有害，不满足一次成形的快速化与绿色化加工发展要求[3]。

图1 贾卡经编机梳栉配置图Fig.1 Jacquard-bar configuration of warp knitting machine. (a) Single-knit with one jacquard bar; (b) Hollow-knit with double jacquard bars; (c) 3-D jacquard of double-knit with double jacquard bars

机器类型梳栉编织位置前针床后针床前后针床双针床单贾卡经编机(图1(a)RDPJ7/1)GB1、GB2JB5、GB6、GB7GB3、GB4形成间隔层双针床双贾卡经编机(图1(b)RDPJ4/2)GB1GB4JB2、JB3根据需要在前后针床选择性地编织,并将前后片紧密地连接起来新型双针床双贾卡立体提花经编机(图1(c)改造后的RDJ6/2)GB1、GB2JB5、GB6GB3形成间隔层,JB4根据需要选择性地在前后针床进行编织,结合新工艺不会将前后片紧密连接

为突破带间隔层双色立体提花鞋材一次性成形生产的技术瓶颈，本文通过重组双针床经编机的梳栉配置关系，开发可成圈编织的双贾卡提花控制系统，设计“线”连接工艺完成间隔丝的衬入等技术手段，为三层双色立体提花经编鞋材的一次性全成形快速生产提供了综合性技术解决方案，实现了经编鞋材真正意义上的短流程快速化绿色生产。

1 编织机构与控制系统

1.1 双针床双贾卡立体提花编织机构

图1(a)为单贾卡双针床RDPJ7/1梳栉配置图[4]，其中：GB1、GB2只在前针床进行编织；GB6、GB7只在后针床编织；GB3、GB4为间隔梳在前/后针床依次成圈，利用间隔丝将前/后片连接形成带有间隔层的织物。1把贾卡梳JB5只能在后针床编织，因此只能形成有间隔层的单面单色提花织物。图1(b)为普通双贾卡双针床RDPJ4/2梳栉配置图[5]，其中：GB1只在前针床编织；GB4只在后针床编织，无特定专用间隔梳；但2把贾卡梳JB2、JB3在前/后针床均可编织，可利用贾卡梳在前/针床的编织动作将织物前后片特定部位相联，再配合2把贾卡梳穿上不同颜色或者不同染色性能的纱线，即可形成无间隔层的双面混色织物[6]。

通过分析普通双针床单贾卡和双针床双贾卡的梳栉配置关系，对比不同梳栉配置下所能生产织物的不同类型与特征，为满足间隔层双色立体提花织物的一次性成形织造需求，将原本用来生产无缝中空提花织物的RDJ6/2机台梳栉配置改造成如图1(c)所示。与生产无缝中空产品不同，改造后的地梳GB1、GB2用于前针床垫纱成圈形成织物前表层；JB5、GB6用于后针床垫纱成圈形成织物的后表层；GB3作为特定专用间隔梳在前/后针床依次成圈形成中间间隔层，控制贾卡梳JB4在前/后针床均可进行选择性成圈编织。当为2把贾卡梳穿上不同颜色或染色性能不同的纱线进行编织时，即可顺利织造出具有间隔层与双色效应的立体提花新型经编鞋材。表1示出普通双针床贾卡经编机与改造后的新型双针床双贾卡经编机梳栉配置方案对比。

1.2 双针床双贾卡立体提花控制系统

针对双贾卡提花控制系统在主轴1个编织周期内存在2把贾卡梳在前/后针床的4次同步偏置触发控制要求[7]，以及提花信息数据量大且偏置数据刷新实时率高的控制特征，设计了如图2所示的双贾卡立体提花控制系统。采用100 Mbps以太网(Ethernet)联接花型管理层与控制层贾卡提花控制器完成贾卡提花信息数据的高速下载，采用2 Mbps G_Link现场总线联接贾卡提花控制器与现场层各贾卡控制单元实现贾卡导纱针偏置数据实时刷新的3层2级式总线系统架构，利用主轴角度信号的硬同步传输实现控制层与现场层偏置触发角度与时刻的同步，利用各贾卡控制单元内嵌以复杂可编程逻辑器件(CPLD)作为微控制器的硬件编程实现贾卡导纱针的驱动与控制一体化分组，从而实现可利用多个贾卡控制单元的并行同步触发以提高系统响应实时性，减少现场总线的数据传输次数，提高系统数据传输与实时控制的准确性与可靠性。

表2 芝麻点提花原理Tab.2 Jacquard principle of sesame dot

2 三层双色提花鞋材提花原理

三层双色新型立体经编提花鞋材不仅要求具备普通双针床双贾卡鞋材的双色效果，还需具备双针床单贾卡鞋材的间隔层结构，才能在满足时尚美观追求的同时，拥有特殊的具有抗压缩性三维立体结构[8]，且在生产织造时还能一次成形，这样的新型经编鞋材产品才能拥有更为广阔的市场前景。

2.1 普通双针床双贾卡提花原理

普通双针床双贾卡的提花效应主要有2种：芝麻点效应与纯双色效应。在编织芝麻点提花效应中，前贾卡梳的垫纱数码为1-0-1-1/1-2-1-1//，后贾卡梳的垫纱数码为1-1-1-2/1-1-1-0//，且前贾卡梳的工作情况分为2种：只在前针床编织形成网孔、厚、薄组织；或在前/后针床都进行编织。

以前贾卡为例，芝麻点提花原理常用贾卡偏移信息如表2[9]所示。可以看出，前贾卡在后针床奇数横列发生偏移时，即可在后片形成一个芝麻点。在编织芝麻点效应时，因前贾卡梳只能整体向左偏移，故当前贾卡梳垫纱数码为1-0-1-1/1-2-1-1//时，其无法在后针床形成1-0/1-2//、1-0/2-3//的厚、薄组织；当后贾卡梳垫纱数码为1-1-1-2/1-1-1-0//时，亦无法在前针床形成厚、薄组织。因此，为了让2把贾卡梳在前/后针床均能形成厚、薄、网孔组织的纯双色效应，通过修改2把贾卡梳的垫纱数码为1-0-1-2/1-2-1-0//或者1-0-1-0/1-2-1-2//，再配合前/后地梳的垫纱效应：GB1，1-0-0-0/0-1-1-1//，满穿；JB2，1-0-1-2/1-2-1-0//，满穿；JB3，1-0-1-2/1-2-1-0//，满穿；GB4，0-0-0-1/1-1-1-0//，满穿。结合如表3所示的纯双色提花原理[10]，即可获得纯双色效应。

通过对比表2、3中普通双针床双贾卡2种提花工艺发现，在如图3(a)所示的芝麻点效应中，虽然前贾卡与后贾卡可分别在前/后针床进行编织，但每形成1个芝麻点，前贾卡就得到后针床成圈1次(以后针床为效应面)，使得织物前/后层之间因密集的“点”连接而存在密集的贾卡纱线，不利于间隔纱的编织；同样对于图3(b)所示的纯双色效应，因2把贾卡梳的基本组织都为1-0-1-2/1-2-1-0//，贾卡梳在不偏移的时候，在前/后针床都进行编织，这样的垫纱运动将导致在织物前/后层之间，在白色区域内因大片的“面”连接而存在密集的贾卡纱线，也不利于间隔纱的编织。由此可见，普通的芝麻点与纯双色效应工艺都会使得织物的前/后层紧密地连接在一起，不利于间隔层的形成，因此这类工艺不适合三层双色立体鞋材的生产。

表3 纯双色提花原理Tab.3 Jacquard principle of pure color

提花效应JB4JB5垫纱数码偏移信息垫纱数码偏移信息A色1-1-2-1/2-2-1-2//HTTHTHHT1-1-2-3/1-1-2-1//HHTTHHTTB色1-0-2-2/2-3-1-1//HHTTTTHH1-1-2-3/1-1-3-2//HHHHHHTT

2.2 改进双针床双贾卡立体提花原理

针对普通双针床双贾卡芝麻点与纯双色提花工艺均因前/后片“点”或“面”连接过密，不利于形成织物支撑间隔层的弊端，在结合2种普通双贾卡基本工艺特征的基础上，对双贾卡工艺进行改进，设计了如图4所示的色块立体提花效应，通过只在黑色区域与白色区域的边缘进行“线”连接，在白色区域与黑色区域内无贾卡纱连接，从而实现在前/后片之间方便地织入支撑间隔纱。

图4 色块效应实物图Fig.4 Samples with color blocks

表4示出改进后的双针床双贾卡色块效应立体提花原理。假设JB4采用A色纱线，JB5采用B色纱线，以后针床为效应面，JB4的基本垫纱数码为1-0-1-1/1-2-1-1//，JB5的基本垫纱数码为1-1-1-2/1-1-1-0//。若要JB4的纱线颜色显示在效应面的某一区域，则JB4的偏移信息为HTTHTHHT，JB5的偏移信息为HHTTHHTT；若要JB5的纱线颜色显示在效应区的某一区域，则JB4的偏移信息为HHTTTTHH，JB5的偏移信息为HHHHHHTT。这种双色效应形成的色块效果，在色块中间部分前后片无连接，只在色块的边沿部分前后片有连接，十分利于间隔层的形成。因此，在这种“线”连接的工艺基础上，再增加垫纱数码为1-0-2-1/2-3-1-2//的间隔纱梳GB3，即可选用涤纶单丝构造“V”字型三角支撑结构，从而形成兼具良好通气性与抗压性的弹性可恢复织物间隔层。

3 三层双色提花经编鞋材织样验证

以图5所示意匠图和织样为例，在进行产品设计时，首先确定其鞋样样稿横向尺寸H为41 cm，纵向尺寸Z为26 cm，根据机号、原料等因素确定其横密E为9.5横列/cm，纵密F为12横列/cm。根据公式[11]：花宽K=H×E，花高G=Z×F，确定其花宽K为219，花高G为390。再将菲林稿导入WKCAD软件中，用不同的色块对鞋样进行组织划分，最后完成鞋样功能分区后，根据不同需求，对各个区域进行组织覆盖，完成如图5(a)、(b)所示的贾卡意匠图。

图5 意匠图与织样Fig.5 Jacquard drafted pattern and sample.(a) Front pattern；(b)Behind pattern；(c) Sample

JB4的基本垫纱组织为1-0-1-1/1-2-1-1//，JB5的基本垫纱组织为1-1-1-2/1-1-1-0//；当前贾卡梳JB4不发生偏移或者前后针床都发生偏移的时候，只在前针床形成薄组织(1-0/1-2//)，其偏移信号分别为HHHHHHHH或TTHHTTHH；当前贾卡梳JB4在前针床偶数横列发生偏移时，就会在前针床形成厚组织(1-0/2-3//)，偏移信号为HHHHTTHH；当前贾卡梳JB4在前针床奇数横列发生偏移时，只在前针床形成网孔组织(1-0/0-1//)；当前贾卡JB4偏移信号为HTTHTHHT(1-0-1-1/1-2-1-1//)，后贾卡偏移信号为HHTTHHTT(1-1-2-3/1-1-2-1//)，则前贾卡会在后针床编织成圈，形成色块效应。同理，JB5也配合产生相应偏移效果。

此立体提花新型经编鞋材在新改进的RDJ6/2双针床双贾卡立体提花经编机上进行织样生产验证：该机器各梳栉配置关系已根据图1(c)进行了改进调整，控制系统也升级为如图2所示的采用双总线架构的双贾卡提花控制系统，同时该机还配备了双针床隔距调节、贾卡梳EL和电子送经等辅助功能。表5示出此产品的上机工艺参数。经编鞋材对撕裂强度、耐磨性和耐曲折性都有一定的要求，常用的生产材料为涤纶、锦纶，在生产双色鞋材时，会选择染色性能不同的原料，如涤纶和锦纶或者涤纶和阳离子涤纶，针对以上原则鞋面表层纱线选择了166.7 dtex阳离子涤纶和222.2 dtex普通涤纶作为原料，间隔层起到连接2个表层的作用，需要具有一定的抗压缩性能，一般选用模量稍大的且具有一定抗弯刚度的涤纶单丝等，因此间隔丝使用33.3 dtex涤纶单丝，并采用了“V”字形结构。经成功织样生产，得到实物如图5(c)所示。