玻璃纖維紗線橫機編織性能分析

孫妍妍，趙 堃

(1.安徽工程大學(xué) 安徽省紡織面料重點實驗室，安徽 蕪湖 241000；2.奇瑞汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241000)

隨著復(fù)合材料的發(fā)展，對纖維增強復(fù)合材料的要求也越來越高，在要求復(fù)合材料具有很高損傷容限的同時，對其增強材料的結(jié)構(gòu)完整性和適型性的要求也更加嚴格.由于具有結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活、抗沖擊性好等優(yōu)點，針織物受到了越來越多的重視[1-2].但高性能纖維的強度和模量較高，使得特殊的編織成圈工藝具有一定的難度并很容易損傷機器部件，所以對高模量玻璃纖維可編織性的研究已成為國內(nèi)外針織增強結(jié)構(gòu)復(fù)合材料領(lǐng)域一個重要的研究方向[3-5].本研究分析了影響玻璃纖維紗線編織性能的因素，探討了玻璃纖維針織物在手搖橫機上的編織方法和工藝.

1 實驗部分

1.1 實驗材料

無堿玻璃纖維長絲紗線，河南洛陽晶緯玻璃纖維有限公司.

1.2 儀器與設(shè)備

E9手搖橫機，通州市華康針織機械有限公司.

1.3 實驗方法

1.3.1 編織實驗

本實驗選擇了5種組織結(jié)構(gòu)：平針、1+1羅紋(隔針羅紋)、四平、羅紋空氣層和畦編組織，編織幅寬為80～100織針.

1.3.2 彎紗深度測試

針織物試樣經(jīng)處理后，采用拆散法測量線圈長度[6]，每個試樣測量5次，然后取平均值.羅紋空氣層組織的線圈長度取羅紋線圈和緯平針線圈的平均值，畦編組織的線圈長度取線圈和懸弧的平均值.

1.3.3 織物密度測試

織物下機后放置48 h，用照布鏡放大后，根據(jù)公式(1)～(4)測試出它們的橫密、縱密及密度對比系數(shù).

(1)

(2)

P=PA×PB,

(3)

(4)

其中，PA為針織物橫密，縱行/5 cm；PB為針織物縱密，橫列/5 cm；A為圈距，mm；B為圈高，mm；P為總密度，線圈/25 cm2；C為密度對比系數(shù).

2 結(jié)果與分析

2.1 玻璃纖維紗線編織性能分析

2.1.1 織物組織對編織質(zhì)量的影響

織物的組織結(jié)構(gòu)會影響編織的難易，也會影響復(fù)合后的材料性能.在手搖橫機上，對所選的5種織物組織進行上機編織.通過實驗發(fā)現(xiàn),在相同工藝條件下編織由易到難依次為1+1羅紋>四平組織>羅紋空氣層>平針>畦編組織.

1+1羅紋是最容易編織的，而畦編組織是最難編織的一種組織.這是由于羅紋組織的編織需要在兩個針床進行，針床間距大，紗線彎曲小，所以編織相對容易，而畦編組織紗線在編織過程中的彎曲較多，所以編織最困難.

1+1羅紋組織的線圈沉降弧跨越2枚針距，彎曲較小，四平組織為滿針羅紋，在編織過程中，線圈沉降弧只跨越一枚針距，彎曲較大，相對于1+1羅紋組織編織較困難.

相對于羅紋組織而言，平針不容易編織.這是由于平針組織是在同一針床上進行成圈與脫圈，紗線彎曲較大，部分纖維容易磨毛直至斷裂.

2.1.2 給紗張力對編織的影響

由歐拉公式可知，在彎紗深度一定時，彎紗張力與給紗張力成正比，手搖橫機的給紗張力不易定量控制，所以在保證挑線彈簧能夠充分吸收機頭換向時產(chǎn)生的余線的條件下，將圓盤式張力裝置的張力調(diào)節(jié)到最小，減少成圈過程中的紗線張力.

2.1.3 彎紗深度對編織的影響

在針織過程中，彎紗深度是關(guān)系到能否正常編織、織物的線圈結(jié)構(gòu)是否均勻以及織物的稀密是否得當?shù)年P(guān)鍵因素.在彎紗過程中，紗線要與成圈機件接觸，主要為織針和針槽壁，并發(fā)生相對移動，這就會產(chǎn)生較大的彎紗張力，從而影響編織.

圖1 彎紗深度對織物橫密的影響Fig.1 Effect of sinking depth on horizontal density

在實際的編織過程中發(fā)現(xiàn)，彎紗深度的確影響編織的順利程度.在彎紗深度較小時，編織比較順利，布面質(zhì)量較好，毛羽數(shù)量較少.在線圈大小適中的基礎(chǔ)上，如再增加彎紗深度，則會發(fā)覺機頭移動困難，紗線上斷裂的毛羽增多，有的甚至?xí)捎趶埩μ蠖罃?，尤其對平針和滿針羅紋，由于是滿針排針，增加彎紗深度使得同時彎紗的針數(shù)增加，那么紗線與成圈機件的包圍角也增加，編織張力自然會大幅上升.

2.2 玻璃纖維緯編針織物性能分析

圖2 彎紗深度對織物縱密的影響Fig.2 Effect of sinking depth on vertical density

密度對比系數(shù)C能夠反映針織線圈的形態(tài)，C值越大，線圈形態(tài)越是瘦高；該值越小，則線圈形態(tài)越是寬矮,如圖1和圖2所示.通過對密度與彎紗深度及線圈長度的分析，探索出其對玻璃纖維紗線可編織性的影響.由圖1可知，在相同的彎紗深度下，織物的橫密的關(guān)系為羅紋空氣層>平針>四平>1+1羅紋>畦編.由圖2可知，在相同的彎紗深度下，織物的縱密的關(guān)系為平針>羅紋空氣層>四平>1+1羅紋>畦編.這說明織物的組織結(jié)構(gòu)不同，相同彎紗深度下編織織物的密度也不同.其中，平針的結(jié)構(gòu)最緊密，因為其結(jié)構(gòu)中的浮線有拉攏與之相連的兩線圈縱行的趨勢，同時它的線圈長度又最小，所以它的縱、橫密最大；羅紋空氣層組織具有平針和四平的結(jié)構(gòu)，它的密度介于平針和四平之間，排第二；四平是滿針羅紋，排針比1+1羅紋緊密，它的密度為第三；畦編組織雖然和1+1羅紋的排針一樣，但其結(jié)構(gòu)中的線圈都為拉長線圈，且拉長線圈上懸掛的集圈懸弧力圖撥開，使線圈縱行相互分離，所以它的密度最小.

由圖3可知，隨著彎紗深度的增加，1+1羅紋、四平組織和羅紋空氣層的密度對比系數(shù)C逐漸增大；隨著線圈長度的增加，1+1羅紋、四平組織及羅紋空氣層的線圈長度增大，線圈形態(tài)變得狹長，同時織物的縱密減少.隨著彎紗深度的增加，平針組織的密度對比系數(shù)分別為0.6，0.59和0.55，密度對比系數(shù)雖然逐漸變小，但基本變化不大.究其原因，由于玻璃纖維具有高模量、高強度、紗線抗彎剛度大等特點，當線圈長度逐漸增加時，每個線圈可以自由彎曲的空間變大，沉降弧可以自由彎曲的空間增加，織物經(jīng)充分松弛后，厚度方向的尺寸增加.而畦編組織的密度對比系數(shù)先增大后降低，這表明隨著線圈長度增加，畦編組織的線圈形態(tài)先變長后變寬.究其原因，是畦編組織中集圈懸弧的存在使得織物長度縮短、寬度增加.

圖4 彎紗深度對織物密度對比系數(shù)的影響Fig.4 Scatter diagram between sinying depth and stitch length

2.3 彎紗深度與線圈長度的回歸分析

圖4為線圈長度與彎紗深度的關(guān)系，由圖4可看出，這5類組織的線圈長度l均隨彎紗深度h的增加而增大.這是由于在針距一定的條件下，彎紗深度越大，織針在彎紗成圈時由導(dǎo)紗器中鉤取的紗線越多，所以其成圈后線圈長度越大,彎紗深度與成圈后線圈長度近似呈線性關(guān)系.采取線性函數(shù)進行回歸分析，得到的回歸方程如表1所示.

由回歸方程可知,在一定的范圍內(nèi)，平針、1+1羅紋、四平、羅紋空氣層、畦編組織的線圈長度與織針的彎紗深度呈良好的線性關(guān)系.而且，組織結(jié)構(gòu)不同，直線的斜率也不同.四平組織回歸直線的斜率最大，所以織針的彎紗深度對四平組織線圈長度的影響最大，其次是平針和1+1羅紋，影響較小的是羅紋空氣層和畦編.

織物的組織結(jié)構(gòu)不同，相同的彎紗深度下編織織物的線圈長度也不同.在相同的彎紗深度條件下，這5類組織的線圈長度排列為畦編<平針<四平<1+1羅紋<羅紋空氣層.

表1 彎紗深度與線圈長度的回歸分析Tab.1 Regression analysis of sinking depth and stitch length

3 結(jié)論

(1)在相同的工藝條件下，各種組織在手搖橫機上的編織由易到難為1+1羅紋>四平組織>羅紋空氣層>平針>畦編組織.

(2)在相同的彎紗深度條件下，織物的橫密關(guān)系為羅紋空氣層>平針>四平>1+1羅紋>畦編；縱密的關(guān)系為平針>羅紋空氣層>四平>1+1羅紋>畦編.在一定范圍內(nèi)，平針、1+1羅紋、四平、羅紋空氣層、畦編組織的線圈長度與織針的彎紗深度呈良好的線性關(guān)系.

(3)在相同的彎紗深度條件下，編織組織的線圈長度排列為畦編<平針<四平<1+1羅紋<羅紋空氣層.

參考文獻：

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