針織新技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

蔣高明， 高 哲(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)

針織新技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

蔣高明， 高 哲
(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)

為加快智能化針織技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，介紹了國(guó)內(nèi)外針織技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了我國(guó)針織產(chǎn)業(yè)在新常態(tài)下的發(fā)展特征。從針織裝備高精技術(shù)、針織智能生產(chǎn)技術(shù)、針織服飾成形技術(shù)、針織立體編織技術(shù)和針織智能穿戴技術(shù)5個(gè)方面對(duì)最新針織技術(shù)、典型產(chǎn)品、前沿應(yīng)用進(jìn)行全面的解析。同時(shí)，基于目前市場(chǎng)需求低迷、成本持續(xù)攀升、環(huán)保形勢(shì)嚴(yán)峻、產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，我國(guó)針織產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢(shì)下降，下行壓力加大等問題，對(duì)針織產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展提出展望，認(rèn)為針織行業(yè)應(yīng)搶占先機(jī)，加快融入“互聯(lián)網(wǎng)+”概念，深入開展兩化融合，促進(jìn)針織產(chǎn)業(yè)模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

針織技術(shù)； 高精化； 智能生產(chǎn)； 成形技術(shù)； 立體編織； 智能穿戴

針織，自從1589年英國(guó)的威廉·李發(fā)明第1臺(tái)手搖針織機(jī)以來(lái)，已經(jīng)有四百多年的歷史。其間，針織技術(shù)也經(jīng)歷了革命性的發(fā)展。近30年，新原料的開發(fā)、工藝的創(chuàng)新、裝備數(shù)控技術(shù)的突破和針織應(yīng)用領(lǐng)域的拓展使我國(guó)的針織產(chǎn)業(yè)取得迅猛發(fā)展。同時(shí)，針織產(chǎn)業(yè)集群的崛起以及完善的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)刮覈?guó)快速成為針織大國(guó)，但是，目前隨著全球經(jīng)濟(jì)的變化，市場(chǎng)需求低迷、成本持續(xù)攀升、環(huán)保形勢(shì)嚴(yán)峻、產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，我國(guó)針織產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢(shì)下降，生產(chǎn)向外轉(zhuǎn)移加快，下行壓力加大[1]，因此在新常態(tài)下如何實(shí)現(xiàn)技術(shù)的突破，實(shí)現(xiàn)針織產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展是值得關(guān)注的重要問題。

本文從針織裝備高效化、精細(xì)化生產(chǎn)技術(shù)、針織生產(chǎn)智能技術(shù)、針織服飾成形技術(shù)、針織立體編織技術(shù)和針織智能穿戴技術(shù)等5個(gè)方面全面闡述了國(guó)內(nèi)外前沿針織領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)、產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀，揭示針織技術(shù)及產(chǎn)品發(fā)展的新思路，并且結(jié)合當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)，對(duì)未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行展望。

1 針織裝備高精技術(shù)

隨著制造技術(shù)的發(fā)展，針織設(shè)備的機(jī)械精度得到了很大改進(jìn)，使得生產(chǎn)效率和織物精細(xì)化程度明顯改善。同時(shí)也滿足了市場(chǎng)對(duì)于高質(zhì)量產(chǎn)品的要求。機(jī)號(hào)的提高、機(jī)速的提升、關(guān)鍵部件的材料升級(jí)、數(shù)控技術(shù)的完善以及節(jié)能技術(shù)的突破都促使針織裝備向著高精化方向發(fā)展。

1.1 圓緯編裝備

圓機(jī)生產(chǎn)商基于超細(xì)及細(xì)針距技術(shù)、沉降片改進(jìn)技術(shù)、兩面提花技術(shù)、雙向移圈技術(shù)以及新型喂紗導(dǎo)紗裝置和自動(dòng)剖幅卷布機(jī)構(gòu)的研發(fā)，來(lái)實(shí)現(xiàn)圓緯機(jī)的高精化。

圣東尼針織機(jī)器有限公司的超細(xì)針距單面多針道圓緯機(jī)機(jī)號(hào)達(dá)到E80，雙面圓緯機(jī)機(jī)號(hào)亦以達(dá)到E60；德國(guó)邁耶·西公司推出了機(jī)號(hào)E40電腦提花單面圓機(jī)和電腦提花雙面圓機(jī)。在高機(jī)號(hào)細(xì)針距電腦圓機(jī)方面國(guó)外公司居領(lǐng)先水平。國(guó)產(chǎn)圓緯機(jī)生產(chǎn)廠家也積極提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，并且在數(shù)字化控制方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但在高端圓緯機(jī)方面，諸多關(guān)鍵部件依然被國(guó)外公司壟斷控制，如德國(guó)格羅茨織針、德國(guó)美名格輸線器和日本W(wǎng)AC電子選針器等。

高精化圓緯編設(shè)備產(chǎn)品涉及高機(jī)號(hào)高品質(zhì)內(nèi)衣類產(chǎn)品、精細(xì)化提花服飾類產(chǎn)品和高速闊幅家紡類產(chǎn)品，有力地提升了圓緯編產(chǎn)品的檔次，并豐富了其品種。

1.2 橫編裝備

橫編裝備在近年也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，特別是傳統(tǒng)知名品牌橫機(jī)生產(chǎn)廠家利用Autarkic Direct Feeding(ADF)技術(shù)、急轉(zhuǎn)回頭技術(shù)、多針距技術(shù)、恒張力導(dǎo)紗技術(shù)和經(jīng)緯編織技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)橫機(jī)專業(yè)化、多樣化和精細(xì)化生產(chǎn)。

斯托爾機(jī)械有限公司的ADF530-32多針距電腦提花橫機(jī)是一款多樣化生產(chǎn)的新機(jī)型，每把導(dǎo)紗器由電動(dòng)機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，上下移動(dòng)編織交換添紗結(jié)構(gòu)，可任意停放在所需位置，能編織32色的嵌花產(chǎn)品[1]。日本島精機(jī)制作所力推輕型機(jī)頭和節(jié)約材料的理念，典型的機(jī)型有SSG和SIG等，同樣開發(fā)和應(yīng)用了急速回轉(zhuǎn)(1.6 m/s)、定長(zhǎng)喂紗、壓腳、多針距、多針種等技術(shù)[2]。國(guó)內(nèi)在電腦橫機(jī)高端技術(shù)方面與國(guó)外仍有差距，如嵌花、紗線張力控制、單級(jí)選針等方面還需進(jìn)一步完善。

作為橫機(jī)的典型產(chǎn)品，毛衫高端化和精品化趨勢(shì)日漸明顯，因而橫編裝備的高精化實(shí)現(xiàn)了高機(jī)號(hào)和精細(xì)嵌花等高品質(zhì)毛衫的生產(chǎn)，充分滿足了市場(chǎng)需求。

1.3 經(jīng)編裝備

新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，使得經(jīng)編裝備在高精密、高效率、低能耗方面有了較大提升。以碳纖維復(fù)合材料為代表的輕質(zhì)高強(qiáng)部件的應(yīng)用，不論從設(shè)備的設(shè)計(jì)理念還是綜合性能都實(shí)現(xiàn)了顯著的改觀[3]。成圈機(jī)件運(yùn)動(dòng)的優(yōu)化、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展等也使經(jīng)編裝備的速度更快、機(jī)器門幅更寬。另外，節(jié)能技術(shù)、恒張力控制技術(shù)、賈卡精準(zhǔn)提花技術(shù)以及高速攝影和圖像處理技術(shù)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，也為經(jīng)編裝備的高精化提供了重要基礎(chǔ)。

國(guó)內(nèi)外的經(jīng)編機(jī)械制造商都紛紛不遺余力地為高精機(jī)型的豐富與提升做出努力。德國(guó)卡爾邁耶高速經(jīng)編機(jī)機(jī)速已達(dá)4 400 r/min，機(jī)號(hào)已達(dá)E50，四梳電子橫移經(jīng)編機(jī)速度2 100 r/min；賈卡經(jīng)編機(jī)達(dá)到E32使提花產(chǎn)品更為精致。我國(guó)研制的高速多軸向經(jīng)編機(jī)速度可達(dá)1 350 r/min，接近國(guó)際領(lǐng)先水平， 碳纖維多軸向經(jīng)編裝備也已開發(fā)成功，多梳花邊機(jī)機(jī)寬達(dá)685.8 cm，配備119把花梳， 可一次編織 4幅布，生產(chǎn)效率高，節(jié)省用工，但是相對(duì)而言，在中速和低速領(lǐng)域經(jīng)編裝備國(guó)內(nèi)與國(guó)外相差無(wú)幾，但在高速、高機(jī)號(hào)經(jīng)編機(jī)依然被國(guó)外公司壟斷控制。

在設(shè)備提升的基礎(chǔ)上，更多高品質(zhì)的經(jīng)編產(chǎn)品投入市場(chǎng)，如多梳蕾絲面料(機(jī)號(hào)為E28)、高機(jī)號(hào)高品質(zhì)彈力織物(機(jī)號(hào)為E50、)以及高性能經(jīng)編復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)織物等，在服用、裝飾用和產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域均實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效率的和產(chǎn)品檔次的提升。

針織裝備高精技術(shù)是高端針織產(chǎn)品的生產(chǎn)與推廣的基石，也是針織行業(yè)節(jié)能減排的前提，該技術(shù)的發(fā)展將有效推動(dòng)針織產(chǎn)品的定制化服務(wù)和針織行業(yè)的綠色發(fā)展。

2 針織智能生產(chǎn)技術(shù)

傳統(tǒng)制造與物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)結(jié)合，使信息化與工業(yè)化深度融合，為針織智能生產(chǎn)技術(shù)及其應(yīng)用提供良好的技術(shù)支撐。針織生產(chǎn)智能化即采用“人工智能”的理論、方法和技術(shù)處理信息與問題，可進(jìn)行自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自校正、自協(xié)調(diào)、自組織、自診斷及自修復(fù)等功能，以充分優(yōu)化生產(chǎn)流程、減少人力投入、提高生產(chǎn)效率。針織生產(chǎn)智能化主要通過(guò)針織裝備智能化、針織設(shè)計(jì)智能化、針織生產(chǎn)管理智能化和針織工序集成化等方面來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.1 針織裝備智能化

在新一代針織裝備的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中，引入信息技術(shù)，通過(guò)嵌入傳感器、軟件控制系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)及其他信息元器件，完成針織裝備的信息互聯(lián)。通過(guò)遠(yuǎn)程控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和遠(yuǎn)程故障診斷等技術(shù)實(shí)現(xiàn)裝備生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控和遠(yuǎn)程故障診斷，大大降低了針織裝備控制系統(tǒng)的維護(hù)成本，確保產(chǎn)品質(zhì)量，最大限度減少用戶損失。

國(guó)內(nèi)外具有前瞻性的企業(yè)和高校都逐漸把研發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到針織裝備智能化這一領(lǐng)域。圖1示出日本島精電腦橫機(jī)的i-DSCS智能線圈控制系統(tǒng)。這是一款可根據(jù)需要自動(dòng)控制送紗及實(shí)現(xiàn)紗線相反方向送紗的智能型系統(tǒng)[4]。德國(guó)卡爾邁耶整經(jīng)機(jī)照相自停系統(tǒng)，當(dāng)經(jīng)紗斷頭時(shí)，立即向整經(jīng)機(jī)車頭控制部分發(fā)信號(hào)，由車頭控制部分立即發(fā)出停車信號(hào)。 江南大學(xué)自主研發(fā)經(jīng)編裝備CAM系統(tǒng)，集成電子送經(jīng)、電子橫移、電子賈卡，同時(shí)還具有織物疵點(diǎn)在線檢測(cè)功能，先后與國(guó)內(nèi)10家紡機(jī)公司配套，銷售到美國(guó)、土耳其、印度和厄瓜多爾等6個(gè)國(guó)家，累計(jì)為企業(yè)改造和配套300多臺(tái)經(jīng)編裝備。

針織裝備智能化保證了生產(chǎn)的高質(zhì)量、高效率，大大降低了次品率，可有效避免企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，節(jié)約成本，同時(shí)，減少了社會(huì)資源的浪費(fèi)。

圖1 島精電腦橫機(jī)的i-DSCS智能線圈控制系統(tǒng)示意圖Fig.1 i-DSCS system of SHIMA SEIKI flat machine

2.2 針織設(shè)計(jì)智能化

智能化的設(shè)計(jì)流程是針織產(chǎn)品研發(fā)的重要基礎(chǔ)，利用B/S結(jié)構(gòu)技術(shù)、織物仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、圖像處理技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)開發(fā)出免安裝、免硬件、免維護(hù)，使用成本低，且方便快捷的針織智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)，用戶可直接通過(guò)電腦或移動(dòng)智能終端隨時(shí)隨地設(shè)計(jì)針織物，符合當(dāng)前針織產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和營(yíng)銷快時(shí)尚的理念。

較為典型且得到成功應(yīng)用的智能化針織設(shè)計(jì)系統(tǒng)的包括：德國(guó)斯托爾機(jī)械有限公司的M1PLUS系統(tǒng)專門為STOLL電腦橫機(jī)研發(fā)的花型設(shè)計(jì)軟件，操作便捷，功能強(qiáng)大；日本島精機(jī)制作所的SDS-ONE APEX3設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，具備紗線掃描、織物仿真、工藝設(shè)計(jì)、款式設(shè)計(jì)、紙樣制作、梭織、刺繡、畫圖、三維展示等功能；江南大學(xué)自主研發(fā)的針織CAD系統(tǒng)適用于所有針織物的工藝設(shè)計(jì)，其中經(jīng)編CAD系統(tǒng)中文版應(yīng)用于廣東、福建、江蘇、浙江等300多家針織企業(yè)，英文版已推廣至美國(guó)、意大利、墨西哥、西班牙等12個(gè)國(guó)家。

針織設(shè)計(jì)智能化為企業(yè)實(shí)現(xiàn)快速產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研發(fā)、快速產(chǎn)品更替和高效生產(chǎn)奠定了重要基礎(chǔ)。

2.3 針織生產(chǎn)管理智能化

針織智能化生產(chǎn)管理是在針織領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)兩化融合的重要組成部分。同時(shí)也是企業(yè)調(diào)整管理模式、提升管理水平、提高生產(chǎn)效率的有力途徑[5]。通過(guò)大數(shù)據(jù)采集與分析，優(yōu)化生產(chǎn)工序和提高產(chǎn)品的質(zhì)量。通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)、紫蜂協(xié)議(ZigBee)技術(shù)、無(wú)線局域網(wǎng)(Wi-Fi)技術(shù)、web(world wide web)技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)前道準(zhǔn)備、織造和后整理的全工序監(jiān)測(cè)，以數(shù)據(jù)分析反向指導(dǎo)生產(chǎn)管理，提高生產(chǎn)效率和管理精細(xì)化水平。

國(guó)外諸多針織機(jī)械制造企業(yè)都已著眼于此，并開發(fā)出相關(guān)系統(tǒng)推向市場(chǎng)，例如：斯托爾機(jī)械有限公司的PPS生產(chǎn)管理系統(tǒng)；島精機(jī)制作所的生產(chǎn)管理系統(tǒng)(shima production report，簡(jiǎn)稱SPR)；美名格-艾羅紡織機(jī)械有限公司的NETWORKER—織網(wǎng)者圓機(jī)車間管理系統(tǒng)和卡爾邁耶研發(fā)的基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的生產(chǎn)管理和在線服務(wù)系統(tǒng)——卡爾邁耶連線app等，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器用戶和技術(shù)支持人員之間快速高效的信息交流。國(guó)內(nèi)有江南大學(xué)為提高企業(yè)生產(chǎn)效率和管理精細(xì)化水平，自主開發(fā)互聯(lián)網(wǎng)針織MES(manufacturing execution system)系統(tǒng)[6]，如圖2[6]所示，以固網(wǎng)或移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為信息傳遞媒介，通過(guò)大數(shù)據(jù)采集與分析，實(shí)現(xiàn)前道準(zhǔn)備、織造和后整理的全工序監(jiān)測(cè)，以數(shù)據(jù)分析反向指導(dǎo)生產(chǎn)管理[7]，為針織企業(yè)提供完整的生產(chǎn)管理功能及實(shí)施方案。

圖2 互聯(lián)網(wǎng)針織生產(chǎn)管理系統(tǒng)(iKMS)架構(gòu)Fig.2 Framework of ″Knitting production management system based on the Internet″(iKMS)

2.4 針織工序集成化

針織工序集成化即生產(chǎn)過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)從原料—織造—針織產(chǎn)品—后整理—包裝的連續(xù)進(jìn)行?？s短工序，減少用工及生產(chǎn)占地面積，具備自動(dòng)化水平高、勞動(dòng)強(qiáng)度小、生產(chǎn)效率高。在針織制造中，整體服裝編織技術(shù)、自動(dòng)化的生產(chǎn)線及智能機(jī)器人等體現(xiàn)了連續(xù)化的生產(chǎn)過(guò)程。針織工序集成化是針織生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)信息化、智能化、高效化的綜合體現(xiàn)，眾多先進(jìn)技術(shù)與工藝的結(jié)合，將進(jìn)一步科學(xué)地整合資源，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的最大化。

3 針織服飾成形技術(shù)

針織服飾成形技術(shù)是利用參加編織的織針數(shù)量的增減、組織結(jié)構(gòu)的改變或線圈密度的調(diào)節(jié)編織形成全成形織物的生產(chǎn)技術(shù)，是針織生產(chǎn)中最具特色的技術(shù)之一[8-9]。它將傳統(tǒng)生產(chǎn)流程中的面料生產(chǎn)、制版、裁剪、縫制和后道整理通過(guò)“全成形或半成形生產(chǎn)”工序整合，有效縮短生產(chǎn)流程，減少原料消耗和用工成本。通過(guò)研究針織成形編織技術(shù)，開發(fā)無(wú)縫內(nèi)衣、全成形羊毛衫、無(wú)縫運(yùn)動(dòng)服裝、鞋材等成形產(chǎn)品，提高產(chǎn)品舒適性和功能性，實(shí)現(xiàn)針織服飾的定制化、快速化生產(chǎn)。

3.1 針織無(wú)縫內(nèi)衣

針織無(wú)縫工藝免除了頸、腰、臀等部位的接縫，保證了服裝穿著舒適度，同時(shí)，根據(jù)人體工程學(xué)原理，對(duì)不同部位和尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，顯著提升了針織服裝的適型性，減小了貼身服裝對(duì)于著裝者日常運(yùn)動(dòng)的束縛[10-12]。

圓緯編無(wú)縫設(shè)備依據(jù)人體不同部位和尺寸的要求，具有不同筒徑的無(wú)縫圓機(jī)，包括大圓機(jī)(筒徑 50.8～172.7 cm)、無(wú)縫內(nèi)衣機(jī)(筒徑33～43 cm)、褲管機(jī)(筒徑17.8～25.4 cm)和襪機(jī)(筒徑6.35～11.43 cm)。無(wú)縫內(nèi)衣產(chǎn)品以圓緯機(jī)生產(chǎn)為主流，近年來(lái)功能性紗線和E40高機(jī)號(hào)設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使產(chǎn)品更加輕薄、透氣并兼具塑身美體功能。

3.2 針織全成形毛衫

在橫編設(shè)備上實(shí)現(xiàn)毛衫全成形，是從大身和袖口羅紋開始編織3個(gè)圓筒，從紗線直接到毛衫成衣，省去了套口、縫合等多道工序。全成形毛衫1次成形縮短生產(chǎn)流程，減少勞動(dòng)力，且提高服裝的舒適性[13]。日本島精公司的MACH2X采用4針床編織技術(shù)，智能型數(shù)控線圈系統(tǒng)、精準(zhǔn)張力控制技術(shù)和分別調(diào)整前后兩片拉力的牽拉技術(shù)實(shí)現(xiàn)毛衫的一次成形，無(wú)需任何裁剪與縫合。橫編全成形技術(shù)將是未來(lái)針織重要的發(fā)展方向。

3.3 針織成形運(yùn)動(dòng)服裝

近年來(lái)，人們追求健康生活方式的熱情日益提升，運(yùn)動(dòng)與健身被廣為關(guān)注，與之匹配的服裝也成為消費(fèi)熱點(diǎn)[14]。成形運(yùn)動(dòng)服裝，因其科學(xué)的設(shè)計(jì)和特殊的生產(chǎn)工藝，具有優(yōu)異的穿著舒適性，和運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性。基于人體曲線變化進(jìn)行服裝款式與組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，貼體、彈性優(yōu)良，在人體皮膚、肌肉、骨骼拉伸收縮時(shí)起保護(hù)作用，并有效地降低對(duì)人體的運(yùn)動(dòng)束縛[15-16]。成形運(yùn)動(dòng)服裝多由圓緯編織造工藝生產(chǎn)，利用自動(dòng)扎口技術(shù)實(shí)現(xiàn)服裝的一體成形編織。同時(shí)，還可通過(guò)功能性紗線編織成形運(yùn)動(dòng)套裝，具有吸濕、排汗和抗菌等特性，進(jìn)一步提升了服裝的穿著舒適性。

3.4 針織成形鞋材

全球運(yùn)動(dòng)鞋市場(chǎng)需求每年達(dá)80億雙。成形鞋材以其結(jié)構(gòu)連續(xù)性、完整性、適型性、美觀性等特點(diǎn)，深受消費(fèi)者的青睞，如圖3所示。

圖3 針織成形鞋材Fig.3 Knitted full fashioning shoe-upper

成形鞋材產(chǎn)品以橫機(jī)為主，采用專用機(jī)型，通過(guò)改善牽拉機(jī)構(gòu)，使產(chǎn)品質(zhì)地更加緊密，不易變形，且色彩豐富，兼具花式與功能性結(jié)構(gòu)[17]。經(jīng)編鞋材產(chǎn)品在高效生產(chǎn)率方面有顯著優(yōu)勢(shì)，在花式結(jié)構(gòu)與色彩變化上還有待進(jìn)一步突破。圓緯編鞋材手感較軟、易拖散，生產(chǎn)效率高于橫機(jī)，研發(fā)重點(diǎn)在于優(yōu)化使用的紗線原材料[18-19]。

4 針織立體編織技術(shù)

針織立體編織技術(shù)指通過(guò)經(jīng)編、圓緯編或者橫編方法織造的具有三維結(jié)構(gòu)的針織物，結(jié)合高性能或特種纖維材料，作為結(jié)構(gòu)增強(qiáng)材料應(yīng)用于醫(yī)療、航空航天、交通、體育等多個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

4.1 結(jié)構(gòu)異形件

與編織相比，針織技術(shù)在某些結(jié)構(gòu)件成形和生產(chǎn)效率方面有更大的優(yōu)勢(shì)。

比較典型的產(chǎn)品體現(xiàn)在圓形多軸向結(jié)構(gòu)、多通管件、曲面超厚結(jié)構(gòu)等異形針織結(jié)構(gòu)上，它們已經(jīng)越來(lái)越明顯地體現(xiàn)出對(duì)傳統(tǒng)機(jī)織或編織材料的替代優(yōu)勢(shì)。以針織管狀結(jié)構(gòu)為例，其用途涉及汽車用油管、人造血管，如圖4所示。心臟支架壓縮管、工業(yè)用針織多通管，如圖5所示。多軸向多層經(jīng)編圓管織物等多個(gè)領(lǐng)域[20]。

圖4 針織人造血管Fig.4 Knitted artificial vessel

圖5 針織多通管結(jié)構(gòu)材料Fig.5 Knitted multi-way pipe

4.2 三維結(jié)構(gòu)材料

三維立體結(jié)構(gòu)織物通常為在雙針床經(jīng)編機(jī)、雙面圓緯機(jī)或者橫機(jī)上，采用高強(qiáng)纖維或功能性紗線織造的特殊材料[21-22]。由雙面網(wǎng)布和中間連接絲組成，雙面網(wǎng)布決定了傳統(tǒng)材料無(wú)可比擬的透氣性，中間連接絲為粗的滌綸單絲，保證了三維網(wǎng)布的回彈性，具有優(yōu)越的透氣透熱性、舒適的彈性、易洗快干，還可用于服裝、床墊、坐墊、睡墊、浴缸墊、摩托車坐墊等[23]。

另外，超大隔距雙針床經(jīng)編機(jī)產(chǎn)品，其脫圈板距離最大可達(dá)60 mm[24]，織物表面與橡膠、硅膠、PVC等材料復(fù)合之后成品厚度為150 mm以上，強(qiáng)化了回彈性、抗壓性、抗震性、吸音隔音性和保暖性。

4.3 負(fù)泊松比針織物

負(fù)泊松比材料因其特殊的結(jié)構(gòu)與性能，近年來(lái)備受學(xué)者重視，逐漸成為研究熱點(diǎn)。負(fù)泊松比針織物也為針織結(jié)構(gòu)的新功能與新用途開拓了更廣泛的應(yīng)用空間。

負(fù)泊松比針織物可以通過(guò)經(jīng)編或橫編的方法實(shí)現(xiàn)內(nèi)凹結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、折疊結(jié)構(gòu)等立體結(jié)構(gòu)的成形[25-26]。與傳統(tǒng)材料相比，此類織物在剪切模量、抗壓痕性、斷裂韌性、同向曲率、能量吸收能力、滲透性等方面都較傳統(tǒng)織物有所提高[27-28]?？捎糜谖男?、防彈背心、頭盔、護(hù)膝等，智能醫(yī)用紡織品，曲面復(fù)合材料的增強(qiáng)體，隔音、防爆材料等多個(gè)領(lǐng)域，前景廣闊。

5 針織智能穿戴產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用

智能穿戴是對(duì)日常穿戴進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)、開發(fā)出可穿戴的智能設(shè)備。針織技術(shù)是智能穿戴裝備的優(yōu)選載體和制造方式。

5.1 針織智能穿戴產(chǎn)品的開發(fā)

針織智能穿戴有多種設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方式，如：以線圈結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的導(dǎo)電材料的在小應(yīng)力下容易改變形狀，可引起織物電阻的相應(yīng)變化，是大變形應(yīng)變傳感器的理想結(jié)構(gòu)；通過(guò)研究針織結(jié)構(gòu)柔性傳感器的材料、組織結(jié)構(gòu)對(duì)織物電-力學(xué)性能的影響，重點(diǎn)探討柔性傳感器的靈敏度和穩(wěn)定性，功能的耐久性，價(jià)格和規(guī)模化生產(chǎn)問題[29]；通過(guò)針織提花技術(shù)和針織成型技術(shù)等，研制耐用、透氣、柔軟且易于改變形態(tài)，可拉伸及洗滌的針織電路，具有良好的電穩(wěn)定性和較小的相對(duì)電阻變化，耐水洗、耐拉伸，使用壽命長(zhǎng)。

5.2 針織智能穿戴產(chǎn)品的應(yīng)用

智能穿戴設(shè)備自2014年異軍突起，以智能手環(huán)、手表、眼鏡為主要載體的“戴”設(shè)備發(fā)展迅猛。2015年載有智能元器件的智能服裝成為突破性的智能穿戴技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)追蹤(步數(shù)、路線、能量消耗、姿勢(shì))和體征監(jiān)測(cè)(睡眠、心跳、呼吸、體溫、血壓、體表壓力)[30]。在2016年迎來(lái)了針織智能服裝產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)，全年出貨量將達(dá)到2 600萬(wàn)件，穿著舒適、可機(jī)洗、時(shí)尚化、個(gè)性化的智能服裝成為智能穿戴技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。

在科技發(fā)展的今天，人們對(duì)穿衣的要求不僅僅是美觀御寒，需要通過(guò)每天必備的服裝實(shí)現(xiàn)更多的功能來(lái)滿足需求，傳統(tǒng)服裝從千百年來(lái)的單一功能演變到近代的功能型服裝，隨科技的進(jìn)步、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，智能服裝必然會(huì)成為下一時(shí)代的穿衣潮流。

6 結(jié) 語(yǔ)

當(dāng)今，針織技術(shù)高效化、精細(xì)化、信息化的發(fā)展態(tài)勢(shì)已非常顯著。高精密設(shè)備制造技術(shù)、領(lǐng)先的數(shù)字化控制技術(shù)、智能的生產(chǎn)管理技術(shù)和先進(jìn)的成形編織技術(shù)是國(guó)內(nèi)外針織產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共同目標(biāo)。我國(guó)應(yīng)緊緊抓住新一輪產(chǎn)業(yè)革命的新機(jī)遇，在新的形勢(shì)下，挖掘和搶占先機(jī)，迅速融入“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃，深入開展兩化融合，加快針織裝備智能化技術(shù)研究與推廣應(yīng)用，促進(jìn)針織生產(chǎn)管理模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)，建立綠色低碳的可持續(xù)生產(chǎn)模式，提高針織產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)針織大國(guó)向針織強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變。

FZXB

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Developmentstatusandtendencyofknittingtechnologyinnovation

JIANG Gaoming, GAO Zhe
(EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology,MinistryofEducation,JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China)

In order to accelerate the development and application of intelligent knitting technology, the characteristics of knitting industry in China were presented. The latest technologies, typical products and advanced applications were deeply discussed in five technology aspects, including high precision of knitting equipment, intelligent manufacture, knitted garment forming, 3-D knitting and knitted wearable intelligent apparel. Meanwhile, the future development prospect was put forward according to the downward trend of the present knitting industry. It was emphasized that the whole industry should grasp the opportunity to employ the concept of ″Internet +″ and deepen the integration of industrialization and informatization, and to promote the industrial upgrading, enhance the competitiveness and realize the country of knitting power as well.

knitting technology; high precision; intelligent manufacture; forming technology; 3-D knitting; intelligent wear

10.13475/j.fzxb.20161200408

TS 183.3

A

2016-12-02

2017-09-09

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61772238)；國(guó)家工信部智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化與新模式應(yīng)用項(xiàng)目子課題(1064130201160660)；江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(BK20151129)； 江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目(蘇政辦發(fā)[2014]37號(hào))

蔣高明(1962—)，男，教授，博士。主要研究方向?yàn)獒樋椦b備數(shù)字化控制、針織智能化生產(chǎn)與管理、針織互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。E-mail：jgm@jiangnan.edu.cn。