三層雙色立體提花經(jīng)編鞋材的開發(fā)

張 琦， 魏 莉， 夏風林

(1. 江南大學 教育部針織技術(shù)工程研究中心， 江蘇 無錫 214122； 2. 武漢紡織大學 湖北省數(shù)字化紡織裝備重點實驗室， 湖北 武漢 430077)

現(xiàn)有的一次成形雙針床經(jīng)編鞋材主要分為兩大類：一類是雙針床單賈卡經(jīng)編機鞋材，此類產(chǎn)品擁有間隔層，但無法形成雙色效應[1]；一類是雙針床雙賈卡經(jīng)編機鞋材，此類產(chǎn)品可形成雙色效應，但不帶間隔層[2]。目前市場上同時兼具雙色效應與間隔層的雙針床經(jīng)編鞋材產(chǎn)品，都是通過將經(jīng)編雙賈卡雙色織物與普通的雙針床經(jīng)編間隔織物貼合的方法來實現(xiàn)。這種鞋材加工方式不但增加了生產(chǎn)工序，還會因這道額外增加的工序而產(chǎn)生有毒氣體，對人體健康有害，不滿足一次成形的快速化與綠色化加工發(fā)展要求[3]。

圖1 賈卡經(jīng)編機梳櫛配置圖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

機器類型梳櫛編織位置前針床 后針床 前后針床雙針床單賈卡經(jīng)編機(圖1(a)RDPJ7/1)GB1、GB2JB5、GB6、GB7GB3、GB4形成間隔層雙針床雙賈卡經(jīng)編機(圖1(b)RDPJ4/2)GB1GB4JB2、JB3根據(jù)需要在前后針床選擇性地編織,并將前后片緊密地連接起來新型雙針床雙賈卡立體提花經(jīng)編機(圖1(c)改造后的RDJ6/2)GB1、GB2JB5、GB6GB3形成間隔層,JB4根據(jù)需要選擇性地在前后針床進行編織,結(jié)合新工藝不會將前后片緊密連接

為突破帶間隔層雙色立體提花鞋材一次性成形生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸，本文通過重組雙針床經(jīng)編機的梳櫛配置關(guān)系，開發(fā)可成圈編織的雙賈卡提花控制系統(tǒng)，設計“線”連接工藝完成間隔絲的襯入等技術(shù)手段，為三層雙色立體提花經(jīng)編鞋材的一次性全成形快速生產(chǎn)提供了綜合性技術(shù)解決方案，實現(xiàn)了經(jīng)編鞋材真正意義上的短流程快速化綠色生產(chǎn)。

1 編織機構(gòu)與控制系統(tǒng)

1.1 雙針床雙賈卡立體提花編織機構(gòu)

圖1(a)為單賈卡雙針床RDPJ7/1梳櫛配置圖[4]，其中：GB1、GB2只在前針床進行編織；GB6、GB7只在后針床編織；GB3、GB4為間隔梳在前/后針床依次成圈，利用間隔絲將前/后片連接形成帶有間隔層的織物。1把賈卡梳JB5只能在后針床編織，因此只能形成有間隔層的單面單色提花織物。圖1(b)為普通雙賈卡雙針床RDPJ4/2梳櫛配置圖[5]，其中：GB1只在前針床編織；GB4只在后針床編織，無特定專用間隔梳；但2把賈卡梳JB2、JB3在前/后針床均可編織，可利用賈卡梳在前/針床的編織動作將織物前后片特定部位相聯(lián)，再配合2把賈卡梳穿上不同顏色或者不同染色性能的紗線，即可形成無間隔層的雙面混色織物[6]。

通過分析普通雙針床單賈卡和雙針床雙賈卡的梳櫛配置關(guān)系，對比不同梳櫛配置下所能生產(chǎn)織物的不同類型與特征，為滿足間隔層雙色立體提花織物的一次性成形織造需求，將原本用來生產(chǎn)無縫中空提花織物的RDJ6/2機臺梳櫛配置改造成如圖1(c)所示。與生產(chǎn)無縫中空產(chǎn)品不同，改造后的地梳GB1、GB2用于前針床墊紗成圈形成織物前表層；JB5、GB6用于后針床墊紗成圈形成織物的后表層；GB3作為特定專用間隔梳在前/后針床依次成圈形成中間間隔層，控制賈卡梳JB4在前/后針床均可進行選擇性成圈編織。當為2把賈卡梳穿上不同顏色或染色性能不同的紗線進行編織時，即可順利織造出具有間隔層與雙色效應的立體提花新型經(jīng)編鞋材。表1示出普通雙針床賈卡經(jīng)編機與改造后的新型雙針床雙賈卡經(jīng)編機梳櫛配置方案對比。

1.2 雙針床雙賈卡立體提花控制系統(tǒng)

針對雙賈卡提花控制系統(tǒng)在主軸1個編織周期內(nèi)存在2把賈卡梳在前/后針床的4次同步偏置觸發(fā)控制要求[7]，以及提花信息數(shù)據(jù)量大且偏置數(shù)據(jù)刷新實時率高的控制特征，設計了如圖2所示的雙賈卡立體提花控制系統(tǒng)。采用100 Mbps以太網(wǎng)(Ethernet)聯(lián)接花型管理層與控制層賈卡提花控制器完成賈卡提花信息數(shù)據(jù)的高速下載，采用2 Mbps G_Link現(xiàn)場總線聯(lián)接賈卡提花控制器與現(xiàn)場層各賈卡控制單元實現(xiàn)賈卡導紗針偏置數(shù)據(jù)實時刷新的3層2級式總線系統(tǒng)架構(gòu)，利用主軸角度信號的硬同步傳輸實現(xiàn)控制層與現(xiàn)場層偏置觸發(fā)角度與時刻的同步，利用各賈卡控制單元內(nèi)嵌以復雜可編程邏輯器件(CPLD)作為微控制器的硬件編程實現(xiàn)賈卡導紗針的驅(qū)動與控制一體化分組，從而實現(xiàn)可利用多個賈卡控制單元的并行同步觸發(fā)以提高系統(tǒng)響應實時性，減少現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)，提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸與實時控制的準確性與可靠性。

表2 芝麻點提花原理Tab.2 Jacquard principle of sesame dot

2 三層雙色提花鞋材提花原理

三層雙色新型立體經(jīng)編提花鞋材不僅要求具備普通雙針床雙賈卡鞋材的雙色效果，還需具備雙針床單賈卡鞋材的間隔層結(jié)構(gòu)，才能在滿足時尚美觀追求的同時，擁有特殊的具有抗壓縮性三維立體結(jié)構(gòu)[8]，且在生產(chǎn)織造時還能一次成形，這樣的新型經(jīng)編鞋材產(chǎn)品才能擁有更為廣闊的市場前景。

2.1 普通雙針床雙賈卡提花原理

普通雙針床雙賈卡的提花效應主要有2種：芝麻點效應與純雙色效應。在編織芝麻點提花效應中，前賈卡梳的墊紗數(shù)碼為1-0-1-1/1-2-1-1//，后賈卡梳的墊紗數(shù)碼為1-1-1-2/1-1-1-0//，且前賈卡梳的工作情況分為2種：只在前針床編織形成網(wǎng)孔、厚、薄組織；或在前/后針床都進行編織。

以前賈卡為例，芝麻點提花原理常用賈卡偏移信息如表2[9]所示?？梢钥闯觯百Z卡在后針床奇數(shù)橫列發(fā)生偏移時，即可在后片形成一個芝麻點。在編織芝麻點效應時，因前賈卡梳只能整體向左偏移，故當前賈卡梳墊紗數(shù)碼為1-0-1-1/1-2-1-1//時，其無法在后針床形成1-0/1-2//、1-0/2-3//的厚、薄組織；當后賈卡梳墊紗數(shù)碼為1-1-1-2/1-1-1-0//時，亦無法在前針床形成厚、薄組織。因此，為了讓2把賈卡梳在前/后針床均能形成厚、薄、網(wǎng)孔組織的純雙色效應，通過修改2把賈卡梳的墊紗數(shù)碼為1-0-1-2/1-2-1-0//或者1-0-1-0/1-2-1-2//，再配合前/后地梳的墊紗效應：GB1，1-0-0-0/0-1-1-1//，滿穿；JB2，1-0-1-2/1-2-1-0//，滿穿；JB3，1-0-1-2/1-2-1-0//，滿穿；GB4，0-0-0-1/1-1-1-0//，滿穿。結(jié)合如表3所示的純雙色提花原理[10]，即可獲得純雙色效應。

通過對比表2、3中普通雙針床雙賈卡2種提花工藝發(fā)現(xiàn)，在如圖3(a)所示的芝麻點效應中，雖然前賈卡與后賈卡可分別在前/后針床進行編織，但每形成1個芝麻點，前賈卡就得到后針床成圈1次(以后針床為效應面)，使得織物前/后層之間因密集的“點”連接而存在密集的賈卡紗線，不利于間隔紗的編織；同樣對于圖3(b)所示的純雙色效應，因2把賈卡梳的基本組織都為1-0-1-2/1-2-1-0//，賈卡梳在不偏移的時候，在前/后針床都進行編織，這樣的墊紗運動將導致在織物前/后層之間，在白色區(qū)域內(nèi)因大片的“面”連接而存在密集的賈卡紗線，也不利于間隔紗的編織。由此可見，普通的芝麻點與純雙色效應工藝都會使得織物的前/后層緊密地連接在一起，不利于間隔層的形成，因此這類工藝不適合三層雙色立體鞋材的生產(chǎn)。

表3 純雙色提花原理Tab.3 Jacquard principle of pure color

提花效應JB4JB5墊紗數(shù)碼 偏移信息墊紗數(shù)碼偏移信息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 改進雙針床雙賈卡立體提花原理

針對普通雙針床雙賈卡芝麻點與純雙色提花工藝均因前/后片“點”或“面”連接過密，不利于形成織物支撐間隔層的弊端，在結(jié)合2種普通雙賈卡基本工藝特征的基礎上，對雙賈卡工藝進行改進，設計了如圖4所示的色塊立體提花效應，通過只在黑色區(qū)域與白色區(qū)域的邊緣進行“線”連接，在白色區(qū)域與黑色區(qū)域內(nèi)無賈卡紗連接，從而實現(xiàn)在前/后片之間方便地織入支撐間隔紗。

圖4 色塊效應實物圖Fig.4 Samples with color blocks

表4示出改進后的雙針床雙賈卡色塊效應立體提花原理。假設JB4采用A色紗線，JB5采用B色紗線，以后針床為效應面，JB4的基本墊紗數(shù)碼為1-0-1-1/1-2-1-1//，JB5的基本墊紗數(shù)碼為1-1-1-2/1-1-1-0//。若要JB4的紗線顏色顯示在效應面的某一區(qū)域，則JB4的偏移信息為HTTHTHHT，JB5的偏移信息為HHTTHHTT；若要JB5的紗線顏色顯示在效應區(qū)的某一區(qū)域，則JB4的偏移信息為HHTTTTHH，JB5的偏移信息為HHHHHHTT。這種雙色效應形成的色塊效果，在色塊中間部分前后片無連接，只在色塊的邊沿部分前后片有連接，十分利于間隔層的形成。因此，在這種“線”連接的工藝基礎上，再增加墊紗數(shù)碼為1-0-2-1/2-3-1-2//的間隔紗梳GB3，即可選用滌綸單絲構(gòu)造“V”字型三角支撐結(jié)構(gòu)，從而形成兼具良好通氣性與抗壓性的彈性可恢復織物間隔層。

3 三層雙色提花經(jīng)編鞋材織樣驗證

以圖5所示意匠圖和織樣為例，在進行產(chǎn)品設計時，首先確定其鞋樣樣稿橫向尺寸H為41 cm，縱向尺寸Z為26 cm，根據(jù)機號、原料等因素確定其橫密E為9.5橫列/cm，縱密F為12橫列/cm。根據(jù)公式[11]：花寬K=H×E，花高G=Z×F，確定其花寬K為219，花高G為390。再將菲林稿導入WKCAD軟件中，用不同的色塊對鞋樣進行組織劃分，最后完成鞋樣功能分區(qū)后，根據(jù)不同需求，對各個區(qū)域進行組織覆蓋，完成如圖5(a)、(b)所示的賈卡意匠圖。

圖5 意匠圖與織樣Fig.5 Jacquard drafted pattern and sample.(a) Front pattern；(b)Behind pattern；(c) Sample

JB4的基本墊紗組織為1-0-1-1/1-2-1-1//，JB5的基本墊紗組織為1-1-1-2/1-1-1-0//；當前賈卡梳JB4不發(fā)生偏移或者前后針床都發(fā)生偏移的時候，只在前針床形成薄組織(1-0/1-2//)，其偏移信號分別為HHHHHHHH或TTHHTTHH；當前賈卡梳JB4在前針床偶數(shù)橫列發(fā)生偏移時，就會在前針床形成厚組織(1-0/2-3//)，偏移信號為HHHHTTHH；當前賈卡梳JB4在前針床奇數(shù)橫列發(fā)生偏移時，只在前針床形成網(wǎng)孔組織(1-0/0-1//)；當前賈卡JB4偏移信號為HTTHTHHT(1-0-1-1/1-2-1-1//)，后賈卡偏移信號為HHTTHHTT(1-1-2-3/1-1-2-1//)，則前賈卡會在后針床編織成圈，形成色塊效應。同理，JB5也配合產(chǎn)生相應偏移效果。

此立體提花新型經(jīng)編鞋材在新改進的RDJ6/2雙針床雙賈卡立體提花經(jīng)編機上進行織樣生產(chǎn)驗證：該機器各梳櫛配置關(guān)系已根據(jù)圖1(c)進行了改進調(diào)整，控制系統(tǒng)也升級為如圖2所示的采用雙總線架構(gòu)的雙賈卡提花控制系統(tǒng)，同時該機還配備了雙針床隔距調(diào)節(jié)、賈卡梳EL和電子送經(jīng)等輔助功能。表5示出此產(chǎn)品的上機工藝參數(shù)。經(jīng)編鞋材對撕裂強度、耐磨性和耐曲折性都有一定的要求，常用的生產(chǎn)材料為滌綸、錦綸，在生產(chǎn)雙色鞋材時，會選擇染色性能不同的原料，如滌綸和錦綸或者滌綸和陽離子滌綸，針對以上原則鞋面表層紗線選擇了166.7 dtex陽離子滌綸和222.2 dtex普通滌綸作為原料，間隔層起到連接2個表層的作用，需要具有一定的抗壓縮性能，一般選用模量稍大的且具有一定抗彎剛度的滌綸單絲等，因此間隔絲使用33.3 dtex滌綸單絲，并采用了“V”字形結(jié)構(gòu)。經(jīng)成功織樣生產(chǎn)，得到實物如圖5(c)所示。

表5 織樣上機參數(shù)Tab.5 Machine parameters

4 結(jié) 論

1)利用新型雙針床雙賈卡立體提花經(jīng)編機在大批量生產(chǎn)三層雙色立體提花經(jīng)編鞋材，即一次成形的帶有間隔層的雙色立體提花經(jīng)編產(chǎn)品時，需要綜合考慮編織機構(gòu)配置、提花動作控制、工藝設計方法等多種因素的相互影響。

2)在生產(chǎn)普通經(jīng)編無縫內(nèi)衣的雙針床雙賈卡經(jīng)編機上加裝1把專用間隔梳用于形成間隔層，再配以能夠控制前賈卡梳在前/后針床都可以進行選擇性成圈的雙賈卡提花控制系統(tǒng)，可成功實現(xiàn)帶間隔層的雙色立體提花經(jīng)編鞋材的一次性成形編織。

3)通過對現(xiàn)有典型雙色提花工藝中的芝麻點和純雙色效應的編織原理分析可知，其在雙色提花時難以襯入間隔絲的原因是織物前后片過密的“點”連接或者“片”連接，進而設計出采用“線”連接的色塊效應工藝，十分有利于雙針床雙色提花織物間隔層的形成，可作為帶間隔層的雙色立體提花經(jīng)編鞋材的一種有效的工藝設計方法。

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