短纖紗經(jīng)編織物生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究進展

蔣高明， 程碧蓮， 萬愛蘭， 李炳賢

(江南大學(xué) 針織技術(shù)教育部工程研究中心， 江蘇 無錫 214122)

紡織產(chǎn)業(yè)是我國重要的民生產(chǎn)業(yè)和具備國際競爭優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)，更是高新科技運用與時裝發(fā)展的重點行業(yè)，與滿足人民對美好生活向往和全面建成小康社會緊密關(guān)聯(lián)。天然纖維類短纖紗針織面料因柔軟、彈性、親膚等優(yōu)越性能，被廣泛應(yīng)用于內(nèi)衣、T恤、褲料等常規(guī)服飾品及運動休閑類服裝面料。短纖紗經(jīng)編技術(shù)在紡織面料的開發(fā)應(yīng)用上具有很大的發(fā)展空間。

短纖紗經(jīng)編織物具有吸濕、免熨燙、容易養(yǎng)護等優(yōu)良特性，其在服飾和家紡等產(chǎn)品領(lǐng)域的使用上呈現(xiàn)明顯增長態(tài)勢[1-2]?！都徔椆I(yè)“十三五”科技進步綱要》中把短纖紗的經(jīng)編技術(shù)開發(fā)納入三個重要內(nèi)容之中,此外，針織高速優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)技術(shù)和針織物疵點在線識別系統(tǒng)也是“十三五”重點科技攻關(guān)項目研究方向。我國有成熟的紡織產(chǎn)業(yè)鏈和技術(shù)積累，已具備自主研發(fā)和創(chuàng)造的能力，短纖紗經(jīng)編技術(shù)的研發(fā)將通過紡紗、經(jīng)編裝備、控制、計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多個領(lǐng)域的協(xié)同創(chuàng)新，研究適合經(jīng)編高速生產(chǎn)的短纖紗材料，研發(fā)短纖紗經(jīng)編高速生產(chǎn)裝備，推動整個行業(yè)的技術(shù)進步，推進針織智能制造。

短纖紗由于自身強力、延伸性和毛羽量、高成本和低效率生產(chǎn)等問題,制約著其發(fā)展前景。近年來,隨著原料制造技術(shù)和加工工藝方式的不斷進步,以及現(xiàn)代經(jīng)編機械的進一步發(fā)展,使得短纖紗經(jīng)編生產(chǎn)中的問題得以改善。這些改善雖促進了短纖紗在外衣服飾、內(nèi)衣織物、裝飾用產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用,但仍未實現(xiàn)低成本的高速經(jīng)編產(chǎn)品。

本文基于短纖紗經(jīng)編生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)難點，從經(jīng)編生產(chǎn)中的整經(jīng)、高速生產(chǎn)、清潔生產(chǎn)、智能生產(chǎn)和全成形經(jīng)編生產(chǎn)5個方面論述了短纖紗經(jīng)編生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，總結(jié)了短纖紗在襯衫、內(nèi)衣、褲料以及蕾絲面料上的應(yīng)用，以期為短纖紗經(jīng)編生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新提供一定的參考意義。

1 短纖紗經(jīng)編生產(chǎn)技術(shù)難點

短纖紗由于強伸度差、易產(chǎn)生飛花等問題,通?？稍诘蜋C號的經(jīng)編機上低速生產(chǎn),在部分高機號、高速經(jīng)編機上生產(chǎn),存在生產(chǎn)效率和成品率低等問題。短纖紗在經(jīng)編生產(chǎn)中的問題主要有：1)強力低。短纖紗強力低，條干均勻性差，易產(chǎn)生斷紗影響生產(chǎn)效率。2)毛羽多。短纖紗在整經(jīng)和織造過程中因摩擦使紗線表面毛羽脫落產(chǎn)生飛花，飛花堵塞針槽，造成織針損傷和布面疵點，同時使紗體斷裂強力和斷裂伸長降低。3)延伸性小。短纖紗尤其是棉紗延伸性小，在經(jīng)編成圈時難以承受梳櫛前后擺動及針前針背橫移產(chǎn)生的張力波動，易造成紗線斷裂。4)捻度大。與長絲相比，短纖紗為提高強力而加捻易造成紗線扭結(jié)，導(dǎo)致短纖紗整經(jīng)和織造時張力較大，產(chǎn)生的斷紗處理相對困難。5)成本高。相同織物面密度下，經(jīng)編紗原料比緯編和機織原料細(xì)，經(jīng)編用短纖紗的線密度在18 tex以上，其中，紗線越細(xì)，成本越高，且紗線強力下降。綜上，短纖紗生產(chǎn)中遇到的問題，雖是其產(chǎn)品開發(fā)的壁壘，但也是其產(chǎn)品的潛力所在。只要克服這些難題，短纖紗產(chǎn)品將擁有更加廣闊的市場前景。

2 短纖紗經(jīng)編生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 短纖紗經(jīng)編整經(jīng)技術(shù)

整經(jīng)是生產(chǎn)經(jīng)編產(chǎn)品的準(zhǔn)備工序，相當(dāng)于傳統(tǒng)緯編的絡(luò)紗。整經(jīng)質(zhì)量對經(jīng)編產(chǎn)品至關(guān)重要，經(jīng)編中百分之八十的疵點是由整經(jīng)質(zhì)量不良所產(chǎn)生的[1]。短纖紗經(jīng)編織造時對紗線的毛羽、拉伸強力和斷裂伸長率要求較高，同時在經(jīng)編的整經(jīng)過程中，毛羽和飛花不宜過多，否則會造成紗線纏結(jié)、斷經(jīng)等，阻礙整經(jīng)和織造過程的順利進行,降低生產(chǎn)效能[3-4]。針對短纖紗毛羽多、強力低、有弱節(jié)、捻度高及表面摩擦因數(shù)大等特性，結(jié)合不同紡紗方式，研究前處理劑對短纖紗上漿率、拉伸斷裂性能、摩擦性能以及毛羽性能的影響，通過對比分析得到適合經(jīng)編使用的前處理劑，改善短纖紗的物理性能以適應(yīng)經(jīng)編高速生產(chǎn)。

針對短纖紗毛羽多、強力低等問題，可通過改善經(jīng)編機裝置來實現(xiàn)短纖紗的高效生產(chǎn)。江南大學(xué)針織中心在已有的電腦拷貝式整經(jīng)機[5]基礎(chǔ)上，研制短纖紗經(jīng)編整經(jīng)機，如圖1所示。在該整經(jīng)機中設(shè)計了筒子架及飛花清除技術(shù)，有效降低了飛花的二次污染，并設(shè)計了分層上漿設(shè)備和壓輥，能使短纖紗表層的毛羽貼服、漿液滲入均勻，從而提高短纖紗紗線強力，實現(xiàn)短纖紗的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。

圖1 短纖紗經(jīng)編整經(jīng)機Fig.1 Spun yarn warp warping machine

2.2 高速生產(chǎn)技術(shù)

整經(jīng)和織造過程中紗線都受到張力作用，只有在合適的張力條件下才能保證紗線高速生產(chǎn)。其中短纖紗在經(jīng)編成圈過程中，依次受到導(dǎo)紗桿、分紗筘、張力桿、導(dǎo)紗梳和織針等影響而產(chǎn)生張力波動。其中,張力桿對平衡經(jīng)紗在每個成圈階段時的張力都具有重要影響,因此必須通過調(diào)整各梳櫛的短纖紗根數(shù)來調(diào)整張力桿彈簧片優(yōu)化的張力補償,使張力桿維持松弛與平衡的頻率。另外,還需要通過穩(wěn)定機速,防止因機速突變而導(dǎo)致的平衡經(jīng)紗張力劇烈震蕩[6]。

短纖紗強力低、延伸性小的特性，極大阻礙了其高速生產(chǎn)。為此文獻[7-8]設(shè)計了短纖紗經(jīng)編機預(yù)彎紗成圈技術(shù)，降低紗線間摩擦力和彎紗張力；并且研究了動態(tài)自適應(yīng)的高速電子橫移運動控制算法，使其與曲軸連桿設(shè)計相結(jié)合，保證梳櫛橫移運動平穩(wěn)、無沖擊。文獻[9-10]通過研究短纖紗張力的波動變化規(guī)律，建立短纖紗動態(tài)張力補償?shù)目刂颇Ｐ蚚11]，運用預(yù)先規(guī)劃的前饋控制系統(tǒng)，開發(fā)短纖紗張力動態(tài)補償系統(tǒng)，以實現(xiàn)降低短纖紗張力峰值、減緩波動的動態(tài)調(diào)節(jié)效應(yīng)，有效推動了短纖紗經(jīng)編的高速生產(chǎn)。

2.3 清潔生產(chǎn)技術(shù)

針對成圈區(qū)域形成的飛花積聚，通過在經(jīng)編機成圈區(qū)域設(shè)置如圖2所示吹風(fēng)系統(tǒng)和吸風(fēng)裝置，編織時將吹風(fēng)系統(tǒng)吹出的飛花及棉紗與導(dǎo)紗針摩擦產(chǎn)生的脫落毛羽同時吸走，實現(xiàn)短纖紗經(jīng)編的清潔生產(chǎn)。

圖2 短纖紗智能型高速經(jīng)編機吹吸風(fēng)系統(tǒng)示意圖Fig.2 Schematic diagram of blowing and suction system of spun yarn intelligent high-speed warp knitting machine

蔣高明等[12-13]通過研究短纖紗經(jīng)編機成圈區(qū)域飛花形成規(guī)律，建立了成圈區(qū)域的吹塵/吸塵空氣流場模型，并對吸風(fēng)口外流場產(chǎn)生的負(fù)壓進行仿真和分析，為短纖紗經(jīng)編機飛花清除系統(tǒng)的設(shè)計和研究提供了思路和理論依據(jù)。

2.4 智能生產(chǎn)技術(shù)

隨著中國紡織裝備工業(yè)智能化技術(shù)水平的日益提升,機器視覺正替代人眼、紅外線等傳統(tǒng)檢測方式，幫助生產(chǎn)單位更清楚、準(zhǔn)確地看清每個細(xì)微場景，推動生產(chǎn)型企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級。

Li等[14-15]提出了一種新的織物疵點檢測算法。該算法使用了最佳橢圓Gabor濾波器(EGF)。最佳橢圓Gabor濾波器(EGF)相對于濾波器組方法，需要的濾波器更少，過濾所需的時間更少。該方法在測試流程中，以最佳EGF卷積法對樣本圖片缺陷進行判定,并用自適應(yīng)閾值技術(shù)來定位缺陷，提高了織物疵點檢測的質(zhì)量和效率[14]。

圖3示出江南大學(xué)自主研制的短纖紗智能型高速經(jīng)編機。該系統(tǒng)可與經(jīng)編生產(chǎn)管理系統(tǒng)集成，實現(xiàn)短纖紗經(jīng)編面料的智能生產(chǎn)。江南大學(xué)自主開發(fā)的短纖紗經(jīng)編疵點在線監(jiān)測系統(tǒng)，主要應(yīng)用于超高分辨線陣掃描工業(yè)攝像頭和高速圖像傳輸和處理技術(shù)，實時處理圖像，在線監(jiān)測紡織疵點[16-18]。該系統(tǒng)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機器自學(xué)習(xí)的濾波器優(yōu)選算法,構(gòu)建實時動態(tài)紡織疵點圖像庫[19]，以提升疵點的辨識速率與精度,并利用網(wǎng)絡(luò)接口連至服務(wù)器進行定期上傳，自動計算紡織疵點并解析疵點形成的原因；并采用了互聯(lián)網(wǎng)即時數(shù)據(jù)采集技術(shù)，把傳統(tǒng)經(jīng)編機當(dāng)作網(wǎng)絡(luò)終端，實現(xiàn)短纖紗的智能生產(chǎn)。

圖3 短纖紗智能型高速經(jīng)編機Fig.3 Intelligent high-speed warp knitting machine for spun yarn

2.5 全成形經(jīng)編技術(shù)

全成形經(jīng)編技術(shù)是在配置2列背對背相互平行安裝針床的雙針床經(jīng)編機上生產(chǎn)經(jīng)編成形針織產(chǎn)品的一類針織生產(chǎn)技術(shù)[20]。其中，短纖紗經(jīng)編全成形產(chǎn)品具備了一次性成形，合體舒適的特點。

近3年，國際一線時尚及運動品牌如耐克、阿迪達(dá)斯、西弗拉等先后開發(fā)了經(jīng)編全成形短纖紗服裝系列產(chǎn)品。具有代表性的短纖紗經(jīng)編全成形產(chǎn)品是意大利西弗拉2018年慕尼黑ISPO展會展出美麗奴羊毛紗線全成形運動服裝，可保溫隔熱、透氣吸濕、調(diào)節(jié)身體微氣候環(huán)境；該系列產(chǎn)品不僅助力意大利西弗拉銷售額增長70%，也為全球時尚和運動領(lǐng)域知名品牌開發(fā)定制新品。

3 短纖紗經(jīng)編產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用

3.1 短纖紗經(jīng)編襯衫面料

純棉機織物在穿著和水洗過程中，易起褶皺且無彈性有束縛感，而經(jīng)編織物結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)固、彈力程度中等，既可克服機織物的易褶皺弊端，又具有針織面料的輕柔舒適、拉伸自如等優(yōu)勢，使得經(jīng)編襯衫面料更加適應(yīng)于新型中高檔襯衫面料潮流[21-22]。

襯衫面料是短纖紗經(jīng)編應(yīng)用的主要領(lǐng)域。襯衫面料一般采用全棉9～15 tex單紗、4～8 tex×2股線本白或色紗，若采用絲光棉或液氨整理能減少布面毛羽提高滑爽度。生產(chǎn)時采用2把或4把梳櫛交織，線圈受力均衡穩(wěn)定，布面平整，尺寸穩(wěn)定性好，與梭織相比有一定的延伸性，全棉吸濕舒適，滌/棉交織挺括有身骨，具有天然抗皺免燙性能。

在市場推廣方面，江陰海瀾集團有限公司、山東魯泰控股集團有限公司、海安聯(lián)發(fā)棉紡有限公司、福建海天輕紡有限公司等一批企業(yè)正積極投入短纖紗經(jīng)編襯衫面料的開發(fā)。

3.2 短纖紗經(jīng)編內(nèi)衣面料

內(nèi)衣生產(chǎn)原料一般采用全棉9～12 tex單紗，或5～6 tex×2股線，也可采用9.6 tex棉紗與44 dtex竹漿纖維長絲或44 dtex氨綸交織。短纖紗經(jīng)編內(nèi)衣采用2把梳櫛交織，線圈受力均衡穩(wěn)定，布面平整，抗皺保形，貼身舒適，吸濕柔軟[23-24]。

在2020年1月的巴黎國際內(nèi)衣展上,卡爾邁耶公司推出了首批使用柔軟、親膚的經(jīng)編彈力平紋面料“JERSEY EVOLUTION”制成的系列產(chǎn)品[25]。該款面料由高性能特里科經(jīng)編機HKS 2-S生產(chǎn)，其產(chǎn)量相當(dāng)于2.5臺圓機的總產(chǎn)能。另外，該型號的機針壽命約為圓機的6倍，使得每臺機器的成本減半?！癑ERSEY EVOLUTION”制成的內(nèi)衣產(chǎn)品彈性高達(dá)245%，重經(jīng)組織使該款短纖紗經(jīng)編面料擁有良好的彈性回復(fù)力，從而提高了耐穿性；氨綸紗線配合特殊的網(wǎng)眼穿紗法形成了牢固平整且抗撕裂的布邊，使其光滑、不卷邊且可自由裁剪；特選的墊紗搭配高機號，使得織物有柔軟、光滑、細(xì)膩的觸感，織物外觀手感與圓機織成的面料一致。

3.3 短纖紗經(jīng)編褲裝面料

經(jīng)編褲裝面料是短纖紗經(jīng)編應(yīng)用的創(chuàng)新領(lǐng)域。生產(chǎn)的面料特點是近似經(jīng)典的機織服裝面料，實則是針織面料，其功能性結(jié)構(gòu)能提供優(yōu)良的舒適性。經(jīng)過精心設(shè)計圖案和挑選紗線，就可制造出彈力良好的服用舒適感的針織品，既可讓穿著者行動自如，又可讓服裝完美貼身。

卡爾邁耶有限公司褲裝面料的原料采用絲光棉、33～83 dtex普通滌綸或陽離子可染的滌綸、竹漿纖維長絲交織，并在HKS 4 特里科機器上進行生產(chǎn)。其中千鳥格面料的格子呢采用經(jīng)典的裁剪，制成擁有運動服般舒適度的褲子[26]，圖4示出千鳥格經(jīng)編褲料圖。這些服裝不僅舒適度出眾，而且易于護理。面料不易起皺，可隨意洗滌、快干。

圖4 千鳥格經(jīng)編褲料Fig.4 Houndstooth warp knitted trousers

國內(nèi)學(xué)者開發(fā)出經(jīng)編短纖紗牛仔面料，在機號E24～32經(jīng)編機上采用14～19 tex靛藍(lán)紗和55～83 dtex吸濕排汗滌綸或44 dtex氨綸包芯紗或61～83 dtex熱塑性聚酯(PBT)纖維為原料，制成的產(chǎn)品具有四面彈效果，比機織牛仔布懸垂性好、柔軟舒適，比緯編仿牛仔布尺寸穩(wěn)定、有身骨[27-28]。

3.4 短纖紗經(jīng)編蕾絲面料

多梳拉舍爾蕾絲花邊以其精致的花型、通透性感的材質(zhì)，高貴優(yōu)雅的配色，成為近年來最時尚的流行元素之一。蕾絲花邊廣泛用于女式內(nèi)衣、外衣、家居服等服飾類以及諸多家紡裝飾類產(chǎn)品中[29-31]。

拉舍爾蕾絲面料在機號為E24或E28的拉舍爾經(jīng)編機上生產(chǎn)，配置的梳櫛數(shù)在18把以上，最多可達(dá)到100多把。拉舍爾蕾絲面料的生產(chǎn)原料較廣，3 tex到17 tex的滌綸、錦綸、氨綸或者29 tex×2，15 tex×2，5 tex×2的棉紗股線均可用于生產(chǎn)蕾絲面料。

拉舍爾蕾絲面料在現(xiàn)代服飾中的運用已基本涵蓋了所有服飾種類，從女裝到男裝、從童裝到成年裝、從禮裙到常服，花邊不再是以輔料和配角的身份呈現(xiàn)，而是以面料和潮流趨勢主角的身份存在。

4 結(jié)束語

本文從短纖紗經(jīng)編生產(chǎn)存在的問題出發(fā),梳理了短纖紗經(jīng)編生產(chǎn)關(guān)鍵突破技術(shù)?？偨Y(jié)了經(jīng)編用短纖紗成紗質(zhì)量要求,并進一步從短纖紗經(jīng)編整經(jīng)技術(shù)、短纖紗經(jīng)編織造技術(shù)出發(fā)分析了短纖紗經(jīng)編產(chǎn)品生產(chǎn)中的問題和解決方法。最后介紹了短纖紗經(jīng)編產(chǎn)品在襯衫面料、內(nèi)衣面料、褲子面料、蕾絲面料領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀,并對短纖紗經(jīng)編技術(shù)未來發(fā)展方向進行展望，指出未來短纖紗發(fā)展重點應(yīng)在新工藝、新裝備等技術(shù)的突破上,同時應(yīng)加速推動短纖紗經(jīng)編生產(chǎn)技術(shù)逐步向特色化、高檔化和功能化開發(fā)應(yīng)用的進程,進一步增強紡織工業(yè)的全球競爭力,實現(xiàn)紡織大國向紡織強國的轉(zhuǎn)變。

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