變結(jié)構(gòu)參數(shù)緯編間隔織物的設(shè)計(jì)及壓縮性能

中圖分類號(hào)：TS186.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009-265X（2025）05-0134-10

間隔織物是一種三維中空織物，由相互獨(dú)立的上下表面層以及在中間起連接與支撐作用的間隔紗組成。獨(dú)特的三維中空結(jié)構(gòu)賦予間隔織物良好的形變能力，使其在抗沖擊、壓縮、減振等方面性能表現(xiàn)優(yōu)異，成為開(kāi)發(fā)防護(hù)裝備的熱門(mén)選擇[12]。從生產(chǎn)方式來(lái)看，間隔織物種類多樣，以針織為例，分為經(jīng)編間隔織物和緯編間隔織物2大類。經(jīng)編間隔織物的厚度變化范圍更廣，目前已廣泛應(yīng)用于護(hù)膝、鞋墊、頭盔、文胸罩杯、床墊、汽車座椅等方面[3-4]。相比之下，緯編間隔織物的加工工藝還不是很發(fā)達(dá)，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)應(yīng)用也比較單一。然而，經(jīng)編間隔織物在編織前必須經(jīng)過(guò)復(fù)雜的整經(jīng)工序，流程較長(zhǎng)[5-6]，難以靈活應(yīng)對(duì)市場(chǎng)的快速轉(zhuǎn)變。相比經(jīng)編，緯編間隔織物結(jié)構(gòu)和材料變化靈活[7]，可根據(jù)需求選擇不同紗線和組織結(jié)構(gòu)[8-9]，生產(chǎn)速率高。

壓縮性能是間隔織物的重要性能之一，與其承載能力、柔軟性、彈性和舒適性緊密聯(lián)系，直接影響其成品的使用性能。許多學(xué)者對(duì)間隔織物結(jié)構(gòu)參數(shù)與壓縮性能的關(guān)系都進(jìn)行了研究。Kumar等[10]發(fā)現(xiàn)厚度在 3～4mm 時(shí)，織物的能量吸收效果隨著厚度增加而提高。Datta等[]對(duì)間隔織物進(jìn)行球形壓縮，發(fā)現(xiàn)間隔絲長(zhǎng)度在 4.5～7.5mm 時(shí)，在同樣變形百分比中，較薄織物比較厚織物能承載更高負(fù)荷；Chen等[12]研究發(fā)現(xiàn)采用間隔單絲連接距離長(zhǎng)、填充密度低的間隔結(jié)構(gòu)可以增加織物的厚度，改善壓縮性能。

現(xiàn)有研究主要是通過(guò)織物結(jié)構(gòu)調(diào)整織物厚度，進(jìn)而改善壓縮性能，沒(méi)有系統(tǒng)地歸納結(jié)構(gòu)參數(shù)與織物最大承受載荷之間的變化規(guī)律，尤其是沒(méi)有考慮不同壓縮應(yīng)變下結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)壓縮性能的影響規(guī)律是否一致?？紤]到緯編調(diào)整織物結(jié)構(gòu)的靈活性，本文將在緯編橫機(jī)上完成系列間隔織物樣品的織造，并對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的緯編間隔織物進(jìn)行壓縮測(cè)試，記錄其從初始狀態(tài)到壓縮變形量達(dá) 80% 過(guò)程中的載荷變化。結(jié)合壓縮載荷-位移曲線的變形階段，探討結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)最大壓縮載荷的影響機(jī)制，并通過(guò)SPSS對(duì)不同壓縮應(yīng)變下各影響因素進(jìn)行因子分析，為緯編間隔織物的實(shí)際緩壓應(yīng)用提供結(jié)構(gòu)調(diào)整的參考，期望擴(kuò)大緯編間隔織物的用途，挖掘其巨大的市場(chǎng)潛力。

1 緯編間隔織物結(jié)構(gòu)參數(shù)

織物的性能優(yōu)化是一個(gè)多維度探索的過(guò)程，涉及從基本原料選擇到組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面。本文聚焦于緯編間隔織物設(shè)計(jì)中3個(gè)要素：隔針數(shù)、間隔絲

直徑與間隔絲排列比。這三者不僅直接影響織物的性能，還關(guān)聯(lián)到具體的適用范圍。

1. 1 間隔絲隔針數(shù)

針織橫機(jī)前后針床的間距難以調(diào)整，無(wú)法通過(guò)調(diào)整兩針床之間的間距來(lái)改變間隔織物的厚度[13]一般只能通過(guò)改變編織程序中前后針床之間集圈位置間隔的針數(shù)，從而間接改變織物厚度。選擇X型間隔絲排列方式設(shè)計(jì)了如圖1所示的3種集圈隔針數(shù)，分別為隔3、5、7針集圈，用a ??b?c 來(lái)表示這3種不同隔針數(shù)，F(xiàn)、B分別表示前后針床。它們的實(shí)物圖見(jiàn)圖2，從上到下依次為隔3針、隔5針、隔7針。

與I型排列相比，X型排列的間隔絲在受到縱向外力時(shí)，間隔絲之間相互交叉牽制使得織物不易倒伏[14]，能夠有效避免剪切從而增加抗壓強(qiáng)度。此外，X型排列的間隔絲由于是隔針編織，相同寬度內(nèi)在前后針床間集圈連接的次數(shù)較少，從而降低了織造難度。

1. 2 間隔絲填充比

間隔絲填充比是指一個(gè)編織循環(huán)內(nèi)間隔絲編織行數(shù)與間隔絲最大編織行數(shù)的比例，間隔絲最大編織行數(shù)是指在所有空針上都集圈的情況下間隔層能達(dá)到的總行數(shù)，此時(shí)記作滿填充。以隔5針為例，其不同間隔絲填充比對(duì)應(yīng)的織物程序、編織步驟及橫截面編織動(dòng)作如圖3所示。

從圖3（a）可知，編織圖的首尾兩行分別為滿針和隔針的平紋，間隔絲在隔針平紋的空針處集圈，2—7行為間隔絲的運(yùn)動(dòng)軌跡，最終形成具有6行間隔絲的滿填充間隔層。通過(guò)減少間隔絲往復(fù)集圈的行數(shù)，可以改變間隔絲填充比，與圖3（a）相比，圖3（b）保留了第2、4、6行的編織，圖3（c）保留了第3、

5行的編織，最終分別形成1/2填充和1/3填充的間隔層。圖4為不同間隔絲填充比的緯編間隔織物橫截面。

1.3 間隔絲種類與細(xì)度

間隔織物在受到外界載荷作用時(shí)，主要承擔(dān)壓力的是間隔層，因此間隔絲的抗彎剛度至關(guān)重要根據(jù)材料力學(xué)理論，間隔絲抗彎剛度[13]的計(jì)算公式如式（1）：

R=EI

式中： R 為材料的抗彎剛度， cN/cm²;E 為材料在彎曲力作用下的彈性模量， cN/cm² I 為材料的截面慣性矩， cm⁴ 。

選擇抗彎性能優(yōu)異的滌綸單絲作為間隔絲，以增強(qiáng)間隔織物的抗壓性能。編織時(shí)，間隔絲細(xì)度分別選用 0.12，0.14，0.16，0.18mm 和 0.20mm ;兩表面層采用667dtex/192f滌綸絲和33.3/77.8dtex錦氨包芯紗，保證織物具有良好的彈性回復(fù)性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

采用龍星KSC-132D型雙針床電腦橫機(jī)（E14，江蘇金龍科技）編織了17種不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的緯編間隔織物，有關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1緯編間隔織物工藝與結(jié)構(gòu)參數(shù)

根據(jù)間隔絲細(xì)度不同，將試樣分為5組，每組又分別有 a，b，c 三種隔針數(shù)。并選用間隔絲細(xì)度0.14mm.b 隔針數(shù)編織了兩種不同間隔絲填充比的樣品作為對(duì)照。為便于比較，采用隔針數(shù)-間隔絲細(xì)度-間隔絲填充比（填充比為1/1時(shí)省略）表示不同的試樣織物，如 b-0.14-1/2 表示隔5針、間隔絲細(xì)度 0.14mm 間隔絲填充比為 1/2 ;而b-0.14則表示隔5針、間隔絲細(xì)度 0.14mm 間隔絲填充比為1/1。

2 緯編間隔織物壓縮性能實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

環(huán)境條件：溫度 （20±2）^°C ，相對(duì)濕度為（ 65± 5）% 。

樣品尺寸： 100mm×100mm 。

實(shí)驗(yàn)儀器：MTSExceedE43電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（美特斯工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)），選用直徑為 20cm 的圓形壓盤(pán)。

實(shí)驗(yàn)條件：循環(huán)壓縮10次；試驗(yàn)速率為 50mm/min ;預(yù)載力 ¹N O

實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與方法：參照中國(guó)紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB/T24442.1—2009《紡織品壓縮性能的測(cè)定第1部分：恒定法》第1部分：恒定法中的方法B（定形法），將壓縮位移定為織物初始厚度的 80% ，對(duì)每種樣品分別進(jìn)行5次試驗(yàn)，選擇其中最具代表性的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線，壓縮過(guò)程如圖5所示。

實(shí)驗(yàn)中壓縮循環(huán)次數(shù)設(shè)定為10次，是因?yàn)榧徔椘吩谑褂眠^(guò)程中會(huì)經(jīng)歷多次的壓縮和恢復(fù)過(guò)程，通過(guò)循環(huán)壓縮測(cè)試可以更準(zhǔn)確地評(píng)估紡織品在長(zhǎng)期使用過(guò)程中的耐用性。由于壓縮實(shí)驗(yàn)中為了實(shí)時(shí)觀察間隔絲的形態(tài)變化，所有樣品均為編織后直接裁剪而來(lái)，沒(méi)有進(jìn)行鎖邊，此外由于緯編織物的脫散性較強(qiáng)，因此循環(huán)壓縮次數(shù)不宜過(guò)大，否則樣品邊緣處的線圈在多次壓縮循環(huán)下會(huì)部分脫散，不能有效約束間隔絲，進(jìn)而影響到整個(gè)受壓區(qū)域的壓縮性能，

2.2 緩壓原理及壓縮曲線表征

壓頭與織物表面接觸后，隨著載荷增大，織物吸收壓頭施加的能量，結(jié)構(gòu)變形延長(zhǎng)了織物的緩壓時(shí)間，使織物的壓縮性能得到提升。

間隔層的結(jié)構(gòu)變形起主要作用，當(dāng)受力部位的間隔絲彎曲時(shí)，它們和表面層的連結(jié)點(diǎn)位置會(huì)向旁邊和下面移動(dòng)，帶動(dòng)連接點(diǎn)兩邊的線圈同時(shí)移動(dòng)產(chǎn)生變形和移位，牽拉接觸區(qū)域周圍的線圈，繼而使與這些線圈相連的間隔絲也產(chǎn)生彎曲。線圈之間的這種牽制作用，使接觸面周圍的非接觸部分的間隔絲也會(huì)受到力的作用。受力面積大于接觸面積，使得垂直向下的壓力隨受力點(diǎn)的變化而逐步過(guò)渡為側(cè)向作用，于是向下的壓力得到了分散和減弱[15]

通常用載荷-位移曲線來(lái)表示材料的壓縮特征，以b-0.12為例，圖6（a）為其平均壓縮載荷-位移曲線，為了便于對(duì)應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行分段和解釋，從壓縮循環(huán)中挑選了變化趨勢(shì)較為顯著的曲線，如圖6（b）所示，其中CV65是指 65% 應(yīng)變時(shí)對(duì)應(yīng)的壓縮載荷，被認(rèn)為是允許的安全載荷。兩個(gè)圖中觀察到曲線的變化趨勢(shì)均相同，壓縮載荷峰值均在 1500N 左右，但圖6（a）所示的平均值曲線的斜率變化較為平緩，階段變化不明顯。根據(jù)圖6（b）中曲線斜率的變化，發(fā)現(xiàn)緯編間隔織物受壓時(shí)可分為4個(gè)階段：初始階段（階段I），織物表面線圈結(jié)構(gòu)松散，不能牢固地約束間隔絲，壓縮變形只存在于表面層，主要壓縮織物表面的毛羽和線圈;線彈性階段（階段Ⅱ），表面線圈相互擠壓，增加了對(duì)間隔絲的束縛，單絲與表面層接觸并嵌入更致密的表面層中，在厚度方向上發(fā)生微小彎曲形變，織物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線整體上呈線性，觀察到一個(gè)較小的斜率存在；平臺(tái)階段（階段Ⅲ），應(yīng)力先下降后逐漸增加，織物承受的壓縮載荷增長(zhǎng)緩慢，斜率幾乎為零，表現(xiàn)為應(yīng)力平臺(tái)；致密化階段（階段IV），織物被壓縮致密化，變形由單絲的軸向彎曲轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s單絲自身，織物剛度很大導(dǎo)致應(yīng)力快速增加，壓縮曲線的斜率又開(kāi)始上升。

上述分析表明，在致密化階段，織物吸收的能量較低，但應(yīng)力急劇增加。因此最理想的狀態(tài)是在織物未達(dá)到致密化階段前將壓縮能量完全吸收，這樣可以有效避免急速增加的壓縮應(yīng)力超過(guò)人體的安全負(fù)荷，將最大載荷保持在組織或骨骼所能承受的極限以下。因此在到達(dá)致密化階段之前消耗的能量即為安全防護(hù)范圍內(nèi)吸收的能量，即前3個(gè)階段為理想緩壓區(qū)。

2.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)壓縮性能的影響分析

2.3.1 間隔絲細(xì)度對(duì)壓縮性能的影響

間隔織物在受力作用下會(huì)發(fā)生變形，而嵌入的單絲如同微型彈簧一樣，起到支撐和減緩形變的關(guān)鍵作用，其效能受直徑大小直接影響。為直觀展示這一影響，圖7所示為b隔針數(shù)采用不同細(xì)度間隔絲所織造織物的橫截面，從上到下間隔絲直徑依次為 0.12，0.14，0.16，0.18，0.20mm ，圖8為它們對(duì)應(yīng)的壓縮曲線。

由圖8局部放大圖可見(jiàn)，初始階段的應(yīng)力-應(yīng)變曲線均接近線性。此階段間隔絲將與被壓縮到致密的表面層接觸，發(fā)生微小彎曲形變。

在線彈性階段，b-0.20由于間隔絲較粗，抗彎剛度增大，因此應(yīng)力增加尤為明顯。

b-0.12最早到達(dá)平臺(tái)期，因?yàn)榧?xì)間隔絲受力容易失穩(wěn)，微小載荷即可引起顯著形變。平臺(tái)期的變形機(jī)制很復(fù)雜，涉及間隔絲屈曲，旋轉(zhuǎn)，剪切，間隔絲之間的接觸以及間隔絲與外層接觸的結(jié)果。

進(jìn)入致密化階段后，除b-0.12外，其余峰值載荷均超過(guò) 200N 。其中b-0.18 表現(xiàn)最優(yōu)，b-0.14與b-0.16相近，b-0.20則相對(duì)較弱。此階段間隔絲經(jīng)歷從屈曲到近似對(duì)折的狀態(tài)變化，織物整體塌陷，被壓縮至一個(gè)密實(shí)纖維集體。此時(shí)，壓縮載荷達(dá)到峰值，能量吸收效果雖好，但結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重變形大幅削弱了其作為防護(hù)材料的實(shí)用性。

綜上可知，間隔絲細(xì)度對(duì)壓縮性能的影響具有階段性，并不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。在壓力較小時(shí)細(xì)間隔絲的緩壓表現(xiàn)更好，因?yàn)槌跏茧A段以表面層吸能為主，細(xì)間隔絲柔軟易變形，能帶動(dòng)更多的表面線圈承擔(dān)載荷。隨著壓力增加表面層吸能飽和，將由間隔層來(lái)吸收壓縮能量，粗間隔絲顯現(xiàn)出更強(qiáng)的抗壓性能。但是在相同壓陷程度下，粗絲之間會(huì)受到更多的擠壓、重疊，以及與外層摩擦，限制能量吸收。如b-0.20，致密化階段其間隔層過(guò)于密實(shí)，受纖維間的內(nèi)部作用影響，能量吸收反而下降?？傮w上，除b-0.20，間隔絲細(xì)度與壓縮載荷峰值呈正相關(guān)。

2.3.2 隔針數(shù)對(duì)壓縮性能的影響

為了比較緯編間隔織物在不同隔針數(shù)時(shí)的壓縮性能表現(xiàn)，設(shè)置了5組不同直徑的對(duì)照組。

由圖9可知，間隔絲直徑在 0.12mm 至 0.16mm

之間時(shí)，緯編間隔織物壓縮載荷的峰值與隔針數(shù)成正比。因?yàn)殚g隔絲細(xì)度相等的條件下，隔針數(shù)越大，

間隔絲的傾斜程度越大，而橫機(jī)的針床距離是固定的，因此間隔絲的長(zhǎng)度越大。

可以通過(guò)彈性穩(wěn)定性理論來(lái)解釋這種規(guī)律[16]彈性桿的臨界載荷 p 的方程如式（2）：

p=π³Er⁴/4l²

式中： E 為材料的彈性模量， r 和 ξ_l 分別為彈性桿的截面半徑和長(zhǎng)度。當(dāng)彈性桿的兩端固定時(shí)，彈性桿的長(zhǎng)度越大，能承擔(dān)的臨界載荷越高。

當(dāng)間隔絲細(xì)度增加到 0.16mm 后，隔針數(shù)繼續(xù)增加對(duì)壓縮載荷峰值無(wú)明顯影響。間隔絲直徑為0.18mm 和 0.20mm 時(shí)，不同隔針數(shù)的織物峰值載荷差異較小，且c（隔7針）的壓縮載荷峰值反而略低于a（隔3針）和b（隔5針）。因?yàn)楫?dāng)織物發(fā)生變形時(shí)，間隔絲之間會(huì)接觸摩擦產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致對(duì)外部能量的吸收降低。直徑越大的單絲越容易接觸產(chǎn)生摩擦，此外隔針數(shù)較大時(shí)間隔絲之間空隙較小，摩擦也會(huì)增大。因此要想使緯編間隔織物獲得穩(wěn)定的能量吸收，不宜選擇直徑過(guò)大的間隔絲，或者間隔絲直徑較大時(shí)，適當(dāng)減小隔針數(shù)

2.3.3 間隔絲填充比對(duì)壓縮性能的影響

圖10為不同間隔絲填充比的緯編間隔織物的壓縮載荷-位移曲線，3種織物內(nèi)部的間隔絲直徑都是 0.14mm ，并且采用了每隔5針進(jìn)行集圈編織的方法織造。通過(guò)載荷-位移曲線，可以直觀看出隨著間隔絲填充比的變化，織物在受壓時(shí)是如何抵抗并變形的。

從圖10中可以看出，在3種間隔織物被壓縮到致密化階段之前，壓縮載荷從高到低依次為b-0.14、b-0.14-1/2和b-0.14-1/3，即間隔絲填充比大時(shí)，在安全范圍內(nèi)能承受的載荷更大，因?yàn)榇藭r(shí)單位面積內(nèi)承受載荷的間隔絲數(shù)量多。

3 壓縮性能影響因素的回歸分析

將壓縮載荷、隔針數(shù)、間隔絲細(xì)度、間隔絲填充比、面密度、織物厚度導(dǎo)入SPSS軟件進(jìn)行回歸分析。為了研究織物在致密化階段之前的性能表現(xiàn)，選取了CV65、CV50、CV35（壓縮位移為初始厚度的65%.50%.35%）3 種壓縮應(yīng)變下的載荷作為因變量，分別用 Y_CV65?Y_CV50?Y_CV35 表示。由于面密度和織物厚度會(huì)受到隔針數(shù)、間隔絲細(xì)度、間隔絲填充比的影響，同時(shí)又間接影響壓縮載荷，所以將面密度和厚度視為“中間因素”，或者叫中介變量。隔針數(shù)、間隔絲細(xì)度、間隔絲填充比選為自變量，依次用 X₁ ）$X _ { 2 } ＼ 、 X _ { 3 } ＼ 、 X _ { 4 } 、 X _ { 5 }$ 表示自變量和中介變量。

3.1 KMO和巴特利特球形度檢驗(yàn)

在因子分析前采用KMO和Bartlett球形度檢驗(yàn)，分別檢驗(yàn)變量間的偏相關(guān)性和獨(dú)立性，進(jìn)而判斷樣本數(shù)據(jù)是否適合完成因子分析，檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

3.2 主成分分析法提取公因子

用主成分分析法提取5個(gè)自變量的公因子方差，由圖11碎石圖可知，只有成分1和成分2的特征值達(dá)到了1，一般只提取特征值大于1的成分。

表3所示的總方差解釋表給出了因子的貢獻(xiàn)率，一般累積貢獻(xiàn)率需達(dá)到 90% 以上，否則就要調(diào)整因子數(shù)量。累積貢獻(xiàn)率不足時(shí)，即使是特征根值小于1，也一樣可以提取主成分。從表3中可以看出，成分1和成分2初始特征值的方差百分比分別是54.738% 和 22.550% ，它們旋轉(zhuǎn)載荷平方和的累積方差百分比為 73.504% ，因此為了提高公因子的累積貢獻(xiàn)值，將成分3也考慮進(jìn)去作為第3個(gè)公因子。此時(shí)旋轉(zhuǎn)載荷平方和的累積方差百分比達(dá) 93.917% ，能解釋自變量對(duì)因變量 93.917% 的影響程度。

表3總方差解釋表

表4成分矩陣的旋轉(zhuǎn)

為尋求因子的最佳解釋方式，采用最大方差法進(jìn)行因子旋轉(zhuǎn)，得到表4所示的成分矩陣，顯示因子荷載。可以看出5個(gè)影響因子在表4成分矩陣中的貢獻(xiàn)因子分配很不均衡，因此對(duì)矩陣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)后成分1主要由 X₂，X₅，X₄ 提供載荷，成分2主要由 X₅?X₄?X₁ 提供載荷，成分3主要由間隔絲排列密度 X₃ 提供載荷。

表5所示為成分得分系數(shù)矩陣，意在說(shuō)明各個(gè)成分所包含的因子的得分系數(shù)，得出主成分公式。通過(guò)該系數(shù)矩陣可以將公共因子表示為各個(gè)變量的線性組合。

將提取的3個(gè)公共因子，分別定義為 、Z₃ 。表達(dá)式如下：

0.268X₅ X₅;Z₂=0.748X₁+0.373X₂+0.225X₃+0.02X₄+ 0.183X₅;Z₃=0.018X₁-0.08X_2-0.09X₃+1.012X₄ +0.046X₅ 。

3.3 多元回歸分析模型的構(gòu)建

將 作為新的自變量， Y 為因變量，對(duì)壓縮性能的影響因素做回歸分析，得到相關(guān)系數(shù) R 為0.877，決定系數(shù) R² 為 0.769gt;0.30 ，表明回歸方程的擬合優(yōu)度比較好。 F 變化量的顯著性校驗(yàn)值

0.000lt;0.05 ，回歸模型統(tǒng)計(jì)性有效。 的顯著性 Plt;0.05 ，說(shuō)明這3個(gè)變量有顯著性差異，均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

綜上所述，最后獲得預(yù)測(cè)模型：

23. 129Z₃ Y_CV50=120.176+14.642Z₁-57.133Z₂+ （20 21. 851Z₃ Y_CV35=105.275-8.704Z₁-41.976Z₂ +7.269Z30

將 的表達(dá)式代人，最終得到不同壓縮應(yīng)變下，壓縮載荷與各影響因子的關(guān)系：

Y_CV65=301.068+22.432562X₁+43.83466X₂+ 21. 94839X₃+18.724335X₄+21.716486X₅;Y_cv Y_cv50= 120. 176-46.090518X -13. 922081X2-10.428915X3

由上述關(guān)系式可知，在CV65時(shí)，影響因子從高到低依次為 $X _ { 2 } ＼ 、 X _ { 1 } 、 X _ { 3 } 、 X _ { 5 } ＼ 、 X _ { 4 }$ ，即主要影響因素按重要性排序依次為間隔絲細(xì)度、隔針數(shù)、間隔絲填充比、織物厚度及面密度。CV50和CV35時(shí)，各項(xiàng)影響因子遵循相同的優(yōu)先級(jí)順序，從高到低均為 X₄ 、$X _ { 5 } ＼ 、 X _ { 3 } ＼ 、 X _ { 2 } ＼ 、 X _ { 1 }$ ，其中只有 X₄ 對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)大于0，因此僅面密度的增加對(duì)提升壓縮載荷有益，其余因素如增加隔針數(shù)等，則可能對(duì)壓縮性能起到負(fù)面作用。

4結(jié)論

本文設(shè)計(jì)并制備了多種緯編間隔織物，通過(guò)壓縮實(shí)驗(yàn)從宏觀上分析了織物在不同壓縮階段的變形行為，研究了與間隔層直接相關(guān)的系列參數(shù)對(duì)壓縮性能的影響，主要結(jié)論如下：

a）隔針數(shù)相同的前提下，間隔絲直徑在 0.10～ 0.18mm 之間時(shí)，間隔絲細(xì)度與壓縮載荷峰值呈正相關(guān)，直徑增加到 0.20mm 時(shí)，壓縮載荷峰值反而

下降。

b）間隔絲直徑相同的前提下，當(dāng)直徑小于 0.18mm 時(shí)，隔針數(shù)與壓縮載荷的峰值成正比。間隔絲直徑達(dá)到 0.18mm 后，大隔針數(shù)的緯編間隔織物壓縮載荷峰值反而低于小隔針數(shù)。c）間隔絲填充比越大，單位面積內(nèi)承受載荷的間隔絲根數(shù)越多，緯編間隔織物的壓縮性能越好。d）在壓縮應(yīng)變較小時(shí)，面密度對(duì)壓縮載荷的影響最大。在壓縮應(yīng)變較大時(shí)，間隔絲直徑對(duì)壓縮載荷的影響最大。

綜上可知，可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)際需求定制優(yōu)化策略，如服裝用和包裝用等壓縮性能要求不高的紡織品，優(yōu)化策略應(yīng)著重于增加單位面積間隔絲的密集度，在間隔絲直徑小于 0.18mm 時(shí)，可通過(guò)增大隔針數(shù)和提高間隔絲填充比來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果是用于開(kāi)發(fā)壓縮形變需求較大的防護(hù)類紡織品或床墊等，最有效的策略則是選用更粗的間隔絲，但間隔絲直徑要控制在 0.20mm 以下。

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Design and compression performance of variable structure parameter weft knitted spacer fabrics

WU Zijuan， XIA Fenglin， WU Guangjun， ZHAO Kezheng（Collge of Textile Science and Engineering，Jiangnan University，Wuxi ，China）

Abstract： Spacer fabrics，characterized by discrete upper and lower surface layers interconnected and supported by intermediate spacer yarns，are commonly referred to as sandwich fabrics.The surface yarns are typicaly fabricated from polyester （PET）or nylon （PA）multifilaments，whereas the spacer yarns are made of monofilaments of PET or PA with enhanced flexural rigidity.Owing to their unique three-dimensional hollw structure，spacer fabrics possess exceptional deformation capabilities，efectivelyrelieving body pressure and absorbing energy，thereby exceling in impact attenuation，compresion resistance，and vibration damping properties.Furthermore，they boast high tensile strength，non-delaminationcharacteristics，versatility inraw materialutilization，recyclabilityand other advantages，making them a popular choice for developing protective equipment with broad development prospects.

Based on this， how to characterize the performance of spacer fabrics has become increasingly important. Many scholars have explored the relationship between the performanceand structural parameters of spacer fabrics，with compression performance being the most studied aspect. The compresson performance of spacer fabrics is a key indicator for measuringtheir load-bearing capacity，flexibility，elasticity，andcomfort.Itis influencedbythe fabric's structure，material，and production process，and directly affects the usabilityof the fabric.Through compression testing，the cushioning and structural stabilityof spacer fabrics can be evaluated，and an understanding of how the fabric deforms and cushions during use can be gained.This，in turn，guides the optimization of product design.To investigate the relationship between the structural parametersand compresion performance of spacer fabrics，this paper designed and fabricated spacer fabrics with various parameters using a flat kniting machine.The compresion performance of these fabrics was tested，and the deformation mechanism during the compression process was analyzed.Basedon changes in curve slope，it was found that，similar to warp-knitted spacerfabrics，weft-knitted spacer fabrics can be divided into four stages during the loading phase：initial stage，linear elastic stage，plateau stage， and densification stage.

Finally，a multiple regresson analysis was conducted using SPSS software to analyze the primary and secondary relationships among various influencing factors，including the compresion load，numberof spacer stitches，spacer-yarn diameters，spacer-yarn filing ratios，surface density，fabric thickness，and others，under three compresion strains （CV65， CV5O and CV35）before the spacer fabrics reached the densification stage.This analysis explored how structural parameters affect the compresion performance of spacer fabrics under varying compression deformation.From the perspectives of productionand practical application，a deep understanding of the influencing factors and their primary and secondary relationships in fabric compresson performance can notonly assist manufacturers in precisely adjusting production parameters to meet specific product standards or customer requirements （such as enhancing collsion resistance andoptimizing comfort），but also enable the prediction and prevention of potential issues during the early stages of material development，thereby reducing resource waste.

Keywords ： kniting;weft knitted spacer fabric； structural parameters;；compression performance;；multiple regressionanalysis