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《东华大学》 2007年
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双面效应功能性针织物编织工艺与液态水传导性能研究

杜燕峰  
【摘要】: 本文主要对双面效应功能性针织物的编织工艺及其液态水传导性能进行了研究。论文在分析单面圆纬机垫纱特性的基础上推导出了由实际垫纱横角与垫纱纵角决定的纱线断面轨迹方程,论述了编织双面效应功能性添纱针织物的单面圆纬机筒径变化对垫纱横角的影响,用回归分析的方法确定了单面圆纬机大小筒径区别的临界值。由临界值区分的圆纬机大小筒径分别对应不同的垫纱角度配置,根据编织添纱组织时针舌不打击纱线成圈与针舌打击纱线成圈两种情况,在小筒径圆纬机和大筒径圆纬机上分别进行了垫纱角度配置实验,得出了实现良好添纱效应的垫纱纵横角度配置规律。 采用上述垫纱角度配置规律在小筒径机器上编织了双面效应添纱平针织物,在大筒径机器上编织了添纱双面效应集圈织物。利用新型的液态水管理测试仪器MMT进行了实验,证明良好的添纱效应织物达到了液态水传导的性能要求,合理的织物结构与密度是织物具有优良液态水传导性能的保证。进一步对双面圆纬机上编织的双面效应织物的液态水传导性能进行了测试,对影响织物性能的原料与结构因素进行了分析。对采用新型的高科技纤维编织的功能性织物的水分管理性能从几何形态方面进行了初步分析,该织物在湿态下仍具有较好的接触与热湿舒适性,这也是今后功能性织物发展的一个重要方向。论文还应用数字化技术对液态水在水平织物上的传导扩散过程进行了可视化仿真模拟,为功能性针织物液态水管理性能的研究提供了一个新型的直观的形象化工具。 在圆纬机的实际编织过程中,旧线圈握持线为圆弧线,与传统理论中所描述的直线不同。因此,根据织针成圈过程中沿弯纱三角下降的同时沿针筒圆弧进行回转的运动规律,设定了大小筒径圆纬机实际垫纱角度的表述,并推导出了计算方法。以设定的实际垫纱横角与垫纱纵角为参数推导出了编织双面效应添纱织物的单面圆纬机纱线断面轨迹参数方程: 在纱线断面轨迹方程的基础上分析了单面圆纬机筒径变化对垫纱横角的影响。经过对织针沿压针三角下降成圈时针舌闭口的瞬间相应针筒转角φ_c的分析,得出φ_c值随筒径变化曲线,并计算出不同筒径机器的垫纱横角极值范围。结果说明该角度范围与织针针钩的尺寸大小有密切关系。进一步对三种筒径的圆纬机纱线断面轨迹进行回归分析,确定了7英寸为单面圆纬机大小筒径区别的临界值。筒径大于该值的圆纬机属于大筒径范畴。经实验验证,7英寸筒径作为临界值是合理的,且垫纱角度配置理论值与实验值相关程度高,说明用实际垫纱角度来分析纱线在喂入针钩时的运动确实可行,得出的纱线断面轨迹可作为添纱编织中分析垫纱角度配置与添纱效应的理论根据。 双面效应添纱织物编织的另一种情况是纱线在针舌打击作用下进入针钩成圈。与纱线不受针舌打击而成圈的情况相比,其形成良好添纱效应的垫纱角度配置将有所不同。文中确定了针舌打击纱线的三种极限位置,并推导出了计算相应垫纱角度极值的理论公式。结合7英寸小筒径Z131型与30英寸大筒径UNITEX型圆纬机的具体机器与织针参数,由理论公式计算得出垫纱角度极值。设计并加工了新型的适用于垫纱角度变化实验的三维调节导纱器,分别在上述两种机器上进行了不同垫纱角度配置情况下针舌打击纱线成圈的添纱编织实验。实验发现在添纱编织中,由针舌打击纱线实现成圈编织有三种情况:a.针舌打击地纱和面纱进入针钩内成圈,取得良好添纱效果的纱线配置小筒径范围内为α_面α_地,β_面β_地,大筒径范围内为α_面α_地,β_面β_地;b.针舌只打击面纱进入针钩内成圈,地纱直接进入针钩成圈,这种情况地纱会翻出织物表面,无法形成正常的添纱组织;c.针舌只打击地纱进入针钩内成圈,面纱直接进入针钩成圈,这时地纱则在垫纱横角较大和垫纱纵角较小的条件下可形成添纱效果良好的织物。 选用合理的垫纱角度配置编织了双面效应添纱平针织物9种与集圈织物4种,并采用上述分析所得的出现“跳纱”的垫纱角度配置编织了参照织物CF。利用能较全面地反映织物水分管理能力的新型MMT仪器测试了这些织物的液态水传导性能。实验结果说明织物CF不能达到织物的水分传导要求,而其它织物都表现出了较好的水分管理能力。其中添纱双面效应平针织物的面纱选择棉,地纱选用截面形状为五叶形的异型涤纶,采用中等密度编织可形成水分管理性能良好的功能性织物。在添纱双面效应集圈织物中,面纱选用棉,地纱选用COOLMAX,编织工艺采用双针单列集圈及适中密度利于形成水分管理性能良好的功能性织物。 除了在单面圆纬机上进行添纱编织外,在双面圆纬机上编织也是常用的实现织物双面效应的方法。选用七种以导湿快干为最终服用性能的双面织物与设计编织的5种编织工艺手段近似而组织结构有差异的双面织物进行了MMT液态水管理性能测试,结果显示应用棉与异型涤纶,采取适宜密度及表面网眼分布是提高织物液态水传导性能的有效途径,即原料种类和配比、织物密度、组织结构是影响织物液态水传导性能的重要因素。在原料配用基本相同的情况下,织物的组织结构对液态水传导性能有重大影响。针织物中线圈状态(集圈、成圈)及其分布(形成网眼的大小及密度)决定了芯吸通道的顺畅程度,因而也影响液态水的吸收和传导性能。织物表面网眼的均匀分布有利于织物液态水传导综合能力的提高,织物中层和外层适当的保水量也是影响其液态水传导综合能力的重要因素。此外,在液态水传导过程中织物中的纤维会因吸收了水分而产生不同程度的膨胀,使纱线之间的空隙减少,影响到织物的散湿能力,利用具有特殊功能的新型纤维可使织物的性能从接触舒适性和导湿性方面都有大幅度提高。 利用数字化技术对水分在织物厚度方向的传导及水平表面的扩散进行动态仿真模拟。在对添纱双面效应平针织物的实际结构(水平扩散纵横向路径不同)进行分析的基础上,引入水分传导面积修正系数AF: AF=ξ~2·χ·1/K 其中参数分别为:结构曲折系数ξ、方向系数χ与保水系数Κ。程序通过面向用户的界面实时演示水分开始与织物接触到浸润进而向三个不同方向传导扩散的动态过程,同时可反映具体织物的三种修正系数及MMT测试指标。对添纱双面效应平针织物的液滴法实验结果进行拍摄,并将其与仿真模拟结果进行了对比。两者吻合程度较高,说明该仿真模拟程序设计定位准确,所引入的修正系数较全面地反映了相应织物的各项特性。证明通过数字化技术仿真模拟织物中的液态水动态传导与扩散过程合理可行,为研究织物的液态水传导性能提供了一种形象直观的可视化新型方式,对进一步研究多品种多结构针织物的液态水传导性能打下了良好的基础。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TS18

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