交通工具用立体经编材料的研发

范作闽, 陈贤川，朱祎俊

(1.三明职业技术学院,福建 三明365000; 2.三明瑞峰针织有限公司，福建 三明365000)

交通工具用立体经编材料的研发

范作闽1, 陈贤川2，朱祎俊1

(1.三明职业技术学院,福建 三明365000; 2.三明瑞峰针织有限公司，福建 三明365000)

文章探索了一种新型交通工具立体经编材料的生产方法，采用稳定的“X”交错工艺，上中下三层立体编织而成，成品与传统海绵类的填空材料相比，具有可水洗、弹性好、透气性好、不容易滋生细菌、使用寿命长、可循环利用等优点，是一种新型环保材料，具有广泛的应用前景。

交通工具；立体；经编；海绵替代

1 前言

国家发改委、科技部和国家环保总局联合制订了《汽车产品回收利用技术政策》，提出了严格的回收比例指标与时间限制：要求2012年起，所有国产及进口汽车的可回收利用率要达到90%左右，其中材料的再利用率不低于80%。《纺织工业调整和振兴规划》指出国家重点扶持“汽车面料低毒、低味技术”、“汽车装饰材料再循环可回收技术”等。因此，尽快开发对人体无刺激、无异味、无毒、无害，舒适、美观、环保、安全、回弹性好的立体经编织物替代海绵类材料迫在眉睫。据此，三明职业技术学院和瑞峰针织有限公司展开合作，主要围绕着交通工具用海绵替代材料的方向研发经编立体材料，重点研究材料成型的稳定性、压缩弹性、透气性、透湿性、耐久性等指标，满足交通工具用纺织品需要。

2 经编双针床工艺基础研究

本课题开发的产品是在经编双针床上研发的一种三维立体织物，由3个系统的纱(丝)一起编织而成，即两个系统的表层纱(丝)和一个系统的间隔纱(丝)所织成。织物的两个表面分别在两个针床上编织，其可根据设备、穿经和工艺的不同编织平纹、提花、网眼等组织。间隔丝(纱)贯穿于两个表层之间，在其间形成一个间隔层，它是由众多单丝(纱)在沿垂直织物的方向上按一定规律支撑起来的大空间，间隔层距离可以根据不同型号的经编机在2～30 mm之间变化[1]，如图1所示。

图1 间隔织物生产方法示意图

两个面层编织是在双针床经编机上用机前和机后的1～2把梳栉分别在前、后两个针床上编织两片单面织物，其组织可根据间隔织物的表面结构而定，若表面为平素密实结构，可用两把满穿的梳栉编织编链衬纬组织或双经平、经平绒等组织，也可用一把满穿梳栉编织经绒或经斜组织；若表面为网孔结构，可利用空穿来实现；如果表面要产生花纹效应，则用一把满穿贾卡梳编织地组织，另一把带空穿的梳栉作复杂的垫纱运动以形成花纹。开发出的经编立体织物的综合性能均能够达到甚至优于海绵的各项使用性能指标，使经编三维立体织物完全能够替代海绵。

2.1 织物的厚度研究

德国卡尔迈耶RD6-DPLM经编机织成的织物厚度小于10 mm,而海绵的厚度一般大于20 mm,针对这一问题对进口设备进行改造及织造工艺进行改进，通过对梳栉系统改造和织造工艺的改进，织成的织物厚度可达20～30 mm。 目前，国内五洋纺机厂GE298经编双针床可编织厚度达25～30 mm的间隔织物，这为三维立体间隔织物提供了设备研发基础[2]。该产品采用GE298经编机编织。

2.2 织物耐久性研究

人们需要织物在小形变时有足够大的回弹模量，以满足舒适性和经济性，特别是织物一定量内的形变具有比较低的模量和快速回复的特性，以便织物可以重复承受额定负荷的压迫而不会塑性变形。氨纶织成的织物因其在大形变时没有足够大的回弹模量，不能承受较大的外力，因此，织物使用寿命短、耐久性差，不适合做车用面料，而涤纶材质的立体织物是交通工具用海绵替代的首选材料。

2.3 透气透湿性能研究

目前交通工具用的纺织品均采用平面织物与海绵贴合的材料，海绵透气、透湿性能比较差，这与海绵发泡成型后内部空间比较密实有关。立体经编织物采用交叉一次成型编织技术，其立体交织工艺形成的孔洞比较大且富有回弹力，所以透气、透湿性非常良好。

3 产品设计

3.1 材料的选择

交通工具用立体经编材料要达到替代海绵的物质特性，在原材料上的选择是最基础又非常关键的工作，它将直接影响到编织产品最基本的物理指标。本课题主要是通过研究涤纶低弹丝、涤纶长丝对三维立体经编材料性能的影响来确定三维立体经编织物选用的材料。

经过比较分析，得到各种不同纺织材料对三维立体经编坐垫织物相关技术指标的最佳工艺，得出结论是：三维立体经编坐垫织物稳定性取决于底部原料纱线粗细，特数越低，稳定性越好。选用不小于3.63 tex涤纶单丝既有足够强力和支撑力，又能使布面富有弹性。面层和底层选用33tex涤纶低弹丝，中间层单丝原料细度3.63 tex，布面颗粒立体性强，耐磨性、弹性、舒适性好。

3.2 三维立体经编织物的结构设计

间隔纱在织物中的排列通常有单斜、交叉和直立等三种形式，分别如图2中 (a)、(b)、(c)所示，图中A、B分别为间隔织物的两独立编织的表层，C为间隔纱。

图2 间隔纱排列示意图

通过对排列纱的优选，确定采用交叉排列纱的工艺，实现三维立体经编坐垫织物的立体、透气、支撑功能。

三维立体经编坐垫织物由上下表层和间隔层组成，通过间隔层将经编织物的上下两表层连接起来，并分隔成一定的间隔距离。在经编机上分别由机前和机后各两把梳栉在前后两个针床上编织分离的两片单面织物，间隔层通过“X”交错工艺组织将中间两把间隔纱梳在前后两个针床上轮流成圈，把上述编织的上下两表层连接起来，并起到支撑作用，达到交通工具用海绵要求的一定的厚度及优于海绵的抗压弹性。

3.3 经编立体织物组织工艺的选择

三维立体经编坐垫织物的正面通常采用成圈型的三针经编间隔技术在后针床进行编织，基本组织走1-1-1-2/1—1-1-0//，配合地梳的0-0-0-1/1-1-1-0//编链组织，在偏移信息的控制下编织出薄组织、网孔组织、厚组织完美结合的结构与花纹；反面(前针床编织面)一般采用变化经平形成平素的密实结构，或编链加衬纬形成网眼或网孔结构，并通过改变单针衬纬的横列数来使网眼或网孔的大小自由变化。

间隔层通常采用三针经平加编链或五针经平加编链的组合形式，基本组织为2-1-1-0/1-2-2-3//或3-2-1-0/2-3-4-5//。间隔丝(纱)与表层织物成交叉排列，独特的三角形结构赋予间隔织物良好的稳定性和优越的抗压弹性。

三维立体经编坐垫织物面部颗粒编织穿纱方式不变， 以确保面部颗粒效果。经编织物稳定性

取决于底部穿纱方式[3]，满穿比空穿稳定。底面过于紧密，整个立体织物失去了部分弹性，达不到应有的效果。底面过于稀疏，颗粒没有突出来，起不到支撑作用。中间层穿纱根数太少不能强有力支撑颗粒布面，穿纱根数太多布面颗粒变硬无弹性。3.4 交通工具用立体织物关键技术要点

经编立体经编材料生产主要包括底层、表面及间隔层的编织[4]：首先，两个表层(即底层和面层)的编织：在双针床经编机上用机前和机后的1～2把梳栉分别在前、后两个针床上编织分离的两片单面织物，其组织可根据间隔织物的表面结构而定，若表面为平素密实结构，可用两把满穿的梳栉编织编链衬纬组织或双经平、经平绒等组织，也可用一把满穿梳栉编织经绒或经斜组织；若表面为网孔结构，可利用空穿来达到；如果表面要产生花纹效应，则用一把满穿梳编织地组织，另一把带空穿的梳栉作复杂的垫纱运动以形成花纹。其次，间隔层的编织：经编间隔织物间隔系统的单丝参与两个表层的编织，轮流在两个针床上作针前垫纱，由一把梳栉编织或由两把梳栉反向编织，在一个针床上形成一个线圈后并转移到另一个针床上形成线圈。为使间隔层更加稳定，可在间隔层中引入衬经纱和衬纬纱，充实间隔层中的空隙，引入的衬经纱和衬纬纱还可与间隔纱互相交织，使结构更加稳定。两个面的间距(即间隔层厚度)，可通过调节前、后针床脱圈槽板之间的距离来达到要求。

4 结语

交通工具用立体经编织物的研制，其创新点[5]主要体现在以下几个方面：

(1)将共聚聚酯制得的长丝在经编双针床上一起织成复合经编面料，无需贴合就具有三维立体结构，具有抗冲击性好、回弹力高的特点。该组织结构即使织物受到横向载荷时也能保持良好的稳定性和抗压弹性。

(2)经编立体织物组织采用“X”结构，双面网孔的设计，呈现六面透气中空立体的结构，空气、水可自由流通，形成湿热的微循环空气层。

(3)该织物采用统一的涤纶材质，有利于回收再利用，避免海绵贴合的材料回收时，织物和海绵不易分离，从而大大影响回收利用效果的弊端。

(4)这种材料解决了长期以来海绵材质存在的如下问题：①不环保，化学性稳定差；②透气性能差；③尺寸稳定性差，容易变形、变脆和老化；④强度低，易分层，是国内外新材料发展的新动向。

[1] 叶晓华, 胡红, 冯勋伟. 经编间隔织物的应用与开发前景[J]. 针织工业，2005， (2)：1—2.

[2] 吴春红，夏风林. 经编间隔织物的应用[J].纺织导报，2007，(7)：75—78.

[3] 贺庆玉. 针织工艺学[M].北京：中国纺织出版社，2009.

[4] 周罗庆. 立体织物在双针床经编机上编织的探讨[J].针织工业，1997， (1)：40—41.

[5] 郭海洋，喻爱芳,陈居茂．一种立体织物．中国， ZL200820058204.0[P].2009—10—28.

Research and Development of Three-dimensional Warp Knitted Material Applied in Vehicles

FanZuomin1,ChenXianchuan2,ZhuYijun1

(1. Sanming Vocational Technical College， Sanming 365000，China;2.Sanming Peak Knitting Co., Ltd., Sanming 365000，China )

This paper discussed the method of producing a new three-dimensional warp material for vehicles. By the use of stable “X” interlacing process,three layers of fabric were braided synthetically. The finished products compared with traditional sponge filling materials which are washable, with good elasticity, good air permeability, is not easy to breed bracteria. The materials is lifelong and recyclable,etc. It is a new environmental protection material, and has a wide prospect.

vehicle; three dimensional; warp knitting； replace sponge

2016-01-25

范作闽(1963—)，男，山东邹平人，助理研究员。

TS186.1

B

1009-3028(2016)02-0019-03