经编三维结构贾卡鞋面材料的尺寸预测系统

丛洪莲， 钟 君

(江南大学 教育部针织技术工程研究中心, 江苏 无锡 214122)

经编三维结构贾卡鞋面材料的尺寸预测系统

丛洪莲， 钟 君

(江南大学 教育部针织技术工程研究中心, 江苏 无锡 214122)

针对经编三维结构贾卡鞋面材料对鞋面各功能部位尺寸要求高，具体尺寸不宜控制这个问题，设计了4种组织结构、4种上机密度，分析这2种因素对鞋面整体横向、纵向缩率的影响，并研究贾卡网孔组织对鞋面局部花型尺寸的影响。基于试验结果，探究了贾卡鞋样整体横向、纵向缩率、网孔区域尺寸变化与影响因素间的定性关系，由此建立了鞋面材料的尺寸预测系统。最后，利用该尺寸预测系统进行贾卡3层鞋面设计。从一款设计实例发现，织造、后整理等工序后，成品鞋面尺寸与设计稿相吻合。证明本文开发的经编三维结构贾卡鞋面材料尺寸预测系统具有一定的可靠性。

经编； 三维结构； 贾卡； 鞋面材料； 尺寸预测系统

经编三维结构贾卡鞋面材料花型丰富，具有优良的透气、透湿、抗压缩[1]等物理力学性能，且成型性好[2]，与横编成型鞋材相比，生产效率高[3-4]，因此经编贾卡三维结构鞋面材料在运动鞋面市场具有独特优势。

目前，国内外对经编三维结构贾卡鞋面材料的研究主要以工艺原理及产品开发、计算机辅助设计为主，如张姿叶等[5]探讨了经编贾卡提花间隔织物的编织工艺；李欣欣等[6]研究了经编三维结构贾卡鞋面的计算机辅助设计方法，但缺少对经编贾卡鞋面材料的尺寸变化研究。实际生产过程中，贾卡鞋面的尺寸控制问题一直是重点，通常开发一款新型贾卡鞋样，至少要打样2次，尺寸才能符合设计稿要求，且开发贾卡三维结构鞋面时，需通过织造、坯布定型、染色、复定型等复杂工序[7]，尺寸控制不当会大幅增加开发时间及成本。

本文主要研究了影响经编三维结构贾卡鞋面材料尺寸大小的因素，并确定影响因素与鞋面尺寸间的定性关系，建立了贾卡鞋面的尺寸预测模型，以期为企业开发贾卡三维结构鞋面提供指导，克服开发过程中“贾卡成品鞋样与设计稿不符”这个难点问题，力求一次打样成功，节省开发周期和成本。

1 试验设计

经编贾卡提花鞋面织物的不同功能部位采用不同的贾卡组织，不同于普通织物，鞋面各个功能部位成品密度有所差异，图1示出一款经编三维结构贾卡鞋面。为设计出与设计稿吻合的贾卡提花鞋面，本文从贾卡鞋面整体尺寸变化、局部尺寸变化2方面出发，探求贾卡鞋面的尺寸变化规律。首先，考虑上机密度、组织结构这2个生产因素对鞋面整体尺寸的影响，然后，在鞋面整体尺寸变化的基础上，寻求不同贾卡组织对鞋面局部尺寸的影响规律。

图1 经编三维结构贾卡鞋面Fig.1 Warp-knitted jacquard space shoe-upper

1.1 鞋面整体试验设计

本文试验样品由Raschel Double Piezo Jacquard 5/1经编机生产，机号为E22，机速为350 r/min，脱圈板隔距为4.5 mm。贾卡三维结构鞋面的面布(贾卡提花面)由后针床2把梳栉编织，组织分别为JB4∶1-1-1-0/1-1-1-2//,GB5∶1-1-1-0/0-0-0-1//；间隔层的垫纱数码为GB3∶2-1-2-3/1-2-1-0//；织物底布(非提花面)由前针床2把梳栉GB1、GB2编织。织物原料采用贾卡鞋面常用原料。

GB1∶111 dtex/36 f 涤纶长丝;GB2∶111 dtex/36 f 涤纶长丝;GB3∶33 dtex/1 f 涤纶单丝;JB4∶165 dtex/36 f 涤纶长丝;GB5∶111 dtex/36 f 涤纶长丝。

样品编号采用2个部分表示，连字符前的数字为底布组织结构编号，连字符后的数字为上机密度编号[8],具体组合情况见表1。

表1 鞋面生产工艺参数Fig.1 Parameters of shoe-upper

1.2 鞋面局部试验设计

三维结构贾卡鞋面各个功能部位采用不同的贾卡组织时，局部尺寸变化规律不同,图2示出鞋面的局部放大图。由图可知，L1(A区)和L2(B区)对应线圈纵行数均为26，L1B区密度，不同的贾卡组织对鞋面尺寸有很大影响。

图2 鞋面局部放大图Fig.2 Partial enlarged drawing of shoe-upper

经过前期试验和分析发现:织物平纹区域(厚组织或薄组织或厚薄组织相间区域)成品横密、纵密差异较小；而且网孔区域横向被拉伸后，则其成品纵密略大于平纹区域，设计时假设网孔区域纵密和平纹区域一样，则网孔区域在长度方向也不会超出设计稿区域，所以不需考虑网孔区域和平纹区域的成品纵密差异。本文试验主要研究网孔组织对局部花型横密的影响，从鞋面网孔填充区域横向长度、网眼大小2方面探究。

鞋面整体轮廓图如图3所示。 A区为平纹区域，B区为网孔区域，L为网孔填充区域横向长度。网眼大小根据常用贾卡网眼组织分为小、中、大网眼，小网眼代表贾卡意匠图中1～2个白组织，中等网眼3～4个白组织，大网眼5～6个白组织，具体网孔组织循环如图4所示。网孔区域的样品编号及对应的试验条件如表2所示。样品编号中连字符前数字为网眼大小，连字符后数字为鞋面网孔填充区横向长度。

图3 鞋面整体轮廓图Fig.3 Outline sketch of shoe-upper

图4 网孔组织循环Fig.4 Mesh cycle organization.(a) Small mesh; (b) Medium mesh; (c) Big mesh

表2 局部鞋面试验设计条件Fig.2 Experiment conditions of local shoe-upper

2 试验数据分析与预测模型建立

试验测量了不同生产条件下贾卡三维结构鞋面的整体横纵密，包括坯布及成品横纵密，坯布即经贾卡经编机编织下机后的鞋样，成品是指坯布经预定型、染色、复定型等工序后，得到的最终成品鞋样。根据测量结果计算鞋面的整体缩水率，试验结果如表3所示。缩水率的计算公式为

Sh=(Xh-Yh)/Yh×100%

Sz=(Xz-Yz)/Yz×100%

式中:Sh为横向缩率；Xh为成品横密；Yh为机上横密；Sz为纵向缩率；Xz为成品纵密；Yz为上机密度。

局部区域试验设计主要对成品鞋面的不同网孔区域进行横密测量，与鞋面整体区域的横密进行对比，结果如表4所示。

表3 整体鞋面试验结果Fig.3 Experimental results of overall shoe-upper

注:样品编号同表1。

2.1 鞋面整体横向缩率分析

由表3可知，底布组织结构对织物的横向缩率影响较大，采用不同的上机密度时，织物的横向缩率变化很小，趋于稳定。

从试样1-1、2-1、3-1、4-1数据可得出:随着前针床后梳(GB2)延展线的增加，织物的横向缩率逐渐

表4 局部鞋面试验结果Fig.4 Experimental results of local shoe-upper

注:样品编号同表2。

变大。GB2延展线包覆着GB1延展线，GB2的延展线长短对织物横向收缩起较大作用，随着GB2延展线长度的增加，织物横向收缩空间也随之增大，因而GB2延展线越长，织物下机后坯布幅宽越小，后整理时织物的横向回缩也变大，导致横向缩率增加。假设GB2的组织为1-0/0-1//时，延展线长度用1表示[9]，GB2组织为1-0/1-2//时，延展线长度用2表示，依此类推，当GB2组织为1-0/(n-1)-n//,延展线长度可用n表示，令织物纵向缩率为Sh，根据已知数据，通过回归分析法，可得织物横向缩率Sh与后梳延展线关系：

Sh=(8.485n+1.583)×100%

2.2 鞋面整体纵向缩率分析

从表3中数据可知，影响织物纵向缩率的因素主要为上机密度，组织结构对鞋面纵向缩率的影响很小，这里不考虑。

由样品1-1、1-2、1-3、1-4的试验数据可看出，随着上机密度的增加，织物的纵向缩率逐渐减小。在织造过程中随着上机密度的增加，坯布经过牵拉卷取机构后，易被拉伸，实际坯布纵密略小于上机密度，此外，上机密度越大，线圈的纵向排列越紧密，对于同等的后整理条件，织物纵向收缩空间也变小，因而织物纵向缩率会逐步减小[10]。令织物纵向缩率为Sz，上机密度为Yz，根据已知数据及生产客观条件，通过回归分析法可得，涤纶原料的纵向缩率Sz与上机密度Yz间的关系为

Sz=(18.475-0.923Yz)×100%

再根据公式Sz=(Xz-Yz)/Yz×100%，推导出上机密度Yz与成品纵密Xz间的关系：

2.3 局部尺寸分析

经编贾卡3层鞋面的提花面分为平纹区域和网孔区域。网孔区域较平纹区域延展线少，受力过程中横向易被拉伸，网孔区域的横密比整体及平纹区域小。设计贾卡工艺时，首先根据鞋面整体横纵密建立花高和花宽，再根据设计稿的具体形状在不同区域填充相应的组织，如果网孔区域完全按照设计稿的大小去填充组织(即将网孔区域的横密和鞋面总体横密默认一致)，则成品鞋面网孔区域必然会超出设计稿指定区域，因此网孔区域成品横密和鞋面整体成品横密需分开考虑。

由表4中数据可知，对于同等大小的网孔而言，所需填充的网孔区域长度越小，网孔区域的横密与整体横密差距越大。对于幅宽一定的织物，网孔区域越小，平纹区域越大，在同等力的作用下，网孔区越易被拉伸，横密就越小。同时，对于同样横向长度的网孔区域而言，网孔越大，其横密越小，网孔越大，与平纹区域相比，网孔区域的延展线越少，越易被拉伸，横密就越小。

为进一步寻找网孔区域尺寸设计规律，根据实际测量的横密结果，计算了填充网孔区域组织时需减少的纵行填充量，结果如表5所示。需减少的纵行计算公式为

式中:C表示成品鞋面整体横密；D表示成品鞋面网孔区横密；L表示网孔区域横向长度。

表5 局部花型尺寸分析结果Fig.5 Analysis results of local pattern size

注:样品编号同表2。

由表5中数据可知，填充网孔组织时，需减少的纵行填充量与网孔区域横向长度关系较小，这里不考虑。当网眼大小增大时，需减少纵行也随之增加，具体减少量如下:填充小网孔时，应减少1～2个纵行；填充等网孔时，应减少3个纵行；填充大网孔时，减少4～5个纵行。因此，填充网孔组织时，需适当减少填充区域两侧贾卡组织的填充量，避免花型超出指定区域。

3 预测系统的开发

基于以上试验结果，开发了一套经编贾卡三维结构鞋面材料的尺寸预测系统，以期为经编鞋面设计人员提供尺寸设计参考。

4 预测系统的试验验证

为验证该系统的可靠性，利用本文预测系统的方法进行贾卡提花间隔织物鞋面的设计，下面以其中一款来样鞋面为例进行验证。

鞋样的成品横密为10.3纵行/cm，成品纵密为16.58横列/cm。GB1采用组织为2-3-1-1/1-0-2-2//; GB2采用组织为1-0-1-1/1-2-1-1//；GB3、GB4、GB5采用常用组织；5把梳栉采用常用原料，与前文试验相同。

按照上述计算结果，绘制了贾卡意匠图，并确认上机工艺参数，经一系列工序后，最终成型鞋样与设计稿相吻合，打样成功，所以该尺寸预测系统具有可靠性。

5 结 语

1)对于涤纶材质的经编三维结构贾卡鞋面，鞋面的整体横向缩率与底部组织GB2的延展线长度呈线性关系Sh=(8.485n+1.583)×100%，GB2的延展线越长，横向缩率越大；纵向缩率与上机密度大小呈线性关系Sz=(18.475-0.923Yz)×100%，上机密度越大，纵向缩率越小。

2)鞋面局部尺寸的主要影响因素是网眼大小及网孔填充区域横向长度，网眼大小或网孔填充区域横向越大，局部区域横密与鞋面总体横密的偏差越大；网孔填充区的纵行数与网眼大小有关:填充区为小网眼时，减少1～2个填充纵行；中等网眼减少3个纵行；大网眼减少4～5个纵行。

3)根据上述对应关系，建立了经编贾卡三维结构鞋面材料的尺寸预测系统，并通过试验验证发现，开发的贾卡鞋样尺寸与设计稿吻合，说明本文系统具有一定可靠性。

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Size prediction system of warp-knitted three-dimensional structurejacquard shoe-upper

CONG Honglian, ZHONG Jun

(EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology,MinistryofEducation,JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China)

Warp-knitted three-dimensional structure jacquard shoe-upper has high demand on size of the functional zone. To control the size of the shoe-upper fabrics, four kinds of fabric structures and four kinds of on-loom densities were designed. The influence of the two factors on the whole shoe-upper′s weft shrinkage and warp shrinkage were analyzed. The influence of jacquard mesh structure on the local pattern size was also studied. Based on the experimental results, the correspondence among jacquard shoe-upper lateral weft shrinkage, lateral warp shrinkage, size of the mesh area and influence factors was explored, and then a shoe-upper size prediction system was established. Finally, the prediction system is used to design jacquard shoe-upper. Taking one jacquard shoe-upper′s design as an example, after knitting and finishing process, the size of shoes is consistent with the pattern. It is proved that the size prediction system is relatively reliable.

warp-knitting; three-dimensional structure; jacquard; shoe-upper; size prediction system

2016-03-03

2016-12-22

国家自然科学基金项目(61602212)；江苏省产学研联合创新资金-前瞻性联合研究项目(BY215019-31)；中央高校基本科研业务费专项资金重点项目(JUSRP51404A)

丛洪莲(1976—)，女，教授。主要研究方向为针织产品开发及其在计算机上的应用。E-mail:cong-wkrc@163.com。

10.13475/j.fzxb.20160300606

TS 184.3

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