变层分流管的设计及织造

河北科技大学纺织服装学院，河北 石家庄 050018

变层分流管是3D多层圆管的一个延伸产品。按管状织物的织造原理，从内层到外层进行连续织造，可织造出内外层互相嵌套的3D多层圆管[1]。把3D多层圆管的上三层和下三层进行合并或单层织造，可得到各段不同层的变截面管。

在产业用品领域，需要各种形状的复合材料增强体[2]，变层分流管就是为了满足两端层数不一样的特殊场合而设计的。结合高性能纤维的使用，织造出的变层分流管具有抗拉、抗弯强度高，耐雨水腐蚀性好，使用寿命长等优点[3]。

1 形状设计

图1为变层分流管的截面图，从该图可以看出，此织物一端为两层、另一端为六层。

图1 变层分流管的截面图

2 分段织造

织物两端层数不同，所以不能沿用传统的方法来织造。这里采用一种独特的方法——分段织造，按照不同阶段不同的压扁图来设计投梭路径，得到上机图[4]。为得到一端两层、另一端六层的变层分流管，此织物需要分成五段连续织造。

2.1 分段截面图

五段的压扁图分别如图2(a)、(b)、(c)、(d)、(e)所示。

图2 变层分流管各段压扁图

从图2中可以看出，整个织物只有一个区，且区中有六层织物，每一层从上到下用弧线C、B、A、a、b、c表示。第一段的上层和下层分别是由C、B、A和a、b、c三层交织在一起得到的；第二段的上层只有最上层C一层，下层是由a、b、c三层交织在一起得到的；第三段的上层分成C、B、A三层，下层是由a、b、c三层交织在一起得到的；第四段的上层分成C、B、A三层，下层只有最下层c一层；第五段的上层分成C、B、A三层，下层分成a、b、c三层。

2.2 分段投梭路径图

由于每段的层数不同，所以投梭路径也不相同[5]。每一段按照上、下层的层数不同稍有变化，分别如图3(a)、(b)、(c)、(d)、(e)所示。

图3 变层分流管的投梭路径图

从图3中可以看出：第一段、第三段和第五段无论合并还是分开，上、下都由三层组成，所以都是先织上层和下层的最内层，然后织上层和下层的中间层，最后织上层和下层的最外层[1]；第二段是先织下层最内层到最外层的第一根，然后织下层最内层到最外层的第二根；第四段与第二段对称，先织上层最内层到最外层的第一根，然后织上层最内层到最外层的第二根。

2.3 分段上机图

通过压扁图和投梭路径图确定变层分流管织物的上机图，分别如图4(a)、(b)、(c)、(d)、(e)所示，经纱排列顺序是C、c、C’、c’、B、b、B’、b’、A、a、A’、a’； P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9、P10、P11和P12表示纬纱投梭次序，投梭引纬路径从下至上一共分为12条，从P1开始引纬，P12引纬结束后即为完成一个循环[1]。除第二段的最上层C和第四段的最下层c外，每一层引入2次纬纱。上机织造时，由于织造的这几层织物实际上是紧贴在一起的，每层织物都很薄，沿纵向垂直提起，即可看到所设计织物的三维截面形状[6]。

图4 变层分流管的上机图

穿综采用顺穿法。穿筘时要保证筘入数与织物对应的层数成整数或倍数[4]，所以选择了每筘6入。

第一、三、五段的投梭路径相同，但组织图不同。其原因是第一段的上、下三层和第二段的下三层是合并在一起的，织上层的内层时中层和外层不必提起，织下层的外层时中层和内层不必提起，只要上层均提起，所以和第五段的上、下三层均分开织造略有差异。

经过五段织造后所得的实物如图5所示，分别是两端的正视图和俯视图。

3 结语

采用分段织造方法可以得到变层分流管织物。变层分流管纺织复合材料可以应用于高楼大厦的排水管和送水管，对水流进行汇集和分流，可以满足多用户、多水源的处理。

图5 变层分流管织物的实物图

变层分流管织物的织造应注意：在织造第三段和第四段时，由于每个织造循环中，上三层每层织造一次，而下层织造三次，会产生织造速率差，故采用上三层织造三个循环、下层织造一个循环，这样就能使上三层与下层的织造速率达到一致。但这两段作为过渡段，只需要织2～3个循环，因此上下层并不会产生明显差别，也可按正常循环进行上下层织造。