贾卡提花经编间隔织物的撕裂性能

孙 婉， 缪旭红， 王晓雷

(江南大学 教育部针织技术工程研究中心, 江苏 无锡 214122)

经编间隔织物具有透气透湿、抗压减震等优点，被广泛应用作为鞋面材料，尤其是运动鞋面材料[1]。随着人们对鞋面材料时尚性的追求，以及一次成型鞋面的提出，普通的经编间隔织物已经不能满足人们对鞋面材料美观和高效生产的要求[2]。随着贾卡技术的进步，双针床贾卡经编机生产一次成型鞋面的难度降低，一次成型技术可缩短生产流程，大大提高鞋面材料的生产效率，减少80%的材料浪费[3]，而且贾卡梳栉的特殊结构，可在不同区域形成不同的花纹图案，从而使得贾卡提花双针床经编织物作为成型鞋面材料备受青睐。贾卡提花可形成丰富的网眼、薄、厚效应，不同贾卡组织的力学性能差异较大。运动鞋面料在实际穿着中往往要承受因剧烈运动而产生的各种作用力，如撕裂强力，如果贾卡组织力学性能达不到要求，鞋面会产生撕裂，使用寿命终止，因此研究提花经编间隔织物的撕裂性能，对于合理设计贾卡组织以满足鞋面外观和力学性能要求具有重要意义。目前，国内外对织物撕裂性能的研究大都集中在机织物[4]、纬编针织物[5]以及复合材料[6]等方面，对经编间隔织物的撕裂性能研究相对较少，其中东华大学姚渊峰等[7]研究了经编间隔织物坐垫的撕裂性能，其他对贾卡提花间隔织物的研究多为工艺设计[8-9]以及顶破性能[10]。总之，国内外对贾卡提花经编间隔织物撕裂性能的研究鲜有报道，因此本文通过研究贾卡提花组织对经编间隔织物撕裂性能的影响，分析鞋面材料中各种常用贾卡组织的强力，为合理配置贾卡组织结构提高鞋面力学性能提供参考。

1 实验部分

1.1 试样准备

本文采用的鞋面材料中常用的8种贾卡提花组织，在双针床单贾卡经编机RDPJ5/1上制备而成，机号为E24，贾卡梳配置在后针床，基本组织采用 1-1-1-0/1-1-1-2//，试样上机密度选用了单贾卡鞋面材料最常用的15 横列/cm，试样基本工艺及样品规格见表1、2(注：JB4送经量数据见表2，此处以“-”标注)。

表1 样品基本工艺表

Tab.1 Technical parameters of samples

梳栉编号垫纱组织原料规格穿纱送经量/(mm·腊克-1)GB11-0-0-0/2-3-3-3//166.67 dtex(48 f)涤纶FDY满穿2 360GB21-0-0-0/0-1-1-1//166.67 dtex(48 f)涤纶FDY满穿1 480GB31-0-2-1/2-3-1-2//33.33 d tex涤纶单丝满穿7 600JB41-1-1-0/1-1-1-2//166.67 dtex(48 f)涤纶FDY满穿-GB51-1-1-0/1-1-0-1//166.67 dtex(48 f)涤纶FDY满穿1 480

8种贾卡组织的意匠图如图1所示。1个意匠格代表2个横列，贾卡针奇偶横列针背均不偏移(用G表示)或均偏移(用B表示)，形成薄组织；贾卡针奇数横列针背偏移，则形成1-1-2-1/1-1-1-2//网眼组织(用W表示)；如贾卡针偶数横列针背偏移则形成1-1-1-0/1-1-2-3//厚组织(用R表示)。实物图见图2。1#、2#及3#为无网孔结构，采用了薄组织、厚组织以及这2种组织的混合，4#～8#样品为网孔结构，分别采用不同比例的厚组织与网孔组织按一定规律进行组合： 4#和5#的厚组织和网孔组织之比为50/50，6#和7#的为75/25，8#的为83/17。

表2 样品规格

Tab. 2 Specifications of sample

试样编号成品横密/(纵行·cm-1)成品纵密/(横列·cm-1)贾卡梳送经量/(mm·腊克-1)面密度/(g·m-2)1#2536.02 220479.92#2541.02 360519.93#2540.02 290500.14#2538.02 240482.85#2438.02 170477.86#2439.52 270489.77#2538.02 250496.98#2539.02 270506.6

图1 贾卡意匠图

Fig.1 Jacquard drafted pattern

图2 试样实物图

Fig.2 Photo of samples

1.2 实验方法

结合工厂常用测试方法，根据GB /T 3917.2—2009《纺织品 织物撕裂性能 第2部分：裤形试样(单缝)撕裂强力的测定》，采用YG026D多功能电子织物强力仪测试。每种贾卡组织试样沿横纵向裁取50 mm×200 mm各5块，夹持距离为10 cm，撕裂速度设置为100 mm/min，使用撕裂强力表征撕裂性能。

此外，为查看间隔织物2个表面对整体撕裂性能的影响，选取1#、2#、5#、8#样品剪断间隔纱线，对贾卡面和底面进行纵横向撕裂强力测试，贾卡面样品编号为“1#-2”，“2#-2”等，由于所有样品底面相同，因此只取1#样品底面进行了测试，样品编号为“1#-1”。

2 实验结果及分析

图3示出间隔织物和单层织物撕裂曲线。图4示出1#～8#试样横纵向撕裂织物破坏情况。图5为贾卡组织结构线圈图。

图3 间隔织物和单层织物撕裂曲线

Fig.3 Tearing curve of spacer fabric and single layer fabric. (a) Tearing curve of weft tearing of 8#and single layer fabric; (b) Tearing curve of weft tearing of 2#and Jacquard; (c) Tearing curve of warp tearing of 8#and Jacquard

图4 试样横纵向撕裂破坏情况

Fig.4 Tearing destruction of samples in weft and warp. (a) Tearing destruction of spacer fabric in warp; (b) Tearing destruction of single layer fabric in warp; (c) Tearing destruction of spacer fabric in weft; (d) Tearing destruction of single layer fabric in weft

图5 贾卡组织线圈结构图

Fig.5 Coil structure diagram of Jacquard

2.1 贾卡提花经编间隔织物撕裂特性

贾卡提花经编间隔织物是由上下表面以及中间间隔层组成的立体结构，其撕裂性能与其他针织物相似，但又更加复杂。同时，经编间隔织物各向异性，横向撕裂和纵向撕裂对织物的破坏差别较大。观察撕裂过程中织物破坏情况，结合样品撕裂曲线(见图3)，对贾卡提花间隔织物进行撕裂机制分析。

2.1.1 贾卡提花间隔织物横向撕裂机制

可将贾卡提花经编间隔织物撕裂过程分为3个阶段。对于横向撕裂，受力方向主要为织物纬向，非受力方向是织物经向，横向撕裂过程如下。

1)阶段Ⅰ。织物上下表面的延展线受力的作用绷直。然后随着撕裂的进行，上下表面的线圈圈柱上的纱线向延展线转移，使得线圈逐渐靠拢，单缝处产生卷边，织物发生“颈缩”。与此同时，间隔织物的上下面受力的作用，在裂口处相互挤压。当受力方向上的第1根纱线被彻底收紧时，此时已有多个非受力方向上的线圈纱线发生转移，从而在上下面形成撕裂三角区。

2)阶段Ⅱ。随着纱线的转移三角区线圈密度增大，上下面在三角区相互挤压也逐渐增大，从而增大剪切力。当剪切力增大到一定程度，上下面三角区最底部线圈中的纱线和连接上下面的间隔丝发生断裂，出现第1个负荷峰值。

3)阶段Ⅲ。下一横列线圈中的纱线成为新的三角区的受力底边，重复第1个三角区线圈和纱线的转移、挤压和断裂过程。随着撕裂的进行，织物会发生扭转以保证裂口处的受力在一条直线上，一旦上下面其中一面的延展线产生脱散或断裂，就会产生弱环，使得间隔织物的破坏路径向延展线方向转移，由于延展线是受力方向，这时如果延展线的强力不足，就会加剧延展线的断裂，使得间隔织物沿延展线方向被完全破坏。

除试样2#之外，其他试样的整体横向撕裂曲线与图3中8#整体撕裂曲线相似，撕裂曲线波动较大，且与单层撕裂曲线相比，其曲线锯齿状峰更多。这是因为间隔织物较单层织物结构更加复杂，上下表面任意一面的纱线断裂，都会产生峰值。而且横向撕裂时，织物破坏情况复杂，产生纱线转移的线圈较多，形成的撕裂三角区较大。由图4(c)、(d)可知，除2#整体撕裂和其贾卡面撕裂外，其他试样的横向撕裂织物破坏情况，都是先沿着横向撕裂破坏，即线圈圈柱断裂，然后破坏方向逐渐转为纵向，直至连接纵行间的延展线断裂，织物完全被破坏。而试样2#整体横向撕裂和贾卡面横向撕裂均是沿横向线圈与线圈串套处撕裂破坏直至织物完全撕裂，裂口整齐，也可从图3(b)尤其是2#-2的横向撕裂曲线看出，与纵向撕裂特征相似。

2.1.2 贾卡提花间隔织物纵向撕裂机制

对于纵向撕裂，受力方向主要为织物经向，非受力方向是织物纬向，撕裂沿着纵行间的延展线进行，见图4(a)、(b)，使得织物完全被破坏。其撕裂过程分为3个阶段，前2个阶段与横向撕裂过程相似， 即线圈受力绷直，延展线往线圈转移，上下表面相互挤压，其区别主要在于第3阶段，纵向撕裂时，第3阶段会一直重复前2个阶段形成撕裂三角区断裂，直至织物沿延展线方向被完全破坏，撕裂轨迹不会发生改变。

1#～8#试样的纵向整体撕裂曲线均波动较小，且具有一定的规律循环，而且曲线的规律与贾卡组织结构有关(见图3(c))。这是因为贾卡提花间隔织物纵向撕裂时破坏的是单缝处的延展线，破坏范围较小，形成的撕裂三角区也较小，因此撕裂曲线波动较小。间隔织物纵向撕裂曲线和横向撕裂曲线一样，与纵向单层撕裂曲线相比，其曲线锯齿状峰值更多，其原因也与横向撕裂相同。

2.2 间隔织物各层结构对撕裂性能的影响

表3示出1#～8#贾卡提花间隔织物以及1#、2#、5#、8#对应表面单层的横纵向撕裂强力和撕裂长度均值。

表3 间隔织物与其上下面纵横向撕裂强力及撕裂长度

Tab.3 Tear strength and tear length of spacerfabric and single layer in weft

试样编号横向撕裂强力/N横向撕裂长度/mm纵向撕裂强力/N纵向撕裂长度/mm1#89.8852.2555.59179.181#-150.9354.0732.90164.501#-234.43157.0714.82190.242#137.3894.0265.01158.042#-235.83289.3323.27146.923#110.8171.9760.04188.424#91.8962.9668.56193.815#95.1472.6575.21122.665#-232.89169.4331.05160.406#90.1170.5261.4177.737#92.9763.9161.00168.508#96.6772.2962.39159.388#-249.57148.0328.10170.17

由表3可知，贾卡提花间隔织物的横向撕裂强力要比其中任意一表面的横向撕裂强力大得多，甚至其撕裂强力比两表面的撕裂强力之和还要大，其撕裂长度接近两面中撕裂长度较小的值，但是贾卡提花间隔织物的撕裂强力并不能简单看成是两表面的强力之和。这是因为间隔丝的存在可增加织物刚性，使得上下表面的撕裂性能发生变化。横向撕裂时，贾卡面的横向撕裂长度较大，因为横向撕裂时，贾卡面沿纬向被拉伸时形变量较大，而且横向撕裂织物的破坏长度也比底面大(见图3(b))，但是由于间隔丝的存在，贾卡提花间隔织物的撕裂长度比贾卡面单层撕裂时的长度降低很多，其值一般介于底面和贾卡面的撕裂长度之间，且更接近底面撕裂长度。从试样2#整体和单层的横向撕裂曲线(见图3(b))以及试样2#整体和单层织物破坏情况(见图4(c)、(d))可看出，在贾卡提花间隔织物的横向撕裂过程中，贾卡面对其曲线特征影响较大，而且贾卡面决定整块织物破坏情况。

对于贾卡提花间隔织物的纵向撕裂，其撕裂强力及曲线特征(见图3(c))方面仍满足横向撕裂时的规律。贾卡面与底面纵向撕裂长度的差值较横向撕裂小，间隔织物撕裂长度更接近两表面中较小撕裂长度的规律不明显。

2.3 贾卡组织对间隔织物撕裂强力的影响

由表3可知，无论是横向撕裂还是纵向撕裂，以上8种贾卡组织的撕裂强力均大于鞋面材料的最低撕裂强力要求40 N。对于横向撕裂，表面为平纹结构的贾卡提花间隔织物试样1#、2#、3#，其撕裂强力值关系均为：试样2#最大，试样1#最小，试样3#几乎等于试样1#与2#的强力值和的一半。试样3#与试样1#相比，其撕裂强力提高了23.29%；试样2#与试样1#相比，其撕裂强力提高52.85%。由此可知，对于表面为平纹结构的贾卡提花间隔织物，每增加10%的厚组织，可以提高5%的撕裂强力。然而对于贾卡面为网眼结构的试样4#～8#，厚组织比例与撕裂强力之间的关系与平纹结构表面不同，随着厚组织比例从50%～83%的增加，撕裂强力呈现出先下降后上升的趋势。对比具有相同比例厚组织的间隔织物试样4#和5#、试样6#和7#可知，增加网孔组织纵向连续排列的个数,即网眼越大，横向撕裂强度反而增大。

对于纵向撕裂，贾卡提花间隔织物破坏的主要是延展线，不同贾卡提花组织使得纵行间的延展线长短不同，从而使得撕裂强力不同。贾卡组织结构纵行间的延展线主要有4种形式：a类短延展线形式(见图5(a))；b类长延展线形式(见图5(b))；c类一短一长延展线形式(见图5(c))；d类短延展线两两重合形式(见图5(d))。由表3纵向撕裂强力可知，表面具有a类型延展线的试样1#强度最小，表面具有d类型延展线的试样5#强度最大，而表面具有c类型延展线的试样3#其撕裂强力值几乎为试样1#和试样2#强力值的中间值。试样2#、3#、4#、5#的纵向强力与试样1#相比，分别提高了16.9%、8.05%、24.00%、35.29%。由此可知：d类型延展线比例越大的贾卡提花间隔织物的强力越大；a类型延展线比例越大的贾卡提花间隔织物的强力越小；具有c类型延展线的贾卡提花间隔织物的撕裂强力是a类型与b类型强力和的一半。试样6#、7#、8#网眼与网眼之间有一定的厚组织(见图5(e))，在撕裂过程中，破坏方向一般沿着网眼所在纵行的延展线破坏，破坏延展线主要为b类型，因此这3种组织纵向撕裂强度几乎相同。

另外，8种试样的横向撕裂强力均比纵向撕裂强力高于46.7%，这是因为除贾卡梳栉外，另一把梳栉组织为编链结构，横向撕裂会破坏编链结构的线圈和延展线，而纵向撕裂时，由于编链结构纵行间没有延展线使得纵向撕裂强度较低。无论是横向撕裂还是纵向撕裂，贾卡面全为薄组织的1#间隔织物撕裂强力最低，在鞋面材料撕裂强力不足时应避免使用。

3 结 论

对8种贾卡提花间隔织物的撕裂性能进行测试分析，得到以下结论。

1)贾卡间隔织物横向撕裂时，先沿着横向破坏，然后转为纵向；纵向撕裂时，织物沿纵向完全破坏；横向撕裂的曲线锯齿状峰波动较大，而纵向撕裂的曲线较为整齐。撕裂曲线及撕裂特征主要由贾卡面决定，横向撕裂长度主要由撕裂长度较小的一面决定。

2)在贾卡面为薄组织的基础上每增加10%的厚组织，可提高5%的横向撕裂强力；在厚组织与网孔组织的混合结构中，增加厚组织的比例横向撕裂强力不一定能提高，但是，比例不变的情况下，增加网孔组织纵向连续排列的个数，横向撕裂强力反而更大。

3)纵行间延展线为两两重合的短延展线的贾卡间隔织物纵向撕裂强力最大；延展线全为单根短延展线的贾卡间隔织物纵向撕裂强力最小；一短一长延展线的贾卡间隔织物撕裂强力介于短延展线和长延展线的撕裂强力中间。

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