纱架结构设计毕业论文

文章重点介绍了经编产业用纺织品的生产与开发方法。从分类、特点及性能等方面对经编网眼类、间隔类、取向类产业用纺织品的生产作了详细论述，并且从结构设计、原料、机器参数、上机工艺及后整理等 5 个方面讨论了经编产业用纺织品的开发思路。还对经编产业用纺织品的发展趋势提出了观点。 The production and development of warp-knitted industrial textiles were introduced. The manufacturing process of mesh fabrics, spacer fabrics and oriented fabrics were elaborated from the aspects of categorization, characteristics and performance. The R&D paradigm of these fabrics was also investigated in terms of their structure design, raw material, machine parameters, online processing and finishing. The development tendency of warp-knitted industrial textiles was also pinpointed. 产业用纺织品涉及建筑、交通、环保、医用、农用、航空航天等多个领域，是纺织工业技术发展的标志性产业，也是纺织工业新的经济增长点。产业用纺织品不像常规纺织品那样传统地用作消费者的服装，而通常在非纺织行业中用于各种高性能或特定用途的场合。产业用纺织品的用途分为以下 3 点： （1）作为其它产品的一个组成部分，产业用纺织品可直接对其产品的强度、使用性能和其它特性产生影响，例如轮胎中的帘子布； （2）产业用纺织品可作为加工其它产品所用设备的一个部件，例如食品生产中的过滤布、造纸生产中的造纸机用布类材料； （3）产业用纺织品可单独使用，发挥一种或多种功能，例如用于体育场篷盖的涂层织物。 1经编产业用纺织品的发展现状 上世纪90年代，在装饰面料、服装面料产品开发力度不足导致市场消费增长缓慢的情况下，产业用经编产品的开发异军突起，增速明显加快，轴向经编织物、土工格栅、篷盖材料、膜材料、车船内饰材料等产品逐渐走向市场，趋于成熟。进入21世纪，产业用经编产品拓展了应用领域，增长迅速。在刚过去的“十一五”期间，我国产业用纺织品发展速度高于纺织工业全行业，其中经编产业用纺织品的贡献最大，无论是生产还是出口，都高于整个纺织工业的速度和水平，成为名副其实的纺织工业带动行业。 但是，与国外发达国家相比，国内产业用纺织品的品种、质量及应用领域都处于初级阶段，特别是一些技术含量高的领域差距更大。另外，发达国家产业用纺织品已经占整个纺织品产量的 1/3 以上，其中作为重要组成部分的产业用经编产品，已经占到产业用纺织品的 25% 左右。然而在我国，这一比例还有待提高。 2经编产业用纺织品的生产 经编网眼类产业用纺织品的生产 在生产网眼织物方面，经编技术具有很大优势。拉舍尔经编机上生产的网类织物品种繁多，既可以是平形网，也可以是圆柱形网结；其形状可以是方形、长方形、菱形或椭圆形。这些网眼织物可用于建筑施工处的无结集防护网、侧向保护网、保护墙网、脚手架保护网；体育活动用的接球网、场地防护网；集装箱用的保护箱盖网；运输用的运输安全防护网；采矿用的防落石网等。在配备了 2 ～ 8 把梳栉的单针床或双针床拉舍尔经编机上，选用合适的原料就能生产各种产业用网眼织物。 建筑用防护网的生产 建筑用防护网最重要的作用就是要防止人或物体下落，以及接住下落的人或物体，保证生命财产的安全。根据功能的不同，分为束网和集网。 在安全系数要求不高的情况下，可以选用单针床拉舍尔经编机生产平型防护网；当对安全性要求较高，可以在HDR8型经编机生产圆柱形网结的防护网。HDR8型双针床拉舍尔经编机，可以利用两穿两空（GB3＋GB6）和一穿一空（GB1＋GB2，GB7＋GB8）穿纱方式，再用两把梳栉加固网边。纱线可以根据实际情况选择，一般是 500 ～ 4 600 dtex的涤纶、锦纶或聚烯烃纤维。机器门幅为 70″或 130″。最终形成的防护网被制成 30″的卷装。 RS4N型拉舍尔经编机可以生产方形或矩形网眼的轻质防护网，用在脚手架上。4 把梳栉中 2 把编织直向编链，再用 1 把或 2 把衬纬梳将编链连接起来。RSF8N型经编机生产的防护网形状呈长菱形、六角形或圆形。当需要增加网的强度时，可以采用 4 根衬纬纱增强或者利用接结处的额外成圈编织来增强。 图 1 所示的是用于各种建筑工地，特别是高层建筑的建筑安全网。它能有效地防止人身、物体坠落造成的伤害，防止电焊火花所引起的火灾，降低噪音灰尘污染，达到文明施工、保护环境、美化城市的效果。图 2 所示的是黑色阻燃建筑防护网，它采用PVC涤纶经编网眼布制成，产品厚度为 mm，宽度为 m，克重在 290 g/m2左右，能够起到阻燃的作用。 农业用防护网的生产 农业用防护网在农业生产中应用非常广泛，如昆虫防护网、遮阴网、防风网等。 生产遮阴网时，遮阳材料的选取应满足质量轻、耐光、耐气候、撕裂强度高等特性。例如在RS4N�2M�F型经编机上，机号E6，选用 570 dtex的塑料扁丝，一把编链梳栉，一把四针衬纬梳栉来编织，其遮阴效果达到 60%，如图 3 所示。 昆虫防护网可以阻挡害虫和鸟类，从而减少杀虫剂的使用。生产中其网孔大小的选择十分重要，既要能阻止昆虫，又要保证最大的空气流通率。例如在RS4N � 2M � F型经编机上，机号E6，选用 440 dtex的塑料扁丝，一把编链梳栉一穿二空，一把四针衬纬梳栉一空一穿一空。 经编渔网的生产 用经编方法编织渔网，通常使用拉舍尔经编机。使用两把编链梳栉形成编链地组织，另外再用 4 根衬纬纱线编织到编链中，以使渔网纵向强度得到加强，同时在交叉点上，纱线呈交叉状态，横向强度也得到加强。网柱部分的粗细大约是所用纱线的 3 倍，而强度为所用纱线的 倍。为了得到纵横向强度大致相等的渔网，还可以采用 8 把梳栉编织渔网。编织时，编链、衬纬纱各用 4 把梳栉，并且编链采用交叉垫纱法。 RSF8N � 1 � 4M/6M拉舍尔机主要用来生产较轻的网眼织物，纱线线密度的变化范围是 210 ～ 3 000 dtex。而RSF8N � 2 � 6M拉舍尔机用来生产中等重量的网眼织物，选用的纱线线密度在 3 000 ～ 6 000 dtex之间。RSF8N拉舍尔机生产主要选用复合针，并且由N型传动。机器型号的各个数字表示不同的含义：1 ― 指机器用来生产重量轻的网眼织物；2 ― 指机器主要用来生产中等重量的网眼织物；6M ― 表示这种机器配备有 6 把成圈梳（4 把地梳和 2 把布边导纱梳）。 经编间隔类产业用纺织品的生产 产业用经编间隔纺织品一般是采用高性能纤维编织的经编间隔织物与树脂复合制成的高性能复合材料，应用于车船制造、水利工程、航空航天、土木建筑等领域。根据具体要求，织物结构可以灵活设计，间隔层的距离可以调整，上下两表面也可以选择是网眼状结构或密实状结构。 车船产业用纺织品 经编间隔织物由于其特殊的三维结构及优异的性能，在车船装饰中应用越来越广泛，正在逐步取代车船内饰的层压制品等。例如，用于航海和游艇上时，可应用在缓冲、通风、防护和包装上，挂在船边或栏杆上的透气帆袋、甲板上的厚垫、船座上的衬垫等；汽车座椅套、车座加热系统、包覆层、内衬布等。 此类织物一般在RD6DPLM/12 � 3型经编机上生产，机号、组织结构、间隔距离则根据产品用途确定。为了保证间隔织物的优异性能，间隔丝必须选用品质较好的涤纶单丝。例如生产座椅套时，一般是采用经编间隔织物和丝绒织物粘合在一起的方法。其中，间隔织物可以在E22的RD6DPLM/12�3型经编机上生，间隔高度在 3 ～ 8 mm之间，两面均为密实结构，GB1和GB2在前针床走反向的经平和经绒组织，GB5和GB6在后针床走反向的经平和经绒组织；GB3和GB4则连接前后组织，分别走1 � 0 � 2 � 1/2 � 3 � 1 � 2//和2 � 1 � 1 � 0/1 � 2 � 2 � 3//。 医疗产业用纺织品 经编间隔织物用作医疗纺织品，耐久性好，可循环使用，其特点是结构稳定、质轻、柔软、吸湿导湿、弹性好。在医疗上主要用于手术台布、床垫、轮椅坐垫、医疗绷带以及预防背痛的预警装置等。 在生产床垫时，间隔距离则根据厚度要求来定，间隔纱通常选用抗弯刚度较大的涤纶单丝。当间隔距离为 40 mm时，选用直径为 ～ mm之间的单丝较合适。表层结构中最好要有一面或两面采用密实组织，这样间隔纱能够被紧密地固着。为了使床垫具有较好的透气性和舒适性，通常一面网孔，一面密实。机器设备可以选用HDR6DPLM/60型经编机，机号为E12。间隔纱采用1�0�2�1/2�3�1�2//的垫纱组织，以便获得良好的制成效果和抗压弹性，如图 4 所示。 建筑产业用纺织品 如果在间隔织物中的空隙都填上气体、细沙粒、纤维或者塑料泡沫等物质，就可以起到支撑保护的作用，如桥墩、地基；另外，还可以在织物中间注入树脂用来保护建筑物、抵抗地震等。例如，采用丙纶编织单面或双面为网眼结构且间隔层距离在 12 ～ 30 mm之间的间隔织物，经过树脂增强后，是一种优良的地基增强材料（图 5）。 经编取向类产业用纺织品的生产 取向类经编结构，又称轴向经编结构，具有优良的力学性能和机械性能，在产业用纺织品领域广泛应用。取向经编织物通常作为复合材料的增强基体，经过树脂整理后，是优异的复合材料。按照取向经编织物中衬入纱线方向（角度）的不同，可以将其分为单轴向、双轴向和多轴向经编织物。 双轴向经编纺织品的生产 （1）土工格栅 土工格栅是一种新型的土工建筑材料，具有拉伸强度高、稳定性好、耐腐蚀抗老化等性能，已广泛用于险坡防护、松软地基处理及高承载力的结构中。例如，将格栅和路面材料融合在一起用于铁路路基加固防护。 经编土工格栅通常在RS3MSUS或RS3MSU �（V）经编机上生产。此外，利巴公司的Copcentra HS � 2 � ST � CH型经编机也可生产该类产品，它带有平行式多头衬纬和编链式喂纱装置，生产速度高，最高转速可达 2 000 r/min。机号为E6或E12，穿纱情况则根据织物规格而定。编织纱通常选用普通涤纶或高强涤纶，细度在 140 dtex左右；衬纱一般为玻璃纤维束，线密度为 1 100 dtex左右。后整理一般采用PVC或改性沥青进行涂层，如图 6 所示。 （2）灯箱布 随着广告业的迅速发展，柔性灯箱布现已被广泛应用，取代了霓虹灯、塑胶胶片和有机玻璃等硬质材料。柔性灯箱布的优点表现在所制灯箱色彩鲜艳夺目、寿命长，运输方便， 使用安全，在灯箱上既可以贴透光即时贴，也可进行热转印、超热印、电脑写真等处理； 而且能做成大型或特大型灯箱，平面、曲面任意造型；在夜晚比其他材料所制灯箱更加醒目。 双轴向经编针织物是优良的柔性灯箱布的基布材料，具有机械性能好、工艺简单、流程短、速度快和成本低等特点。经编双轴向灯箱布是一种纤维增强型复合材料，基体多为聚氯乙烯树脂材料，主要生产工艺流程为：原料―整经―织造―整理。一般情况下，纵向和横向的衬纱原料一般选用高强涤纶长丝，线密度在 220 ～ 1 100 dtex之间；编织纱原料也采用涤纶长丝，线密度为 78 ～ 83 dtex。生产设备选用双轴向经编机，机号在E12 ～ E24之间，多选择E18；使用满穿的编链梳、衬纬梳、衬经梳来编织，如图 7 所示。柔性灯箱布的后整理方法有压延贴合和涂层两种，涂层型的内在质量和效果要相对好些。 多轴向经编纺织品的生产 多轴向经编织物编织灵活性较高，可根据设计要求实现多层多角度编织，织物整体铺覆性好，对纤维的约束性好，可精确控制预成型体中的纤维方向，纤维屈曲度小且利于发挥纤维强度。经编结构捆绑组织极大地增加了复合材料的层间剪切强度、冲击韧性及冲击后压缩性能。由于碳纤维多轴向经编织物力学性能优异、制造成本低，已被广泛应用于航空航天、风力发电叶片、汽车、造船、体育用品、建筑、能源和医疗等领域的高性能复合材料中。 （1）风电产业用纺织品 多轴向经编织物在设计上具有极大地灵活性及各向同性的适应性，在纵、斜、横向都能承受极强的拉力。由于自然界中风的大小和方向是极不稳定的，因此将多轴向经编织物应用于风机叶片具有独特的优势，同时可降低成本，如图 8 所示。 在生产风电用多轴向经编织物时，要根据叶片各个区域受力情况的不同，以及各部位要求厚度的不同，设计织物的铺设层数。因此，多轴向经编织物的结构参数要根据叶片的不同位置来具体确定，例如衬经衬纬的铺设层数、铺叠方向，铺纬纱的材质、细度、密度等。原料一般采用玻璃纤维、碳纤维或二者混合纤维长丝束；克重一般在 600 g/m2左右，而每层铺纬纱所占的比重基本相同，编织纱一般占总重的 1% 左右。 （2）航空航天产业用纺织品 目前，碳纤维多轴向经编织物预成型体工艺制件，已在新一代大型飞机空客A380、波音787和空客A400M等机型上得到了成功应用。空客A380和波音787飞机的后承压框穹型框壳均采用 0°/90°经编碳纤维织物制备预成型体；A380外翼翼梁、A400M货舱门、A380窗口框采用碳纤维多轴向经编织物缝纫加强筋。 生产中，一般采用 12 K及以上碳纤维进行编织。生产设备采用先进的Copcentra MAX5 CNC Carbon型经编机，它是一种专门用于碳纤维的生产轻型或重型碳纤维织物的机器。碳纤维既可以使用预先展平的碳纤维盘头喂入，也可以直接从带有铺展装置的纱架喂入。该机器生产的织物克重一般在 100 ～ 300 g/m2之间。 其它类经编产业用纺织品的生产 除了以上介绍的经编产业用纺织品外，还有圆筒状经编针织物、毛绒类经编针织物、平纹类经编针织物等。 圆筒状经编针织物可以在拉舍尔双针床经编机上生产，如弹性绷带、渔网、包装袋等。织物的筒径大小可以随意设置，也可以同时编织筒径大小不同的织物，下机后无需缝合或少量缝合后就能使用，生产效率高。 毛绒类经编针织物可以用于沙发布、磨具磨料和医疗用品等一次性使用产品中，其生产设备也多为单针床经编机或拉舍尔双针床经编机。如果是双针床经编机，则机号一般为E16、E22，生产时进行双面编织，下机后将织物从中间割开，形成两片织物。 3经编产业用纺织品的开发 （1）设计产品结构 经编产业用纺织品的结构设计对织物性能具有一定的影响，因此织物的结构必须达到具备产品所需特性的要求。例如，在设计网眼类织物时，要根据具体使用场合和要求，确定网眼的形状大小，织物的稳定性等。 （2）选择原料 原料的选择首先要根据产品类型决定，具体的规格应根据对产品的要求确定。例如，轴向经编织物的衬纱多选用玻璃纤维丝束、碳纤维丝束等，如果产品要达到较高的要求，应选择高性能的纱线，否则选用普通的长丝即可。 （3）确定机器参数 机器参数的确定依赖于所生产的织物参数。在确定好所用生产设备的前提下，根据织物的基本参数，如纵密、横密、缩率等，判断机器的机号、梳栉数目等参数。 （4）确定上机工艺 上机工艺具体包括确定织物组织结构、整经工艺、送经量、牵拉、原料比、克重等。现在一般都是利用CAD软件完成织物的工艺设计，再输出机器文件，最后导入到机器中，进行生产。 （5）确定后整理工艺 对于产业用纺织品来说，后整理是关键的一步。大多数用于产业用的经编织物都要进行后整理，比如对轴向经编织物进行树脂整理、涂层整理等。 4经编产业用纺织品的发展趋势 高性能原料的研发 目前，高性能纤维被广泛应用于产业用纺织品。我国常规纺织纤维原料资源丰富，但缺乏高强、高模、耐高温等高性能纤维，这阻碍了产业用经编产品的高水平发展。高性能纤维如芳纶1313、聚酰亚胺、聚苯硫醚、碳纤维等，主要还依赖进口。相信随着我国化纤差别化率的不断提高，高性能纤维大规模进入产业化后，我国的产业用纺织品应用将逐渐从低端走向高端领域。 产品结构的创新 织物结构的创新是开发经编新型产业用纺织品的关键。面对日益激烈的市场竞争，不断完善现有产品结构，使其更加适应于所服务的领域或物体，是今后产品开发的重点。例如，为了使经编间隔织物的力学性能更加完善，可以通过调整织物两表面的结构或间隔层的结构，再或者在其现有结构中增加新的结构来实现。 加工设备及技术的提升 随着经济的不断发展和人们环境保护意识的提高，各个生产领域对清洁生产的要求都越来越高。经编产业用纺织品要想持续快速的发展，必须与可持续发展相协调。为此，在产业用纺织品的整个生产过程中，特别是原料生产和后整理环节，要对有环境污染以及耗能高的加工设备及过程进行关注。 新型领域的拓展 新领域的拓展依赖于对世界范围内市场需求的关注。目前，产业用纺织品的应用范围涵盖了高温过滤、医疗防护、土工合成材料、特殊装饰、农业用、高性能纺织复合骨架材料、交通运输、建筑等 20 多个领域。近年来，随着对环保行业的不断关注，经编产业用纺织品正在朝着环保、节能、低碳这个大方向发展，今后更要在这个方面进行拓展，研发更多利于环境、助于发展的新产品。 参考文献 [1] Sabit Addanur，叶奕梁，徐朴. 产业用纺织品发展现状（一）[J]. 产业用纺织品，1997，15（4）：26. 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