一種具有負泊松比效應經編間隔織物的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有負泊松比效應經編間隔織物的制備方法的制備方法，在較粗機號雙針床拉舍爾經編機上編織基于變化經平和編鏈經編組織的單面六角網眼，用剛度較大的單絲以編鏈組織相連；按照要求設定墊紗數碼、隔距、送經量等工藝參數，所得的成品可在下機松弛后自行產生歪斜變形，其歪斜變形程度則決定了負泊松比效果，該制備方法得到的負泊松比經編間隔織物可直接具有一定的負泊松比性能，無需后整理定型，并且可以通過工藝參數的調整來改變織物的負泊松比效應。
【專利說明】
一種具有負泊松比效應經編間隔織物的制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于織物紡織領域，特別涉及一種負泊松比織物的制備方法。
【背景技術】
[0002]常規材料通常表現為正泊松比，即拉伸時材料垂直于拉伸方向變窄，壓縮時垂直于拉伸方向變寬。負泊松比材料又稱拉脹材料，則與其相反，即在拉伸時材料垂直于拉伸方向變寬，壓縮時材料垂直于壓縮方向變窄。通常均勻各向同性材料可能的泊松比范圍是_1〈v〈0.5，而各向異性固體材料的范圍可能更大。大多數金屬材料的泊松比值在0.25至0.35之間，橡膠的泊松比值接近0.5，幾乎不可壓縮，木塞的泊松比值接近于0，而具有負泊松比的工程材料幾乎是不存在的。目前有大量的負泊松比材料被發現、制備與合成，主要可分為天然材料、聚合物、復合材料、織物四大類。與傳統材料相比，負泊松比材料的很多性能得到了增強，如機械性能、抗壓痕性、斷裂韌性、能量吸收性等，從而使其具有更廣闊的應用前景。許多學者為解釋負泊松比材料產生負泊松比的機理，建立了一系列結構模型，如內凹結構、旋轉結構、節點原纖結構、手性結構、液晶模型、螺旋結構等，針織領域的負泊松比紡織材料的研究和開發也主要以這些結構模型為基礎。
[0003]基于螺旋形紗線結構的作用原理，Ugbolue等人研究出了由編鏈縱行和襯瑋紗組成的經編針織結構，縱行是用較粗且剛度較低的長絲編織的開口線圈，高剛度的襯墊紗則墊在開口線圈中。這種結構在受拉伸時，高剛度襯墊紗伸直，低剛度長絲纏繞在伸直的襯瑋紗上，適當地排列多個此類縱行則可具有負泊松比性能。然而，為了獲得所需的負泊松比織物性能，該編鏈組織結構還需有效的連接方法使其成為片狀織物。
[0004]基于旋轉幾何結構的作用機理，Ugbolue等人又研究出了具有負泊松比的經編襯墊組織，在該結構中，以編鏈為基礎結構，只采用兩把梳櫛，第一把滿穿，編織基礎編鏈，第二把部分穿紗，進行襯墊組織結構編織，其泊松比值受織物密度、紗線種類及性能等因素的影響。
[0005]Ugbolue等人還在非負泊松比的經編六角網眼結構的基礎上采用高彈紗研究出了負泊松比經編結構。在該結構中，采用了兩把梳櫛墊入滌綸包覆的彈性紗，彈性紗墊在編織方向的線圈縱行之間，且能夠包覆地組織線圈的連接點。影響其泊松比的因素有紗線種類、編鏈橫列數和應變程度，其中紗線種類是最重要的影響因素。
[0006]基于內凹三角或雙箭頭結構，Alderson等人用經編編織技術進行結構的重建，設計出一系列由負泊松比部分和穩定部分組成的織物結構，主要由開口或閉口的成圈組織構成。該結構在與經向成±45°的方向上具有相對較為顯著的負泊松比性能，且不僅在拉伸的第一階段具有負泊松比性能，而且在經過連續拉伸后仍能保持該性能。
[0007]基于旋轉六邊形結構，中國專利申請CN104911804A中，馬等人在經編六角網眼的基礎上加入缺墊編鏈組織，利用缺墊編鏈對地組織六角網眼的作用使其失去對稱穩定結構，從而產生左右歪斜而收縮，產生一定的負泊松比效應。該結構的負泊松比性能主要受缺墊編鏈的墊紗組織，編鏈及地組織送經量，織物密度等織造參數的影響。
[0008]在三維經編結構領域，胡等人設計了表層織物重復單元由兩個排成V字形的平行四邊形組成的幾何結構。該結構的負泊松比性能受到紗線種類、平行四邊形兩邊的長度及其之間的角度、受拉伸方向等影響，其對角線方向的負泊松比性能比瑋向的低，比經向的高，且平行四邊形兩邊之間的角度越小，織物結構越緊密，當在織物上施加拉力時，更緊密的織物結構有更好的延展性，從而產生更顯著的負泊松比性能。
[0009]隨著負泊松比材料的迅速發展，目前已經研究出了很多負泊松比材料，但負泊松比結構針織物的實現還十分有限。盡管提出了很多潛在應用，但負泊松比結構針織物的實際應用也仍只限于初級階段。用常規紗線、常規設備設計和規模化生產可廣泛應用于日常生活的負泊松比結構針織物仍是一項挑戰。
【發明內容】
[0010]本發明的目的在于提供一種直接通過織造即可獲得負泊松比效果的經編間隔織物的制備方法，其織造工藝簡單，產品的負泊松比性能好。
[0011]為實現上述目的，本發明提供的技術方案為:一種具有負泊松比效應經編間隔織物的制備方法，所述織物采用拉舍爾雙針床經編機進行織造，其特征在于:所述拉舍爾雙針床經編機帶有電子送經機構，可實現織造過程中的實時多速分段送經，由至少七把梳櫛用來墊紗，從前針床到后針床分別設有梳櫛GB1、梳櫛GB2、梳櫛GB3、梳櫛GB4、梳櫛GB5、梳櫛GB6、梳櫛 GB7，
[0012]梳櫛的墊紗和送經情況為:
[0013]前表層組織:梳櫛GBl和梳櫛GB2均I穿I空，編織循環橫列數為2X N的經編六角網眼組織;梳櫛GB3為滿穿，在梳櫛GBl和梳櫛GB2編織的經編六角網眼組織的基礎上編織部分橫列缺墊的編鏈組織，該部分橫列缺墊的編鏈組織以2XN個橫列為一個循環，梳櫛GB3的送經量要根據每個循環中缺墊和編鏈的橫列數分段多速送經，缺墊橫列的送經量應遠遠小于編鏈橫列的送經量，梳櫛GBl和梳櫛GB2的送經量，根據織物變形效果以及與梳櫛GB3缺墊編鏈的對應關系，分別進行分段送經，且梳櫛GB2的送經量與梳櫛GBl的送經量的變化趨勢相反，
[0014]后表層組織:梳櫛GB6和梳櫛GB7均I穿I空，編織循環橫列數為2X N的經編六角網眼組織;梳櫛GB5滿穿，在梳櫛GB6和梳櫛GB7編織的經編六角網眼組織的基礎上編織部分橫列缺墊的編鏈組織，該部分橫列缺墊的編鏈組織以2XN個橫列為一個循環，梳櫛GB5的送經量與梳櫛GB3相對同，梳櫛GB6的送經量與梳櫛GB2相對同，梳櫛GB7的送經量與梳櫛GBl相對同，
[0015]間隔紗:梳櫛GB4滿穿編織編鏈組織，線圈為開口和閉口組合配置，在位于前后針床上相隔0-2針距的兩枚織針上墊紗成圈，且以2 XN個橫列為一個循環單元，每連續N個橫列的墊紗方向相同，剩余N個橫列則變換墊紗方向；連續N個橫列的同向墊紗，使得間隔紗對該N個橫列的表層組織同向施力，利于該N個橫列的六角網眼地組織向一個方向歪斜;后連續N個橫列轉換墊紗方向進行同向墊紗，使得間隔紗對后N個橫列的表層組織，在與對前N個橫列施力相反的方向，同向施力，從而使該N個橫列的六角網眼地組織向另一個方向歪斜；
[0016]所述N為6、8或10之一。
[0017]進一步的，所述梳櫛GBl、梳櫛GB2、梳櫛GB3、梳櫛GB5、梳櫛GB6、梳櫛GB7所用紗線為細度大于150D的化學纖維復絲，所述化學纖維復絲為滌綸復絲、錦綸復絲或聚烯烴纖維中的一種或多種。
[0018]進一步的，所述梳櫛GB4所用紗線為直徑大于0.07mm的化學纖維單絲，所述化學纖維單絲為滌綸單絲。
[0019]進一步的，所述梳櫛GBl和梳櫛GB2的墊紗數碼不同，且分別為(2_3-2-2/2-1-2_2)XA/(l-0-l-l/l-2-l-l) XA//或(1-0-1-1/1-2-1-1) XA/(2-3-2-2/2-l-2-2) XA//;所述梳櫛GB6和梳櫛GB7的墊紗數碼不同，且分別為(2-3-2-2/2-1-2-2)ΧΑ/(1-0-1-1/1-2-1-1)\八//或(1-0-1-1/1-2-1-1)\厶/(2-3-2-2/2-1-2-2)\厶//;所述梳櫛683和梳櫛685的墊紗數碼為 1-o-o-o/o-1-o-o/(o-o-o-o) xb/o-1-1-1/1-o-o-o/o-1-1-1/1-o-1-1/(1-1-1-1)XB/1-0-0-0/0-1-1-1//或1-1-1-0/0-0-0-1/(0-0-0-0)XB/0-0-0-1/1-1-1-0/0-0-0-1/1-1-1-0/(1-1-1-1) XB/1-1-1-0/0-0-0-1//；所述梳櫛GB4的墊紗數碼為(1-0-1-O) XC/(0-1-0-1) XC//或(2-1-2-1) XC/(0-l-0-l) XC//或(3-2-3-2) XC/(0-l-0-l) XC//之一；K3^A = C=1/2N，B = N_4。
[0020]進一步的，織造過程中調整經編機前后針床的隔距在大于等于3mm，以便所織造的布料間隔大于等于3_。
[0021]采用上述方法織造的織物，前后表層織物的表觀結構形態是一系列有序緊密排列的歪斜六角網眼，以類似于剛性六邊形的結構左右歪斜;采用符合一定細度和剛度要求的常規化纖復絲和單絲進行織造，在較粗機號雙針床拉舍爾經編機上編織基于變化經平和編鏈經編組織的單面六角網眼，用剛度較大的單絲以編鏈組織相連;按照要求設定墊紗數碼、隔距、送經量等工藝參數，所得的成品可在下機松弛后自行產生歪斜變形，其歪斜變形程度則決定了負泊松比效果。該制備方法得到的負泊松比經編間隔織物可直接具有一定的負泊松比性能，無需后整理定型，并且可以通過工藝參數的調整來改變織物的負泊松比效應。
[0022]相比于現有技術，本發明可以獲得以下有益效果:
[0023](I)本發明所采用的織造設備為具備電子送經功能的拉舍爾雙針床經編機，是市場現有設備，操作技術成熟，制備方便，易于本發明的成本控制和批量生產；
[0024](2)本發明所需的原料均為常規化學纖維，原料來源豐富，材料成本較低；
[0025](3)本發明的負泊松比效果明顯，且經反復拉伸后的效果保持性也較好。
【附圖說明】
[0026]圖1本發明方法制備的負泊松比經編間隔織物結構示意圖；
[0027]圖2本發明方法制備的織物結構單元變形示意圖；
[0028]圖3本發明方法制備的織物表層結構示意圖；
[0029]圖4本發明方法制備的織物間隔紗示意圖；
[0030]圖5本發明方法的單面六角網眼組織線圈圖。
【具體實施方式】
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[0031]為了使本發明目的、技術方案和優點更加清楚，以下結合附圖及實施例，對本發明作進一步說明。應當理解，此處描述的具體實施例僅用以解釋本發明，但并不用于限定本發明。
[0032]本發明實施例的負泊松比經編間隔織物，示意圖如圖1所示，其表觀結構形態是一系列有序緊密排列的歪斜六角網眼，如圖3所示，以類似于剛性六邊形的結構左右歪斜，結構單元變形示意圖如圖2所示。
[0033]本發明實施例的負泊松比經編間隔織物表層織物原料主要采用細度較大，剛度也較大的常規化學纖維復絲，如滌綸復絲，錦綸復絲，聚烯烴纖維等，其細度要求在150D及其以上；間隔紗主要采用細度較大，硬挺度較高的化纖單絲，如滌綸單絲，其單絲直徑要求在
0.07mm及其以上。
[0034]本發明實施例所采用設備為拉舍爾雙針床經編機，如卡爾邁耶RD7/2-12EN型雙針床經編機，要求其帶有電子送經機構，可實現織造過程中的實時多速分段送經。要求所用來織造的拉舍爾雙針床經編機至少有7把梳櫛用來墊紗，前表層織物至少采用3把梳櫛，后表層織物至少采用3把梳櫛，間隔紗至少采用I把梳櫛。拉舍爾雙針床經編機機號與所選用原料粗細相適應，一般為E22及其以下的粗機號經編機。
[0035]本發明實施例中，前后表層織物組織采用循環橫列數為12(或16或20)的經編六角網眼組織，其線圈圖如圖5所示，2把梳櫛(GB1、GB2/GB6、GB7)穿紗配置均為I穿I空；在經編六角網眼地組織的基礎上另外再附加一把梳櫛(GB3/GB5)編織部分橫列缺墊的編鏈組織，該梳櫛滿穿配置；間隔紗形態為直立結構，如圖4所示，間隔紗采用開口線圈和閉口線圈組合配置的編鏈組織，織造過程中調整經編機前后針床的隔距在3mm及其以上，間隔層采用單把梳櫛滿穿，只在位于不同針床上相對的兩枚針上墊紗成圈，且以12(或16或20)個橫列為一個循環單元，與表層地組織相對應，每連續6(或8或10)個橫列的墊紗方向相同，每隔6(或8或10)個橫列則變換墊紗方向。。
[0036]本發明的實施例中，單面前梳的送經量要根據每個循環中缺墊和編鏈的橫列數設置分段多速送經，缺墊橫列的送經量應遠遠小于編鏈橫列的送經量;單面六角網眼地組織所用兩把梳的送經量，根據織物變形效果以及與前梳缺墊編鏈的對應關系，分別進行分段送經，且兩把梳送經量也以一定的對應關系差別化設置;前后單面織物的送經量參數設置為對稱對應關系；間隔紗的送經量在參考織物隔距值的基礎上，根據織物變形的歪斜方向和單面組織的送經量進行分段送經。
[0037]本發明的一個實施方式中，不同梳櫛(GB1-GB7)的墊紗數碼及穿針方式如下:
[0038]GBl:(2-3-2-2/2-1-2-2)X3/(1-0-1-1/1-2-1-1)X3//
[0039]GB2:(1-0-1-1/1-2-1-1)X3/(2-3-2-2/2-卜2-2)X3//
[0040]GB3:1-0-0-0/0-1-0-0/(0-0-0-0)X2/0-1-1-1/1-0-0-0/0-1-1-1/1-0-1-1/(1-1-1-1)X2/1-0-0-0/0-1-1-1//
[0041 ] GB4:(1-0-1-0)X6/(0-卜0-1)X6//
[0042]GB5:1-1-1-0/0-0-0-1/(0-0-0-0)X2/0-0-0-1/1-1-1-0/0-0-0-1/1-1-1-0/(1-1-1-1)X2/1-1-1-0/0-0-0-1//
[0043]GB6:(l-l-l-0/l-l-l-2)X3/(2-2-2-3/(2-2-2-1)X3//
[0044]GB7:(2-2-2-3/(2-2-2-1)X3/(1-1-1-0/1-1-1-2)X3//
[0045]其中，GBl和GB2的墊紗數碼可以互換，GB6和GB7的墊紗數碼可以互換，GB3和GB5的墊紗數碼可以分別取對方的數碼值;GB4的墊紗還可在前后針床相隔一針距或兩針距的織針上墊紗，如GB4: (2-1-2-1) X6/(0-1-0-1) X6//或GB4: (3-2-3-2) X6/(0-1-0-1) X6//；此外，當以16或20個橫列為一個循環時，上述實施例中的重復數碼相應增加重復數。
[0046]以上所述僅為本發明的優選實施方式，但本發明并不僅限于此，熟悉該領域的技術人員對本發明的【具體實施方式】所做的任何改動均不脫離本發明的權利要求書的范圍。因此，只要是在本發明基本原理基礎上所做出的改進與變換，均應視為落入本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種具有負泊松比效應經編間隔織物的制備方法，所述織物采用拉舍爾雙針床經編機進行織造，其特征在于:所述拉舍爾雙針床經編機帶有電子送經機構，可實現織造過程中的實時多速分段送經，由至少七把梳櫛用來墊紗，從前針床到后針床分別設有梳櫛GB1、梳櫛GB2、梳櫛GB3、梳櫛GB4、梳櫛GB5、梳櫛GB6、梳櫛GB7， 梳櫛的墊紗和送經情況為: 前表層組織:梳櫛GBl和梳櫛GB2均I穿I空，編織循環橫列數為2 XN的經編六角網眼組織;梳櫛GB3為滿穿，在梳櫛GBI和梳櫛GB2編織的經編六角網眼組織的基礎上編織部分橫列缺墊的編鏈組織，該部分橫列缺墊的編鏈組織以2XN個橫列為一個循環，梳櫛GB3的送經量要根據每個循環中缺墊和編鏈的橫列數分段多速送經，缺墊橫列的送經量應遠遠小于編鏈橫列的送經量，梳櫛GBl和梳櫛GB2的送經量，根據織物變形效果以及與梳櫛GB3缺墊編鏈的對應關系，分別進行分段送經，且梳櫛GB2的送經量與梳櫛GBl的送經量的變化趨勢相反， 后表層組織:梳櫛GB6和梳櫛GB7均I穿I空，編織循環橫列數為2 XN的經編六角網眼組織;梳櫛GB5滿穿，在梳櫛GB6和梳櫛GB7編織的經編六角網眼組織的基礎上編織部分橫列缺墊的編鏈組織，該部分橫列缺墊的編鏈組織以2 X N個橫列為一個循環，梳櫛GB5的送經量與梳櫛GB3相對同，梳櫛GB6的送經量與梳櫛GB2相對同，梳櫛GB7的送經量與梳櫛GBl相對同， 間隔紗:梳櫛GB4滿穿編織編鏈組織，線圈為開口和閉口組合配置，在位于前后針床上相隔0-2針距的兩枚織針上墊紗成圈，且以2 XN個橫列為一個循環單元，每連續N個橫列的墊紗方向相同，剩余N個橫列則變換墊紗方向； 所述N為6、8或10之一。2.根據權利要求1所述的具有負泊松比效應經編間隔織物的制備方法，其特征在于，所述梳櫛GBl、梳櫛GB2、梳櫛GB3、梳櫛GB5、梳櫛GB6、梳櫛GB7所用紗線為細度大于等于150D的化學纖維復絲。3.根據權利要求2所述的具有負泊松比效應經編間隔織物的制備方法，其特征在于，所述化學纖維復絲為滌綸復絲、錦綸復絲或聚烯烴纖維中的一種或多種。4.根據權利要求1所述的具有負泊松比效應經編間隔織物的制備方法，其特征在于，所述梳柿GB4所用紗線為直徑大于等于0.07mm的化學纖維單絲。5.根據權利要求4所述的具有負泊松比效應經編間隔織物的制備方法，其特征在于，所述化學纖維單絲為滌綸單絲。6.根據權利要求1所述的具有負泊松比效應經編間隔織物的制備方法，其特征在于，所述梳櫛GBl和梳櫛GB2的墊紗數碼不同，且分別為(2-3-2-2/2-1-2-2) ΧΑ/(1-0-1-1/1-2-1-1) XA//或(1-0-1-1/1-2-1-1) ΧΑ/(2-3-2-2/2-1-2-2) XA//;所述梳櫛GB6和梳櫛GB7的墊紗數碼不同，且分別為(2-3-2-2/2-1-2-2) XA/( 1-0-1-1/1-2-1-1) XA//或(1-0-1-1/1-2-1-1) ΧΑ/(2-3-2-2/2-1-2-2) \厶//;所述厶=1/217.根據權利要求6所述的具有負泊松比效應經編間隔織物的制備方法，其特征在于，所述梳櫛GB3和梳櫛GB5的墊紗數碼為 1-0-0-0/0-1-0-0/(0-0-0-0) XB/0-1-1-1/1-0-0-0/0-卜 1-1Λ-0-卜 1/(l-l-l-l) XB/1-0-0-0/0-1-1-1//或 1-1-1-0/0-0-0-1/(0-0-0-0) XB/0-0-0-1/1-1-1-0/0-0-0-1/1-1-1-0/(1-1-1-1) XB/1-1-1-0/0-0-0-1//;所述B = N-4。8.根據權利要求1、6、7之一所述的具有負泊松比效應經編間隔織物的制備方法，其特征在于，所述梳櫛GB4的墊紗數碼為(1-0-1-0) XC/(0-l-0-l) XC//或(2-1-2-1) XC/(0-l-0-1)\(://或(3-2-3-2)\(:/(0-1-0-1)\(://之一;所述0=1/219.根據權利要求1所述的具有負泊松比效應經編間隔織物的制備方法，其特征在于，織造過程中調整經編機前后針床的隔距在大于等于3_。
【文檔編號】D04B21/00GK106012271SQ201610629345
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年8月3日
【發明人】馬丕波, 蔣高明, 叢洪蓮, 繆旭紅, 常玉萍
【申請人】江南大學