3d间隔机织物的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种3D间隔机织物，本发明的3D间隔机织物是利用织物层与层之间经线收缩率差异由在织机上的多层中空织物转变而来，成品具有三维立体中空结构。本发明的3D间隔机织物可以在未经任何改造的普通机织织机上织造，具有一定的厚度和中空结构的3D间隔机织物可以用在增强材料、机织物的三维立体领域和含有填充物的机织服装面料上。
【专利说明】
3D间隔机织物
技术领域
[0001] 本发明设及一种可W在未经任何改造的普通机织织机上织造3D间隔机织物，尤其 是在机织物的立体呈现和含有填充物的机织面料上。
【背景技术】
[0002] 3D间隔机织物又称机织间隔织物、=维中空状织物，上下两个表里层呈平整板状， 表里层中间由接结层连接分隔成连续的中空夹屯、状结构，织物在表里层平整情况下具有一 定厚度，接结层可W是垂纱或经缔交织的垂向组织。它可W作为骨架增强复合材料增强体， 中间中空处用来填充增强材料;也可W制作成=维立体的织物，使面料呈现立体结构。比如 用在羽绒面料上面，可W填充羽绒解决羽绒服面料防绒和外观弯曲不够美观问题。
[0003] 间隔织物在针织物中很常见，但在机织领域还处于起步理论研究开发阶段，3D间 隔状织物由于=维立体结构和送经差异在普通机织织机上无法正常织造。本发明接下来说 明的间隔织物都是机织物。3D间隔织物间隔结构形成机理是因为接结层(也可W称垂纱层 等其它表达）比表里层（指织物外面上下两层)送经多而形成的立体结构，但在实际织造时 普通机织织机并不是立体织造的，由于机织织机自身结构，实际织造中织物的经线是全部 处于水平拉直状态，缔线也是水平引缔，在不考虑纱线厚度下运种拉直织造方式是二维织 造，无法直接织出具有一定厚度的=维立体面料。在而想要通过直接改进织机二维织造结 构的难度和成本都太大。有理论提出用压扁的二维方式织造再还原，运种方式接结层送经 量比表里层多出很多，所W有人提出对织机的送经系统进行改造用来织3D间隔织物，却忽 视了织机织口不能正常打缔问题。二维织造情况下经线是全部处于水平拉直状态，3D间隔 织物中接结层因为送经量多，所W压扁情况下接结层梭口比表里层靠前，机织织机打缔需 要梭口平齐，运导致在两层在接结时因为梭口不平齐的原因使之无法正常打缔连接。实际 中利用改进送经系统可W织出厚度很低的间隔织物，运种厚度的间隔织物在实际应用非常 受限。
[0004] 3D间隔机织物的特点是一次性织造=维立体中空结构，具有一定的厚度和中空结 构。目前市场中机织面料大部分都是二维，=维的机织面料有着广阔的应用前景等待开发， 比如冬季第一防寒服装的羽绒服，因为需要充绒所W羽绒服具有一定厚度，羽绒服是用一 条条走线把两层面料连接起来分格成很多个中空的区域，每个中空的区域里充上数量相同 的羽绒，运样防止羽绒由于重力作用全部沉到衣服最底下去。运些缝幼的走线既耗费时间 人力，还容易产生人为误差和跑绒。并且运一条条缝幼线极其影响羽绒服外观，羽绒服外观 也是千篇一律的波浪弯曲不平整，而针织面料防绒性不好，3D间隔机织物正是解决羽绒服 面料运些问题的最好选择。
[0005] 综上，所W急需要寻找一种可W在未经任何改造的普通织机上织造 3D间隔状的机 织面料的方法。
【发明内容】
[0006] 本发明找到一种可W在未经任何改造的普通织机上织造的3D间隔机织物，可W用 在复合材料、=维立体面料和羽绒服面料等领域。
[0007] 本发明的核屯、原理有两大步，第一步在于上机组织采用多层中空组织，经线拉直 状态下呈二维的多层中空组织适用普通机织织机的二维织造方式。多层中空组织每一层送 经量相同，运样在织造胚布时候避免送经差问题和送经差导致织机织造表里层和接结层梭 口水平方向不对齐带来的无法正常打缔的问题。该多层中空组织在织机上织造时没有间隔 高度，只是具有扁平的二维的中空结构。
[000引多层中空组织是多层组织中的一种，组织内部有很多中空结构排列，层数越多，可 W排列的方式越多。中空结构可W看作由许多上下不交织的层通过接结处连接起来成为一 个整体，运个连起来的整体围成许多扁平的中空结构。多层中空组织的设计组织根据织物 侧面经缔上下关系即可画出。单个中空结构接结处数为N，N=2时多边形是两条平行线（图1 中的130);当N大于大于3时中空结构为多边形，每一层经线都是连续向前送经织造，构成多 边形的每一条边。通常把织物最上面和最下面称为表里层，表里层中间的层称为接结层。多 层中空组织和3D间隔组织的区别在于多层中空组织在表里层的经线伸直状态下多层中空 组织的厚度很低(实际纱线有一个直径，所W每一层都是有一个厚度），忽略纱线直径近似 看做二维织物，在表里层所有经线拉直状态和接结层经线伸直状态下多层中空组织是如图 2呈二维的具有一个极小高度ho的多边形中空结构，3D间隔组织则是如图3呈S维的具有一 定垂直向的高度hi的多边形中空结构。另外一个需要说明的是设计多层中空织物每一层的 经线可W任意互相换层，但是本发明由多层中空转=维中空对运种层之间的经线串层有一 定限制。
[0009] 本发明的核屯、原理的第二步在经线原料上存在两种(或两种W上，两种为最小选 择)具有不同收缩率的经线，使表里层与接结层的收缩率从上机到成品的收缩率不同。经线 收缩率是成品经向长度与运段成品在织机上织造所需的长度比，不考虑损耗的存在例如图 2中多层中空组织表里层上机长度是曰，最后成品3D间隔织物长度是A，表里层经线收缩率 为(a- A)/a，一般为保证成品S维间隔效果，选择的经线收缩率(a- AVa和(b- BVb的差 值从上机到成品在10%W上，间隔越大，选择收缩率差越大的原料。纱线的不同收缩性可W 是纱线自身弹性，比如有弹性的纱线和无弹的纱线;也可W是纱线化学性质差异，比如涂绝 结晶度不同染整时候的沸水收缩率不同。每一层的经线原料可W选择多种搭配，可W用高 缩的和低缩的组合，但经线选用搭配最后要使接结层从上机到成品的收缩率与表里层收缩 率不同。3D间隔织物的表里层平整，所W接结层采用收缩率小的经线，表里层采用的收缩率 大的经线。
[0010] 本发明通过采用两种(或W上)具有不同收缩性的经线，将在织机上的多层中空结 构的织物(此时可W是胚布或者成品)在下机后，利用运两种经线收缩差使得呈二维扁平状 的多边形中空结构转变为=维立体多边形中空结构，从而完成多层中空结构的胚布到3D间 隔结构的成品转变。
[0011] 两种经线收缩差可W使得呈扁平状的二维结构转变为立体的=维结构的基本原 理如下。图1中N=2时130的两条等长对齐紧挨着的平行线(相当于上下两层织物），将两端点 连接起来(相当于两层交织连接的点），当两条平行线同时收缩但缩率不一样时(两层经线 收缩率不同），收缩小的那边边长比收缩大的那边长，运样子原来的两条平行线围绕成一个 弧形140,两条紧挨的平行线的扁平中空腔110转变成弧形的立体空腔120就是多层中空面 料变成3D间隔面料的基本原理。织机上的多层中空组织每一层长度相等，原本等长的扁平 状的二维中空结构在下机后利用层间收缩率不同，使得收缩率低的那层长度大于收缩率高 的那层，长度短的那层导致封闭二维结构中长度长的那层拱起来成弧形130,中间区域120 为中空状空腔，使最后成品呈现S维立体中空结构。N>3时多层中空组织围成的一般是多 边形。比如图1中的150是N=3S层中空组织，所W中空为一个扁平的S角形310,如延长接结 处长度则是个梯形。
[0012] 经线的基本选择规律是表里层用收缩率大的原料，一般可W选择弹性纱或者高收 缩纱。弹性纱成品一般表里层具有弹性，下机即是3D间隔织物;高收缩的则可W使表里层没 有弹性，需要后处理才能转变成3D间隔织物，具体按实际应用需求选择。接结层经线一般收 缩率比表里层低，一种类型是接结层经纱如果刚性或者初性较好可W直接支撑表里层；另 一种经线选用柔性纱线，运样子胚布和成品表里层和接结层自然效果是呈塌下来的状态， 储存运输方便无需任何改进，同时也利于进行后处理，等到织物加入填充物后再呈现立体 效果，运种方式更适用于含填充物面料，如羽绒服面料。
[0013] 多层中空组织在使用双送经系统送经时两组经线的张力和送经量可W设定不同， 在一定小范围内两组经线设定不同参数可W保证织口上下层平齐，运样是可W正常织造间 隔很小的3D间隔织物，但是间隔过小实际应用不大。本发明可W在生产简化无需运些复杂 设计并正常织出满足市场间隔高度需求的3D间隔面料。虽然本发明不需要使用运种具有送 经差和张力差的织造方式，但是在实际中也可W在双送经系统中采用两组不同经线的张力 或不同送经量的方式，和利用两组经线缩率差混合形式织造。任何利用其它形式的织造方 式与本发明的采用的两组(或W上)经线缩率差核屯、原理混合织出的含有3D间隔机织物都 属于侵犯本发明的权利。
[0014] 表里层和接结层的每个单层组织选用一般为平纹，因为平纹最简单连接效果也是 最好的，也可W是其它如斜纹等组织。每一层的经缔密原料可W相同或者不同，经密通过穿 综次数控制，缔密可W通过组织单个循环设计每一层开口次数控制。
[0015] 接结层也可W是接结线（也称垂线），比如织造防绒面料此处选择接结层。接结层 的作用是与表里层连接起来成一个整体，同时将织物分隔一个个中空结构。在实际应用中 接结层接结的具体形式有很多选择，比如接结的长度不受限制，可W是交织一次(如图2中 的I)，也可W连续的或者非连续的任意不超过织机纹版循环次数(如图2中的n)。图2中接 结长度是I则中空形状为S角形310,接结长度是n中空形状为梯形320,实际中S角形310 的顶点是忽略的单根缔线的直径，实际也是一个梯形。在实际织造中接结长度和不同长度 排列是可W任意设计，只受织机纹版最大循环数限制。
[0016] 接结组织可W是多种多样的，可W采用表里换层方式，也可W采用不进行的表里 换层的多层接结方式，也可W降层或者升层的接结方式等，接结组织可W是平纹、斜纹、锻 纹等。接结的具体形式按实际需求灵活选用，不同接结区域可W用不同组织接结。整个织物 内部所有地方层数并不一定是相等的，比如接结处组织采用降层的组织则接结区域层数比 非接结处层数少。运种层与层连接方式可W有不同的叫法，不应该W不同的表达方式作为 区分。
[0017] 接结组织可W有多种选择，接结区域经线可W不受串层限制，但是织物为保证成 品整体=维结构的连续性和表里层的平整，在接结区交织完W后的非接结区域表里层和接 结层经线不能发生串层情况，即表层的经线一直在表层，接结层的经线一直在接结层，里层 的经线一直在里层。W图3中的接结区域340和350,非接结区域330和331为例。比如接结区 域340接结形式只选择交织一次，那么接结处I不能选择表里交换的接结组织，否则331的表 层的经线被交换到接结层，接结层的经线到了表层，运样子导致相邻的每个中空结构收缩 情况不同，最终织物不能保持面料表里层连续平整，实际可能是一个表里层连续歪曲的间 隔织物，市场应用领域基本上都需要织物表里层连续平整，如防绒面料。所WI接结组织如 果选择表里交换组织，单处交织区域I的表里换层次数为偶数次可W保证经线不串层。每一 层经线如果有多种原料时起收缩差作用的经线不能发生串层，或者起收缩差作用的经线可 W是少量但不能全部发生串层，基本准则是保证每一个区域收缩差的稳定，实际操作应该 尽量避免起收缩差作用的经线串层。
[0018] 多层中空面料中空直接进行填充形成厚度不均的波浪形(参考图5表里层），填充 物体积越大，表里层越弯曲。运是因为多层中空组织在表里层经线伸直情况下织物没有厚 度造成的。而3D间隔织物则不会。
[0019] 本发明的成品的织物最终形态为3D间隔结构，经线收缩率差非常大的织物其间隔 高度可W到达IOcmW上，通常间隔距离可W在0~IOcm,运个范围内实际厚度需要多少可W 设计成多少，单个中空结构间隔高度参考图2和图3可W根据勾股定理计算出间隔hi的值：
中空结构宽度视缔密和织机纹版最大循环数而定，范围内宽度也可W任意设计。
[0020] 本发明仅对经线原料选择有限制，单层经线可W不仅限于一种原料，可W采用高 收缩和低收缩混合组合，但是整个组织必须采用含有两种(或W上)收缩率不同的经线使表 里层最后具有的收缩率和接结层的收缩率不同。至于经线的粗细，长丝还是短纤，人工合成 还是天然纤维，只要最后组合满足表里层和接结层收缩率差即可。缔线原料不受限制，纱线 粗细也不受限制。本发明可W不需要对现有织机进行任何改造，可W在剑杆、喷气、喷水、片 梭等织机轻松织造，快速完成工业化生产。织机龙头选用多臂或者大提花均可。未来也可开 发辅助性的如卷取结构配合3D成品织物，也可W开发新型多梭口织机提高生产效率。
[0021] 本3D间隔机面料采用高经缔密可W在染色后即可防绒，也可W通过压光等后处理 防绒，可W用来作为新型防绒面料。
【附图说明】
[0022] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0023] 图1为多层中空织物转变为3D间隔织物基本原理图。
[0024] 图2为本发明【具体实施方式】的上机侧面简化图。
[0025] 图3为图2成品简化侧面示意图。
[0026] 图4为图2成品整体结构示意图。
[0027] 图5是图2未经过本发明原理S维立体化的普通多层中空织物充绒后示意图。 [00%]图6是一种四层的3D间隔组织简化示意图。
[00巧]图7是一种S层的3D间隔组织S维立体图。
【具体实施方式】
[0030] 为具体说明本发明，W下结合附图及实例，对本发明方案在羽绒服防绒面料上具 体应用进行说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用W解释本发明，包括但不限 于本实例。
[0031] 3D结构机织面料的特点正好就是一次性织造自成一体的中空结构，无需另外缝 审IJ，运些中空结构可W直接进行充绒，节省连接两层面料的车缝线运道繁琐工序和解决车 缝线针眼容易跑绒问题，同时在中空处充完羽绒之后=维中空状面料仍可保持表里层面料 的平整，解决羽绒服长久W来外观弯曲不够美观时尚的难题。机织面料防绒效果好，针织因 为线圈结构容易跑绒不适合直接用作防绒面料。
[0032] 羽绒服的厚度一般在3~30mm，纱线一般选用20D~50D的原料。上机选择图2的S层 中空组织，本次间隔高度hi设计为20mm，经线选用沸水收缩率30%的50D/36F高收缩涂绝抑Y (从上机到成品收缩率用35%计算）和常规50D/144F涂绝DTY(从上机到成品收缩率用18%计 算）。缔线选用50D/144F涂绝DTY。
[0033] 因为防绒面料密度较高，为方便织造，此次50D的经线选用双经轴，两组原料各牵 一个经轴，表里层经线在一个经轴上。一般原则是表里层选择收缩率大的经线，接结层选收 缩率小的经线。本次试验选用组织选用如图2的=层中空组织，每一层的经密都设定一样， 所W50D/36F高收缩涂绝抑Y的那个轴总经根数是50D/144F涂绝DTY那个轴的两倍。
[0034] 图2在中间的接结层从右往左连续向前送经，送经量与表层组织和里层组织送经 基本相同。因为纱线直径等微小因素存在一个极小的厚度ho,所W接结层长度比表里层有 一个很小的差值，纱线自身具有的弹性伸长可W抵消运个波动。接结层从右往左把上下层 的面料连续切割成扁平的=角形或梯形并使其连接成一个整体，运种连续切割的=角形状 或梯形和大小可W随意排列组合。
[0035] =层中空面料侧面可W看做由=种形态排列组合，为方便介绍使用图3成品侧面 简化图说明：第一部分330和331为=层都分开互不接结轮流打缔织造，此时面料被分隔成 两个区域AB;第二部分340是接结层与表层接结，与里层分开，面料上下围成只有一个区域 C;第=部分350为接结层与里层接结，与表层分开，面料上下围成一个区域D。340和350为表 里层接结区域，使接结层和表里层连接成一个整体，接结处i、n的接结组织和长度可W灵 活选用，但是要保证每次340和350处接结交织完后不接结的330和331的=层经线不能串 层。接结组织采用经二重组织和延长接结长度可W提高织造效率。
[0036] 每个部分由哪一层先开口打缔没有限制，在设定固定缔密情况下可W控制组织每 一层打缔次数控制每一层分配的具体缔密。本次试验上机每一层缔密都设定相同，采用支 持具有变化缔密的织机更效率更高，老式织机不支持变化缔密织机相对本组织来说织造效 率低一些。
[0037] 接结层与表里层接结方式有很多种，选择不进行表里换层方式防绒效果好，但是 换层接结方式可W在面料外面形成一定纹理，可W丰富面料花型。本次试验选择不进行表 里换层的经二重组织接结I，与表层接结时交织1次（织造长度忽略），与里层接结n时交织 200次(在织机上接结的长度是40mm)，每次互不接结的区域330和331的织造长度是40mm，忽 略高度h日，表里层织造长度a=b=40mm。
[0038] 在织机上面织完下机由于上机张力织物整体会回缩并有一个微小的收缩率差，两 组经线回缩率差值较小，成品成型主要因素还是染整处理使沸水收缩产生的差值。
[0039] 染色定型后的成品因为中间接结层纱线是柔性的，所W自然状态下不能支撑起整 个面料呈=维立体形态。在表里层经线拉直状态下和接结层伸直状态下计算图3成品间隔 局度hi: A=40*(l-0.35)=26mm B=40*(1-0.18)=32.8mm
在成品面料充完羽绒后可W保持间隔hi为20mm是=维立体状，已经满足市面上大部分 羽绒服厚度需求。实际中调整互不接结的织造长度到60mm就可W织出间隔高度为30mm的3D 间隔状面料了。如果使用沸水收缩更大的经线原料，甚至可W织出IOOmmW上的间隔。一般 羽绒服厚度在3~40mm，已经远远超过实际要求了。
【主权项】
1. 一种3D间隔机织物，在织机上组织是多层中空组织，通过至少两种具有缩率差的经 线使下机后层与层之间的收缩率不同，使成品转变为3D间隔机织物(又称间隔机织物、三维 中空状机织物）。2. 权利要求书1中多层中空组织的上机组织图根据织物侧面经炜纱线上下关系即可画 出，整个组织由表层、接结层（又称中间层）、里层组成，接结层把包括表里的所有层连接起 来成为一个整体，并被分割成中空结构，三层中空组织是所有多层中空组织里织造难度最 低，生产效率最高的，用途最广泛的。3. 权利要求书1中3D间隔机织物与多层中空机织物的区别在于多层中空机织物表里层 经线在拉直平整状态下没有厚度的二维形态(实际厚度很小可忽略），在填充后表里层是凹 凸不平整的；而3D间隔机织物是具有竖直方向高度的三维结构，在加入填充物以后3D间隔 机织物表里层仍可保持平整。4. 权利要求书1中多层中空组织在织机织造时每一层的送经量基本相等，所以可以直 接在传统织机上生产织造，避免传统织机二维织造方式直接织造三维中空织物因经线张力 差、送经量差过大带来的织造困难;实际生产中送经也可以存在适当张力差和送经量差等 不同形式和经线缩率差原理混合织造。5. 权利要求书1经线缩率差指是接结层经线缩率比表里层小，根据这个特点使成品最 后接结层在水平方向相对单位距离的长度比表里层长度长，从而使多层中空组织转变为3D 间隔机织物。6. 权利要求书1中的多层中空机织物在织机上经线拉直状态下的接结的顶点绕成的中 空结构是多边形(此处当接结点是2时多边形认为是二边形），不同层数的中空织物的多边 形中空结构的形状大小和排列都是可以随意设计，其中多边形边长织造越长，间隔高度越 大。7. 权利要求书1中，层之间经线缩率差越大，间隔距离越大，缩率差一般在10%以上间隔 效果好，表里层间隔距离可以做到0~100mm甚至更高，在可以做到范围内间隔距离需要多少 可以做到多少。8. 权利要求书1中多层中空组织的经炜原料粗细规格不受限制，可以选择刚性或者柔 性原料，多层组织的每一层的经炜密可以是相同或者不同，通过穿综穿筘纹版图控制每一 层经密，通过设计单个组织循环每一层打炜次数或者织机的变化炜密控制每一层的炜密。9. 权利要求书2中接结层与表里层的接结组织和接结长度有很多选择，比如降层组织 或者经二重组织可以提高生产效率，具体可以灵活选用，相邻两层至少交织一次接结在一 起，单个组织循环最大长度受织机的纹板图最大循环数限制，现在一般多臂机的循环数可 以达到几千，远远满足需求了；接结处组织需要避免的是每一层起缩率差作用的经线发生 串层，保证每一个中空结构的收缩后结构稳定。10. 本发明的【具体实施方式】是权利要求书1中在新型羽绒服防绒面料上面应用的一个 实例，可以完美解决羽绒服针眼处跑绒和外观弯曲不平带来的不够美观时尚的两大问题， 实际应用中原料粗细规格、面料经炜密、中空结构形状大小排列、间隔高度等可以具体灵活 设计。11. 权利要求书1中原理属于本发明独创，任何包含本发明的原理制成的包含3D间隔织 物的织造形式都构成对本发明的侵权;未经授权利用本发明织造出来的3D间隔机织物再加 工制成的如羽绒服等其它产品也构成对本发明的侵权。
【文档编号】D03D15/04GK106012237SQ201610661533
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月14日
【发明人】谢强, 武文正
【申请人】谢强