（纺织工程专业论文）单面纬编添纱织物纺织工艺及热湿舒适性能研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

东华大学硕士学位论文单面纬编添纱织物编织工艺及热湿舒适性能研究 单面纬编添纱织物编织工艺及热湿舒适性能研究 摘要 本文通过理论分析和实验研究对单面纬编添纱织物的添纱理论、 编织工艺及织物的热湿舒适性能进行了研究。 添纱织物地、面纱在针钩内相对位置由所设计的导纱器所控制， 即由垫纱纵、横角决定，这种相对位置在成圈过程中能否保持，即设 计者意图能否实现还受到一系列工艺参数诸如纱线张力、纱线摩擦以 及机器振动等因素的干扰与影响。 论文通过设计一种新型的三维可调导纱器，在此基础上，分别在 小筒径圆纬机和大筒径圆纬机上进行了垫纱角度配置实验，最后将织 物的直观评分值和微观评分值综合成综合评分值，从而得出了实现良 好添纱效果的垫纱纵横角配置规律。同时，在实验的过程中，我们还 发现，影响添纱效果的一个重要因素还是纱线的粗细及光滑性，添纱 越粗，覆盖性越好，织物的“露底 现象越不明显，同时，纱线越光 滑，纱线的翻转越容易，纱线就越能按照垫纱纵、横角来正确配置。 将三维新型可调导纱器运用n 4 , 筒径圆纬机上，在实验的过程 中，我们发现织物的密度与弯纱深度密切相关，在此基础上，运用几 何分析方法探讨了压针三角的运动引起弯纱深度的变化，从而对织物 密度的影响，以及织物密度对添纱效果的影响。 采用上述垫纱角度配置规律在小筒径圆纬机上分别编织了不同 摘要 添纱效果的单面纬编添纱织物，论文通过选取普通涤纶、c o o l m a x 、 一种异形导湿涤纶三种不同性能的原料作为地纱，以及5 0 的棕棉、 5 0 t e n c e l 混纺的彩棉作为面纱，在小筒径圆纬机上分别试织大、中、 小三种不同密度的织物，添纱效果分翻清与翻不清两种。本文从导湿、 透湿、透气三方面对以上不同添纱效果的单面纬编织物的热湿舒适性 进行了评价，证明了良好的添纱效果、优良的原料以及合理的织物结 构与密度是织物具有良好热湿舒适性的保证。通过实验，我们验证了 c o o l m a x 具有良好的干爽导湿性能，这一事实也启发我们，改变喷丝 孔的形状，改变纤维的截面形态是开发凉爽舒适的功能性纤维面料最 简单而最有效的方法之一。 在圆纬机的实际编织过程中，旧线圈握持线为圆弧线，因此，用 导纱器与针筒中心的连线所转过的圆弧的中点的切线来计算垫纱横 角比用连圈点的切线更接近实际，在此基础上，推导出b 。= 2 r s i n 等辔等 二 以及6 l = 2 r s i n 詈t g ( a 。+ 罢) ，分析了r 和矽对6 0 的影响以及r 、9 和口。对 b 。的影响，并用m a t l a b 编程画出直观的图形。我们还计算出给定r 和9 的变化范围，确定6 0 的变化范围以及给定r 、伊和的变化范围， 确定b 的变化范围。 最后，本文还对圆纬机编织添纱织物时的纱线轨迹进行研究，在 小简径上分析了从导纱孔引出的纱线与针筒是否存在包角的情况，此 时运用新型设计的三维可调导纱器在读数的精确度方面有所提高。 关键词：纬编，添纱织物，导纱器，垫纱角度，织物密度，热湿舒适性 u 东华大学硕士学位论文 单面纬编添纱织物编织工艺及热湿舒适性能研究 s t u d yo nk n i t t i n gp r o c e s sa n dt h e r m a l - 、e t c o m f o i ho fs i n g l ew e f tk n i t t i n gp l a t e d f a b l u c a b s t r a c t t h ep l a t i n gt h e o r y , k n i t t i n gp r o c e s sa n dt h e r m a l w e tc o m f o r to f s i n g l ep l a t e df a b r i c a r ed i s c u s s e di nt h i s p a p e rt h r o u g ht h e o r e t i c a l a n a l y s i sa n de x p e r i m e n t s t h er e l a t i v ep o s i t i o no fg r o u n dy a ma n d p l a t i n gy a mi nt h eh o o ki s c o n t r o l l e db yt h ey a m sc a r r i e r , n a m e l y , i ti sd e t e r m i n e db yt h ev e r t i c a l c a r r y i n ga n g l ea n dh o r i z o n t a lc a r r y i n ga n g l e w h e t h e rt h i sr e l a t i v e p o s i t i o nc a l lb e m a i n t a i n e di nt h ek n i t t i n gp r o c e s so rt h ed e s i g n e r s p u r p o s ec a nb eo b t a i n e di se f f e c t e db yas e r i e so ff a c t o r ss u c ha st e n s i o n o fy a r n s ，f r i c t i o no f y a m s ，v i b r a t i o no fm a c h i n e r ya n ds oo n t h r o u g hd e s i g n i n gan e wt h r e e d i m e n s i o n a la d j u s t a b l ey a mc a r r i e r ， t h ee x p e r i m e n t sa r ec a r r i e do u to nt h es m a l la n dl a r g ed i a m e t e rc i r c u l a r k n i t t i n gm a c h i n er e s p e c t i v e l y t h e nw es y n t h e s i z et h ei n t u i t i o n i s t i c a p p r a i s e m e n to ft h ef a b r i ca n dt h em i c r o c o s m i ca p p r a i s e m e n to ft h e i i i ， 摘要 f a b r i c a tl a s tt h er u l eo fo p t i m a ll a p p i n ga n g l ep o s i t i o nw h i c hc a ne n s u r e t h eg o o dp l a t i n gq u a l i t yc a i lb ed e r i v e d m e a n w h i l e ，i nt h ee x p e r i m e n tp r o c e s s ，w ec a na l s of i n da ni m p o r t a n t f a c t o rt h a ta f f e c t st h ep l a t i n gq u a l i t y , w h i c hi st h ec o u n ta n dl u b r i c i t y p e r f o r m a n c eo fy a m s u s u a l l y , t h et h i c k e ro ft h ep l a t i n gy a m s ，t h eb e t t e r p l a t i n ge f f e c tc a nb eo b t a i n e d ；t h eb e t t e rl u b r i c i t yp e r f o r m a n c eo fy a m s ， t h ee a s i e rf o rt h ey a m st or o t a t e ，a n dt h e nt h ey a m sc a nb ec o r r e c t l y c o l l o c a t e da c c o r d i n gt ot h ev e r t i c a la n dh o r i z o n t a ll a p p i n ga n g l e a p p l y i n gt h en e wt h r e e - d i m e n s i o n a la d j u s t a b l ey a mc a r r i e rt ot h e s m a l ld i a m e t e rc i r c u l a rk n i t t i n gm a c h i n e ，w ec a nf i n dt h a tt h ed e n s i t yo f t h ef a b r i ci sc l o s e l yr e l a t e dt ot h es t i t c hd e p t h o nt h eb a s i so fi t ，t h e c h a n g eo ft h es t i t c hd e p t hb r o u g h tb yt h em o v e m e n to f t h ed r o pc a mi s d i s c u s s e dt h r o u g ht h em e t h o do fg e o m e t r i c a la n a l y s i s t h ee f f e c to nt h e p l a t i n ge f f e c tb y t h ef a b r i cd e n s i t yi sa l s od i s c u s s e di nt h i sp a p e r a d o p t i n ga b o v el a p p i n ga n g l ep o s i t i o nr u l e s ，t h es i n g l e f a c e dw e f t p l a t i n ge f f e c tp l a t e df a b r i c sw i t hd i f f e r e n tp l a t i n ge f f e c t sa r ek n i t t e do n t h es m a l ld i a m e t e rs i n g l ec i r c u l a rk n i t t i n gm a c h i n e i nt h i sp a p e r , w e s e l e c to r d i n a r yp o l y e s t e rf i b e r c o o l m a xa n da n o t h e rk i n do fp r o f i l e d m o i s t u r et r a n s p o r t e dp o l y e s t e rf i b e ra st h eg r o u n dy a m s ，a n dt h ec o l o r e d c o r o nm i x e dw i t h5 0 b r o w nc o t t o na n d5 0 t e n c e la st h ep l m i n gy a m s t h ef a b r i c sw i t ht h r e ed i f f e r e n td e n s i t i e sa n dt w op l a t i n ge f f e c t sa r e k n i f e do nt h es m a l ld i a m e t e rs i n g l ec i r c u l a rk n i t t i n gm a c h i n e i v 东华大学硕士学位论文 单面纬编添纱织物编织工艺及热湿舒适性能研究 t h et h e r m a l w e tc o m f o r to fa b o v ef a b r i c sa r e a p p r a i s e d f r o m 由、 t 叩 f o l l o w i n gt h r e ea s p e c t s ：m o i s t u r et r a n s p o r t a t i o n ，m o i s t u r ep e r m e a b i l i t y a n da i rp e r m e a b i l i t y ，a n dt h ee x p e r i m e n t sh a v et e s t i f i e dt h a tg o o d p l a t i n g e f f e c t ，p e r f e c tm a t e r i a la n dt h er e a s o n a b l es t r u c t u r ea n dd e n s i t yo ft h e f a b r i ca r et h eg u a r a n t e eo ft h eg o o dt h e r m a l w e tc o m f o r t m e a n w h i l e ，i t h a sb e e np r o v e db ye x p e r i m e n t a lr e s u l t st h a tc o o l m a xh a sf i n em o i s t u r e t r a n s m i t t i n gp r o p e r t y , w h i c hm e a n st h a ti ti st h ee a s i e s ta n db e r e rm e t h o d t od e v e l o pt h ef u n c t i o n a lf a b r i cw i t hc o o la n dc o m f o r tp r o p e r t i e st h r o u g h c h a n g i n gt h es h a p eo fs p i n n e r e th o l ea n ds e c t i o no ft h ef i b e r s i nt e r m so ft h es i t u a t i o nt h a tt h eh o l dl i n eo fo l dl o o p si sac u r v ei n t h ep r a c t i c a lk n i t t i n gp r o c e s so fc i r c u l a rk n i t t i n g m a c h i n e ，d i f f e r e n t l y f r o mt h et r a d i t i o n a lt h e o r i e s ，t h ep a p e rc a l c u l a t e st h eh o r i z o n t a lc a r r y i n g a n g l ew i t ht h et a n g e n to ft h em i d p o i n to fc u r v ef o r m e db yr o t a t i n gt h e l i n ec o n n e c t i n gy a mc a r r i e ra n dt h ec e n t e ro ft h ec y l i n d e r w h i c hi sm o r e p r a c t i c a lt h a nu s i n gt h et a n g e n to ft h ek n i t t i n gp o i n t u s i n gt h ef l e w m e t h o d ，t h ep a p e re d u c e st h ef o l l o w i n ge q u a t i o n s ： t h e nt h ep a p e ra n a l y z e st h ee f f e c to fra n d o nb o ，a n dt h ee f f e c to f 凡 伊a n d 口oo nb1 b ym e a n so ft h em a t l a bs o f t w a r ep r o c e s s ，t h e i n t u i t i o n i s t i cf i g u r e sc a nb es e e nc l e a r l y a c c o r d i n gt ot h ef i g u r e s ，t h e r a n g eo fb o c a nb er e c e i v e df r o mt h er a n g eo fr a n d 伊，t h er a n g eo fb i v 矽一2 + 夕一2 留 留 缈一2一2 n n 咖 璺 尺 r 2 2 l | = o i ，怕。、 摘要 c a na l s ob er e c e i v e d a tl a s t ，t h ep a p e ra l s od os o m er e s e a r c ho nt h ey a mt r a c kw h i l e p l a t i n gf a b r i ci sk n i t t e do nt h ec i r c u l a rk n i t t i n gm a c h i n e ，a n dw h e t h e r t h e r ee x i s tab i gi n t e r f a c eo nt h es m a l ld i a m e t e rc i r c u l a rk n i t t i n gm a c h i n e b e t w e e nt h ey a m sf r o mt h ef e e d e rh o l et ot h ec y l i n d e r n e wd e s i g n e d t h r e e - d i m e n s i o n a la d ju s t a b l ec a r r i e ri m p r o v e st h ep r e c i s i o no ft h er e s u l t ， w h i c hi sm o r ep r a c t i c a l y i n r e n p i n g ( t e x t i l ee n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db yp r o f f e n gx u n w e i 。 k e yw o r d s ：w e f tk n i t t i n g ，p l a t e df a b r i c ，y a mc a r r i e r , c a r r y i n ga n g l e ；。 f a b r i cd e n s i t y , t h e r m a l w e tc o m f o r t v i 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：良1 二葭 日期：a 凤b 年j 1 月；i 。日 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密口。 学位论文作者签名：霹乏 二璋 日期：莎咕年j a 月弓1 日 指导教师签名：冯教夕步 日期：矽d 6 年抄月多je l 东牛 碗 _ 学位论立十听纬犏纱织物编织t 兰热湿舒适性能研究 第一章引言 1 1 添纱组织及其编织中的问题 11 1 添纱组织的概述 所谓添纱组l = 是由两根纱线( 地纱和面纱) 或两根以上纱线( 多根地纱多根 面纱) 同时进行编织形成的一种纬编组织，添纱组织按照所构成的花色效应不 同分为普通添纱组织和花色添纱组织。 采用添纱组织的目的：( 1 ) 使针织物的正面具有不同的色泽或性质，如丝盖 棉：( 2 ) 使针织物的正面具有花纹效应；( 3 ) 消除针织物线圈的歪斜现象；( 4 ) 用于加固某些部位，如袜底。 112 添纱组织的特点 添纱组织的最大特点在丁一个线圈重叠在另一个线圈之上，因此在编织时， 对钊织、导纱器、沉降片、纱线张力以及纱线本身均有特殊要求，对操作技术要 求较高，处理不当会影响两个线圈的覆盖效果。 随着我国针织工业向服饰、产业用、装饰用方向发展添纱组织已被广泛地 舡用丁生产中，对于单色、交换、架空、绣花及毛圈等各种纬编添纱组纵都要求 地纱和面纱线圈在纵物中能按工艺设计的要求正确地配置，以使织物在正、反两 面实现不同的性质和色泽。 1 13 添纱编织中的问题 黼圈 翻1 1 单面添纱织物的跳纱疵点 在瀑纱编织过程中，应保证面纱始终在织物的f 面出现，地纱始终在织物的 反面出现，否则称之为地纱露面，简称为“露底”，也即发生了“跳纱”现象。 跳纱严重时，尤其是当地纱和面纱的颜色不同时，将影响到织物的表面效果，使 第一章引言 织物正面出现条纹和斑点，如图1 1 所示。 添纱编织是一种在针织物生产中难度较大的技术之一，它在每一路成圈系统 都采用两种类型的纱线，即添纱和地纱来编织，其添纱总是趋向位于织物表面而 覆盖住织物的。o w i e d m a i e d 和g u h l e r 为了理解添纱技术问题，对圆纬机上添 纱编织的可靠性进行了研究，他们走访了大量的针织生产厂家，从实际情况出发， 总结出最经常出现的织疵1 2 1 ，主要有以下几种： ( 1 ) 沿横列方向的l 到1 0 个线圈上的短的线圈扭曲变形； ( 2 ) 沿横列方向的机器半转到几转中的长的线圈扭曲变形； ( 3 ) 在机器几转中出现人们不希望的跳纱现象； ( 4 ) 在一个或几个线圈纵行中出现的线圈扭曲变形，这些织疵一个紧接一个 或分布在针筒的四周； ( 5 ) 地纱通过添纱较细的地方显露在织物表面： ( 6 ) 针舌对弹性纱的损伤。 1 2 添纱编织工艺理论的发展 在添纱组织编织过程中，导纱器上地、面纱导纱孔的位置和导纱器相对于针 ， 筒的安装位置十分关键，它将直接影响添纱织物地、面纱纱线的配置及添纱质量 和效果的好坏。在添纱编织过程中始终贯穿着这样一个问题：地纱与面纱应作如 何配置，才能最后保证地、面纱线圈分居于织物的工艺反面及工艺正面? 由于纬 编针织机械有圆机、横机之分，而圆机又有筒径大小之分，加之目前实际生产过 程中使用的添纱导纱器结构形状和尺寸大小变化多样，有关纬编添纱组织垫纱工 艺说法不一。 ( 1 ) 早期的添纱工艺理论 3 1 是面纱的喂纱张力大于地纱，面纱的垫纱纵角 和垫纱横角小于地纱，即后来称之为“一大二小 的传统添纱工艺理论模型，其 编织过程的特定配置如图1 2 所示，垫纱时面纱1 低而贴近针壁，地纱2 高而远 离针杆，随针头下降到握持平面，纱线双双抵达针钩内点的两旁，达成地纱靠近 针钩、面纱贴近针背的添纱配置。在弯纱成圈的过程中，不仅地、面纱线圈的圈 弧在针钩的握持中保持已有的正确配置，而且新形成的沉降弧在沉降片片颚上也 2 东牛尢学觑丁_ 学位论文 单面纬编添纱织物编织i 艺及热湿舒适性能 f 究 应有着地纱近片喉的j 下确排列。在退圈和脱圈的过程中，地纱线圈始终排列在面 纱线圈的l 面，在地、面纱进入织物时，地纱线圈显露在织物的反面，面纱线圈 充满整个织物的正面，如图1 3 所示。总之，在编织过程中，纱线水平配置时， 地纱在上面纱在下。纱线垂直配置时，地纱在前( 近针钩) ，面纱在后( 近针 背) ，这就是传统添纱理论中的“理想编织过程”。 乒萨旷1 犷菰 固1 - 2 添纱织物编织过程 图1 - 3 地纱和面纱在针钩和织物中的配置 ( 2 ) 孙锋”1 采用针织学中垫纱时纱线断面轨迹的模型，如下所示 一叶蒜斋一j 例s i n 许 t g y 赢t g p 其中：r 针钩内点至针筒中心的距离； 口垫纱横角； 口一一垫纱纵角； 第一章引言 仍针筒转角( 第i 枚针的针钩内点相对于握持点针转过的针距 角) ； y 成圈三角弯纱角度。 对德国德乐公司s 2 9 6 型四针道大筒径单面圆纬机的纱线断面轨迹进行了数理分 析，指出它近似为一条直线。并得出以下结论：大、小筒径单面团纬机垫纱时的 纱线断面轨迹的形状是不同的；每一成圈系统所占据针筒圆心角大于5 。的小筒 径单面圆纬机垫纱时的纱线断面轨迹为螺旋线；每一成圈系统所占据针筒圆心角 等于或小于5 。的大筒径单面圆纬机垫纱时的纱线断面轨迹近似为直线。 孙锋【5 、q 根据大筒径单面纬编的纱线断面轨迹和成圈特征，获得了与传统理 论不同的大筒径单面纬编添纱编织理论和方法。根据带纱时纱线以直线状进入针 钩内点和闭口时向上翻转的针舌会碰撞纱线的成圈特征，在大筒径单面纬编添纱 编织时，在每一成圈系统处，安排添纱的纱线断面轨迹接近针背，并且使纱线进 入针钩内点前的各枚织针处的地纱位置较添纱为低，如图i - 4 所示。 图1 4 纱线断面轨迹图 地纱 图1 5 纱线在针内点的配置 由于添纱的纱线断面轨迹接近针背，因此进入针钩内点的添纱和地纱以图 1 - 5 所示的方式配置，即添纱接近针背，地纱远离针背，在下一成圈过程中，退 圈时，地纱在上，添纱在下，它们一起在织针上下移，以后始终保持这种配置关 系，脱圈后就能获得添纱和地纱分别位于正反面的双面效应。并得出以下结论： ( 1 ) 传统的单面纬编添纱理论仅适合于小筒径情况编织；( 2 ) 在大筒径单面纬 编针织机上，纱线断面轨迹近似为直线；( 3 ) 大筒径单面纬编添纱编织时，提 出新的“一大- - 4 编织工艺，即垫纱纵角，添纱应大于地纱；垫纱横角，添纱 4 东华大学硕士学位论文单面纬编添纱织物编织工艺及热湿舒适性能研究 应小于地纱；喂纱张力，添纱应小于地纱一 孙锋【7 1 还选用对水分疏导性较好的1 1 1 lr e x 3 0f 五叶形涤纶低弹丝和 5 5 6r e x 7 2f 细特丙纶长丝为原料，采用两种编织方法，即三层结构添纱编织 方法和双层结构添纱编织方法来编织体能训练服，指出传统的单面纬编添纱编织 理论和方法只适用于小筒径织机( 袜机等) ，在单面针织大圆机上无论是采用第 一种方法还是采用第二种方法均应根据新颖的大筒径单面纬编添纱编织理论来 进行。 ( 3 ) 葛曙宏【8 l 通过在小筒径袜机上进行“涤盖棉”织物编织，详细分析了 不同喂纱条件与地、面纱在针钩内德配置关系，分析了跳纱的种类及产生的原因 和过程，并实验探讨了添纱过程中多种因素对添纱线圈地、面纱配置的影响规律， 得出了地、面纱纱线性质和导纱器结构位置是影响添纱可靠性的主要因素，实验 发现，“一大二小一工艺既不能使地、面纱在针钩中达成完全正向配置，也不能 避免布面产生较严重的跳纱：即使地、面纱在喂入阶段达成了完全正向配置，在 成圈的其它阶段中依然会产生相当严重的跳纱。相反，地、面纱在针钩内以一定 形式的交迭配置却极度减少了“跳纱 现象。 ( 4 ) 孙小宁【9 j 、李义有f 1 0 1 亦根据针织学中的纱线断面轨迹方程，将横 机上针钩内点至针筒中心的距离r 看作是无穷大而直接得出简单的地、面纱纱 线垫纱时的纵横角表达式。 ( 5 ) 赵展谊【1 1 1 则利用横机往复编织左右对称的原理，推导出简单的横机上 编织单面羊毛衫添纱织物的纱线断面轨迹方程。他所得出的纱线断面轨迹横坐标 e 与垫纱纵角b 无关，纵坐标n 与垫纱横角q 无关，方程看起来比较简单，但却 不是直线。他还分析了羊毛针织绒线和棉纱的几种相对位置关系，最终得出结论： 纱线显现情况除主要取决于垫纱角度配置外，还与纱线张力有关，两种纱线张力 接近时纱线相对位置不易改变：羊毛针织绒线和棉纱的粗细也影响覆盖效果，羊 毛针织绒线粗一点覆盖效果为好，另外针钩的形状也会影响到纱线显现情况。 ( 6 ) 张佩华1 3 1 则在针织学的基础上，利用空间解析几何方法，推导了 圆纬机上编织添纱织物时地、面纱纱线断面轨迹；分析了单面添纱织物编织时地、 面纱显露关系并理论推导了地、面纱在针钩内点相遇时的坐标点；分析了不同筒 第一章引言 径圆纬机上添纱织物垫纱时地、面纱纱线断面轨迹的规律；利用平面几何原理理 论推导了确定地、面纱垫纱纵、横角的一般和临界值公式，在3 0 英寸和1 5 英寸 筒径的圆纬机上经实验实测验证，理论与实验具有很好的一致性。她还实验探讨 了在圆纬机上编织添纱织物时纱线刚度、纱线细度、纱线摩擦系数等地、面纱纱 线性质和线圈长度对跳纱程度的影响；并且建立了评价添纱织物跳纱程度的指标 与方法【1 2 】。 1 3 热湿舒适性的研究现状 1 3 1 国内外热湿舒适性的发展 1 9 世纪末，r u b n e r 提出了以圆筒作为人体局部简化模型来研究织物的含湿 量与环境相对湿度对其保暖性能的影响，随后在1 9 1 2 年美国科学家己经开始使 用热欧姆( t q ) 作为隔热指标来评价服装的保暖性能。 1 9 4 0 年气候学家和生理学家西泊尔( p s i p l e ) 等人发表了“选评寒冷气候 服装的原则 一文，从生理学和气候学的角度提出了服装的防寒保暖原则：1 9 4 1 年g a g g e 、b u r t o n 和b a z e t t 【1 3 】提出了综合人体生理参数、心理感觉和环境条件 三者的服装隔热保暖指标一克罗( c l o ) ；1 9 4 6 年p e i r e 和r e s s 提出了用以衡量 织物或织物层隔热性能的热阻单位t o g ；1 9 4 9 年至1 9 5 7 年期间的研究主要集中 在防寒服装，定量评价指标也只有克罗值。 6 0 年代，化纤工业的发展使得合成纤维的应用越来越广泛，合成纤维的研 制和发展给纺织服装业带来了极大的发展。然而常规合成纤维制品的吸湿性差， 这使得服装的湿闷感成为被关注的现象。因此人们对织物的传湿性和热湿舒适性 的研究也越来越多。为此纺织界的科学家们经过大量艰苦的研究，使服装舒适性 的研究又进一步。1 9 6 2 年伍德科克( a h w o o d c o c k ) 1 4 , 1 5 提出了服装的透湿指数 im ，作为热气侯条件下服装舒适性的评价指标，这项指标的提出具有重要的意 义，但其忽略了辐射热的影响；1 9 6 5 年美国著名服装生理学家戈德曼 ( r f g o l d m a n ) 把服装的克罗值与透湿指数结合起来，提出了服装的蒸发散热效 能指数。 1 9 7 0 年，丹麦科技大学范格【1 6 j ( f a n g e r ) 教授以在美国采暖通风工程师协 6 东华大学硕士学位论文 单面纬编添纱织物编织工艺及热湿舒适性能研究 会环境实验室( 堪萨斯州立大学环境实验室) 所做的大量实验为基础，建立了考虑 人体、服装、环境三个方面六个因素的热舒适方程? 舒适图和7 点标尺系统，并 在1 9 8 4 年成为国际标准。 7 0 年代以后，世界范围内关于纺织品和服装舒适性的研究进一步活跃。人 们在前期研究的基础上逐步地认识到人体一服装一环境是一个不可分割的系统， 在这一阶段人们注重和强调对服装穿着舒适功能性要从多角度展开全面的研究， 并出现了模拟人体一服装一环境系统的仪器和各种类型的假人；1 9 7 2 年 m e c h l e s s 研制了皮肤模型装置并用其测试服用织物的干态导热性与热湿传递性； 1 9 8 2 、8 3 两年日本相继报道了用于服装微小气候模拟装置和用电子计算机模拟 服装热湿传递性能的研究方法，并提出了用服装内气候作为评价服装舒适性标准 的新理论。 我国对服装舒适性与功能的研究起步比较晚。“文革 前，只有个别纺织高 校里有少部分人从事相关的研究。他们的研究基本是针对纺织品的服用性能，较 少涉及整个服装系统。2 0 世纪7 0 年代末，相关研究在纺织院校和研究机构里重 新被起动。虽然比国外晚了很多年，但在过去的二十几年里，也取得了不少科研 成果。 2 0 世纪8 0 年代，国内的服装舒适性能研究主要在各专业纺织院校展开，各 地的纺织科研院所也有一些研究人员参与。其中，原中国纺织大学( 现东华大学) 、 原西北纺织工学院( 现西安工程科技学院) 、原天津纺织工学院( 现天津工业大学) 和解放军总后勤部军需装备研究所的研究开展得比较好。 1 9 8 2 年中国纺织大学对织物的热传递性能进行了研究，并于1 9 8 5 年研制成 功t n 用织物传热透湿装置f 1 7 j 。1 9 8 3 年西北纺院对纺织品热、湿舒适性测试方 法进行了研究，并研制出织物微气候仪呷l 。天津纺织工学院1 1 9 1 于1 9 8 7 年开始， 根据西德皮肤模型的原理，开始研制能模拟人体出汗和体温的皮肤模型以及与其 配套的人工气候箱。于1 9 9 0 年完成该装置可用来测试织物的热阻抗、湿阻抗及 其透湿指数。另外，总后军需装备研究所功效室的研究人员对织物热湿传递性能 的评价方法也做了大量研究，研制成功了衣内微气候测试仪【2 0 1 ，并提出了非显 性蒸发和显汗条件下织物热湿传递性能的评价指标，从而为全面评价织物的热湿 7 第一章引言 传递性能提供了依据。 1 3 2 热湿舒适性的几个方面 服装的款式和服装材料的物理特性上的差异会造成服装穿着舒适感的不同。 织物各种物理性能的测试虽然没有能考虑服装款式的影响，并不能代替人体穿着 试验时舒适感的实际测定，但是随着服装舒适性和织物特性之间一系列关系的研 究，就有可能借助各种试验方法来对舒适性进行评价。 对织物的热湿舒适性，是从导湿、透湿、透气三方面来评价的。 ( 1 ) 导湿性 、 纱线或织物传导液态水的能力叫导湿性。当织物中纤维形成的毛细管处于水 平位置时，虽然没有外力场的势能差，但由于毛细管弯曲面附加引力的作用，能 自动引导液体流动，这就是芯吸。从本质上来说，芯吸是一种维持毛细管内流体 迁移的性能。通俗地讲，是使水分子沿纤维表面形成的毛细管上升，并从另一端 析出水珠的性能。当人体出汗时，汗液以液态水的形态分布在皮肤表面，通过纱 线和织物的芯吸作用，将液态汗水从织物的一面传递到另一面，并散发到空气屯， 女 以促进热量的散失，对织物的穿着舒适性起着十分重要的作用。 ( 2 ) 透湿性 人体通过皮肤蒸发汗液不断散失水分。在正常条件下，人在静止时无感出汗 量约为1 5 9 m2 h ，在热的环境中或剧烈运动时出汗量可以超过l o o g m2 h ， 水分通过服装材料时有液态和气态两种。如果汗液在皮肤表面蒸发而以水蒸气 ( 气相) 方式透过织物，则主要是通过织物内空气的空间向外扩散，这时织物内 空隙中的空气仍保持其热阻。如果皮肤表面水分以液态方式通过芯吸作用传递到 织物表面，并在织物表面上蒸发而达到空气层，则将使舒适性降低，其原因 2 q 之 一是润湿的织物表面为皮肤的感觉神经所察觉，使人感到衣服滑腻粘贴皮肤而不 适，另外是由于水分充满织物内空隙后，则空隙内不再保存静止空气，使织物热 绝缘能力明显下降，使人感到衣服湿冷而难受。 ( 3 ) 透气性 气体通过织物的性能称为织物的透气性。织物的透气性从几方面影响着服装 的舒适性【2 1 1 。首先，织物如果对空气容易透通，则对水蒸气与液态水，通常也 是易于透通的。因而上面讨论的透湿性与透气性密切相关。其次，织物的隔热性 8 东华大学硕：t 学位论文单面纬编添纱织物编织工艺及热湿舒适性能研究 能主要取决于织物内所包含的静止空气，而该因素又转而受到结构的影响，所以 1 。 织物的透气性与隔热性也有坐定关系。此外：透气侄高的织物往往是结构比较疏 松的薄形织物，在强烈的日光直接照射下对穿着者也会造成不适，透气性不仅对 衣着制品很为重要，对国防用及航运用织物更有它的重要意义，例如降落伞织物 和航运帆布应具有规定要求的透气性。 1 3 3 不同纤维材料与穿着舒适性 天然纤维的应用已有几千年的历史，随着人口的增长和物质文明程度的提 高，天然纤维的数量和质量已不能满足社会发展的需要，涤纶等合成纤维则应运 而生。 涤纶纤维1 9 5 3 年才开始工业化生产，在三大合纤中工业化生产最晚。但发展 速度最快，涤纶纤维具有一系列优良性能，如断裂强度和弹性模量高，回弹性适 中，热定型优异，耐磨性能好，有着广泛的服用和产业用途，目前，涤纶纤维已 成为发展速度最快、产量最高的合纤品种。但普通涤纶纤维是一种典型的疏水性 p 纤维，穿着舒适性很差，尤其是当人体出汗时排汗困难，给人闷热不适的感觉。 高吸湿纤维吸附水结合能较大( 吸湿微分热和吸湿积分热高) ，不易蒸发，将长期 保持粘湿状态，而吸湿性低( 或不吸湿) 的功能性疏水性纤维，虽然本身不吸湿， 但导湿、透湿性强，有利于汗汽( 液) 的排出。 于是世界各大化纤公司都相继开发出了异形截面涤纶纤维，主要通过在纤维 侧壁开设沟槽来提高纤维材料在织物中的毛细管效应。如d u p o n t 公司的 c o o l m a x 纤维具有“十”字形截面、日本东洋纺的t r i a c t o r 纤维具有y 形 截面、我国仪征化纤股份有限公司的c o o l b s t 纤维具有“h 形截面、福建海 天轻纺集团的c o o l d r y 纤维具有“十 字形截面。由于纤维在纵向产生了许多沟 槽，从而提高了纤维在织物中的毛细管效应，使织物由于纤维上或纤维间的毛细 通道产生芯吸作用而具有干爽导湿性能。芯吸作用愈大，导湿性能愈好。 1 4 本课题的研究内容和意义 1 4 1 本课题的研究内容 本课题的研究内容主要有以下三大部分： ( 1 ) 在传统的添纱编织工艺理论基础上，设计一种可进行三维调节的新型 9 第一章引言 导纱器，同时将地、面纱的导纱器分别安装，从而便于调节地、面纱的相对位置， 然后分别在大、小筒径圆纬机上进行试验，并着重分析了小简径圆纬机添纱编织 时的纱线“显露 关系；对于不同垫纱纵、横角下编织的织物用视觉直观评分值 和微观评分值的综合值来评价织物的添纱效果；在z 1 3 1 小筒径单面圆纬机上， 改变织物的弯纱深度，从而改变织物的密度，讨论织物密度与添纱效果之间的关 系。 ( 2 ) 在新型设计的三维导纱器的基础上，找出合适的垫纱角度进行添纱编 织，实验探讨添纱织物的热湿舒适性；选用不同的原料以及不同的密度，将添纱 效果好的织物与添纱效果不好的织物进行舒适性的比较，探讨织物原料、密度以 及添纱效果对织物热湿舒适性的影响：本文从导湿、透气、透湿三方面来评价织 物的热湿舒适性，得出添纱织物某些方面的优良性能。 ( 3 ) 进一步研究单面圆纬机上添纱织物的垫纱条件及编织工艺，用垫纱纵、 横角表示出从导纱器引出的纱线的方向余弦；将理论垫纱横角与实际垫纱横角相 区别，探讨了导纱器相对于针筒前后位置的变化规律曲线：在已有纱线轨迹理论 的基础上，进一步完善了添纱编织工艺理论，将导纱器与针筒的相对位置分情况 进行讨论，探讨纱线与织针的关系。 1 4 2 本课题的研究意义 随着我国针织工业的发展，纬编添纱组织已被广泛地应用在生产中了，尤其 是随着新型原料的不断涌现，将各种原料以一定的规律添纱配置形成各种导湿快 干功能性舒适性针织服装，利用添纱效应获取各种不同织物风格的针织时装，以 及利用添纱效应获取各种不同界面研制开发技术用纺织品等已越来越广泛地采 用。然而，针织物的生产中添纱工艺是高难技术之一，按照现今已了解的工艺充 分而准确实现添纱存在一定的困难，通过大量的资料阅读。我们发现，人们对于 纬编添纱织物编织工艺的研究方面已经做了不少探讨，但还缺乏从理论到实践较 为系统的分析和研究；另外，此类产品成本比较低，因而具有较强的市场竞争力。 因此，从事本课题的研究，无论对于学术研究还是生产领域无疑具有重要的现实 意义和价值。 l o 东华大学硕士学位论文 单面纬编添纱织物编织工艺及热湿舒适性能研究 参考文献 【1 】杨尧栋，宋广礼主编，针织物组织与产品设计，北京，中国纺织出版社，1 9 9 8 ， 2 6 一 【2 】w i e d m a i e r ，o & b u h l e r ，g ，圆纬机上添纱编织的可靠性，1 9 9 0 ，1 2 1 4 ：7 7 - 7 9 3 】张佩华，针织纬编添纱工艺理论与实验研究，【东华大学博士学位论文】，上 海，东华大学，2 0 0 5， 4 】孙锋，大简径单面圆纬机纱线断面轨迹的研究，纺织学报，1 9 9 7 ，1 8 ( 6 ) ： 4 6 4 8 【5 】孙锋，大筒径单面纬编添纱编织原理的研究，纺织学报，2 0 0 4 ，8 ( 4 ) ：4 9 5 0 【6 】6 s u nf e n g ，as t u d yo fs i n g l ep l a t e dp r i n c i p l eo nl a r g ed i a m e t e rc i r c u l a rw e r k n i t t i n gm a c h i n e j o u r n a lo fc h i n at e x t i l eu n i v e r s i t y ( e n g e d ) ，2 0 0 0 ，17 ( 2 ) ： 8 8 9 l 【7 】孙锋，涤盖丙军用珠地针织迷彩体能训练服的编织，针织工业，2 0 0