[产业用纬编针织品研发动态] 机器人产业研发
文章介绍了国内外研发的几类产业用纬编针织品的实例，包括其原料、织物结构、设计和编织工艺等。 This paper has introduced some applied examples of developed industrial weft knitted fabrics including their materials, structures, designs and knitting technologies.
与机织物和经编针织物相比，纬编针织物具有如下特点：（1）原料适应性广，编织工艺灵活；（2）悬垂性和适型性良好，适宜于加工复杂的外形结构；（3）可以全成形编织产生三维立体结构。因此纬编针织物除了作为服用和装饰用之外，在产业领域也有一定的应用。下面介绍国内外研发的几类产业用纬编针织品的实例，包括其原料、织物结构、设计和编织工艺等。
1防护用针织物
1.1防割伤针织物
这类织物主要用于特殊作业环境的防护，如电锯切割工种的防护服、防护手套等。该织物通常采用高强度纱线，如芳纶、玻璃纤维、金属丝等，在圆纬机等机器上进行编织。图 1 所示织物为 34 tex玻璃纤维单丝在机号E16的圆纬机上生产，图 2 所示织物为 25 tex × 2 芳纶与 0.1 mm铜丝在机号E16的圆纬机上交织。
1.2防辐射针织物
这类织物包括防电磁波辐射、防微波辐射、防X射线辐射等，目前通常采用防辐射纤维或与其他纤维混纺来生产，具有防辐射功能的纤维主要有：金属纤维、金属镀层纤维、碳纤维和有机导电纤维等。图 3 所示织物为 67 tex × 2 不锈钢纤维纱线在机号E16的圆纬机上编织。
2医用针织品
2.1医用金属内支架
医用内支架属于管状医疗器械，当移植到因血管粥样硬化、恶性肿瘤等原因造成管腔狭窄或梗阻人体后，管腔狭窄处后能扩张成形，对人体管壁产生持续而均匀的支撑力，使人体管腔保持畅通。图 4 所示为采用 0.15 mm镍钛形状记忆合金丝在专用小口径单面圆纬机（筒径 30 mm，总针数44）上编织的医用金属内支架。
2.2人工气管
人工气管用于气管因肿瘤、外伤、炎症及先天性疾病等需行气管环形切除及气道重建的病人。图 5 所示为一实例，先用地纱和面纱分别为 30 tex医用丙纶单丝及 24 tex聚已丙交酯PGLA长丝，在专用小口径单面圆纬机编织纬平针添纱组织管状织物，后经甲壳胺（C）涂层和干燥定形形成人工气管支架。再对支架内层涂覆医用级聚氨酯（PU），外层涂覆胶原蛋白/羟基磷灰石海绵体（C/HA），后经冷冻干燥、真空热交联、辐射灭菌，最终制成人工气管。
2.3牙周补片
牙周补片（又称牙周再生片、引导性组织再生阻挡片）是一种微孔膜片，表面多孔，能使邻近的细胞容易伸展到牙周补片之内，保证组织复合良好，减少外皮沿着牙根表面向下生长。牙周补片可剪裁定形成如图 6 所示的结构。制备采用了 7 tex聚乙丙交酯PGLA（GA∶LA ＝ 90∶10）长丝，在机号E34单面圆纬机编织纬平针织物骨架，再经表面壳聚糖涂层、干燥、剪裁、定形、环乙烷灭菌消毒、封装而成。
2.4双层结构抗菌敷料
这是在机号E12的提花机上，用 31.1 tex壳聚糖单纱编织织物正面（贴近皮肤层），14.1 tex × 2 棉纱作为织物反面（外层）的双层织物，该敷料既能充分发挥壳聚糖的抗菌性、生物相容性和促进伤口愈合等优势，又能满足敷料的物理机械性能。
3复合材料增强织物
3.1双轴向增强纬编针织物
其结构如图 7 所示，由编织纱、衬纬纱和衬经纱形成。纬平针结构的编织纱将衬经纱和衬纬纱束缚在织物结构中，衬纬纱和衬经纱在织物中呈直线状，从而提高了织物的结构稳定性和力学性能。同时，由于衬纱的组分和线密度可根据设计而改变，因此使得材料的设计能力和力学性能可在一定范围内变化。该织物的衬纬纱和衬经纱多为玻璃纤维与芳纶纤维，成圈纱一般为涤纶丝或高强涤纶丝，织物模压成形性能和经编双轴向织物接近。
图 8 所示为多层衬纱双轴向增强纬编针织结构，织物中包含 3 层衬纬纱（图中 1 ～ 3）及两层衬经纱（图中 4 ～ 5），这 5 层纱线由罗纹组织结构（图中 6）捆绑在一起，成型性能良好，可用于防弹背心，还可冲压成型，制成防弹安全轿车、消防员头盔等防护产品。
3.2多轴向增强纬编针织物
其结构如图 9 所示，它是在束缚纱平针组织基础上，除了衬入纬纱和经纱外，还衬入了 ±45°方向的纱线。由于织物可有 4 组不同取向的衬入纱层来承担各方向的负荷，使织物的整体力学性能得以提高。
3.3双轴向增强纬编间隔针织物
其结构如图 10 所示，是在革新的专用横机上编织，分别在前、后针床形成的纬平针地组织中衬入经纱和纬纱，同时针床中间设置特殊的导纱器喂入连接纱，连接前后两片双轴向增强织物。织物的厚度可通过改变前后针床的间距灵活调节，克服了双轴向增强纬编针织物不能在第三维方向上灵活变化的缺点，形成了真正意义上的三维结构，从而实现了高模量纤维双轴向增强和间隔织物的有机结合，有着广泛的应用前景。
4三维全成形织物
4.1三维全成形工艺
三维全成形织物一般是在电脑横机上，采用持圈收放针方法编织的具有一定厚度和所要求形状的针织结构材料，具有不需要裁剪和缝纫工序、降低原材料的损耗、结构整体性好、可自动化生产等优点。可制成球体、盒体、锥体、管状、三通和凸台等各种结构形状。
在进行三维全成形织物编织工艺计算时，首先按照立体产品设计方法进行设计，然后求两维展开曲线方程，接着根椐展开曲线方程建立编织横列数和织针数之间的关系，再根椐给定的织物纵横向密度和三维结构尺寸大小，计算实际的每个横列数所相对的工作针数。
4.2三维全成形织物实例
图 11（a）显示了三维弯曲圆形截面管道织物，（b）是三维结构图，（c）是二维展开图。图 12 显示了采用玻璃纤维纱线在改进的电脑横机上编织的三维全成形运动头盔骨架材料。
图 13 显示了三维全成形汽车座椅套的三维结构图和二维展开图。其优势在于：（1）可直接生产符合汽车座椅形状的全成形三维针织物，无缝且整体性好；（2）可充分利用电脑横机的编织功能来织造各种在其它针织机上不能编织的组织结构与花纹，实现花色组织变化多和全成形编织的相结合。
5结语
产业用纬编针织品还有许多种类，由于篇幅限制不能一一介绍。但是，产业用纺织品是未来纺织科学技术的发展方向之一，在纺织品中所占的比例会进一步增加，将吸引越来越多的纺织科研、设计、生产和销售人员进行研发及应用。