《针织技术中的一朵奇葩（一）》
--三维编织技术

邢声远

    随着科学技术的发展和纺织工业的进步，纺织品复合材料在各个领域里得到普遍的应用。由于传统的复合材料在层与层之间没有纱线或纤维的联结，因而其几何特征和力学性能在一定程度上影响到产品的使用效果。由于航空航空航天领域对不分层复合材料的迫切需求，为了克服这一不足，在20世纪80年代初，国外研究成功三维编织设备和三维异型整体编织技术，这是一种新型的纺织编织技术。由三维异型整体编织成的复合材料克服了传统复合材料由于层间没有纱线通过而容易分层的弊病。它的出现引起了各国科技界的高度重视，一些发达国家如美国、法国、德国、俄罗斯等都投入大量的人力和物力进行研究开发，尤其是美国航空航天局制定了6年的发展先进复合材料技术的ACT计划，投资1亿多美元来开发三维编织技术和自动化加工，以提高复合材料的强度和耐冲击性，并可实现一体成型。

    三维编织复合材料的织造技术基本上是从传统的纺织技术基础上发展起来的。各枚纱锭在角导轮的带动下运动，并在交点处从一个角导轮转移到另一个相邻的角导轮上。该过程的持续重复循环，使每一枚纱锭都以相互连接的数字8的轨迹运动，从而使各根纱线相互交织交叉在一起而形成织物。它可以达到任意厚度，形成一个不分层的整体结构。在三维编织中，无论有多少个纱线系统，所有参与纺织的纱线都是沿一个方向喂入的。在工艺设计时，按照所要编织的预制件的形状、尺寸和所用纱线的细度来确定所用纱线的根数和纱线在机器底盘上排列的方式。在编织时，将纱线的一端全部挂在机器底盘上，另一端则沿织物成型的方向挂起，并将其集中在一起。所有参与编织的纱线可分为两个系统，一个是编织纱系统，另一个是轴纱系统。编织纱挂在机器底盘上可以运动的携纱器上，而轴纱则直接挂在机器底盘上。在编织过程中，每个携纱器按一定的规律在机器底盘上沿不同的方向运动，从而带动编织纱运动，但轴纱不动。编织纱在三维空间中进行相互交织交叉的同时，把轴纱包围起来，从而形成一个不分层的整体结构（即预制件）。其中，轴纱对预制件的性能具有进一步增强的作用。

    机器底盘是三维编织机的关键机构，其构成形式主要有两种：一种是角导轮结构，另一种是行列结构。在角导轮结构中，纱锭被安放在角导轮的缺口中，角导轮的转动带动纱锭运动，同时将纱锭从一个角导轮传递到另一个角导轮上，从而使纱锭在整个机器底盘上产生有规律的运动，使纱线相互交织交叉而形成织物。在行列结构中，携纱器被安放在轨道的槽中，轨道按一定的规律运动而带动携纱器运动（沿行的方向运动），同时，携纱器在轨道槽中也按一定的规律运动（沿列的方向运动），从而使携纱器从一个轨道的某一位置运动到另一个轨道的另一个位置上，即在机器的底盘上按一定的规律运动。因此，不同的携纱器运动规律的不同，使纱线相互交织交叉在一起而形成一个不分层的整体结构。

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