第二节 多层梭口织造的原理与设备

单梭口织造技术每次只形成一个梭口引入一根纬纱，因此织造效率比较低，织造过程对经纱的摩擦损伤大，当经纱层数较多时会由于经纱起毛、断头严重造成织物质量差，织造困难或者难以进行。为了提高入纬率，提高织物质量，可采用双层或多层梭口的方法，在每次开口过程中同时形成上下两层或多层梭口，一次同时引入两根或多根纬纱，然后再将引入的纬纱一同打入织口形成织物；也有每次只引一根纬纱，待连续的在两个或多个梭口中引入多根纬纱后，再打一次纬纱的方法。这种织造技术是以传统的单梭口织造技术为基础，通过改造织机的开口、引纬等机构，使之能同时形成上下多层梭口，使用多层剑杆同时引入多根纬纱。尽管开口、引纬是织机的两个主要机构，但织物生产的原理并未发生根本性变化。

一、双层梭口织造原理

图3-8是间隔织物的双梭口织造原理简图。这种织造方法与长毛绒、丝绒、棉绒、地毯等绒毯类织物的织造方法类似，所不同的是没有割绒。在开口机构10的作用下，由综框3、5控制的上层经纱形成上层梭口，综框4、6控制的下层经纱形成下层梭口，上、下两根刚性剑杆7由同一套传剑机构来传动，分别在上、下梭口内运动，一次引入两根纬纱，引入的纬纱由钢筘8打向织口，形成上下两层织物。引入上层梭口的纬纱只与上层经纱相交织，而引入下层梭口的纬纱也只与下层经纱相交织，综框1、2控制的接结经纱，分别与上下层的纬纱交织，将上下层织物连接起来，形成具有整体结构的间隔织物9。调整连接上下层织物的接结经纱长度，就可以控制间隔织物的厚度大小。

图3-8 双层梭口织造简图

1、2—接结经纱综框 3、5—上层经纱综框 4、6—下层经纱综框 7—剑杆 8—钢筘 9—织物 10—提花机

图3-9所示为一种织造板材织物的双层梭口织造方法，两组经纱分别由两个纱轴（未画出）供应，也可采用纱架供应，以满足不同送经量的要求。引自纱轴1的地经纱，不受开口机构的控制；而引自纱轴2的接结经纱，分别穿过前后两页综框的综丝，在开口机构作用下作上下运动、形成上下两层经纱，分别与地经纱形成上、下两个梭口。然后，两个引纬剑杆在所形成的梭口中同时引入两纬，再由打纬机构将纬纱打紧形成织物。这种方法生产的织物由一层经纱、两层纬纱构成，采用的地经纱和纬纱较粗，在织物中起承载作用，接结经纱一般较细，将经纱、纬纱固结成整体织物。

图3-9 双梭口织造示意图

图3-10是织造半光边三维正交机织物的原理图。经纱1从织轴2退出，通过导杆3、4后分成三组：一组经过下梭口导杆15穿入下梭口综框6，一组穿入静止综框7，一组经上梭口导杆5穿入上梭口综框8。接结经纱18从接结纱轴17退出，通过导杆16、4后分成两组，分别穿入接结纱综框14的前、后页综框。之后是所有的经纱和接结经纱都穿过钢筘9，与纬纱交织形成三维机织物10，再由输出辊11把立体织物输出。

图3-10 三维正交机织物织造原理

1—经纱 2—织轴 3、4、16—导杆 5—上梭口导杆 6—下梭口综框 7—静止综框 8—上梭口综框 9—钢筘 10—三维机织物 11—输出辊 12—引纬针 13—勾边针 14—接结纱综框 15—下梭口导杆 17—接结纱轴 18—接结经纱

综框用多臂开口机构传动，在织造过程中，静止综框始终位于上下梭口之间静止不动，其经纱既是上梭口的底层经纱，又是下梭口的上层经纱。上梭口综框控制的经纱，仅在上梭口运动，而下梭口综框控制的经纱，也仅在下梭口运动，所以穿入上、下梭口综框的经纱，随着综框的上下移动，有时在图示的实线位置，有时在图示的虚线位置，但能够同时形成上下两个梭口，以便两个引纬针同时引入纬纱。接结纱综框具有较大的运动范围，它的前、后两页综框控制的接结纱，分别处于上梭口的上层经纱位置和下梭口的下层经纱位置。在完成一个纬纱列的引入后，两个接结纱综框作上下交替运动，一方面将纬纱列固结起来，另一方面形成下一纬纱列的梭口。而在某一纬纱列的引入过程中，上、下梭口的综框只在上梭口和下梭口内运动，以实现正交组织织物的织造。

在织物左右两侧各有两套引纬装置，如图3-11所示。纬纱1从筒子2上退出，通过导纱眼3、张力器4、导纱眼5后，穿过引纬针8的小孔而进入立体织物6。每侧的两根引纬针同时把两根纬纱分别引入上下梭口中，且两侧的引纬针交替工作，因此在主轴两转期间，左右侧引纬针轮流进入经纱形成的梭口各一次。当引纬针把纬纱送到对侧时，勾边针7上升，插入到纬纱的折线内，接着引纬针退出梭口，这时，纬纱被勾边针勾住，在梭口中形成双纬。引纬针退出织物后，钢筘和勾边针一起向织物移动，把纬纱推向织物。纬纱被打入织口形成织物后，勾边针下降，从纬纱圈中抽出，形成的半光边织物如图3-12所示。

图3-11 纬纱引入装置

1—纬纱 2—筒子卷装 3、5—导纱眼 4—张力器 6—三维织物 7—勾边针 8—引纬针

图3-12 半光边三维正交织物结构图

1—经纱 2—纬纱 3—接结纱

当打纬结束钢筘向机后移动时，勾边针也跟着一起向后移动，退到图3-10的虚线位置时开始静止，为下次上升勾住新引入的纬纱作好准备。

为了说明纬纱的引入过程，以每个纬纱列包含八纬的正交组织为例进行说明，如图3-13所示，其中图（a）、（b）分别代表两个纬纱列的引入过程。图中1、2表示两种不同运动规律的接结经纱，分别由前后两页接结综框控制，经纱3、4、5（7、8、9）分别由不同的上（下）梭口综框控制，经纱6由静止综框控制，纬纱10、12由织物右侧的上、下引纬针控制，纬纱11、13由左侧的上、下引纬针控制。

图3-13 引纬路线图

在图3-13（a）的纬纱列引入中，开始时只有接结纱1处于上梭口的上层经纱位置，接结纱2及经纱7、8、9位于下梭口的下层经纱位置，形成上、下梭口，此时右侧的上、下引纬针在两梭口中分别引入纬纱一、一′；然后经纱层3、7分别上升，形成新的上、下梭口，此时左侧的上、下引纬针在上、下梭口中引入纬纱二、二′；接着经纱层4、8上升形成新的上、下梭口，右侧的上、下引纬针引入纬纱三、三′；最后经纱层5、9上升形成梭口，左侧引纬针引入纬纱四、四′，从而完成一个纬纱列的引入。在引入下一个纬纱列之前，接结经纱1、2交换位置，如图3-13（b）所示，此时在上梭口中的接结经纱2和经纱3、4、5都在上层位置，在下梭口中只有接结经纱1处于最底层位置，右侧引纬针在上、下梭口中引入纬纱五、五′，之后经纱5、9下降形成新的梭口，由左侧上下引纬针引入纬纱六、六′，以后是经纱4、8和经纱3、7下降，引入纬纱七、七′和八、八′，完成第二个纬纱列的引入，接结纱1、2再次交换位置，为下个纬纱列的引纬作好准备。在正交组织中，两个纬纱列构成一个纬纱循环，因此重复这种过程，即可完成纬纱的一列列织入。

在织物右侧，纬纱一、三、五、七（一′、三′、五′、七′）之间是连续的，而在织物的左侧，纬纱二、四、六、八（二′、四′、六′、八′）之间是连续的，尽管没有采用传统双纬引纬时的针织布边，在织物两侧仍能形成较为牢固的结构，由于存在没有固结的纬纱圈，所以称之为半光边三维机织物。

二、三层梭口织造原理

图3-14是三层梭口织造的原理图。在每根综丝的三个综眼上分别穿过三根经纱，综眼之间的距离与梭口的设计高度有关，以便在垂直方向上形成三层梭口，且为了使梭口清晰，不同综框上综眼的间距也不同，综框越远离织口，综丝的综眼间距就越大。开口机构控制综框的升降，将经纱分成上层、中上层、中下层和下层，构成了三层供纬纱引入的梭口。

图3-14 三层梭口织造原理

图3-15 引纬针摆动引纬

1—连杆 2—摆臂 3—摆动轴 4—引纬针 5—纬纱

由于织制的织物幅宽不大，采用引纬针摆动引纬的方式，如图3-15所示。引纬针有三个，以一定的间距安装在摆动轴3上，间距的大小与梭口尺寸有关，使引纬针不受阻碍的在三个梭口中运动。连杆1在织机的传动下作往复运动，通过摆臂2及摆动轴3，使引纬针4产生往复摆动，从而将纬纱5引入梭口，每摆动一次能同时引入三纬。由于每个引纬针都是双纬引入，为了避免在织物右侧的经纱与纬纱脱散，由勾边针将前后的纬纱圈穿套起来，形成针织布边，如图3-16所示。勾边针在引纬时要向机后伸出勾住纬纱，在打纬时要向机前运动，以便向前摆动的钢筘打纬。

图3-16 针织布边的形成

图3-17是另一种织造正交结构织物时的三梭口引纬原理图。图3-17（a）、（b）分别是织造三层纬纱、六层纬纱的正交组织织物情况。一般经纱较粗，在织物中起承受载荷的作用，接结经纱较细，起固结经纬纱层形成整体结构织物的作用，并提供一定的层间强度。在图3-17（a）中，经纱5a、5b以一定的间距分成两层，在织造过程中并不参与梭口的变换，为静止经纱。接结经纱4a、4b分别穿在3的前后两页综框内，分成上下两层，与静止经纱一起构成供引纬的三层梭口，由刚性剑杆1完成引纬运动，钢筘2将纬纱打入织口。

图3-17 正交组织的三梭口织造

1—剑杆 2—钢筘 3—接结纱综框 4—接结纱 5—静止经纱 6—综框 7—运动经纱

图3-17（b）是织造六层纬纱的正交组织，原理与图3-17（a）相似，所不同的是增加了三层运动的经纱7a、7b、7c，它们分别穿入综框6的三眼综丝内，形成图示的三层梭口。待完成引纬以后，综框3上升，带动其上的三层经纱7a、7b、7c也上升，在梭口前部使7a与4a、7b与5a、7c与5b重合，再次形成三个梭口。

按照相似的原理，如果再增加一页运动综框，并分别穿入另外三层运动的经纱，就可织制九层纬纱的正交组织织物。

三、多层梭口织造原理

美国Mohamed等人采用多层梭口织造三维机织物，其织制的原理如图3-18所示。以织造正交织物为例进行说明，其中图3-18（a）为侧视图，图3-18（b）为俯视图，图3-18（c）为织机照片。这种织机可织制的立体织物具有11层经纱，织物的最大幅宽178mm，最大厚度30mm。在织机上，开口机构将经纱、接结经纱分成多层，形成多层的梭口，图中控制经纱运动的开口方式未绘出，只绘出了分别控制接结经纱Z-a、Z-b、Z-c、Z-d的接结纱综丝11a、11b和12a、12b。在每层梭口中有一个剑杆2将纬纱引入，采用了双纬引入的形式，在纬纱头端的纱圈中由边纱针3穿入边纱S-a、S-b，边纱再由勾边针9勾住，并完成纬纱圈的穿套，形成针织锁边。多层剑杆每次运动可实现多根纬纱的引入，然后依靠钢筘5的前后摆动，将纬纱打紧形成织物。经纱、纬纱、接结纱分别构成了三维织物的X、Y、Z三个方向。

织机的经纱开口、剑杆引纬、钢筘打纬等运动没有采用一般常用的电动机驱动，由气缸通过气动方式控制，以避免织造碳纤维时容易造成的短路危险，全机由计算机进行控制。

图3-18

图3-18 多层梭口织造的原理

1—夹纱器 2—剑杆 3—边纱针 4—拨纱杆 5—钢筘 6、7—张力调节杆 8—脱纱杆 9—勾边针 10—经纱 11a、11b、12a、12b—接结纱综丝 S-a、S-b—边纱 Z-a、Z-b、Z-c、Z-d—接结经纱

引纬机构既可以单侧引纬，也可以双侧引纬，在单侧引纬中，仅安装在织机一侧的剑杆向梭口引入纬纱，而在双侧引纬中，参见图3-18（b），在织机两侧都装有剑杆，可以交替或同时向梭口中引入纬纱。纬纱既可以与全幅织物的经纱交织，形成多层板材织物，也可以只与部分幅宽（不同层和不同位置）的经纱交织，以织造变截面的三维织物，如T形、H形截面，甚至带有圆孔的织物等。

织机的开口机构通过控制经纱的运动规律，可以实现正交、角联锁等组织的交织。综丝既可以安装在综框上，也可直接由提花机进行控制。在织制正交组织织物时，由于只有接结经纱上下运动，而各层经纱可以固定不动，因此又可以采用图3-19的织造方法。图中由开口导杆将各层经纱分开，预先形成多个梭口，接结纱穿入前后两页综框的综丝，与经纱一起形成多层梭口。当剑杆将各层纬纱引入梭口后，接结纱上下运动形成新的梭口，接结纱同时也把各层经纱和纬纱固结起来形成整体织物。需要注意的是，受开口导杆的影响，接结纱的后部梭口长度不大，应注意夹角β不能太小，以避免接结纱受到过分的弯曲、摩擦。

图3-19 正交织物的多梭口织造

图3-20是织制不对称接结正交组织的原理简图，从经纱轴4上退绕下来的经纱经开口导杆3后分成多层，形成供纬纱引入的通道，引自接结纱轴5的接结纱穿过综框2，纬纱的引入过程和打纬过程与前面类似。由于只有一种运动规律的接结纱，形成的织物结构在厚度方向上是非对称的。

图3-20 不对称接结的正交组织织物织造原理

1—钢筘 2—综框 3—开口导杆 4—经纱轴 5—接结纱轴