經(jīng)編全成形口罩結(jié)構(gòu)設(shè)計及制備工藝

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摘要：在闡述國內(nèi)外經(jīng)編全成形口罩開發(fā)現(xiàn)狀與特點的基礎(chǔ)上，從款式結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝參數(shù)設(shè)置3方面，詳細闡述經(jīng)編全成形口罩的設(shè)計和制備工藝。經(jīng)編全成形口罩的生產(chǎn)過程智能化，流程短而且用工少、效率高。文中以耳帶式雙層經(jīng)編全成形口罩為例，具體介紹了口罩的設(shè)計及制作步驟，為快速開發(fā)經(jīng)編全成形口罩建立了有效途徑。

關(guān)鍵詞：經(jīng)編；全成形口罩；款式結(jié)構(gòu)設(shè)計；工藝設(shè)計；智能化

口罩已經(jīng)成為日常衛(wèi)生防護的必備用品之一，口罩對進入人體肺部的空氣有一定的過濾作用［1］，佩戴口罩可以有效阻擋有害氣體、灰塵、氣味、飛沫等進入佩戴者的口鼻。傳統(tǒng)的日常防護用可重復(fù)使用的口罩使用梭織或針織面料經(jīng)過口罩結(jié)構(gòu)制版、口罩主體內(nèi)外層裁片、口罩主體縫合、系帶裁切、口罩與系帶縫合等多道工序制作而成，此類口罩的優(yōu)點是可以反復(fù)水洗重復(fù)使用，減少了浪費而且環(huán)保，不足之處是口罩的防護效果低于一次性醫(yī)用口罩。經(jīng)編全成形口罩是由紗線在雙針床賈卡經(jīng)編機上直接編織成形的雙層多筒形立體結(jié)構(gòu)口罩，口罩的主體結(jié)構(gòu)和耳帶結(jié)構(gòu)一體編織成形，而且編織過程中在口罩主體內(nèi)層預(yù)留出開口組織結(jié)構(gòu)，用于后期使用過程中在中間層放置鼻梁條和過濾熔噴布，進一步提升口罩的防護效果。

1經(jīng)編全成形口罩開發(fā)現(xiàn)狀

1．1國外經(jīng)編無縫口罩開發(fā)。日本卡爾•邁耶分公司于2020年4月推出了經(jīng)編一片式無縫口罩產(chǎn)品，使用DJ6/2或RDPJ6/2雙針床賈卡經(jīng)編機［2］生產(chǎn)，經(jīng)編無縫口罩包括單層和雙層兩種結(jié)構(gòu)類型，如圖1所示。單層口罩在機器上是水平對折織造的，口罩主體中間部分是弧線立體面結(jié)構(gòu)；雙層口罩中間層可加入過濾片層，以提升防護效果，機號為24針/25．4mm的RDPJ型機器以500r/min的機速每小時可生產(chǎn)400只口罩，這種口罩無須進一步縫合加工。意大利Cifra公司于2020年3月推出了經(jīng)編全成形口罩類產(chǎn)品，使用RDPJ6/2雙針床賈卡經(jīng)編機生產(chǎn)，主要包括雙層耳帶式口罩和單層頭戴式口罩兩種類型，如圖2所示。口罩面層進行環(huán)保防水后整理，內(nèi)層進行抗菌后整理，可反復(fù)水洗10次。1．2國內(nèi)經(jīng)編全成形口罩開發(fā)。2020年4月，江南大學(xué)針織技術(shù)教育部工程研究中心與江蘇華宜針織有限公司共同開發(fā)經(jīng)編全成形口罩產(chǎn)品，使用RDPJ6/2雙針床賈卡經(jīng)編機生產(chǎn)，主要有雙層結(jié)構(gòu)耳帶式口罩和雙層頭戴式口罩，如圖3所示。在口罩主體內(nèi)層預(yù)留出開口組織結(jié)構(gòu)區(qū)域，使用過程中可在口罩中間層放置鼻梁條和可替換式過濾熔噴布，提升了口罩的防護效果。經(jīng)編全成形口罩透氣性較好而且可以反復(fù)水洗。

2經(jīng)編全成形口罩設(shè)計

2．1組成與分類。經(jīng)編全成形日常防護口罩由口罩主體和系帶兩部分組成。按口罩織物層數(shù)劃分，主要分為單層立體結(jié)構(gòu)和雙層筒形結(jié)構(gòu)兩種；按佩戴方式劃分，主要分為耳帶式和頭戴式兩種。耳帶式口罩佩戴方便穩(wěn)定，適合短時間出行佩戴；頭戴式口罩適合長時間佩戴，不壓迫耳朵，但佩戴時的固定方式對頭圍尺寸及發(fā)型輔助固定佩戴有一定要求。2．2結(jié)構(gòu)設(shè)計。2.2.1耳帶式經(jīng)編全成形口罩。耳帶式經(jīng)編全成形雙層結(jié)構(gòu)口罩包括3個經(jīng)編全成形筒形織片，中間是長方形筒片口罩主體，主體左右兩側(cè)是兩個細長條成形小筒片耳帶，耳帶使用扁平細筒結(jié)構(gòu)。口罩主體和耳帶均加入彈性纖維，提高了長時間佩戴耳掛式口罩的舒適性與貼合性。口罩主體筒片的外表面層使用密實的經(jīng)編線圈結(jié)構(gòu)編織，選用抗菌功能紗線，內(nèi)層選用吸濕排汗功能紗線，而且口罩內(nèi)層預(yù)留縱向開口結(jié)構(gòu)，用于放置過濾片，以提高口罩阻擋灰塵、氣味、飛沫、病菌等進入佩戴者口鼻的能力。耳帶式經(jīng)編全成形口罩外層和里層結(jié)構(gòu)分區(qū)如圖4所示。2.2.2頭戴式經(jīng)編全成形口罩。頭戴式經(jīng)編全成形雙層多筒管結(jié)構(gòu)口罩包括上下頭戴式扁平細帶管、口罩中間主體外層和主體內(nèi)層雙層圓筒結(jié)構(gòu)。口罩主體外層包括防水紗線層和抗菌紗線層，主體外層下段設(shè)置局部前后縫合弧線區(qū)域，用于固定放入的可替換式過濾片的位置，提高過濾效果。口罩主體內(nèi)層由彈性紗線層和吸濕排汗紗線層組成，口罩內(nèi)層從外圍到中間分為高彈力收縮區(qū)域、中彈力區(qū)域和低彈力主體內(nèi)層區(qū)域，口罩內(nèi)層上端局部直線縫合區(qū)域，上端小開口用于選擇性插入口罩鼻梁條，上端大開口用于選擇性插入過濾片，口罩兩側(cè)為頭戴管和主體筒管縫合區(qū)。頭戴式經(jīng)編全成形口罩外層和里層結(jié)構(gòu)分區(qū)如圖5所示。

3經(jīng)編全成形口罩的制備工藝

3．1開發(fā)步驟。采用江南大學(xué)針織技術(shù)教育部工程中心自主開發(fā)的WKCAD經(jīng)編針織物系統(tǒng)進行經(jīng)編全成形口罩工藝開發(fā)。在完成經(jīng)編全成形口罩款式結(jié)構(gòu)設(shè)計后，在WKCAD軟件中的開發(fā)步驟包括工藝制版、工藝計算、組織結(jié)構(gòu)設(shè)計、成形工藝實現(xiàn)、參數(shù)設(shè)定、織物仿真檢查以及上機文件導(dǎo)出等，如圖6所示。3．2工藝設(shè)計。以耳帶式雙層口罩款式的工藝設(shè)計步驟為例，具體說明工藝設(shè)計實現(xiàn)過程。首先，確定全成形口罩成品寬度為18cm，口罩中心高度為11cm，并根據(jù)經(jīng)編組織成品橫密（20．00線圈/cm）和成品縱密（25．27線圈/cm）計算出口罩的工藝花寬（360個線圈）、花高（280個線圈），編織機型為RDPJ6/2雙針床賈卡經(jīng)編機。打開WKCAD軟件，新建文件，輸入設(shè)定的工藝參數(shù)，花寬設(shè)定為口罩前片與后片寬度值之和（720個線圈），花高設(shè)定為口罩高度與分離邊高度之和（300個線圈），具體參數(shù)設(shè)定及機型選擇如圖7所示。新建工藝文件后，分別對口罩外層和內(nèi)層賈卡組織填充區(qū)域進行色塊圖劃分，如圖8所示，左側(cè)為口罩前片，右側(cè)為口罩后片。口罩前片包括兩側(cè)的左右耳帶管區(qū)域A和中間口罩外層主體區(qū)域B，主體區(qū)域內(nèi)部又分為左右兩側(cè)縱向收緊區(qū)域C和橫向下半段弧線局部縫合區(qū)域D。口罩后片包括兩側(cè)的左右耳帶管區(qū)域A和中間口罩內(nèi)層主體區(qū)域E，主體區(qū)域內(nèi)部又分為左右兩側(cè)縱向收緊區(qū)域C、上端橫向局部縫合區(qū)域F以及縱向局部開口區(qū)域G。劃分好組織色塊區(qū)域后，使用軟件中的賈卡組織填充功能，根據(jù)口罩每個區(qū)域的佩戴功能要求進行組織設(shè)計與填充，完成工藝設(shè)計。耳帶和縱向收緊區(qū)域使用厚組織填充，外層主體區(qū)域以厚組織為主并點綴部分薄組織，內(nèi)層區(qū)域使用厚薄組織結(jié)合的小網(wǎng)孔組織增加透氣性，局部縫合區(qū)域使用單層厚縫合組織實現(xiàn)前后片的縫合固定，開口區(qū)域使用連續(xù)網(wǎng)孔組織。完成組織填充后，縱向使用前后連邊組織實現(xiàn)耳帶管和口罩主體的局部無縫分離，口罩上下端均使用雙層前后縫合組織實現(xiàn)封口編織，口罩下緣使用分離組織作為下機后連續(xù)生產(chǎn)口罩筒片的橫向剪開標記區(qū)域。填充好組織的口罩工藝圖如圖9所示。3．3工藝參數(shù)設(shè)定。完成工藝設(shè)計后，進一步完善工藝參數(shù)設(shè)定，主要包括基本組織墊紗數(shù)碼檢查、原料設(shè)定和送經(jīng)量參數(shù)設(shè)置3方面。首先打開墊紗數(shù)碼工具欄，分別輸入前后針床地梳GB2、GB5和賈卡梳JB3．1、JB3．2、JB4．1、JB4．2的墊紗數(shù)碼，具體參數(shù)值如圖10所示。具體原料選擇為：前后針床地梳使用4．4tex（40D）的丙綸高彈絲，賈卡梳使用黏膠氨綸包覆絲［5.6tex（50D）黏膠包覆2.2tex（20D）氨綸］，機上牽拉密度與送經(jīng)量使用分段參數(shù)設(shè)定，具體數(shù)值見表1。在WKCAD軟件中繪制完成口罩組織后，對工藝圖進行排版。根據(jù)所選用機器的參數(shù)：幅寬為351cm（138＂）、機號24針/25．4mm，計算得到機器總工作針數(shù)為3312枚。根據(jù)排版公式D＝b＋a×n＋c，其中D為機器總針數(shù)，a為織物花寬，n為總件數(shù)，b和c分別為機器左右兩端的廢邊針數(shù)，打開軟件中的幅寬參數(shù)設(shè)定工具欄，輸入具體參數(shù)，如圖11所示。3.4織物仿真及工藝輸出設(shè)置完成后點擊織物仿真功能，檢查不同組織區(qū)域墊紗效應(yīng)以及前后連邊組織區(qū)域是否正確，仿真圖如圖12所示。檢查完成后輸出上機文件格式，用于機器的生產(chǎn)織造。3.5后整理經(jīng)編全成形口罩織造下機后，主要的后整理工藝為染色定形工序。染色后整理流程為：織物下機檢查并放置24h→預(yù)處理→染色→皂洗→固色→脫水→烘干→熱定形。口罩成品佩戴效果如圖13所示。

4結(jié)束語

口罩已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋貍溆闷分唬汕逑础⒖芍貜?fù)使用的口罩比一次性口罩更加環(huán)保，造成的浪費更少，通過紗線的改進以及預(yù)留中間夾層的設(shè)計，能夠進一步提升口罩的防護和過濾效果。與傳統(tǒng)的使用面料經(jīng)過多工序和人工完成的裁剪縫制口罩相比，經(jīng)編全成形口罩的生產(chǎn)過程智能化，流程短而且用工少。本文在分析國內(nèi)外同類口罩產(chǎn)品開發(fā)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，總結(jié)出經(jīng)編全成形口罩款式結(jié)構(gòu)設(shè)計和快速工藝實現(xiàn)的具體步驟，為口罩產(chǎn)品的進一步開發(fā)與完善提供參考。在經(jīng)編全成形口罩的新品研發(fā)中，需要進一步提升織物密度和織物的輕薄舒適性，同時，在抗菌、抗病毒功能的持久性方面有待進一步優(yōu)化提升。

參考文獻

［1］趙娟芝，常生．國內(nèi)口罩標準對比分析與選擇應(yīng)用［J］．針織工業(yè)，2020（3）：9－13．

［2］郭威東，夏風(fēng)林.雙針床超大隔距經(jīng)編間隔織物生產(chǎn)實踐［J］.針織工業(yè)，2019（4）：20-23.

作者:董智佳 賀燕 叢洪蓮 儲云明 儲開元 單位:1.江南大學(xué) 2.江蘇華宜針織有限公司