經編全成形口罩結構設計及制備工藝

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摘要：在闡述國內外經編全成形口罩開發現狀與特點的基礎上，從款式結構設計、工藝結構設計、工藝參數設置3方面，詳細闡述經編全成形口罩的設計和制備工藝。經編全成形口罩的生產過程智能化，流程短而且用工少、效率高。文中以耳帶式雙層經編全成形口罩為例，具體介紹了口罩的設計及制作步驟，為快速開發經編全成形口罩建立了有效途徑。

關鍵詞：經編；全成形口罩；款式結構設計；工藝設計；智能化

口罩已經成為日常衛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。傳統的日常防護用可重復使用的口罩使用梭織或針織面料經過口罩結構制版、口罩主體內外層裁片、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，此類口罩的優點是可以反復水洗重復使用，減少了浪費而且環保，不足之處是口罩的防護效果低于一次性醫用口罩。經編全成形口罩是由紗線在雙針床賈卡經編機上直接編織成形的雙層多筒形立體結構口罩，口罩的主體結構和耳帶結構一體編織成形，而且編織過程中在口罩主體內層預留出開口組織結構，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經編全成形口罩開發現狀

1．1國外經編無縫口罩開發。日本卡爾•邁耶分公司于2020年4月推出了經編一片式無縫口罩產品，使用DJ6/2或RDPJ6/2雙針床賈卡經編機［2］生產，經編無縫口罩包括單層和雙層兩種結構類型，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構；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月推出了經編全成形口罩類產品，使用RDPJ6/2雙針床賈卡經編機生產，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。口罩面層進行環保防水后整理，內層進行抗菌后整理，可反復水洗10次。1．2國內經編全成形口罩開發。2020年4月，江南大學針織技術教育部工程研究中心與江蘇華宜針織有限公司共同開發經編全成形口罩產品，使用RDPJ6/2雙針床賈卡經編機生產，主要有雙層結構耳帶式口罩和雙層頭戴式口罩，如圖3所示。在口罩主體內層預留出開口組織結構區域，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。經編全成形口罩透氣性較好而且可以反復水洗。

2經編全成形口罩設計

2．1組成與分類。經編全成形日常防護口罩由口罩主體和系帶兩部分組成。按口罩織物層數劃分，主要分為單層立體結構和雙層筒形結構兩種；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型輔助固定佩戴有一定要求。2．2結構設計。2.2.1耳帶式經編全成形口罩。耳帶式經編全成形雙層結構口罩包括3個經編全成形筒形織片，中間是長方形筒片口罩主體，主體左右兩側是兩個細長條成形小筒片耳帶，耳帶使用扁平細筒結構。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編線圈結構編織，選用抗菌功能紗線，內層選用吸濕排汗功能紗線，而且口罩內層預留縱向開口結構，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。耳帶式經編全成形口罩外層和里層結構分區如圖4所示。2.2.2頭戴式經編全成形口罩。頭戴式經編全成形雙層多筒管結構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層雙層圓筒結構。口罩主體外層包括防水紗線層和抗菌紗線層，主體外層下段設置局部前后縫合弧線區域，用于固定放入的可替換式過濾片的位置，提高過濾效果。口罩主體內層由彈性紗線層和吸濕排汗紗線層組成，口罩內層從外圍到中間分為高彈力收縮區域、中彈力區域和低彈力主體內層區域，口罩內層上端局部直線縫合區域，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，口罩兩側為頭戴管和主體筒管縫合區。頭戴式經編全成形口罩外層和里層結構分區如圖5所示。

3經編全成形口罩的制備工藝

3．1開發步驟。采用江南大學針織技術教育部工程中心自主開發的WKCAD經編針織物系統進行經編全成形口罩工藝開發。在完成經編全成形口罩款式結構設計后，在WKCAD軟件中的開發步驟包括工藝制版、工藝計算、組織結構設計、成形工藝實現、參數設定、織物仿真檢查以及上機文件導出等，如圖6所示。3．2工藝設計。以耳帶式雙層口罩款式的工藝設計步驟為例，具體說明工藝設計實現過程。首先，確定全成形口罩成品寬度為18cm，口罩中心高度為11cm，并根據經編組織成品橫密（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雙針床賈卡經編機。打開WKCAD軟件，新建文件，輸入設定的工藝參數，花寬設定為口罩前片與后片寬度值之和（720個線圈），花高設定為口罩高度與分離邊高度之和（300個線圈），具體參數設定及機型選擇如圖7所示。新建工藝文件后，分別對口罩外層和內層賈卡組織填充區域進行色塊圖劃分，如圖8所示，左側為口罩前片，右側為口罩后片。口罩前片包括兩側的左右耳帶管區域A和中間口罩外層主體區域B，主體區域內部又分為左右兩側縱向收緊區域C和橫向下半段弧線局部縫合區域D。口罩后片包括兩側的左右耳帶管區域A和中間口罩內層主體區域E，主體區域內部又分為左右兩側縱向收緊區域C、上端橫向局部縫合區域F以及縱向局部開口區域G。劃分好組織色塊區域后，使用軟件中的賈卡組織填充功能，根據口罩每個區域的佩戴功能要求進行組織設計與填充，完成工藝設計。耳帶和縱向收緊區域使用厚組織填充，外層主體區域以厚組織為主并點綴部分薄組織，內層區域使用厚薄組織結合的小網孔組織增加透氣性，局部縫合區域使用單層厚縫合組織實現前后片的縫合固定，開口區域使用連續網孔組織。完成組織填充后，縱向使用前后連邊組織實現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封口編織，口罩下緣使用分離組織作為下機后連續生產口罩筒片的橫向剪開標記區域。填充好組織的口罩工藝圖如圖9所示。3．3工藝參數設定。完成工藝設計后，進一步完善工藝參數設定，主要包括基本組織墊紗數碼檢查、原料設定和送經量參數設置3方面。首先打開墊紗數碼工具欄，分別輸入前后針床地梳GB2、GB5和賈卡梳JB3．1、JB3．2、JB4．1、JB4．2的墊紗數碼，具體參數值如圖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量使用分段參數設定，具體數值見表1。在WKCAD軟件中繪制完成口罩組織后，對工藝圖進行排版。根據所選用機器的參數：幅寬為351cm（138＂）、機號24針/25．4mm，計算得到機器總工作針數為3312枚。根據排版公式D＝b＋a×n＋c，其中D為機器總針數，a為織物花寬，n為總件數，b和c分別為機器左右兩端的廢邊針數，打開軟件中的幅寬參數設定工具欄，輸入具體參數，如圖11所示。3.4織物仿真及工藝輸出設置完成后點擊織物仿真功能，檢查不同組織區域墊紗效應以及前后連邊組織區域是否正確，仿真圖如圖12所示。檢查完成后輸出上機文件格式，用于機器的生產織造。3.5后整理經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結束語

口罩已經成為人們日常生活中的必備用品之一，可清洗、可重復使用的口罩比一次性口罩更加環保，造成的浪費更少，通過紗線的改進以及預留中間夾層的設計，能夠進一步提升口罩的防護和過濾效果。與傳統的使用面料經過多工序和人工完成的裁剪縫制口罩相比，經編全成形口罩的生產過程智能化，流程短而且用工少。本文在分析國內外同類口罩產品開發現狀的基礎上，總結出經編全成形口罩款式結構設計和快速工藝實現的具體步驟，為口罩產品的進一步開發與完善提供參考。在經編全成形口罩的新品研發中，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化提升。

參考文獻

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

［2］郭威東，夏風林.雙針床超大隔距經編間隔織物生產實踐［J］.針織工業，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 2.江蘇華宜針織有限公司