摘要：产业用经编针织物作为重要的纺织品类型之一，以其可设计性强和应用领域广泛等特点，极具发展潜力，逐渐成为产业用纺织品行业创新发展的主要方向。文章从应用特点与优势等方面，阐述了产业用经编针织物在能源、航空航天、建筑、医疗以及陆路交通等多个领域的最新应用；分析总结了行业发展存在的问题；从研发、人才培养、平台建设和新领域开发等 4 个方面提出建议，以使我国产业用经编针织物行业实现健康、有序的发展。

关键词：产业用经编针织物；轴向经编织物；经编间隔织物；复合材料；应用与发展

中图分类号：TS186.5 文献标志码：A

Application and Development of Industrial Warp-knitted Fabric

Abstract： As one of important categories of textiles， industrial warp-knitted fabric has great development potential and has become the new development direction of technical textiles sector. By introducing the characteristics and advantages of this kind of product， the paper discussed the latest applications of warpknitted fabric in the fields of energy， aerospace and aviation， architecture， medical and land transportation. The problems existing in the development of the industrial warp-knitting sector were summarized. It also give suggestions on R & D， personnel training， platform construction and opening up new application fields， aimed at promoting the healthy and well-organized development of the industry.

Key words： industrial warp-knitted fabric； axial warp-knitted fabric； warp-knitted spacer fabric； composite materials； application and development

产业用纺织品作为纺织业的重要组成部分，具有技术含量高、产品附加值高、劳动生产率高、产业渗透面广等特点，并成为衡量一个国家纺织工业水平的重要标志。我国产业用纺织品纤维年加工总量超过1 000万t，占我国纺织品总份额的17%以上；在国际范围内，过去一年，产业用纺织品市场销售额超过1 300亿美元。在众多的产业用纺织品类型中，产业用经编针织物具有可设计性强、应用领域广泛和创新发展潜力大等特点，产品较其他类型的纺织品显示出更大的优越性，表现为高质量、高性能、低成本、低消耗和环境友好。产业用经编针织物所占据的市场份额日渐增大，其应用主要集中在风力发电、航空航天、建筑、医疗卫生、陆路交通等多个领域。

产业用经编织物可实现高效生产，单机台可每天生产1.5 t以上坯布，日产量最多可达到10 t；其次，稳定的织物组织结构和变化丰富的织物结构类型增强了织物的可设计性，为产品开发提供重要前提；另外，某些特殊经编织物结构，如经编多轴向无屈曲结构和经编间隔结构等，具有良好的综合性能，采用高性能纤维织造，可加工轻质高强的产品，是适应特殊领域要求的优选结构，可作为创新产业用领域的研发重点，具有较大的发展空间。

本文围绕产业用经编针织物在几个重点发展领域的应用进行详细阐述，并从多个角度对我国产业用经编针织物发展提出建议。

1 产业用经编针织物的应用

1.1 经编针织物在风力发电领域的应用

风能是一种清洁的可持续能源，并且蕴藏量巨大。我国的风力发电产业，经历了一段时期的低迷，在国家高度重视环保的前提下，日渐回暖，使该领域逐渐呈现出良好的态势。

在风能领域中，风电叶片（图 1）是发电设备的核心部件，通常由高性能纤维织物增强的树脂基复合材料制成。而作为决定叶片力学性能的关键，复合材料增强体的织物原料和结构成为了叶片研发的重点。在当今的风电叶片生产中，轴向经编织物占织物使用量的80%。原因在于，此类织物中，各个纱层中的纱线呈平行伸直排列，其力学理论值可达到90%以上，而机织角联锁结构中，经纬纱的利用率只有70%。此外，在叶片根部等应力集中的部位，可采用交叉铺纬和增加铺层数量及铺层角度等手段织造纤维含量高、厚度大的织物，以满足特殊的力学性能要求。

叶片的长度不同，其所选用的增强织物原料也有差异，一般情况下，超过40 m的叶片就会在局部或整体采用强度更高的碳纤维来替代玻璃纤维，以降低叶片重量，保证运转的安全性和稳定性，提升叶片的力学性能。得益于碳纤维材料的高强度、低密度和碳纤维经编轴向织物在加工过程中特殊的纤维展平工艺，使得同等规格的单片叶片，采用碳纤维经编轴向材料增强要比采用玻璃纤维减重50%。

如今，国外所生产的最长风电叶片搭载于丹麦维斯塔斯（Vestas）的V164-7MW型风机，风机叶片长达80 m。我国的连云港中复集团生产出75 m叶片，东方汽轮机厂也生产出60 m的叶片，在这些产品中，均采用轴向经编织物作为主要增强材料，其轻质高强和腐蚀耐候性强等特点使其在未来的风电叶片产业中仍会占据主导地位。

1.2 经编针织物在航空航天领域的应用

航空航天是率先采用产业用经编针织物的领域之一。航天飞行器质量每减少 1 kg，就可以使运载火箭的质量减轻500 kg，显著降低了能耗，提高了气动性能。因此，研发人员选择采用织物增强的复合材料，替代传统金属部件，作为火箭蒙皮。而轴向经编织物，由于其经编绑缚系统从厚度方向上的加固作用，使得该类织物整体性好，织物抗拉强力和弹性模量较高而且抗剪切性能较好，具有良好的面内力学性能，抗脱层强力高，适用于航空航天这类高技术要求下的前沿科技领域。

当今，采用高性能纤维加工而成的轴向经编织物增强复合材料已成功推广至民用航空领域，如在空客A380和波音787等大型客机的关键部件中，轴向针织物增强复合材料的使用量达到35 t/架。这种新型材料的抗拉强度是钢的 2 倍，模量是钢的 7 倍、铝合金的 8 倍，可有效增强飞机部件的耐用性、安全性，并且使飞机总质量减重25%，可更有效地节约燃油。

另有一种轴向经编织物在飞行器上的典型应用体现在当代飞艇。日本研究人员开发出一款超大飞艇，采用只有200 g/m2的轴向经编织物作为蒙皮材料，可承受超过6 500 N/5 cm的压力，并且该材料还有较强的抗蠕变性和耐候性，使飞艇这类需要大面积蒙皮的特殊飞行器的综合性能得以明显提升。

1.3 经编针织物在建筑领域的应用

近年来，经编针织物及其增强复合材料逐渐成为了建筑用纺织品的主力军，其增强构件重量只有砖瓦、水泥或钢材等常规构件的1/30，极大地减轻了建筑结构的质量；并且抗外力损伤能力强，能较好地承受地震等严重破坏力作用，一旦受损，其修补也比较容易，可实现灵活安装、拆卸。

1.3.1 经编增强混凝土构件

随着社会的高速发展，简洁性、高强度、耐久性和环保性等特点成为现代建筑材料的主要发展方向。采用玻璃纤维或碳纤维经编织物增强的混凝土元件适合薄壁结构，可以在不加厚建筑外壳的条件下，使用更厚的绝缘材料，而总墙壁厚度的减少，也能让出更大的室内空间。这种新型混凝土构件意味着较少的资源使用量、较低的CO2的排放量和更低的能量损耗。

德国开姆尼茨大学的研究人员利用细度为2 400 tex的耐碱玻璃纤维加工四层双轴向织物，通过与混凝土复合，制备成了厚度仅为 4 mm的层压板，其纤维含量为50%，抗拉强度可达到165 MPa。此外，一家德国公司还开发出一种间隔织物，其特点是将经编三维间隔结构与双轴向结构相结合，专门用于增强混凝土元件（图 2），该产品有极大的承载能力和很低的克重，尤其适合用于建筑物外立面。

另外，经编织物增强的混凝土结构也适用于桥梁建设，体现出了该类材料在大跨度建筑结构中的优势。德累斯顿工业大学利用马利莫多轴向缝编机生产的经编织物增强建筑结构，设计了第一座织物增强桥梁，该桥的跨度为8.6 m，宽度为 3 m，其中含有2.5 m3的混凝土，织物使用量为300 m2（图3）。

1.3.2 经编土工材料

土工格栅在建筑业是优良的材料，能大面积吸收和导流水分，防止水土流失，加固地基，可用于公路、铁轨、桥梁和堤坝的建设。此类材料已在国内广泛应用于土木工程之中，如深圳西部隧道、青藏铁路工程以及南水北调工程等。新型的高强度格栅（图 4）在0°和90°方向上都有1 000 kN的抗张强度，织物克重达到3 300 g/m2，并且还有防火涂层。这类产品在采矿防护、屋顶加固和房屋侧墙构件等方面可发挥重要作用。

另外，西格里公司与德累斯顿工业大学联合开发了碳纤维多轴向土工格栅，该产品采用50 K的大丝束碳纤维，通过Malitronic多轴向经编机以560 r/min的机速加工成无屈曲织物，织物的抗张强力可达1 400 N/mm2，与基材复合形成土工加固部件，既有力提升了结构强度，而且又通过大丝束碳纤维的应用降低了成本。

1.3.3 经编隔热、吸声材料

建筑物和建筑物组件必须满足建筑内微气候的需要，并且具有一定的声学性能。在双针床拉舍尔经编机上生产的三维经编间隔织物因其特殊的结构，可以兼具隔热和吸声性能。该类织物在设计和编织时可根据织造参数的变化，生产出规格繁多，适用性广泛的产品，并且可以通过树脂浸润、涂层、层合等工艺拓宽其应用，提升其性能。

经编间隔织物由于其中间层的存在，可以储存大量空气，形成类似双层玻璃窗的夹层隔热保温效果。欧洲研究人员研制出宽40 cm、长 5 m、高 2 cm的经编间隔织物通道形成阳光热能效系统，用以吸收太阳辐射产生的热能，在环境温度为20 ℃时，管道内部的空气温度能够达到140 ℃，可以有效地实现建筑物的能源自给。

国内的研究人员采用不同组织结构的经编间隔织物与树脂结合，制备成吸声复合材料板材，作为交通工具内饰或建筑内墙墙面贴合的吸声材料。间隔织物中的连接纱非常密集且相互交错，使声波在板材内部可以得到充分的反射而转化成热能，其吸声系数的高低可通过间隔织物的组织结构变化以及间隔纱的密度和角度而定。

1.4 经编针织物在医疗保健领域的应用

经编针织物医疗产品在多年的发展中，已经推广到织物保健品和人体植入针织材料等多个领域。

1.4.1 经编疝气修补网

疝是多发病症，传统的治疗方法是将受损组织直接缝合，而采用修补网片对受损组织进行修补治疗，治愈效果好，复发率小于1.5%。

经编疝修补网片（图 5）在针织人体修补材料中应用最为广泛，也最为成功。其原材料包括聚酯、膨化聚四氟乙烯、聚丙烯等。其中，以聚丙烯单丝经经编工艺织造成的网状结构，具有强度高、软化温度高（适合高温灭菌）、排异小、可在很快时间内形成纤维组织沉积层、生物相容性好等优良特点。目前，经编聚丙烯疝修补网的孔径为 1 ～ 4 mm，恰当的孔径使纤维细胞胶原质和循环组织顺利的长入，从而可以使网片与人体充分结合。

1.4.2 经编人造血管

当人类的血管发生病变或严重破损时，血管的移植成为挽救生命的必要手段，因此，人造血管应运而生。经编人造血管不易卷边、不易脱散、抗蠕变性能好，比机织人造血管更便于缝合，被看作是当今人造血管的优选材料。

经编人造血管（图 6）由双针床经编机生产，并且该机型已经实现国产化，采用多把花梳和地梳，可以织造出单根、分叉等多种结构形态和多种尺寸的人造血管，以适应不同使用要求。经编人造血管的原材料通常为涤纶或蚕丝。蚕丝人造血管比聚酯纤维人造血管更柔软，更有弹性，其直径仅为1 mm，不易产生血栓，并且其蛋白质成分可与人体内组织相容，对需要更换血管的幼小患者也非常实用，因此，蚕丝人造血管成为近年来业界开发的重点。

1.4.3 保健型功能经编间隔产品

国外某企业将传感器附着在RD6N型双针床经编机生产的间隔织物内部，由存在背部病灶或长期存在背痛的患者穿着，在体表跟踪监测脊椎骨姿态，当穿着者坐姿不佳时，会通过轻微振动在人体背部产生静态载荷，发出警报，预防背部疼痛或避免疼痛加剧。

经编间隔织物还可被制成手术台台垫或病床床垫。在长时间的手术中，有效缓解患者因局部血管受压变形，血液循环受阻而引起的现“压痛”。与传统的凝胶体毡相比，可更有效地分散压力、导湿并且维持病人的体温。这种台垫可使受压部位的压力降低25%，大幅降低压痛的产生几率。另外，由于经编间隔类织物厚度较大，可以在间隔层内部布置多种监测感应器，在患者卧床期间，全方位实时监控体征，如出现指标异常，可以第一时间做出警示，争取抢救和治疗的宝贵时间，可用于急诊和重症监护的环境中。

1.4.4 经编矫形器

经编间隔织物能在医疗或康复中心用作矫形器（图 7）或绷带材料，通过改善身体支撑和运动系统的形状和功能，使某些常见的骨科问题得以缓解，稳固四肢、降低病变带来的肢体压力。这种矫形器使用氨纶和复合涤纶纱线作为主要原料，在织造中，通过改变垫纱参数、穿纱方式、弹性纱线的细度和纱线张力来实现织物结构中的弹性渐变，在不同的区域产生应力-应变特征，穿着舒适，并且可实现热量和水汽的传送，以调整矫形器和穿着者皮肤间的微气候。

1.5 经编针织物在陆路交通领域的应用

陆路交通行业是产业用经编针织物应用的朝阳领域。随着民用复合材料的开发和推广，经编增强复合材料已经逐渐引起了汽车和高速列车两大行业的关注。经编复合材料在力学性能上与传统金属材料相比，具有更大的优势，可以满足新型陆路交通工具力学性能（表 1）和耐老化性能强要求，并且可以实现易保养、易维修的目标。此外，经编间隔织物在汽车座椅内饰上的应用也逐渐趋于成熟，并为实现座椅减震、吸声等功能发挥着重要的作用。

1.5.1 多轴向多层经编增强壳体

宝马公司近年推出的i系列电动汽车的乘客舱整体架构都是由碳纤维增强塑料制得，包括强度要求最高的A柱和B柱等部位。开发人员选择西格里公司提供的24 K的碳纤维，加工出克重为600 g/m2的经编多轴向布，以多层多轴向布叠加，形成超厚的织物增强结构，再通过真空辅助传递模塑工艺形成形状复杂且拥有大曲度的部件。这种新型车体满足了电动车的轻质要求，据粗略统计，使用碳纤维增强复合材料替代传统材料，可使整车减重至少100 kg以上，有效提升了该车的续航能力

另一方面，近年来，国内的轨道交通急速发展，为进一步提升列车壳体强度，设计人员采用了48层碳纤维多轴向经编织物增强的复合材料，用于生产地铁和高速列车车头壳体。这种多层超厚的材料具有高强度、低蠕变、纤维含量高、抗冲击性能好、使用寿命长等优点，现已成功应用在杭州的地铁车头上。

此外，在车体结构上，织物增强复合材料也发挥出了优势。列车的壳体结构占整车质量的13% ～ 15%，因而，壳体结构的轻量化是使列车减重的重要途径。法国国营铁路公司利用碳纤维经编复合材料代替铝制或钢制的车体，在实现质量降低25%的同时，还充分表现出了复合材料在振动性能、绝热性能和声学性能等诸多方面的优点，并且列车的舒适性也有所提高。

1.5.2 经编汽车座椅内饰材料

对于汽车座椅用织物，从重量、最低顶破强度、耐磨性和耐老化性等方面均有严格的要求，经编织物的轻质、耐用、织物结构稳定等特性可以完全满足行业标准需要。欧洲每年用于制作汽车座椅的织物中，经编织物的比重占到50%以上，一定程度上替代了传统海绵材料（图 8）。通过压缩性能测试显示，在初始厚度相近的情况下，在塑性塌陷阶段，经编间隔材料所承受的最大压力是传统海绵材料的 3 ～ 4 倍。另外，汽车内饰用经编间隔织物还具有降噪和防震等性能，如采用特殊纤维材料织造，还可具有阻燃等功能。

2 我国产业用经编针织物发展的建议

当今，产业用经编针织物的发展突飞猛进，成为了重要的经济增长点，因而需要行业内有一整套研发、生产、推广、应用的产业链条，注重人才培养、行业信息整合以及应用领域创新，以改变大多数企业技术水平薄弱、研发投入不足以及产品低水平重复等问题，使产业用经编针织物行业实现良性发展。

2.1 加大研发的力度

行业中的中小型企业资金力量薄弱、人力资源有限，导致研发和设备改造升级缓慢，严重阻碍新产品的开发，其产品出现严重的同一化和低水平重复的问题。因而，寻求与高等院校或科研机构的合作是一条调整产品结构、提升产品竞争力的有效途径。利用相关机构的人才、理论和仪器设备优势，结合企业市场敏锐度高的特长，形成产学研链条，促进新技术、新工艺的研发，实现产品差别化，拓宽应用领域，避免恶性竞争。

2.2 加强专业人才的培养

人才培养已经被诸多产业用经编针织品企业列为重要的发展战略内容之一。但国内大多企业对人才的培养缺乏系统化统筹，没有针对性。因此，可以选择与高校等学术、科研机构紧密结合，利用其软件和硬件优势，充分结合生产实践，通过培训与合作增强员工技术水平、提高业务能力、加强员工创新思维、提升研发能力，培养创新型和技术型人才，并通过科学整合人力资源，最大限度地发挥人力资源优势。

2.3 加强平台的建设

我国产业用经编针织品企业普遍规模较小，在与大型企业的交流与衔接时处于劣势，信息量小，缺乏市场敏锐度，盲目跟从，产品升级缓慢。所以，必须通过建立产业集群地，对资源进行充分整合和有效利用，提高效率与效益，推进产业升级；通过建立信息化平台，使集群地内部的企业实现资源共享，及时了解国内外同行发展的动态以及新产品、新工艺和新市场的开拓动向。良性平台的建设，将会大步提升产业的整体发展。

2.4 加强新应用领域的开发

目前，我国产业用经编针织品的应用范围较窄，企业缺乏开阔眼界和思路，因而需要进一步加强产品应用创新，并且对产品结构和发展模式进行革新。要沿着产品功能化、使用周期可循环化、技术集成化和应用导向化的趋势发展。新的应用领域和途径的开拓，可以带动设备的研发、原料的创新、织造水平的提升以及后整理技术的革新，使整条产业链乃至全行业得到总体发展，极大地促进经济建设。

3 结语

在我国未来的产业用经编产品行业发展中，应合理利用资源，立足于研发自主创新的技术和产品，满足市场需求，调整产品结构，提升产品附加值，生产出差别化、高端化的产品，提高企业的核心竞争力，使产品向更广泛更深入的领域渗透，保证产业用经编针织物行业实现健康、有序的发展。

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