Вязание основовязаным способом — самая быстрая технология формирования полотна в текстильной промышленности

При поперечном вязании (тип, который используют ручные вязальщицы и круглovязальные машины) одна нить проходит горизонтально по полотну, образуя петли на последовательных иглах. Если одна петля рвется, полотно может «поехать» — распуститься вдоль столбика. При продольном вязании у каждой иглы есть собственная нить, идущая вертикально (в направлении основы). Эти нити образуют петли, которые переплетаются с соседними нитями благодаря контролируемым боковым движениям. Поскольку у каждой иглы своя нить, трикотаж продольного вязания устойчив к спусканию петель: обрыв одной нити влияет только на одну петлю, а не на весь столбик. Это структурное различие делает продольное вязание идеальным для белья, чулочно-носочных изделий и технических тканей, где важна размерная стабильность.

Намотайте тысячи параллельных нитей на секционные навои основы — большие цилиндрические валы, которые устанавливаются на машину для вязания основовязаного трикотажа. Типичной трикотажной машине требуется 2–4 навоя основы, каждый из которых несёт 2 000–5 000 концов нитей. Все нити на одном навое должны иметь одинаковое натяжение и длину — даже небольшие отклонения вызывают видимые дефекты (туго или слабо затянутые петли) в полотне. Подготовка основы для основовязаной технологии по принципу идентична подготовке основы для ткачества, и это самая трудоёмкая часть процесса — смена навоев на широких машинах может занимать часы.

Каждый основовязальный валик подает свои нити через направляющую планку — длинную плоскую планку, расположенную по всей ширине машины и оснащенную одним направляющим глазком на каждую нить. Направляющая планка удерживает нити в нужном положении и перемещает их в боковом направлении (влево или вправо) между рядами игл, создавая переплетающийся рисунок. На трикотажной машине тricot бывает 2–4 направляющих планки; на рашелевой машине их может быть до 78. Каждая направляющая планка движется независимо по запрограммированному рисунку — сочетание движений всех направляющих планок определяет структуру полотна. Направляющие планки являются «ткацким станком» основовязания: они задают рисунок так же, как ремизы задают переплетение в ткани.

Цикл вязания на основовязальной машине состоит из двух основных движений. Наложение — это боковое движение игольницы с направляющими при положении игл в зацепления — нить обвивает иглу, образуя петлю. Недоналожение — это боковое движение при положении игл в незацепления — нить проходит по изнаночной стороне полотна к новой позиции иглы. Наложение определяет, вокруг какой иглы обвивается каждая нить; недоналожение определяет, на какое расстояние каждая нить смещается в боковом направлении между рядами. Вместе они определяют структуру полотна — от простого трикотажа тricot (наложение на 1 иглу, недоналожение на 1 иглу) до сложных многогребенчатых переплетений.

Трикотаж (от французского tricoter, вязать) — это простейшая и самая распространённая структура основовязаного полотна. Используются два гребёночных прутка. Передний гребёночный пруток прокладывает нити в одном направлении (например, вправо), а задний — в противоположном направлении (влево). Это создаёт полотно с гладкой лицевой стороной, на которой видны тонкие вертикальные рубчики (петельные столбики), и фактурной изнаночной стороной с горизонтальными протяжками. Трикотаж является стандартным материалом для белья, подкладок и флиса с ворсом. Трикотажная машина Karl Mayer HKS производит это полотно со скоростью 3 000–4 000 петельных рядов в минуту — каждый ряд одновременно образует петли по всей ширине машины.

Раше-машины используют крючковые иглы (вместо составных игл трикотажных машин) и могут работать с гораздо более толстыми и разнообразными нитями. При управлении направляющими планками с помощью жаккардового механизма раше-машины производят ажурные структуры: сетки, сеточные полотна и сложные кружевные узоры. Жаккардовая система индивидуально управляет переплетением каждой нити в направляющей планке, что позволяет создавать уникальный узор для каждой нити — эта возможность формирует сложные цветочные и геометрические рисунки машинного кружева. Раше-кружевные машины с 78 направляющими планками и жаккардовым управлением выпускают полотна поразительной сложности на промышленных скоростях.

Основная технология производства эластичных тканей — купальники, спортивная одежда, корректирующее белье и компрессионные изделия — это основовязание. Нить спандекса подается через специальную направляющую планку с контролируемым натяжением. Спандекс вяжется в структуру ткани вместе с основными нитями из полиэстера или нейлона. Рисунок работы направляющей планки определяет, обеспечивает ли спандекс одностороннюю эластичность (по основе или по утку) или двустороннюю (в обоих направлениях). Типичная ткань для купальников содержит 78–82% нейлона и 18–22% спандекса и вырабатывается на основовязальной машине Karl Mayer — именно такая структура ткани сделала возможным современный соревновательный купальник.

Двухиглоходные рашелевые машины могут производить объёмные распорные ткани — два наружных слоя ткани, соединённых слоем мононитей, которые раздвигают слои, создавая сжимаемую, воздухопроницаемую структуру типа «сэндвич». Толщина распорного слоя может составлять 2–20 мм. Такие ткани заменяют поролоновые наполнители в матрасах, стельках обуви, подушках автомобильных сидений и спортивных защитных элементах, поскольку они воздухопроницаемы (воздух циркулирует через распорный слой), стираемы, перерабатываемы (один полимер) и сохраняют упругость на протяжении миллионов циклов сжатия.

Основовязальные машины, адаптированные для технического текстиля, могут производить мультиаксиальные ткани — слои прямых (нескрученных) нитей, ориентированных под углами 0°, 90°, +45° и -45° и скреплённых лёгким основовязаным стежком. Такие ткани используются в качестве армирующего материала в волокнистых композитах для лопастей ветрогенераторов, конструкций самолётов, лодок и автомобильных компонентов. Поскольку армирующие волокна остаются прямыми (не изогнутыми, как в тканом полотне), мультиаксиальные основовязаные ткани обеспечивают более высокие механические свойства на единицу массы по сравнению с тканым армированием. Нитями могут быть стекловолокно, углеволокно или арамид (кевлар).

Основовязаные трикотажные полотна окрашивают и отделывают на том же оборудовании, что и тканые ткани, — jet-красильных машинах, ракловых рамах и каландрах. Однако при мокрых процессах основовязаные полотна требуют тщательного контроля натяжения, поскольку они более растяжимы, чем тканые ткани, и могут необратимо деформироваться при чрезмерном растяжении. Термофиксация на ракле при 180–200°C стабилизирует размеры полиэфирных и нейлоновых основовязаных полотен. Для футера с начесом (основной продукт основовязаного трикотажа) поверхность полотна поднимают на ворсовальной машине: вращающиеся валы, покрытые проволочной гарнитурой, вытягивают петли волокон на поверхность, создавая мягкий теплоизолирующий ворс флисовых курток и одеял.

Преимущество основовязания по скорости перед другими технологиями формирования полотна поразительно. Один трикотажный машинный комплекс Karl Mayer HKS 3-1, работающий со скоростью 3 500 рядов петель в минуту при калибре 28 игл на дюйм и ширине 130 дюймов, производит примерно 500–600 квадратных метров полотна в час. Сопоставимый ткацкий станок (рапирный, 600 прокидок в минуту, ширина 130 дюймов) производит примерно 40–60 квадратных метров в час. Основовязание в 10 раз быстрее. Компромисс заключается в гибкости: изменение структуры полотна требует смены навоев и настройки направляющих планок — процесс, занимающий от нескольких часов до нескольких дней, в отличие от минут для машины поперечного вязания. Основовязание превосходно подходит для крупносерийного производства стандартизированных полотен.

Основовязание занимает уникальное место между ткачеством и трикотажем поперечного вязания. Оно производит ткани быстрее, чем любой из этих способов, и обладает свойствами, которые могут имитировать оба: стабильностью и размерной контролируемостью, как у тканого полотна, и растяжимостью и облегающей способностью, как у трикотажного полотна. Эволюция технологии от механического управления рисунком (цепные звенья) к электронному жаккарду (индивидуальное управление каждой иглой) расширила её возможности от простого бельевого трико до сложных технических текстильных материалов для композитов аэрокосмической отрасли. Karl Mayer, ведущий производитель, продолжает наращивать скорости и возможности: современные машины включают контроль качества прямо на машине, предиктивное техобслуживание и цифровое проектирование рисунков. Основовязание представляет собой наиболее близкий подход текстильной промышленности к непрерывному производству — неустанную оптимизацию принципа петлеобразования, который движет текстильным машиностроением со времён чулочного станка Уильяма Ли в 1589 году.