紡織製管流程

在本實驗中所使用的編織(braiding)技術所指的意思就是由攜紗器 在軌道盤行走而織造成織物。在編織裡不用經緯紗等字眼，取而代之的 是軸向紗及編織紗；軸向紗代表直線而平行於編織軸的紗線，而編織紗 就是由攜紗器(carrier)所攜帶的紗線，正常情況下，編織紗會與軸向紗成 一斜角關係^[129]。圖 3.3 為本研究實驗所使用的編帶機機台照片，圖 3.4 則為其編織機構之示意圖。編帶機的主要部份有攜紗器(carrier)、軌道盤 (track plate)，與芯軸(mandrel)。攜紗器的主要功能是負責攜帶編織紗在 軌道盤上面沿著固定的軌道路徑進行運動，在運動的同時，將其所攜帶 之編織紗繞在芯軸上。攜紗器基本上是由軌道軸(與軌道連接的部份)、

紗輪軸(裝紗輪)、張力裝置、與紗線釋放機構所構成。與攜紗器相連的 是軌道盤，軌道盤有8 字行的軌道，提供攜紗器路徑之用，而在軌道盤 下方有棘齒輪(horn gear)，負責抓取與釋放攜紗器，最下層的基板是固定 棘齒輪與軌道盤之用。

圖 3.3 十六錠編帶機

圖3.4 編帶機編織結構示意圖^[129]

如圖 3.5 所示，攜紗器的運動是在一棘齒輪行走約半圓，然後進入 相鄰的另一個棘齒輪，相臨兩棘齒輪旋轉方向剛好相反，一個順時針另 一個反時針，棘齒輪只有自轉並沒有公轉，但是由於有離合的裝置攜紗 器以S 型的路徑繞著軌道盤公轉，其中有一半的攜紗器以順時針方向公 轉，另一半逆時針。所有攜紗器釋放之編織紗會形成角錐狀，從軌道盤

收縮至芯軸，這角錐稱之為聚合錐(convergence cone)，角錐之頂角及錐 長屬重要的設計因素。芯軸的形狀將決定了最後織物的形狀，最常見的 是圓管，而其他型態如方形、葫蘆形，甚至非軸對稱的形狀都可以編織。

在編織時對於截面不變或截面漸大的芯軸，較容易編織，然而對於漸縮 的芯軸編織則較困難，甚至對於曲率過大的漸縮芯軸，編織成型點甚至 會離開芯軸表面，而使得織物形狀無法控制，對於這種情形，就必須以 特殊的技巧來克服。

圖3.5 棘齒輪與攜紗器運動示意圖^[129]

由於芯軸在編織完成並定型後必須取出，在嘗試多種不同的材料 後，決定採用鉛線外覆矽膠管作為芯軸。由於採用的鉛線硬度較高，不 易通過編帶齒輪，因此改以定滑輪裝置，加掛重物並將向上牽引的張力 固定。經測試後發現，張力維持在300 公克重時，能得到最佳的編織結 構。另外，在預備實驗中發現只有一層的 PLA 織物在拔除芯軸後，管壁 的孔徑很容易因為導管的彎曲而改變；兩層以上則沒有這個缺點。

將 20 號鉛線置入等長的矽膠管中，得到直徑為 1.74 mm 的芯軸 (mandrel)，再以 16 錠編帶機在芯軸的表層纏繞編織，製作出一條以鐵絲

與矽膠管為軸心，外覆網狀PLA 紗線的實心織物。以此織物為芯軸重複 以上編織步驟，製作出有兩層 PLA 紗線的實心索帶狀織物(如圖 3.6)。

經測試後發現，置入170 ℃烘箱中定溫加熱 90 min，能使 PLA 織物結構 達到最佳的固定效果。最後將實心織物兩端剪斷，先後抽出鉛線與矽膠 管後，即可得到三次元立體空心圓管。

圖 3.6 實心織物模型