精紡織物彎曲和剪切性能的預測方法
2023-07-02 05:55:06 1
專利名稱：精紡織物彎曲和剪切性能的預測方法
技術領域：
本發明涉及紡織面料的性能預測，特別是精紡毛型織物彎曲和剪切性能的預測方法。
隨著人類生活水平的提高，織物的手感和成形性已經成為面料的重要品質性能，而強度和耐磨性則退居為次要品質性能，特別對精紡毛型織物等高檔面料而言，手感和成形性是面料設計時必須考慮的重要內容。為此，日本的風格計量與標準化研究委員會於20世紀70～90年代進行過數輪研究，開發出由織物的彎曲、剪切等基本力學性能客觀評判其手感和成形性的定量方法。但是，由於一直沒有找到織物彎曲、剪切等基本力學性能的定量預測方法，生產中只能憑藉經驗推測織物手感等性能，當原料或加工方法變化時，經驗型預測方法往往無能為力，必須進行先鋒試驗，不但增加成本，而且延誤時間。
另一方面，目前面料的計算機輔助設計(CAD)軟體也迫切需要織物彎曲變形和剪切變形性能的預測技術。因為現有CAD軟體的著裝模擬功能不真實，直接影響到它的推廣應用價值。所謂著裝模擬，就是假想將設計的面料製作成已知款式的服裝，在屏幕上演示服裝的視覺效果。由於這些軟體都無法預測面料的彎曲變形和剪切變形性能，也就是說根本不知面料製成服裝後是挺括還是懸垂的成形效果，可能拿一塊柔軟的面料在制服或更加硬挺的風衣上模擬，模擬效果自然與真實情況差距甚大。
我們在長期檢測和熟知面料性能的基礎上，首先通過理論推導獲得預測面料彎曲、剪切性能指標的數學模型，而後通過對工廠批量生產的50多種精紡毛料的實驗研究，確定出預測方程中的各組常數。
本發明的技術方案是一種用於精紡毛型織物彎曲和剪切性能的預測方法，其特徵在於該方法包括下列步驟a.原料和工藝審核，利用本方法的被預測織物必須同時滿足下列三個條件①原料60支以上的細羊毛純紡或與其細度相當的滌綸等毛型化纖混紡；若通過雙組分複合紡紗或交織的方法應用化纖長絲，其含量為1～35％；
②紡織工藝採用毛精紡工藝路線，單紗捻係數60～170，股線反向加捻的捻係數80～160；③染整工藝毛條染色或匹染的常規毛染整工藝，加常規柔軟劑整理。
b.從待預測織物設計方案獲取下列物理參數Nt——織物經紗或緯紗的線密度，單位為tex；n——成品織物的經紗或緯紗密度，單位為根/cm；E1——織物的經向緊度(％)E2——織物的緯向緊度(％)L——織物組織循環中紗線的平均浮長，L＝(F1+F2)/2；其中F1＝(A1+A2)/t1+|A1-A2|/[(A1+A2)t1]F2＝(B1+B2)/t2+|B1-B2|/[(B1+B2)t2]A1、A2——組織循環中沿經紗方向經緯組織點數；B1、B2——組織循環中沿緯紗方向經緯組織點數；t1、t2——組織循環中經緯紗沿經緯方向的交錯數；c.織物彎曲性能預測織物彎曲性能由織物的經向彎曲剛度、緯向彎曲剛度、經向彎曲滯後和緯向彎曲滯後綜合表徵，其經向或緯向彎曲剛度B(單位cNcm2/cm)由公式(1)計算B×102＝Cb0+(Cb1+Cb2Nt2/100)n/100…………(1)經向或緯向彎曲滯後2HB(單位cNcm/cm)由公式(2)計算2HB×102＝-Chb0+Chb1B+Cbb2Nt……………(2)式中Cb0、Cb1、Cb2和Chb0、Chb1、Chb2為選定常數。
d.織物剪切性能預測
織物剪切性能由織物的經向剪切剛度、緯向剪切剛度、剪切變形0.5度和5度時的經向剪切滯後及緯向剪切滯後綜合表徵。其中織物經向或緯向剪切剛度G(單位cN/cm(°))由公式(3)計算G＝-Cg0+(Cg1E1+Cg2E2)/100-Cg3L2…………(3)剪切變形0.5度時織物的經向或緯向剪切滯後量2HG(單位cN/cm)由公式(4)計算2HG＝-Chg0+Chg1G+Chg2Nt+Chg3L…………(4)剪切變形5度時織物的經向或緯向剪切滯後量2HG5(單位cN/cm)由公式(5)計算2HG5＝-Chg0』+Chg1』G+Chg2』Nt+Chg3』L………(5)式中Cg0、Cg1、Cg2、Cg3、Chg0、Chg1、Chg2、Chg3和Chg0』、Chg1』、Chg2』、Chg3』為選定常數。
所述常數Cb0、Cb1、Cb2、Chb0、Chb1和Chb2的取值範圍為
所述常數Cg0、Cg1、Cg2、Cg3的取值範圍分別為0.5～1.0、1.0～2.0、1.0～2.0、0.1～0.5。
所述常數Chg0、Chg1、Chg2、Chg3及Chg0』、Chg1』、Chg2』、Cng3』的取值範圍為
請注意
①由於經緯紗在織造和染整加工過程中經受的應力歷史不同，織物經緯向性能預測公式中的常數大小略有差異。
②所謂高密織物是指下表所示的經緯向緊度較大的織物，般都是經向高密，經紗的緊密擠壓使得與其交織的緯紗比普通織物更加密集、剛硬，所以高密織物緯向彎曲性能的預測公式也與普通織物不同。
高密織物的緊度(％)
③織物後整理時若不加柔軟劑，彎曲和剪切性能指標的預測值應該在方程(1)-(5)計算值基礎上提高約10％。
本發明的技術效果1.利用本發明，可由精紡織物的經紗和緯紗的線密度、成品織物中經紗和緯紗排列密度、織物的經緯向緊度、組織循環中紗線的平均浮長等設計參數預測織物的彎曲性能和剪切性能，預測結果的精確度比傳統的經驗型方法有了大幅度提高；2.本發明為織物手感和成形性等服用性能的定量預測奠定了重要基礎；3.利用本發明可完善現有面料CAD軟體的著裝模擬功能，並開發面料性能預測的計算機輔助新功能。
具體實施例方式
和實施例抽取工廠批量生產的5種精紡毛型織物，它們的設計方案如表1所示。對表1所列織物的原料和工藝審核，均滿足本發明預測對象的三條件。根據上述預測方法和經驗，我們選取方程(1)-(5)的常數如表2，從而獲得一組預測方程如表3所示。
表1 設計方案
表2 選定常數的一例
表3 一組有實用價值的預測方程*
*右下標「1」表示織物的經向參數，「2」表示織物的緯向參數。
利用表3的預測方程對表1中的五種精紡織物進行預測計算，並採用國際公認的KES-FB2織物彎曲試驗儀和KES-FB1織物剪切試驗儀測量織物性能，其結果列於表4、表5，預測的誤差率也列入表4、表5。
表4 織物彎曲性能的實測值、預測值及誤差率(％)
表5 織物剪切性能的實測值、預測值及誤差率(％)
表4和表5的數據及另外36種織物的實驗證明，精紡毛型面料彎曲剛度和剪切剛度預測的誤差率不大於20％，彎曲滯後量和剪切滯後量預測的誤差率不大於25％。這樣的預測精度比傳統的經驗型預測方法要精確可靠的多，因為經驗型預測方法的誤差率主要取決於技術人員的經驗，憑藉經驗一般只能做定性預測，即便是經驗豐富的技術人員也無法確保定量預測的誤差率不超過50％，原料和工藝變化時經驗型方法更是讓人胸中無數。
本發明還具有一個突出貢獻，即開闢了一條織物手感、成形性等服用性能預測的新路，即首先由原料和結構參數預測織物的彎曲等基本力學性能，而後再由基本力學性能預測手感等服用性能。這樣可以避開織物手感等服用性能與原料和結構間複雜的表面關係，找出各物理量間的本質聯繫，進而找出解決問題的方法。
同時，利用本發明可將現有面料CAD軟體的著裝模擬功能做得更加真實可信，提高其實用價值，並開發面料性能預測的計算機輔助新功能。
權利要求
1.一種用於精紡織物彎曲和剪切性能的預測方法，其特徵在於該方法包括下列步驟a.原料和工藝審核，利用本方法的被預測織物必須同時滿足下列三個條件①原料60支以上的細羊毛純紡或與其細度相當的滌綸等毛型化纖混紡；若通過雙組分複合紡紗或交織的方法應用化纖長絲，其含量為1～35％；②紡織工藝採用毛精紡工藝路線，單紗捻係數60～170，股線反向加捻的捻係數80～160；③染整工藝毛條染色或匹染的常規毛染整工藝，加常規柔軟劑整理；b.從待預測織物設計方案獲取下列物理參數Nt——織物經紗或緯紗的線密度，單位為tex；n——成品織物的經紗或緯紗密度，單位為根/cm；E1——織物的經向緊度(％)E2——織物的緯向緊度(％)L——織物組織循環中紗線的平均浮長，L＝(F1+F2)/2；其中F1＝(A1+A2)/t1+|A1-A2|/[(A1+A2)t1]F2＝(B1+B2)/t2+|B1-B2|/[(B1+B2)t2]A1、A2——組織循環中沿經紗方向經緯組織點數；B1、B2——組織循環中沿緯紗方向經緯組織點數；t1、t2——組織循環中經緯紗沿經緯方向的交錯數；c.織物彎曲性能預測織物彎曲性能由織物的經向彎曲剛度、緯向彎曲剛度、經向彎曲滯後和緯向彎曲滯後綜合表徵，其經向或緯向彎曲剛度B(單位cNcm2/cm)由公式(1)計算B×102＝Cb0+(Cb1+Cb2Nt2/100)n/100…………(1)經向或緯向彎曲滯後2HB(單位cNcm/cm)由公式(2)計算2HB×102＝-Chb0+Chb1B+Cbb2Nt………………(2)式中Cb0、Cb1、Cb2和Chb0、Chb1、Chb2為選定常數；d.織物剪切性能預測織物剪切性能由織物的經向剪切剛度、緯向剪切剛度、剪切變形0.5度和5度時的經向剪切滯後及緯向剪切滯後綜合表徵。其中織物經向或緯向剪切剛度G(單位cN/cm(°))由公式(3)計算G＝-Cg0+(Cg1E1+Cg2E2)/100-Cg3L2…………(3)剪切變形0.5度時織物的經向或緯向剪切滯後量2HG(單位cN/cm)由公式(4)計算2HG＝-Chg0+Chg1G+Chg2Nt+Chg3L…………(4)剪切變形5度時織物的經向或緯向剪切滯後量2HG5(單位cN/cm)由公式(5)計算2HG5＝-Chg0』+Chg1』G+Chg2』Nt+Chg3』L………(5)式中Cg0、Cg1、Cg2、Cg3、Chg0、Chg1、Chg2、Chg3和Chg0』、Chg1』、Chg2』、Chg3』為選定常數。
2.根據權利要求1所述的精紡織物彎曲性能的預測方法，其特徵在於所述常數Cb0、Cb1、Cb2、Chb0、Chb1和Chb2的取值範圍為
3.根據權利要求1所述的精紡織物剪切性能的預測方法，其特徵在於所述常數Cg0、Cg1、Cg2、Cg3的取值範圍分別為0.5～1.0、1.0～2.0、1.0～2.0、0.1～0.5。
4.根據權利要求1所述的精紡織物剪切性能的預測方法，其特徵在於所述常數Chg0、Chg1、Chg2、Chg3及Chg0』、Chg1』、Chg2』、Cng3』的取值範圍分別為
5.根據權利要求1所述的精紡織物彎曲性能的預測方法，其特徵在於對普通織物可採用下列方程進行預測(右下標「1」表示織物的經向參數，「2」表示織物的緯向參數)經向彎曲剛度B1B1×102＝1.1+(2.4+1.4×Nt12/100)n1/100緯向彎曲剛度B2B2×102＝1.0+(0.5+1.45×Nt22/100)n2/100經向彎曲滯後量2HB12HB1×102＝-2.3+0.51×B1+0.04×Nt1緯向彎曲滯後量2HB22HB2×102＝-1.35+0.47×B2+0.035×Nt2經向剪切剛度G1G1＝-0.65+(1.44×E1+1.62×E2)/100-0.16L2緯向剪切剛度G2G2＝-0.9+(1.44×E1+1.76×E2)/100-0.14L2經向剪切滯後量2HG1＝-0.75+0.899×G1+0.018×Nt1+0.082L2HG51＝-0.9+1.5×G1+0.03×Nt1+0.11L緯向剪切滯後量2HG2＝-0.60+0.899×G2+0.018×Nt2+02HG52＝-0.62+1.5×G2+0.03×Nt2+0
6.根據權利要求5所述的精紡織物彎曲性能的預測方法，其特徵在於對高密織物進行預測時，其緯向彎曲剛度B2應改用下面公式計算B2×102＝0.8+(2.5+2.45×Nt22/100)n2/100緯向彎曲滯後2HB2應改用下面公式計算2HB2×102＝-1.60+0.42×B2+0.03×Nt全文摘要
一種精紡毛型織物彎曲和剪切性能的預測方法，其特點是它包括下列步驟①對織物進行原料和工藝審核；②從待預測織物設計方案獲取物理參數經紗和緯紗的線密度、成品織物中經緯紗排列密度、織物的經緯向緊度、織物組織循環中紗線的平均浮長；③選擇常數；④利用方程計算未來織物的性能指標。本發明可由設計參數預測未來織物的彎曲性能和剪切性能，其精確度比傳統的經驗預測有了大幅度提高，可減少新品開發時的先鋒試驗數量，為織物手感和成形性等服用性能的定量預測奠定了重要基礎，並可進一步完善現有面料CAD軟體的著裝模擬功能，開發面料性能預測的計算機輔助新功能。
文檔編號G01N33/36GK1400465SQ02136739
公開日2003年3月5日 申請日期2002年8月30日 優先權日2002年8月30日
發明者王府梅 申請人:東華大學