一種毛型織物坯布厚度的預測方法與流程
2023-09-21 11:10:55 1
本發明涉及一種毛型織物坯布厚度的預測方法，屬於紡織技術領域。
背景技術：
毛型織物坯布厚度是影響其終端產品風格特徵的重要因素，若能有效預測該項數據，則對於這類產品的設計者而言，就能提高對織物結構的設計效率，同時對於這類產品的生產者而言，就能提高對後整理相關工藝的設計效率。目前，織物厚度值均通過專用的測試儀器經實測獲得，即只能進行檢驗與評價，而未能實現有效預測，從而達不到針對性的控制。
技術實現要素：
為提高毛型織物的結構設計效率以及後整理工藝制定效率，提出了一種毛型織物坯布厚度的預測方法。該種方法是在分析紗線交織結構的幾何關係基礎上，將交織結構分為3種類型，並利用傳統品種的技術資料，包括織物組織、坯布的緯密與經密、緯紗與經紗的股數、緯紗與經紗中單股毛紗的線密度與橫截面內的平均纖維根數、緯紗與經紗所用纖維的平均體積密度、織造長縮率等相關數據，推導並建立了3個應用於不同交織結構類型的毛型織物坯布厚度預測模型。
毛型織物所用紗線一般為雙股或單股。假設：r表示織物在1個組織循環內的緯紗根數,根；u表示織物組織中緯紗直接相鄰的次數,次；v表示織物組織中1根經紗與緯紗交織的最多次數,次；mw表示坯布的緯密設計值，根/10cm；mj表示坯布的經密設計值,根/10cm；hw表示坯布中相鄰緯紗的平均軸間距，μm；hj表示坯布中相鄰經紗的平均軸間距,μm；dw表示坯布中緯紗的當量直徑，μm；dj表示坯布中經紗的當量直徑，μm；hw表示坯布中緯紗的屈曲波高,μm；hj表示坯布中經紗的屈曲波高,μm；如示意圖所示。
毛型織物坯布厚度預測模型因坯布結構類型不同而不同、模型的結構因素因坯布結構類型不同也有所不同，涉及紗線交織規律、坯布緯密、坯布經密、緯紗細度、經紗細度。實際應用時，在分析織物組織相關數據的基礎上，根據坯布的緯密與經密、緯紗與經紗的股數、緯紗與經紗中單股毛紗的線密度與橫截面內的平均纖維根數及其所用纖維的平均體積密度等設計源數據，分別利用式(1)、式(2)以及式(3)與式(4)直接獲得模型應用時所需的參數值；厚度預測模型的選用，基於坯布中緯紗與經紗在交織點處附加屈曲波高的存在情況，為此先分別利用式(5)與式(6)判斷毛型織物坯布結構類型，再利用相應預測模型進行預測，具體如下：
第一步：計算毛型織物坯布中相鄰紗線平均軸間距
1.計算相鄰緯紗的平均軸間距hw
2.計算相鄰經紗的平均軸間距hj
第二步：計算毛型織物坯布中紗線的當量直徑
1.計算緯紗當量直徑dw
利用式(3)計算緯紗的當量直徑。式中，qw表示緯紗的合股根數(qw＝2或qw＝1)；ntw表示緯紗中單股毛紗的設計線密度，tex；nw表示緯紗中單股毛紗橫截面內的平均纖維根數，根；γw表示緯紗所用纖維的平均體積密度，g/cm3。
2.計算經紗當量直徑dj
利用式(4)計算經紗的當量直徑。式中，qj表示經紗的合股根數(qj＝2或qj＝1)；ntj表示經紗中單股毛紗的設計線密度，tex；nj表示經紗中單股毛紗橫截面內的平均纖維根數，根；γj表示經紗所用纖維的平均體積密度，g/cm3。
第三步：判斷毛型織物坯布結構類型
利用式(5)與式(6)判斷坯布結構在達到平衡態時的緯紗屈曲波結構相與經紗屈曲波結構相。
通常為以下情況之一：
1.毛型織物坯布結構類型ⅰ：關係式(5)與(6)同時成立，表明坯布中將同時不存在緯紗附加屈曲波高與經紗附加屈曲波高。
2.毛型織物坯布結構類型ⅱ：關係式(5)成立、關係式(6)不成立，表明坯布中將不存在緯紗附加屈曲波高，但存在經紗附加屈曲波高。
3.毛型織物坯布結構類型ⅲ：關係式(5)與(6)同時不成立，表明坯布中將同時存在緯紗附加屈曲波高與經紗附加屈曲波高。
第四步：選擇預測模型並預測厚度數據
模型1：用於預測坯布結構為類型ⅰ的毛型織物坯布厚度δ1，μm；如方程式(7)所示。
δ1＝67.33691-47.42866r+98.19392u+1.005332hw-1.232685dw+0.8751514dj(7)
模型2：用於預測坯布結構為類型ⅱ的毛型織物坯布厚度δ2，μm；如方程式(8)所示。
δ2＝131.9903+48.98912r-38.03234u-114.1888v+0.5161527hw(8)
-0.0559637hj+0.7162313dw-0.2760912dj
模型3：用於預測坯布結構為類型ⅲ的毛型織物坯布厚度δ3，μm；如方程式(9)所示。
δ3＝101.7454+0.06007207r+3.471371u-10.24731v+0.9299557hw(9)
-0.1761584dw+0.115129dj
有益效果
結果表明，在判斷紗線交織結構類型的基礎上，選用相應的厚度預測模型可以快速而又有效地預測毛型織物的坯布厚度，且3個預測模型的復相關係數分別達到0.9975、0.9771與0.8245，如附1的數據表所示，其驗證實驗所得數據符合常規，如附2中表2的對應列所示。由此，提高了毛型織物的結構設計效率以及後整理工藝制定效率。
附圖說明
圖1為毛型織物坯布中，經紗與緯紗交織時屈曲波高分析示意圖；
圖中：沿著毛型織物坯布的經向，o1表示某緯組織點處的緯紗軸心位置、o2表示相鄰經組織點處的緯紗軸心位置；hw表示坯布中相鄰緯紗的平均軸間距，μm；hw表示坯布中緯紗的屈曲波高,μm；hj表示坯布中經紗的屈曲波高,μm；δ表示毛型織物坯布厚度,μm。
具體實施方式
以下結合附圖具體說明本發明技術方案。
實際應用時，以試樣編號1、2、3、4、5為例，根據附2中表1所示信息，先分析織物的組織結構相關參數值，如附2中表2的r、u與v所在列數據；再根據坯布的緯密與經密、緯紗與經紗的股數、緯紗與經紗中單股毛紗的線密度與橫截面內的平均纖維根數及其所用纖維的平均體積密度等設計源數據，利用式(1)、式(2)以及式(3)與式(4)分別獲得模型應用時所需的其它參數值，如附2中表2的對應列所示；厚度預測模型的選用，如圖1所示，基於坯布中緯紗與經紗在交織點處附加屈曲波高的存在情況，為此，先分別利用式(5)與式(6)判斷毛型織物坯布結構類型，如附2中表2的對應列所示，再利用相應預測模型預測其厚度值，結果如附2中表2的對應列所示，具體如下：
第一步：計算毛型織物坯布中相鄰紗線平均軸間距
1.計算相鄰緯紗的平均軸間距hw，結果如附2中表2的hw所在列數據。
2.計算相鄰經紗的平均軸間距hj，結果如附2中表2的hj所在列數據。
第二步：計算毛型織物坯布中紗線的當量直徑
1.計算緯紗當量直徑dw
利用式(3)計算緯紗的當量直徑。式中，qw表示緯紗的合股根數(qw＝2或qw＝1)；ntw表示緯紗中單股毛紗的設計線密度，tex；nw表示緯紗中單股毛紗橫截面內的平均纖維根數，根；γw表示緯紗所用纖維的平均體積密度，g/cm3。結果如附2中表2的dw所在列數據。
2.計算經紗當量直徑dj
利用式(4)計算經紗的當量直徑。式中，qj表示經紗的合股根數(qj＝2或qj＝1)；ntj表示經紗中單股毛紗的設計線密度，tex；nj表示經紗中單股毛紗橫截面內的平均纖維根數，根；γj表示經紗所用纖維的平均體積密度，g/cm3。結果如附2中表2的dj所在列數據。
第三步：判斷毛型織物坯布結構類型
利用式(5)與式(6)判斷坯布結構在達到平衡態時的緯紗屈曲波結構相與經紗屈曲波結構相。
結果為以下情況之一：
1.毛型織物坯布結構類型ⅰ：關係式(5)與(6)同時成立，表明坯布中將同時不存在緯紗附加屈曲波高與經紗附加屈曲波高，如試樣編號為1與2的坯布結構類型。
2.毛型織物坯布結構類型ⅱ：關係式(5)成立、關係式(6)不成立，表明坯布中將不存在緯紗附加屈曲波高，但存在經紗附加屈曲波高，如試樣編號為3與4的坯布結構類型。
3.毛型織物坯布結構類型ⅲ：關係式(5)與(6)同時不成立，表明坯布中將同時存在緯紗附加屈曲波高與經紗附加屈曲波高，如試樣編號為5的坯布結構類型。
第四步：選擇預測模型並預測厚度數據
模型1：用於預測試樣結構類型為ⅰ、編號分別為1與2的坯布厚度，利用方程式(7)進行。結果如附2中表2的「厚度預測值」所在列對應數據。
δ1＝67.33691-47.42866r+98.19392u+1.005332hw-1.232685dw+0.8751514dj(7)
模型2：用於預測試樣結構類型為ⅱ、編號分別為3與4的坯布厚度，利用方程式(8)進行。結果如附2中表2的「厚度預測值」所在列對應數據。
δ2＝131.9903+48.98912r-38.03234u-114.1888v+0.5161527hw(8)
-0.0559637hj+0.7162313dw-0.2760912dj
模型3：用於預測試樣結構類型為ⅲ、編號為5的坯布厚度，利用方程式(9)進行。結果如附2中表2的「厚度預測值」所在列對應數據。
δ3＝101.7454+0.06007207r+3.471371u-10.24731v+0.9299557hw(9)
-0.1761584dw+0.115129dj
附1：毛型織物坯布厚度預測模型的相關數據表
附2：驗證實驗相關資料
1.試樣與測試
試樣種類與相關源數據如表1所示。
表1試樣種類與相關源數據
測試方法：參照中華人民共和國標準gb/t3819-1997《紡織品和紡織製品厚度的測定》。
測試儀器：織物手提厚度儀。
2.實驗結果
表2相關分析與計算結果