全毛针织物起毛与起球行为特征和数学建模

摘要

本文对全毛单面纬平针织物进行了马丁代尔耐磨仪的n(0-20000)次的摩擦实验，实测了织物表面毛羽量、织物表观起球数和质量、脱落毛球数和质量随着摩擦次数n的变化规律，以及平衡区中织物上毛球与脱落毛球在形态、质量和密度上的差异。
　　研究结果表明，织物上毛羽量与织物真实起球数间的相互影响显著。二者均为不同斜率的两段线性区，且转折点所对应的n值相同。起球区中可纠缠毛羽的增多促使织物真实起球数的线性增加。织物上毛羽的减少使得真实起球数缓慢增加，而织物上毛球的存在和发展壮大又限制毛羽的产生，尤其是可纠缠毛羽。
　　织物表观起球数曲线可分为线性增加的起球区、近似指数衰减的脱落区和平衡区三个阶段；脱落毛球数曲线可分为S形快速脱落区和缓慢线性增加区，S形快速脱落区的速率分布符合正态分布；真实起球数曲线可分为大斜率增加区和小斜率增加区。可见全毛针织物的起毛起球过程具有明显的阶段性特征，大致可分为三个阶段，即起球区、脱落区和平衡区。起球区主要以毛羽的纠缠成球和毛球数量的增加为主，脱落区中主要以织物上存在的毛球的发展壮大和毛球的脱落为主，平衡区中主要以大毛球的抽拔与搓捻和新形成小毛球的脱落为主。
　　平衡区中织物上单位面积内的毛球数是一个定值，毛球存在“占位”现象，毛球脱落“腾位”后才会在该位置附近产生新的毛球。这是真实起球数缓慢增加的本质原因。平衡区中织物上的毛球更倾向于抽拔或搓捻，变得细长和紧密，故其高度、质量和密度都有不同程度的增加，而直径和体积有不同程度的下降。脱落毛球的高度、直径、体积、质量和密度都有不同程度的减小。但二者存在很大的差异：织物上毛球的高度、直径、体积、质量和密度均大于脱落毛球。
　　织物起毛量与起球曲线上的特征点具有重大的实用意义和经济价值。织物上毛羽量曲线上存在明显的转变点Tn=3600°织物上毛球数实测曲线上的斜率转变点P(或者峰值点A)产生的本质原因是OP段内可纠缠毛羽数量的增加和达到A点或P点时织物单位面积内的毛球数达到了饱和。平衡点B产生的本质原因是平衡区中织物上大毛球难以脱落而新形成的小毛球很快脱落，其宏观表现为新生毛球数ΔNR和脱落毛球数ΔNL近似相等。平衡点B的高度即为织物单位面积内的起球数，为定值。这些实测曲线上的特征点将是最理想的表征点和后处理条件。根据织物表观最大毛球数和平衡点这两个特征值和达到该特征值的摩擦次数范围的估算，得到了使织物达到实用、理想起球效果的两种途径。
　　织物的起球质量与起球数具有一致性。织物上毛球质量与织物上毛球数都是先增加后下降，只是前者的增速缓慢，其最大值点 Hn=11800远远落后于织物上毛球数的峰值点An=3400°脱落毛球质量与脱落毛球数的发展趋势惊人地相似，都以S形快速增加后再缓慢线性增加。实际起球数先线性增加后缓慢线性增长，而实际起球质量以S形快速增加后缓慢增加。
　　织物的起毛起球过程是自我限制的发展过程。平衡区中，织物上毛羽量逐渐下降，织物上单位面积内的毛球数为定值；总的起球数和起球质量缓慢增加。
　　根据全毛针织物的起毛起球过程具有鲜明的阶段性特征和各阶段的主要发展模式及主要影响因素，建立了毛羽纠缠、毛球的脱落和实际起球质量等阶段性模型，并以此获得的织物起球质量曲线与实测起球质量曲线大致相同。

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第一章 绪论

1.1 织物的起毛起球及其机制的描述

1.2 已有的纺织品起毛起球评价

1.3 织物起毛起球行为研究的回顾

1.4 存在问题与主要研究内容

第二章 全毛针织物起球数的行为特征

2.1 实验材料与方法

2.2 实测织物起球数和脱落毛球数曲线

2.3 三曲线的关系及特征值

2.4 本章小结

第三章 平衡区中毛球的特征

3.1 实验方法

3.2 实验结果与分析

3.3 本章小结

第四章 全毛针织物起毛与起球质量的行为特征

4.1 实验方法

4.2 织物起毛行为特征

4.3 织物起球质量

4.4织物起球质量与其数量的对比分析

4.5 本章小结

第五章 全毛针织物起毛与起球的阶段性数学建模

5.1 织物的阶段性起球速率

5.2 模型建立

5.3 模型验证

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录

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