纖維幾何特征的表征及其在成紗條干不勻評價上的應(yīng)用.pdf

1、作為紡織領(lǐng)域中最經(jīng)典的課題，不管是構(gòu)成紗線基礎(chǔ)單元的纖維原料的基本性能的表征與測量，還是紡紗過程中各紡紗工藝機(jī)械性能的評定和工藝參數(shù)的配置與優(yōu)化，還是紗線成型后性能的分析與預(yù)測，一直都受到廣泛的關(guān)注。本研究首先對構(gòu)成紗線的纖維性能（長度和細(xì)度）作了研究，并借助于在成紗性能的各項評價指標(biāo)中占主導(dǎo)的成紗條干不勻，對纖維性能在紗條不勻上的作用作了研究，揭示了成紗條干理論不勻產(chǎn)生的機(jī)理及纖維性能對成紗均勻度的影響，為原料配置的優(yōu)化，紡紗工藝的制

2、定，成紗性能的預(yù)測，提供了理論基礎(chǔ)。
　　本文在對纖維長度及細(xì)度的分布進(jìn)行表征時，得到了纖維長細(xì)度分布的連續(xù)密度函數(shù)，使其能用于定量分析研究。在分析纖維性能在紗條均勻度上的作用時，主要針對性能對成紗條干理論不勻的影響作了研究，不僅基于實(shí)際情況中的纖維長細(xì)度分布的情況給出了成紗條干理論不勻新公式，還給出了不同纖維性能指標(biāo)的影響程度的大小。這些內(nèi)容分別對應(yīng)文中的第二章至第五章。
　　基于不同紡紗工序下的棉纖維和苧麻纖維長度分布的

3、直方圖數(shù)據(jù)，第二章利用混合分布的密度函數(shù)分別進(jìn)行了擬合。擬合結(jié)果表明，混合Weibull分布的擬合所得曲線既連續(xù)又光滑，同時，混合Weibull分布擬合得出的密度函數(shù)經(jīng)積分算得的長度指標(biāo)與實(shí)測值更接近，具有很好的擬合效果。鑒于USTER AFIS單纖維測試儀所測纖維長度根數(shù)分布和重量分布直方圖的差異，同時分析了棉纖維的重量長度分布密度函數(shù)與根數(shù)長度分布密度函數(shù)之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)纖維滿足“粗細(xì)相同、形狀相同”的均勻性假設(shè)，即不考慮纖

4、維之間的線密度差異及單根纖維截面積沿長度方向上的差異時，重量長度分布與根數(shù)長度分布之間存在一定的線性關(guān)系，在僅知道棉纖維實(shí)測根數(shù)分布直方圖的情況下，不僅可得到根數(shù)長度分布的密度函數(shù)，也可以獲得重量長度分布的密度函數(shù)。
　　考慮到生產(chǎn)實(shí)踐中常用的是離散的纖維長度指標(biāo)，論文的第三章基于第二章的混合Weibull分布模型，通過數(shù)理推導(dǎo)的方法，得到了纖維長度指標(biāo)與分布模型參數(shù)之間的關(guān)系，進(jìn)而根據(jù)給定的纖維長度指標(biāo)，利用通用全局求解法求出最

5、優(yōu)的混合分布參數(shù)，從而給出了長度分布的密度函數(shù)曲線，實(shí)現(xiàn)了離散指標(biāo)的連續(xù)化、函數(shù)化。
　　除了纖維的長度，纖維的細(xì)度也是影響紡紗加工過程和成紗質(zhì)量的重要因素。論文第四章主要對棉纖維的細(xì)度（線密度）進(jìn)行了相關(guān)研究，研究內(nèi)容包括細(xì)度不同測量方法的比較、細(xì)度分布的表征、纖維細(xì)度與長度之間的關(guān)系。在棉纖維細(xì)度的不同測量方法研究中，主要對中段切斷稱重和利用AFIS、HVI、FAVIMAT這類儀器測量所得結(jié)果（平均細(xì)度和細(xì)度不勻）進(jìn)行了比較分

6、析，最終發(fā)現(xiàn)用AFIS來進(jìn)行纖維細(xì)度測量時，無論是操作的方便性還是纖維細(xì)度指標(biāo)的準(zhǔn)確性都滿足測試的需求；接著對AFIS所得纖維細(xì)度分布的直方圖數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合研究，正態(tài)分布和Weibull分布的密度函數(shù)曲線都能用來表征纖維細(xì)度的分布狀態(tài)，相較而言，正態(tài)分布的擬合優(yōu)度更好；對于纖維細(xì)度和長度的相關(guān)性而言，根據(jù)相關(guān)系數(shù)的求解進(jìn)一步證實(shí)棉纖維細(xì)度和長度之間的獨(dú)立性得到了進(jìn)一步證實(shí)。
　　長度和細(xì)度作為紗條中纖維兩個最主要的性能，毫無疑問對

7、成紗條干不勻有著重要影響。由于附加不勻很難進(jìn)行定量描述，所以從理論上對成紗條干不勻的研究就主要集中在成紗條干理論不勻上，本文主要對纖維性能對理論不勻的影響作了深入研究。論文第五章主要從兩方面對纖維長度及細(xì)度在成紗條干均勻度評價上的應(yīng)用進(jìn)行了研究：（1）基于Martindale關(guān)于理想紗條的基本假設(shè)，在Suh的理論模型中加入了有關(guān)紗線中纖維細(xì)度的情況，對成紗條干理論不勻模型作了改進(jìn)，推導(dǎo)了新的成紗條干理論不勻公式。該公式全面考慮了纖維長度

8、和纖維細(xì)度的影響，彌補(bǔ)了Martindale和Suh理論的不足。通過與 Martindale、Suh理論計算值以及與實(shí)測不勻值的對比，驗(yàn)證了新公式的合理性。（2）基于新的成紗條干理論不勻公式和纖維幾何特征分布密度函數(shù)，定量地分析了纖維幾何特征指標(biāo)（平均長度ML、長不勻 LCV、平均細(xì)度 Tf、細(xì)度不勻 CV(T)）對理論不勻的影響，并利用回歸分析進(jìn)行了驗(yàn)證，最終得到在纖維指標(biāo)對同一成紗條干理論不勻公式的影響順序?yàn)椋篗artindale公

9、式，平均細(xì)度 Tf＞細(xì)度不勻CV(T)；Suh公式，平均細(xì)度Tf＞平均長度ML＞長不勻LCV；新公式，平均細(xì)度Tf＞細(xì)度不勻CV(T)＞平均長度ML＞長不勻LCV。
　　綜上所述，本文基于混合Weibull分布模型，得到了能全面表征纖維長度和細(xì)度分布形態(tài)的概率密度函數(shù)曲線，并將纖維長度和細(xì)度分布作為影響因素加入到成紗條干不勻的研究中，不僅構(gòu)建了新的成紗條干不勻統(tǒng)計學(xué)公式，為基于纖維性能對成紗性能的預(yù)測提供了可能，還進(jìn)一步細(xì)化分析了