一种织物冷轧堆染色收卷张力控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种织物冷轧堆染色收卷张力控制方法，具体包括以下步骤：根据染色织物的品种和规格，确定织物的物性参数和收卷参数；根据冷轧堆染色生产经验，确定织物收卷张力的最大允许值；对微元体进行受力分析，根据厚壁筒原理确定任意位置处的径向应力和周向应力，并确定第i层织物的张力放松量；根据收卷张力最大允许值，确定收卷张力给定曲线，得到第i层织物的剩余张力；根据受力平衡，确定第(i?1)层的径向压力；根据迭代法计算在幂函数收卷下剩余张力和径向压力的分布，并根据剩余张力和径向压力调整幂函数的系数和指数，实现对织物的卷形和缝头印控制。本发明在对织物收卷的同时，兼顾卷形，控制缝头印的影响。
【专利说明】
一种织物冷轧堆染色收卷张力控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及纺织印染技术领域，特别是涉及一种织物冷乳堆染色收卷张力控制方 法。
【背景技术】
[0002] 冷乳堆染色是将织物在低温下浸乳染液和碱液，利用乳辊压乳使染液吸附在纤维 表面，然后进行打卷，在室温下堆置固色，最后水洗完成上染的染色方式。该染色工艺具有 节约能源、对环境污染小、固色率高等特点，特别适合对张力敏感及染不透等多品种、小批 量的生产。实际生产中，为了保证放卷的连续性要对布匹进行缝合。由于缝合处的织物厚度 不一致，常会造成该处染色不均。在后续的打卷堆置中，缝头处往往会连续通过数层，产生 缝头印，造成织物横档疵点，影响产品质量。现有控制卷形和预防缝头印产生的措施有:采 用包缝机对接缝头，缝头处添加塑料薄膜，降低收卷张力等。现有冷乳堆染色收卷张力曲线 形式主要有两类:第一类是恒张力收卷，是现阶段工厂普遍采用的收卷方式，出现缝头印和 产生折皱的现象;第二类是锥张力收卷，即收卷张力随着收卷半径增大而线性减小，可以适 当改善卷形，降低内层径向压力。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种织物冷乳堆染色收卷张力控制方法，对织 物收卷的同时，兼顾卷形，控制缝头印的影响。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种织物冷乳堆染色收卷张力 控制方法，具体包括以下步骤：
[0005] (1)根据染色织物的品种和规格，确定织物的物性参数和收卷参数；
[0006] (2)根据冷乳堆染色生产经验，确定织物收卷张力的最大允许值；
[0007] (3)对微元体进行受力分析，根据厚壁筒原理确定任意位置处的径向应力和周向 应力，并确定第i层织物的张力放松量；
[0008] (4)根据收卷张力最大允许值，确定收卷张力给定曲线，计算第i层织物的剩余张 力；
[0009] (5)根据受力平衡，确定第(i-ι)层的径向压力；
[0010] (6)根据迭代法计算在幂函数收卷下剩余张力和径向压力的分布，并根据剩余张 力和径向压力调整幂函数的系数和指数，实现对织物的卷形和缝头印控制。
[0011] 所述步骤(2)中弹性针织物冷乳堆染色过程中，织物收卷张力的最大允许值小于 或等于10N;对于非弹性针织物，织物收卷张力的最大允许值大于10N。
[0012] 所述幂函数为F = T〇ia，其中，F为收卷张力，To为幂函数的系数，i是层数，a是幂函 数的指数。
[0013] 所述步骤(1)中织物的物性参数和收卷参数具体包括:织物的径向压缩模量Er，周 向弹性模量Εθ，织物径向泊松比v r和周向泊松比ve，织物厚度s，织物密度P，卷绕层数η，收卷 辊径Ro和打卷堆置过程中卷绕速度ω。
[0014] 有益效果
[0015] 由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效 果：
[0016] 本发明通过调整幂函数系数Tc和幂函数指数a，确定合理的幂函数张力曲线，可以 获得非负值的剩余张力分布，即织物打卷后内部不起皱，有利于提高织物卷形。
[0017] 本发明通过调整幂函数系数Tc和幂函数指数a，确定合理的幂函数张力曲线，可以 降低织物的径向压力值，有利于控制缝头印的产生，提高织物染色质量，降低生产成本。
【附图说明】
[0018] 图1为织物卷绕筒断面示意图；
[0019] 图2为微元体受力分析图；
[0020]图3为恒张力、锥张力、幂张力曲线图；
[0021]图4为恒张力、锥张力、幂张力对应的剩余张力分布图；
[0022] 图5为恒张力、锥张力、幂张力对应的径向压力分布图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
[0024] 本发明的实施方式涉及一种织物冷乳堆染色收卷张力控制方法，图1所示的是织 物卷绕筒断面示意图，具体包括以下步骤：
[0025] 步骤1:根据染色织物的品种和规格，确定织物的物性参数和收卷参数，即织物的 径向压缩模量Er，周向弹性模量Εθ ;织物径向泊松比vr和周向泊松比ve;织物厚度s ;织物密 度Ρ;卷绕层数η;收卷辊径Ro;打卷堆置过程中卷绕速度ω ;
[0026] 步骤2:根据冷乳堆染色生产经验和资料数据，确定织物收卷张力的最大允许值 Τ。。所述确定收卷张力最大允许值Τ。具体为:弹性针织物冷乳堆染色过程中，Τ。小于或等于 10Ν;对于非弹性针织物，Τ。大于10Ν。
[0027]步骤3:对微元体ABCD进行受力分析(见图2)，径向r、周向Θ上的体力分量分别为fr 和fe，正应力分别为σ4Ρσθ，切应力分别为Ter和Tre。根据厚壁筒原理，按式（1)~(6)确定任 意位置处(即半径为r处)的径向应力;
[0028]
[0029]
[0030]
[0031]
[0032]
[0033]
[0034]
[0035] xi= (a/2+d/2_l/2)，X2= (d/2_a/2+l/2)，X3 = 3d-4b_2a+a2+ad+l，X4 = 2a+4b+3d_ a2+ad_l
[0036] 根据式(6)和式(1)，确定周向应力〇θ和径向位移u:
[0037] 〇e = fi(r,Ci,C2) (7)
[0038] u = f2(r，Ci，C2) (8)
[0039] 根据边界条件式(9)、（10)，确定系数&和&:
[0040]
(9)
[0041] or|r=R = -Pi (10)
[0042] 其中，R = R〇+is。
[0043] 根据&和&的值，代入式(7)，确实周向应力σθ:
[0044] 〇9 = f3(i,Pi) (11)
[0045] 按式(12)，确定任意一层，即第i层织物的张力放松量Δ T1:
[0046] ATi = sX〇9 = f4(i,Pi) (12)
[0047] 步骤4:根据收卷张力最大允许值T。，确定收卷张力给定曲线巧，得到第i层织物的 剩余张力Ti:
[0048] Ti = Fi-ATi (13)
[0049] 所述收卷张力曲线形式为:F = Toia，其中To是常数，i是层数，α是指数。
[0050] 步骤5:根据受力平衡，确定第(i-ι)层的径向压力Ρκ，按下述式(14)~（16):
[0054]步骤6:根据迭代法计算在幂函数收卷下，剩余张力和径向压力的分布。[0055] 对于最外层 n，pn=〇，Tn = Fn-AT(n，0);[0056] 对于第(n-1)层，Pn-FPCn-l，Tn，Pn)，Tn-i = Fn-r Δ T(n-1，Pn-!);[0057] 对于第(n-2 )层，Pn-2 = P ( n-2，Τη-i，Pn-i )，Τη-2=Fn-2- Δ T ( n-2，Pn-2 );[0058] ......[0059] 对于第1层，P1 = P(1，T2，P2)，T1 = F1-AT(1，P1)。[0060] 如果计算所得径向压力过大或剩余张力小于零，则需调整收卷张力曲线形式的To
[0051]
[0052]
[0053] 和a的大小。
[0061] 下面通恒张力收卷、锥张力收卷和幂张力收卷来进一步说明本发明。
[0062] 根据染色织物的品种和规格，确定织物的物性参数和收卷参数，即织物的径向压 缩模量Er为4.68MPa，周向弹性模量Εθ为1.52MPa;织物径向和周向泊松比v r和ve均为0.3;织 物厚度s为0.36mm;织物密度Ρ为300Kg · πΓ3;卷绕层数η为1000;收卷辊径Ro为0. lm;打卷堆 置过程中卷绕速度ω为〇. 6rad/s;
[0063] 根据冷乳堆染色生产经验和资料数据，织物的收卷张力最大允许值为10N;
[0064] 根据厚壁筒原理，最外层织物的张力放松量为-0.002N。
[0065]恒张力收卷
[0066]恒张力收卷的表达式为F=10N，对应的最外层织物的剩余张力为10.002N;对应的 最外层织物对下一层织物的径向压力为21.743Pa;最小剩余张力值为-1.973N，最大径向压 力值为2734 2Pa;
[0067]锥张力收卷
[0068] 锥张力收卷的表达式为？=11.8-11.8\0.15父（1?()+18)/1?()，对应的最外层织物的 剩余张力为3· 666N;对应的最外层织物对下一层织物的径向压力为7.959Pa;最小剩余张力 值为0.292N，最大径向压力值为22620Pa;
[0069]幂张力收卷
[0070]幂张力收卷表达式为
寸应的最外层织物的剩余张力为3· 559N; 对应的最外层织物对下一层织物的径向压力为7.724Pa;最小剩余张力值为0.139N，最大径 向压力值为15849Pa。
[0071]图3所示，为恒张力、锥张力、幂张力曲线图；图4所示为恒张力、锥张力、幂张力对 应的剩余张力分布图；图5所示为恒张力、锥张力、幂张力对应的径向压力分布图。
[0072]图4表明，采用本发明的幂函数张力收卷，可获得非负值的剩余张力分布，织物打 卷后内部不易起皱，有利于提高织物卷形；图5的结果表明，采用本发明的幂函数张力收卷， 可降低织物的径向压力值，有利于控制缝头印的产生，提高织物染色质量，降低生产成本。
【主权项】
1. 一种织物冷乳堆染色收卷张力控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤： (1) 根据染色织物的品种和规格，确定织物的物性参数和收卷参数； (2) 根据冷乳堆染色生产经验，确定织物收卷张力的最大允许值； (3) 对微元体进行受力分析，根据厚壁筒原理确定任意位置处的径向应力和周向应力， 并确定第i层织物的张力放松量； (4) 根据收卷张力最大允许值，确定收卷张力给定曲线，计算第i层织物的剩余张力； (5) 根据受力平衡，确定第(i-Ι)层的径向压力； (6) 根据迭代法计算在幂函数收卷下剩余张力和径向压力的分布，并根据剩余张力和 径向压力调整幂函数的系数和指数，实现对织物的卷形和缝头印控制。2. 根据权利要求1所述的织物冷乳堆染色收卷张力控制方法，其特征在于，所述步骤 (2)中弹性针织物冷乳堆染色过程中，织物收卷张力的最大允许值小于或等于10N;对于非 弹性针织物，织物收卷张力的最大允许值大于10N。3. 根据权利要求1所述的织物冷乳堆染色收卷张力控制方法，其特征在于，所述幂函数 为F = Toia，其中，F为收卷张力，To为幂函数的系数，i是层数，a是幂函数的指数。4. 根据权利要求1所述的织物冷乳堆染色收卷张力控制方法，其特征在于，所述步骤 (1)中织物的物性参数和收卷参数具体包括:织物的径向压缩模量Er，周向弹性模量Ee，织物 径向泊松比Vr和周向泊松比ve，织物厚度s，织物密度Ρ，卷绕层数η，收卷辊径Ro和打卷堆置 过程中卷绕速度ω。
【文档编号】D06B3/18GK105951335SQ201610494269
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】陈慧敏, 尹苗苗, 岳晓丽, 毛志平, 钟毅, 胡韬, 赵雯, 朱成超, 陆奕辰, 朱玉
【申请人】东华大学