纺织学报

基于Polyflow模拟的茂金属聚乙烯纺黏长丝制备及其性能

刘亚, 赵晨, 庄旭品, 赵义侠, 程博闻

纺织学报. 2023, (12): 1-9. doi:10.13475/j.fzxb.20220705301

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为研究茂金属聚乙烯(mPE)用于纺黏生产的可能性,分析了mPE的热性能及流变性能,利用Polyflow模拟软件对mPE纺黏长丝制备过程中熔体的流速分布和挤出状态进行模拟,分析了熔体在相同挤出压力、不同挤出温度下流动过程中的速度分布变化以及挤出胀大的变化趋势,根据模拟结果对纺丝实验进行参数指导,并对得到的纺黏长丝进行测试分析。结果表明:mPE熔体的挤出速度随挤出温度的增高而增大,孔口胀大比随着挤出温度的增高而减小;当挤出温度为240 ℃时成功制备出mPE长丝,经6倍拉伸后mPE长丝的断裂强度达到 3.44 cN/dtex, 力学性能优良;实验结果与模拟结果相吻合,证明了mPE用于纺黏生产的可行性,为mPE材料应用于纺黏生产提供理论参考。

石墨相氮化碳/MXene/磷酸银/聚丙烯腈复合纳米纤维膜的制备及其光催化性能

王鹏, 申佳锟, 陆银辉, 盛红梅, 王宗乾, 李长龙

纺织学报. 2023, (12): 10-16. doi:10.13475/j.fzxb.20220901601

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为解决单一催化剂传质效率低、光生载流子易复合、光吸收性能和反应活性位点有限、重复利用性能差等问题,首先构建了石墨相氮化碳/MXene/磷酸银(g-C₃N₄/MXene/Ag₃PO₄)粉状S型异质结催化剂,并采用静电纺丝技术制备了g-C₃N₄/MXene/Ag₃PO₄/聚丙烯腈复合纳米纤维膜;使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外光谱仪、X射线衍射仪对纳米纤维膜的形貌和性能进行表征,并考察了其对废水中有机染料的光催化降解性能。结果表明:通过静电纺丝技术能够将g-C₃N₄/MXene/Ag₃PO₄成功地负载在聚丙烯腈上,并均匀地分布在复合纳米纤维膜表面;纤维负载前后的直径均匀,尺寸为200~400 nm;g-C₃N₄/MXene/Ag₃PO₄/聚丙烯腈复合纳米纤维膜的催化氧化性能与粉状催化剂相比有所降低,但其在180 min时对染料的降解率并未显著降低(91.2%);重复使用5次后复合纳米纤维膜对活性红195依然具有较高的脱色率;自由基淬灭实验发现,超氧自由基·$\mathrm{O}_{2}^{-}$和空穴h⁺是染料发生氧化降解反应的主要活性物种,并依此提出光催化氧化降解染料的机制。

生物相容性纳米纤维素自愈合水凝胶的构建及其性能

王汉琛, 吴嘉茵, 黄彪, 卢麒麟

纺织学报. 2023, (12): 17-25. doi:10.13475/j.fzxb.20220704301

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针对水凝胶存在力学性能差、受损后性能难以恢复导致使用寿命短,以及有毒交联剂的使用带来生物相容性差的问题,以明胶(Gel)为基质,双醛纳米纤维素(DNCC)为增强相,通过动态亚胺键形成第一重交联网络,并引入单宁(Ta)和四硼酸钠(Borax)形成多重氢键和动态硼酸酯键,基于动态共价键和氢键协同制备了具有三重交联网络的生物相容性纳米纤维素自愈合Gel/DNCC/Borax/Ta水凝胶,并对其结构和性能进行表征。结果表明:Gel/DNCC/Borax/Ta水凝胶具有良好的热稳定性、柔韧性及可注射性,相比于Gel/DNCC水凝胶,其力学性能和胶体黏弹性明显提高,断裂强度从0.138 MPa增加到0.353 MPa,增加了155.7%,储能模量从960 Pa升高到1 550 Pa, 提升了61.4%;室温环境下,无需外界刺激,受损的水凝胶能够在1 h内快速愈合,愈合效率达到98%;经质量分数0.5%的明胶纤维素复合物浸提液处理72 h后,成纤维细胞凋亡率小于5%,表明Gel/DNCC/Borax/Ta水凝胶具有良好的生物相容性。

聚乳酸/磁性金属有机框架材料复合熔喷布的制备及其空气过滤性能

孙辉, 崔小港, 彭思伟, 丰江丽, 于斌

纺织学报. 2023, (12): 26-34. doi:10.13475/j.fzxb.20220702201

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为制备一种磁性生物可降解空气过滤用熔喷布,将用水热法合成的磁性金属有机框架材料(MMOF)与聚乳酸(PLA)熔融共混后,再通过熔喷加工工艺制成不同质量比的PLA/MMOF复合熔喷布,对其形貌、结构和性能进行研究。结果表明:随着MMOF质量占比的增加,复合熔喷布中纤维的表面粗糙程度增加,平均直径和孔径也不断增大;当MMOF的含量较高时,复合熔喷布的玻璃化转变温度有所增加,其结晶温度和熔融温度随着MMOF质量占比的增加而升高,加入适量的MMOF对PLA的结晶有异相成核作用,且赋予了PLA/MMOF复合熔喷布磁性;与纯PLA熔喷布相比,PLA/MMOF复合熔喷布的透气率提高,过滤阻力降低,当PLA与MMOF的质量比为1:0.03时,复合熔喷布的空气过滤效率和断裂强度均达到最大,分别为65.03%和0.21 MPa。

基于残差结构的棉花异性纤维检测算法

师红宇, 位营杰, 管声启, 李怡

纺织学报. 2023, (12): 35-42. doi:10.13475/j.fzxb.20220702801

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针对棉花中异性纤维检测精度低、异性纤维隐藏或边角位置不易识别等原因导致检测效果不佳的问题,提出一种基于残差结构的棉花异性纤维检测算法。首先,针对异性纤维检测目标,提出一种棉花异性纤维在线检测方案;其次,针对异性纤维颜色、纹理、位置等特征,构建深浅层混合数据集;在此基础上设计了残差结构的异性纤维检测网络模型算法,解决了现有检测算法精度低、异性纤维隐藏或边角位置的问题;最后,将该算法与传统经典算法对比实验。结果表明:在深浅层混合数据集下,与经典算法对比,该算法具有较高的准确性和实时性,其平均检测准确率达到88.48%,1张图像的检测速度为0.019 s,满足工业现场实时检测需求,为棉花中异性纤维检测提供了一种新方法。

转杯纺并合效应模型的构建与解析

李玲, 丁倩, 汪军

纺织学报. 2023, (12): 43-49. doi:10.13475/j.fzxb.20220806301

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针对转杯纺纱的并合效应还未有成熟的理论模型这一问题,基于转杯纺纱超前剥取的特征并通过对剥离点、转杯参考点和纤维喂入点的相对运动的图解描述,分析纤维流在凝聚槽内凝聚和剥取规律,从而构建出转杯纺并合效应的理论模型。结果表明:原始纤维层的形态特征不仅是由粗变细而且呈现阶梯式的特点,每个“阶梯”的长度就是输出小节的长度;在不考虑加捻的因素下,输出纱条上属于同一圈的纤维层以输出小节的长度为单位,在纱体中错落分布于并合层的更低层,直至这一圈的纤维层被完全剥取;并合数与转杯直径、纱线捻度成正相关关系,同时验证了并合数计算公式的正确性。

芯丝种类与纺纱速度对喷气涡流纺包芯纱性能的影响

缪璐璐, 董正梅, 朱繁强, 荣慧, 何林伟, 郑国全, 邹专勇

纺织学报. 2023, (12): 50-57. doi:10.13475/j

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为制备结构性能优良的喷气涡流纺包芯纱,以粘胶短纤维作为外包纤维,不同种类聚酯长丝(涤纶拉伸变形丝(DTY)、涤纶全拉伸丝(FDY)和聚对苯二甲酸丁二酯纤维长丝(PBT))为芯丝制备喷气涡流纺包芯纱。比较分析了不同种类芯丝喷气涡流纺包芯纱与纯粘胶喷气涡流纱的性能差别,并采用双因素方差分析法探究了芯丝种类与纺纱速度对包芯纱强伸性、条干CV值和毛羽H值的影响情况。研究结果表明:相较于不含芯丝的喷气涡流纺纱线,包芯纱的力学性能明显提升,毛羽H值有所降低;芯丝种类是影响喷气涡流纺包芯纱性能的主要因素,对断裂强度、断裂伸长率和毛羽H值影响极为显著,以DTY为芯丝的包芯纱断裂强度最大,以PBT为芯丝的包芯纱断裂伸长率最大,以FDY为芯丝的包芯纱毛羽H值最低;纺纱速度仅对毛羽H值有显著性影响,3种包芯纱的毛羽H值都随纺纱速度的增大而增大,其中PBT包芯纱毛羽H值增长速率最快。

毛纱/锦纶长丝包覆纱的纺制及其性能与应用

贾冰凡, 敖利民, 唐雯, 郑元生, 尚珊珊

纺织学报. 2023, (12): 58-66. doi:10.13475/j.fzxb.20220504601

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为改善毛纱结构蓬松、毛羽多等问题,探讨包缠复合对其性能的影响,以开发毛纱包覆纱及其面料产品。以26.3 tex黑色毛纱为芯纱,44.4 dtex(34 f)锦纶6白色全拉伸长丝纱外包缠纱,纺制了4种捻度的单包包覆纱和交叉包缠双包包覆纱;对2类包覆纱的外观和结构进行了分析,并对其拉伸性能、毛羽、条干与纱疵进行了测试与比较,对毛纱包覆加工的应用进行了探讨。结果表明:包覆纱呈芯纱和外包缠纱颜色的混色外观;单包包覆纱捻度分布不匀,粗节处捻度小,细节处捻度大;单包包覆纱存在2次断裂特征,包缠捻度越大,2次断裂的频次越少;包覆纱的断裂强度大于毛纱,且双包包覆纱的断裂伸长率大于单包包覆纱;包覆纱的断裂伸长率相较毛纱有显著提高,且双包包覆纱优于单包包覆纱;包缠复合可显著降低毛纱的毛羽,改善毛纱条干,减少纱疵。

浆纱烘燥过程改善毛羽贴伏的方法及其效果

高波, 吴菊明, 朱博, 王静安, 高卫东

纺织学报. 2023, (12): 67-72. doi:10.13475/j.fzxb.20220702101

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针对降低经纱毛羽这一重要浆纱工艺目标,分析浆纱过程中毛羽贴伏的基本要素,提出一种在烘燥过程中改善浆纱毛羽贴伏的方法。该方法利用浆纱所携带浆液的黏附力随着烘燥过程而变化的规律,提出构建毛羽贴伏辊对纱线表面施加刮贴作用,实现浆纱毛羽贴伏效果的显著增强。实验结果表明:随着施加贴伏作用时浆纱的回潮率从40%降低到10%,浆纱有害毛羽量先降低后增加,毛羽贴伏的最佳回潮率为20%;以摩擦长度为贴伏装置运行参数的综合表示,得出浆纱有害毛羽量随摩擦长度的增加呈现先减少后增加的趋势;通过上述参数的最优组合,可实现有害毛羽根数降低36.3%,表明所提出方法有效。该方法可在不影响浆纱工艺的前提下,便捷、高效、稳定地增强浆纱毛羽贴伏,具有良好的实际生产应用价值。

接结方式对双面全显色提花织物的呈色影响

张萌, 白琳琳, 李夏昕, 周赳

纺织学报. 2023, (12): 73-80. doi:10.13475/j.fzxb.20221106901

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针对分层组合设计模式下由于接结方式的改变造成全显色组织设计的调整现象,是否对双面提花织物表面呈色产生影响的问题,进行双面织物样品色彩实验验证。通过相同组织循环R、组织点加强数E的组合全显色组织和可遮盖全显色组织设计,相同的双面织物参数设置,织造自身接结、附加纬接结、添加附加纬未接结的 3组双面织物样品,进行3组织物样品的色彩范围、色彩过渡均匀性和色差对比实验。结果表明:虽然组合全显色组织和可遮盖全显色组织之间2R/E个灰度级差造成接结方式不同时双面提花织物表面的呈色范围具有可接受及更轻微程度的差别,但在色彩过渡均匀性方面并未产生明显影响,并且附加纬接结方式本身也不会对双面提花织物表面色彩产生明显影响,设计师可根据产品需要自由选择接结方式。

毛衫绞花织物的三维仿真与实现

赵俊杰, 蒋高明, 程碧莲, 李炳贤

纺织学报. 2023, (12): 81-87. doi:10.13475/j.fzxb.20220700901

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为降低毛衫绞花织物的设计与研发成本,实现绞花织物的快速设计与仿真,在深入研究横编绞花织物组织结构的基础上,基于绞花组织的编织原理与编织方法,将形成绞花织物的各线圈结构与编织动作转换成具有颜色信息和编织信息的色码,提出了花型意匠图数学模型和组织结构图数学模型,并探讨这2个模型之间的展开关系得到织物的工艺编织图矩阵。再结合绞花织物各线圈结构特点,建立理想状态下的线圈结构几何模型,确定线圈各型值点的位置,并对不同移针方向、移针行数和移针线圈数的移圈线圈进行分析,得出移圈线圈型值点变化规律。借助C#编程语言实现横编绞花组织的三维结构仿真,对绞花组织的设计与开发具有理论和实际的指导意义。

基于多尺度模型的编织复合材料圆管扭转行为有限元模拟

谷元慧, 王曙东, 张典堂

纺织学报. 2023, (12): 88-95. doi:10.13475/j.fzxb.20220505501

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为进一步探究编织复合材料圆管在扭转加载过程中的力学响应,在前期试验研究的基础上,以具有45° 编织角的碳纤维/树脂复合材料圆管为例,采用了综合考虑圆管的细观结构和全尺寸模拟计算成本的多尺度方法构建了编织复合材料圆管有限元模型,系统模拟了其扭转加载过程,并分别讨论了圆管单胞的剪切和圆管的扭转渐进损伤过程。结果表明:模拟结果与试验结果具有较高的一致性;圆管单胞在剪切失效之前的损伤分布基本呈对称状态,纤维束早于基体形成损伤,承担主要载荷;纤维束编织路径对圆管的扭转损伤扩展有一定的影响,从损伤出现至结构完全失效的用时很短,损伤单元在扭转加载末期产生于圆管中部,并沿纤维束编织路径扩展,最终形成空间螺旋型损伤剪切带。

莱赛尔机织物防原纤化前处理工艺优化

石路健, 宋亚伟, 谢汝义, 高志超, 房宽峻

纺织学报. 2023, (12): 96-105. doi:10.13475/j.fzxb.20221002001

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针对前处理中莱赛尔织物在浓碱、湿热和摩擦作用下的原纤化问题,分别探究了冷轧堆碱退浆精练、汽蒸碱退浆精练、酶退浆、漂白和丝光等工艺对原纤化现象的影响,分析了NaOH、H₂O₂等化学品及时间、温度等条件与原纤分裂过程的关系,优化莱赛尔机织物前处理条件和加工流程。结果表明:虽然NaOH可有效提升织物毛效,但当其质量浓度在20 g/L以上时,莱赛尔纤维开始原纤化,并且随着质量浓度的增加,原纤化逐渐增强;采用淀粉酶退浆工艺不仅能够获得满意的白度和毛效,而且防原纤化效果较好;H₂O₂漂白能够进一步提升织物的白度,但H₂O₂质量浓度较高时,织物表面出现原纤化;使用浓碱丝光会使莱赛尔剧烈溶胀,织物发生严重的原纤化;采用酶退浆和轻漂白的短流程工艺可有效防止原纤化的发生。

明胶基碳点的热解法制备及其阻燃与防伪应用

魏建斐, 马国聪, 张安莹, 吴雨航, 崔晓晴, 王锐

纺织学报. 2023, (12): 106-114. doi:10.13475/j.fzxb.20220705901

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为降低碳点(CDs)的制备成本,提高碳点的生产效率,以成本较低的明胶和尿素为前驱体,采用生产效率高的热解法并在优化制备条件之后得到明胶基氮掺杂碳点(NCDs),将其与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共混,得到PET-NCDs阻燃改性复合材料。对NCDs的形貌结构与PET-NCDs的热稳定性和阻燃性进行表征测试。结果表明:NCDs具有激发波长依赖性,属于类球形结构,粒径尺寸在2.03~4.62 nm之间,晶格间距为0.21 nm,其表面含有羟基、氨基等官能团;荧光量子产率达47.12%,平均荧光寿命为4.92 ns;当NCDs的质量分数为5%时,PET-NCDs较PET的热稳定性明显上升,极限氧指数达26%,UL-94测试为V-2级,热释放速率峰值降低42%;以NCDs作为荧光剂配备荧光墨水,打印出的图案具有防伪效果。

丁香酚基复合涂层阻燃疏水棉织物的制备及其性能

陈顺, 钱坤, 梁付巍, 郭文文

纺织学报. 2023, (12): 115-122. doi:10.13475/j.fzxb.20221200401

摘要 ( 96 )

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为解决棉织物使用过程中易燃易污的问题,采用简单的两步浸渍法对棉织物进行阻燃疏水整理。首先,用丁香酚和二氯化磷酸苯酯合成生物基阻燃剂二丁香基磷酸苯酯(DEP),并用其对棉织物进行阻燃整理。随后,利用甲基三甲氧基硅烷改性锆基金属有机框架(UiO-66)颗粒制备疏水剂,并将其用于阻燃棉织物的疏水整理。最后对所得阻燃疏水棉织物的结构、热稳定性、阻燃性、疏水性和耐污性能等进行研究。结果表明:相比于原棉织物,整理后棉织物的热稳定性能提高,燃烧后成炭明显,表明该复合涂层具有良好的阻燃效果;整理后的棉织物还表现出较好的疏水性能,疏水角为139°,并可耐多种常见污渍。该阻燃疏水复合涂层采用生物质为原料,绿色环保,且操作简便,在制备功能性纺织品方面具备较大的应用潜力。

铽-金属有机框架改性棉织物的制备及其pH值探测性能

陈贝, 任李培, 肖杏芳

纺织学报. 2023, (12): 123-129. doi:10.13475/j.fzxb.20220900801

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为解决金属有机框架材料(MOFs)易团聚不易回收的问题,同时提高其利用率,以棉织物为基底制备了柔性荧光pH值传感材料。利用具有荧光性能的稀土金属Tb与相应配体并添加阻断剂制备微纳米Tb-MOFs,通过热压法将Tb-MOFs粉末负载在棉织物表面,表征其表面形貌、晶体结构和荧光性能等,并分析了其pH值探测性能。结果表明:棉织物表面形成了致密的微纳米Tb-MOFs薄膜,且与粉末状态的Tb-MOFs晶体形态一致;Tb-MOFs改性棉织物(Tb-MOFs-CF)在365 nm波长的紫外光照射下发出明亮的蓝绿色荧光,其荧光强度显示出了很强的pH值依赖性;Tb-MOFs-CF在510 nm处的荧光强度与缓冲溶液的pH值呈线性关系,线性响应范围为pH值1~5,且对于酸性、碱性与中性的溶液其酸碱度检测具有较快的响应性。

经编全成形镂空紧身衣的结构设计与实现

董智佳, 郭燕雨秋, 刘海桑, 姚思宏

纺织学报. 2023, (12): 130-137. doi:10.13475/j.fzxb.20221100201

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针对目前经编全成形镂空网孔服装开发中需要多次打样修改、工序长、原料浪费的问题,在分析女性上半身尺寸基础上,结合经编全成形原理进行镂空紧身衣的结构设计与开发。首先确定服装原型与款式,在手臂、前身和后身部位加入镂空元素。同时在2种基础贾卡组织上设计12种镂空网孔,进行样品试织与镂空网孔形变程度测量,探究织物伸长率与镂空网孔形变率的线性关系,总结镂空网孔及周边组织形变规律,建立经编全成形镂空紧身衣网孔形变尺寸预测模型。使用WKCAD软件设计贾卡组织,导出应用形变尺寸预测模型后的镂空二维仿真衣片,应用Style3D软件进行服装三维建模与虚拟展示,并通过织造和后整理得到成衣。研究结果表明,成衣穿着效果与仿真建模比较误差较小,该预测模型具有可行性,可为实现经编全成形镂空紧身衣的新品开发提供参考。

服装逆向造型的数字化设计方法

周莉, 樊培宏, 金玉婷, 张龙琳, 李新荣

纺织学报. 2023, (12): 138-144. doi:10.13475/j.fzxb.20221001901

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针对服装设计作品从实物到数字模型生成需要通过数据重构达到倍增设计量的问题,提出服装逆向数字化造型设计方法。首先通过三维扫描得到设计作品点云数据后,经过去噪、修补和预处理,简化并拓扑为四边形网格;再对奇点形成的异形网格进行曲面重构设计,包括奇点的位置调整、数量增减和形态变化,为服装逆向造型延展设计提供参照依据;最后进行纹理、颜色和材质的映射还原,实现逆向思维的服装造型数字化模拟。研究表明:逆向造型的数字化设计方法提升了数据复原和保存的效率与精确度;逆向造型延展设计实现了快速增加二次造型设计量,且完善后的延展设计作品模拟可反向拓扑服装的版型图纸,也为服装版型设计和同类型服装结构优化奠定基础。

青年女性胸部出汗分布和出汗率的测定

王兆芳, 丁波, 张辉, 陈思璘

纺织学报. 2023, (12): 145-152. doi:10.13475/j.fzxb.20221001001

摘要 ( 109 )

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针对目前关于人体出汗的研究均未涉及到女性胸部出汗的细化,从而导致关于女性文胸热湿优化设计并无科学的出汗率数值参考的问题,探究了青年女性胸部出汗分布规律、局部出汗率差异和整体出汗率大小。实验选取15名青年女性受试者,在温度为26 ℃、相对湿度为50%的环境下,采用本文提出的新型“三明治”结构吸汗贴测定胸部整体出汗率,进行代谢率为50~60 W/m²的静坐和系列代谢率为200~250 W/m²的中高强度运动,随后得到胸部出汗分布规律,测定出胸部非显性出汗率、显性出汗率、不同区域出汗率和不同运动阶段出汗率的变化规律。结果表明:显性出汗过程中,乳房中心点(BP点)周围环状区域、胸部边缘环状区域(尤其靠近前中)的出汗率相对较高并较先出汗;静坐状态下胸部非显性出汗率为(0.004 7±0.003 7) mg/(min·cm²),中高强度运动状态下胸部显性出汗率为(0.405 5±0.178) mg/(min·cm²); 局部区域显性出汗率中,靠近前中的胸部出汗率最大为1.844 mg/(min·cm²),其次是BP点周围为0.664 mg/(min·cm²), 再是胸部上边缘和下边缘。此出汗分布规律可指导文胸罩杯结构优化和通风透气孔分布设计,胸部出汗率可为文胸罩杯材料透湿性能指标的选择和新材料开发提供理论参考,助力企业开发新型透湿性能卓越的文胸产品。

虚拟形象娱乐价值对时尚品牌购买意愿的影响

吴燕飞, 张颖, 薛哲彬

纺织学报. 2023, (12): 153-161. doi:10.13475/j.fzxb.20221103301

摘要 ( 253 )

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为辅助时尚品牌更好地利用虚拟数字人进行产品的营销和推广,通过文献和理论研究,建立了娱乐价值、沉浸感、购买意愿3个变量的理论模型,探索沉浸感在影响购买意愿路径中的中介作用,此外还考虑数字人角色类型和消费者性别的调节作用,构建了中介模型,并引入调节变量,利用回归模型对收集的282份有效问卷进行实证分析。研究结果表明:消费者的购买意愿受到虚拟数字人提供的娱乐价值显著正向影响,并且存在2种影响路径,直接影响或者通过中介变量沉浸感间接影响消费者购买意愿;此外,在中介模型中,消费者性别差异起到显著的调节作用,虚拟角色类型差异对中介效应的调节作用不显著,通过Bootstrap检验法得出当消费者为男性且选择的虚拟人为二次元动漫类时调节效应较强;以虚拟数字人为载体的营销方式可通过分析受众性别特征和筛选不同的角色类型来传递更高质量的娱乐价值,从而刺激消费者的购买行为。

不停丝自动化铲板系统的集排丝技术研究

丁彩红, 左今朝

纺织学报. 2023, (12): 162-169. doi:10.13475/j.fzxb.20220703001

摘要 ( 66 )

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为消除不停丝自动化铲板时废丝收集排出作业对铲板清洁效果的不良影响,提出了正压吹气和负压抽气相衔接的气流集排丝方法,开展了基于螺旋气流场设计的集排丝技术研究。首先提出了集丝装置静止居中放置、铲板组件偏置做连续旋转的不停丝自动化铲板系统的结构设计方案,设计了外壁面布置有螺旋吹气管路的倒漏斗状集丝装置。然后应用Fluent流体仿真的稳态和瞬态分析技术开展集排丝系统的流场分析和具体参数设计:以在漏斗内部形成螺旋内聚的气流场为目标,设计吹气管路的导气孔数量为6、倾角为40°;以喷丝板面温降小于18 ℃、温度峰峰差值小于3 ℃为目标,初步确定吹气流速为15 ~ 25 m/s;以末端负压抽气辅助正压吹气产生螺旋内聚向下的气流流动为目标,确定了吹气流速为15 m/s、末端负压为-85 Pa。最后通过实验装置的模拟,实现了纺丝向内聚拢并交织缠绕后被收集排出,从而验证了集丝装置结构设计和气流参数设计的可行性和正确性。

面向纺织生产环境的移动机器人定位方法

李珣, 李哲文, 张婷文, 景军锋, 李鹏飞

纺织学报. 2023, (12): 170-180. doi:10.13475/j.fzxb.20220606701

摘要 ( 106 )

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纺织行业的智能化、绿色化是“双碳”战略中必须进行升级的内容,移动机器人的大量应用将是未来趋势,但是各类纺机中的电动机、传动机构等在生产过程中产生的电磁环境不利于机器人定位。为解决上述问题,提出一种多传感器混合滤波方法,通过结合基于自适应蒙特卡洛定位(adaptive Mentcarto localization,AMCL)方法和无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)融合定位来保证定位的精度;将AMCL与轮式里程计、惯性导航、激光里程计结合使用,根据惯性导航数据对各传感器数据进行预处理减少误差的引入;并通过UKF滤波器进行局部姿态估计。最后,基于机器人操作系统(ROS)框架,利用Gazebo仿真软件构建无、有电磁干扰的纺织车间环境进行试验。结果表明:在无电磁干扰的仿真环境中,AMCL-UKF混合滤波算法定位精度相较于扩展卡尔曼(extended Kalman filter,EKF)融合定位算法、UKF融合定位算法,精度分别提升26.9%、26.0%。在有电磁干扰环境中引入误差减小36.7%。提出的定位方法能够有效提高移动机器人室内定位的精度,对于纺织生产电磁环境下具有较好的稳定性。

主喷嘴与高速异形孔辅助喷嘴引纬合成流场特性

肖世超, 沈敏, 方敬兵, 王真, 余联庆

纺织学报. 2023, (12): 181-188. doi:10.13475/j.fzxb.20211000401

摘要 ( 73 )

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为解决单圆孔辅助喷嘴出口速度偏低,气流集束性较差及耗气量过高的问题,通过设计新型异形孔辅助喷嘴,揭示在同一工况下辅助喷嘴的喷孔形状对异形筘道内合成气流分布的影响规律。建立了主喷嘴射流与一组辅喷射流叠加的三维合成流场模型,基于雷诺时均方程封闭k-ε双方程湍流模型数值求解了异型筘槽内合成流场轴向速度和径向速度云图,通过实验装置测量了筘槽内合成气流平均速度,验证了数值结果的正确性。讨论了单圆孔,Y1,Y2和Y3号辅助喷嘴的出口形状对异形筘道内合成气流的轴向速度、引纬稳定性及耗气量的影响规律。结果表明:对比单圆孔辅助喷嘴,Y2号异形孔辅助喷嘴轴向气流速度可提高12%,耗气量降低了6%,引纬稳定性比单圆孔辅助喷嘴有所改善,综合性能优于单圆孔辅助喷嘴。

针织智能车间自动换筒任务调度技术

孙磊, 屠佳佳, 毛慧敏, 王俊茹, 史伟民

纺织学报. 2023, (12): 189-196. doi:10.13475/j.fzxb.20220801001

摘要 ( 87 )

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在圆型纬编针织智能车间中,为实现针织换筒机器人自动换筒的合理调度,保证纱筒更换效率,提出一种考虑纱筒余纱量的针织换筒机器人换筒任务调度方法。基于纱筒余纱量、换筒任务响应时间、换筒任务总路径和圆机生产连续性等约束结合纱筒更换时序要求和换筒机器人运行速度,建立了以改进遗传算法为核心的针织换筒机器人自动换筒任务调度模型。基于换筒工序改进启发规则,对针织自动换筒任务进行选择排序,优化算法在排序生产和换筒路径规划中的合理性,提升换筒效率。实验测试表明,基于纱筒余纱量约束改进的遗传算法换筒效率优于单纯按空纱筒时间依次排序的算法,效率提升40%左右,且算法前期的收敛速度优于传统遗传算法,提升50%左右,对促进针织生产全流程自动化、换筒工序智能化发展具有实际的参考价值。

线性磁悬浮织针驱动系统运动控制与实验分析

盛晓超, 刘泽旭, 胥光申, 石英男

纺织学报. 2023, (12): 197-204. doi:10.13475/j.fzxb.20220604001

摘要 ( 83 )

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为解决传统织针驱动系统性能不佳以及磁阻式磁悬浮织针驱动系统的电磁力非线性问题,提出一种线性的洛伦兹力磁悬浮织针驱动系统。基于已有驱动系统实验平台,首先对系统的电磁力输出进行了测试,得出电磁力输出与线圈电流呈线性关系且与线圈所在磁场位置无关;其次设计了系统自适应鲁棒滑模控制器并进行实验,在该控制下织针0.6 s达到稳态且过程无超调量产生,系统具有较好的扰动抑制能力,且稳态误差保持在±15 μm之间;最后将自适应鲁棒滑模控制与比例积分微分(PID)闭环反馈控制的实验结果进行对比分析。实验结果表明,洛伦兹力磁悬浮织针驱动系统为线性系统,且线性度较高,自适应鲁棒滑模控制系统具有较好的控制效果,且与PID控制相比在提高响应速度、控制超调量与抗干扰方面具有明显优势。

微流控纺丝制备石墨烯纤维基柔性超级电容器的研究进展

管图祥, 吴健, 暴宁钟

纺织学报. 2023, (12): 205-215. doi:10.13475/j.fzxb.20220903902

摘要 ( 110 )

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为更好解决石墨烯纤维基超级电容器在柔性储能领域所面临的微结构调控困难、电化学性能不足的问题,对微流控纺丝制备石墨烯纤维基柔性超级电容器的研究展开论述。介绍了微流体纺丝通道的类型及其构筑方法,随后聚焦于微流体在微通道中的流体流动行为和凝固机制;在此基础上,围绕纤维结构-性能关系和柔性储能应用介绍了微流控纺丝技术在制备石墨烯纤维基柔性超级电容器方面的研究进展。分析认为:石墨烯纤维基超级电容器具有能量密度高、柔性好、安全性高等特点,在可穿戴电子设备供能领域拥有巨大潜力;为进一步优化纤维微观结构与化学组成,未来发展微流控纺丝制备石墨烯纤维基电极需要综合考量纺丝芯片设计加工、流体数值模拟、纤维微结构构筑3个方面因素。

废弃纤维素纺织品水热降解技术的研究进展

张永芳, 费鹏飞, 阎智锋, 王淑花, 郭红

纺织学报. 2023, (12): 216-224. doi:10.13475/j.fzxb.20230402602

摘要 ( 117 )

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为提高废弃纤维素纺织品的循环利用率,解决其引起的严重污染及浪费问题,介绍了水热降解法循环利用废弃纤维素纺织品的新途径。纤维素水热降解技术是一种利用亚(超)临界水进行热化学转化的新技术,综述了废弃纤维素纺织品水热降解技术的研究现状,分析了纤维素纤维亚(超)临界水热降解的机制、反应历程及产物种类,归纳了纤维素水热降解过程及降解产物的影响因素,对纤维素水热降解技术存在的问题及研究方向进行了总结与展望。分析认为:利用亚(超)临界水体系中水既是溶剂又是反应物和催化剂的特性,可以对纤维素类纺织品进行有效降解及分离回收,通过水解糖化、水热炭化等反应历程,得到水溶糖、水热炭、生物原油等多种水热产品;温度、时间、催化剂及纤维素结构对纤维素纤维水热降解有重要影响;目前该技术还存在部分反应机制不明确及目标产品产率较低等问题。基于这些问题对今后该领域的主要研究方向提出了建议。该技术绿色环保、成本低、产物可控、产品附加值高,具有很好的开发前景。

熔喷非织造布的驻极技术研究进展

孟娜, 王先锋, 李召岭, 俞建勇, 丁彬

纺织学报. 2023, (12): 225-232. doi:10.13475/j.fzxb.20220701302

摘要 ( 177 )

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为深入了解熔喷非织造布的驻极技术研究现状,系统综述了熔喷非织造布的驻极技术、熔喷非织造布的电荷存储性能及驻极熔喷非织造布的发展前景;归纳了电晕充电、摩擦起电、静电纺丝和水驻极等6种驻极技术的特点与驻极机制,重点剖析了电晕驻极和水驻极处理技术和应用现状;介绍了静电存储及其稳定性的机制,进一步分析了驻极体材料、驻极工艺、聚合物晶体结构对熔喷非织造布静电存储性能的影响。此外,针对目前驻极技术在应用领域面临的挑战指出,开发多功能、高附加值的新型驻极材料和多重驻极技术结合是驻极熔喷非织造布未来的主要发展方向。

个体冷却服的研究现状与发展趋势

刘雨婷, 宋泽涛, 赵胜男, 王星岚, 常素芹

纺织学报. 2023, (12): 233-241. doi:10.13475/j.fzxb.20221003402

摘要 ( 146 )

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个体冷却服可缓解在户外高温环境中工作人员所出现的热应激问题从而提高工作效率。为解决个体冷却服在研发和使用过程中所出现的冷却时间短、衣内潮湿、冷却介质泄漏等关键问题,结合国内外最新研究成果,从冷却系统及其质量、降温区间、移动方式、使用场景等角度,分别介绍了气体冷却、液体冷却、相变冷却、混合冷却 4种类型的基础冷却服的研究进展,并重点归纳总结了热电冷却系统、辐射冷却系统、新材料冷却系统和真空干燥剂冷却系统4种新型冷却系统。从冷却材料包装、温度控制技术、新材料等影响冷却服性能的主要因素出发认为,未来冷却服的研发要关注6个方面:面料选择、新型冷却材料研发、制冷介质包装优化、自动调节热交换网络设计、冷却服综合工效学评价、微型智能温控面料及系统开发。

基于压力测评的帽子工效性能研究进展

王中昱, 王云仪, 王诗潭

纺织学报. 2023, (12): 242-250. doi:10.13475/j.fzxb.20220808502

摘要 ( 102 )

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头与帽子之间界面压力是影响佩戴舒适性的关键因素。为推动帽类产品的工效性能研究,提升佩戴体验,在阐述头与帽子之间界面压力传递机制的基础上,总结帽子及其它头部相关产品界面压力的表征方法。综述了有关头与帽子之间界面压力的相关工效性能,包括压力舒适性、佩戴稳定性、帽身合体度以及热湿舒适性。认为对帽子工效性能的研究尚未形成体系,尤其在动态压力表征、计算机模拟方面的研究尚处于空白。在分析现有研究的基础上提出未来研究的方向:继续完善头部压力测评体系、探索动态压力测评方法、挖掘压力作用机制及其影响机制、开展虚拟适配研究、解析压力与热湿舒适的交互作用规律,建立完善的帽子压力测评与工效性能评估体系。

梵笙吟

马新敏, 王珝, 韩小玉

纺织学报. 2023, (12): 251-251.

摘要 ( 89 )

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