CN112877829B - 环锭细纱机上纺制股线结构单纱的纺纱方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环锭细纱机上纺制股线结构单纱的加工方法，本发明采用一组安置在前皮辊、前罗拉前端的搓捻机构，搓捻机构由既作回转运动又做往复运动的搓捻皮辊、搓捻罗拉组成，须条内平行排列的纤维在搓捻机构的摩擦作用下发生扭转，形成预加的扭转取向，搓捻处理后的两束预捻环锭短纤纱经由搓捻罗拉、搓捻皮辊组成的搓捻钳口输出，两束预捻环锭短纤纱在抱合式加捻的扭转力以及受搓捻整理的纱条内扭矩力作用下，在加捻三角区形成汇聚合股，形成主体双股螺旋式、局部加捻抱合式为一体的股线结构单纱，增加纱线强力、耐磨和柔性，减少了单纱并线合股的工艺流程，且适用范围广，操作方便，易于大面积推广使用。

Description

环锭细纱机上纺制股线结构单纱的纺纱方法及装置

技术领域

本发明涉及纺织技术领域，具体为环锭细纱机上纺制股线结构单纱的纺纱方法及装置。

背景技术

环锭纺技术属于握持端纺纱，因其原料适应性强、生产品种范围广而被广泛应用，但也存在纱线毛羽多、强力不足、手感差以及质量控制难度大、效率低等弊病。传统的环锭纺纱加捻过程中，捻度由钢丝圈运动产生，捻度产生后自下而上传递到捻合点处。加捻过程中，前罗拉钳口处的纤维围绕须条轴线回转，使得须条宽度逐渐缩小，两侧折叠继而形成加捻三角区。在加捻三角区内，须条宽度与截面发生变化，由扁平状逐渐形成近似圆柱形的纱条，最终形成可供织造的纱线，因此，加捻三角区是成纱过程中的一个关键区域，其几何形态直接影响到内部纤维张力分布与纤维拉伸力分布，导致内部纤维残余扭矩的产生和表层纤维毛羽的暴露，继而影响成纱结构特征，因此无法实现具有高强力、少毛羽、好条干特点的双股线特殊纤维结构特征的环锭单纱。

针对克服成纱毛羽多、强力不足的问题，近些年紧密纺纱技术发展迅速，紧密纺纱技术的特征在于“牵伸不集束、集束不牵伸”。其基本方法是在传统环锭细纱机的牵伸装置前加装一套纤维集束装置，以增加对纺纱三角区内纤维的控制，使牵伸后的纤维束在进入加捻区前向纱的中心集聚，缩小钳口处纤维须条宽度，进而消除纺纱三角区，明显地减少纱线毛羽。与普通环锭纱线相比，紧密纺纱线在纱线强力、耐磨性提高以及毛羽降低等方面效果显著，但又导致纱线紧密、制成面料手感硬、生产能耗高等新问题。如中国专利号CN201410671777.0，公开日2015.2.4，发明创造名称为环锭纺加工过程中须条的整束去羽装置，此项发明专利提供一种结构简单无附加能耗的整束去羽装置，利用旋转槽轮集聚重塑三角区，对充分内外转移运动捻合成形的纱条表层纤维进行动态捕捉式集聚，可大幅提高了成纱品质，但在实际生产中会出现纤维包缠旋转槽轮导致断头，并且强力改善不显著。中国专利号CN1995510A，公开日期2007.7.11，发明创造名称为一种改善纱线性能的熨烫纺纱方法，在纺纱过程中对纤维进行热湿处理，降低纤维刚度，实现纤维充分内外转移，从而减少纱线毛羽的产生。但这些装置的加工和安装不便，需要附加能耗，存在一定安全隐患，并且此方法对非热敏感纤维效果不显著。同时，这些专利只能通过单一集聚纤维抱合、促使成纱包缠紧密，以增强纤维间的抱合紧度来提高强力，并不是改变纱体内纤维排列结构来调控强力。

另外，一些研究实现了纱线内外层纤维异向排列特征构建，通过纱线内外层结构迥异的纺纱方法来调控成纱强力。如中国专利号CN 201410105223.4，公开日2014.3.20，发明创造名称为一种少毛羽低扭矩环锭纱线的加工方法与装置，利用喷嘴喷出的旋转气流对纱线施加反向捻度，促使表层纱线部分翻转包缠，从而实现内外层正反捻交叉包缠以增大成纱强力，但是其使用气流能耗高、操作精度大、机构复杂，难以实现规模化生产。另外，陶肖明等在《纺织学报》(纺织研究杂志)Vol.34，No.6，2013中公开了一种低扭矩环锭纺纱方法，利用了1个简单的机械式假捻装置(见图1)，从而改变了纤维在成纱中的排列，使纱的残余扭矩通过其内部平衡而显著降低，实现了非同轴异形螺旋线结构，纤维片段局部反转现象。但是这种纺纱方法假捻器使用问题较大，操作复杂，同时纺纱过程中容易出现断头，影响生产效率。

赛络纺复合纱线是两种及两种以上组分以一定的工艺参数分别经过喂入、牵伸、汇聚以及加捻而成。赛络纺纱技术由于其纱线结构良好、质量优异、生产技术较成熟，因而被广泛应用于棉纺纱线的生产中，但其高品质纱线占比较小，而制约其发展。在纺纱过程中，以一定隔距从前罗拉输出的两根单纱须条在汇聚点交汇，由加捻作用而捻合在一起。捻度在自下而上的传递过程中,完成了类似于同向捻度双股线的“包缠”与“自捻”过程，即一部分捻度使二股单纱沿复合纱轴向相互包缠形成螺旋结构；一部分捻度克服汇聚点阻力使两股单纱获得了少量真捻，使两股单纱以各自的轴线形成同向螺旋状态。在最终复合纱线中，由于两股单纱仅有少量真捻，多数捻回传递在整组成纱上，使得两股单纱汇聚时纤维相互转移，股线风格受到损伤，同时纤维的相互挤压、纠缠等作用，纤维呈不同程度扭曲与倾斜状态，使得成纱双绕螺旋几何形状无法受控、难以形成高品质股线结构纱线。中国专利号CN101603217B，公开日期2010.11.10，发明创造名称为隔离式赛络纺装置，发明提供了一种隔离式赛络纺装置，纱条在隔离式赛络纺装置的凹槽内回转时贴服了毛羽，使得成纱股线效应更明显，质量更高。中国专利号CN101979733B，公开日期2010.11.15，发明创造名称为一种赛络纺或赛络菲尔纺生产大麻高支纱和股线的方法，通过将赛络混纺纱反向合股加捻，形成股线后再退去维纶得到大麻高支股线，或者将混纺纱退去维纶后，反向合股加捻，得到大麻高支股线，但是需要后处理、操作复杂，不具有普遍性。中国专利号CN106676689B，公开日期2016.11.14，发明创造名称为紧密赛络纺纱线辅助装置及紧密赛络纺纱线方法，通过喇叭口横动机构调节粗纱喂入位置，减少了皮辊的磨损，保证了纱线质量，但是此方法不能调节纤维的捻回包缠结构。然而利用赛络纺生产具有股线风格纱线的方式来实现低扭矩纱线生产的方法，由于假捻器对纱线的作用力与纱线运动方向垂直，因而对纱线条干带来极大的影响，并且这种方法所生产的纱线结构中依旧纤维内外转移程度低、纤维抱合力差，成纱强力低，成纱毛羽多等技术问题依然没能得到根本性解决，同时纺纱工艺复杂、机构成本高、操作不便。

纱线力学性能不仅是衡量纱线质量的重要指标，而且决定纱线后续生产加工品质和效率，因此通常出现所纺制环锭纺单纱由于其强力难以满足后道织造工序的要求，此时就需要将单纱进行并线合股，将两股单纱并为螺旋式双股或多股线结构纱线以大幅提高纱线强力，但是并线工序增加了生产成本、降低了生产效率，因此需要一种环锭纺上直接纺制满足双股线结构特征、以及成纱强力的新型结构纱线。

发明内容

针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种环锭细纱机上纺制股线结构单纱的纺纱方法及装置，该纺纱方法能够增加纱线强力、耐磨和柔性，减少了单纱并线合股的工艺流程，且适用范围广。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：

一种环锭细纱机上纺制股线结构单纱的纺纱方法，所述纺纱方法应用于包括正捻股线结构区、反捻股线结构区以及环锭加捻结构区所构成的纱线，其中所述环锭加捻结构区衔接在所述正捻股线结构区和反捻股线结构区之间，所述纺纱方法为：两条环锭短纤须条经牵伸后平行输入到搓捻机构中进行搓捻处理，须条在搓捻机构横动摩擦作用下进行往复搓捻扭转运动，对须条施以预加捻度形成具有纤维扭转取向的纱条，同时纱条的两端得到捻度方向相反；随后经搓捻加捻的两根纱条从搓捻机构中输出，在加捻三角区形成汇聚合股，依次经导纱钩、钢丝圈，卷绕到纱管上；当搓捻机构横移搓捻的捻向与环锭加捻捻向相同时，两根纤维须条所受张力显著增大，增强了纤维在单股纱条内的转移，增强纱条汇聚时的纠缠抱合，所成股线结构纱线内置旋转纠缠紧密；当搓捻机构横移搓捻的捻向与环锭加捻捻向相反时，两股汇聚的单纱的内置扭转应力与环锭加捻的扭转扭矩相平衡，所成股线结构纱线抚顺柔软，在搓捻机构转向过程中存在正反捻转向的无捻区，此时须条以平行的无捻状态输出，以赛络纺加捻三角区的形式汇合，两股纤维须条整体并和内外转移，形成纤维屈曲扭转抱合的单纱结构。

同时，本发明还提供一种实现上述环锭细纱机上纺制股线结构单纱的纺纱方法的纺纱装置，所述纺纱装置包括前皮辊、前罗拉、上鞘、中罗拉、后皮辊、后罗拉、导纱勾、钢丝圈以及纱管，其特征在于，所述纺纱装置还包括搓捻皮辊和搓捻罗拉，所述搓捻皮辊和搓捻罗拉构成一组安置在所述前皮辊和前罗拉前端的搓捻机构，其中所述前皮辊和前罗拉可做旋转且又横向往复的运动；所述的搓捻机构运动形式存在三种：搓捻罗拉和搓捻皮辊皆做既旋转又往复横动的运动；搓捻罗拉只做旋转运动，搓捻皮辊做既旋转又往复横动的运动；搓捻皮辊只做旋转运动，搓捻罗拉做既旋转又往复横动的运动。

进一步地，所述的搓捻皮辊中间为金属材质，表面为橡胶材质；所述的搓捻罗拉中间为金属材质，表层为橡胶材质或金属材质。

进一步地，所述的搓捻机构的横动距离1～5cm，横动速率0.5～10m/min，往复转向交错频率10～30次/min，搓捻皮辊与搓捻罗拉间压力100～200N。

由于采用了以上技术方案，与现有技术相比，本发明的一种环锭细纱机上纺制股线结构单纱的加工方法，其优点在于：

本发明采用由既作回转运动又做往复运动的搓捻皮辊、搓捻罗拉组成搓捻机构，对两根平行进入其中的纤维须条进行握持搓捻处理，改变了传统环锭纺纱线内纤维作单向加捻抱合式排列的结构，两根平行排列的纤维须条受搓捻摩擦作用翻转纠缠抱合形成具有预加捻度的搓捻纱条，促使纱条表层纤维紧密集聚、内部纤维取向增大。两根搓捻纱条在加捻过程中预加捻度将动态自调重排，同时在汇聚点两根搓捻纱条捻度没有平衡，两根纱条在环锭扭矩力与搓捻纱条应力、张力协同作用下形成梯度螺旋式双股线抱合模式，改变了环锭纺单纱结构，实现了两股单纱并线才能达到的双股线结构，极大提高了纱线强力。同时正反向搓捻反复切换调整纤维预加捻方向、改变纤维在搓捻纱条主体的排列状态，当搓捻纱条捻向与环锭加捻同向，增强纱线内部纤维的抱合，当搓捻纱条捻向与环锭加捻反向，平衡纱线内部扭矩应力，搓捻方向转变时两根搓捻纱条捻度释放，以无捻状态在加捻三角区汇聚，形成纤维须条主体扭转抱合式内外转移、纤维屈曲扭转抱合的单纱结构，实现主体双股螺旋式、局部加捻抱合式的股线结构的单纱成形，增加纱线强力、耐磨和柔性，缩短了单纱并线合股形成股线的工艺流程。本发明同实质上是两束纤维须条形成先扭转抱合式搓捻、后双条汇聚捻合，形成以主体双股螺旋式、局部加捻抱合式为一体的股线结构单纱，不仅减少了成纱毛羽、提高了成纱强度和柔软度，而且继承了传统环锭纺纱的原料广泛性和品种适应性，突破所纺环锭纺纱线结构特征。本发明操作方便，无附加能耗、机构简单明了、易于推广使用。

附图说明

图1是一种环锭细纱机上纺制股线结构单纱的加工方法示意图。

图2是一种环锭细纱机上纺制股线结构单纱的加工方法所纺纱线结构示意图。

图中：1-搓捻皮辊，2-搓捻罗拉，3-前皮辊，4-前罗拉，5-上鞘，6-中罗拉，7-后皮辊，8-后罗拉，9-纤维须条，10-导纱勾，11-钢丝圈，12-纱管，13-预捻纱条，131-Z向预捻纱条，132-S向预捻纱条，14-无捻纱条，15-同向搓捻区，16-反向搓捻区，17-无捻区，18-正捻股线结构区，19-反捻股线结构区，20-环锭加捻结构区。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

参见附图1至2所示，一种环锭细纱机上纺制股线结构单纱的加工方法，基于四罗拉环锭纺纱的牵伸机构，采用一组安置在前皮辊3、前罗拉4前端的搓捻机构，搓捻机构由既作回转运动又做往复运动的搓捻皮辊1、搓捻罗拉2组成，且搓捻罗拉2与前罗拉4保持线速度相同。将两条环锭短纤须条9从筒纱卷装上退绕下来，平行进入到由后罗拉8、后皮辊7、中罗拉6上鞘5、与前罗拉4、前皮辊3组成的牵伸区，后区牵伸倍数1～3倍，前区牵伸倍数10～100倍，经牵伸区平行输出的两束纤维须条9进入搓捻机构，搓捻机构的横动距离1～5cm，横动速率0.5～10m/min，往复转向交错频率10～30次/min，搓捻皮辊1与搓捻罗2拉间压力100～200N，其中搓捻皮辊中间为金属材质，表面为橡胶材质；搓捻罗拉中间为金属材质，表层为橡胶材质或金属材质。须条内平行排列的纤维在搓捻机构的摩擦作用下发生扭转，形成预加的扭转取向，同时在搓捻过程中，搓捻罗拉2、搓捻皮辊1皆可做既旋转又往复横动的运动，也可搓捻罗拉2、搓捻皮辊1其中一个只做旋转运动，另一个做既旋转又往复横动的运动，从而对须条表层纤维实现搓捻捕捉式集聚，纱条毛羽重新缠绕到环锭短纤纱主干上而消除，搓捻处理后的两束预捻环锭短纤纱经由搓捻罗拉2、搓捻皮辊1组成的搓捻钳口输出，两束预捻环锭短纤纱在抱合式加捻的扭转力以及受搓捻整理的纱条内扭矩力作用下，在加捻三角区形成汇聚合股，依次经导纱钩10、钢丝圈11，卷绕到纱管12上；

纺纱时，前罗拉4、前皮辊3和搓捻罗拉2、搓捻皮辊1四者保持同步高速旋转，将牵伸后的两束纤维须条9从前罗拉4、前皮辊3啮合形成的前钳口平行输出，以平行状态进入搓捻罗拉2、搓捻皮辊1紧压贴合组成的搓捻机构中，前钳口输出的纤维须条9一端被前钳口握持，另一端受导纱勾10控制，两个握持点中间段须条受到搓捻罗拉2、搓捻皮辊1握持且横动摩擦作用下进行往复搓捻式扭转运动，须条通过搓捻机构的搓动，对须条施以预加捻度形成具有纤维扭转取向的预捻纱条13，同时预捻纱条13的两端得到捻度方向相反，即一端S捻，另一端为Z捻，经搓捻加捻的两根预捻纱条13从搓捻机构输出时，受到环锭加捻的扭转力使其汇聚，由于部分纱条已具备扭转取向，在两根预捻纱条13合并时，两根预捻纱条13内的纤维不进行两根纱条间的相互转移，仅在自身单股纱条内纤维扭转抱合，并且以两根预捻纱条13并股的形式汇聚形成螺旋式抱合加捻的双股线结构单纱，另一部分不具备扭转取向无捻纱条14则以螺旋式加捻抱合的单纱结构连接两段双股线结构单纱，最终形成主体双股螺旋式、局部加捻抱合式的股线结构单纱。

成纱运动过程分为三个循环阶段，阶段一，当搓捻机构横移搓捻的捻向与环锭加捻捻向相同时，此段纱线形成同向搓捻区15，两根纤维须条所受张力显著增大，增强了纤维在单股纱条内的转移，增强纱条汇聚时的纠缠抱合，所成股线结构纱线内置旋转纠缠紧密。阶段二，当搓捻机构横移搓捻的捻向与环锭加捻捻向相反时，此段纱线形成反向搓捻区16，所两股汇聚的单纱的内置扭转应力与环锭加捻的扭转扭矩相平衡，改变了传统纺纱过程纱的捻度和张力的分布，所成股线结构纱线抚顺柔软。阶段三，在搓捻机构转向过程中存在正反捻转向的无捻区17，此时无捻纱条14以平行的无捻状态输出，以赛络纺加捻三角区的形式汇合，两股纤维须条整体并和内外转移，形成纤维屈曲扭转抱合的单纱结构。本发明同实质上是两束纤维须条形成先扭转抱合式搓捻、后双条汇聚捻合，形成以主体双股线式、局部加捻抱合式为一体的股线结构单纱，不仅减少了成纱毛羽、提高了成纱强度和柔软度，而且继承了传统环锭纺纱的原料广泛性和品种适应性，突破所纺环锭纺纱线结构特征。

在图2中，单股纱线由正捻股线结构区18、反捻股线结构区19和环锭加捻结构区20构成；两根Z捻预捻纱条131在Z捻的正向螺旋股线式缠绕下，形成正捻股线结构区18，内部纤维纠缠紧密，提高成纱强力，成纱毛羽充分卷入纱体中，减少纱线毛羽；两根S捻预捻纱条132在Z捻的反向螺旋股线式缠绕下，形成反捻股线结构区19，两种反向纤维排列调整成纱捻回分布形，降低单纱整体扭矩；无捻纱条14在Z捻环锭带动下扭转抱合成纱，形成片段的环锭加捻结构区20，连接正捻股线结构区18和反捻股线结构区19，平衡纱体应力状态。综合须条经过搓捻罗拉2、搓捻皮辊1横动摩擦产生的搓捻调控多级纤维排列结构，形成主体双股螺旋式、局部加捻抱合式的单纱结构，实现纤维须条扭转抱合式加捻连接、多层纤维搓捻螺旋式抱缠、异层纤维捻回平衡为一体的清晰分明的新型结构纱线。

具体实施例

运用本发明专利的纺纱方法生产19.7tex纱线。实验所用原材料为两束100％纯棉粗纱。环锭纺纱机锭子的转速为7000r/min。分别取搓捻机构横动距离3cm，横动速率2m/min，往复转向交错频率15次/min，搓捻皮辊与搓捻罗拉间压力100N，搓捻皮辊直径3cm，高度8cm。

对于每一纱线号数，分别使用传统环锭纺纱方法和本发明所述的纺纱方法加工成单股纱线样本以作对比，并对各纱线样本的主要性能进行测试，其中残余扭矩利用湿缠绕法进行测试，各纱线样本的主要性能测试结果如表一所示：表一

从表一可以看出，使用本发明的纺纱方法所纺纱线，其毛羽值和残余扭矩(湿扭结数)都显著下降，且与使用传统环锭纺纱机所纺赛络纺纱线相比，使用本发明的纺纱装置所纺纱线的断裂强力和断裂伸长率显著提高，而条干性能基本可以保持不变，形成了主体双股线式、局部加捻抱合式的单纱结构，实现纤维须条扭转抱合式加捻连接、多层纤维搓捻螺旋式抱缠、异层纤维捻回平衡为一体的清晰分明的新结构纱线。其技术方法虽简单，有效改善了成纱质量，并且其制造成本低廉，适于纺织行业推广应用。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种环锭细纱机上纺制股线结构单纱的纺纱方法，所述纺纱方法应用于包括正捻股线结构区、反捻股线结构区以及环锭加捻结构区所构成的纱线，其中所述环锭加捻结构区衔接在所述正捻股线结构区和反捻股线结构区之间，其特征在于，所述纺纱方法为：两条环锭短纤须条经牵伸后平行输入到搓捻机构中进行搓捻处理，须条在搓捻机构横动摩擦作用下进行往复搓捻扭转运动，对须条施以预加捻度形成具有纤维扭转取向的纱条，同时纱条的两端得到捻度方向相反；随后经搓捻加捻的两根纱条从搓捻机构中输出，在加捻三角区形成汇聚合股，依次经导纱钩、钢丝圈，卷绕到纱管上；当搓捻机构横移搓捻的捻向与环锭加捻捻向相同时，两根纤维须条所受张力显著增大，增强了纤维在单股纱条内的转移，增强纱条汇聚时的纠缠抱合，所成股线结构纱线内置旋转纠缠紧密；当搓捻机构横移搓捻的捻向与环锭加捻捻向相反时，两股汇聚的单纱的内置扭转应力与环锭加捻的扭转扭矩相平衡，所成股线结构纱线抚顺柔软，在搓捻机构转向过程中存在正反捻转向的无捻区，此时须条以平行的无捻状态输出，以赛络纺加捻三角区的形式汇合，两股纤维须条整体并和内外转移，形成纤维屈曲扭转抱合的单纱结构。

2.一种用于实现如上述权利要求1所述的一种环锭细纱机上纺制股线结构单纱的纺纱方法的纺纱装置，所述纺纱装置包括前皮辊、前罗拉、上鞘、中罗拉、后皮辊、后罗拉、导纱勾、钢丝圈以及纱管，其特征在于，所述纺纱装置还包括搓捻皮辊和搓捻罗拉，所述搓捻皮辊和搓捻罗拉构成一组安置在所述前皮辊和前罗拉前端的搓捻机构，其中所述前皮辊和前罗拉可做旋转且又横向往复的运动；所述的搓捻机构运动形式存在三种：搓捻罗拉和搓捻皮辊皆做既旋转又往复横动的运动；搓捻罗拉只做旋转运动，搓捻皮辊做既旋转又往复横动的运动；搓捻皮辊只做旋转运动，搓捻罗拉做既旋转又往复横动的运动。

3.根据权利要求2所述的一种环锭细纱机上纺制股线结构单纱的纺纱装置，其特征在于，所述的搓捻皮辊中间为金属材质，表面为橡胶材质；所述的搓捻罗拉中间为金属材质，表层为橡胶材质或金属材质。

4.根据权利要求2所述的一种环锭细纱机上纺制股线结构单纱的纺纱装置，其特征在于，所述的搓捻机构的横动距离1～5cm，横动速率0.5～10m/min，往复转向交错频率10～30次/min，搓捻皮辊与搓捻罗拉间压力100～200N。