三元色粗纱混配生产幻彩纱的方法及该方法制备的幻彩纱

摘要

本发明公开了一种三元色粗纱混配生产幻彩纱的方法，该方法通过使三元色纱耦合牵伸系统的后罗拉上嵌套在芯轴上的三段环圈相互独立转动，且保持后罗拉所述三个环圈的表面线速度之和为常量，或三个有色粗纱的牵伸倍数的和为常量，则可以获得粗细均匀，且色彩任意的段彩纱。与现有技术相比，本发明所生产的段彩纱色彩更加丰富，且方法简单而实用。

说明书

技术领域

本发明涉及到纺织工程中纺纱领域，特别涉及一种三元色粗纱混配色的幻彩纱生产方法及用该方法制得的幻彩纱线。幻彩纱又称多彩段彩纱线，简称段彩纱。

背景技术

纺纱工程是将纤维加工成纱线的工序，通过将细而长的纤维平行排列并加捻使其抱合成细长的纤维集合体并具有一定力学性能。纺纱可分为本色纤维纺纱与有色纤维纺纱。本色纺纱是用未经染色的纤维直接纺制成纱线，在后道加工中再染色印花赋予纺织品色彩及图案；有色纤维纺纱是将纤维或条子染成所需要的颜色，再进行纺纱，简称色纺。它的优点是在后道加工中无需染色，通过纱线色彩的配置赋予纺织品色彩及图案。在色纺纱中，又分为单色色纺纱和多色配色的混色纺纱，单色色纺纱是用单一颜色的纤维纺制的纱线，混色纱是用多种颜色的纤维混合纺制的纱线。

段彩纱是在纱线长度方向上分段分布着不同颜色的纱线，故称为段彩纱。生产段彩纱的工艺方法有染色着色法和色纤维纺纱法，染色法是对绞纱或筒子纱进行局部喷染经蒸化定型在纱线上形成一段一段不同色彩的分布；有色纤维纺纱法是将两根不同颜色的粗纱须条经特殊的牵伸加捻装置，使某种颜色的纤维不连续地分布在纱线上形成段彩纱。

用染色法生产的段彩纱色彩分布周期模式单一，在织物上叠加花型的可变性有限；用有色纤维纺纱法形成的段彩纱一般只能调控2种颜色纤维的分布，而且在纱线上有粗细节。总而言之，原有的色纺纱技术和段彩纱技术，不能随意调整纱线上的色彩及其分布，无法使纱线形成五彩缤纷的色彩变化。

如果使三种（或三种以上）不同色彩分段出现在连续的纱线上，则该纱线可称为多彩段彩纱或幻彩纱。用已有的有色粗纱直接纺纱现有技术尚不能得到这种多彩段彩纱线（幻彩纱）。

发明内容

为解决上述问题，本发明的首要目的在于提供一种数控式三元色粗纱混配生产幻彩纱的生产方法，该方法能够随意调整纱线上的色彩及分布，使得纱线形成五彩缤纷的色彩变化。本发明的次要目的在于提供一种由上述方法获得段彩纱。

为实现上述目的，本发明提供一种能将红、黄、蓝三根粗纱进行耦合牵伸、交变换色、梯度配色、加捻混合的数控式环锭纺纱装置，通过该装置改变红、黄、蓝三元色纤维的混色模式及混合比来控制纱线的色彩及其在长度方向上分布。具体步骤如下：

1、三元色混配色牵伸加捻装置的后罗拉上设置嵌套在同一芯轴上的三段环圈相互独立转动；

2、使用所述三段环圈与前罗拉配合对三束有色粗纱须条分别进行独立牵伸；

3、通过程序控制使所述三段环圈的表面线速度或喂入牵伸区的三根有色粗纱须条的喂入速度满足公式：

；                         （1）

或满足公式：

 。                                     （2）

式中：V_q为前罗拉线速度，V_hi为第i个后罗拉环圈(i=1、2、3)的线速度（m/s），E_i=V_q/V_hi为前罗拉相对于第i个后罗拉环圈的牵伸倍数（i=1、2、3），ρ_i为第i根（i=1，2，3）须条牵伸前有色粗纱的线密度(g/m)。

三元色粗纱喂入牵伸加捻装置的混纺比K_i满足如下公式：

              （3）           

              （4）          

                  （5）            

式中，ρ_i′为第i根（i=1，2,3）有色粗纱经过牵伸后的线密度(g/m)，ρ′为三根有色粗纱经牵伸和混合加捻后形成的纱线的总线密度(g/m)，i=1，2，3，且为恒定值。

通过对三元色纱进行耦合牵伸、交变换色和混合加捻，使三种有色纤维在纱线中的混合配比实现可控。

将三根有色粗纱喂入具有三个自由度的耦合牵伸区后，如果改变对三根有色粗纱的牵伸倍数，则牵伸合并再加捻所得到的纱线其线密度有可能是变化的。为了保持其线密度不变，在前罗拉线速度不变的情况下，如果能保证单位时间内由后罗拉输入的三根有色粗纱的重量之和恒定，则可保证最终得到的纱线线密度是恒定的。

即：                       （6）                       

或：                                        （7）                   

上述公式表明，对于三元色纱喂入的三自由度牵伸加捻装置，虽然其牵伸倍数发生变化，或后罗拉速度发生变化，如果能保证后罗拉三个环圈的表面线速度或其相对前罗拉的牵伸倍数满足公式（6）或（7）的约束，则可保证牵伸加捻后形成纱线的线密度保持恒定，我们把后罗拉三个环圈的表面线速度或牵伸倍数能满足上述条件的牵伸方式称为保持等线密度成纱的多组份耦合牵伸或多组份牵伸耦合。

 进一步，如果喂入的三根有色粗纱须条的线密度均相等，；则上述公式又可以简化为：

                                 （8）

 或                                （9）

式（3）（4）说明，为了保持三元色纱喂入的耦合牵伸加捻装置成纱线密度不变，必许保持后罗拉三个环圈的表面线速度之和为常量，或三个有色粗纱的牵伸倍数的和为常量，我们把满足这种关系的三组份牵伸称为速度耦合的耦合牵伸或牵伸耦合，也可以称为牵伸倍数耦合的耦合牵伸或牵伸耦合。

三元色粗纱喂入的三自由度耦合牵伸加捻系统成纱的混色比计算公式如下：

             （10）

              （11）

                  （12）

式中，K₁、K₂、K₃分别代表有色粗纱1、有色粗纱2、有色粗纱3等各组分的混色比。

在实际纺纱时，一般，且为恒定值；则式（10）（11）（12）代表的有色粗纱1、有色粗纱2、有色粗纱3等各组分的混色比可以简化为：

                                         （13）

                                       （14）

                                       （15）

则式（8）（13）（14）（15）说明，如果独立改变V_h1、V_h2、V_h3的值，使分别在0-V的范围内变化，但同时保持为恒定值，则K₁、K₂、K₃也可分别在0-100%范围内进行变化，由此就可以通过任意改变三根有色粗纱的喂入量来改变三组份合股加捻后总的线密度不变而组成纱线的三种不同色彩纤维的混色比，可以任意变化。

一、三元色粗纱的交变换色：

三元色（或三色）粗纱可按三种模式混色，即：单色、 双色混色、三色混色。单色模式即为：A色,B色,C色；双色混色模式有：AB混色，BC混色，AC混色；三色混色模式有：ABC混色。由此，通过三元色粗纱的交变换色实现7种混色模式。

二、三元色粗纱的梯度配色：

三元色粗纱的混色比，理论上、、可以有无数种组合。由于肉眼的分辨率有限，可从使用出发需要把混色配比离散化。本发明专利选择以10%的递增作为梯度进行混色配色，由此可形成如下混配色方案：

表1  配色方案

三、三元色粗纱的加捻混合：

经牵伸后三根三元色须条在前罗拉钳口处汇合并进入加捻区，由环锭加捻装置以及辅助加捻装置完成对须条的加捻并最终形成三元色混色纱线。此时，前罗拉对三根三元色须条的牵拉抽拔作用以及加捻造成的须条内纤维的内外转移，可使有色纤维达到有效混色效果。

由上述方法获得的段彩纱，所述段彩纱由三种有色粗纱混合而成，所述三种有色粗纱分别由三个相对独立转动的后罗拉环圈牵引，所述三个相对独立转动的后罗拉环圈的线速度之和恒定。

通过对三根 (红、黄、绿三元色或A、B、C三种颜色) 粗纱进行耦合牵伸、交变换色、梯度配色和混合加捻，使A、B、C三种有色纤维在纱线中的混合配比实现可控，即三种有色纤维的混合比及其在纱线上分布的长度可按照纱线花型设计的要求进行配置。同时，通过本发明专利提供的可行方案，通过对A、B、C三种有色纤维混合比的梯度配置，在纱线上实现最多66种混色配比，由于三种有色纤维的混色比发生变化，使纱线沿长度方向出现不同颜色的随机分布（最多可达66种颜色），形成一种用传统纺纱技术无法实现的混色多彩段彩纱。这项技术是色纺纱技术及段彩纱技术的一个重大突破。

附图说明

图1为三自由度耦合牵伸加捻装置结构示意图；

图2为后组合罗拉结构示意图；

图3为控制-驱动系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

如图1所示为本发明的三元色耦合牵伸加捻装置由牵伸系统和加捻系统组成。牵伸系统由后组合罗拉100、中罗拉200和前罗拉300组成，前罗拉和中罗拉中间设置有喇叭口500。

如图2所示，后组合罗拉100包括三段外径相等的第一环圈8、第二环圈9和第三环圈10，以及与第一环圈8、第二环圈9和第三环圈10一一对应的第一皮辊12、第二皮辊13、第三皮辊14。第一环圈8、第二环圈9和第三环圈10依次顺序套装在同一芯轴上，并且分别由三个不同的伺服电机驱动。其中第二环圈9通过销、键或过盈配合与芯轴固定连接；其他两个环圈分别与芯轴可相对转动连接。

两个伺服电机分别通过第一齿形带15和第三齿形带11驱动第一环圈8和第三环圈10转动；第二环圈9则随芯轴同步转动，由另外一个伺服电机控制。

由于组合后罗拉上三个环圈具有三个独立的运转速度，因此该牵伸机构具有三个自由度，可实现对喂入的红色有色粗纱A、黄色有色粗纱B和蓝色有色粗纱C进行三自由度的耦合牵伸。即在牵伸区内，红色有色粗纱A、黄色有色粗纱B和蓝色有色粗纱C与前罗拉前皮辊的握持点分别为Pa、Pb、Pc, 与中罗拉中皮辊的握持点分别为Qa、Qb、Qc, 三根须条在前罗拉前皮辊处汇合其握持点为R；该装置可对喂入的红色有色粗纱A、黄色有色粗纱B和蓝色有色粗纱C，须条分别按不同的牵伸倍率进行牵伸，牵伸后的三根须条汇合于R点后经加捻混合形成彩色纱线。

如图3所示，第一环圈、第二环圈和第三环圈的表面线速度或喂入牵伸区的三根粗纱的速度由控制-驱动系统控制，控制-驱动系统控制包含由变频器控制的驱动器3-5，该三个驱动器分别控制所述第一环圈、第二环圈和第三环圈的转速，并使单位时间内由后罗拉输入的三根有色粗纱的重量之和恒定。

三元色（或A、B、C三种颜色）混色模式

1、三元色混色的三种模式：

通过三元色（或三色）混色实现纱线色彩变化的模式可分为三种，即：单色、 双色混色、三色混色。单色模式即为：A色,B色,C色；双色混色模式有：AB混色，BC混色，AC混色；三色混色模式有：ABC混色。

2、混色比的梯度配置，实现不同配色的方案

在三元色的各种混色模式下，混色比的递增以10%为最小增量，进行配色可形成如下混色：

表1  配色方案

注：可以有无数种组合，本发明专利选择以0.1为一个梯度进行梯度混色配色，经以上统计，按三元色粗纱（三种色彩粗纱）经耦合牵伸、交变换色、梯度配色、加捻混合，最终可形成66种配色，即可形成具有66种色彩分布的段彩纱；更为重要的是，在同一根段彩纱上，可以根据需要不断变换配色。在制作带图案的布匹时，则可以根据电脑排版提取并提前设定不同根纱线上形成上述图案的色彩变化，在织布后，不同的段彩纱则自然形成设定图案。

三元色纤维按一定比例混合均匀后的显色效应属于物理混色中的空间混色。