一种湿热牵伸抚顺式改善纱线结构的装置

摘要

本发明涉及一种湿热牵伸抚顺式改善纱线结构的装置，属于纺织加工技术领域。本发明采用槽式加热装置位于浸润装置、烘干装置之间，三者呈品字形分布，浸润装置与槽式加热装置之间设有后罗拉，槽式加热装置与烘干装置之间设有前罗拉，实现对纱线先浸润、再湿热牵伸抚顺处理、后热烘干定型，通过第六导纱轮、第三导纱轮、第四导纱轮、第五导纱轮将纱线多圈绕在具有速差的前罗拉、后罗拉上，实施湿热牵伸作用，伸展纱线内部纤维弯钩、增加纤维取向，改善内部结构；产生扭转的纱体主干与加热槽上槽壁抚顺接触，重新缠绕毛羽到纱体主干，改善外层结构；处理后纱线经烘干装置，固化结构。本发明结构合理，操作方便，易于推广使用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种湿热牵伸抚顺式改善纱线结构的装置，属于纺织加工技术领域。

技术背景

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，特别是无梭喷气织机高速织造特征，对纱线强伸性、耐磨性等力学性能要求非常高。纱线的力学性能取决于纤维材料自身性能和成品纱线结构，纱线表层结构（如毛羽指标）影响纱线耐磨性能，纱体内部结构中的纤维排列、抱合形式是影响纱线强伸性能的关键因素。然而，在实际纺纱加捻卷绕成形之后的纱线表面毛羽多、内部纤维弯钩多、纱体中纤维取向度差，直接导致成纱耐磨性、强伸性差。因此通过后加工工序，有效调控和改善成纱结构，提升纱线外观和机械性能，对纱线高品质、高效率生产加工具有十分重要的意义。

纱线内部结构的特征取决于纺纱工序，不同纺纱方法和形式、纺纱工艺都会影响纱线内部结构：握持端纺纱方法代表环锭纺纱技术，属于前罗拉钳口握持纤维须条，通过钢丝圈沿钢领绕锭子旋转加捻，纱线内部纤维呈内外转移的螺旋轨迹构象，纱体结构相对紧致、且较均匀，纱线强力较高；自由端纺纱方法代表之一转杯纺，属于转杯凝聚槽内纤维条内纤维间搭接加捻成纱，纱线内部纤维内外转移少，呈分层式的芯层致密、外层松弛状螺旋轨迹构象，因此纱线强力较低；自由端纺纱方法代表之一涡流纺，通过涡旋气流作用对纤维须条进行包缠加捻成纱，纱线内部纤维呈头端平行排列在芯层、尾端呈渐开式螺旋状直至包缠在纱体外表的构象，内外转移严重不足，纤维抱合力差，因此纱线强力很低。由此可见，一般纺制出来的纱线不能直接用于机织，即使环锭短纤纱结构仍存在纤维排列整齐度较低、表层致密性较差、纤维抱合力不足等问题，无法直接用于高速高效率织造，待完善空间大。

环锭纱表层致密性差主要表现在纱线毛羽多。纱线表层结构的毛羽产生于细纱加工工序，其机理是内外转移纤维的头端露出纱体之后，脱离钳口握持作用，无法再次进入或包缠在纱体主干上，形成毛羽。毛羽增长于络筒和整经工序，其根本原因在于：纱线表面毛羽多、结构松弛，在络筒、整经等纱线高速运行工序中，纱线经导纱部件、张力部件等机件，遭受剧烈摩擦，致使纱体内部纤维头端被抽拔游离于纱体表面，毛羽剧增、表层结构严重破坏。为了减少纱线表层结构受损，实现纱线顺利织造，纺织企业一般都对整经后纱线进行浆纱处理，浆纱工序是在不改变纱线内部结构的前提下，贴附纱线毛羽，增加耐磨性，同时对通过浆料浸透到纱体内部增加纱线强力。但经纱通常采用片纱上浆，片纱上浆就会导致纱线相互粘连，需要湿、干分绞，纱线分绞时相互撕扯破坏纱体表面浆膜、产生二次毛羽。由此可见，改善纱线表层结构致密度、消除纱线毛羽宜在上浆之前进行。

针对环锭细纱工序改善纱线结构，国内外的学者做过大量的研究。通常采用两种途径，一种是采用常规方法优化普通环锭纺纱工艺，该方法只能一定程度上改善纱线外层结构，毛羽降低效果有限；另一种是采用新型纺纱技术或专用消除毛羽装置来消除表层结构的毛羽，新型纺纱技术同时对纱线内部结构有一定调节和改善作用。目前新型环锭纺纱技术代表是紧密纺纱技术，如美国知识产权局1984年12月18日公开的发明专利“Device for stretching, condensing and transporting a rove of fibers during a spinning operation”，专利号US 4488397; 美国知识产权局2000年6月13日公开的发明专利“Device for condensing a drafted fiber strand”，专利号6073314; 美国知识产权局2000年6月13日公开的发明专利“Device for condensing a drafted fiber strand”，专利号6073314; 美国知识产权局2000年7月4日公开的发明专利“Arrangement for condensing a drafted fiber strand”，专利号6082089; 美国知识产权局2001年1月9日公开的发明专利“Transport belt for transporting a fiber strand to be condensed”，专利号US 6170126B1; 美国知识产权局2001年7月24日公开的发明专利“Arrangement and method for condensing a drafted fiber strand and method for making yarn thereform”，专利号US 6263656B1; 美国知识产权局2001年8月14日公开的发明专利“Apparatus for condensing a drafted strand”，专利号US 6272834B1; 美国知识产权局2001年5月29日公开的发明专利“Condensing zone for a spinning machine”，专利号US 6237317B1。上述紧密纺纱技术专利公案的核心原理都是针环锭纺纱过程，聚集纺纱三角区纤维须条，加强对纤维须条边缘纤维控制，有效降低纺纱过程纤维头端外露，降低纱线毛羽，改善纱线表层结构，纱线耐磨性提高；同时，紧密纺消除纺纱三角区，排列整齐的须条纤维刚出前罗拉钳口，就直接被加捻成纱，纱体内部纤维排列整齐度大幅提高，成纱强力增大。然而纺纱三角区缺失，成纱内部结构中纤维内外转移不足，纱线拉伸弹性伸长、断裂伸长性能变差；目前成熟的紧密纺纱技术是通过负压气流集聚作用来完成，安装成本、运行成本、维护成本高，已成为一种贵族纺纱方法。

采用专用消除毛羽装置来消除毛羽，共同特点以及局限在于：只能改善纱线表层结构，而对纱线内部结构不起作用。消除毛羽装置可安置在细纱工序，也可应用于络筒工序。目前使用的细纱专用降低毛羽装置是采用气流喷射形式，安装在前罗拉和导纱钩之间，利用气流的回转使外露毛羽贴伏在纱线表面，只能在一定程度上改善纱线表层结构。如美国知识产权局1979年4月10日公开的发明专利“method and apparatus yarn treatment”，专利号41481779、美国知识产权局1989年8月22日公开的发明专利“method and apparatus for modifying spun textile yarn”， 专利号5263311。这些研究主要差别在于由于气流喷射装置的不同导致纱线表面纤维受力方向不同，从而产生不同的卷绕效果而导致纱线毛羽消除效果的不同。但是由于这些装置的只能安装在加捻三角区后（因加捻三角区中的纤维基本成散纤维状，喷射的气流会导致纤维运动混乱而断头），其气流吹拂对象为纱线和纱线表面毛羽，吹拂两对象的受气流转动效果不同，实现将毛羽以简单贴伏及松弛缠绕的形式留在纱线表面；在后道工序（如络筒）加工中，机件摩擦抽拔纱线表层纤维头端，松弛贴附和缠绕的毛羽重新显露出来，达不到真正消除毛羽的效果。

目前采用络筒专用降低毛羽装置基本工作原理相同：即在纱线在络筒机上采用对前进中的纱线进行解捻-加捻方式，使纱线表面毛羽卷绕在纱线表面，达到减少毛羽的目的。代表性的专利文献有：欧洲专利号为EP 0 866 014 A2，公开日1998年09月23日，发明创造名称为Auto Winder，该申请公案采用络筒工艺流程中回转假捻盘的机械作用，使游离纤维沿纱线的捻向贴伏到纱身上来，以减少纱线毛羽；美国专利号为US 6 374 588 B1，公开日2002年04月23日，发明创造名称为Hairiness controlling device and winder，该申请公案采用络筒工艺流程中回转假捻盘的机械作用，使游离纤维沿纱线的捻向贴伏到纱体主干上来，以减少纱线毛羽；欧洲专利号为EP 1 146 002 A2，公开日2001年10月17日，发明创造名称为Automatic winder and hairiness suppressing device，该申请公案利用空气涡流管，通过旋转气流的力学作用，使毛羽重新包覆到纱身上，以减少毛羽，但从原理上分析，单凭气流的包缠作用，其包覆效果不好; 欧洲专利号EP 1 013 803 A2, 公开日2000年06月28日，发明创造名称为Hairiness suppressing device for automatic winder，该申请公案同样使用空气涡流管，通过气流使纱线旋转，当旋转的纱线经过控制板(regulating plate)时，使纤维包缠在纱身上，以减少毛羽；中国专利号为ZL 99127507.1，公开日2000年07月05日，发明创造名称为自动络筒机的毛羽倒伏装置，该申请公案同样使用空气涡流管，通过气流使纱线旋转，不过该专利通过在装置两端加装控制器，以保证纱线沿自身轴线回转产生假捻效应，提高减少纱线毛羽的效率。除此之外，中国专利号为ZL 200710052991.8，公开日2008年01月23日，发明创造名称为一种减少成纱毛羽的方法，该申请公案提供一种采用假捻熨烫的方式，对络筒及针织过程的纱线进行在线贴附和包缠纱线毛羽，极少部分毛羽卷入纱体，实现络筒或针织过程中抑制纱线毛羽增长的目。

由此可见，上述采用常规方法优化普通环锭纺纱工艺，该方法问题在于：只能一定程度上改善纱线外层结构，不改变纱线内部纤维构象排列，纱体结构改善效果差，纱线内部纤维仍有较多弯钩、取向度差，纤维力学利用率低，纱线受拉伸作用时断裂强度低。采用新型纺纱技术适用于须条纺制纱线过程，一定程度调节和改善环锭短纤纱表层、内部纤维构象，但其技术局限和问题在于：所涉及的技术仅能用于纱线纺制和成形过程，不适用于成品纱线（即成纱），适用范围小，技术装置安装、运行、维护等成本高。采用专用降低毛羽装置减少纱线表面毛羽的方法和装置，技术局限和问题在于：将环锭短纤维纱表面毛羽通过气流或机械形式倒伏、重新包缠在纱干上，只对纱线表层结构有改善作用，对内部纤维排列构象、伸直度等纱线内部结构不起作用，纱线内部较多弯钩和杂乱排列的纤维导致纤维力学利用率低，纱线断裂强度低；且毛羽倒伏、重新包缠结构松散，纱线表层致密化改善程度不足，毛羽经易再次反弹，对纱线后道工序的加工和最终产品的质量没有本质改善。

发明内容

针对上述存在问题，本发明目的在于提供一种湿热牵伸抚顺式改善纱线结构的装置，对纱线表层、内层结构实施协同优化，为了实现上述目的，其技术解决方案为：

一种湿热牵伸抚顺式改善纱线结构的装置，包括浸润装置、槽式加热装置、烘干装置，浸润装置、槽式加热装置、烘干装置固定安装在主体安装板上，槽式加热装置位于浸润装置、烘干装置之间，呈品字形分布，浸润装置内设置有第一浸纱轮、第二浸纱轮，第一浸纱轮、第二浸纱轮固定连接在槽盖上，槽盖上开有进纱口、出纱口，第二浸纱轮轮槽中心位于进纱口中心线上，第一浸纱轮轮槽中心位于出纱口中心线上，第一导纱轮位于浸润装置进纱口左上方，第二导纱轮位于浸润装置出纱口的右上方，第一导纱轮轮槽、第二导纱轮轮槽、第一浸纱轮轮槽、第二浸纱轮轮槽在同一平面上，浸润装置与槽式加热装置之间设有后罗拉，后罗拉与第二导纱轮之间设置第三导纱轮，第三导纱轮轮槽与第二轮槽轮槽所在平面相互垂直，槽式加热装置与后罗拉之间设置第四导纱轮，第四导纱轮轮槽底与槽式加热装置加热槽上槽壁在同一平面上，槽式加热装置与烘干装置之间设有前罗拉，槽式加热装置与前罗拉之间设置第五导纱轮，第五导纱轮轮槽底与槽式加热装置加热槽上槽壁在同一平面上，第五导纱轮与第四导纱轮相互平行，第五导纱轮中轴线、第四导纱轮中轴线、槽式加热装置加热槽中心线到主体安装板的垂直距离相等，前罗拉端面、后罗拉端面到主体安装板的垂直距离相等，且前罗拉端面、后罗拉端面到主体安装板的垂直距离大于槽式加热装置加热槽端面到主体安装板的垂直距离，烘干装置左上方设置第七导纱轮，第七导纱轮轴线与前罗拉轴线相互平行，第七导纱轮和前罗拉之间设置第六导纱轮，第六导纱轮轴线、第三导纱轮轴线在同一平面上，第六导纱轮轮槽底与第七导纱轮轮槽底相互垂直，烘干装置右上方设置第八导纱轮，第八导纱轮轮槽与第七导纱轮轮槽、烘干装置热风槽、第一导纱轮轮槽、第二导纱轮轮槽、第一浸纱轮轮槽、第二浸纱轮轮槽在同一平面上。

由于采用了以上技术方案，与现有技术相比，本发明的一种湿热牵伸抚顺式改善纱线结构的装置，其优点在于：本发明采用槽式加热装置位于浸润装置、烘干装置之间，三者呈品字形分布，浸润装置与槽式加热装置之间设有后罗拉，槽式加热装置与烘干装置之间设有前罗拉，有效实现对纱线进行先浸润、再湿热牵伸抚顺处理、最后热烘干定型，第三导纱轮、第六导纱轮在同一平面上，第四导纱轮轴线、第五导纱轮轴线在同一平面上，由于两平面之间产生距离差，实现纱线在前罗拉和后罗拉上进行螺旋圈状缠绕产生握持力，前罗拉和后罗拉转速差产生牵伸力，对前罗拉、后罗拉之间纱线实施湿热牵伸，伸展和消除内部纤维弯钩、增加内部纤维取向，改善纱线内部结构；特别是第四导纱轮轮槽底、第五导纱轮轮槽底与槽式加热装置加热槽上槽壁在同一平面上，使得湿热牵伸过程中纱线捻回动态自调重排产生扭转时，纱体主干与加热槽上槽壁抚顺接触，重新缠绕毛羽到纱体主干，改善纱线外层结构；处理后纱线经热烘干定型，稳定和固化优化结构，有效实现对纱线内、外层结构协同调控和改善，大幅提高纤维利用率和纱线强度，不仅实现对成纱内外层结构的全面改善，而且解决了采取专用降低毛羽装置降低毛羽时，出现毛羽缠绕和贴服松弛、退捻发生结构松弛而引起条干恶化、后续经受摩擦毛羽反弹等问题。本发明所涉及的湿热牵伸抚顺式改善纱线结构的装置结构合理，操作方便，可用于纱线络筒、整经等纱线后加工工序，适用范围广，易于大面积推广使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的仰视图。

图3为本发明使用状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种湿热牵伸抚顺式改善纱线结构的装置作进一步详细描述。

见附图。

一种湿热牵伸抚顺式改善纱线结构的装置，所述装置由浸润装置5、槽式加热装置12、烘干装置17构成。浸润装置5、槽式加热装置12、烘干装置17固定安装在主体安装板3上，槽式加热装置12位于浸润装置5、烘干装置17之间，呈品字形分布，有效实现对纱线进行先浸润、再湿热牵伸抚顺处理、最后热烘干定型的顺序后加工处理，浸润装置5内设置有第一浸纱轮1、第二浸纱轮2，第一浸纱轮1、第二浸纱轮2固定连接在槽盖上，槽盖上开有进纱口6、出纱口7，第二浸纱轮2轮槽中心位于进纱口6中心线上，第一浸纱轮1轮槽中心位于出纱口7中心线上，第一导纱轮4位于浸润装置5进纱口6左上方，第二导纱轮8位于浸润装置5出纱口7的右上方，第一导纱轮4轮槽、第二导纱轮8轮槽、第一浸纱轮1轮槽、第二浸纱轮2轮槽在同一平面上，浸润装置5内注入一定的JFC水溶液，JFC水溶液浸没第一浸纱轮1、第二浸纱轮2，顺利实现纱线经第一导纱轮1引导进入浸润槽装置5内，并在第一浸纱轮1、第二浸纱轮2作用下有效浸没在浸润槽装置5内溶液中，实现充分浸润，浸润处理后纱线经第二导纱轮8轮引出。浸润装置5与槽式加热装置12之间设有后罗拉10，后罗拉10与第二导纱轮8之间设置第三导纱轮9，第三导纱轮9轮槽与第二轮槽8轮槽所在平面相互垂直，实现引出的浸润纱线定位绕缠在后罗拉10上，槽式加热装置12与后罗拉10之间设置第四导纱轮11，第四导纱轮11轮槽底与槽式加热装置12加热槽上槽壁在同一平面上，槽式加热装置12与烘干装置17之间设有前罗拉14，槽式加热装置12与前罗拉14之间设置第五导纱轮13，第五导纱轮13轮槽底与槽式加热装置12加热槽上槽壁在同一平面上，第五导纱轮13与第四导纱轮11相互平行，第五导纱轮13中轴线、第四导纱轮11中轴线、槽式加热装置12加热槽中心线到主体安装板3的垂直距离相等，前罗拉14端面、后罗拉10端面到主体安装板3的垂直距离相等，且前罗拉（14）端面、后罗拉（10）端面到主体安装板（3）的垂直距离大于槽式加热装置12加热槽端面到主体安装板3的垂直距离，实现纱线在前罗拉14和后罗拉10上进行多圈的螺旋圈状缠绕，产生握持力，前罗拉14和后罗拉10转速差产生牵伸力，纱线槽式加热装置12采用美国知识产权局2009年6月30日公开发明专利“Method and apparatus for producing high quality yarn on a ring-spinning machine”，专利号7552580B2，所涉及的熨烫加热装置，或采用中国知识产权局2009年5月27日授权公布的“一种熨烫纺纱装置”，专利号201245734Y，与纱线接触的加热槽上槽壁工作温度为80-160℃，对前罗拉14、后罗拉10之间纱线实施湿热牵伸，伸展和消除内部纤维弯钩、增加内部纤维取向，改善纱线内部结构；特别是第四导纱轮11轮槽底、第五导纱轮13轮槽底与槽式加热装置12加热槽上槽壁在同一平面上，使得湿热牵伸过程中纱线捻回动态自调重排产生扭转时，纱体主干与加热槽上槽壁抚顺接触，重新缠绕毛羽到纱体主干，改善纱线外层结构。烘干装置17左上方设置第七导纱轮16，第七导纱轮16轴线与前罗拉14轴线相互平行，第七导纱轮16和前罗拉14之间设置第六导纱轮15，第六导纱轮15轴线、第三导纱轮9轴线在同一平面上，第六导纱轮15轮槽底与第七导纱轮16轮槽底相互垂直，烘干装置17右上方设置第八导纱轮18，第八导纱轮18轮槽与第七导纱轮16轮槽、烘干装置17热风槽、第一导纱轮4轮槽、第二导纱轮8轮槽、第一浸纱轮1轮槽、第二浸纱轮2轮槽在同一平面上。处理后纱线依次经第六导纱轮15、第七导纱轮16进入烘干装置17热风槽中，进行热烘干定型，稳定和固化优化结构，有效实现对纱线内、外层结构协同调控和改善，大幅提高纤维利用率和纱线强度，烘干后纱线经第八导纱轮18引出。

下面结合不同纱线后加工工序，对本发明的具体应用作进一步详细阐述。

例1：应用在络筒工序，改善环锭纱线结构

将湿热牵伸抚顺式改善纱线结构的装置通过主体安装板3固定安装在1332M-D100型国产络筒机管纱卷装和导纱钩之间，从管纱卷装退绕下来的40英支纯棉环锭管纱经第一导纱轮1引导进入浸润槽装置5内，并在第一浸纱轮1、第二浸纱轮2作用下有效浸没在浸润槽装置5内3.5%的JFC水溶液中，实现充分浸润，浸润处理后纱线经第二导纱轮8轮引出，经第三导纱轮9将纱线在后罗拉10上进行3-6圈的螺旋圈状缠绕，缠绕在后罗拉10上纱线经第四导纱轮11进入槽式加热装置12加热槽中，并与加热槽上槽壁接触，加热槽上槽壁温度为135℃，经第五导纱轮13将纱线在前罗拉14上进行3-6圈的螺旋圈状缠绕，纱线在前罗拉14、后罗拉10之间受到湿热牵伸，牵伸倍数为1.37倍，伸展和消除内部纤维弯钩、增加内部纤维取向，改善纱线内部结构；特别是第四导纱轮11轮槽底、第五导纱轮13轮槽底与槽式加热装置12加热槽上槽壁在同一平面上，使得湿热牵伸过程中纱线捻回动态自调重排产生扭转时，纱体主干与加热槽上槽壁抚顺接触，重新缠绕毛羽到纱体主干，改善纱线外层结构。湿热牵伸抚顺式处理之后的纱线经第六导纱轮15、第七导纱轮16进入烘干装置17热风槽中，进行热烘干定型，烘干温度为140℃，烘干后纱线经第八导纱轮18引出，经络筒机张力装置、清纱装置、上蜡装置、自停检测装置，最终在槽筒作用下卷绕在铜管卷装上。处理后纱线、原筒纱放置在标准环境中平衡48小时后，测试结果表明，处理后纱线毛羽降低35.7%，纱线强度增加19.7%。

例2：应用在整经工序，改善纱线结构

将湿热牵伸抚顺式改善纱线结构的装置通过主体安装板3固定安装在整经机筒子架纱线输出端一排导纱杆上，从整经架筒纱卷装退绕下来的纱线30公支纯羊毛筒纱经第一导纱轮1引导进入浸润槽装置5内，并在第一浸纱轮1、第二浸纱轮2作用下有效浸没在浸润槽装置5内5%的JFC水溶液中，实现充分浸润，浸润处理后纱线经第二导纱轮8轮引出，经第三导纱轮9将纱线在后罗拉10上进行3-6圈的螺旋圈状缠绕，缠绕在后罗拉10上纱线经第四导纱轮11进入槽式加热装置12加热槽中，并与加热槽上槽壁接触，加热槽上槽壁温度为100℃，经第五导纱轮13将纱线在前罗拉14上进行3-6圈的螺旋圈状缠绕，纱线在前罗拉14、后罗拉10之间受到湿热牵伸，牵伸倍数为2倍，伸展和消除内部纤维弯钩、增加内部纤维取向，改善纱线内部结构；特别是第四导纱轮11轮槽底、第五导纱轮13轮槽底与槽式加热装置12加热槽上槽壁在同一平面上，使得湿热牵伸过程中纱线捻回动态自调重排产生扭转时，纱体主干与加热槽上槽壁抚顺接触，重新缠绕毛羽到纱体主干，改善纱线外层结构。湿热牵伸抚顺式处理之后的纱线经第六导纱轮15、第七导纱轮16进入烘干装置17热风槽中，进行热烘干定型，烘干温度为120℃，烘干后纱线经第八导纱轮18引出，经整经机扣齿、自停检测装置、导纱辊，最终卷绕到经轴上。从处理后经轴上退绕下来的处理后纱线、原经轴退绕下来的原纱放置在标准环境中平衡48小时后，测试结果表明，处理后纱线毛羽降低40.7%，纱线强度增加24.1%。