专利名称：一种高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱工艺及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱工艺及其设备，属多轴系复合纺纱技术领域。
背景技术：
棉纤维由于吸湿、柔软和保暖，麻纤维由于吸湿、导湿和凉爽在服用领域有广泛的应用，因此棉、麻纱常作为服用织物的用纱。但由于棉、麻纤维本身的弹性小、易起皱，实用受到限制。人们通常采用引入弹性纤维的方式来提高棉、麻纱的弹性。常用的就是用氨纶丝与短纤维的包芯纱来提高棉、麻、粘胶、涤纶等弹性较差短纤纱的弹性。甚至在弹性较好的羊毛纺纱中也采用氨纶来增加其弹性和克服褶皱变形等问题。但这些包芯纱的弹性和弹力仍不理想，大变形时结构也不稳定，尤其不适于医用、运动和塑形矫形内衣。目前有关氨纶复合纱的专利和相关论文多为两轴系的，如吴绥菊的实用新型专利 (专利号200520074190)棉/氨纶赛络纺弹性包芯纱，是一种在氨纶芯纱外包缠棉纤维。 张海霞等人在东华大学学报第32卷第3期上发表了论文氨纶/棉转杯纺复合纱，讨论了氨纶牵伸倍数对成纱性能的影响，也为两轴系的复合纱。其纺纱方法原理，机构和方法均与本发明不同。有关三组分或三轴系的氨纶复合纱的专利和相关论文目前也有报道。如薛元的专利(专利号CN201010227230. 3)在传统纺纱机上纺制重量比5% -30%内层芯丝和 70%-95%外层短纤的三组分氨纶纱，实为二轴系包芯纺纱。陈丽芬等的发明专利(专利号CN200410066146. 2)羊毛、长丝和氨纶三合一弹力纱的纺纱方法；陈丽芬的实用新型专利(专利号=200420054215. 3) 一种羊毛、长丝和氨纶三合一弹力纱喂入装置，实质是上述发明专利方法的机构的同样表达，该方法是两长丝带羊毛，为同点汇聚的方法。与本发明原理、机构和对象都不同。类似的还有陈兰清的发明专利赛络纺氨纶包芯纱(专利号 CN200710132406. 5)为三轴系纺纱，中心为氨纶丝，在中心氨纶丝的外面由两股须条间隔缠绕包覆而成。虽为同点汇聚，但与本发明相比，不仅没有对称集束、螺旋成纱的更为光洁和更具弹簧特征的纱，而且没有弹力丝喂入的张力及其平稳化控制的机构。因此，在纱的弹性和稳定上以及复合纺纱原理上，都如普通的氨纶包缠纱。低弹性、低伸长的棉、麻、粘胶、涤纶等是大宗类纺织纤维，舒适、柔软、常用，但弹性小、易褶皱。已有采用氨纶来增弹、抗皱，但织物大变形时弹性消失且结构不稳，无法用作高弹力要求的医用、运动纺织品和塑形矫形内衣，而其关键技术是纱线的高弹性伸长率的实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱工艺及其设备，可解决目前能增加纱线弹性，但无法获得高弹力复合纱的技术困难。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱工艺，其特征是是在普通的环锭纺细纱机的前罗拉的上方增加一控制张力的握持辊，使绕行通过的弹力丝在等张力条件下，居中喂入前罗拉钳口 ；而位于弹力丝两侧的短纤维须条经集束器对称同步地喂入前罗拉钳口，当弹力丝和两束短纤维须条出前罗拉钳口后在加捻作用下汇聚形成弹力丝在内、短纤维须条包覆在外的高弹力复合纱。所述的一种高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱工艺，其特征是具体工艺步骤为1)在普通的环锭纺细纱机的前罗拉4的上方增加一控制张力的握持辊1，握持辊与前罗拉的前上罗拉相接触并由前罗拉4驱动而转动；增加确定弹力丝3的中心轴位置的定位导纱钩2 ；增加确定两束短纤维须条7对称喂入的一对集束器6 ；该对集束器6可以左右相对移动和同向移动；所述的握持辊1位于一对集束器6之间；所述的一对集束器6位于前罗拉4的后侧。所述的前罗拉4由前上罗拉和前下罗拉组成，前上罗拉与前下罗拉之间为前罗拉钳口。所述的对称是指两束短纤维须条以弹力丝3为中心轴线。2)将弹力丝3经定位导纱钩2到达握持辊1，由握持辊1握持弹力丝3贴附转移于前罗拉4上，并随前罗拉4的转动喂入前罗拉钳口 5 (此为一轴)；取粗纱条两筒，经环锭纺细纱机上的后罗拉、皮圈罗拉和前罗拉牵伸后的两束短纤维须条7，经一对集束器6定位 (一束短纤维须条7对应一个集束器6)，以4-40mm的间距(即两束短纤维须条7之间的间距)、对称地经由集束器6喂入前罗拉钳口 5 (此为另外两轴)，从而形成三轴系的同步喂入；3)当所述的弹力丝3和两束短纤维须条7从前罗拉钳口 5输出时，在加捻作用下三者汇聚于一点，形成弹力丝3被两束短纤维须条7对称包缠于内、结构稳定的高弹力复合纱8。所述的纺纱捻度为环锭纺纱机常规的纺纱捻度。所述两束短纤维须条的张力为自然纺纱牵伸张力；弹力丝3的张力l_40cN，优选为 5-20cN。所述的两束短纤维须条、弹力丝3的质量比为10-80 10-80 10_80，优选为 20-40 20-40 20-60。所述的弹力丝3可通过定位导纱钩2的左右移动调整其中心轴位置；前后上下移动调整其在握持辊1上的包围角，或在握持辊1上再加绕1-3圈增加包围角，以控制对所述弹力丝3以等(稳定)张力输出。所述的等张力是指弹力丝3以低张力、或无张力、或负的低张力输出的稳定握持力。所述的负的低张力，可通过加绕有效地增大弹力丝3的输出量，因为理论上再加绕1-3圈就多了一个弹力丝3的半径的输出量。因此，可以微小超喂，即负张力喂入。所述的包围角为(30° -160° ) +(0-3) X360°，优选 (60° -150° ) + (0-3)X360°。所述的两束短纤维须条7可以通过一对集束器6的左右移动来调整其喂入的对称性；可以通过这对集束器6的相互靠拢与分开并配以加捻调整所述的短纤维须条7的包缠角为30° -70°，优选为40° -60°，来调节高弹力复合纱8的弹性伸长率，包缠角越大高弹力复合纱8的弹性伸长率越大。所述的包缠角是指对称须条与弹力丝3在汇聚点处的夹角。所述的弹力丝3是指氨纶长丝、莱卡弹性长丝或聚烯烃基弹性纤维(典型代表是美国陶氏化学公司的DOW XLA纤维)等具有弹性功能的长丝。所述的两束短纤须条7是指用纺织常用的短纤维制成的粗纱条，经所述的环锭纺细纱机牵伸而得的短纤须条。实现所述工艺的高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱设备，它涉及普通的环锭纺细纱机，其特征是在普通的环锭纺细纱机的前罗拉4的上方增加一握持辊1，握持辊与前罗拉的前上罗拉相接触，握持辊1设置在机架上；增加定位导纱钩2，定位导纱钩2设置在前后左右移动机构上，前后左右移动机构设置在机架上；增加一对集束器6，握持辊10位于一对集束器6之间，一对集束器6位于前罗拉4的后侧；一对集束器6分别设在左右移动机构上，左右移动机构设置在机架上。采用本发明的三轴系对称复合纺纱工艺与设备所纺成的高弹力复合纱，其弹性伸长率可在原短纤维的弹性伸长率基础上，再提高10-70%。一般绝对弹性伸长率可在 30%-95%。故可用于运动服装、医用和家用纺织品，尤其是医用治疗绑带、人体塑形矫形内衣、体育运动用纺织品等的特殊场合的织物。该纺纱工艺适于天然纤维和常用化学纤维，尤其是弹性伸长较小的麻、棉、粘胶、 涤纶等纤维的增弹复合纺纱。本发明的有益效果在于①仅在普通细纱机上增加一握持辊和放置一个定位导纱钩及一对集束器即可解决高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱，方法简捷、实用；②通过对弹力丝和两束短纤维须条三轴的相对位置和弹力丝的无张力或低张力的调整，可有效地获得高弹力复合纱，其绝对弹性伸长率可在30%-95%;该复合纱具有高弹力和成纱结构稳定的特点，可解决目前能增加纱线弹性，但无法获得高弹力复合纱的技术困难。③可以选择任意纺织用短纤，进行增弹和高弹化的复合纺纱，适应性强，弹性改善显著；④所得高弹力复合纱可用于医用治疗绑带、人体塑形矫形内衣、体育运动用纺织品等的特殊场合的织物，也可用于一般服用织物的抗皱和形态稳定。
图1是本发明高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱工艺的原理图。图2是本发明高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱工艺的侧视原理图。图3是高弹力复合纱拉伸前后的形态变化示意图。图中1_握持辊；2-定位导纱钩；3-弹力丝；4-前罗拉；5-前罗拉钳口 ；6_集束器；7-短纤维须条；8-高弹力复合纱，其中A为汇聚点，8S为拉伸的高弹力复合纱；9-前下罗拉。
具体实施例方式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。—种高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱工艺，是在普通的环锭纺细纱机的前罗拉的上方增加一控制张力的握持辊，使绕行通过的弹力丝在等张力条件下，居中喂入前罗拉钳口 ；而位于弹力丝两侧的短纤维须条经集束器对称同步地喂入前罗拉钳口，当弹力丝和两束短纤维须条出前罗拉钳口后在加捻作用下汇聚形成弹力丝在内、短纤维须条包覆在外的高弹力复合纱。其具体工艺步骤为1)在普通的环锭纺细纱机的前罗拉4的上方增加一控制张力的握持辊1，握持辊 1与前罗拉的前上罗拉相接触并由前罗拉4驱动而转动；增加确定弹力丝3的中心轴位置的定位导纱钩2，通过定位导纱钩2左右移动确定弹力丝3的中心位置；前后和上下移动确定弹力丝3在握持辊1上的包围角非整数圈部分。增加确定两束短纤维须条7对称喂入的一对集束器6 ；该对集束器6可以左右相对移动和同向移动，确定两束短纤维须条7间的间距。所述的握持辊1位于一对集束器6之间；所述的一对集束器6位于前罗拉4的后侧。 所述的前罗拉4由前上罗拉和前下罗拉组成，前上罗拉与前下罗拉之间为前罗拉钳口。所述的对称是指两束短纤维须条以弹力丝3为中心轴线。如图1-3所示。2)将弹力丝3经定位导纱钩2到达握持辊1，可直接绕过或再加绕1-3圈增加包围角，由握持辊1握持弹力丝3以等张力贴附转移于前罗拉4上，并随前罗拉4的转动喂入前罗拉钳口 5(此为一轴)；取粗纱条两筒，经环锭纺细纱机上的后罗拉、皮圈罗拉和前罗拉牵伸后的两束短纤维须条7，经一对集束器6定位(一束短纤维须条7对应一个集束器6)， 以4-40mm的间距(即两束短纤维须条7之间的间距)、对称地经由集束器6喂入前罗拉钳口 5 (此为另外两轴)，从而形成三轴系的同步喂入；3)当所述的弹力丝3和两束短纤维须条7从前罗拉钳口 5输出时，在加捻作用下三者汇聚于一点，形成弹力丝3被两束短纤维须条7对称包缠于内、结构稳定的高弹力复合纱8。下述具体实施例1 6是选择不同的弹力丝3 ；不同的粗纱条；不同的握持辊包围角和加绕圈数；两束短纤维须条间的间距；不同的纺纱捻度，并采用按本发明所述的改进的环锭细纱机及其三轴系对称复合纺纱工艺，纺制成高弹力复合纱8。所得高弹力复合纱8 的弹性伸长率的计算为弹性伸长率=(L-L0)/L0= AIVLtl,其中，Ltl为原长；L为拉伸长度； Δ L为绝对伸长值，详见图3所示。弹性伸长率是指拉长并能回复到原位的伸长率。d为拉伸后弹力复合纱直径，d0为拉伸前弹力复合纱直径。实现所述工艺的高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱设备，它涉及普通的环锭纺细纱机，是在普通的环锭纺细纱机的前罗拉4的上方增加一握持辊1，握持辊与前罗拉的前上罗拉相接触，握持辊1设置在机架上；增加定位导纱钩2，定位导纱钩2设置在前后左右移动机构上，前后左右移动机构设置在机架上；增加一对集束器6，握持辊10位于一对集束器6之间，一对集束器6位于前罗拉4的后侧；一对集束器6分别设在左右移动机构上，左右移动机构设置在机架上。实施例1 纺制棉包覆氨纶长丝的高弹力复合纱选取两筒棉粗纱条和一筒氨纶丝作为复合纺纱的原料，三轴系的原料比例为棉 /棉/氨纶丝的质量比为40/40/20，利用本发明的复合纺纱工艺纺纱。氨纶丝的握持辊包围角为120°和加绕圈数为零，从中心轴喂入，张力为IOcN;棉须条以纺纱牵伸的自然张力从另外两轴以IOmm的间距同步对称喂入，三者在出前罗拉钳口后，在150捻/IOcm的加捻 (包缠角约为58° )作用下汇聚于A点，形成氨纶丝被两束棉须条对称包缠在内、结构稳定的高弹力复合纱，其弹性伸长率为82. 1 %。说明本发明可解决目前能增加纱线弹性，但无法获得高弹力复合纱的技术困难。实施例2 纺制绢丝包莱卡丝复合纱选取两筒绢丝粗纱条和一筒莱卡丝作为复合纺纱的原料，三轴系的原料比例为 绢丝/绢丝/莱卡丝的质量比为36/36/28，利用本发明的复合纺纱工艺纺纱。莱卡丝的握持辊包围角为100°和加绕圈数为零，从中心轴喂入，张力为2cN;绢丝须条以纺纱牵伸的自然张力从另外两轴以8mm的间距同步对称喂入，三者在出前罗拉钳口后，在140捻/IOcm 的加捻(包缠角约为46° )作用下汇聚于A点，形成莱卡丝被两束绢丝须条对称包缠在内、 结构稳定的高弹力复合纱，其弹性伸长率为63. 4%。说明本发明可解决目前能增加纱线弹性，但无法获得高弹力复合纱的技术困难。实施例3 纺制棉麻混纺包覆氨纶长丝复合纱选取两筒棉麻混纺粗纱条和一筒氨纶丝作为复合纺纱的原料，三轴系的原料比例为棉麻混纺/棉麻混纺/氨纶丝的质量比为42/42/16，利用本发明的复合纺纱工艺纺纱。 氨纶丝的握持辊包围角为80°和加绕1圈，即包围角为80° +360°，从中心轴喂入，张力为20cN ；棉麻混纺须条以纺纱牵伸的自然张力从另外两轴以IOmm的间距同步对称喂入，三者在出前罗拉钳口后，在180捻/IOcm的加捻(包缠角约为62° )作用下汇聚于A点，形成氨纶丝被两束棉麻混纺须条对称包缠在内、结构稳定的高弹力复合纱，其弹性伸长率为 81. 2%。实施例4 纺制苎麻包覆DOW XLA丝复合纱选取两筒苎麻粗纱条和一筒DOW XLA丝作为复合纺纱的原料，三轴系的原料比例为苎麻/苎麻/DOW XLA丝的质量比为35/35/30，利用本发明的复合纺纱工艺纺纱。DOW XLA丝的握持辊包围角为110°和加绕2圈，即包围角为110° +720°，从中心轴喂入，张力为30cN ；苎麻须条以纺纱牵伸的自然张力从另外两轴以6mm的间距同步对称喂入，三者在出前罗拉钳口后，在120捻/IOcm的加捻(包缠角约为45° )作用下汇聚于A点，形成DOW XLA丝被两束苎麻须条对称包缠在内、结构稳定的高弹力复合纱，其弹性伸长率为51.9%。 说明本发明可解决目前能增加纱线弹性，但无法获得高弹力复合纱的技术困难。实施例5 纺制羊毛包覆DOW XLA丝复合纱选取两筒精纺羊毛粗纱条和一筒DOW XLA丝作为复合纺纱的原料，三轴系的原料比例为羊毛/羊毛/DOW XLA丝的质量比为35/35/30，利用本发明的复合纺纱工艺纺纱。 DOff XLA丝的握持辊包围角为50°和加绕3圈，即包围角为50° +1080°，从中心轴喂入， 张力为-0.5cN(微量超喂)；羊毛须条以纺纱牵伸的自然张力从另外两轴以12mm的间距同步对称喂入，三者在出前罗拉钳口后，在160捻/IOcm的加捻(包缠角约为60° )作用下汇聚于A点，形成DOW XLA丝被两束苎麻须条对称包缠在内、结构稳定的高弹力复合纱，其弹性伸长率为96. 9%。说明本发明可解决目前能增加纱线弹性，但无法获得高弹力复合纱的技术困难。实施例6 纺制涤纶、Modal包覆莱卡丝复合纱选取一筒涤纶粗纱条、一筒Modal粗纱条和一筒莱卡丝作为复合纺纱的原料，三轴系的原料比例为涤纶/Modal/莱卡丝的质量比为40/40/20，利用本发明的复合纺纱工艺纺纱。莱卡丝的握持辊包围角为150°和加绕圈数为零，从中心轴喂入，张力为15cN;涤纶须条和Modal须条以纺纱牵伸的自然张力从另外两轴以8mm的间距同步对称喂入，三者在出前罗拉钳口后，在150捻/IOcm的加捻(包缠角约为30° )作用下汇聚于A点，形成莱卡丝被涤纶须条和Modal须条对称包缠在内、结构稳定的高弹力复合纱，其弹性伸长率为 70. 6%。说明本发明可解决目前能增加纱线弹性，但无法获得高弹力复合纱的技术困难。
权利要求
1.一种高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱工艺，其特征是是在普通的环锭纺细纱机的前罗拉的上方增加一控制张力的握持辊，使绕行通过的弹力丝在等张力条件下，居中喂入前罗拉钳口 ；而位于弹力丝两侧的短纤维须条经集束器对称同步地喂入前罗拉钳口， 当弹力丝和两束短纤维须条出前罗拉钳口后在加捻作用下汇聚形成弹力丝在内、短纤维须条包覆在外的高弹力复合纱。
2.根据权利要求1所述的一种高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱工艺，其特征是具体工艺步骤为1)在普通的环锭纺细纱机的前罗拉(4)的上方增加一握持辊(1)，握持辊与前罗拉的前上罗拉相接触；增加确定弹力丝(3)的中心轴位置的定位导纱钩(2)；增加确定两束短纤维须条(7)对称喂入的一对集束器(6)；2)将弹力丝(3)经定位导纱钩(2)到达握持辊(1)，由握持辊(1)握持弹力丝(3)贴附转移于前罗拉(4)上，并随前罗拉(4)的转动喂入前罗拉钳口(5)；取粗纱条两筒，经环锭纺细纱机上的后罗拉、皮圈罗拉和前罗拉牵伸后的两束短纤维须条(7)，经一对集束器(6) 定位，以4-40mm的间距、对称地经由集束器(6)喂入前罗拉钳口(5)，从而形成三轴系的同步喂入；3)当所述的弹力丝(3)和两束短纤维须条(7)从前罗拉钳口(5)输出时，在加捻作用下三者汇聚于一点，形成弹力丝(3)被两束短纤维须条(7)对称包缠于内的高弹力复合纱 ⑶。
3.根据权利要求2所述的一种高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱工艺，其特征是 所述两束短纤维须条的张力为自然纺纱牵伸张力；弹力丝(3)的张力为l_40cN。
4.根据权利要求2所述的一种高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱工艺，其特征是 两束短纤维须条、弹力丝(3)的质量比为10-80 10-80 10-80。
5.根据权利要求2所述的一种高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱工艺，其特征是 弹力丝(3)通过定位导纱钩(2)的左右移动调整其中心轴位置；前后移动调整其在握持辊(1)上的包围角，或在握持辊(1)上再加绕1-3圈增加包围角，以控制对所述弹力丝(3)稳定的张力输出，亦即所述的包围角为(30° -160° ) +(0-3) X360°。
6.根据权利要求2所述的一种高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱工艺，其特征是 所述的两束短纤维须条(7)通过一对集束器(6)的左右移动来调整其喂入的对称性；通过这对集束器(6)的相互靠拢与分开并配以加捻调整所述的短纤维须条(7)的包缠角，来调节高弹力复合纱(8)的弹性伸长率。
7.根据权利要求1或2所述的一种高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱工艺，其特征是所述的弹力丝(3)是指氨纶长丝、莱卡弹性长丝或聚烯烃基弹性纤维长丝。
8.实现权利要求1或2所述工艺的高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱设备，它涉及普通的环锭纺细纱机，其特征是在普通的环锭纺细纱机的前罗拉(4)的上方增加一握持辊(1)，握持辊与前罗拉的前上罗拉相接触，握持辊(1)设置在机架上；增加定位导纱钩(2)，定位导纱钩(2)设置在前后左右移动机构上，前后左右移动机构设置在机架上；增加一对集束器(6)，握持辊(10位于一对集束器(6)之间，一对集束器(6)位于前罗拉(4)的后侧；一对集束器(6)分别设在左右移动机构上，左右移动机构设置在机架上。
全文摘要
本发明涉及一种高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱工艺及其设备，属多轴系复合纺纱技术领域。一种高弹力复合纱的三轴系对称复合纺纱工艺，其特征是是在普通的环锭纺细纱机的前罗拉的上方增加一控制张力的握持辊，使绕行通过的弹力丝在等张力条件下，居中喂入前罗拉钳口；而位于弹力丝两侧的短纤维须条经集束器圆整化对称同步地喂入前罗拉钳口，当弹力丝和两束短纤维须条出前罗拉钳口后在加捻作用下汇聚形成弹力丝在内、短纤维须条包覆在外的高弹力复合纱。可有效地获得高弹力复合纱，其绝对弹性伸长率可在30％-95％；本发明可解决目前能增加纱线弹性，但无法获得高弹力复合纱的技术困难。
文档编号D01H5/72GK102304796SQ20111024200
公开日2012年1月4日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者于伟东, 吴济宏, 柯贵珍, 石先军, 蔡光明 申请人:武汉纺织大学