用于针布的异形钢丝的制作方法

专利名称：用于针布的异形钢丝的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于针布的异形钢丝，包括肋部和分布在所述肋部长度上的多个齿。
背景技术：
梳理是制造纱线和生产梳理无纺产品的基本操作之一。梳理是这样一种工艺，把原材料例如棉、毛或聚酯纤维通过使纤维解开缠结和伸直并且去除不需要的材料而转变成紧密的棉网。在梳理机的输出侧，棉网合并成"条子"，即一种一维纤维条；或者以棉网形式传送给下一工序。梳理期间的纤维控制是通过金属和/或柔性的针布以及通过气流控制来进行的。尽管梳理工艺的基本原理一百多年来没有改变，但是制造技术不断改进，从而提高了速度和效率。美国专利No. 4233711、4964195、464389、5755012 和 6408487 涉及不同的金属针 布。W000/26450描述了包括异形钢丝的针布，所述异形钢丝具有多个纵向对齐的齿，齿各自具有突出的尖部。位于突出尖部下面的每个齿的边缘表面包括从尖部沿着边缘表面分隔开的至少一个底切边缘段。利用底切中优选大体上水平的台阶部，该底切边缘段增强了边缘表面在梳理期间对纤维的握持。W000/26450描述了出于与性能和寿命相关的原因,可以通过精心设计来优化底切边缘段，但是，此公开并未解决不能通过现有技术的旋转冲压技术制造钢丝的缺陷。现有技术不能获得具有下列特征的理想针布，(i )完美的纤维控制，这是梳理期间极为关键的步骤，因为针布必须不仅能够刺入纤维材料，而且还要在不损坏纤维的情况下握持纤维；(ii)理想的针布应当能够在包覆有梳针的罗拉之间传送纤维，例如从主锡林到称作道夫的清除锡林。现有技术中已知异形钢丝的问题是强大的纤维抓取能力引起梳理机停止-启动时的纤维载荷。应当注意到，纤维类型在传送时也起到重要作用，例如用于织造单元或非织造单元的梳理机类型。(iii)理想的针布应当使纤维的各种宏观变形例如横向压缩、拉伸和扭转最小化；(iv)现有技术中诸如W000/26450中已知的某些异形钢丝不能利用旋转冲压技术制造，因此希望用旋转冲压技术来大批量的制造特定几何形状的针布，并且；(V)必须耐磨，使得梳理机的罗拉和盖板上的针布不用经常更换，从而节省了时间和维修费用。现有技术中已知的异形钢丝存在齿强度因边缘处应力集中而降低的问题，因此，齿的局部常发生破损并且丧失了纤维握持能力。为了获得所希望的针布，已经针对针布的几何形状进行了大量研究，这些钩形针布直接作用于纤维，以将绒头打散并梳分成各单纤维；并且使纤维定向。为了制造针布，钢丝作为基本原材料，进行一次或多次拉拔和轧制操作，随后利用如GB2257164A所述的适当机械冲压装置冲压出一系列连续的狭槽以形成齿。GB2257164A详细描述了两种冲压方法，即竖向冲压和旋转冲压，已知这两种方法用来用刀片制造齿。竖向冲压方法包括进出异形模的竖向往复式切割工具，刀片短暂地保持在异形模上方。因此，根据该已知方法，刀片必须间歇性移动并且周期性保持静止以便进行冲压操作。这种方法的缺点之一是制造锯齿形钢丝的过程极为缓慢，并且由于低产出量而严重影响了制造具有锯齿形钢丝的罗拉或更换具有锯齿形钢丝的罗拉、锡林、道夫的效率。另一方面，旋转冲压方法包括使用设置为穿过异形模的旋转切割工具，刀片在异形模上方连续通过。这种方法的优点是能够在短时间内高速制造数千米锯齿形钢丝。US6，195，843描述了一种具有旋转铣削轴的旋转切割工具，冲裁工具附接到所述旋转铣削轴上，铣削轴的角位置能够利用角度解码器连续对准，进给机构能够根据已经按此方式确定的角位置进行控制。然而，旋转冲压技术的缺陷在于不能制造具有任意几何尺寸和形状的锯齿形钢丝。此外，GB2439638提及利用机械工具(涉及竖向和旋转冲压)制造针布的缺点，特别提及热处理期间的氧化物残渣、随着工具磨损致使制造精度降低的问题，并且建议使用激光生产针布。由于激光束不会在加工期间磨损，使得精度可以更高。激光切割的缺点是所需能量高。对于局部几何形状而言，激光也面临问题，由于局部吸收较多热量，因此发生热失控或剧烈反应例如爆裂的几率增大
发明内容

本发明的目的是提供一种用于针布的异形钢丝，通过针布用异形钢丝的齿的特定几何形状克服了已有梳针的缺陷，并且能够利用旋转冲压技术容易和连续地制造。本发明的另一目的是提供一种在梳理期间有效刺入、捕获和控制合成纤维和天然纤维的异形钢丝。本发明的另一目的是提供一种产生纤维空间以增大能够握持在梳针中的纤维量的异形钢丝。在梳理机的道夫上使用本发明，减少了锡林上的纤维回收。本发明的另一目的是提供一种在梳理期间给纤维施加摩擦阻力的异形钢丝。因此，本发明的一个方面是一种用于针布的异形钢丝，包括肋部和布置在所述肋部长度上的多个齿，其中，所述齿为倾斜的，具有表示所述齿脊部的后斜面和表示与纤维直接接触侧的前斜面，所述后斜面具有与肋部形成后角的切线，所述前斜面分成至少两段，尖部段和底切段，其中，所述尖部段与所述后斜面会聚以形成所述齿的尖部并且所述尖部段用于刺入纤维之间，所述尖部段具有与肋部形成顶角的切线，所述底切段能够握持纤维，所述底切段具有与肋部形成底切角的切线，所述底切角在底切段上的每个点都大于后角的最大值并小于顶角的最小值。在本发明的另一方面，异形钢丝还包括从所述底切段下面开始的基段并且所述基段朝向所述肋部会聚，并且其中，所述基段具有与肋部形成底角的切线并且所述底角的最大值大于所述底切角。本发明的异形钢丝提供了通过旋转冲压技术进行制造的可能性。因此，本发明的另一方面是一种制造本发明的异形钢丝的方法，包括步骤(i)利用连续进给机构进给钢丝；和(ii)使用旋转刀片进行切分操作，其中，所述旋转刀片设置为穿过异形模。


图1、2和3显示了根据本发明的异形钢丝的不同实施例的侧视图。图4显示了根据本发明的尖部形状的实施例。图5显示了根据本发明位于一对齿之间的间隔段的实施例。图6显示了根据本发明的异形钢丝实施例的轴向剖视图。
具体实施例方式图I显示了用于针布的异形钢丝110，包括肋部和布置在所述肋部114长度上的多个齿，其中，所述齿为倾斜的，具有表示所述齿脊部的后斜面112和表示与纤维直接接触侧的前斜面118、120、122，所述后斜面具有与肋部形成后角β的切线，所述前斜面分成至少两段，尖部段和底切段120，所述尖部段与所述后斜面会聚以形成所述齿的尖部116，并且所述尖部段118用于刺入纤维之间，所述尖部段具有与肋部形成顶角μ的切线，所述底切段用于握持纤维，并具有与肋部形成底切角的切线，所述底切角α在底切段上的每个点都大于后角的最大值并小于顶角μ的最小值。前斜面包括从所述底切段120下面开始并朝向所述肋部会聚的另一基段122，其中，所述基段具有与肋部形成底角λ的切线，并且所述底角λ的最大值大于所述底切角α。图2显示了用于针布的异形钢丝210，包括肋部和布置在所述肋部214长度上的多个齿，其中，所述齿为倾斜的，具有表示所述齿脊部的后斜面212和表示与纤维直接接触侧的前斜面218、220、222，所述后斜面具有与肋部形成后角β的切线，所述前斜面分成至少 两段，尖部段和底切段220，所述尖部段与所述后斜面会聚以形成所述齿的尖部216，并且所述尖部段218用于刺入纤维之间，所述尖部段具有与肋部形成顶角μ的切线，所述底切段用于握持纤维，并具有与肋部形成底切角的切线，所述底切角α在底切段上的每个点都大于后角的最大值并小于顶角μ的最小值。前斜面包括从所述底切段220下面开始并朝向所述肋部会聚的另一基段222，其中，所述基段具有与肋部形成底角λ的切线，并且所述底角λ的最大值大于所述底切角α。图3显示了用于针布的异形钢丝310，包括肋部和布置在所述肋部314长度上的多个齿，其中，所述齿为倾斜的，具有表示所述齿脊部的后斜面312和表示与纤维直接接触侧的前斜面318、320、322，所述后斜面具有与肋部形成后角β的切线，所述前斜面分成至少两段，尖部段和底切段320，所述尖部段与所述后斜面会聚以形成所述齿的尖部316，并且所述尖部段318用于刺入纤维之间，所述尖部段具有与肋部形成顶角μ的切线，所述底切段用于握持纤维，并具有与肋部形成底切角的切线，所述底切角α在底切段上的每个点都大于后角的最大值并小于顶角μ的最小值。前斜面包括从所述底切段320下面开始并朝向所述肋部会聚的另一基段322，其中，所述基段具有与肋部形成底角λ的切线，并且所述底角λ的最大值大于所述底切角α。在本发明的一个优选实施例中，前斜面还包括至少一个附加底切段。在本发明的一个优选实施例中，前斜面包括2、3或4个底切段，并且所述底切段具有与肋部形成底切角(例如，α '，α "，α "')的切线。图3中的前斜面具有3个底切段，具有3个底切角(α，α'，α ")。在本发明的一个优选实施例中，三个底切角(α '，α "，α "')相等。α和β之差为O. 1-20度，优选地O. 5_10度，更优选地O. 5-5度。在本发明的一个优选实施例中，角α为39度，角β为35度，角λ为57度，角μ为52度。在本发明的一个优选实施例中，用于针布的异形钢丝包括肋部和布置在所述肋部的长度上的多个齿，其中，所述齿为倾斜的，具有表示所述齿脊部的后斜面和表示与纤维直接接触侧的前斜面，所述后斜面具有与肋部形成后角的切线，所述前斜面分成三段，尖部段、底切段和基段，其中，所述尖部段与所述后斜面会聚以形成所述齿的尖部，并且所述尖部段用于刺入纤维之间，所述尖部段具有与肋部形成顶角的切线，所述底切段能够握持纤维，所述底切段具有与肋部形成底切角的切线，所述底切角在底切段上的每个点都大于后角的最大值并小于顶角的最小值，并且其中，所述前斜面包括从所述底切段下面开始的另一基段并且所述基段朝向所述肋部会聚，并且其中，所述基段具有与肋部形成底角的切线并且所述底角的最大值大于所述底切角，从而允许旋转冲压。在本发明的一个优选实施例中,所述底角λ小于顶角μ的最小值。在本发明的一个优选实施例中，所述顶角为40-135度，优选地为45_90度，更优选地为45-75度，最优选地为50-65度。在本发明的一个优选实施例中，所述后角为10-80度，优选地为20-50度，更优选地为30-45度。
图4显示了用于本发明的齿的不同尖部形状。在本发明的一个实施例中，尖部形状为切割点430。在本发明的另一实施例中，尖部形状为半鹰钩432。在本发明的又一实施例中，尖部形状为全鹰钩434。在本发明的又一实施例中，尖部形状为双后角436。在本发明的又一实施例中，尖部形状为平台438。在本发明的又一实施例中，尖部形状为圆角439。术语"条纹"124、224是指沿着异形钢丝的纵向方向的许多细小平行凹槽/纹理。优选地，在握持纤维的齿底切段制出这种轮廓。在本发明的一个实施例中，异形钢丝的齿包括沿着所述异形钢丝纵向方向的条纹。在本发明的另一实施例中，条纹沿着所述底切段定位。在本发明的又一实施例中，条纹沿着异形钢丝的两侧成交替形式的凹槽和纹理，以提闻纤维握持能力。术语"间隔段"是指一对齿之间的间隔，特别地，该段是指所述齿的基部，在该基部，一个齿的前斜面和相邻齿的后斜面朝向肋部会聚。图5描述了本发明的不同间隔段。在本发明的一个实施例中，后斜面到第一齿540的肋部的会聚点与前斜面到与第一齿紧邻的第二齿541的肋部的会聚点之间的距离定义为"间隔段"。在本发明的一个实施例中，间隔段为径向弯曲部542。在本发明的又一实施例中，间隔段是位于会聚点Rl、R2处的径向弯曲部并且所述会聚点之间的部分是平坦底部544。在本发明的又一实施例中，间隔段是位于会聚点处的径向弯曲部并且所述会聚点之间的部分以锐角546倾斜。图6显示了本发明的异形钢丝的肋部的不同形状。在本发明的一个实施例中，肋部形状是矩形以形成楔形梳针650。在本发明的另一实施例中，肋部形状为V咬合形652。在本发明的又一实施例中，肋部形状是矩形以形成L形梳针654。术语"梳理装置"是指由包覆有梳针的旋转锡林和(如果有的话)准静止或静止平板构成的装置。例如，术语"梳理装置"是指工作罗拉、道夫、剥棉罗拉、搓条器、转移罗拉，甚至可以在刺辊或锡林上(非织造布/长绒梳理);并且用于短绒、用于道夫梳针、还有可能用于金属盖板。梳理装置包括本发明的异形钢丝。在本发明的一个实施例中，梳理装置是短绒用道夫。在本发明的另一实施例中，梳理装置是用于非织造布或长绒梳理的罗拉梳理机上的工作罗拉。在本发明的另一实施例中，梳理装置是用于非织造布或长绒梳理的罗拉梳理机上的道夫。在本发明的另一实施例中，梳理装置是用于非织造布或长绒梳理的罗拉梳理机上的转移罗拉。在本发明的另一实施例中，梳理装置是用于非织造布或长绒梳理的罗拉梳理机上的剥棉罗拉。本发明的异形钢丝制造如下。原料是具有如下钢成分的线材(通常直径为I. 20mm或7. Omm):碳含量为O. 30%到2. 0%，例如为O. 5到I. 2%，例如为O. 6%到I. 1% ;硅含量为
O.10%到2. 5%,例如为O. 15到I. 60% ;锰含量为O. 10%到2. 0%,例如为O. 50到O. 90% ;铬含量为O. 0%到2. 0%,例如为O. 10到I. 50%,例如为O. 10%到O. 90% ;钒含量为O. 0%到2. 0%,例如为O. 05%到O. 60%,例如为O. 10%到O. 50% ;钨含量为O. 0%到I. 5%,例如为O. 1%到O. 70%。在本发明的一个实施例中，异形钢丝的成分可以包含铬或钒。在一些其它成分中，铬和钒都存在。硫和磷的量优选地保持尽可能低，例如均低于O. 05%，例如低于O. 025%。 线材进行冷拉和干拔，直到达到希望的非圆轮廓。可以通过土耳其头或轧辊进行轧制。可以通过异形拉模进行拉拔。轮廓取决于应用，可以是正方形、矩形或者L形。L的底腿形成肋部，L的顶腿容纳最终的齿。在成型之后，齿通过切割操作，优选地通过冲压操作，形成在异形钢丝上。齿形成之后可以进行去毛刺操作。之后，对所形成的锯齿状异形钢丝进行一些热处理，目的在于对锯齿状钢丝肋部去除应力和使齿硬化。因此，整个锯齿状钢丝加热到600°C左右的温度，齿额外加热达到900°C左右的温度。之后，整个钢丝进行淬火，以对底部去除应力，齿部由于经受更高的温度跃变而硬化。通过感应加热或气体燃烧器可以完成达600°C的总体加热。通过额外的气体燃烧器或者通过使齿穿过等离子弧或炬来完成达900°C的齿加热。淬火操作可以在油浴或聚合物浴中完成。可以通过肉眼观测棉网均匀性和棉网中的棉结数来检验梳针性能。在梳理机出口形成条子或粗纱(它们将在短绒或长绒纺纱时进一步加工)的情况下，可以检测条子或粗纱的棉结数量和纤维长度分布。在棉条子的情况下，AFIS (Uster先进纤维信息系统)检测设备是公知设备，用于检验条子的参数，例如棉结数量、杂质颗粒以及纤维长度和纤维长度分布。就细纱而言，可以在均匀性试验仪上检测纱线，并可以确定棉结数量、薄位置数量和厚位置数量以评价纱线质量。在道夫罗拉或工作罗拉上使用根据本发明的梳针，这些罗拉上将具有比使用传统梳针时更多的纤维。当拿起一根根据本发明的梳针、将纤维放到齿上并且以齿在下面的方式拿住梳针时，与利用传统梳针进行的相同试验相比，保持在齿上的纤维较多，掉落的纤维较少。任何附图标记均不用于限制权利要求的范围。
权利要求
1.一种用于针布的异形钢丝(110)，包括肋部和布置在所述肋部(114)的长度上的多个齿，其中，所述齿为倾斜的，具有表示所述齿的脊部的后斜面(112)和表示与纤维直接接触侧的前斜面(118、120、122)，所述后斜面具有与肋部形成后角(β )的切线，所述前斜面分成至少两段，尖部段和底切段，其中，所述尖部段与所述后斜面会聚以形成所述齿的尖部(116)并且所述尖部段(118)用于刺入纤维之间，所述尖部段具有与肋部形成顶角(μ )的切线，所述底切段(120)能够握持纤维，所述底切段具有与肋部形成底切角(α )的切线，其特征在于，所述底切角(α )在底切段上的每个点都大于后角(β )的最大值并小于顶角(μ )的最小值，以便允许旋转冲压。
2.如权利要求I所述的异形钢丝，其中，所述前斜面包括从所述底切段(120)下面开始的另一基段(122)，并且所述基段朝向所述肋部会聚，并且其中，所述基段具有与肋部形成最大底角(λ )的切线并且所述底角大于所述底切角(α )。
3.如权利要求I或2所述的异形钢丝，其中，所述前斜面包括至少一个附加底切段。
4.权利要求1-3中任意一项所述的异形钢丝，其中，所述底角(λ)小于顶角(μ )的最小值。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的异形钢丝，其中，所述顶角(μ)为40度到135度。
6.如权利要求1-4中任意一项所述的异形钢丝，其中，所述后角(β)为10度到80度。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的异形钢丝，其中，所述尖部的形状选自以下形状构成的组(i)切割点(430);(ii)半鹰钩(432);(iii)全鹰钩(434);(iv)双后角(436);(V)平台(438) ；(vi)圆角(439)。
8.如权利要求1-7中任意一项所述的异形钢丝，其中，所述齿还包括沿着所述异形钢丝纵向方向的条纹(124，224)。
9.如权利要求8所述的异形钢丝，其中，所述条纹(124，224)沿着所述底切段(120)定位。
10.一种包括如权利要求1-9中任意一项所述异形钢丝的梳理装置。
11.如权利要求10所述的梳理装置，其中，所述梳理装置是短绒用道夫。
12.如权利要求10所述的梳理装置，其中，所述梳理装置是位于非织造布或长绒梳理用罗拉梳理机上的工作罗拉。
13.如权利要求10所述的梳理装置，其中，所述梳理装置是位于非织造布或长绒梳理用罗拉梳理机上的道夫。
14.如权利要求10所述的梳理装置，其中，所述梳理装置是位于非织造布或长绒梳理用罗拉梳理机上的转移罗拉。
15.一种制造如权利要求1-9中任意一项所述异形钢丝的方法，包括步骤 (i)利用连续进给机构进给钢丝；和 (ii)使用旋转刀片进行切分操作，其中，所述旋转刀片设置为穿过异形模。
全文摘要
一种用于针布的异形钢丝，包括肋部和布置在所述肋部长度上的多个齿，其中，所述齿为倾斜的，具有表示所述齿脊部的后斜面和表示与纤维直接接触侧的前斜面，所述后斜面具有与肋部形成后角的切线，所述前斜面分成至少两段，尖部段与所述后斜面会聚以形成所述齿的尖部并且所述尖部段用于刺入纤维之间，所述尖部段具有与肋部形成顶角的切线，底切段能够握持纤维，所述底切段具有与肋部形成底切角的切线，所述底切角在底切段上的每个点都大于后角的最大值并小于顶角的最小值。
文档编号D01G15/88GK102869821SQ201180022179
公开日2013年1月9日 申请日期2011年5月3日 优先权日2010年5月4日
发明者L·万盖卢维, P·福尔尼尔, K·范艾恩诺奥格 申请人:贝卡尔特公司, 贝卡尔特梳理解决方案公司