一种湿热牵伸抚顺式改善环锭短纤纱结构的后加工方法
【专利摘要】本发明涉及一种湿热牵伸抚顺式改善环锭短纤纱结构的后加工方法，属于纺织加工【技术领域】。本发明采用浸纱辊浸压方式对环锭短纤纱内外层实施充分浸润，浸润后的环锭短纤纱在设置有槽式加热装置的牵伸区内进行湿热牵伸处理，短纤纱受牵伸力作用伸展和消除内部纤维弯钩、增加纤维取向，改善短纤纱内部结构；短纤纱在牵伸过程中捻回将动态自调重排，纱体主干产生扭转，与槽式加热装置内壁抚顺接触，重新缠绕毛羽到纱体主干，改善短纤纱外层结构；处理后短纤纱经热烘干定型，稳定和固化优化结构，有效实现对环锭短纤纱内、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。本方法适用范围广，操作方便，易于大面积推广使用。
【专利说明】一种湿热牵伸抚顺式改善环锭短纤纱结构的后加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种湿热牵伸抚顺式改善环锭短纤纱结构的后加工方法，属于纺织加工【技术领域】。
技术背景
[0002]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。
[0003]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，一般机织用纱都是采用环锭纱线；然而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。
[0004]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。
[0005]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“Devicefor stretching, condensing and transporting a rove of fibers during a spinningoperat1n”，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 forcondensing a drafted fiber strand”,专利号 6082089;美国知识产权局 2001 年 I 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“Arrangementand method for condensing a drafted fiber strand and method for making yarnthereform”，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。
[0006]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 yarntreatment”，专利号41481779、美国知识产权局1989年8月22日公开的发明专利“methodand 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。
[0007]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 O 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 374588 BI,
【公开日】 2002 年 04 月 23 日，发明创造名称为 Hairiness controlling device andwinder，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 I 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 I 013 803A2,
【公开日】 2000 年 06 月 28 日，发明创造名称为 Hairiness suppressing device forautomatic 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ZL99127507.1，
【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。
[0008]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，技术装备安装、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】
[0009]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环锭短纤纱结构的后加工方法，对成形后的环锭短纤纱表层、内层结构实施协同优化，其技术解决方案为:
一种湿热牵伸抚顺式改善环锭短纤纱结构的后加工方法，将环锭短纤纱从筒纱卷装上退绕下来，经第一导纱轮浸入到浸润槽的溶液中，经浸纱辊浸压浸润，浸润后的湿态环锭短纤纱经第二导纱轮进入到由后罗拉、后胶辊与前罗拉、前胶辊组成的牵伸区，湿态环锭短纤纱经牵伸区内设置的槽式加热装置，并与槽式加热装置内壁抚顺接触，受到湿热牵伸抚顺处理，湿热牵伸倍数为1.05-2.0倍，湿态环锭短纤纱内部带弯钩螺旋构象短纤维受牵伸力作用而伸展和增加取向，同时进行力学扭转，扭转的环锭短纤纱表层毛羽在与槽式加热装置内壁抚顺接触过程中，重新缠绕到环锭短纤纱主干上而消除，湿热牵伸抚顺处理后的环锭短纤纱经由前罗拉、前胶辊组成的前钳口输出，经热吹风设备进行非接触干燥处理，干燥处理后环锭短纤纱依次经第一导纱钩、第二导纱钩，卷绕到纱管上。
[0010]所述的溶液为浓度2-5%的JFC水溶液。
[0011]所述的槽式加热装置内壁温度为80-160°C。
[0012]所述的热吹风设备出口与环锭短纤纱的垂直距离为5-20毫米，处理温度为100-150。。。
[0013]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环锭短纤纱结构的后加工方法，其优点在于:本发明采用浸纱辊浸压方式对环锭短纤纱内外层实施充分浸润，浸润纱线在设置有槽式加热装置的牵伸区内进行湿热牵伸处理，环锭短纤纱受牵伸力作用伸展和消除内部纤维弯钩、增加纤维取向，改善纱线内部结构；环锭短纤纱在牵伸过程中捻回将动态自调重排，环锭短纤纱主干产生扭转，此时采用将环锭短纤纱与槽式加热装置内壁抚顺接触，扭转的纱体表层毛羽受到槽式加热装置内壁抚顺接触作用，重新缠绕到纱体主干上而消除，改善纱线外层结构；同时对湿热牵伸抚顺处理后的环锭短纤纱进行热烘干定型作用，稳定和固化优化调控后的环锭短纤纱结构，不仅有效实现对成纱内、外层结构进行协同调控和改善，大幅提高纤维利用率和纱线强度，而且解决了采用“退捻-解捻法”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。本方法适用范围广，操作方便，易于大面积推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的工作原理示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明的一种湿热牵伸抚顺式改善环锭短纤纱结构的后加工方法作进一步详细描述。
[0016]见附图
一种湿热牵伸抚顺式改善环锭短纤纱结构的后加工方法，指将环锭短纤纱的筒纱卷装I放置在筒子架16上，在环锭短纤纱处理的路线上依次设有浸润装置、湿热牵伸装置、热吹风设备6、卷绕装置，浸润装置由浸润槽15、第一导纱轮2、第二导纱轮3、浸纱辊14组成，浸润槽15后侧壁上设有第一导纱轮2，浸润槽15前侧壁上设有第二导纱轮3，第一导纱轮2与第二导纱轮3的转动轴相互平行，且轮槽槽底位于同一平面内，浸润槽15槽内设有浸纱辊14，浸纱辊14轴线与第一导纱轮2、第二导纱轮3的转动轴相互平行，浸润槽15内盛有浓度2-5%的JFC水溶液，利于环锭短纤纱的充分浸润，当环锭短纤纱为纤维素纤维时，浸润槽15内水溶液可选用浓度3-10%的常温淀粉浆料水溶液，当环锭短纤纱为纤维素纤维和化学纤维混纺时，浸润槽15内水溶液可选用浓度3-10%的常温丙烯酸类浆料水溶液，且溶液浸没浸纱辊14，湿热牵伸装置由后罗拉13、后胶辊4、前罗拉11、前胶辊5、槽式加热装置12组成，槽式加热装置12位于后罗拉13、后胶辊4与前罗拉11、前胶辊5之间，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 forproducing 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，卷绕装置由锭子、纱管8、钢领板9、第二导纱钩10组成，纱管8插入锭子上，由锭带带动进行旋转，第二导纱钩10固定设置在钢领板9上。从筒纱卷装I上退绕下来的短纤维纱线，经第一导纱轮2浸入到浸润槽15的溶液中，当环锭短纤纱较粗、长毛羽较少时，溶液选用浓度2-5%的JFC水溶液，纱线越粗，JFC浓度越高，有效增加水溶液浸透纱线内部；当环锭短纤纱较细、长毛羽较多时，溶液选用浓度3-10%的常温浆料水溶液，纱线毛羽越多，浆料浓度越高，在有效浸润纱线的同时，利于后续固定环锭短纤纱表层缠绕到纱体主干上的毛羽。经浸纱辊14浸压浸润，浸润后的湿态短纤维纱线经第二导纱轮3进入到由后罗拉13、后胶辊4与前罗拉11、前胶辊5组成的牵伸区，牵伸区内设置有槽式加热装置12，湿态短纤维纱线经槽式加热装置12并与槽式加热装置12内壁抚顺接触，槽式加热装置内壁温度为80-160°C，受到湿热牵伸抚顺处理，槽式加热装置12内壁温度为80-160°C，环锭短纤纱越粗，槽式加热装置12内壁温度越高，环锭短纤纱内部带弯钩螺旋构象短纤维受牵伸力作用而伸展和增加取向，同时受牵伸的环锭短纤纱捻回动态自调重排，使得纱线主干产生扭转，扭转的环锭短纤纱表层毛羽在与槽式加热装置12内壁抚顺接触过程中，重新缠绕到环锭短纤纱纱体主干上而消除，湿热牵伸倍数为1.05 - 2.0倍，当环锭短纤纱自身弹性伸长较小时，选用较小牵伸倍数，避免过度湿热牵伸造成成品纱线结构破坏，当环锭短纤纱自身弹性伸长较大时，选用较大湿热牵伸倍数，有效伸展纱线内部纤维弯钩、增加纤维取向，湿热牵伸抚顺处理后的环锭短纤纱经由前罗拉11、前胶辊5组成的前钳口输出，经热吹风设备6进行非接触干燥处理，热吹风设备6出口与环锭短纤纱的垂直距离为5-20毫米，处理温度为100-15(TC，环锭短纤纱越粗处理温度越高，干燥处理后环锭短纤纱依次经第一导纱钩7、第二导纱钩10，第二导纱钩10随钢领板9 一起进行有级升的升降运动，引导纱线在交叉卷绕在纱管8上。
[0017]附表为具体实施例的处理工艺和处理效果。
[0018]附表
ΠΞΤΖΓ?烘干后》再在标准环境下
IFP濟
^?0?,=拥晒牵_ 織勝烘干醒平衡36小时,mmm
Jr 温度/τ: 牵伸丨口敫 /t: 纱线强度-毛羽下降
/% _
咼率/% 率/%
24英支普通
1—*一 51601.3515027.4% 55.1%
环绽苎麻纱_______
60英支昔通
2, 2 135 L 05 125 19.7% 20.5% __环锭棉纱_______
30英支昔通
34802.010024,6% 37.5% _环锭羊毛纱
O
【权利要求】
1.一种湿热牵伸抚顺式改善环锭短纤纱结构的后加工方法，其特征在于:所述方法指将环锭短纤纱从筒纱卷装(I)上退绕下来，经第一导纱轮(2)浸入到浸润槽(15)的溶液中，经浸纱辊(14)浸压浸润，浸润后的湿态环锭短纤纱经第二导纱轮(3)进入到由后罗拉(13)、后胶辊(4)与前罗拉(11)、前胶辊(5)组成的牵伸区，湿态环锭短纤纱经牵伸区内设置的槽式加热装置(12)，并与槽式加热装置(12)内壁抚顺接触，受到湿热牵伸抚顺处理，湿热牵伸倍数为1.05-2.0倍，湿态环锭短纤纱内部带弯钩螺旋构象短纤维受牵伸力作用而伸展和增加取向，同时进行力学扭转，扭转的环锭短纤纱表层毛羽在与槽式加热装置(12)内壁抚顺接触过程中，重新缠绕到环锭短纤纱主干上而消除，湿热牵伸抚顺处理后的环锭短纤纱经由前罗拉(11)、前胶辊(5)组成的前钳口输出，经热吹风设备(6)进行非接触干燥处理，干燥处理后环锭短纤纱依次经第一导纱钩(7)、第二导纱钩(10)，卷绕到纱管(8)上。
2.如权利要求1所述的一种湿热牵伸抚顺式改善环锭短纤纱结构的后加工方法，其特征在于:所述的溶液为浓度2-5%的JFC水溶液。
3.如权利要求1所述的一种湿热牵伸抚顺式改善环锭短纤纱结构的后加工方法，其特征在于:所述的槽式加热装置(12)内壁温度为80-160°C。
4.如权利要求1所述的一种湿热牵伸抚顺式改善环锭短纤纱结构的后加工方法，其特征在于:所述的热吹风设备(6)出口与环锭短纤纱的垂直距离为5-20毫米，处理温度为100-150。。。
【文档编号】D02J1/00GK104195707SQ201410396760
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2014年8月13日
【发明者】夏治刚, 徐卫林, 叶汶祥, 曹根阳 申请人:武汉纺织大学