本发明属于环锭纺纱
技术领域：
，涉及一种纤维素纤维细纱常温在线上浆纺纱机及上浆方法。
背景技术：
：传统环锭纺纱方法历史悠久，机构简单，因其适纺线密度范围广，原料适应性强，成纱质量较好一直是占据整个纱线产量80％以上的重要纺纱方法，然而环锭纺细纱工序所生产的未经上浆的纱线表面毛羽长且多、纤维间抱合力较差，其性能不足以直接承受在高速织机上超过3000次的拉伸、屈曲与磨损，这样的纱线在复杂机械力作用下容易纱身起毛，产生纱线解体断头的情况，纱身起毛还会使纱线相互粘连，造成开口不清，形成横档织疵，而浆纱的目的正是为了赋予纱线抵御外部复杂机械作用的能力，提高纱线可织性。纱线在上浆过程中，浆液在纱线表面被覆并向纱线内部渗透，经过烘燥后，形成柔软、坚韧的浆膜，使纱身光洁、毛羽贴伏；在纱线内部，烘干的浆液加强了纤维之间的粘结抱合能力，从而改善纱线的物理机械性能。浆纱过程中决定浆纱效果最重要的因素就是浆料的选择，最常用的浆料包括淀粉、聚乙烯醇以及聚丙烯酸类浆料，俗称三大浆料，一般纤维素纤维纱线上浆以淀粉类浆料为主，包括天然淀粉与变性淀粉，其对亲水性纤维具有良好的上浆性能。淀粉以冷水不溶的微小颗粒广泛存在于高等植物中，在上浆过程中需要将浆液加热到90℃以上使淀粉颗粒溶胀糊化以便于上浆，在此期间所消耗的人力物力巨大，同时调好的浆液不能放置过长时间，高温与剪切作用会使浆液黏度下降从而影响上浆质量。除淀粉类浆料外，纤维素衍生物也可以作为纤维素纤维纱线的黏着剂使用，最常用的是羧甲基纤维素，其水溶性良好，尤其是其钠盐，常温可溶，且其水溶液黏度较大，25℃下，2％的羧甲基纤维素钠水溶液黏度可达到400mPa·s。羧甲基纤维素浆液成膜后光滑、柔韧，强度也较高，但由于其吸湿性较好，浆膜再粘性强，在传统片纱上浆分绞过程中易造成二次毛羽，所以在传统片纱上浆实际生产过程中不将羧甲基纤维素作为主浆料使用。传统浆纱过程中一般将纱线并排排列在经轴上进行上浆处理，并在浆纱后卷绕到织轴上直接进行织造以提高效率。纱线之间间隔很短，在浸浆压浆后毛羽可能会由于浆液的黏度而粘附在纱体表面，但同时相邻纱线的毛羽也有可能粘结缠绕在一起，在分绞过程中，通过浆液粘结在一起的毛羽由于撕扯会产生大量二次毛羽，不能全面体现浆纱作用，降低浆纱质量。若能对单根纱线进行上浆则无需分绞，可避免以上问题，但生产过程中无法采用单纱上浆的方法，效率过低，无法满足正常织造的需要。在环锭纺细纱过程中，粗纱通过牵伸加捻卷绕单锭成纱，单纱之间不会相互影响，若能将环锭纺细纱过程与浆纱过程组合在一起，既可以避免浆纱过程的缺陷，又不会对生产效率产生影响，是一种能够从整体上降低成本并提高环锭纱质量的发明思路。然而在细纱纺制过程中进行浆纱需要将传统浆纱过程一一实现，这其中有很多难点问题需要解决：浸浆与压浆：传统浆纱过程中首要步骤即为浸浆与压浆，浸浆是为了让纱线完全接触浆液，此过程纱线全部浸没在浆液中，但此过程纱线接触浆液过多且由于纱线结构较为紧密，浆液不会完全渗透进纱线内部，所以需要经过压浆处理，一方面将多余浆液压出，另一方面加强浆液的渗透；分绞过程：传统浆纱过程中经过浸浆压浆后的纱线需要进行湿分绞，经过烘燥后还要进行干分绞，此过程是由于浆纱过程中纱线以片纱形式存在，排列紧密的纱线渗透、被覆一定浓度的浆液，纱线之间会粘连，湿分绞的作用是将浸浆之后的湿态纱线进行初步分离。而经过湿分绞的片纱在后续过程中仍然会有部分纱线重新粘连，所以在浆纱经过烘干之后，还需要将纱与纱之间进行分割，确保上织机的纱线没有相互粘连；烘燥过程：传统浆纱过程经过浆液完全的渗透需要进一步烘燥，否则过湿纱线无法直接进行织造。随着科学技术的不断发展，近年来也涌现了很多用于提高环锭纱性能的新方法，如公开号为CN105019074A的中国发明专利“一种润法纺纱装置及润法纺纱工艺”在下牵伸辊下方安置水槽，在上牵伸辊上方安置滴液头，通过控制面板使滴液头中的浆液或水滴出以润湿纤维，提高纱线强度及柔软度并减少纱线毛羽；公开号为CN106987943A的中国发明专利申请“一种利用单锭雾化给湿装置减少毛羽的环锭纺纱机”提出了安置于前罗拉钳口和导纱钩之间的雾化给湿装置，通过对纺纱段纱线进行雾化加湿作用来贴伏毛羽，在经过之后的陶瓷摩擦环过程中将贴伏的毛羽重新卷入纱体。除此之外，公开号为CN106702554A的中国发明专利申请“一种带有用于减少毛羽的给湿装置的环锭纺纱机”在前罗拉钳口和导纱钩之间的纺纱段利用液态水给湿的导纱轮给湿装置来减少成纱毛羽；公开号为FR2817878A1的法国专利申请“一种用于细纱机的毛羽减少装置”提出了一种在麻纺过程中减小加捻三角区，并在前罗拉钳口与导纱钩之间对麻纤维须条全面给湿的方法，纤维须条在出前罗拉钳口后立刻接触陶瓷棒以减小加捻三角区，之后穿过注水管与水浴辊组成的加湿区，注水管内通水直接使纱线浸没在水中，水落下后进入水槽并循环利用，水槽中有水浴辊，表面为毛细吸水材料，可以继续对纱线加湿，整个加湿过程可以用水也可以用水基溶液，但该过程并没有给出水基溶液成分和具体纱线性能提升效果，且此过程针对麻纺细纱，并不适用于棉纺环锭纺过程。技术实现要素：本发明提供一种纤维素纤维细纱常温在线上浆纺纱机及上浆方法，本方法能够有效地将细纱与浆纱工序结合在一起，省去浆纱工序庞大的人力物力，并得到能够直接进行织造的高性能纱线。本方法开创性地将环锭纺成纱过程与浆纱过程同步进行，成功将环锭纺细纱过程与浆纱过程组合，在前罗拉钳口与导纱钩之间的加捻段纱线安装上浆装置，浆料选择常温可溶且安全无害的羧甲基纤维素钠，之前所述羧甲基纤维素由于其再粘性强在片纱上浆中有一定缺陷，但其优良的性能使其能够在单纱上浆中成为较好的黏着剂。本发明的技术方案：一种纤维素纤维细纱常温在线上浆纺纱机，包括环锭细纱机和上浆装置；所述的上浆装置通过固定板固定在环锭细纱机上，上浆装置位于环锭细纱机的前罗拉钳口与导纱钩之间，从前罗拉钳口输出的纱线加捻段通过上浆装置上浆。所述的上浆装置包括导浆辊、转轴、电动机A、浆槽、循环装置、电动机B、外部供浆系统和回收系统；所述的电动机A通过转轴与导浆辊连接，带动导浆辊旋转；导浆辊下端浸没在其下部浆槽的浆液中。循环装置固定在浆槽底部；电动机B与循环装置连接，并带动循环装置转动，实现对浆槽内的底层浆液混合搅拌，并使浆液处于流动状态，避免黏着剂凝固使浆液粘度不稳定。导浆辊旋转带动浆液保持在导浆辊表面，导浆辊与加捻段纱线直接接触，由导浆辊给加捻段纱线上浆。所述的浆槽后部设有注浆口，注浆口通过导管与外部进浆系统相连，外部进浆系统以一定速率持续注入浆液；浆槽两侧设有出浆口，出浆口通过导管与回收系统连接；出浆口高度与浆液设定液面持平，调整进浆速率略高于耗浆速率，可使浆液液面维持在设定液面，高于设定液面的浆液会从出浆口流出进入回收系统，并循环利用。为使加捻段纱线能够接触到足够浆液，首先导浆辊要对浆液有一定的亲和性，同时浆液不能渗透进导浆辊内部改变其吸附性能，并影响纺纱顺利进行和浆液浓度，此外导浆辊转速也有一定要求，转速过高浆液易飞溅，转速过低则无法保证足够的浆液附着在导浆辊表面，除此之外合适的导浆辊转速可对浆槽中的上层浆液起到一定搅拌作用，而安装在浆槽底部的循环装置则可对底层浆液进行混合。进一步的，所述的导浆辊浸没浆液高度为1～2mm，实现导浆辊能够持续接触到定量浆液，保持浆槽中液面恒定。进一步的，导浆辊材质需要具有较好的保形性，物理化学稳定性以及对浆液的亲和性，同时浆液不会渗透到其内部，影响导浆辊吸附性能，并影响浆液浓度和正常上浆过程，所述的导浆辊优选聚酰胺材质导浆辊。一种根据在线上浆纺纱机的上浆方法，步骤如下：步骤一：浆液的被覆；粗纱经过牵伸区从前罗拉钳口输出，加捻成纱，纱线加捻成形并且绕纱线自身轴心旋转，加捻段纱线与导浆辊接触。加捻段纱线与导浆辊之间有接触弧长，接触弧长实现纱线加捻绕自身轴心旋转一圈均能接触导浆辊表面的浆液，形成均匀、完整被覆；过长的接触弧长会严重影响捻度上传，易造成纺纱断头，所以需要调节加捻段纱线与导浆辊之间的接触弧长。进一步的，所述的加捻段纱线与导浆辊的接触弧长L在[1000/Tt，3000/Tt]范围内；其中，Tt代表纱线捻度，单位为捻/m；接触弧长L的单位为mm。步骤二：渗透与压浆；加捻段纱线与导浆辊接触，导浆辊与加捻段纱线接触的过程中对加捻段纱线进行渗透与压浆。浆液通过芯吸效应向纱线内部渗透，由于加捻段纱线与导浆辊接触时间很短，通过芯吸效应的浆液渗透并不足够，需通过施加外力加强浆液的渗透。由于纺纱张力的存在，导浆辊与加捻段纱线接触的过程中存在径向压力作用，方向指向纱线轴心，此径向压力可加强浆液对加捻段纱线的渗透同时起到压浆的作用，使纱线保留适量的浆液。纺纱过程中径向压力过高易造成纺纱断头，而径向压力过小则不利于浆液的渗透与压浆，尤其是造成压浆不充分。步骤三：风燥与分绞；加捻段纱线经过导浆辊之后进入导纱钩，经过导纱钩的纱线继续穿过钢丝圈，缠绕在纱管上。导纱钩与钢丝圈之间的纱线为气圈段。纱管的旋转带动气圈段绕钢领回转使纱线上的浆液风干，其效果等同于传统浆纱中的烘燥，气圈段旋转速度越高则风干效果越好，环锭纺细纱过程为单锭成纱，等同于单纱上浆，无需传统浆纱的分绞流程，避免了二次毛羽的产生。所述的径向压力通过调节钢丝圈重量和纱管的锭速控制，钢丝圈过重或锭速过高都会使纱线张力过大从而导致纱线断头，钢丝圈过轻则气圈段纱线易打隔纱板降低纱线质量，甚至导致纺纱断头。除钢丝圈重量和纱管的锭速调节外，所述加捻段纱线与导浆辊的接触弧长同样会对径向压力有所影响，因为细纱纺制过程中前罗拉钳口与导纱钩的位置固定，接触弧长越长则径向压力越大。所以需要综合设置接触弧长、锭速，以及钢丝圈型号来控制径向压力。由于导浆辊的存在，进一步阻碍捻度的上传，加捻段纱线以导浆辊为分界线形成一个捻度差，经过牵伸区从前罗拉钳口输出的加捻段纱线并未获得全部捻度，从而使导浆辊以上的加捻段纱线捻度较低且纱体较为松散，此松散阶段有利于浆液的渗透，同时上松下紧的结构使加捻段纱线经过导浆辊之后自动收紧起到压浆的效果。为了形成合适的捻度差，需要对加捻段纱线和导浆辊的接触弧长、径向压力、以及浆液粘度加以调节，接触弧长、径向压力以及浆液粘度越大，则捻度差越大。进一步的，所述的纱管的锭速为10000～14000r/min，保证经过导浆辊的纱线能够在气圈段完全风干。进一步的，所述的浆液由浆液黏着剂和助剂组成；浆液黏着剂为羧甲基纤维素钠，羧甲基纤维素钠质量浓度为0.1％～1％，其余为水；其含量过低则粘度较低，无法起到粘附作用，过高则阻碍纤维旋转使捻度无法上传造成纺纱断头，同时也不利于浆液的渗透。助剂由油剂和润湿渗透剂组成，所述的油剂与黏着剂质量百分比为1.5～2.5％，润湿渗透剂与黏着剂质量百分比为4.5～5.5％。羧甲基纤维素钠虽易溶解于水，但由于其大量遇水易结块，会降低在水中的溶解量，所以在配置浆液过程中，要在开启搅拌装置的情况下将羧甲基纤维素钠均匀慢速逐渐撒入常温水中并不断搅拌，直至所成胶状液无颗粒状物体，即可停止搅拌，但此时胶状液还需静置一段时间使羧甲基纤维素钠与水相互渗透融合。由于纺纱过程中加捻段纱线接触浆液时间较短，加入适量润湿渗透剂可加强浆液浸透，帮助纱线瞬时快速吸浆；同时，加捻段纱线接触导浆辊会产生大量摩擦，油剂具有良好的平滑作用，可降低纱线摩擦因数，有助于顺利纺纱。进一步的，导浆辊转速与上浆量有关，为保证加捻段纱线能够获得足够上浆量并稳定均匀上浆，导浆辊表面线速度不小于纺纱速度，即导浆辊转速nw≥nsxds/dw，导浆辊转速过大则会使浆液飞溅。所述的导浆辊转速nw在[nsds/dw，1.6nsds/dw]范围；其中，转速nw单位为r/min；ns表示前罗拉转速，单位为r/min；ds表示前罗拉直径，单位为mm；dw表示导浆辊直径，单位为mm。本发明的有益效果：本发明通过在前罗拉钳口与导纱钩之间的纱线加捻段加装在线上浆装置，结合适宜纤维素纤维纱线常温单纱上浆的环保无害浆液，对前罗拉钳口到导纱钩之间的加捻段纱线进行上浆处理，将细纱工序与浆纱工序结合，所得细纱可直接用于织造。通过本发明的方法所制得的纱线较普通环锭纱3mm及以上长毛羽根数降低75％以上，断裂强度提高10％以上，耐磨性能提高15％以上，无需进行人力物力消耗巨大的浆纱工序即可直接进行织造，大幅减少工艺流程与生产成本。该上浆过程作用于在前罗拉钳口与导纱钩之间还未完全成纱的加捻段纱线，捻度还未达到细纱捻度，该段纱线较为松散，且由于导浆辊的阻捻作用，导浆辊上下形成捻度差，松散加捻段纱线表面的纤维头端接触到导浆辊表面带有一定粘度的浆液后迅速粘附在纱线表面并通过加捻作用捻入纱线内部，由于浆液的粘附作用，被卷入纱线内部的纤维头端就不会经过磨损后再次伸出，从而达到减少纱线毛羽的效果，同时，在此阶段将浆纱过程与细纱过程结合，无需进行传统浆纱流程中的干湿分绞过程，加捻段纱线经过导纱钩与钢领间高速回转的气圈直接风干并卷绕到纱管上，替代原烘燥过程，综合避免二次毛羽的产生。除此之外，此时浸入纱线内部并风干的浆液使纱线中纤维结合更加紧密，从而提升纱线拉伸性能，除纱线内部外，浆液的被覆在其外部也会形成一层保护层，使纱线耐磨性有所提高。本方法所选用的黏着剂羧甲基纤维素钠安全无害，联合国粮食及农业组织和世界卫生组织已批准将其用于食品行业，由于其良好的水溶性、水溶液黏度的稳定性以及对纤维素纤维的亲和性，采用羧甲基纤维素钠作为黏着剂，无需对浆液加热即可达到良好的上浆效果，且上浆后不易发黄、发霉，极易退浆。由此可见，本发明的一种纤维素纤维细纱常温在线上浆方法及浆液配方能够完全替代传统浆纱过程，缩短工艺流程，大幅降低生产成本，最重要的是可以获得直接用于织造的高性能纱线。附图说明图1为本发明装置的安装位置侧视图。图2位本发明装置的具体结构侧视图。图中：1粗纱；2牵伸区；3前罗拉钳口；4加捻段纱线；5上浆装置；6固定板；7导纱钩；8气圈段；9纱管；10钢领；11丝圈；51导浆辊；52转轴；53浆槽；54浆液；55循环装置；56电动机B；57外部供浆系统；58回收系统；571注浆口；581出浆口。具体实施方式下面结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。如图1和图2所示，一种纤维素纤维细纱常温在线上浆纺纱机，包括环锭细纱机和上浆装置5；所述的上浆装置5通过固定板6固定在环锭细纱机上，上浆装置5位于环锭细纱机的前罗拉钳口3与导纱钩7之间，从前罗拉钳口3输出的纱线加捻段4通过上浆装置5上浆。所述的上浆装置5包括导浆辊51、转轴52、电动机A、浆槽53、循环装置55、电动机56、外部供浆系统57和回收系统58；所述的电动机A通过转轴52与导浆辊51连接，带动导浆辊51旋转；导浆辊51下端浸没在其下部浆槽53的浆液54中。循环装置55固定在浆槽53底部；电动机56与循环装置55连接，并带动循环装置55转动，实现对浆槽53内的底层浆液54混合搅拌，并使浆液54处于流动状态，避免黏着剂凝固使浆液粘度不稳定。导浆辊51旋转带动浆液54保持在导浆辊51表面，导浆辊51与加捻段纱线4直接接触，由导浆辊51给加捻段纱线4上浆。所述的浆槽53后部设有注浆口571，注浆口571通过导管与外部进浆系统57相连，外部进浆系统57以一定速率持续注入浆液54；浆槽53两侧设有出浆口581，出浆口581通过导管与回收系统58连接；出浆口581高度与浆液54设定液面持平，调整进浆速率略高于耗浆速率，可使浆液54液面维持在设定液面，高于设定液面的浆液54会从出浆口581流出进入回收系统58，并循环利用。一种根据在线上浆纺纱机的上浆方法，步骤如下：步骤一：浆液的被覆；粗纱1经过牵伸区2从前罗拉钳口3输出，加捻成纱，纱线加捻成形并且绕纱线自身轴心旋转，加捻段纱线4与导浆辊51接触。加捻段纱线4与导浆辊51之间有接触弧长，接触弧长实现纱线加捻绕自身轴心旋转一圈均能接触导浆辊51表面的浆液54，形成均匀、完整被覆；过长的接触弧长会严重影响捻度上传，易造成纺纱断头，所以需要调节加捻段纱线4与导浆辊51之间的接触弧长。导浆辊51转速与纱线上浆量有关，导浆辊51转速过大则会使浆液飞溅。步骤二：渗透与压浆；加捻段纱线4与导浆辊51接触，导浆辊51与加捻段纱线4接触的过程中对加捻段纱线4进行渗透与压浆；步骤三：风燥与分绞；加捻段纱线4经过导浆辊51之后进入导纱钩7，经过导纱钩7的纱线继续穿过钢丝圈11，缠绕在纱管9上。导纱钩7与钢丝圈11之间的纱线为气圈段8。在纺纱过程中，粗纱1通过导纱杆进入由后罗拉与后上皮辊、中罗拉与中上皮辊以及前罗拉与前上皮辊组成的牵伸区2，牵伸后的加捻段纱线4从由前罗拉与前上皮辊组成的前罗拉钳口3伸出，并在加捻卷绕机构的共同作用下加捻成纱，在此过程中加捻段纱线4与本发明上浆装置5的导浆辊51接触，再通过导纱钩7，进而被卷绕到纱管9上。本发明试验参数设置：对照组与试验组均选用定量为4.2g/10m粗纱，在JWF1510型细纱机纺制细纱号数为14.6tex的纱线。设定纺纱参数：锭速12000r/min，总牵伸28.8，后区牵伸1.20，捻系数360，捻度942捻/m。在本实施例中，试验组的上浆装置5中的导浆辊51采用聚酰胺材质材质，直径20mm，宽度10mm，浆槽中液面高度为12mm，导浆辊51浸没在浆槽中的深度为1.5mm。导浆辊51与纤维须条直接接触弧长为2mm，设定导浆辊51表面线速度为纺纱速度的1.3倍，所用浆液的羧甲基纤维素钠质量分数0.3％，润湿渗透质量分数0.15‰，油剂质量分数0.06‰。为了验证本发明的效果，本说明书提供纱线性能测试结果作为参考。关于毛羽测试结果：测试项目毛羽S3值毛羽减少率络筒前对照组166/络筒前试验组3777.7％络筒后对照组531/络筒后试验组5789.3％关于拉伸性能测试结果：测试项目断裂强度cN/tex强度增加率强度不匀/％络筒前对照组21.62/6.77络筒前试验组25.4817.9％7.14络筒后对照组22.22/11.91络筒后试验组24.6310.8％8.77关于耐磨性能测试结果：测试项目耐磨次数耐磨增加率络筒后对照组375/络筒后试验组43917.1％关于上浆率测试结果：测试项目1000m烘干后克重上浆率络筒后对照组15.4421g/络筒后试验组15.7186g1.79％上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于具体解释本发明的内容并，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页1 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