四通道异步牵伸集束纺纱装置、色纺纱四基色混色效果调控方法及混色段彩纱与流程

本发明涉及一种四通道异步牵伸集束纺纱装置、色纺纱四基色混色效果调控方法及混色段彩纱。
背景技术：
：色纺纱是由不同颜色的短纤维混纺而成，它能呈现出自然、鲜艳的色彩，色调柔和、温暖，所织成的面料具有朦胧的立体效果，因而非常受市场欢迎。近几年原液着色的化学纤维(如有色黏胶、有色涤纶、有色腈纶等有色纤维)的生产技术、各类天然纤维的散纤维染色技术日趋成熟，为色纺纱的发展奠定了很好产业基础。经过近十多年的发展，在我国率先形成了以色纺纱为中心的纺织制品产业链，上游涉及到原液着色化学纤维及染色天然纤维、下游涉及到服装、家纺用纺织品。色纺纱在毛纺、棉纺领域已成为重要的纺织品生产方式，生产规模已达到1000万锭，将成为今后重要的纺织品生产方式。色纺纱的生产一般采取抓棉混色、并条混色、抓棉与并条兼用混色、细纱多组份纺纱混色、并纱倍捻混色等工艺，形成的色纺产品外观风格可分为混色均匀的色纺纱、混色不均匀的色纺纱，色纺纱的颜色数可分为双色色纺纱、多色色纺纱，色纺纱混合比例可分为低比例色纺纱(色纤维≤10％)、中比例色纺纱(10％≤色纤维≤40％)、高比例色纺纱(色纤维≥40％)。由于已有的色纺纱生产模式中，不同色彩纤维的混合与细纱成形不在同一道工序中进行，是异色纤维混合在先、纱线成形在后，由此导致异色纤维在纱线中的混合比例不能随意调控，也无法精准控制实现色彩。故在实际生产中，色纺纱的色彩无法随意调控，色彩的分布也无法随意调控，这种在理论和技术上的短腿，造成色纺纱色彩及花型的设计缺少手段，色纺纱新产品开发受到很大局限。针对上述问题，现有技术中的专利申请：“基于三粗纱耦合牵伸加捻系统实现混纺及混色的装置及方法(CN201310369692.2)”、“三元色粗纱混配生产幻彩纱的方法及该方法制备的幻彩纱(CN201410176434.7)”、“三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置(CN201320516412.1)”等两项发明专利专利和一项实用新型专利，这三项专利申请通过电脑程序控制和伺服驱动，可在线连续变化异色纤维的混配比，使其沿纱线长度形成随机分布。色纺纱的颜色(色相、明度、饱和度)是将不同颜色的纤维经空间并置混合后形成的色彩，它取决于色纺纱外层分布的各色纤维所占的面积之比，由色纤维的混纺比、色纤维在纱线中的分布(纱线结构)及其捻度决定。传统色纺纱技术不能任意调控混色比例，故不能随意调控色纺纱混色效果。而专利申请“基于三粗纱耦合牵伸加捻系统实现混纺及混色的装置及方法(CN201310369692.2)”、“三元色粗纱混配生产幻彩纱的方法及该方法制备的幻彩纱(CN201410176434.7)”、“三粗纱独立牵伸同步加捻的牵伸加捻装置(CN201320516412.1)”中，通过异步牵伸任意和即时调控色纺纱的混纺比，进而实现色纺纱混合色彩的任意变化和即时变化。由于二根粗纱分别经不同的牵伸倍率牵伸后再在前罗拉钳口汇合并加捻，当两根须条的粗细发生随机变化且差异较大时，其交汇的加捻点会随着牵伸倍率的变化而游动，无法形成稳定的加捻三角区。由此，一方面造成色纤维分布的随意性，另一方面造成纱线实际捻度忽大忽小且偏离理论值。由于色纤维和捻度变化的随机性，导致色纤维在纱线外层分布规律的不可控性。我们知道，色纺纱中纤维不同颜色的混合模式符合色彩的空间并置混合，混色效果该取决于浮在纱线表层各基色纤维的面积之比及捻度的分布。多通道数码色纺纱由于加捻点产生随机移动，加捻三角区形态不稳定，因而无法控制色纤维在色纺纱表层的分布规律，故无法实现混合色彩的精准调控和混合色差的精准调控，导致实际混色效果与理论混色效果存在较大差异。例如，在CN201310369692.2、CN201410176434.7、CN201320516412.1中，经牵伸后二根粗纱的须条在前罗拉钳口处形成的加捻三角区形态会因为二根粗纱牵伸比的变化而变化，由于二根须条的合股加捻区域发生波动而导致纱线结构发生变化，致使色纺纱线表面各色纤维分布的面积之比出现剧烈波动并偏离设定值，从而影响混色效果(包括色相、明度、饱和度)的统一性和稳定性。技术实现要素：本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种四通道异步牵伸集束纺纱装置，通过对四通道粗纱进行有效握持和集聚，四根粗纱的异步牵伸随机变化时，其交汇加捻点位置固定，加捻三角区形态稳定。本发明还提供一种色纺纱四基色混色效果调控方法，通过调控各基色纤维在纱线外层的分布面积之比，以此调控混色纱的色相、明度及饱和度等混色效果。本发明还提供一种混色段彩纱，由排列在表层的不同色彩的纤维经空间并置混合形成，通过各基色纤维在纱线外层分布面积之比，实现混色纱的色相、明度及饱和度等混色效果。按照本发明提供的技术方案，所述四通道异步牵伸集束纺纱装置，其特征是：包括四通道异步牵伸装置、四通道导纱装置和四通道集聚装置；所述四通道异步牵伸装置包括组合后罗拉、中罗拉和前罗拉，组合后罗拉由独立驱动的第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉组成；所述四通道集聚装置位于前罗拉的输出端，包括网格圈和四通道集聚槽异形管，在四通道集聚槽异形管表面设有四通道集聚槽，四通道集聚槽包括四条相互呈夹角设置的集聚槽，四条集聚槽的末端交汇于纱线交汇点。进一步的，所述相邻两条集聚槽之间的夹角为6°～8°，四条集聚槽的宽度均为1.2mm～1.5mm，相邻两条集聚槽头端之间的宽度为2.4～3mm，四条集聚槽的末端为半径1.5～2mm的圆弧。进一步的，所述四通道导纱装置包括四眼后喇叭口、四通道导纱器和导纱杆；所述四眼后喇叭口设置于组合后罗拉的输入端，四眼后喇叭口上具有允许四基色粗纱通过的四个孔；所述四通道导纱器设置于组合后罗拉和中罗拉之间，四通道导纱器上具有四个允许四基色粗纱通过的通道；所述导纱杆设置于中罗拉和前罗拉之间，导纱杆上具有四个通道。进一步的，在所述中罗拉上套有牵伸皮圈。所述色纺纱四基色混色效果调控方法，其特征是，采用四通道异步牵伸集束纺纱装置进行调控，包括以下步骤：(1)驱动第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉分别以线速度Vha、Vhb、Vhc、Vhd转动，中罗拉以线速度Vz转动，前罗拉以线速度Vq转动；(2)在同一色段内，保持第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度之比Vha:Vhb:Vhc:Vhd值恒定，则实现第一基色粗纱、第二基色粗纱、第三基色粗纱和第四基色粗纱的牵伸比Ea:Eb:Ec:Ed值和四基色色纺纱的混色比ka/kb/kc/kd值恒定；(3)由前罗拉输出的四根牵伸比恒定的粗纱须条由四通道集聚装置交汇于加捻点，形成稳定的加捻三角区，得到的色纺纱在同一色段内螺距h和螺旋角θ恒定；(4)基于上述同一色段内螺距h和螺旋角θ恒定的情况下，通过调整第一基色粗纱、第二基色粗纱、第三基色粗纱、第四基色粗纱的牵伸比值，得到具有多个色段的四基色色纺纱，每个色段具有相应的混色比。进一步的，在同一色段内螺距长度h内，第一基色粗纱的分布长度为a＝κa×h，第二基色粗纱的分布长度为b＝κb×h，第三基色粗纱的分布长度为c＝κc×h，第四基色粗纱的分布长度为d＝κd×h。进一步的，所述四基色色纺纱表层的四基色纤维的面积之比等于色纺纱中四基色纤维的混色比。进一步的，所述段彩纱由第一基色纤维、第二基色纤维、第三基色纤维和第四基色纤维经牵伸、加捻形成多个色段；同一个色段内，第一基色纤维、第二基色纤维、第三基色纤维和第四基色纤维的螺距h和螺旋角θ恒定。所述第一基色纤维、第二基色纤维、第三基色纤维和第四基色纤维在段彩纱外层的面积之比等于第一基色纤维、第二基色纤维、第三基色纤维和第四基色纤维的混色比。本发明具有以下优点：(1)本发明通过对四通道粗纱进行有效握持和集聚，四根粗纱的异步牵伸随机变化时，其交汇加捻点位置固定，加捻三角区形态稳定。(2)本发明通过调控各基色纤维在纱线外层的分布面积之比，以此调控混色纱的色相、明度及饱和度等混色效果。(3)本发明所述混色段彩纱，由排列在表层的不同色彩的纤维经空间并置混合形成，通过各基色纤维在纱线外层分布面积之比，实现混色纱的色相、明度及饱和度等混色效果。附图说明图1为本发明所述四通道异步牵伸集束纺纱装置的结构示意图。图2为图1的侧视图。图3为所述四通道集聚槽的示意图。图4为四通道异步牵伸集束纺纱装置纺纱所形成的纱线截面结构示意图。图5为四通道异步牵伸集束纺纱装置纺纱所形成的纱线的外圆周面示意图。图6为四通道异步牵伸集束纺纱装置纺制的第一种类型的色纺纱示意图。图7为四通道异步牵伸集束纺纱装置纺制的第二种类型的色纺纱示意图。图8为四通道异步牵伸集束纺纱装置纺制的第三种类型的色纺纱示意图。图9为四通道异步牵伸集束纺纱装置纺制的第四种类型的色纺纱示意图。具体实施方式下面结合具体附图和实施例和实施例对本发明作进一步说明。实施例一：如图1、图2所示，本发明所述四通道异步牵伸集束纺纱装置，包括四通道异步牵伸装置、四通道导纱装置和四通道集聚装置；所述四通道异步牵伸装置包括组合后罗拉、中罗拉11和前罗拉14，组合后罗拉由独立驱动的第一后罗拉6、第二后罗拉7、第三后罗拉8和第四后罗拉9组成，中罗拉11上套有牵伸皮圈12；所述四通道导纱装置包括四眼后喇叭口5、四通道导纱器10和导纱杆13；所述四眼后喇叭口5设置于组合后罗拉的输入端，四眼后喇叭口5上具有允许四基色粗纱通过的四个孔；所述四通道导纱器10设置于组合后罗拉和中罗拉11之间，四通道导纱器10上具有四个允许四基色粗纱通过的通道；所述导纱杆13设置于中罗拉11和前罗拉14之间，导纱杆13上具有四个通道。如图1、图2所示，所述四通道集聚装置位于前罗拉14的输出端，包括网格圈和四通道集聚槽异形管15，在四通道集聚槽异形管15表面设有四条集聚槽(如图3所示)，四条集聚槽的末端交汇于B点，相邻两条集聚槽之间的夹角为6°～8°，四条集聚槽的宽度a、b、c、d均为1.2mm～1.5mm，相邻两条集聚槽头端之间的宽度为2.4～3mm，四条集聚槽的末端为半径1.5～2mm的圆弧；所述四通道集聚槽的作用是控制前罗拉14输出的四根粗纱须条在加捻三角区的相互位置关系及加捻点保持稳定，进而准确控制各组份纤维在纱线表面分布的面积比等于色纤维的混纺比。从前罗拉14钳口输出的4根扁平带状纤维须条分别进入四个集聚槽，由于负压气流作用，每根扁平带状纤维须条都被聚集成非常窄小的纤维束，并且纤维束在负压气流的作用下有一定反转，四根纤维束沿着集聚槽前进到加捻捻合点完成加捻。通过调整上皮辊在四通道集聚槽异形管15的前后位置使纱线的加捻区域与四条集聚槽的末端圆弧区重合，此时加捻区域形态稳定，四根纤维束在加捻区域的分布稳定，在成纱中形成各组份纤维分布稳定的面积比。四根粗纱喂入路径为：中间的第二基色粗纱2、第三基色粗纱3分别沿直线依次经过四眼喇叭口5的中间孔两个孔、第二后罗拉7和第三后罗拉8、四通道导纱器10的中间两个通道、牵伸皮圈12、导纱杆13的中间两个通道、前罗拉14、四通道集聚槽的中间两个集聚槽，进入加捻区域。左侧的第一基色粗纱1沿直线经过四眼喇叭口5的左侧孔、第一后罗拉6、到达四通道导纱器10的左侧通道、沿左侧通道前进至左侧通道出口、再沿直线经过牵伸皮圈12、导纱杆13的左侧通道、前罗拉14、四通道集聚槽的左侧集聚槽，进入加捻区域。右侧的第四基色粗纱4沿直线经过四眼喇叭口5的右侧孔、第四后罗拉9、到达四通道导纱器10的右侧通道、沿右侧通道前进于右侧通道出口、再沿直线经过牵伸皮圈12、导纱杆13的右侧通道、前罗拉14、四通道集聚槽的右侧集聚槽，进入加捻区域。在进入加捻区域之前四根粗纱沿各自独立的通道前行并逐步牵伸拉细，在进入加捻区域后四根粗纱再通过四通道集聚槽合并加捻成纱，此时加捻区域中四个组分的纤维须条在加捻区域的横向位置稳定，以稳定的形态捻入纱线。下面对色纺纱四基色混色效果调控方法的原理进行阐述。设第一基色粗纱1、第二基色粗纱2、第三基色粗纱3、第四基色粗纱4的线密度分别为ρa、ρb、ρc、ρd，色纺纱线密度ρy，混色比为ka、kb、kc、kd，对应四根粗纱的牵伸比分别为Ea、Eb、Ec、Ed，捻度NZ，锭子转速ND，中罗拉线速度VZ、四个后罗拉线速度Vha、Vhb、Vhc、Vhd。1、牵伸比Ea、Eb、Ec、Ed：Ea=ρaκa×ρy=VhaVq;]]>Eb=ρbkb×ρy=VhbVq;]]>Ec=ρckc×ρy=VhcVq;]]>Ed=ρdkd×ρy=VhdVq;]]>2、前、中、后罗拉速度：前罗拉速度第一后罗拉速度Vha＝Vq×Ea；第二后罗拉速度Vhb＝Vq×Eb；第三后罗拉速度Vhc＝Vq×Ec；第四后罗拉速度Vhd＝Vq×Ed；3、四个后罗拉异步喂入四色粗纱调控色纺纱混色比：第一基色粗纱1、第二基色粗纱2、第三基色粗纱3、第四基色粗纱4分别由四眼喇叭口5的四个孔喂入四个独立驱动的第一后罗拉6、第二后罗拉7、第三后罗拉8、第四后罗拉9和四个后皮辊组成的四个钳口进入牵伸区，经中罗拉11和前罗拉14的牵伸，再加捻形成四基色混色的色纺纱。由伺服电机独立驱动的第一后罗拉6、第二后罗拉7、第三后罗拉8、第四后罗拉9线速度为Vha、Vhb、Vhc、Vhd，ka、kb、kc、kd分别为第一基色粗纱1、第二基色粗纱2、第三基色粗纱3、第四基色粗纱4在色纺纱中的混色比，则：ka=VhaVha+Vhb+Vhc+Vhd;]]>kb=VhbVha+Vhb+Vhc+Vhd;]]>kc=VhcVha+Vhb+Vhc+Vhd;]]>kd=VhdVha+Vhb+Vhc+Vhd;]]>由以上可知，通过改变对第一基色粗纱1、第二基色粗纱2、第三基色粗纱3、第四基色粗纱4的牵伸比，即可改变四基色混色纱的混色比。色纺纱混色效果的调控方法为：色纺纱的混色效果是由排列在其表层纤维的不同色彩经空间并置混合形成的。通过调控各基色纤维在纱线外层的分布面积之比，以此调控混色纱的色相、明度及饱和度等混色效果。如图4所示，为四通道异步牵伸集束纺纱装置纺纱所形成的纱线截面结构示意图，其中：α为第一基色粗纱1所形成扇形的圆心角，β为第二基色粗纱2所形成扇形的圆心角，γ为第三基色粗纱3所形成扇形的圆心角，δ为第四基色粗纱4所形成扇形的圆心角；a为第一基色粗纱1所形成扇形的弧长，b为第二基色粗纱2所形成扇形的弧长，c为第三基色粗纱3所形成扇形的弧长，d为第四基色粗纱4所形成扇形的弧长；Sα、Sβ、Sγ、Sδ为各组份纤维在纱线横截面中所占面积。如图5所示，为色纺纱外圆周面示意图，分布在色纺纱圆柱面外层的四基色纤维所占面积分别为Pa、Pb、Pc、Pd。图4中，各扇形面积为：则四基色纤维在纱线外圆周分布的弧长之比等于色纺纱中四基色纤维的混纺比，即：a:b:c:d＝Sα:Sβ:Sγ:Sδ＝κa:κb:κc:κd。如图5所示，为色纺纱外圆周面示意图。设色纺纱一个加捻周期长度(加捻螺旋线螺距)为h，则：且h＝a'+b'+c'+d'；设θ为加捻螺旋线螺旋角，则：则可得出四基色纤维在纱线表面分布的面积之比等于四基色纤维分布的宽度之比，即Pa:Pb:Pc:Pd＝a':b':c':d'＝a:b:c:d＝κa:κb:κc:κd。由以上说明，通过四通道导纱装置、四通道异步牵伸装置和四通道集聚槽控制各粗纱须条在异步牵伸、同轴加捻过程中沿纵向移动的路径和横向汇合加捻的转移规律，可保证色纺纱表层四基色纤维的面积之比等于色纺纱中四基色纤维的混纺比。如果色纺纱加捻螺旋线的螺距h和螺旋角θ保持恒定量，则四色纤维在纱线表面分布的比例等于四色纤维的混色比。实施例二：如果在纱线加捻螺旋周期长度h(h＝s)内只有单色纤维，则该段纱线为纯色纱线段，纱线结构如图6所示。加捻螺旋周期长度内可实现的色纺纱色彩如表1所示。表1混色色彩A色段长B色段长C色段长D色段长色Ah000色B0h00色C00h0色D000h实施例三：如果在纱线加捻螺旋周期长度h(h＝s)内有两种单色纤维则该段纱线为二次混色纱线段。纱线结构如图7所示。可实现的色纺纱色彩取决于二基色纤维在色纺纱螺旋周期长度内的色段比，具体如表2所示。表2实施例四：如果在纱线加捻螺旋周期长度h(h＝s)内有三种单色纤维则该段纱线为三次色混色纱线段，纱线结构如图8所示。可实现的色纺纱色彩取决于四基色纤维在色纺纱螺旋周期长度内的色段比，如表3所示。表3实施例五：如果在纱线加捻螺旋周期长度h(h＝s)内有四种单色纤维则该段纱线为四次色混色纱线段，纱线结构如图9所示。可实现的色纺纱色彩取决于四基色纤维在色纺纱螺旋周期长度内的色段比，具体如表4所示。表4实施例六：选用新疆细绒棉或长绒棉，分别染红、黄、兰、黑四个颜色，按普梳或精梳工艺生产至粗纱。将四个颜色的粗纱同时喂入一个纺纱锭的牵伸-加捻-卷绕系统。四通道数码纺纱机可按照颜色混合比对四根粗纱进行不对称的异步牵伸，四束须条再经过集束器和积聚槽汇聚后加捻形成混色比变化的段彩纱。设粗纱线密度Ts＝350tex，段彩纱线密度Ty＝25tex，捻度Nz＝760捻/米，锭速nd＝7600转/分，纱线加捻螺旋周期长度h＝1/Nz＝1000/760＝1.32mm，前罗拉出条线速度Vq＝10米/分。实施步骤如下：(1)二基色段彩纱各色段混色比及段长设计：段彩纱各色段混色比及段彩纱长度如表5所示。表5.混色比及段彩纱长度表5中L为等长度时各色段的长度，t为等长度时各色段前罗拉的出条时间；L1～L84为不等长度时各色段的长度，t1～t84为不等长度时对应各色段前罗拉的出条时间。(2)各粗纱牵伸比：设四通道各粗纱总牵伸倍数分别为为Ea、Eb、Ec、Ed，各通道后区牵伸倍数分别为Ea1、Eb1、Ec1、Ed1，各通道前区牵伸倍数分别为Eb2、Eb2、Ec2、Ed2，则各粗纱牵伸倍数见表6。表6.各时段粗纱牵伸比(3)捻度螺距内A、B、C、D色纤维的分布长度：表7.各时段捻度螺距内A、B、C、D色纤维分布长度当前第1页1 2 3