本发明涉及用于纺织纱线纺纱的钢丝圈(traveler)，更具体地涉及在钢丝圈表面上具有金属硫化物涂层的钢丝圈。
背景技术
在传统的紧密纺纱和加捻操作中，使用纺纱或加捻环来支撑围绕纺纱环的圆周快速移动的钢丝圈。当对纱线加捻并卷绕在线轴上时，钢丝圈接合并引导松散的纱线。
纺纱速度的增加增加了钢丝圈围绕纺纱环表面旋转的速率，从而也增加了钢丝圈和环之间施加的离心力。进而，较大的离心力增加了钢丝圈和纺纱环的摩擦生热，同时还增加了施加在钢丝圈和纺纱环上的磨损力。因此，纺纱速度的增加可导致钢丝圈的寿命消耗和/或缩短，并且通常还会降低纺纱环的寿命，因为环的承载表面可能剥落、掉屑或以其它方式变得粗糙。
随着纺纱速度增加，所导致的钢丝圈和纺纱环之间的摩擦力或磨损力增加可导致正在纺纱或加捻的纱线断裂。纱线断裂是特别不希望的，因为它们导致纺纱操作中出现停机时间，因此导致制造效率较低。在垂直纺纱环(在纺织工业中也称为锥形纺纱环)的情况下，在这种环上制造的纱线通常是昂贵的纱线，因此，纱线断裂会导致不希望的材料浪费。通常，对于给定的纺纱环和钢丝圈组合，存在不能超过的实际纺纱速度限制，否则就会经常出现纱线断裂。由于该原因，钢丝圈和纺纱环的选择(即钢丝圈和纺纱环的结构)可能对制造效率产生重大影响。
申请人已经发现了与使用这种钢丝圈的传统和紧凑型纺纱钢丝圈和系统相关的缺陷和问题。通过所施加的努力、独创和创新性，已经通过开发包括在本发明的各种实施方案中的解决方案解决了这些已发现的问题中的某些问题，这些解决方案将在下文详细描述。
技术实现要素：
因此，本发明的实施方案提供了改进的纺纱钢丝圈、制备这种钢丝圈的方法以及利用这些钢丝圈的系统。根据本发明的实施方案的钢丝圈可以帮助减小摩擦、降低纱线负载和减少热量产生。结果是本发明的实施方案可以帮助提供以下中的一个或多个：减少钢丝圈磨损、增加钢丝圈寿命和增加纺纱速度。
本发明提供了用于纺织工业的具有金属硫化物涂层的钢丝圈。金属硫化物涂层提供了用于与纱线和纺纱环接触的改进表面。金属硫化物涂层降低了钢丝圈上的纱线负载(例如，松散的纤维、棉绒等)，从而避免了钢丝圈上的额外重量。这种额外重量会增加离心力并导致过早的钢丝圈磨损和“飞出”(钢丝圈在该处飞离环)。钢丝圈上的纱线负载也可能增加纱线的张力，这可能改变纱线性能或使纱线断裂(称为“断头”)，从而导致生产停止和效率损失。在传统的纺纱中，松散的棉纤维可以帮助提供天然形式的润滑。在某些情况下，所述金属硫化物涂层可为纺纱操作提供足够的润滑，从而减少对自然润滑的需要，例如在紧密纺纱过程中如此。
本发明还提供了用于纺织工业的具有金属硫化物涂层的纺纱环。本发明人已经发现，将金属硫化物涂层施加到钢丝圈和纺纱环两者上或仅施加到纺纱环上可以减少环的磨合期。在钢丝圈的磨合期间，金属硫化物涂层可以允许比之前的纺纱环更早地将速度增加到正常操作条件，从而提高制造效率。此外，金属硫化物涂层可有助于提供纺纱速度的整体增加，该速度超过生产设备(例如，轧机)目前能够与传统钢丝圈一起实现的速度。
在某些实施方案中，钢丝圈和/或纺纱环包括基材和金属硫化物涂层，其中金属硫化物涂层直接涂覆基材。在一些实施方案中，金属硫化物涂层包含二硫化钨，而在一些实施方案中，金属硫化物涂层基本上由二硫化钨组成。
在一些实施方案中，钢丝圈包含基材，其中基材包括具有第一端和第二端的细长主体，其中第一端和第二端朝向彼此弯曲。然后可以用金属硫化物涂层涂覆基材。
在某些实施方案中，钢丝圈和/或纺纱环包含基材、沉积在基材上的底涂层、和沉积在底涂层上的金属硫化物涂层，其中金属硫化物涂层包含二硫化钨。在一些实施方案中，底涂层包含黑色氧化物、镍、氮化钢、磷酸锰、铬和其它金属和非金属涂层中的一种或多于一种。在某些实施方案中，金属硫化物涂层基本上由二硫化钨组成。
在一些实施方案中，钢丝圈和/或纺纱环包含基材、沉积在基材上的黏合剂和金属硫化物材料，其中金属硫化物材料包括二硫化钨。在一些实施方案中，黏合剂可包含一种或多于一种金属，例如上文关于底涂层、聚合物和磷酸盐/酯所述的那些，并且在一些实施方案中，黏合剂可包含基体并且金属硫化物材料分散在整个基体中。在一些实施方案中，金属硫化物材料是二硫化钨。
在一些实施方案中，基材包括合金钢。在某些实施方案中，金属硫化物涂层涂覆钢丝圈的每一侧并可包封基材。金属硫化物涂层可以涂覆纺纱环的每一侧并且可以包封纺纱环的基材。
本发明的方面还涉及一种用于在线轴上纺纱的系统，该系统包括线轴、位于线轴周围的纺纱环、以及沿纺纱环设置的钢丝圈，其中钢丝圈包括基材和金属硫化物涂层，其中金属硫化物涂层直接涂覆基材。在本发明的一些实施方案中，金属硫化物涂层基本上由二硫化钨组成。在某些实施方案中，纺纱环还涂覆有金属硫化物涂层。
本发明的方面还涉及制备涂有金属硫化物的钢丝圈和/或涂有金属硫化物的纺纱环的方法。在一些实施方案中，该方法包括将金属硫化物作为涂层施加在钢丝圈和/或纺纱环上以制备经涂覆的钢丝圈。可用于施加金属硫化物的方法的实例包括冲击(impinging)，例如干式和液体喷涂，以及抛光(burnishing)。在某些实施方案中，金属硫化物是二硫化钨的干粉。此外，在一些实施方案中，该方法包括在冲击金属硫化物之前将底涂层施加到钢丝圈和/或纺纱环上。在一些实施方案中，该方法包括将黏合剂与金属硫化物一起施加，而在一些实施方案中，该方法包括在冲击金属硫化物之前将黏合剂施加到钢丝圈和/或纺纱环上。
在抛光过程中，可以通过摩擦和/或抛光将金属硫化物施加到钢丝圈表面上。例如，在一些实施方案中，金属硫化物是二硫化钨的干粉末，其通过将二硫化钨抛光到钢丝圈的表面上来施加。在一个实施方案中，该方法包括在将金属硫化物抛光到钢丝圈上之前将底涂层施加到钢丝圈和/或纺纱环上。在一些实施方案中，该方法包括将黏合剂与金属硫化物一起施加，而在一些实施方案中，该方法包括在抛光金属硫化物之前将黏合剂施加到钢丝圈和/或纺纱环上。
本发明的钢丝圈和/或纺纱环包括金属硫化物涂层，例如硫化钼、硫化铼和二硫化钨等，其厚度小于约0.06密耳(0.00006英寸)。涂层可以被施加至由常规碱金属例如碳钢和钢合金、或聚合物例如聚酰胺(例如尼龙)以及其它合适的基材例如玻璃纤维、及其混合物形成的钢丝圈和/或纺纱环。在包含黏合剂的实施方案中，黏合剂的厚度可以为约0.01密耳至约2密耳。
本发明的这些实施方案以及本发明的其它方面和实施方案在本文中进一步描述，并且在阅读以下结合附图的描述后将变得明显。
附图说明
已经概括地描述了本发明，现在将参考附图，附图不一定按比例绘制，并且其中：
图1(a)示出了本发明的一个实施方案，其包含直接施加至钢丝圈的基材的金属硫化物涂层；
图1(b)是沿图1(a)中的线1(b)截取的钢丝圈的横截面；
图2(a)示出了本发明的一个实施方案，其中将底涂层施加到钢丝圈的基材上，随后将金属硫化物涂层施加到底涂层上；
图2(b)是沿图2(a)中的线2(b)截取的钢丝圈的横截面；
图3(a)示出了本发明的一个实施方案，其中金属硫化物与黏合剂一起施加到钢丝圈上；
图3(b)是沿图3(a)中的线3(b)截取的钢丝圈的横截面；和
图4示出了本发明的一个实施方案，其包含利用根据本发明的至少一个实施方案的涂有金属硫化物的钢丝圈的系统。
具体实施方式
现在将在下文参考附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的一些但非全部实施方案。实际上，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施方案；相反，提供这些实施方案是为了使本公开满足可适用的法律要求。在所有的附图中，相同的附图标记指代相同的要素。
如说明书和所附权利要求中使用的，要素前面不使用数量词包括复数指示物，除非上下文另有明确说明。例如，所提及的“钢丝圈”包括多个这样的钢丝圈，除非上下文另有明确说明。
如本文所使用的，“基本上由......组成”或“基本上由......构成”是指其中相应要素包括所述材料或步骤以及不会实质上影响相应要素的公开益处的次要材料或步骤的实施方案。如本文所使用的，“由......组成”或“由......构成”是指限于所述材料或步骤和痕量杂质的相应要素。
如本文所使用的，“钢丝圈”是指纺织工业中使用的将纱线卷绕在线轴上的纺纱钢丝圈。如本领域公知的，“钢丝圈”也可以被称为“多个钢丝圈”、“纺纱钢丝圈”和“环状钢丝圈”。
本发明人已经发现，将所公开的金属硫化物涂层应用于钢丝圈提供了一种改进的钢丝圈，其具有减少的纱线负荷、减少的热量产生和减少的磨损。金属硫化物涂层减少了纱线和钢丝圈之间以及钢丝圈和环之间的摩擦，从而减少了摩擦、纱线负载和热量产生。进而，这可能有助于减少钢丝圈的磨损、延长钢丝圈的寿命并有助于提高纺纱速度。钢丝圈上的纱线负载(例如，松散的纤维、棉绒等)增加钢丝圈的重量，其增加了离心力并导致过早的钢丝圈磨损和飞出。钢丝圈上的纱线负载也可增加纱线的张力，其可能改变纱线性能或使纱线断裂(称为“断头”)。这种性能变化或断裂可能导致生产停止和效率损失。由于热量产生减少，所以可以减少钢丝圈和关联环之间的微焊接。微焊接是钢丝圈在钢丝圈和环的表面上的粗糙部或粗糙区域横向移动时引起的高温所导致的。将所公开的金属硫化物涂层应用于钢丝圈可以减少微焊接的发生。例如，发明人已经发现，硫化物在高温下与金属反应，例如在钢丝圈操作期间经历的高温，并因此防止与关联纺纱环的内聚或焊接。通过限制或控制钢丝圈所经受的磨损程度，纺纱操作的整体可靠性在钢丝圈的整个寿命期间产生了一致的纺纱性能。
本金属硫化物涂层的另一个显著优点是在纺纱过程中不需要额外的或天然的润滑剂。在许多温度敏感的纺纱操作中，可能需要润滑液为纺纱操作提供必要的润滑性。在常规的纺纱操作中，松散的棉纤维可以帮助提供天然的润滑剂。在一些纺纱操作如紧密纺纱中，缺乏松散的棉纤维，其导致缺少润滑。在某些实施方案中，金属硫化物涂层提供足够的润滑，使得可以不需要天然润滑剂。
图1(a)示出了本发明的一个实施方案，其包含直接施加到钢丝圈的基材上的金属硫化物涂层。图1(b)是沿图1(a)中的线1(b)截取的钢丝圈的横截面。在图1(a)和图1(b)所示的实施方案中，钢丝圈10包含基材11和金属硫化物涂层13。基材具有外表面12。如该实施方案所示，金属硫化物涂层可被直接施加到基材而没有中间层(例如，没有黏合剂或附加涂层)。例如，如图1(b)所示，将金属硫化物涂层13涂覆到基材11的外表面12上。
如图1(a)和图1(b)所示，在一些实施方案中，金属硫化物涂层在钢丝圈的所有侧面上均涂覆基材。在一些实施方案中，将金属硫化物涂层施加到与纺纱环和纱线接触的钢丝圈的侧面，而在其它实施方案中，金属硫化物涂层包封钢丝圈的基材，使得基材不被暴露在环境中。金属硫化物涂层优选包含硫化钼、硫化铼和二硫化钨中的一种或多于一种，更优选二硫化钨。在其他实施方案中，金属硫化物涂层基本上由硫化钼、硫化铼和二硫化钨中的一种组成。此外，在某些实施方案中，金属硫化物涂层由硫化钼、硫化铼和二硫化钨中的一种组成。例如，在某些实施方案中，发明人已经发现，使用直接涂覆有由硫化钼、硫化铼和二硫化钨中的一种，优选二硫化钨组成的金属硫化物涂层的钢丝圈可以获得减少的纱线负载、减少的热量产生和减少的钢丝圈磨损的益处。
如本领域技术人员明显可知的，钢丝圈可具有多种不同的形状和尺寸。同样如本领域技术人员所知的，钢丝圈的形状和结构将根据特定纺纱设备和纺纱用纱线的结构而变化。在这方面，图1(a)至图3(a)示出了具有大致细长的圆柱形主体的钢丝圈，该圆柱形主体具有第一端c和第二端d，其中第一端c和第二端d朝向彼此弯曲。端部可以大体上彼此面对而不接触。细长主体的横截面可以是大致圆形、矩形、凸形或各种横截面，以满足纺纱环和纱线的需要。细长主体可称为“线”，横截面可称为“线形”。
另外，细长主体的端部可以弯曲，使得主体通常形成开放的圆形(例如图1(a)至图3(a)中所示的)或者被弯曲成使得主体通常形成开放的矩形。端部可以弯曲到不同的程度，使得钢丝圈适合于纺纱环和纱线。
钢丝圈的尺寸可以变化，并且通常具有如下长度：约1mm至约50mm，更优选为约5mm至约30mm，例如约6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm、和29mm。
钢丝圈的宽度也可以变化，并且通常具有如下宽度：约1mm至约50mm，更优选为约5mm至约30mm，例如约6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm、和29mm。
根据形状，钢丝圈的横截面可具有各种厚度，并且通常具有以下厚度：约1mm至约30mm，例如约2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm和29mm。例如，在相应的图中示出了图1(a)中的钢丝圈的长度、宽度和厚度。长度、宽度和厚度也可以类似地应用于图2(a)至图3(b)。
还如图1(b)所示，金属硫化物涂层13沉积在基材11的外表面12上。在某些实施方案中，通过直接冲击或通过将干粉金属硫化物抛光到钢丝圈上来施加金属硫化物涂层。参见drylubricantsmoothsthewayforspacetravel,nasaspinnoff:technologytransferprogram(2016年2月1日检索)和aspinofffrommariner,industrialproductivityandmanufacturingtechnology,108-109(1989)。金属硫化物涂层也可以施加在涂有底涂层和/或黏合剂的钢丝圈上。
本发明的金属硫化物涂层通常形成为具有高达约0.020密耳(0.000020英寸)的厚度，例如0.001密耳、0.002密耳、0.003密耳、0.004密耳、0.005密耳、0.006密耳、0.007密耳、0.008密耳、0.009密耳、0.01密耳、0.011密耳、0.012密耳、0.013密耳、0.014密耳、0.015密耳、0.016密耳、0.017密耳、0.018密耳、0.019密耳和0.02密耳。参见drylubricantsmoothsthewayforspacetravel,nasaspinnoff:technologytransferprogram(2016年2月1日检索)和aspinofffrommariner,industrialproductivityandmanufacturingtechnology,108-109(1989)。金属硫化物涂层优选包含硫化钼、硫化铼和二硫化钨中的一种或多于一种。优选地，金属硫化物涂层包含二硫化钨。涂层可以被施加至由常规碱金属例如碳钢和钢合金、或聚合物例如聚酰胺(例如，尼龙)、以及其它合适的基材如玻璃纤维及其混合物例如玻璃纤维增强的尼龙或嵌金属的尼龙形成的钢丝圈。例如，在优选实施方案中，钢丝圈包含涂有二硫化钨的钢基材。
图2(a)示出了本发明的一个实施方案，其中将底涂层施加到钢丝圈的基材上，随后将金属硫化物涂层施加到底涂层上。图2(b)是沿图2(a)中的线2(b)截取的钢丝圈的横截面。如图2(a)和图2(b)所示，将底涂层14施加到钢丝圈10的基材11的外表面12上，随后将金属硫化物涂层13施加到底涂层14的外表面15上。底涂层可以是与金属硫化物涂层一起使用的任意合适的材料，并且可以为钢丝圈提供额外的益处。例如，可以将底涂层如黑色氧化物、镍镀层或铬镀层、氮化钢和其它黑色裸金属和有色裸金属和合金应用于钢丝圈。在某些实施方案中，耐腐蚀性对于钢丝圈而言可能特别重要，因为经常要将钢丝圈运送到世界的各个地方。为了改善本发明钢丝圈的耐腐蚀性，可以在施加金属硫化物涂层之前将某些底涂层，例如黑色氧化物、镍、磷酸锰及其混合物施加至基材。底涂层可以通过适合于钢丝圈的任意合适方法来施加，例如电解、自动催化、喷涂或浸渍。底涂层可以为任意合适的厚度，例如0.00001英寸至0.002英寸。可以根据相应的底涂层来改变金属硫化物涂层的后续形成。
图3(a)示出了本发明的一个实施方案，其中金属硫化物与黏合剂一起被施加到钢丝圈上。图3(b)是沿图3(a)的线3(b)截取的钢丝圈的横截面。在图3(a)和图3(b)中所示的特定实施方案中，将金属硫化物13共混在黏合剂16的基体中。将金属硫化物/黏合剂基体(13/16)直接施加到钢丝圈10的基材11的外表面12上。在某些其它实施方案中，可以将黏合剂直接施加到钢丝圈的基材的外表面12上，随后可以将金属硫化物涂层施加到黏合剂的外表面上。在一些实施方案中，除了黏合剂和金属硫化物涂层之外，还可以将底涂层施加到钢丝圈上。可以使用各种黏合剂，例如金属、聚合物和磷酸盐/酯黏合剂等。可以通过适合于钢丝圈的任意合适方法施加黏合剂，并且可以与金属硫化物涂层一起施加黏合剂或在施加金属硫化物涂层之前施加黏合剂。黏合剂的厚度可以为约0.01密耳至2密耳。
额外的添加剂可与任何上述实施方案一起使用，以进一步改进所公开的涂有金属硫化物的钢丝圈。例如，可优选使用与金属硫化物涂层共混或分层的金属磷酸盐黏合剂。
本发明另外的实施方案包含一种或多于一种金属硫化物涂层，例如单独在钢丝圈上或与一种或多于一种黏合剂、金属硫化物/黏合剂基体、底涂层及其组合进行组合的多个金属硫化物涂层。例如，可以将一种或多于一种金属硫化物涂层施加到钢丝圈上，其具有或不具有中间的底涂层和黏合剂层。
图4示出了本发明的一个实施方案，其包括利用根据本发明的至少一个实施方案的涂有金属硫化物的钢丝圈的系统。在图4所示的实施方案中，该系统包括涂有金属硫化物的钢丝圈110，其沿着环100行进以将纱线120卷绕到线轴130上。图4还示出了引导件150，其有助于引导纱线穿过钢丝圈。可以使用用于使用涂有金属硫化物的钢丝圈的多个这样的系统以在多个线轴上卷绕纱线。垂直纺纱环通常被安装在框架上，该框架通过围绕垂直纺纱环的外表面定位的水平安装件将环固定到框架上。这种安装结构与水平纺纱环不同，水平纺纱环通过围绕纺纱环底侧定位的垂直安装件而固定到框架上。本发明的涂有金属硫化物的钢丝圈可与垂直或水平纺纱环一起使用。
如上所述，各种实施方案可用于制备涂有金属硫化物的钢丝圈(例如，使用黏合剂、金属硫化物/黏合剂基体、底涂层、多层等)。这些涂有金属硫化物的钢丝圈中的任一种都可以用于本系统的实施方案中。此外，本发明的涂有金属硫化物的钢丝圈可以与任意合适的纱线一起使用。所获得的金属硫化物涂层的益处如减少的纱线负载、减少的磨损、减少的热量产生可适用于各种天然和合成的纱线。例如，所公开的涂有金属硫化物的钢丝圈可以与长纤维纱、连续长丝纱、合成纤维、温敏纤维、磨料纤维、非润滑纤维、纺丝短纤维、棉、棉混纺纤维等一起使用。
用于使用涂有金属硫化物的钢丝圈的系统的纺纱环可以是适合钢丝圈的任意合适的纺纱环。例如，金属环(例如涂覆铬的环)和聚合物环可与涂有金属硫化物的钢丝圈一起使用。例如，纺纱环可包含铬涂层，例如球状铬、无定形铬或任何其它合适的铬涂层，或基于镍的材料，例如镍-金刚石复合物等。也可以使用陶瓷涂层，例如氧化铝、二氧化钛、氧化锆等。
在某些实施方案中，纺纱环涂有所公开的金属硫化物涂层，如上文参考钢丝圈所解释的。例如，在一些实施方案中，纺纱环包含一层或多于一层硫化钼、硫化铼和二硫化钨，优选二硫化钨。如图4所示，纺纱环100可以是围绕线轴定位的圆柱形细长体。纺纱环可包含基材，例如碳钢和钢合金。金属硫化物涂层可以施加到与钢丝圈和纱线接触的纺纱环侧面，而在其它实施方案中，金属硫化物涂层包封纺纱环，使得纺纱环的基材不暴露于环境。金属硫化物涂层可以被冲击或抛光到纺纱环上，并且可以直接施加到纺纱环上。金属硫化物涂层优选包含硫化钼、硫化铼和二硫化钨中的一种或多于一种，更优选二硫化钨。在其他实施方案中，金属硫化物涂层基本上由硫化钼、硫化铼和二硫化钨中的一种组成。此外，在某些实施方案中，金属硫化物涂层由硫化钼、硫化铼和二硫化钨中的一种组成。
本发明的金属硫化物涂层通常形成为具有如下厚度：最多约0.060密耳(0.000060英寸)，例如0.001密耳、0.002密耳、0.003密耳、0.004密耳、0.005密耳、0.006密耳、0.007密耳、0.008密耳、0.009密耳、0.01密耳、0.011密耳、0.012密耳、0.013密耳、0.014密耳、0.015密耳、0.016密耳、0.017密耳、0.018密耳、0.019密耳、0.020密耳、0.021密耳、0.022密耳、0.023密耳、0.024密耳、0.025密耳、0.026密耳、0.027密耳、0.028密耳、0.029密耳、0.030密耳、0.031密耳、0.032密耳、0.033密耳、0.034密耳、0.035密耳、0.036密耳、0.037密耳、0.038密耳、0.039密耳、0.040密耳、0.041密耳、0.042密耳、0.043密耳、0.044密耳、0.045密耳、0.046密耳、0.047密耳、0.048密耳、0.049密耳、0.050密耳、0.051密耳、0.052密耳、0.053密耳、0.054密耳、0.055密耳、0.056密耳、0.057密耳、0.058密耳、0.059密耳和0.060密耳。参见drylubricantsmoothsthewayforspacetravel,nasaspinnoff:technologytransferprogram(2016年2月1日检索)和aspinofffrommariner,industrialproductivityandmanufacturingtechnology,108-109(1989)。
本发明人已经发现，将金属硫化物涂层施加至钢丝圈和纺纱环两者或仅施加至纺纱环可以减少环的磨合期。在磨合期期间，纺纱设备以相对低的纺纱速度操作，原因是纺纱环的表面最初太粗糙而不能高速操作。低速纺纱操作允许通过与移动的钢丝圈接触来调节纺纱环的初始粗糙表面。这种磨合期可持续一个月或更长的时间段，从而大大降低了制造效率。然而，在钢丝圈和纺纱环两者上或仅在纺纱环上存在金属硫化物涂层可以将磨合期减少到几天。金属硫化物涂层可以允许比之前的纺纱环更早地将速度增加到正常操作条件，从而提高制造效率。
在一些实施方案中，纺纱环可以涂有如上文关于钢丝圈所述的底涂层和/或黏合剂，并且可以具有如上文关于钢丝圈所解释的添加剂。例如，纺纱环可涂覆有底涂层，该底涂层包含黑色氧化物、镍、氮化钢、磷酸锰、和铬中的一种或多于一种。纺纱环可包含含有金属、聚合物和磷酸盐/酯中的一种或多于一种的黏合剂，并且在一些实施方案中，黏合剂可以是具有分散在整个基体中的金属硫化物材料的基体。
对于本领域技术人员而言明显可知，环可以具有各种横截面形状(例如，圆形、矩形、正方形等)中的任一种，以与对应的钢丝圈和纱线配合。也可以使用任意合适的线轴，例如包含聚碳酸酯、abs(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、聚丙烯等的线轴。
已经参考其优选实施方案详细描述了本发明。然而，在不脱离前述详细说明中描述的和所附权利要求中限定的本发明的情况下，可以在本发明的精神和范围内进行许多变化和修改。
实施例
在以下实施例中，评估了金属涂层延长钢丝圈寿命的有效性。
在第一次试验中，比较了两组钢丝圈，即具有金属硫化物涂层(二硫化钨)的“a组”和没有金属硫化物涂层的“b组”。a组和b组的钢丝圈均来自同一生产批次，并包含镍涂层。将二硫化钨涂层抛光到a组的钢丝圈上。根据iso96-1：2016测量，钢丝圈的重量为31.5mg。
每个组在生产设施的传统细纱机上以约16000rpm运行。每隔7天检查每组钢丝圈中的一个小组，并测量每个钢丝圈的平均重量。a组和b组中的每个小组包括100个钢丝圈。结果总结在下表1中。
表1：涂有ws2的钢丝圈与未涂覆的钢丝圈的比较结果
在前14天内，来自a组的钢丝圈比来自b组的相应钢丝圈减少了约10％的磨损。来自b组的剩余钢丝圈由于过度断头而在18天后被移除。来自a组的21天后检查的钢丝圈比18天后被移除的b组钢丝圈的磨损少约10％。来自a组的钢丝圈运行了整个计划的35天试验。来自a组的钢丝圈根据计划在35天后被移除，而不是因为表现不佳。试验结果表明，金属硫化物涂层使测试的钢丝圈的有效寿命基本上加倍。还注意到，在视觉上具有金属硫化物涂层的钢丝圈具有较少的纱线负载。
在第二次试验中，评估了具有两组钢丝圈的试验，即来自具有镍底涂层的相同生产批次的、具有金属硫化物涂层的“a组”和没有金属硫化物涂层的“b组”。根据iso96-1：2016测量，钢丝圈的重量为112mg。每个组的钢丝圈在生产设施的紧密纺纱机上以约10500rpm的速度运行。目前在该工厂使用的钢丝圈的典型变化周期为10天。来自组b的钢丝圈持续了14天。来自a组的钢丝圈在21天后被移除，但不是因为表现不佳。在同一设施的几次跟进试验中，类似于a组的钢丝圈运行了28天。在这种情况下，金属硫化物涂层基本上使测试的钢丝圈的有效寿命加倍，并且提供了三倍的当前钢丝圈的使用寿命。结果总结于下表2中。
表2：评估紧密纺纱中金属硫化物涂层的影响
涂有二硫化钨涂层的钢丝圈
测试了两个钢丝圈，两者具有相同的几何形状、重量且来自相同的生产批次。第一个钢丝圈涂有黑色氧化物，第二个钢丝圈涂有二硫化钨。使用这两个钢丝圈以在实验室纺纱测试机上以18400rpm的速度将40个棉花纱支卷绕1小时，然后以17700rpm的速度卷绕2小时。根据重量损失测定发现涂有二硫化钨的钢丝圈的磨损比涂有黑色氧化物的钢丝圈的磨损少79.5％。
具有黑色氧化物底涂层的涂有二硫化钨的钢丝圈
测试了两个钢丝圈，两者具有相同的几何形状、重量且来自相同的生产批次。第一个钢丝圈涂有黑色氧化物，第二个钢丝圈涂有黑色氧化物和二硫化钨外涂层。使用这两个钢丝圈以在实验室纺纱测试机上将40个棉花纱支以18400rpm的速度卷绕1小时，然后以17700rpm的速度卷绕2小时。根据重量损失测定发现涂有黑色氧化物和二硫化钨的钢丝圈的磨损比涂有黑色氧化物的钢丝圈的磨损少77％。
受益于前述描述和相关附图中呈现的教导，本发明所属领域的技术人员将会想到本文所阐述的本发明的许多修改和其它实施方案。因此，应该理解，本发明不限于所公开的特定实施方案，并且修改和其它实施方案也应被包括在所附权利要求的范围内。尽管本文采用了特定术语，但它们仅用于一般性和描述性意义，而不是用于限制的目的。