专利名称:真空纺纱的制作方法
通常纺纱都是用环锭纺或气流纺，虽然用这些方法得到的纱质量很好，但却受一定的限制，因此工艺也较复杂，如气流纺系统对短纤的长度、转子速度、加捻方向、包缠纤维、单位截面积中的纤维数、纤维的弯曲模量、硬挺性等其它性质都有一定限制。本发明能减少气流纺带来的一系列限制提供一种特殊的装置和方法。使用这种方法可简单而又方便地生产细纱。用本发明生产的细纱和常规纺纱法比较，具有某些不同的外观和结构特征，确切地说是具有细纱的外观。
本发明的基本装置包括一根空心轴，轴表面至少有一部分是钻过孔的。轴绕其轴心转动并与有待纺成细纱的纤维运动方向一致。纤维在空心轴的第一端喂入，从此空心轴的第二端输出。轴可以高速旋转。在轴的外面抽真空以对轴内纤维的自由端提供吸力。真空器通过壳罩内部抽吸空气，并促使轴内的纤维旋转。
按本专利生产的细纱可用各种类型的纤维作原料，如棉、聚酯、粘胶、晴纶、羊毛、马海毛等。纺纱过程不象传统的气流纺那样取决于混纤维的弯曲模量和硬挺度。本专利可纺制单位截面内纤维根数较少的气流纺型细纱，而且这种纱具有真正的捻度，无论是“Z”捻或“S”捻，本发明的气流纺型细纱在终端用途方面的限制不可与传统的气流纺细纱相比，但却可能与环锭纺细纱相近。
按本发明所述的方法之一，细纱可经下列几步纺制(a)拉轧棉条或粗纱以使在粗纱或棉条内的某些纤维松散露头;(b)将夹持住的棉条或粗纱按直线A方向以一基本恒定的线速度输送;(c)在夹持后，将长丝喂入粗纱或棉条中去，因此芯丝亦可与夹持住的棉条或粗纱相同的A方向通过;(d)当在A方向输送棉条或粗纱及芯丝的同时，使围绕短纤维和芯丝束的纤维松散端旋转，旋转时，这些松散端在直线方向基本保持不变，结果就得到要求的带有芯丝的细纱。芯丝最好选用全牵伸的加弹丝。最好在输送时对纱线施加张力，使其在一非导电材料的锐边上拉过，然后去掉张力形成卷曲。
按本发明所述的方法之二，可以提供与方法一相同的步骤(a)和(b)，并包括下列附加步骤(c)将一根控制一定超喂的长丝在B点并入A方向移动的夹持棉条或粗纱;(d)紧接着B点，旋转棉条和纱线的松散端，使之在旋转时，按直线方向基本保持不变，以包缠住芯丝或其它纤维，最后得到具有圈或结节效应的细纱。
按本发明所述的另一方法，除步骤(a)和(b)不变外，还包括以下步骤(c)将一长丝在直线A方向上输入与夹持的棉条或粗纱合并，与此同时对长丝施加一定张力使长丝中大约20%的纤维断裂。(d)当在A向输送带有断裂纤维的棉条或粗纱时，旋转纤维的松散端并对断裂纤维作用使其包缠在夹持的棉条和粗纱的周围，断裂纤维与夹持棉条或粗纱相互作用，最后得到具有短纤维外观的细纱。
按本专利所述，还可以提供另一种方法。此方法包括(a)对棉条或粗纱拉轧使产生松散纤维，因此，几乎基本上所有的纤维都是具有短纤长度和自由端的纤维，(b)将纤维按直线方向A以基本相同的线速度传送，(c)在传送纤维的同时，使松散端旋转以提供大约20-40%的纤维形成芯。此芯具有真正的捻度，大约有80-60%的纤维包缠在芯周围以提供表面效应，并使其外观与充分加捻的细纱相似。按此程序纺制的细纱并不和全捻纱相似。
本发明的主要目的是提供一种简单、有效的细纱生产方法，本发明的此目的和其它目的可以通过本发明的详细介绍和说明以及所附的专利范围得到明确的了解。
附图简要说明如下图1是本发明生产真空纺纱的典型流程的侧视图。
图2是本发明所用的典型的真空纺纱装置的剖视图(按图3的2-2剖面取)。
图3是取图2的3-3剖面线截取的另一个剖面图。
图4是常规环锭纺所得纱线结构示意图，而图5a是用图1的装置生产的纱线结构示意图。
图6是根据本发明生产的一种气流纺型的真空纺纱典型装置的侧视图，而图5b是利用图6装置生产的纱的结构示意图。
图7是图6装置的收集辊的后视图。
图8a是本发明所用的真空纺纱装置的另一实施例侧视图，8b是图8a的一个侧视图，并示意地表示出真空源和喂料辊的连接。
图9是本发明所用的带有芯丝喂入装置的设备示意图，利用此装置可喂入一根芯丝以生产另一种不同的纱。
图10是另一种典型装置的侧视图。利用此设备可使芯丝在喂入真空纺纱机组前形成卷曲。
图11是图10的11-11剖面的前视图。
图12是本发明实施例另一种典型装置的侧视图。
下面详细介绍各图按本发明，有两种用于生产真空纺纱的设备，这已在图1和图6中加以说明，并分别由总参考号10及12标注。设备10用于生产与传统的环锭纺纱相同的纱线，而设备12则用于生产气流型纺纱，而且，这种细纱既与传统的环锭纺得到的纱相似，又相似于气流纺得到的纱。系统10、12的主要部件是真空纺纱设备14，图2和图3最清楚地说明了这一设备。
设备14包括其主要部分-中空轴15。中空轴15上至少有一部分圆周面是钻过孔的。最好在轴的中心部分钻有多个孔16，中空轴被架起可绕其轴心旋转，这一轴心与有待加工成细纱的纤维直线喂入方向A一致的。轴的尺寸应这样选定，即必须保证纤维在其中通过，并允许足够的空气与纤维一起带出和允许纤维被真空吸附于其内表面17之上。
轴15打孔的中心部分由壳套19所环绕。中空轴绕其轴心的旋转可由与壳套外壁20，21相连的轴承传动。或由支撑从外壁20、21向外延伸的中空轴外端的轴承22、23提供。轴15安装后可自由旋转。
为了使纤维进入轴15的中空内腔，需对壳套19内及轴15外部抽吸真空。最好在壳套19内壁某一部分装一个真空导管27，导管与常规的真空源28(如真空泵)相连，与正对着导管27的壳套19的内壁(即在轴15的正对面)相连接的是与周围空气或其它气源相连接的导管29。
与此轴相连的(最好是一整体)是许多沿径向延伸的叶片31。这些叶片31延伸至正好小于壳套19内壁的半径处。当对导管27抽真空时，空气即通过导管29，推动叶片31使轴15旋转，然后空气从导管27排出。此时，空气也从轴15的内表面穿过，纤维被吸附于轴15的内表面17上。按照图3所说的结构安排，旋转沿箭头B的方向，当然，也可改变结构安排使旋转方向正好相反。
设备14提供了一种生产细纱的简单、有效的结构。此结构简单并易于维修，可以高速稳定旋转，并且可采用重量轻、耐久的材料制造。
与真空纺纱设备14及设备10连接的是牵伸系统，在图1中，由标号33作简略的说明。棉条或粗纱5从丝筒34中经喂入罗拉对35、36、37拉出，前喂纱罗拉对38的轧夹中心应与轴15的旋转轴心保持一致。牵伸系统33作用于棉条或粗纱5的纤维使棉条中大约75-95%的纤维被轧紧，并余下大约20-10%的纤维具有松散端。
一对传送罗拉40被架在设备14的对面，象牵伸系统33一样，罗拉对40的夹持中心亦必须调整到与轴15的旋轴心一致。传送罗拉对40将形成的纱Y从设备14中拉出，最后纱Y可由常规的卷绕罗拉装置41卷绕。
当纤维被送入中空轴15的内腔时，纤维的松散露头被真空抽吸至内表面17上，而纤维束则沿直线方向A传送。吸附于内腔表面17的纤维露头当它们随轴15旋转时，在直线方向基本保持不变，因此，这样一些纤维就缠绕在主纤维束的四周。纤维束每通过轴1时，轴15大约旋转1.5-6.0rpm。这样，就能得到足够的包缠，并使纱线的强度达到要求。
按本发明图1至图3设备纺制的纱线Y可由图5a示意地说明。这种纱与图4所示的常规环锭纺的纱相比。图4的纱具有须毛状外观。整个纱线直径上都加上捻。然而本发明纺制的纱则包括一根中心纤维束了45，直线方向包缠着一些纤维46，和另一些具有逆向合股包缠的纤维47。
若有必要，纱线Y可以通过蒸汽处理以定型包缠纤维46、47。这可在罗拉41卷绕之前，让纱线经过一常规的汽蒸设备48。或者亦可将汽蒸过程当作一个完全不同的步骤在卷绕以后进行。
用纱线Y(55%的涤纶纤维，45%羊毛纤维)制成的织物有极为均匀的染色性能。
图6中装置12在装置10牵区33的地方包括一个常规精梳罗拉50及集束罗拉装置51。精梳罗拉50使棉条或粗纱5生成纤维露头，并使棉条或粗纱经过空气喉管52到达集束罗拉51装置。集束罗拉装置51的集束罗拉53在图7中有更详细的说明，包括一个在其上面刻有沟槽54的设备。而且，沟槽54内钻有许多小孔55。集束罗拉装置51还包括一个不抽真空的壳套57，和另一抽真空部分58。58与真空源28相连，因此空气从罗拉53的外部通过孔55抽入罗拉53的内部，最后经过导管59抽到真空源28。
在喉管52中的纤维由平衡空气流带入。空气进入空气吸取器60，同样通过罗拉53和孔眼55抽到真空源28。因此在空气喉管52内的纤维一般是平行的。典型的短纤长度是 1/2 - 1/6 时，纤维并排收集在罗拉53上，生成的纤维层取决于罗拉53的速度。罗拉53的大约 3/8 是通向真空源28的，而另外5/8则不抽真空。纤维先经罗拉装置51上端的罗拉53开松，然后，由于对真空纺纱设备14的壳套19的内部抽了真空，纤维被送入空气喉管62。
当松散纤维束通过空气喉管62进入轴15的中空内腔时，就被吸附于轴15的内表面17上，在纤维按直线A方向传送时即被旋转。这一旋转完全控制了这些纤维，所以它们没有在常规的气流纺纱中存在的那种缠绕。也可生产纱线Y′。纤维束或芯45′(见图56)具有真正的捻度，这些捻既可取“Z”向，亦可取“S”向。典型的纤维束或芯纱包括20-40%的纤维，而80-60%的纤维则成为包缠纤维47′。纱线Y′具有极有效的表面效应，其外观与全捻纱相似。纱线Y′通过传送罗拉38从设备14中拉出，然后由传统的夹头型或沟槽型卷绕罗拉64绕成筒管65。纱线Y′可以用各种各样的纤维制取。弯曲模量、硬挺性和纤维的其它性能不会象传统的气流纺那样具有一定限制。纱线Y′还可纺成单位面积内纤维较少的纱。
纱线Y′亦可由短纤维(比如1 1/2 的棉/涤纶纤维)经过固定在罗拉38、40之间的4吋精梳罗拉来纺制。同样，大约有20-40%的纤维形成芯45，大约80-60%的纤维包缠在芯外面以提供表面效应。此种纱的外观与全捻纱的外观相似。例如，对于图56中所示纱Y′，在外层包缠纤维47′中每吋具有10个“Z”捻，而在芯纱45′中每吋亦具有10个“Z”捻。不过，必须注意，转换成芯纱的纤维数对包缠纤维数之比是可变的。这由以下因素所决定经过固定在罗拉38和40间短纤长度、真空度及喷嘴结构，喷嘴旋转速度和小孔尺寸，纺纱速度和纤维特性比如刚性、摩擦性能、直径等等。
更可取的真空纺纱设备114如图8a及8b所示。其中主要部分包括一根延长的中空轴150，其上的第一端(进口端)标为151，第二端(出口端)标为152。轴150中的内腔通道，其第一部分标为153，第二部分标为154，从第一端151一直延伸至第二端152处。轴150的整个圆周表面，至少有一部分是打孔的。最好将这些孔打成均匀分布在轴150的外园周面的四个孔区，在图8a中标为155-157。这些孔最好在同一平面P上，P垂直于轴150的旋转轴心A-A，而且这些孔最好从中空内腔153向第二端的方向倾斜(特别可参见图8a中孔155，157)。孔155-157与轴A-A成一锐角，这样的安排可允许通过真空源160吸入中空内腔153的空气更均匀地从轴150的外部流入真空源160。这样才会使纺制的纱达到要求的性能。
孔眼155-157亦可打在沿轴150长度上的其它部分，数目亦不一定是四个(即，可以更多，但最好不要少于3个)，在临近轴150的第一端151的部位打孔155-157，亦可达到要求的结果。
轴150内有一真空室162，如图所示的真空室162包括一个直径大约为空腔通路153的直径2倍的球形室，在其两头与中空内腔通道153 154相通，而在其圆周上，则与孔眼155-157相通。真空室不一定要球形，虽然这是比较合理的构型。另一种可取的构型是其一端为球形的圆柱形或类似的构型。真空室的作用是使空气流能在轴150中均匀流动，最后使纤维露头包缠更好以纺制高质量纱线。
使用设备114，要求使空气流集中于轴150的第一端151附近。为了这个目的，也要求将通道153部分的尺寸做得比通道154部分大得多。通道部分153从第一端151扩展至真空室162，而154部分则从真空室162扩展至第二端152，作为一个实例，但不是限制，154部分的直径可以是1/16吋，而球形真空室162的直径大约为1/4吋。
为了更有效地实现包缠作用，要求有一扩散器164。扩散器164包括一个套管或卡圈装在轴150的外圆周上。最好在卡圈164的内表面166与轴150的外圆周167之间提供一环状空间165，卡圈164上包括有一些长狭缝，狭缝朝轴中心A-A延伸。最好每个狭缝与孔眼155-157相连，例如见图8a中的狭缝169和170，它们分别与孔眼155和157相连，及图8b中的171。这些狭缝(比如169、170)及空隙165有助于提供要求的空气流。
卡圈164最好安装在轴150上，这样可以改变狭缝(如169-170)和孔155-157之间的排列，如安装卡圈164，使第一端表面174和轴150的表面175相连，而第二端表面176和轴150的提高的表面177相连，在表面174，175和176，177之间有一个摩擦接触，但这种摩擦接触不会大到足以阻止卡圈164和轴150之间的相对转动，由于卡圈164是用手或用工具拧紧的，这样转动得以实现。由于狭缝(如169-170)和孔155-157排列错误，“效果”将影响到纱Y。
罗拉对38，40二个部分是为了让纺织纤维进入和通过153，154的通道部分，最好罗拉38，40的夹持点要相互一至并和轴A-A保持一致，这二对罗拉也提供按装轴150，使之绕轴心A-A转动，并使其能连续的，相对高速转动。
为了转动轴50的安装组件最好包括连接第一和第二端151，152的轴承组件。如第一轴承组件180围绕在轴150的第一端151，在它和一个空气不能进入的园筒壳套182的前壁181之间提供相对转动。而第二轴承183安装在靠近轴150的第二端152使之在轴150和壳罩182的后壁184之间作相对转动。壳罩182最好是透明的，轴承180，183可以是任何普通型的，只要不让更多的空气流通过，就不会无油运转，或由于空气流造成的其它危险。壳罩182可固定在桌子上，或其它固定在地面上的构筑物上。
轴150是靠马达通过皮带和皮带轮传动的轴而转动的。皮带轮192最好和轴150组成一整体，而另一个皮带轮和马达的出轴组成一体。马达以恒定的所希望的速度驱动轴150，此速度可以随着马达速度的变化而变化。
图9示一种用于芯纺的装置，这种具体设备的结构和图1的设备结构比较都已在前面的参考标号“2”中说明了。真空纺纱装置最好用在图8a，8b中所示的装置114。在这个具体设备中，芯纱C由一组辊70喂到辊238并和棉条或粗纱S一同沿着直线方向A运行。若有必要，通常在A方向加一个力在纱线C上，使约20%的芯纤维C断裂，这可以在辊240，238之间加一个予拉力来完成，这些断裂的纤维在真空纺纱装置114的内部作用，就形成短纱纤维，从而生产出一种仿短纱外观的纱YY。
图10和11说明另一种典型的包芯纱装置，在这个具体设备中卷曲是在芯纱上形成的，以便在芯纤维和夹持的棉条或粗纱S之间提供很好的内部交缠作用。
参考图10和11，一根全牵伸加弹纱CC由喂入纱72送来，并在罗拉对73、74之间保持一定的张力，在罗拉对73，74之间通过一个由非导电材料做成的锐片(如塑料片)。当纱CC通过锐片以后，在罗拉74和338之间除去张力，从而形成卷曲(图10，11的具体设备的结构和图1的设备比较都已在上述的参考标号“3”中说明了)。此卷曲形成阶段致使纱CC单根纤维彼此相斥(见图11)而形成一根分开的粗松纤维，而当纱CC上的分开的纤维和夹住的棉条纤维S混合时，就提供了很好的内部交缠作用。当这种纤维进入真空纺纱器114中去真空纺纱时，就生成了一种特殊的纱YYY。这种YYY纱具有100%短纤和加弹纱的最好性能，在生成的纱外面有大量短纤。典型纱的制造如下支数 组成说明 含量%1/20′S 棉条35g/YD·55%聚脂 62%45%羊毛 (34%聚脂28%羊毛)芯150/34 T-242TF·S·聚脂 38%1/27′S 棉条35g/YD·100%羊毛 76%芯70/34 T-242TF·S·聚脂 24%1/20′S 棉条35g/YD·100%羊毛 62%芯 150/34 T-242TF·S·聚脂 38%1/30′S 棉条35g/YD·100%羊毛 44%芯 150/34 T-242TF·S·聚脂 56%
图12说明按照本发明所用的另一种方法的典型装置。此设备的具体结构和图1设备的比较已在前面的参考序号“4”中予以说明，在此装置中，一根连续长丝F，直接通到位于真空纺纱组件114的中空轴上的入口处B点(即在图8a上的轴端151)，由罗拉对80控制纱F的超喂料，超喂星的控制以达到最终生产出的YYYY纱具有所希望的圈结或结节效应。
可以看出，根据本发明提供了各种不同的纱生产方法和可生产出各种不同的纱。即允许生产很多品种的纱，其中有许多具有特异的性能，效应，性质或外观。所介绍的长丝纱(如C、CC、F)，可以是多色纱(如溶液染色粘胶)，为达到某种风格可提供一种特殊的多色效应。
尽管这种发明是以目前设想的最实际，最完善的装置来展示和说明的，但显然对那些熟悉此工艺的人。在本发明范围内会做出很多修改，本发明的范围是和附件要点的广泛解释相一致的，以便包括所有相应的广泛和产品。
权利要求
1.成纱设备包括一根带有从第一端至第二端内腔通路的长空心轴，架装该轴使其绕轴心旋转的设备，使纺织纤维沿直线方向，一般是沿其旋转轴心并使喂入纤维进入第一端，通过该轴内部的装置，及从轴第二端拉出纺成的纱的装置。该轴的特征是其圆周表面至少有一部分是钻过孔的，另外还具备这样一个特征即该轴的外端需有一抽吸真空的装置，因此，至少有部分通过该轴的纤维或纤维自由端会伸入轴小孔内。且当该纤维按直线方向，一般是沿旋转轴心向前输送时会与带孔轴一起旋转。
2.根据权项1所述，设备的特征是为该中空轴上应包括部分与中空轴内通道的第二端呈倾斜的孔眼。
3.如权利要求
1所述设备的特征是还需有一个接近于第一端轴上的真空室，从第一端起，孔眼逐渐扩大。
4.如权利要求
3所述中空轴从第一端到真空室的内腔通道，在临近第一端处直径是H，而中空轴从中空室到该轴的第二端的内腔通道，其直径为X，X约等于2X。
5.根据权利要求
1所述设备临近第一端的轴上有四个孔眼，这四个孔基本上分布在垂直于该轴旋转轴心的同一平面上。
6.根据权利要求
1所述设备还带有围绕在轴上可旋转的扩散器并包括带有长夹缝的卡圈，每个夹缝与轴上孔眼相连，即在此卡圈内有一内表面与轴的外表面相隔一段空间在此区域孔眼和夹缝相接。
7.根据权利要求
1所述使轴沿其轴心旋转的装置包括一组附着于轴打孔区上沿半径方向延伸的叶片，包括叶片及钻孔部分的轴的一个壳套此装置用于将提供真空于周围轴套的外围及该壳套的内表面，及在真空装置影响下用于提供周围空气进入该壳套的入口。空气作用于叶片，使轴套旋转。
8.纺丝方法包括以下几步(a)夹持棉条或粗纱，以使在棉条或粗纱内一些纤维形成。从纤维团的伸出的松散端;(b)在直线方向A以基本恒定的线速度输送夹持住的棉条或粗纱，(c)当棉条或粗纱沿方向A输送时，使纤维的松散端围绕纤维团旋转，而纤维在转动时直线方向基本维持不变，以得到要求的细纱。
9.根据权利要求
8所述方法还可包括(d)，将芯丝喂入夹持的粗纱或棉条，因此，芯丝与夹持住的粗纱或棉条沿方向A一起运行，散纤维包缠在芯丝外面。
10.专利范围9的方法的另一特征为芯丝由全牵伸变形丝组成，还可包括(e)，将全牵伸变形丝置于张力下，(f)当全牵伸丝承受张力时，可影响卷曲的形成，结果，变形丝纱中的单纤被嵌入松散的纤维团内，另外，步骤(c)使之形成夹持粗纱或棉条的混合体，并连续地分开芯丝上的纤维。
11.具有短纤纱外观的纱线可通过下列步骤生产(a)夹持棉条或粗纱使棉条或粗纱内某些纤维纤维松散露头。(b)在直线方向A，以基本恒定的线速度输送拉轧过的棉条或粗纱，(c)将一根长丝喂入，当棉条或粗纱沿直线方向A运行时与其并条。喂入时在方向A施加一定的力，使长丝中大约20%的纤维断裂。(d)当沿A方向输送带有松散露头纤维棉条或粗纱及带有断裂纤维的长丝时，旋转纤维的松散端，和断裂纤维作用，结果使纤维松散端包缠在扎轧过的棉条或粗纱上，并使断裂纤维与拉轧过的棉条或粗纱相互作用，结果得到短纤纱样外观的细纱。
12.具有成圈或结节效应的细纱可由下列步骤生产(a)拉轧棉条或粗纱使棉条或粗纱内的某些纤维松散露头，(b)在直线方向A以基本恒定的线速度输送拉轧过的棉条或粗纱。(c)将一根长丝控制一定超喂在B并入沿A向运行的拉轧过的棉条或粗纱(d)，紧接着B点，使棉条或粗纱上的纤维松散端旋转，同时这些纤维露头在直线方向保持不动。结果使纤维露头包缠在其它纤维和长丝上，得到一种具有成圈或结节效应的细纱。
13.一种具有表面效应并类似于全捻纱的细纱可通过下列步骤纺制;(a)对粗纱或棉条作用使其产生纤维露头，这样几乎所有的纤维都是具有较短长度及自由端的，(b)输送这些纤维沿直线方向A，以基本恒定的线速度，(C)当输送这些纤维时，旋转松散的纤维露头以提供由大约这些纤维的20-40%形成的芯，此芯具有真正的捻度，这些纤维大约80-60%包缠在芯外面，以提供表面效应，这种纱类似于全捻纱的外观。
专利摘要
可以生产出一种真空纺细纱，其强度和性能达到环锭纺纱的水平，而其速度则大大超过环锭纺纱的生产速度，一根长的中空轴(15，150)从第一端到它的第二端有一条真空-延伸的通道(153，154)一根芯纱(0)，比如全牵伸弹力纱可以和夹持的棉条或粗纱一起喂到轴中，制造出具有纺短纤外观的纱，有成圈或结节效应，或者有一根带真拈芯丝的纱有短纤包缠在芯丝上以提供表面效应。
文档编号D02G1/16GK85101203SQ85101203
公开日1986年6月10日 申请日期1985年4月1日
发明者埃尔伯克·弗莱明·莫里森, 戴宁·R·布瑞德雷, D·C·瑞斯 申请人:伯林顿工业公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan