CN102666335B - 伸直长度和较高密度的膨松纱卷装及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种卷绕膨化连续长丝纱的方法，所述方法使得能够形成优质纱卷装，包括具有极佳成形和纱退绕性能的较高密度卷装。方法使用由独特卷绕控制策略得到的非邻近和邻近纱型式的独特捻向角和卷绕分布，所述策略持续监测锭子转速、所需卷绕比、横动成形凸轮转速和表面速度。

Description

伸直长度和较高密度的膨松纱卷装及其制造方法
相关申请交叉引用
本申请要求2009年10月30日提交的美国临时申请61/256744的优先权益。
本发明涉及对于特定纱类型和卷装大小比根据现有技术方法卷绕的相同纱的类似卷装具有更大纱长度的膨化连续长丝(BCF)纱和其它变形或“膨松”纱的卷装。本文公开的卷绕方法的卷装具有用纱净重/单位卷装体积测量的较高密度，这提供类似宽度和直径的更大纱重/纱卷装，同时在整个卷装过程一致保持松密度和交织的关键品质属性。所公开发明的卷装也比现有技术的纱卷装更容易地退绕，并且在较高退绕速度观察到实质减小的退绕张力。本发明还公开用独特捻向角、邻近和非邻近卷绕比和卷绕分布制造膨松纱的方法。
技术背景
北美地毯业的制造厂和它们的纱供应商每年处理超过200,000,000BCF纱卷装，这些纱卷装由围绕重磅纸、塑料或复合卷(称为“管芯”)的纱组成。根据纱的松密度(bulk)，通常这些BCF卷装分别包含约8至20磅纱，其中松密度为指定纱重量所占空间的量度。纱越膨松，卷装一般越包含较小重量。地毯业通常使用管芯，根据纱类型和有关方法，有时多次。然而，芯的成本仍是个相当大的成本项目。另外，重要的是应了解，每次处理卷装都要承担人力和损伤纱和管芯两方面的成本。
BCF纱卷装的物理尺寸不容易改变。标准BCF卷装的尺寸和包装由几个因素建立，包括现有纺纱、卷绕和退绕方法和设备的限制。例如，管芯直径必须大得足以允许顺利退绕，同时也必须强得足以允许在高速卷绕。BCF纱卷装的总直径也受限制，在一种情况下，受卷装必须适应的标准加捻器斗直径限制。管芯上纱的动程或宽度也根据现有设备大小和方法限制设定，包括退绕效率。
现已使用增加纱卷装密度的数种方法。这些包括：围绕管芯较紧卷绕和用重叠线圈卷装较紧的纱。然而，这些方法有它们独特的缺陷，包括去除纱困难，松密度性质损失，减小卷装稳定性，和纱掉出芯端。为了避免以上问题，使用精密卷绕和随机卷绕方法。
精密卷绕一般用于细旦且扁平的纺织纱，这意味它们不为膨松变形，因此几乎不包含“膨松”性质。这些纱一般在第二步骤变形，并且退绕的平稳度和均匀性对随后过程生产能力最为重要。纺织纱的卷绕卷装也一般为较细旦。由于这些因素，纺织纱卷装一般包含比BCF卷装大很多的纱长度，并且比目前一般对BCF更高的速度卷绕和退绕。设计避免叠丝的精密卷绕控制方法和卷绕分布提供于授予Prodi和Albonetti的US 5,056,724，其中操作限度例如在叠丝卷绕比建立，然后避免。在授予Jennings等的美国专利6,311,920中描述的另一种分布通过邻近整数和亚整数卷绕比卷绕，并在整个卷装过程中利用从各卷绕比一致的偏离，避免卷装不规则性。
对于BCF纱，通常使用随机卷绕分布，其中通过调节锭子转速和横动导杆速度保持恒定捻向角/卷绕比。这种方法的结果是，利用在整个卷装过程纱线之间的改变间距在BCF卷装上的随机垫纱型式。这倾向于提供有很少卷绕问题的稳定卷装，并且避免上述“丝带”问题。这种方法的稍微先进实例在纱层重叠于卷装上时保持恒定交织角，如Haak在美国专利5,740,981中公开，施加到锭轴传动和摩擦传动卷绕系统两者。随机卷绕卷装大大地改变卷装密度，尤其取决于纱松密度，其中较高松密度的纱产生较轻重量的卷装。
发明概述
近年来，由于BCF纱松密度已增加，指定组卷装尺寸的纱重已逐渐减小。对于任何指定旦，这转化成每个卷装较短纱长度，并且每单位纱和每码织物处理更多管芯和更多卷装。因此，可以理解，如果能有效使用这些卷装，可希望较大纱卷装减少每单位量纱的成本。
因此，合乎需要发明一种卷绕方法，与现有技术的随机卷绕纱卷装或精密卷绕卷装比较，这种方法可实质增加膨松纱的卷装密度(具体尺寸卷装中包含的纱重)。同时，与现有卷绕方法比较，也合乎需要保持或提高纱松密度水平、松密度一致性、卷绕张力、卷装外形稳定性和卷装退绕张力。
所公开发明提供一种制造BCF卷装的纱卷绕方法，与现有方法的随机卷绕纱卷装或精密卷绕卷装比较，制造的BCF卷装的卷装密度增加约2%至约20%，包括约7%至约17%和约7%至约11%(具体尺寸卷装中包含的纱重)。本公开的BCF卷装显示比现有方法的对照纱更高的纱松密度水平，并且具有相同或优良的松密度一致性和卷装外形稳定性。纺纱卷绕张力显示低于现有卷绕方法。与现有方法比较，卷装退绕张力较低，尤其在以较高速度退绕卷装时(例如，在卷装复绕中)。本发明还公开使本领域的技术人员能够以有效足够精密度完成所公开分布的新卷绕器锭子和横动导杆控制算法。本发明还提供由所公开方法的不同方面制造的新BCF卷装。
在所公开方法的一个方面，用精密非邻近卷绕比使膨松纱卷绕在管芯上，直至达到约130mm至约180mm的卷装直径，包括约150mm至约180mm，和约160mm至约180mm。在此点，邻近整数和非整数精密卷绕比可用于其余部分纱卷绕。一般卷绕在管芯上的膨松纱具有约250mm至约280mm的最终直径，包括275mm。最终直径包括79mm的标准管芯直径。本领域的技术人员应了解管芯直径变化和如何照此修改卷绕分布。
在所公开方法的另一个方面，用非邻近随机卷绕使膨松纱卷绕在管芯上，直至达到约130mm至约180mm的卷装直径，包括约150mm至约180mm，和约160mm至约180mm。在此点，邻近整数和非整数精密卷绕比可用于其余部分纱卷绕。
在所公开方法的其它方面，用第一非邻近设定点以第一非邻近卷绕比和第一捻向角使膨松纱卷绕在管芯上。以非邻近卷绕比和大于第一捻向角的捻向角使卷绕比阶式增加到另外的非邻近设定点，直至达到约130mm至约180mm的卷装直径，包括约150mm至约180mm，和约160mm至约180mm。在此点，用至少一个精密邻近卷绕比和大于所述第一捻向角的至少一个捻向角使卷绕比阶式增加到至少一个邻近设定点。
在所公开方法的其它方面，用第一非邻近设定点以第一非邻近卷绕比和第一捻向角使膨松纱随机卷绕在管芯上。使卷绕比阶式增加到另外的设定点，直到卷装直径为约130mm至约180mm，包括约150mm至约180mm，和约160mm至约180mm。达到此点，以非邻近型式使纱铺设在管芯上。然后用至少一个精密邻近卷绕比和大于所述第一捻向角的至少一个捻向角使卷绕比阶式增加到至少一个邻近设定点。
在所公开方法的另一个方面，用大于10且小于约30的一系列卷绕比设定点使膨松纱卷绕在管芯上，包括大于15和小于25。各设定点在具体卷绕比和捻向角开始，使得捻向角从各初始设定点随增加卷装直径逐渐减小，直至达到新的设定点，其中设定新的卷绕比和较高捻向角，由此捻向角再次逐渐减小，直至下一个设定点。对于所公开方法的各设定点，在开始(或跳)点的捻向角在卷装芯为约9°，在跳点逐渐增加，在峰增加到约15°，然后在BCF卷装的外层在跳点退到约11°。非邻近卷绕比可用于设定点的最初50%至75%，而邻近卷绕比可用于设定点的其余25%至50%。
在其它方面，本发明公开一种具有约0.4g/cm3至约0.6g/cm3的卷绕密度的卷绕在管芯上的膨松纱，包括约0.5g/cm3至约0.55g/cm3。这种纱可用非邻近卷绕比卷绕，直至卷装直径达到约130mm至约180mm，包括约150mm至约180mm，和约160mm至约180mm。在此点，邻近精密卷绕比可用于其余部分纱卷绕。这种膨松纱卷装的卷装密度超过相同纱的随机卷绕卷装提高约2%至约20%，包括约7%至约17%，和约7%至约11%。
在所公开方法的另一个方面，用精密非邻近卷绕比使膨松纱卷绕在管芯上，直至达到约1.6:1至约2.3:1，约1.9:1至约2.3:1，和约2.0:1至约2.3:1的卷装直径与管芯直径之比。在此点，邻近整数和非整数精密卷绕比可用于其余部分纱卷绕。
在所公开方法的另一个方面，使膨松纱卷绕在管芯上，管芯具有轴、围绕所述轴的内径、围绕所述轴的外径、外圆周和长度；卷装具有等于管芯外径的内径、外径、圆周和小于管芯长度的宽度，并且在垂直于管芯的轴并且由所述宽度分离的平面具有近似平的侧面，该方法包括：
(a) 使管芯围绕其轴旋转；
(b) 使连续长度的膨化连续长丝纱与管芯的外圆周在初始位置沿着管芯的长度接触；
(c) 围绕管芯的外圆周卷绕所述纱，使得纱由管芯卷绕，并且纱接触位置围绕管芯移动；
(d) 使纱接触位置在管芯旋转时以往复移动沿着管芯的长度移动，以便在卷装旋转并且卷装外径增加时纱接触位置在卷装的圆周上变成移动点，并且接触位置在各横动动程横过从侧面到侧面的卷装的整个宽度，从而在卷装外径形成卷装表面；
(e) 与旋转卷装的旋转速度相关选择所需的接触位置横动速度；
(f) 与旋转卷装的旋转速度相关设定所需的接触位置横动速度控制点；
(g) 检测实际接触位置横动速度；
(h) 调节用于接触位置横动速度控制点的设定，以便实际横动速度与所需速度一致；
(i) 在具体时间间隔后，选择新的所需卷装旋转速度和新的接触位置横动速度；
(j) 在所选时间间隔设定新的卷装旋转速度和纱接触位置横动速度控制点；
(k) 检测新的实际接触位置横动速度；
(l) 调节用于新的接触位置横动速度控制点的设定，以便实际横动速度与新的所需速度一致；并且
(m) 重复步骤(i)至(l)，直到卷装外径达到所需值。
在另一方面，本发明公开一种膨化连续长丝纱卷装，所述膨化连续长丝纱卷装具有大于0.018:1的卷装密度(以g/cm3测量)与最终卷装直径(以cm测量)之比。此比也可以为0.018:1至约0.022:1，包括0.019:1至约0.022:1，0.020:1至约0.022:1，和约0.021:1至约0.022:1。
在另一方面，本发明公开一种膨化连续长丝纱卷装，所述膨化连续长丝纱卷装具有与包含所述纱的随机卷绕卷装的卷装密度比较增加约7%至约17%的卷装密度。卷装密度增加也可以为约7%至约11%。
在所公开方法的另一个方面，用至少一个非邻近卷绕比使膨化连续长丝纱卷绕在管芯上，直至所述卷装直径为所述最终卷装直径的约47%至约65%。在此点，用至少一个精密邻近卷绕比卷绕纱。
在所公开方法的另一个方面，用非邻近随机卷绕型式使膨化连续长丝纱卷绕在管芯上，直至所述卷装直径为所述最终卷装直径的约47%至约65%。在此点，用至少一个精密邻近卷绕比卷绕纱。
在所公开方法的另一个方面，用非邻近随机卷绕型式使膨化连续长丝纱卷绕在管芯上，直至达到约1.6:1至约2.3:1的卷装直径与管芯直径之比。在此点，用至少一个精密邻近卷绕比卷绕纱。
在另一个方面，本发明公开一种膨化连续长丝纱卷装，所述膨化连续长丝纱卷装包括约0.4g/cm3至约0.6g/cm3的卷装密度，其中所述卷装进一步包括在约1.6:1至约2.3:1的卷装直径:管芯直径比终止的非邻近卷绕型式，和在约1.6:1至约2.3:1的卷装直径:管芯直径比开始的精密邻近卷绕型式。
附图简述
图1显示所公开方法的一个方面的具有22个卷绕比设定点的阶式精密卷绕分布。
图2显示所公开方法的另一个方面的具有22个卷绕比设定点的阶式精密卷绕分布。
图3为根据所公开方法的卷绕控制策略。
定义
虽然本领域的技术人员通常熟悉，但为了清楚提供在本公开中使用的一些术语的定义。
邻近：其中纱匝不实际在彼此之上的介于纱卷装表面上的一个卷绕匝和下一个匝之间有很小或没有空间。
松密度：纱密度的倒数量度，其中较高松密度数指示由单位重量纱占据的较大体积。松密度在纱热定形后测定。
卷曲率：变形纱的卷曲或扭曲，在热定形前测定。
旦：产品说明的部分，为每长度纱的重量(克/9000米)。旦数越高，纱或纤维越重。
非整数 ( 例如 ， 半整数 ， 四分之一整数 ) 卷绕比：其中每横动动程的卷装的周数不是整数的卷绕比。例如，在卷装上纱重复其横动动程和型式时，3.5卷绕比产生7个带。
整数卷绕比：其中每横动动程的卷装的周数是整数，在整数卷绕比，例如5.0卷绕比，在卷装上纱重复其横动动程和型式时,在彼此之上有精确5个带。
捻向角：纱在围绕卷装卷绕时在任何指定点与垂直于管芯的轴的平面相关所成的视角；这也是与完全卷装侧壁相关的纱道的角(应对管芯轴以90°形成平面)。
捻向角分布：捻向角与卷装直径的关系。
跳或梯阶点：卷绕分布中的时间点，其中卷装旋转速度和横动速度一起移到新设定点，从而也产生捻向角突变。
卷装：一定长度的纱，所述纱围绕重磅纸或其它材料的管卷绕，使得卷绕纱收在比管长度略短的圆筒形上，在每端有明显限定的平边。
丝带：与“带”同义，丝带是其中纱已卷绕或铺设到卷装上，使得各道或纱线通道直接在其它的顶部上的位置(以相同卷绕捻向角)。
横动：在管芯旋转时沿着管芯的长度前后移动纱接触点，使得纱围绕管芯卷绕以产生卷装的操作。
横动循环：横动导杆或纱接触点从初始参考点沿着卷装的轴通到卷装一侧，往回通过初始参考点到卷装的另一侧，然后返回到初始参考点。
横动导杆：一种机械装置，用于将纱丝从卷装的一端前后带到另一端，同时纱丝卷绕在管芯上。
横动动程：管芯或卷装上的纱接触点从一个卷装侧通到另一侧；也是横动移动通过的卷装侧之间的距离。
横动速度：纱接触点横过卷装的速度(线)；横动导杆完成动程并返回的频率，循环数/分钟。
管芯：与管同义；管由纸、卡纸、树脂、聚合物、其组合或适用于高速旋转并且强得足以在适合程度抵抗压碎力的其它结构材料制成。一般管芯具有约79mm直径，然而，也可利用其它直径可用的管芯。
卷绕比：每完全横动循环(完全循环，来回)锭子(或管芯)的每分钟转数。
发明详述
本发明公开一种制造BCF卷装的方法，所述卷装意外地比在相同张力形成的相同纱类型的随机卷绕卷装密度大约2-20%，包括约7-17%和约7-11%，同时将卷装成形保持在BCF尼龙纱的所需尺寸内。该方法包括独特的电子控制和具体卷绕设定。
为了改进卷装成形和退绕，方法为精密卷绕类型。精密卷绕用一系列卷绕比梯阶控制均匀纱间距。在阶式精密卷绕中使用一系列卷绕比，这些卷绕比按照设计捻向角分布形成梯阶型式(从捻向角作为卷装直径的函数的曲线图)。例如，参见图1和2。
因为在丝条之间存在最紧的间距，最高卷装密度接近整数和亚整数丝带。用于邻近整数卷绕比的所需间距可通过以下提供的公式1确定：
此公式将整数卷绕比(WRi)和实际卷绕比(WRa)之间的卷绕比差计算成中心-中心丝条间距(Dy)。TR动程为通过在一个方向横动移动的距离的长度，单位为mm。此公式用于确定从任何指定整数丝带得到规定间距必需的卷绕比。
利用BCF尼龙纱的成功卷装成形增加密度必需的卷绕设定包括捻向角范围、捻向角分布和在整个卷装过程中在具体直径的具体卷绕比/纱间距确定。BCF纱可以为具有约500至约2400的旦范围和约10%至约40%之间的卷曲率的任何膨化连续长丝纱，例如膨化连续长丝尼龙纱。与纺织纱卷绕过程比较，BCF尼龙纱需要在试图精密卷绕时有一些特殊考虑。这是由于与其较大自然活跃“弹性”和在纱表面上的涂饰和添加剂结合的纱的较重和较膨松组织，使得更容易回缩和由于低摩擦更容易反向脱落。总之，这些因素使BCF卷装侧壁均匀性很难用精密卷绕达到。精密卷绕固有的特征增加在凸轮反向由于脱落产生卷装成形问题的机会。较近纱间距一般通过精密卷绕实现，精密卷绕产生在反向和不良卷装成形堆集丝条的更大机会。较高横动速度/捻向角精密卷绕方法也倾向于具有更多脱落，因为纱总是跟踪横动导杆，并且横动动程长度实质上缩短。
虽然经较长卷装时间保持恒定卷绕比，但横动速度减慢，并且横动动程实际上改变。这种减慢在保持恒定卷绕比的各卷绕比梯级发生。在整个卷装成形中此效应的组合使均匀侧壁形成很难通过现有技术精密卷绕方法完成，因为在反向隆起和形成鞍。由于这一现象，必须对公开的卷绕方法及其控制方式做出几个独特修改，这明显区别出本文公开的卷绕方法与现有技术。
图1和2显示所公开方法的不同方面的用于卷绕尼龙6,6样品的卷绕分布。Toray NXA/B卷绕利用两种卷绕分布。这是能够转化成2-端方法的4-端锭轴传动自动落纱卷绕器。这种卷绕器能够以1100-3100米/分钟的表面速度纺制650-2600旦范围的BCF尼龙纱。利用电动机传动凸轮使纱横动，可以263.5mm横动动程将纱纺到275mm最大卷装直径。
图1A显示卷绕分布1，图1B显示所公开方法的一个方面的用于卷绕样品1-9(以下描述)的卷绕比/梯级。在卷绕分布1使用22个梯级，其中对于前13个梯级使用非邻近整数和非整数丝带的卷绕比(即，非邻近卷绕比)，(即，直到卷装直径为约130mm)。其余9个梯阶在邻近整数和非整数丝带的卷绕比(即，邻近卷绕比)。
图2A显示卷绕分布2，图2B显示所公开方法的另一个方面的用于卷绕样品10(以下描述)的卷绕比/梯级。在卷绕分布1使用22梯级，其中对于前15个梯级使用非邻近整数和非整数丝带的卷绕比(即，非邻近卷绕比)，(即，直到卷装直径为约148mm)。其余7个梯阶在邻近整数和非整数丝带的卷绕比(即，邻近卷绕比)。
捻向角范围
为了用足够均匀和稳定的卷装成形达到较高卷装密度，BCF尼龙纱需要较宽范围捻向角。在所公开方法的一个方面，捻向角范围为约9°至约15°。这允许以低捻向角在芯良好地卷装成形，也允许以后在卷装成形中有邻近整数和非整数丝带的更长纱层。
另一方面，方法以后在卷装成形中使用邻近整数卷绕比，因为速度控制更可以通过四分之一整数层改变，甚至在利用邻近半整数卷绕比的一些情况下。对驱动电动机利用反馈控制的甚至相对分钟速度可变性产生半和四分之一整数卷绕比的间距可变性。因此，在能够有效完成较高总密度时，在卷装的外层优选使用整数和半整数卷绕比。
捻向角可用以下公式确定：
　　　(2)
其中Vh为水平纱速度，Vv为垂直纱速度。Vh可用以下公式确定：
　　　(3)
其中T为横动速度(循环数/分钟)，ds为横动动程，就是在从卷装一侧向另一侧移动时横动导杆扫过的距离。Vv可用以下公式确定：
　　　(4)
其中S为锭子转速(rpm)，dp为卷装直径。纱速度可用Vh和Vv如下计算：
　　　(5)
在大多数情况下，Vy固定，因为需要在纱中保持恒定张力。
捻向角分布
所公开方法可使用捻向角分布，此分布在卷装之初在约9°的捻向角开始，朝向卷装的中间在约15°达到顶峰，在完全卷绕卷装的表面降到约11°。此捻向角分布使密度超过随机卷绕方法提高2-20%，包括提高约7-17%和约7%-11%，同时保持足够卷装均匀性和稳定性。为了防止在卷装开始由于高横动速度在反向过多“拉回”，初始捻向角必须开始低，然后随着锭子转速减小转高，这在BCF卷装开始在改变相对快速下发生。在锭子转速减小速率稳定时，捻向角也可稳定，并且可实际允许达到顶峰，然后在不产生显著卷装成形问题下减小。朝向BCF卷装结束或表面，为了保挂恒定卷绕比并使卷装密度增加到最大限度，优选允许捻向角从其峰值坡降。
在具体卷装直径的卷绕比
邻近整数和亚整数丝带的卷绕比通过卷装的显著分级避免。应允许BCF卷装的芯以丝条之间的较宽间距成形，并且为了达到成功卷装成形，在此芯内应避免邻近整数和亚整数丝带的卷绕比(即，非邻近卷绕比)。然后，只在达到约130mm至约180mm卷装直径后，包括约150mm至约180mm，和约160mm至约180mm，可使用邻近整数和非整数丝带的卷绕比，不会不利影响BCF卷装成形的品质。(即，邻近卷绕比)。或者，可在卷装成形的最初约130mm至约180mm内，包括约150mm至约180mm，和约160mm至约180mm，用随机卷绕代替供选的精密非邻近卷绕方法，而不显著损害卷装品质和总卷装密度。
在卷装直径已达到约130mm至约180mm后，包括约150mm至约180mm，和约160mm至约180mm，然后变得可选择邻近整数和非整数卷绕比作为纱卷装上纱铺设型式的部分。在选择适合整数邻近卷绕比时，用上述间距公式选择的实际卷绕比应总是小于整数丝带。此卷绕比型式使密度超过随机卷绕方法提高2-20%，包括提高约7-17%和约7%-11%，同时保持足够的卷装均匀性和稳定性。
卷绕比可用以下公式计算：
　　　(6)
其中S和T为上述锭子转速和横动速度。
在落纱的横动成形凸轮控制
虽然不为限制，但由于可设想不同的供选装置用不同的横动传动完成所公开方法的控制策略，以下方法使得能够有效地横动控制感应电动机传动横动成形凸轮。
图3公开根据所公开方法的可用于卷绕BCF纱的卷绕控制策略。锭轴RPM测量输入2和所需的卷绕比输入4分别通过控制信号135和130连接到处理器12。处理器12用公式7计算横动速度信号115，信号115通过信号120发送到处理器16和处理器14。处理器14也通过控制信号140接收横动成形凸轮CPM测量输入6。处理器14将组合信号110发送到积分组件18。对图3中的功能块的软件组件编程，以用在现有技术已知的组件和方法快速和精确地作用，如可编程逻辑控制器(PCL)或动态随机存取存储器。虽然可设想不同的供选现代计算设备类型或布置，但正是策略的逻辑使得能够有效地控制根据所公开方法精密卷绕BCF纱的卷绕器和横动二者。
在从变频驱动提供的感应电动机传动横动成形凸轮时，在能够改变传动负荷速度的速率有内在限制。由于所公开精密卷绕方法的独特捻向角分布，在落纱控制横动成形凸轮速度尤其快速变化，这可超过对感应传动的变化限制速率。没有以下改进，传动就倾向于由受控速度快速变化脱开，导致卷绕器中断。
在卷绕器开始的落纱序列的瞬间，通过引入单独输入10和PLC内的信号100(对要过滤的横动成形凸轮传动产生输出)，可避免上述速度变化限制问题。这种过滤速率限制器20限制传动控制信号145的变化速率，使得在卷装落纱并且开始新卷装的同时，不超过传动的内在物理限制。速率限制导致卷装的外层有随机型式，这由于减小脱纱风险改进操作。
横动速度控制
精密卷绕需要精密和可重复地控制横动成形凸轮速度，以便实际卷绕比不显著偏离所需比。所公开方法使用独特的速度控制策略，这使得能够极精密地控制用所需卷装型有效使铺设的BCF纱卷装成形所需的横动成形凸轮速度。
参考图3，监测6横动成形凸轮速度，计算实际速度信号140，并输入到可编程控制器。然后，控制器执行组合前馈和反馈速度控制回路，如图3所示。反馈组件具有具低增益信号125的仅整数操作积分组件18。低增益信号125用于缓慢调节到横动成形凸轮传动的输出，这与目标横动速度信号115在组件16组合，以形成组合信号140，以迫使将控制和实际速度之间的误差接近0。低增益改善抗噪声性，并减小所得卷绕比的可变性。前馈组件计算速度控制22，控制22在没有电动机滑脱下产生校正横动成形凸轮速度。
积分组件18可处于运行状态(将其输入值积分)或保持状态(积分器的输出恒定)。在卷绕分布以控制卷绕比产生跳纱时(由卷绕跳纱检测8检测，并通过信号105发送到积分组件18)，积分18进入保持状态。这保证积分组件18只对在稳态条件的电动机滑脱有反应。
通过测量锭子转速(rpm)，并用以下公式由此锭子转速值除以所需的卷绕比，可直接计算横动成形凸轮22的控制速度：
　　　(7)
其中Wt为所需的卷绕比，Tt为所需的横动成形凸轮速度。
张力损失补偿
一般控制锭子转速，以保持恒定卷装表面速度或纱速(Vy)。由于所公开方法的独特卷绕分布，在捻向角减小时可损失纱张力。类似地，在不同设定点的捻向角增大时，纱张力可增加。为了补偿此张力变化并保持恒定纱速度，必须在整个卷绕过程中改变锭子转速。
以下公式显示在本公开方法中用于保持恒定张力的锭子转速、纱速度、所需的卷绕比、卷装直径和横动动程之间的关系
　　　(8)。
在图3中，可在控制策略中使用公式2-8，其中控制锭子转速，以用双组件策略部分补偿张力变化。一个组件调节锭子转速，以在整个卷装成形中将卷装的表面速度保持在恒定值，并且根据纱类型选择值。第二组件计算对目标表面速度的调节，以部分消除由捻向角变化导致的张力变化。调节受速率限制，以避免控制回路不稳定性，并且避免在分布中跳或设定点的整数卷绕比。
复绕方法
复绕是完全纱管在规定条件上绕于另一个空管的方法。应进行此方法的条件列下表中
。
这些条件对跨一列产物得到可重复结果是必要的。为了使卷装密度有效，复绕管必须运行到最小10英寸直径。
实施例
以下为用Toray NXA/B卷绕根据不同方法(包括随机卷绕)和所公开方法的方面卷绕的尼龙6,6 BCF纱卷装的实施例。应了解，尼龙BCF和其它“膨松”纱的共同特性是从卷装的边缘弹性回复或“拉回”的倾向及其由于空气摩擦在横动导杆后滞后的倾向。具有不同松密度和回复特性的供选纱和聚合物的选择使对所述分布较小调节成为必要。
检验方法
卷装密度：用膨化连续纱的卷绕卷装的重量(克)除以纱的体积(cm3)测量。在所有情况下，使用具有固定重量的标准管芯。
Dynafil™ 卷曲力 ( “ 卷曲力 ” )，根据Morschel，U；Paschen，A.；Stein，W.：BCF yarn testing with Dynafil ME(利用Dynafil ME试验BCF纱)，Chemical Fibers International，53，pp.204-206(2003)中的试验方法测量(通过引用结合到本文中)。根据纱速度、在顶辊上纱过量进料的量和加热器温度，在Dynafil™仪器上试验BCF尼龙纱时，由于抗收缩在张力计上有力显现。在纱速度低于约100mpm(米/分钟)，力主要是由于纱的收缩，也称为收缩力(1)。在超过120mpm的较高速度，达到的最高纱温度相对较低，并显现较低力，也称为卷曲力。以下报告的测量在Dynafil™上在150mpm纱速度在0.1gpd预张力、207℃加热器温度和来自顶辊的3%过量进料下进行。
表 1，在下面列出根据随机方法和所公开方法的不同方面卷绕的各种纱：
。
实施例 1 ：
实施例1比较用随机卷绕方法和以上图1中所述精密卷绕方法卷绕的纱样品1至9的卷装密度(g/cm3)
。
实施例 2 ：
实施例2比较用随机卷绕方法和以上图2中所述精密卷绕方法卷绕的纱样品10的卷装密度(g/cm3)
。
以上已关于所公开方法的不同方面和产物描述了本发明。通过阅读和理解前面详述，可想到明显的修改和变化。本发明旨在解释为包括在权利要求范围的所有这些修改和变化。

Claims (36)

1.一种制造在具有轴的管芯上卷绕的膨化连续长丝纱卷装的方法，所述方法包括：
(a)使所述管围绕其轴旋转；
(b)用至少一个非邻近卷绕比使所述纱卷绕在所述管上，直至所述卷装直径为130mm至180mm；和
(c)用至少一个精密邻近卷绕比使所述纱卷绕在所述管上。
2.一种制造在具有轴的管芯上卷绕的膨化连续长丝纱卷装的方法，所述方法包括：
(a)使所述管围绕其轴旋转；
(b)用非邻近随机卷绕型式使所述纱卷绕在所述管上，直至所述卷装直径为130mm至180mm；和
(c)用至少一个精密邻近卷绕比使所述纱卷绕在所述管上。
3.权利要求1或2的方法，其中所述卷装直径为150mm至180mm。
4.权利要求1或2的方法，其中所述卷装直径为160mm至180mm。
5.权利要求1或2的方法，所述方法进一步包括至少一个精密整数邻近卷绕比。
6.一种制造在具有轴的管芯上卷绕的膨化连续长丝纱卷装的方法，所述方法包括：
(a)用第一非邻近卷绕比和第一捻向角设定第一非邻近设定点；
(b)在所述第一非邻近设定点使所述纱卷绕在所述管上；
(c)阶式增加到另外的非邻近设定点，直至所述卷装直径为130mm至180mm，其中所述另外的非邻近设定点具有非邻近卷绕比和大于所述第一捻向角的捻向角；和
(d)用至少一个精密邻近卷绕比和大于所述第一捻向角的至少一个捻向角阶式增加到至少一个邻近设定点。
7.一种制造在具有轴的管芯上卷绕的膨化连续长丝纱卷装的方法，所述方法包括：
(a)用第一非邻近卷绕比和第一捻向角设定第一非邻近设定点；
(b)在阶式增加到另外的设定点同时，使所述纱随机卷绕在所述管芯上，直至所述卷装直径为130mm至180mm，其中所述纱以非邻近型式铺设在所述管芯上；和
(c)用至少一个精密邻近卷绕比和大于所述第一捻向角的至少一个捻向角阶式增加到至少一个邻近设定点。
8.权利要求6或7的方法，所述方法进一步包括至少一个精密整数邻近卷绕比。
9.权利要求6或7的方法，其中所述卷装直径为150mm至180mm。
10.权利要求6或7的方法，其中所述卷装直径为160mm至180mm。
11.权利要求6或7的方法，所述方法进一步包括用非邻近卷绕比和大于所述第一捻向角的捻向角阶式增加到最终设定点。
12.一种根据权利要求1至11中任一项的方法制造的膨化连续纱卷装。
13.权利要求12的膨化连续长丝纱卷装，所述膨化连续长丝纱卷装具有大于0.018:1的以g/cm3测量的卷装密度与以cm测量的最终卷装直径之比。
14.权利要求13的膨化连续长丝纱卷装，其中所述比在0.018:1至0.022:1之间。
15.权利要求13的膨化连续长丝纱卷装，其中所述比在0.019:1至0.022:1之间。
16.权利要求13的膨化连续长丝纱卷装，其中所述比在0.020:1至0.022:1之间。
17.权利要求13的膨化连续长丝纱卷装，其中所述比在0.021:1至0.022:1之间。
18.权利要求12的膨化连续长丝纱卷装，所述膨化连续长丝纱卷装具有与包含所述纱的随机卷绕卷装的卷装密度比较增加7%至17%的卷装密度。
19.权利要求18的膨化连续长丝纱卷装，其中所述卷装密度与包含所述纱的随机卷绕卷装的卷装密度比较增加7%至11%。
20.一种具有最终直径的膨化连续长丝纱卷装，所述膨化连续长丝纱卷装包括0.4g/cm3至0.6g/cm3的卷装密度，其中所述卷装进一步包括在所述最终直径的47%至65%的卷装直径终止的非邻近卷绕型式，和在所述最终直径的47%至65%的卷装直径开始的精密邻近卷绕型式。
21.权利要求20的膨化连续长丝纱卷装，其中所述非邻近卷绕型式包括随机卷绕。
22.权利要求20的膨化连续长丝纱卷装，其中所述卷装密度为0.5g/cm3至0.55g/cm3。
23.权利要求20的膨化连续长丝纱卷装，所述膨化连续长丝纱卷装进一步包括超过所述纱的随机卷绕卷装增加7%至17%的卷装密度。
24.权利要求20至23中任一项的膨化连续长丝纱卷装，其中所述纱为尼龙6,6。
25.一种制造在管芯上卷绕的膨化连续长丝纱卷装的方法，所述管芯具有轴、围绕所述轴的内径、围绕所述轴的外径、外圆周和长度；卷装具有等于管芯外径的内径、外径、圆周和小于管芯长度的宽度，并且在垂直于管芯的轴并且由所述宽度分离的平面具有近似平的侧面，所述方法包括：
(a)使管芯围绕其轴旋转；
(b)使连续长度的膨化连续长丝纱与管芯的外圆周在初始位置沿着管芯的长度接触；
(c)围绕管芯的外圆周卷绕所述纱，使得纱由管芯卷绕，并且纱接触位置围绕管芯移动；
(d)使纱接触位置在管芯旋转时以往复移动沿着管芯的长度移动，以便在卷装旋转并且卷装外径增加时纱接触位置在卷装的圆周上变成移动点，并且接触位置在各横动动程横过从侧面到侧面的卷装的整个宽度，从而在卷装外径形成卷装表面；
(e)与旋转卷装的旋转速度相关选择所需的接触位置横动速度；
(f)与旋转卷装的旋转速度相关设定所需的接触位置横动速度控制点；
(g)检测实际接触位置横动速度；
(h)调节用于接触位置横动速度控制点的设定，以便实际横动速度与所需速度一致；
(i)在具体时间间隔后，选择新的所需卷装旋转速度和新的接触位置横动速度；
(j)在所选时间间隔设定新的卷装旋转速度和纱接触位置横动速度控制点；
(k)检测新的实际接触位置横动速度；
(l)调节用于新的接触位置横动速度控制点的设定，以便实际横动速度与新的所需速度一致；和
(m)重复步骤(i)至(l)，直到卷装外径达到所需值。
26.权利要求25的方法，所述方法进一步包括选择第一接触位置横动速度，以便每横动循环的卷装旋转数得到非邻近卷绕型式；并且选择另外的接触位置横动速度，以便每横动循环的卷装旋转数不邻近，直到卷装外径为130mm至180mm。
27.权利要求25的方法，所述方法进一步包括选择第一接触位置横动速度，以便每横动循环的卷装旋转数为随机；并且选择另外的接触位置横动速度，以便每横动循环的卷装旋转数不邻近，直到卷装外径为150mm至180mm。
28.权利要求25的方法，所述方法进一步包括选择第一接触位置横动速度，以便每横动循环的卷装旋转数得到非邻近卷绕型式；并且选择另外的接触位置横动速度，以便每横动循环的卷装旋转数不邻近，直到卷装外径为160mm至180mm。
29.权利要求25至28中任一项的方法，所述方法进一步包括选择接触位置横动速度，以便在卷装外径为150mm至180mm后，每横动循环的卷装旋转数邻近但小于整数或半整数。
30.一种根据权利要求25至28中任一项的方法卷绕的膨化连续长丝纱卷装，所述膨化连续长丝纱卷装包括超过所述纱的随机卷绕卷装增加7%至17%的卷装密度。
31.一种制造在具有轴的管芯上卷绕和最终卷装直径的膨化连续长丝纱卷装的方法，所述方法包括：
(a)使所述管围绕其轴旋转；
(b)用至少一个非邻近卷绕比使所述纱卷绕在所述管上，直至所述卷装直径为所述最终卷装直径的47%至65%；和
(c)用至少一个精密邻近卷绕比使所述纱卷绕在所述管上。
32.一种制造在具有轴的管芯上卷绕和最终卷装直径的膨化连续长丝纱卷装的方法，所述方法包括：
(a)使所述管围绕其轴旋转；
(b)用至少一个非邻近卷绕比使所述纱卷绕在所述管上，直至达到1.6:1至2.3:1的卷装直径与管芯直径之比；和
(c)用至少一个精密邻近卷绕比使所述纱卷绕在所述管上。
33.一种制造在具有轴的管芯上卷绕和最终卷装直径的膨化连续长丝纱卷装的方法，所述方法包括：
(a)使所述管围绕其轴旋转；
(b)用非邻近随机卷绕型式使所述纱卷绕在所述管上，直至所述卷装直径为所述最终卷装直径的47%至65%；和
(c)用至少一个精密邻近卷绕比使所述纱卷绕在所述管上。
34.一种制造在具有轴的管芯上卷绕和最终卷装直径的膨化连续长丝纱卷装的方法，所述方法包括：
(a)使所述管围绕其轴旋转；
(b)用非邻近随机卷绕型式使所述纱卷绕在所述管上，直至达到1.6:1至2.3:1的卷装直径与管芯直径之比；和
(c)用至少一个精密邻近卷绕比使所述纱卷绕在所述管上。
35.一种具有最终直径的膨化连续长丝纱卷装，所述膨化连续长丝纱卷装包括0.4g/cm3至0.6g/cm3的卷装密度，其中所述卷装进一步包括在1.6:1至2.3:1的卷装直径:管芯直径比终止的非邻近卷绕型式，和在1.6:1至2.3:1的卷装直径:管芯直径比开始的精密邻近卷绕型式。
36.一种制造在具有轴的管芯上卷绕的膨化连续长丝纱卷装的方法，所述方法包括：
(a)用第一卷绕比和第一捻向角设定第一设定点；
(b)在所述第一设定点使所述纱卷绕在所述管上，其中所述第一捻向角随增加卷装直径逐渐减小；和
(c)阶式增加到具有卷绕比和大于所述第一捻向角的捻向角的另外的设定点，其中所述第一捻向角为9°，所述另外的设定点的捻向角为大于9°至15°，其中所述第一卷绕比为非邻近，所述另外的设定点的卷绕比从所述另外的设定点的50%至75%为非邻近，对于所述另外的设定点的其余25%至50%为邻近。
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