CN103820908A - 一种消除纤维原丝捻度的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消除纤维原丝捻度的方法及装置，其中消除纤维原丝捻度的方法，包括放卷步骤、张拉步骤以及缠绕步骤：放卷步骤，在原丝筒上施加一控制原丝牵引力的重物，该重物质量与纤维原丝的线密度成正比；张拉步骤，从原丝筒引出来的纤维原丝呈S型绕过由静滑轮和动滑轮上下交替布置组成的张力器；缠绕步骤，张拉后的纤维通过导纱器沿纱筒的轴向均匀的缠绕在纱筒上，通过导纱器防止原丝晃动，使原丝保持原有的扁平型。本发明在保持原丝强度不变的情况下，能够提高原丝的张力均匀性和平带性、全面消除原丝的成捻现象；生产的合股成无捻粗纱，可大大提高无捻粗纱张力均匀性、集束性和成带性，减少纱线的悬垂性和强度变异系数。

Description

一种消除纤维原丝捻度的方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种全面消除纤维原丝捻度的方法及其装置，属于新型材料制造技术领域。
背景技术
合股无捻粗纱是由多股平行的纤维原丝经络纱合股而成的，是玄武岩纤维或玻璃纤维的基本品种之一，主要适用于拉挤、缠绕、喷射、短切等纤维增强塑料复合材料（FiberReinforcedPlastics，FRP）。随着FRP工艺的日渐成熟，FRP市场对无捻粗纱的质量要求不断提高，张力均匀性和平带性的控制问题显得尤为重要。实际生产中合股无捻粗纱存在各股原丝张力不均匀和成捻的问题，导致无捻粗纱悬垂度、成带性变差，使得无捻粗纱在FRP复合材料中的增强作用不能充分发挥，降低FRP复合材料的力学性能。另外，由于合股无捻粗纱中的原丝有捻度及张力不均匀，制成的无捻粗纱布面不平整，影响纤维布的质量和强度。
合股无捻粗纱中的原丝成捻现象及张力不均匀普遍存在。产生原因：一是原丝在高速退解时，产生气圈，形成一个附加的张力并使原丝产生捻度；二是，原丝饼内外层间张力差，引起原丝张力不匀，产生卷曲。现有工艺主要是通过张力器来调整原丝张力的均匀性，没有调整原丝筒上原丝的张力，因此张力调节效果不佳；其次，现有技术没有考虑到原丝的成捻问题，合股的原丝存在圈状和成捻现象；再者，现有工艺在调整纤维张力的过程中，纤维强度有所下降。
发明内容
技术问题：
本发明针对现有的技术难题，提出了一种调整原丝张力均匀性的同时，消除原丝捻度的工艺和装置，经本发明方法和装置生产的纤维原丝在保持强度不变的情况下，张力均匀，无加捻现象、平带性好；生产的合股无捻粗纱张力更趋均匀、集束性、成带性更为良好，无捻粗纱强度的变异系数大大变小；另外用其织成的无捻粗纱织物布面平整，经纬纱的纤维平行排列成扁平状，极少扭曲，强度利用率高。
技术方案：为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种消除纤维原丝捻度的方法，其特征在于，包括放卷步骤、张拉步骤以及缠绕步骤：
所述放卷步骤，在原丝筒上施加一控制原丝牵引力的重物，该重物质量与纤维原丝的线密度成正比，即W＝km，其中k=0.002～0.005；该重物形成与所述原丝筒放卷方向相反的摩擦力，该摩擦力与原丝的牵引力相等f＝F，摩擦力f＝Wg；
其中：W为重物的质量，k为质量系数，m为纤维原丝的线密度，f为摩擦力，F为牵引力；
所述张拉步骤，从原丝筒引出来的纤维原丝呈S型绕过由静滑轮和动滑轮上下交替布置组成的张力器，所述的动滑轮包括用于对纤维原丝张力进行大致控制的大质量大滑轮和对纤维原丝张力进行进一步微调控制的小质量小滑轮；通过张力器对纤维进行张拉，调节原丝的张力，原丝在张力器作用下铺展，逐渐呈扁平型，原丝牵引力与动滑轮的重量和静、动滑轮的夹角有关系，其平衡关系是：F＝P1+W1gcosθ1+W2gcosθ2+……+Wngcosθn，其中W1＜W2＜……＜Wn，θ1＜θ2＜……＜θn,
其中：F为牵引力，P1为缠绕机的牵引力，W1为动滑轮1的质量，θ1为原丝与动滑轮1的夹角，W2为动滑轮2质量，θ2为原丝与动滑轮2的夹角，Wn为动滑轮n的质量，θn为原丝与动滑轮n的夹角；
所述缠绕步骤，张拉后的纤维通过导纱器沿纱筒的轴向均匀的缠绕在纱筒上，通过导纱器防止原丝晃动，再次调整原丝的扁平型，使原丝保持原有的扁平型。
一种消除纤维原丝捻度的装置，包括放卷机构、张拉机构以及缠绕机构，
所述的放卷机构包括纱架、原丝筒以及重物，所述的原丝筒转动的设置在所述纱架上，所述重物与一摩擦带的一端连接，该摩擦带的另一端绕在所述原丝筒上并固定在纱架上；
所述张拉机构包括张拉基座以及设置在张拉基座上的张力器，其中张力器由n个静滑轮和（n-1）个动滑轮组成（其中，n＞3），静滑轮和动滑轮呈上下交替呈S型布置，动滑轮质量不等、位置不在同一水平面，质量大的动滑轮靠近静滑轮的水平线，质量小的动滑轮远离静滑轮的水平线；
所述的缠绕机构包括导纱器以及纱筒，所述的导纱器沿所述纱筒的轴向平移。
所述重物质量与纤维原丝的线密度成正比，即W＝km（其中k=0.002～0.005）；
其中：W为重物的质量，k为质量系数，m为纤维原丝的线密度。
所述重物摩擦力与重物成正比，摩擦力f＝Wg；摩擦力与牵引力相等f＝F。其中：f为摩擦力、F为牵引力，W为重物的质量
所述的原丝牵引力与动滑轮的重量和静、动滑轮的夹角有关系，其平衡关系是F＝P1+W1gcosθ1+W2gcosθ2+……+Wngcosθn。其中：F为牵引力，P1为缠绕机的牵引力，W1为动滑轮1的质量，θ1为原丝与动滑轮1的夹角，W2为重物的质量，θ2为原丝与动滑轮2的夹角，Wn为动滑轮n的质量，θn为原丝与动滑轮n的夹角。
在所述的纱架上放置多个原丝筒，所述的缠绕机构还包括一集束轮，所述多个原丝筒的纱线汇集到所述集束轮，对纤维原丝进行合股，制得合股无捻粗纱。
本发明通过控制原丝牵引力（张力）和张力器调整原丝张力，提高原丝张力均匀性；通过原丝张力器控制原丝的扁平形状及导纱器再次调整原丝的形状，全面消除纤维原丝的成捻现象。同时，本发明提供了提高纤维原丝张力均匀性和全面消除成捻现象的装置，该装置简单，工艺简便易行，便于产业化生产。
有益效果
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
（1）本发明的技术方案解决了纤维原丝在退绕时的产生的“气圈”问题和原丝合股时无成捻现象，使得原丝张力均匀，提高了原丝的平带性，同时原丝强度没有降低。
（2）利用本发明生产合股无捻粗纱，提高了合股无捻粗纱的张力均匀性，集束性和平带性；减少了纱线的悬垂度；大大减少了合股无捻粗纱强度的变异系数。
（3）利用本发明生产的合股无捻粗纱，织成的织物纤维呈偏平状平行排列，表面平整；强度利用率高。
附图说明：
图1是本发明中全面消除原丝捻度的装置示意图；
图2是本发明中的纱架的结构示意图；
图3是图2的侧视图；
图4是本发明中的重物张力控制图；
图5是本发明中的张拉机构的张力控制示意图；
其中：1、纱架，2、原丝筒，3、重物，4、原丝，5、张力器，6、静滑轮，7、动滑轮，8、集束轮，9、导纱器，10、纱筒。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例：取线密度为280tex的纤维原丝及原丝筒，为了防止原丝筒变形，采用塑料原丝筒2；把原丝筒固定在木质纱架1上，采用1.0kg的重物3控制纤维原丝的牵引力，其中重物为砝码；从原丝筒2引出纤维原丝，呈S型绕过静滑轮6和动滑轮7，通过导纱器9，缠绕到纱筒10上，制得张力均匀，无捻度的纤维原丝。在本实施例中，静滑轮6为三个，且布置在同一高度，动滑轮7为两个，间隔布置在静滑轮6之间，动滑轮分为质量不同的大滑轮和小滑轮，其中大滑轮的质量W2大于小滑轮的质量W1，大滑轮与纤维原丝的夹角θ2大于小滑轮与纤维原丝的夹角θ1。
本发明消除纤维原丝捻度的方法，包括放卷步骤、张拉步骤以及缠绕步骤：
放卷步骤，在原丝筒上施加一控制原丝牵引力的重物，该重物质量与纤维原丝的线密度成正比，即W＝km，其中k=0.002～0.005；该重物形成与所述原丝筒放卷方向相反的摩擦力，该摩擦力与原丝的牵引力相等f＝F，摩擦力f＝Wg；
其中：W为重物的质量，k为质量系数，m为纤维原丝的线密度，f为摩擦力，F为牵引力；
张拉步骤，从原丝筒引出来的纤维原丝呈S型绕过由静滑轮和动滑轮上下交替布置组成的张力器，所述的动滑轮包括用于对纤维原丝张力进行大致控制的大质量大滑轮和对纤维原丝张力进行进一步微调控制的小质量小滑轮；通过张力器对纤维进行张拉，调节原丝的张力，原丝在张力器作用下铺展，逐渐呈扁平型，原丝牵引力与动滑轮的重量和静、动滑轮的夹角有关系，其平衡关系是：F＝P1+W1gcosθ1+W2gcosθ2+……+Wngcosθn，其中W1＜W2＜……＜Wn，θ1＜θ2＜……＜θn,
其中：F为牵引力，P1为缠绕机的牵引力，W1为动滑轮1的质量，θ1为原丝与动滑轮1的夹角，W2为动滑轮2的质量，θ2为原丝与动滑轮2的夹角，Wn为动滑轮n的质量，θn为原丝与动滑轮n的夹角。
缠绕步骤，张拉后的纤维通过导纱器沿纱筒的轴向均匀的缠绕在纱筒上，通过导纱器防止原丝晃动，再次调整原丝的扁平型，使原丝保持原有的扁平型。
缠绕步骤，张拉后的纤维通过导纱器沿纱筒的轴向均匀的缠绕在纱筒上；导纱器能够防止原丝晃动，再次调整原丝的扁平型，使其保持原有的扁平型，不产生加捻现象。

Claims (4)

1.一种消除纤维原丝捻度的方法，其特征在于，包括放卷步骤、张拉步骤以及缠绕步骤：
所述放卷步骤，在原丝筒上施加一控制原丝牵引力的重物，该重物质量与纤维原丝的线密度成正比，即W＝km，其中k=0.002～0.005；该重物形成与所述原丝筒放卷方向相反的摩擦力，该摩擦力与原丝的牵引力相等f＝F，摩擦力f＝Wg；
其中：W为重物的质量，k为质量系数，m为纤维原丝的线密度，f为摩擦力，F为牵引力；
所述张拉步骤，从原丝筒引出来的纤维原丝呈S型绕过由静滑轮和动滑轮上下交替布置组成的张力器，所述的动滑轮包括用于对纤维原丝张力进行大致控制的大质量大滑轮和对纤维原丝张力进行进一步微调控制的小质量小滑轮；通过张力器对纤维进行张拉，调节原丝的张力，原丝在张力器作用下铺展，逐渐呈扁平型，原丝牵引力与动滑轮的重量和静、动滑轮的夹角有关系，其平衡关系是：F＝P1+W1gcosθ1+W2gcosθ2+……+Wngcosθn，其中W1＜W2＜……＜Wn，θ1＜θ2＜……＜θn,
其中：F为牵引力，P1为缠绕机的牵引力，W1为动滑轮1的质量，θ1为原丝与动滑轮1的夹角，W2为动滑轮2的质量，θ2为原丝与动滑轮2的夹角，Wn为动滑轮n的质量，θn为原丝与动滑轮n的夹角；
所述缠绕步骤，张拉后的纤维通过导纱器沿纱筒的轴向均匀的缠绕在纱筒上，通过导纱器防止原丝晃动，再次调整原丝的扁平型，使原丝保持原有的扁平型。
2.根据权利要求2所述的消除纤维原丝捻度的方法，其特征在于，所述的大滑轮在垂直位置上高于小滑轮的位置。
3.一种用于权利要求1所述消除纤维原丝捻度方法的装置，其特征在于，包括放卷机构、张拉机构以及缠绕机构，
所述的放卷机构包括纱架（1）、原丝筒（2）以及重物（3），所述的原丝筒（2）转动的设置在所述纱架（1）上，所述重物（3）与一摩擦带的一端连接，该摩擦带的另一端绕在所述原丝筒（2）上并固定在纱架（1）上；
所述张拉机构包括张拉基座以及设置在张拉基座上的静滑轮（6）和动滑轮（7），其中包含n个静滑轮和（n-1）个动滑轮组成，其中，n＞3，静滑轮和动滑轮呈上下交替呈S型布置，动滑轮质量不等，质量大的动滑轮靠近静滑轮的水平线，质量小的动滑轮远离静滑轮的水平线；
所述的缠绕机构包括导纱器（9）以及纱筒（10），所述的导纱器沿所述纱筒的轴向平移。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在所述的纱架（1）上放置多个原丝筒（2），所述的缠绕机构还包括一集束轮（8），所述多个原丝筒（2）的纤维原丝汇集到所述集束轮（8）。
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