CN104762714A - 双色粗纱异同步二级牵伸实现混配色的纱线方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双色粗纱异同步二级牵伸实现混配色的纱线方法，其牵伸和加捻系统包括前后设置的一级牵伸单元、二级牵伸单元和双组份并合加捻单元；所述一级牵伸单元包括组合后罗拉、中罗拉；组合后罗拉包括同一根后罗拉轴上并排设置的第一后罗拉和第二后罗拉；保持前罗拉和中罗拉线速度之比V_q/V_z恒定，通过调整第一后罗拉和/或第二后罗拉的转速，同时实现纱线混纺比的在线动态调整，进而实现纱线的色彩调整。利用本发明的方法生产出来的色纺纱混色比例的控制会更加均匀和准确，色彩变化更加丰富。

Description

双色粗纱异同步二级牵伸实现混配色的纱线方法及装置

技术领域

本发明属纺织行业的环锭纺纱领域，特别涉及到一种双色粗纱异同步二级牵伸实现混配色的纱线方法及装置。

背景技术

传统的色纺工艺有两种，一种是前纺混色制成不同色彩的条子，再经细纱牵伸加捻形成混色纱；还有一种是在细纱阶段将两种不同颜色的粗纱由牵伸机构的中、后罗拉分别喂入，并对其中一根粗纱不均匀牵伸，再合并加捻形成竹节段彩纱。

色纺纱是有选择地将有色纤维(染色纤维或原液着色纤维)进行混合，然后再纺制成具有某种色彩的有色纱线。用这种有色纱线进行色织，通过混拼色在织物上形成色彩的分布，如条格织物、提花织物等布面效果。现有技术由于无法进行任意比例的混合以方便地进行调色，所以这种色纺纱不能进行全色谱纺纱，由此限制了色纺纱在纺织品中的广泛运用。

但本领域仍然面临着种种需要不断克服的难题，如能否将品红色、黄色、青色、黑色其中两种颜色的粗纱条按照耦合牵伸原理匹配，使品红色、黄色、青色、黑色两种颜色纤维中的两种颜色可按指定的任意比例混合成纱，进而通过两双基色配色，实现任意比例的配色纺纱。以及能否将不同原料的两根纯粗纱条(如：棉粗纱条、涤纶粗纱条、黏胶粗纱条、锦纶粗纱条)，通过环锭细纱机牵伸加捻系统的耦合牵伸、交变喂入、梯度配比、混合加捻，使两种纤维可按指定的任意比例混合成纱，实现用环锭纺一步法短流程工艺制备以任意比例组合的两种短纤原料的混纺纱线。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种双色粗纱异同步二级牵伸实现混配色的纱线方法，该方法能够将两种颜色进行混配色纺纱,解决纺纱配色色谱不全的问题。

为实现上述目的，本发明公开的一种双色粗纱异同步二级牵伸实现混配色的纱线方法，具体包括：

1)牵伸和加捻系统包括前后设置的一级牵伸单元、二级牵伸单元和双组份并合加捻单元；

2)所述一级牵伸单元包括组合后罗拉、中罗拉；组合后罗拉包括同一根后罗拉轴上并排设置的第一后罗拉和第二后罗拉；第一后罗拉和第二后罗拉分别以线速度V_h1和V_h2转动；中罗拉以线速度V_z转动；第一后罗拉和第二后罗拉所牵伸的第一组份粗纱和第二组份粗纱为两种不同基色的粗纱；

3)所述二级牵伸单元包括前罗拉和所述中罗拉；前罗拉以线速度V_q转动；

4)保持前罗拉和中罗拉线速度之比V_q/V_z恒定，其大小取决于纱线的基准线密度；

5)通过调整第一后罗拉和/或第二后罗拉的转速，同时实现纱线混纺比的在线动态调整，进而实现纱线的色彩调整。

进一步，所述第一后罗拉和第二后罗拉所牵伸的第一组份粗纱和第二组份粗纱分别为品红色、黄色、青色、黑色纤维中的任意两种。

进一步，设第一后罗拉和第二后罗拉所牵伸的第一组份粗纱和第二组份粗纱的线密度分别为ρ₁和ρ₂，由前罗拉输出再并合加捻后得到的纱线Y的线密度为ρ_y，则：

${\mathrm{\ρ}}_y=\frac{1}{V_q}(V_{h1}*{\mathrm{\ρ}}_1+V_{h2}*{\mathrm{\ρ}}_2)$

令ρ₁＝ρ₂＝ρ，调整第一后罗拉与第二后罗拉的线速度，使：

V_h1→V_h1+ΔV_h1，V_h2→V_h2+ΔV_h2

其中，ΔV_h1为第一后罗拉的速度变化量，ΔV_h2为第二后罗拉的速度变化量；

则第一组份粗纱和第二组份粗纱的混纺比k₁和k₂分别为：

$k_1=\frac{V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}$

$k_2=\frac{V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}$

其中：k₁+k₂＝1；

由此，通过第一后罗拉与第二后罗拉的线速度的分别增量ΔV_h1，ΔV_h2，即实现纱线Y混纺比k₁、k₂的调整；

其中，由设定的混纺比推导出第一后罗拉与第二后罗拉的线速度的增量ΔV_h1，ΔV_h2，使纺出纱线混纺比达到规定的指标；

混纺后纱线Y的线密度ρ_y为：

${\mathrm{\ρ}}_y=\frac{\mathrm{\ρ}}{V_q}[(V_{h1}+V_{h2})+(\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2})].$

进一步，具体调整方法如下：

1)保持第二后罗拉线速度V_h2不变，仅增减第一后罗拉的线速度V_h1，则实现纱线Y中组份比例的变化，调整后的纱线Y的混纺比如下式：

$k_1=\frac{V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}$

$k_2=\frac{V_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}$

调整后的纱线Y的线密度为：

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ρ}}_y=e_q*\frac{\mathrm{\ρ}}{V_z}*[V_{h2}+(V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1})]$

其中，e_q为二区牵伸比，V_z为中罗拉线速度，ρ粗纱线密度，Δρ_y为纱线Y的线密度变化量；

2)保持第一后罗拉线速度V_h1不变，仅增减第二后罗拉的线速度V_h2，则实现纱线Y组份比例的变化，调整后纱线Y的混纺比如下式：

$k_1=\frac{V_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}$

$k_2=\frac{V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}};$

调整后的纱线Y的线密度为：

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ρ}}_y=e_q*\frac{\mathrm{\ρ}}{V_z}*[V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}];$

3)同时连续调整第一后罗拉和第二后罗拉的转速，调整过程保证第一后罗拉和第二后罗拉的速度均大于零，则实现纱线Y中两种组份连续且不断变化，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y以及混纺比为：

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ρ}}_y=\frac{\mathrm{\ρ}}{V_q}*[(V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1})+(V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2})]$

$k_1=\frac{V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}$

$k_2=\frac{V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}};$

4)同时连续调整第一后罗拉和第二后罗拉的线速度，调整过程令第一后罗拉或第二后罗拉其中一个的线速度为零，且两者不同时为零，则实现纱线Y中一种组份的不连续，而另一种组份连续；此时所述纱线Y为单一基色纱线。

进一步，在连续的时间节点T₁、T₂、T₃、T₄、T₅中，同时连续调整第一后罗拉和第二后罗拉的线速度，调整过程令第一后罗拉或第二后罗拉其中一个的线速度为零，且两者不同时为零，调整后的纱线Y的线密度和混纺比分别为：

①当(T₁≤t≤T₂)时：

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ρ}}_y=\frac{\mathrm{\ρ}}{V_q*V_z}*[(V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1})+(V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2})]$

$k_1=\frac{V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}$

$k_2=\frac{V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}$

②当(T₂≤t≤T₃)时

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ρ}}_y=\frac{\mathrm{\ρ}}{V_q*V_z}*(V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2})$

k₁＝0

k₂＝1

③当(T₃≤t≤T₄)时

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ρ}}_y=\frac{\mathrm{\ρ}}{V_q*V_z}*[(V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1})+(V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2})]$

$k_1=\frac{V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}$

$k_2=\frac{V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}$

④当(T₄≤t≤T₅)时

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ρ}}_y=\frac{\mathrm{\ρ}}{V_q*V_z}*(V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2})$

k₁＝1

k₂＝0

由此，实现纱线Y从混色——单一基色——混色——另一单一基色的色彩变化。

进一步，所述前罗拉线速度保持恒定，所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度满足以下公式：

V_h1×ρ₁+V_h2×ρ₂＝常量

或：

即，单位时间内由后罗拉输入的两根粗纱的重量之和恒定，则实现最终获得的纱线的线密度恒定。

进一步，令ρ₁＝ρ₂＝ρ，所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度满足以下公式：

ρ×(V_h1+V_h2)＝常量

或

则实现最终获得的纱线在保证线密度恒定的情况下的色彩调整。

双组份分合式异同步二级牵伸并合加捻纺纱系统工艺参数的计算

根据牵伸理论可得：

一级牵伸的牵伸比为：

$e_{h1}=\frac{V_z}{V_{h1}}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_1}{{{\mathrm{\ρ}}_1}^{\′}}---\left(1\right)$

$e_{h2}=\frac{V_z}{V_{h2}}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_2}{{{\mathrm{\ρ}}_2}^{\′}}---\left(2\right)$

其中，经一级牵伸后两根须条，即第一组份粗纱和第二组份粗纱的线密度分别为ρ₁′和ρ₂′。

一级牵伸区牵伸比为

${\stackrel{\‾}{e}}_h=\frac{{\mathrm{\ρ}}_1+{\mathrm{\ρ}}_2}{{{\mathrm{\ρ}}_1}^{\′}+{{\mathrm{\ρ}}_2}^{\′}}---\left(3\right)$

二级牵伸区的牵伸比为：

$e_q=\frac{V_q}{V_z}=\frac{{{\mathrm{\ρ}}_1}^{\′}}{{{\mathrm{\ρ}}_1}^{\′\′}}=\frac{{{\mathrm{\ρ}}_2}^{\′}}{{{\mathrm{\ρ}}_2}^{\′\′}}=\frac{{{\mathrm{\ρ}}_1}^{\′}+{{\mathrm{\ρ}}_2}^{\′}}{{{\mathrm{\ρ}}_1}^{\′\′}+{{\mathrm{\ρ}}_2}^{\′\′}}---\left(4\right)$

其中，二级牵伸后第一组分和第二组份须条的线密度为ρ₁″和ρ₁″。

总牵伸比则为：

$\stackrel{\‾}{e}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_1+{\mathrm{\ρ}}_2}{{\mathrm{\ρ}}_1^{\′\′}+{{\mathrm{\ρ}}_2}^{\′\′}}={\stackrel{\‾}{e}}_h*e_q---\left(5\right)$

总当量牵伸比是纺纱中非常重要的参数，它是一级牵伸倍数与二级牵伸倍数的乘积。

根据本发明建立的纺纱模型可知，第一组分和第二组分粗纱ρ₁和ρ₂经两级牵伸和加捻形成纱线后，其混纺比k₁、k₂可表达如下：

$k_1=\frac{{\mathrm{\ρ}}_1^{\′\′}}{{\mathrm{\ρ}}_1^{\′\′}+{{\mathrm{\ρ}}_1}^{\′\′}}=\frac{{{\mathrm{\ρ}}_1}^{\′}}{{\mathrm{\ρ}}_1^{\′}+{{\mathrm{\ρ}}_2}^{\′}}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_1*V_{h1}}{{\mathrm{\ρ}}_1*V_{h1}+{\mathrm{\ρ}}_2*V_{h2}}---\left(6\right)$

$k_2=\frac{{{\mathrm{\ρ}}_2}^{\′\′}}{{\mathrm{\ρ}}_1^{\′\′}+{{\mathrm{\ρ}}_2}^{\′\′}}=\frac{{{\mathrm{\ρ}}_2}^{\′}}{{\mathrm{\ρ}}_1^{\′}+{{\mathrm{\ρ}}_2}^{\′}}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_2*V_{h2}}{{\mathrm{\ρ}}_1*V_{h1}+{\mathrm{\ρ}}_2*V_{h2}}---\left(7\right)$

由式⑹、⑺可知，纱线中两个组份的混纺比与后罗拉的运动速度V_h1、V_h2以及两根粗纱线密度ρ₁、ρ₂相关。一般ρ₁、ρ₂值为常量与时间无关，而V_h1、V_h2会随纺纱机设定的主轴速度有关，由于主轴速度关系到纺纱机产量，在不同的企业、纺制不同的原料及产品规格时会使用不同的主轴转速。这样，由式⑹、⑺确定的混纺比，即使粗纱ρ₁、ρ₂值不变，也会由于主轴速度的变化而导致V_h1、V_h2发生变化。由此导致混纺比的不确定性。

同理可得，两根粗纱须条经两级牵伸再汇合加捻后形成的纱线线密度为:

${\mathrm{\ρ}}_y=\frac{{\mathrm{\ρ}}_1+{\mathrm{\ρ}}_2}{\stackrel{\‾}{e}}={\mathrm{\ρ}}_1^{\′\′}+{\mathrm{\ρ}}_2^{\′\′}=\frac{V_z}{V_q}*{\mathrm{\ρ}}_1^{\′}+\frac{V_z}{V_q}*{\mathrm{\ρ}}_2^{\′}=\frac{V_z}{V_q}*\frac{V_{h1}}{V_z}*{\mathrm{\ρ}}_1+\frac{V_z}{V_q}*\frac{V_{h2}}{V_z}{\mathrm{\ρ}}_2$

故得成纱后线纱线的线密度：

${\mathrm{\ρ}}_y=\frac{1}{V_q}(V_{h1}*{\mathrm{\ρ}}_1+V_{h2}*{\mathrm{\ρ}}_2)---\left(8\right)$

由式⑻可知，纱线Y的线密度与后罗拉的运动速度V_h1、V_h2以及两根粗纱线密度ρ₁、ρ₂相关。一般ρ₁、ρ₂值是常量与时间无关，而V_h1、V_h2会随纺纱机设定的主轴速度有关，由于主轴速度关系到纺纱机产量，在不同的企业、纺制不同的原料及产品规格时会使用不同的主轴转速。这样，由式⑻确定的线密度，即使粗纱ρ₁、ρ₂值不变，也会由于主轴速度的变化而导致V_h1、V_h2发生变化。由此导致线密度的不确定性。

由式⑴得： ${{\mathrm{\ρ}}_1}^{\′}=\frac{V_{h1}}{V_z}*{\mathrm{\ρ}}_1$

由式⑵得： ${{\mathrm{\ρ}}_2}^{\′}=\frac{V_{h2}}{V_z}*{\mathrm{\ρ}}_2$

∴ ${\mathrm{\ρ}}_1^{\′}+{\mathrm{\ρ}}_2^{\′}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_1*V_{h1}+{\mathrm{\ρ}}_2*V_{h2}}{V_z}---\left(9\right)$

将式⑼代入式⑶得后区的当量牵伸倍数

${\stackrel{\‾}{e}}_h=\frac{{\mathrm{\ρ}}_1+{\mathrm{\ρ}}_2}{{\mathrm{\ρ}}_1*V_{h1}+{\mathrm{\ρ}}_2*V_{h2}}*V_z---\left(10\right)$

将式⑽代入式⑸得总的当量牵伸倍数

$\stackrel{\‾}{e}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_1+{\mathrm{\ρ}}_2}{{\mathrm{\ρ}}_1*V_{h1}+{\mathrm{\ρ}}_2*V_{h2}}*V_z*\frac{V_q}{V_z}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_1+{\mathrm{\ρ}}_2}{{\mathrm{\ρ}}_1*V_{h1}+{\mathrm{\ρ}}_2*V_{h2}}*V_q---\left(11\right)$

为了去除主轴速度不同导致的参数变化，设以下限定条件：

ρ₁＝ρ₂＝ρ  ⑿

将式⑿代入式⑼得：

${\mathrm{\ρ}}_1^{\′}+{\mathrm{\ρ}}_2^{\′}=\mathrm{\ρ}*\frac{(V_{h1}+V_{h2})}{V_z}---\left(13\right)$

将式⑿⒀代入式⑽得：

${\stackrel{\‾}{e}}_h=\frac{V_z}{\frac{(V_{h1}+V_{h2})}{2}}---\left(14\right)$

将式⒁代入式⑸得：

$\stackrel{\‾}{e}{=\stackrel{\‾}{e}}_h*e_q=\frac{V_q}{\frac{(V_{h1}+V_{h2})}{2}}---\left(15\right)$

将式⑿⒀⒁代入式⑹⑺得：

$k_1=\frac{V_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}}=\frac{V_z}{V_{h1}+V_{h2}}*\frac{1}{e_{h1}}---\left(17\right)$

$k_2=\frac{V_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}}=\frac{V_z}{V_{h1}+V_{h2}}*\frac{1}{e_{h2}}---\left(18\right)$

V_q为前罗拉线速度，V_hi为第i个后罗拉轴套(i＝1、2)的线速度(m/s)，E_i＝V_q/V_hi为前罗拉相对于第i个后罗拉轴套的牵伸倍数(i＝1、2)，ρ_i为第i根(i＝1、2)须条牵伸前粗纱的线密度(g/m),ρ_i′为第i根(i＝1、2)粗纱牵伸后纱条的线密度(g/m)，ρ′为两根粗纱经牵伸合并加捻后纱条的总线密度(g/m)。

将两根粗纱喂入具有两个自由度的组合牵伸区后，如果改变两根粗纱的牵伸倍数，则牵伸合并再加捻所得到的纱线其线密度有可能是变化的。为了保持其线密度不变，在前罗拉线速度不变的情况下，如果能保证单位时间内由后罗拉输入的两根粗纱的重量之和恒定，则可保证最终得到的纱线线密度是恒定的。

即：V_h1×ρ₁+V_h2×ρ₂＝常量  (19)

或：

上述公式表明，对于两粗纱喂入的两自由度牵伸加捻装置，虽然其牵伸倍数发生变化，或后罗拉速度发生变化，如果能保证后罗拉两个轴套的表面线速度或其相对前罗拉的牵伸倍数满足公式(19)或(20)的约束，则可保证牵伸加捻后形成纱线的线密度保持恒定，我们把后罗拉两个轴套的表面线速度或牵伸倍数能满足上述条件的牵伸方式称为耦合牵伸或耦合牵伸。

如果喂入的两根粗纱须条的线密度均相等，ρ₁＝ρ₂＝ρ；则公式(19)和(20)又可以简化为：

ρ₁×(V_h1+V_h2)＝常量  (21)

或

式(21)(22)说明，为了保持两粗纱喂入的组合牵伸加捻装置成纱线密度不变，必许保持后罗拉两个轴套的表面线速度之和为常量，或两个粗纱的牵伸倍数倒数的和为常量，我们把满足这种关系的两组份牵伸称为速度耦合的耦合牵伸或牵伸耦合，也可以称为牵伸倍数耦合的耦合牵伸或牵伸耦合。

进一步，所述组合后罗拉和所述中罗拉之间设置有集合器，所述中罗拉保持速度不变，则彩色竹节纱的混纺或混色和粗细的动态变化依托所述一级牵伸单元完成，彩色竹节纱的基准线密度要依托所述二级牵伸单元完成。

进一步，所述中罗拉的速度V_z≤(V_h1+V_h2)。

通过控制后中罗拉的运行速度，而不考虑后面线密度调整工艺，从而切实保障了对纱线条干和混纺比变化更加精准的控制和可在现性，避免了线密度调整工艺对混纺工艺的影响。另外，通过控制中罗拉线速度V_z≤(V_h1+V_h2)，有效保证了对成纱条干变化和混纺比例的准确控制。

两基色(或A、B种颜色)混色模式

1、两基色混色的两种模式：

	混色模式	颜色数
			单色模式	A、B	2
双色混色模式	AB混色	1*9＝9
				合计	11

混色比的梯度配置，实现不同配色的方案

在两原色的各种混色模式下，混色比的递增以10％为最小增量，进行配色可形成如下混色：

表1配色方案

注：K₁+K₂＝100％可以有无数种组合，本发明专利选择以0.1为一个梯度进行梯度混色配色，经以上统计，按两原色粗纱(两种色彩粗纱)经耦合牵伸、交变换色、梯度配色、加捻混合，最终可形成11种配色，也可在纱线上形成具有11种色彩分布的段彩纱。

一种双色粗纱异同步二级牵伸实现混配色的纱线装置，其包括控制系统和执行机构，执行机构包括双组份分合式异同步二级牵伸机构、加捻机构和卷绕成型机构；所述二级牵伸机构包括一级牵伸单元和二级牵伸单元；所述一级牵伸单元包括组合后罗拉、中罗拉；组合后罗拉包括同一根后罗拉轴上并排设置的第一后罗拉和第二后罗拉；所述二级牵伸单元包括前罗拉和所述中罗拉。

进一步，所述控制系统主要包括PLC可编程控制器、伺服驱动器、伺服电机等。

进一步，所述第一后罗拉固定设置在所述后罗拉轴上，所述第二后罗拉可转动设置在所述后罗拉轴上。

进一步，牵伸过程中，所述中罗拉的速度固定且不大于所述第一后罗拉和第二后罗拉的速度之和。

利用本发明的方法及装置生产出来的点点纱、竹节纱、色纺纱，对其条干变化及混色比例的控制会更加均匀和准确，通过控制中罗拉以恒定的设定速度转动，保证了准确实现动态变化的成纱条干和混纺比例，即使不同批次的纱线其条干和色差均不会产生明显的差异。下表为本发明技术效果与现有技术的对比。

由此可见本发明的技术效果显著。

附图说明

图1为双色粗纱异同步二级牵伸实现混配色的纱线装置的原理示意图；

图2为组合后罗拉结构示意图；

图3为双色粗纱异同步二级牵伸实现混配色的纱线装置的结构侧视图；

图4为实施例中二级牵伸中纱线的行进路径图；

图5为控制系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

1)如图1-4所示，牵伸和加捻系统包括前后设置的一级牵伸单元、二级牵伸单元和双组份并合加捻单元；

2)一级牵伸单元包括组合后罗拉、中罗拉；组合后罗拉包括同一根后罗拉轴上并排设置的第一后罗拉1和第二后罗拉2；第一后罗拉1和第二后罗拉2分别以线速度V_h1和V_h2转动；中罗拉5以线速度V_z的速度转动；9为集合器。

3)二级牵伸单元包括前罗拉7和中罗拉5；前罗拉以线速度V_q转动；

4)保持前罗拉和中罗拉线速度之比V_q/V_z恒定，其大小取决于纱线的基准线密度；

5)通过调整第一后罗拉和/或第二后罗拉的转速，同时实现纱线混纺比的在线动态调整，进而实现纱线的色彩调整。

其中，第一后罗拉和第二后罗拉所牵伸的第一组份粗纱和第二组份粗纱分别为品红色、黄色、青色、黑色纤维中的任意两种。

设第一后罗拉和第二后罗拉所牵伸的第一组份粗纱和第二组份粗纱的线密度分别为ρ₁和ρ₂，由前罗拉输出再并合加捻后得到的纱线Y的线密度为ρ_y，则：

${\mathrm{\ρ}}_y=\frac{1}{V_q}(V_{h1}*{\mathrm{\ρ}}_1+V_{h2}*{\mathrm{\ρ}}_2)$

令ρ₁＝ρ₂＝ρ，调整第一后罗拉与第二后罗拉的线速度，使：

V_h1→V_h1+ΔV_h1，V_h2→V_h2+ΔV_h2

其中，ΔV_h1为第一后罗拉的速度变化量，ΔV_h2为第二后罗拉的速度变化量；

则第一组份粗纱和第二组份粗纱的混纺比k₁和k₂分别为：

$k_1=\frac{V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}$

$k_2=\frac{V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}$

其中：k₁+k₂＝1；

由此，通过第一后罗拉与第二后罗拉的线速度的分别增量ΔV_h1，ΔV_h2，即实现纱线Y混纺比k₁、k₂的调整；

其中，由设定的混纺比推导出第一后罗拉与第二后罗拉的线速度的增量ΔV_h1，ΔV_h2，使纺出纱线混纺比达到规定的指标；

混纺后纱线Y的线密度ρ_y为：

${\mathrm{\ρ}}_y=\frac{\mathrm{\ρ}}{V_q}[(V_{h1}+V_{h2})+(\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2})].$

更具体的调整方法如下：

1)保持第二后罗拉线速度V_h2不变，仅增减第一后罗拉的线速度V_h1，则实现纱线Y中组份比例的变化，调整后的纱线Y的混纺比如下式：

$k_1=\frac{V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}$

$k_2=\frac{V_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}$

调整后的纱线Y的线密度为：

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+{\mathrm{\Δ\ρ}}_y=e_q*\frac{\mathrm{\ρ}}{V_z}*[V_{h2}+(V_{h1}+{\mathrm{\ΔV}}_{h1})]$

其中，e_q为二区牵伸比，V_z为中罗拉线速度，ρ粗纱线密度，Δρ_y为纱线Y的线密度变化量；

2)保持第一后罗拉线速度V_h1不变，仅增减第二后罗拉的线速度V_h2，则实现纱线Y组份比例的变化，调整后纱线Y的混纺比如下式：

$k_1=\frac{V_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+{\mathrm{\ΔV}}_{h2}}$

$k_2=\frac{V_{h2}+{\mathrm{\ΔV}}_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+{\mathrm{\ΔV}}_{h2}};$

调整后的纱线Y的线密度为：

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+{\mathrm{\Δ\ρ}}_y=e_q*\frac{\mathrm{\ρ}}{V_z}*[V_{h1}+V_{h2}+{\mathrm{\ΔV}}_{h2}];$

3)同时连续调整第一后罗拉和第二后罗拉的转速，调整过程保证第一后罗拉和第二后罗拉的速度均大于零，则实现纱线Y中两种组份连续且不断变化，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y以及混纺比为：

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+{\mathrm{\Δ\ρ}}_y=\frac{\mathrm{\ρ}}{V_q}*[(V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1})+(V_{h2}+{\mathrm{\ΔV}}_{h2})]$

$k_1=\frac{V_{h1}+{\mathrm{\ΔV}}_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+{\mathrm{\ΔV}}_{h2}}$

$k_2=\frac{V_{h2}+{\mathrm{\ΔV}}_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+{\mathrm{\ΔV}}_{h2}};$

4)同时连续调整第一后罗拉和第二后罗拉的线速度，调整过程令第一后罗拉或第二后罗拉其中一个的线速度为零，且两者不同时为零，则实现纱线Y中一种组份的不连续，而另一种组份连续；此时所述纱线Y为单一基色纱线。

另外，在连续的时间节点T₁、T₂、T₃、T₄、T₅中，同时连续调整第一后罗拉和第二后罗拉的线速度，调整过程令第一后罗拉或第二后罗拉其中一个的线速度为零，且两者不同时为零，调整后的纱线Y的线密度和混纺比分别为：

①当(T₁≤t≤T₂)时：

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+{\mathrm{\Δ\ρ}}_y=\frac{\mathrm{\ρ}}{V_q*V_z}*[(V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1})+(V_{h2}+{\mathrm{\ΔV}}_{h2})]$

$k_1=\frac{V_{h1}+{\mathrm{\ΔV}}_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+{\mathrm{\ΔV}}_{h2}}$

$k_2=\frac{V_{h2}+{\mathrm{\ΔV}}_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+{\mathrm{\ΔV}}_{h2}}$

②当(T₂≤t≤T₃)时

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+{\mathrm{\Δ\ρ}}_y=\frac{\mathrm{\ρ}}{V_q*V_z}*(V_{h2}+{\mathrm{\ΔV}}_{h2})$

k₁＝0

k₂＝1

③当(T₃≤t≤T₄)时

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+{\mathrm{\Δ\ρ}}_y=\frac{\mathrm{\ρ}}{V_q*V_z}*[(V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1})+(V_{h2}+{\mathrm{\ΔV}}_{h2})]$

$k_1=\frac{V_{h1}+{\mathrm{\ΔV}}_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+{\mathrm{\ΔV}}_{h2}}$

$k_2=\frac{V_{h2}+{\mathrm{\ΔV}}_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+{\mathrm{\ΔV}}_{h2}}$

④当(T₄≤t≤T₅)时

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+{\mathrm{\Δ\ρ}}_y=\frac{\mathrm{\ρ}}{V_q*V_z}*(V_{h2}+{\mathrm{\ΔV}}_{h2})$

k₁＝1

k₂＝0

由此，实现纱线Y从混色——单一基色——混色——另一单一基色的色彩变化。

如果前罗拉线速度保持恒定，第一后罗拉和第二后罗拉的线速度满足以下公式：

V_h1×ρ₁+V_h2×ρ₂＝常量

或：

即，单位时间内由后罗拉输入的两根粗纱的重量之和恒定，则实现最终获得的纱线的线密度恒定。

令ρ₁＝ρ₂＝ρ，第一后罗拉和第二后罗拉的线速度满足以下公式：

ρ×(V_h1+V_h2)＝常量

或

则实现最终获得的纱线在保证线密度恒定的情况下的色彩调整。

实施例2

如图1-4所示，一种双色粗纱异同步二级牵伸实现混配色的纱线装置包括控制系统和执行机构，执行机构包括双组份分合式异同步二级牵伸机构、加捻机构和卷绕成型机构；二级牵伸机构包括一级牵伸单元和二级牵伸单元；一级牵伸单元包括组合后罗拉10、中罗拉5；组合后罗拉10包括同一根后罗拉轴上并排设置的第一后罗拉2和第二后罗拉1；二级牵伸单元包括前罗拉7和中罗拉5。3、4为与各个后罗拉对应的上皮辊，6为中罗拉的上皮辊，8为前罗拉对应的上皮辊。9为集合器，13和14分别为卷绕成型机构和导辊。

如图2所示，第一后罗拉2固定设置在后罗拉轴上，齿轮或皮带轮23转动带动第一后罗拉2运动；第二后罗拉1可转动设置在后罗拉轴上，并通过环圈21带动其转动。

纺纱时，两根粗纱须条11和12在牵伸和加捻过程中，用导纱杆和支撑辊定位，第一后罗拉1和第二后罗拉2以不同的速度V_h1和V_h2将纱线喂入一级牵伸区，纱线的行走路径如图4所示。平行运动至中罗拉握持点并以速度V_z引出，两根须条分别受到e_h1＝(V_z-V_h1)/V_h1、e_h2＝(V_z-V_h1)/V_h1的异步牵伸后须条线密度分别为ρ₁′和ρ₂′，然后进入二级牵伸区，在前罗拉表面速度V_q的同步牵伸作用下两根须条的线密度变为ρ₁″和ρ₁″，共同加捻形成纱线。则所述一级牵伸单元的功能是形成混纺比(或混色比)和线密度动态变化；所述二级牵伸单元的功能则是形成变密度纱线基准线密度。

如图5所示，控制系统主要包括PLC可编程控制器、伺服驱动器、伺服电机等。可编程控制器通过伺服驱动器控制电机带动罗拉、纲领板、锭子等工作。

以上结合附图仅描述了本申请的几个优选实施例，但本申请不限于此，凡是本领域普通技术人员在不脱离本申请的精神下，做出的任何改进和/或变形，均属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.双色粗纱异同步二级牵伸实现混配色的纱线方法，其特征在于，其具体包括：

1)牵伸和加捻系统包括前后设置的一级牵伸单元、二级牵伸单元和双组份并合加捻单元；

2)所述一级牵伸单元包括组合后罗拉、中罗拉；组合后罗拉包括同一根后罗拉轴上并排设置的第一后罗拉和第二后罗拉；第一后罗拉和第二后罗拉分别以线速度V_h1和V_h2转动；中罗拉以线速度V_z转动；第一后罗拉和第二后罗拉所牵伸的第一组份粗纱和第二组份粗纱为两种不同基色的粗纱；

3)所述二级牵伸单元包括前罗拉和所述中罗拉；前罗拉以线速度V_q转动；

4)保持前罗拉和中罗拉线速度之比V_q/V_z恒定，其大小取决于纱线的基准线密度；

5)通过调整第一后罗拉和/或第二后罗拉的转速，同时实现纱线混纺比的在线动态调整，进而实现纱线的色彩调整。

2.如权利要求1所述纺纱方法，其特征在于，所述第一后罗拉和第二后罗拉所牵伸的第一组份粗纱和第二组份粗纱分别为品红色、黄色、青色、黑色纤维中的任意两种。

3.如权利要求1所述纺纱方法，其特征在于，设所述第一后罗拉和第二后罗拉所牵伸的第一组份粗纱和第二组份粗纱的线密度分别为ρ₁和ρ₂，由前罗拉输出再并合加捻后得到的纱线Y的线密度为ρ_y，则：

${\mathrm{\ρ}}_y=\frac{1}{V_q}(V_{h1}*{\mathrm{\ρ}}_1+V_{h2}*{\mathrm{\ρ}}_2)$

令ρ₁＝ρ₂＝ρ，调整第一后罗拉与第二后罗拉的线速度，使：

V_h1→V_h1+ΔV_h1，V_h2→V_h2+ΔV_h2

其中，ΔV_h1为第一后罗拉的速度变化量，ΔV_h2为第二后罗拉的速度变化量；

则第一组份粗纱和第二组份粗纱的混纺比k₁和k₂分别为：

$k_1=\frac{V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}$

$k_2=\frac{V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}$

其中：k₁+k₂＝1；

由此，通过第一后罗拉与第二后罗拉的线速度的分别增量ΔV_h1，ΔV_h2，即实现纱线Y混纺比k₁、k₂的调整；

其中，由设定的混纺比推导出第一后罗拉与第二后罗拉的线速度的增量ΔV_h1，ΔV_h2，使纺出纱线混纺比达到规定的指标；

混纺后纱线Y的线密度ρ_y为：

${\mathrm{\ρ}}_y=\frac{\mathrm{\ρ}}{V_q}[(V_{h1}+V_{h2})+(\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2})].$

4.如权利要求3所述纺纱方法，其特征在于，具体调整方法如下：

1)保持第二后罗拉线速度V_h2不变，仅增减第一后罗拉的线速度V_h1，则实现纱线Y中组份比例的变化，调整后的纱线Y的混纺比如下式：

$k_1=\frac{V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}$

$k_2=\frac{V_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}$

调整后的纱线Y的线密度为：

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ρ}}_y=e_q*\frac{\mathrm{\ρ}}{V_z}*[V_{h2}+(V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1})]$

其中，e_q为二区牵伸比，V_z为中罗拉线速度，ρ粗纱线密度，Δρ_y为纱线Y的线密度变化量；

2)保持第一后罗拉线速度V_h1不变，仅增减第二后罗拉的线速度V_h2，则实现纱线Y组份比例的变化，调整后纱线Y的混纺比如下式：

$k_1=\frac{V_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}$

$k_2=\frac{V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}};$

调整后的纱线Y的线密度为：

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ρ}}_y=e_q*\frac{\mathrm{\ρ}}{V_z}*[V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}];$

3)同时连续调整第一后罗拉和第二后罗拉的转速，调整过程保证第一后罗拉和第二后罗拉的速度均大于零，则实现纱线Y中两种组份连续且不断变化，调整后的纱线Y的线密度ρ′_y以及混纺比为：

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ρ}}_y=\frac{\mathrm{\ρ}}{V_q}*[(V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1})+(V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2})]$

$k_1=\frac{V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}$

$k_2=\frac{V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}};$

4)同时连续调整第一后罗拉和第二后罗拉的线速度，调整过程令第一后罗拉或第二后罗拉其中一个的线速度为零，且两者不同时为零，则实现纱线Y中一种组份的不连续，而另一种组份连续；此时所述纱线Y为单一基色纱线。

5.如权利要求4所述纺纱方法，其特征在于，在连续的时间节点T₁、T₂、T₃、T₄、T₅中，同时连续调整第一后罗拉和第二后罗拉的线速度，调整过程令第一后罗拉或第二后罗拉其中一个的线速度为零，且两者不同时为零，调整后的纱线Y的线密度和混纺比分别为：

①当(T₁≤t≤T₂)时：

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ρ}}_y=\frac{\mathrm{\ρ}}{V_q*V_z}*[(V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1})+(V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2})]$

$k_1=\frac{V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}$

$k_2=\frac{V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}$

②当(T₂≤t≤T₃)时

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ρ}}_y=\frac{\mathrm{\ρ}}{V_q*V_z}*(V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2})$

k₁＝0

k₂＝1

③当(T₃≤t≤T₄)时

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ρ}}_y=\frac{\mathrm{\ρ}}{V_q*V_z}*[(V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1})+(V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2})]$

$k_1=\frac{V_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}$

$k_2=\frac{V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}{V_{h1}+V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h1}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2}}$

④当(T₄≤t≤T₅)时

${\mathrm{\ρ}}_y^{\′}={\mathrm{\ρ}}_y+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ρ}}_y=\frac{\mathrm{\ρ}}{V_q*V_z}*(V_{h2}+\mathrm{\Δ}{V}_{h2})$

k₁＝1

k₂＝0

由此，实现纱线Y从混色——单一基色——混色——另一单一基色的色彩变化。

6.如权利要求3所述纺纱方法，其特征在于，所述前罗拉线速度保持恒定，所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度满足以下公式：

V_h1×ρ₁+V_h2×ρ₂＝常量

或：

即，单位时间内由后罗拉输入的两根粗纱的重量之和恒定，则实现最终获得的纱线的线密度恒定。

7.如权利要求6所述纺纱方法，其特征在于，，令ρ₁＝ρ₂＝ρ所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度满足以下公式：

ρ×(V_h1+V_h2)＝常量

或

则实现最终获得的纱线在保证线密度恒定的情况下的色彩调整。

8.实现上述方法的一种双色粗纱异同步二级牵伸实现混配色的纱线装置，其特征在于，其包括控制系统和执行机构，执行机构包括双组份分合式异同步二级牵伸机构、加捻机构和卷绕成型机构；所述二级牵伸机构包括一级牵伸单元和二级牵伸单元；所述一级牵伸单元包括组合后罗拉、中罗拉；组合后罗拉包括同一根后罗拉轴上并排设置的第一后罗拉和第二后罗拉；所述二级牵伸单元包括前罗拉和所述中罗拉。

9.如权利要求8所述装置，其特征在于，所述控制系统主要包括PLC可编程控制器、伺服驱动器、伺服电机。

10.如权利要求8所述装置，其特征在于，所述第一后罗拉固定设置在所述后罗拉轴上，所述第二后罗拉可转动设置在所述后罗拉轴上；牵伸过程中，所述中罗拉的速度固定且不大于所述第一后罗拉和第二后罗拉的速度之和。