CN1058814A - 利用拉伸技术的纺织加工 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种方法，任何短纤维或连续长纤维 均可象现用的连续长丝拉伸处理方法予以拉伸。以 简单连续且同时施加一单独动态拉伸力和加捻力，并 精确控制二者的相对量及纤维输入的速率，则每根单 一纤维得到均匀的拉伸处理，连续截面上的均匀性提 高。通过干式机械拉伸，可使棉纤维拉伸强度达每号 60克(1/8规)以上。本发明的方法能大幅度提高 连续长丝的拉伸均匀性，保持其原挤出时的均匀性， 以能进行多重连续处理。本发明能很好地整合入一 般的生产流程中。

Description

本发明涉及将每根单一纤维进行拉伸处理的方法，此纤维可为任何类型的天然或人造的短纤维和连续长丝，存在于厚度均匀的须条或多股须条中。将须条或多股须条内的每根单一纤维以精确的相对量同时进行拉伸和加捻，此单一纤维的净强度特性增进，亦改善了其它所要求的品质特性，同时单一纤维及输出须条或多股须条的连续截面均匀性地提高，扩大了此类纤维以及用此纤维制成织物及其他产品的实用性。

在须条或多股须条内的所有单一纤维本能地并有效地被抓住并经拉伸处理，几乎没有任何单一纤维能漏过此有效而均匀的处理。以精确的相对量连续且同时施加一动态之拉伸力及一动态之扭转力来完成此拉伸处理，用相应的装置比较容易解释本发明单一纤维拉伸处理的方法。然而，要解释须条或多股须条内，特别是每根单一纤维的情况是很复杂的。

当众多的纤维受到有效且均匀的拉伸时，须条或多股须条内的每根单一纤维实质上受到扭力、压力及拉力的作用。这些力从每根单一纤维的一端动态地传递到另一端（指短纤维），或从一拉伸点动态地传递到另一拉伸点（指连续长丝）。通过精密控制纤维间表面摩擦特性及挤压接触所产生的感应抱合力，每根单一纤维所受的这些力亦同时传递到与其接触的相邻纤维上。然后，凭籍精确控制所要求的感应 抱合力大小，每根单一纤维受到有效而均匀的拉伸处理，而不受牵伸，避免须条或多股须条的牵伸达到最大的实用程度。单一纤维是受到拉伸处理，但纤维须条或多股须条基本上未受牵伸。每根单一纤维的内部分子结构皆顺着纤维轴线方向，因而其强度特性增进，其他所求的品质特性亦皆改善。

在须条在多股须条内的纤维必须同时接受精确控制相对量的拉伸力及加捻力于某一实用程度内。如果加捻力对拉伸力之比例太大（感应抱合力太大），则纤维的蠕变和增长量太小，就无法进行最有效且均匀的拉伸处理。若此比例太小（感应抱合力太小），则有过多的纤维产生滑移或牵伸，因而导致无效及不规则的拉伸处理。

依据本发明的方法，对任何形式之短纤维施加精确相对量的拉伸加捻处理可几乎完全避免产生牵伸。本发明的主要目的是每根单一纤维得到最有效且均匀的拉伸处理，同时不对纤维须条及多股须条给以牵伸，拉力集中于拉伸单一纤维并使其长度增加，而避免耗费于牵伸作用。合意的牵伸加捻会阻碍有效的拉伸处理，正如本发明的拉伸加捻会阻碍合意的牵伸。

相对于合意的牵伸加捻而言，单一纤维的最有效的拉伸处理需要一相应的拉伸力，其大小恰好足以克服因同时的加捻处理而产生的相应压缩感应抱合阻力，拉伸力必须正好足以克服感应抱合力，以得到正确的纤维卷取长度的增加量而不致产生断裂。

对短纤维的一般牵伸加捻处理，其目的是求得纤维须条或多股须条的最有效且均匀的牵伸，而不是单一纤维的有效且均匀的拉伸，它需要一相对小的拉力或牵伸力以及一相当小的同时施加的加捻力。其结果是单一短纤维之间及相邻短纤维之间对此牵伸力的阻力相当小， 而却对其加捻力产生一足够阻力使得纤维分布具有适当的滑移。在牵伸加捻处理中，单一纤维承受相当小甚至没有拉伸力，但在沿每根单一纤维的全长上，却受到小量的摩擦滑移力。即使能测得单一纤维的任何有效且均匀的拉伸处理，亦是非常小量的。现有牵伸加捻技术的方法用来获得短纤维须条或多股须条最有效且均匀的牵伸，并非是单一纤维的拉伸。

由单一纤维构成的连续长丝具有连续的长度，所以它不适合作牵伸或牵伸加热处理。但是连续长丝却能适用于本发明的拉伸加捻处理方法，以获得最有效拉伸处理而不受到牵伸作用。与短纤维之使用本发明方法一样，拉伸力集中在连续长丝的拉伸上以使其长度增加，并可防止单一连续长丝因过渡牵引而断裂。

在本发明的方法中，连续长丝的最有效且均匀的拉伸处理也需要一相应的拉伸力，其大小恰好足以克服因同时的加捻处理而产生的相应压缩感应抱合力，而不使纤维断裂。与其他未充分利用拉伸加捻方法的传统连续长丝拉伸处理相比，本发明的方法大幅度地改善受拉伸处理连续长丝在全长度上的均匀性。

众所周知，对原始的压挤纤维施以拉伸处理，连续长度的均匀长丝的强度特性及实用性均可得以增进，其内部分子结构皆顺着纤维轴线方向。利用现有的拉伸处理所得的拉伸长丝在其连续长度上经常显示不规则的厚度变化或截面积变化。受拉伸程度较小者呈较厚，而拉伸程度较大者则较薄，此情况导致纤维全长上支数（重量/单位长度）的不匀。当拉伸程度增加或须经多次拉伸处理时，此不匀性及初始均匀性的损失将更加剧。

由上述这种长丝所机织或针织的织物使其在织物结构上显现不平坦。当此种织物染色时，拉伸程度小的部分吸收较少的染料，而拉伸程度大者，吸收较多染料，这样的织物通常不能使用。

除了这些缺点外，受到此类拉伸处理的长丝在后续的收缩处理时亦会产生卷曲现象，且在相同部分之毛细纤维亦因拉伸程度之不同而呈现不同程度的收缩。这将导致在收缩处理时收缩程度较大的毛细纤维会挤移收缩程度较小的，因此产生有起圈毛细纤维的收缩卷曲纤维。这在特定的用途上也许有其优点，但通常经过收缩处理的长丝必须具有平整的表面。

本发明的方法基本上可防止这些缺点及不规则性，并保留初始输入纤维固有的均匀性。在本发明方法的实际操作中，加捻及拉伸力量均匀地分布在每根长丝或毛细纤维全长上及其内部分子结构上。同时，此二力量亦被均匀地从每根长丝或毛细纤维传递到其所相邻的纤维上，而使之受到压缩抱合接触，此时多股纤维须条同时受到处理。

使用本发明的方法大大地改进长丝纤维（包括蚕丝等天然纤维）在其全长的拉伸处理均匀性，并同时增进其拉伸处理的效果（如同天然或人造短纤维所得），而此类纤维仍保留看来为先前技术充分利用的改善拉伸处理的潜力。

利用本发明方法之连续多重拉伸的长丝在其最大强度特性方面，也有实质的改善，（因为利用连续增量处理而非单一总量处理），并且亦至少保留其原始输入时的均匀性。迄今之前，能用于长丝纤维拉伸处理的方法或装置都很难实现连续多重拉伸，以致未能在实际中应用。在传统的拉伸处理方法及装置中，进行连续多重拉伸处理的主要限制在于这种处理不可避免地变化了纤维的平坦性，导致支数、染色及收缩卷曲的均匀性不规则而无法被接受，同时使得输入纤维的初始 均匀性也受到损失。

纤维强度特性类似金属线材强度特性，当纤维或金属线材在干燥环境下被拉伸而超过其弹性限度或屈服点，但未超过其断裂点或极限强度时，此时释除拉伸力，纵使会从完全变形之状态略有反弹，二者亦都无法回复到其原先的形状尺寸而变成另一形状。此后，它们的屈服点及断裂点升高到较原先拉伸强度为高的水平，且此二值的提高程度与其所受到的拉伸处理程度有关。

当上述的一个后续或连续的干式拉伸处理再施加于前面处理过的纤维或金属线材上，且超过其新的屈服点但仍低于新断裂点，则二者的屈服点及断裂点将又一次升高至更高程度。只要未达断裂点，数次多重或连续干式拉伸处理对此类纤维或金属线材都是可行的，一直到断裂点无法再提高且又未断裂为止。由此，强度特性及其他合意的品质特性均可实质地获得改善。当拉伸力愈小而使这些点的增加量愈小时，可相应地更多次的多重或连续处理。增加量的提高可获得最大效果。然而，可施行的增量处理次数亦有实用上的限制，耗费的时间及成本亦可能超过所得之效益。

金属线材的多重拉伸处理正常应用的次数按受处理的合金种类而定，从4次到12次不等。组成及特性大相径庭的各种类型的纤维，亦导致多重或连续拉伸处理的最佳次数有极大的差异。

在对任何类别的纤维用任何方法进行有效且均匀的拉伸处理，以获得最大实用效益及均用性时，有四个主要因素必须考虑。

第1，每根单一纤维，不论其长度如何，在其全长上均须受到均匀之拉伸直到最实用的程度。对短纤维而言，每根单一纤维自其一端至另一端皆须受到拉伸处理。而对连续单丝而言，自一选定的拉伸点至另一选定的拉伸点之间皆需受到拉伸处理。

第二，在每根单一纤维的拉伸处理期间内，连续施加拉伸应力的正确时间，较之快速而短时间的拉曳，可获得更有效且均匀之单一纤维拉伸处理。

第三，连续或不连续的单一纤维多重拉伸处理，较之单次拉伸处理，可提供更有效且均匀的单一纤维拉伸处理。

第四，多重拉伸处理间有正确的应力松驰时间，较之无应力松驰时间者，可提供更有效且均匀的单一纤维拉伸处理。

对先前的技术进行调查，有关牵伸加捻处理的专利有：

4，735，041  4/1988  Millardi  et  al;

3，151，438  10/1964  Althof;

2，688，837  9/1954  Hadwich;

2，608，817  9/1952  Reinicke;

2，143，876  1/1939  Harris;

1，922，950  8/1933  Harris;

1，922，949  8/1933  Harris;。上述的每一件专利均多次提到短纤维须条或多股须条的牵伸处理，却从未提到任何单一纤维或连续长丝纤维的物理拉伸处理。若在此类处理中产生合意的牵伸作用，则有效拉伸处理被抑制住。本发明的方法能对任何型式的短纤维或连续单丝同时施加或传递所需要的拉伸及加捻力，以获得最有效且均匀的拉伸加捻处理，然而，上述的先前技术的实施装置却无法做到。显然，对那些熟练工艺的人员来说，并不都知道一个较坚固且耐用的加捻装置可用来将牵伸加热处理转换成拉伸加热处理。

利用牵伸加捻处理短纤维以制成织物已超过5000年，但显然一直用的是有效合意的牵伸处理，而从未考虑对单一纤维进行有效而均匀的拉伸处理。本发明的拉伸加热处理，适用于任何类型的短纤维或连续单丝，人造的或天然的，此点显然在有关的技术中是很独特的，也具有商业上的潜力。

大多数的连续单丝的生产都至少运用一种专利方法进行拉伸处理以改进其强度特性，但经此类拉伸处理的长丝在其全长上的均匀性并不理想。有些专利亦连系到此类纤维在二拉伸点间的拉伸处理，但并未提到在精确控制相对量的情况下，加捻每一须条或多股须条的同时将每根单一长丝拉伸，以增进此种长丝拉伸处理在全长度上的均匀性，而本发明的方法则做到这点。

显然，约5000年以来，有关有效地拉伸处理任何单一纤维或连续长丝并加捻的思想和论述从未有过，申请人也并未发现在本发明前有任何足以显示有效拉伸加捻处理任何单一纤维的成功的证明。不仅明显地无任何直接的前例存在，并且本发明的新技术在纺织界及其他领域亦鲜为人知，本发明的目的与有关的先前技术之间的差别，在任何先前发明作成之时，或对任何熟悉此业的人来说都是不可知的。先前的发明者或专业人士显然全神专注于须条或多股须条的牵伸处理，而不是单一纤维的拉伸处理，亦并不企求将传统的牵伸加热转换成拉伸加捻处理。而先前发明的装置亦显然并不是用于本发明高难度的单一纤维有效且均匀的拉伸加热处理。

在对本发明有关的先前技术的调查中，除了上述的7项专利揭示了牵伸加热处理外，唯一与单一纤维的物理拉伸有关的专利为2，387，058  10/1945  Cerny“棉纤维之处 理”，专利分类号57-310，纺织、纺纱、加捻及加捻装置的方法。该方法中其短纤维没有任何加捻，专门述及了棉花短纤维须条在设定距离小于纤维长度的二拉伸点间先进行予处理，以便拉伸单一棉纤维而不使之断裂。反观本发明的方法，则为拉伸并同时加捻每根单一纤维，并精确控制二者的相对量，而其二拉伸点之间距离则大于任何受处理的短纤维长度，而不致断裂。

对美国专利2，387，058  10/1945  Cerny作了详细的分析，以确定其是否为本发明的前例。为了分析该专利与本发明在从单一棉短纤维的一端至另一端作拉伸处理的相对效果，首先对用二种方法分析之标准棉花束之定义予以说明。

简言之，该专利的棉花短纤维拉伸方法，如其所述，用钢夹去拉伸一重5mg有1575根平行纤维并仔细切成3/4吋长度的纤维小束，这些测试用纤维束是从经粗梳、牵伸并精梳的1 1/8 吋标准级手扯长度的原料纤维切取而得。这些切得之纤维束经精心清洁及手工梳理以除去外物并使纤维呈未扭曲的平行状态。此纤维束在标准大气条件下进行准备及存放。这些测试纤维束垂直地夹持在钢夹内，夹持距离为3/16吋，并确保每根单一纤维牢靠地夹住而不会滑移。

用此精心准备的纤维束来完成6组试验，从而得到精确的试验数据。不幸的是，这些测试仅与3/16吋长度的棉纤维有关，它们经精心整理并夹持在二钢夹之间。从原先1 1/8 吋原料纤维切得之其他单一棉纤维则或者被切断或者受到钢夹的压力。而这些纤维段并未受到拉伸处理，亦未出现在测试结果内。而受处理的3/16吋棉纤维在后续的测试中仍然固定在钢夹中。

在该专利中，经处理的3/16吋长的纤维未曾在二个钢夹之间切断，利用任何方法以此长度的纤维来制造有效拉伸处理的纱线或织物或任何其他纺织品，并确定此100%有效拉伸处理的棉纤维的使用性能。1 1/8 吋长的标准级纤维未被固定在为3/16吋长纤维进行有效拉伸处理的钢夹中，以便如3/16吋长被处理过的纤维（约16%有效拉伸处理）那样以其全长从钢夹中脱开并制成纱线或织物或其他纺织品，以确定此短纤维的使用性能。对被测试纤维中仅对3/16吋长的单一棉纤维的拉伸处理的测试结果，仅能代表所有此种单一纤维以其全长按此测试进行拉伸处理时可能有的结果，而不代表每根单一纤维之整个长度的测试结果。

类似此专利的实施测试近50年来在世界许多地区都有相似的结果。近来，大量的测试用以测定用本发明方法拉伸处理的任何纤维包括棉纤维的潜在使用性。而此受拉伸处理的棉纤维测试结果与上述6组棉短纤维拉伸处理的测试结果密切地相对应。

50年来的这种测试可得一结论：任何纤维，天然或人造的，皆可通过适当的拉伸处理而实质地获得改善，人造连续长丝的拉伸处理方法及装置亦经发展并取得专利，但此经拉伸处理的长纤在整个长度上的均匀性仍有缺陷，半个世纪以来，对有效拉伸处理天然短纤维以充分利用其已知的改良潜力的要求，已挫败了许多可能的发明者，美国专利2，387，058  10/1945  Cerny显然是关于棉纤维处理方法中唯一成功地得到专利者。

在Cerny专利中一种方法，它包括将多根未加捻的棉纤维排列成平行状;以足够力量夹持住每根单一纤维的两端避免在施加张力时产生滑移;对单一纤维施加足够的张力来拉伸而不使之断裂;同时被夹持住的单一纤维不会在夹持位置产生滑移。难以想象这种费力的方法能当真应用于商业上。

Cerny专利的另一方法是准备一厚度均匀排列平行的多根未加捻棉纤维组成的棉条，短纤维拉伸点间的距离短于棉条中棉纤维的长度，以使棉条中单一纤维的端部二个拉伸点以相同的力量同时被夹持，以拉伸棉条内的单一棉纤维而不致断裂，并得到与原有棉条相同厚度的棉条。在运CCenry专利的优选实施例中，一引伸机械用作棉纤维的拉伸处理装置，其生产量要比前述的利用钢夹及精心准备纤维束的要大，但其生产力反比于其所需的应力承受时间，其最大的实际产量可能仅为1 1/2 码/分。

从商业生产量来看，棉纤维只有当单一纤维长度随意混合时才是可用的。利用目前商业上可行的处理方法及装置将此类棉纤维整理成厚度均匀、排列平行无扭曲的棉条，它们需经粗梳、牵伸、精梳等处理。棉条内单一纤维的随意混合的长度，要使其厚度均匀，亦要沿着棉条处理流动粗线随意分布。要利用Cerny专利的任何方法，必须选定在二拉伸点间的短纤维拉伸区，并设定它小于此棉条内棉纤维的长度。拉伸区长度，无论3/16吋，2/3吋，或任何短于最长之受处理纤维者，在此区内一定会有部分单一纤维其端部无法在二个拉伸点同时受夹持而受到相同的夹持力。因此，此短纤维拉伸处理的效果会降低。

对上述专利的深入分析，清楚地显示，在利用任何短纤维拉伸方法时，每一纤维必须在其端点间受到有效拉伸以求100%的拉伸效果。设有一纤维其长度可供夹持或超出夹持点，夹持点之间的距离至少要与受拉伸的每根单一纤维的长度一样长，否则拉伸处理这类纤维的效果就会打折扣。因此，如Cerny专利方法所要求的，其短纤维拉伸区距离短于受处理的短纤维长度，根本无法达到100%的有效拉伸处理以符合商业要求。

上述对Cerny专利方法的分析亦清楚地显示，仅以单次拉伸处理的过程，在任何生产率下，最大有效拉伸处理的比例约为54%，而在正常生产率（约1 1/2 码/分）及最大所求应力承受时间时，其拉伸有效率约12%。Cerny专利的最佳实施例的生产率反比于应力承受时间，故降低生产量则可增加应力承受时间，然而这是低效的短纤维拉伸处理。更重要的是这种结果是无法接受的。

虽然大多数经处理的单一短纤维通过拉伸处理改善了其部分长度内的性质，但在其余长度则未受到拉伸处理的改善。这些纤维的耐应力程度完全不能改善，当受到高应力负荷时，在它们的最弱点（在其未拉伸部分）发生断裂，而在其有效拉伸部分则能承受此负荷。

当短纤维的长度比所选定的拉伸处理带距离为短时，Cerny专利的方法无法对这些纤维作拉伸处理。而当短纤维长于此拉伸距离时，则仅有部分长度得到强度特性的改善，而其余长度则一点也未改进。反之，使用本发明的方法，要求短纤维的长度皆长于拉伸处理带的距离，因此全部短纤维物可得到100%的有效拉伸处理。

Cerny专利方法的文献所公布的6组试验数据结果因此无法认为可达商业化，而其中3/16吋长之棉纤维也不适于商业用途。

相反，本发明的方法，用于拉伸处理任何类型的纤维，短纤维或连续长丝，天然的或人造的，可在单次拉伸处理过程中产生100%的拉伸处理。（多重连续处理则有更佳效果）。不仅如此，同时本发明亦可在100%最低所求应力承受时间下仍然不会降低其最大实际生产率（超过50码/分）或拉伸处理的均匀性。此生产率可毫不逊色地与最高生产率下的纱线成形方法及装置整体配合。每一纤维，无论其个别长度为何，在其整个长度上皆能有效均匀地自一端至另一端（短纤维），或自其一拉伸点至另一拉伸点（连续长丝）受到拉伸处理。拉伸处理带的距离仅须略大于短纤维中最长者，而此合意的距离可使连续长丝或短纤维在此距离中的拉伸处理均匀性达到理想程度。理想的应力承受时间亦可仅因增加拉伸点间的距离而得到，而不须降低生产率或均匀性。拉伸处理带的距离可大于100吋而不减损拉伸处理的效果和均匀性。

本发明的目的是提供一方法以使天然纤维，不论任何类别，短纤维或连续长丝，天然的或人造的，其在均匀厚度内的须条或多股须条可受到最有效且均匀的拉伸处理。此种单一纤维的净强度增加，同时其他所要求的品质特性以及其内部分子结构亦得以改善，生产出的须条或多股须条在全长上的拉伸均匀性皆比其输入时的状况为好，达到最大的实用程度。本发明的另一目的则为现有的拉伸处理短纤维或长丝技术的不足之处提供解决方法。

依据本发明，任何类别的每根单一纤维，在其输入时具有均匀厚度，可有效且均匀地受到拉伸处理。籍此，每根单一纤维在二拉伸点间之拉伸处理带中移送，拉伸处理带的距离设定必须：（1）大于短纤维中最长者;（2）能获得所要求的最小应力承受时间;（3）允许此种应力承受时间下获得最大生产率;（4）得到在全距离中所欲程度的拉伸处理均匀性。这样的纤维同时受到拉伸应力及产生压缩感应抱合力的加捻力，为求得适宜的拉伸加捻处理，此二种力具有精确的相对量，它适应于（1）相互之间，（2）输入的支数，（3）此 输入纤维特性所要求者，（4）达到理想的拉伸处理结果而不使纤维断裂。所施加的加捻相对于处理行进轴线方向可为顺时针也可为逆时针方向转动。

如果需要，拉伸处理带（位于二拉伸点之间）的距离可超过100吋而不会降低拉伸处理效果。此距离愈大则拉伸处理的均匀性愈佳。此距离可调整以配合生产率提高到最大极限（设计速率极限），同时亦能配合最小所要求的应力承受时间而不会减损拉伸处理的均匀性。

本发明方法的新颖性的主要特征之一是：不论任何长度的每根单一纤维都可利用拉伸加捻技术得到有效且均匀的拉伸处理，且能阻止对须条或多股须条使用牵伸加捻技术以达到最大的实用程度。为此，精确控制感应抱合力并将拉伸力传递至其内部分子结构以获得正确的处理。本发明的方法主要不是用以牵伸纤维，而是拉伸处理每根单一纤维的内部及外部结构。

用相似的方法对连续长丝进行拉伸处理已经商业化达数年之久，在此，内部分子结构顺着长丝轴线方向排列，然而，此长丝的拉伸处理在连续全长上的均匀性并不理想。因此缺点使其最大效果多少受到减损。本发明的方法，能令短纤维以类似长丝纤维的方式处理，且为自人类应用此方式以来首先具有商业条件者，而对长丝而言，则提供更有效且均匀的拉伸处理。

基本上，所有被认为已经利用到最大可用强度特性的天然纤维（非人造的），至今都未曾被充分利用到其最大实用且可以使用的程度。这些要求单一纤维获得更大使用的拉伸处理潜能，自人们使用它们以来，仍停滞而未有进展。

例如，对棉纤维而言，无论其不同的或特殊的生长条件，其抗拉强度很少能超过40克/号（1/8吋试规），通常在20克/号到30克/号之间。已知棉纤维强度可直接转换成织物强度，但很少能转换成纱的强度。然而因纤维强度增加而改善织物或最终产品仍是主要目的。

本发明中，经简单的干式机械拉伸处理后，使棉纤维的抗拉强度可超过60克/号。由经处理的纤维所制成的纱稍有改善，但由此制成具商业规模数量的织物有实质的改善。干式机械拉伸处理此纤维并不影响其后之湿处理，如热处理、化学或其他整理等。这些干湿处理有助于改善纤维，并彼此互补，其间稍有或没有减低它们的效益。本发明可良好地整合入一般纱线生产过程中。本发明可应用于干式或湿式处理，但单独的干处理或湿处理则要利用二者的附加改善措施。

如上所述，近50年来的实验室测试清楚地显示各类纤维皆可由干式机械拉伸处理予以实质地改善。比利时的一位研究者在其1970年发表的题为“以拉伸为方法以改进棉纤维强度”的报告中写道：“至今，用来拉伸纤维的拉伸方法尚未出现，值得大家关切并考虑”。本发明满足了此要求。

在进行探索测试以决定本发明方法的潜在范围时，发现所有测试过的纤维，不仅在强度持性上大大改善，在其他合意的品质特性上也有增进。譬如，利用本发明方法，以干式机械拉伸处理棉纤维，则可使其更结实，更挺直，更具韧性，并在强度特性方面更具回弹性，意外收获为其长度略有增长，长度均匀性更好，略细，较软并较明亮，更象真丝纤维。

利用本发明方法进行有效且均匀拉伸处理的任何纤维，可用来制 造改进甚多的织物以及生产成本很低的最终产品。如一特定面质及数量的棉纤维，在目前可生产9块100%棉布，但若在此前先经本发明方法进行有效且均匀的拉伸处理，则可制成12块或更多的100%棉布，并此织物之构造（经纬纱较少）及每平方码的重量（较轻）的改变是仍可接受的，只要所要求的织物强度仍然一样。每吋中经纬纱数减少将降低生产成本，而且只要织物强度仍符合要求，减耗棉布重量，从很多角度着眼，更是值得追求的。

利用本发明方法进行拉伸处理的棉纤维，其强度特性的增加，使其无须与聚酯纤维或其他高强度纤维混合就可制成易用织物及最终产品。因为经本发明方法进行有效且均匀拉伸处理的棉纤维已成为高强度之棉纤维。易用之100%棉织物因此有了实用性，同时我们也能期望100%使用本发明方法处理过的高强度棉纤维织成的织物不经混纺、丝光或其他类似化学处理;将此迄今生产的经过上述处理的织物具更高的强度。利用本发明方法有效地处理棉纤维可望生产纤维强度为80克/号（1/8吋规试验）的高强度棉纤维。棉花也将更具竟争力以对抗高强度人造纤维。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

这些图显示本发明的二个基本的实施例，它们是固定的输入单元和拉伸/加捻单元。本发明的多次或连续式单一纤维拉伸处理的三种结构具有不同的应力松驰时间。它们能满足为求得最大实用效益及均匀性的四大主要因素。

图1为简化的透视图，表示一连续多重处理的实施例，不提供任何应力松驰时间。

图2为简化的透视图，表示一不连续单一多重处理实施例，提供无限的应力松驰时间（数分钟至数小时或更多）。

图3为简化的透视图，表示一连续多重处理的实施例，提供有限的应力松驰时间（少于一秒至数分钟）。

上述的最有效且均匀纤维拉伸的第三要素，即“连续或不连续的单一纤维多重拉伸处理，较之单次拉伸处理，可提供更有效且均匀的单一纤维拉伸处理”。第四要素，即“多重拉伸处理间有正确的应力松驰时间，较之无应力松驰时间者，可提供更有效且均匀的单一纤维拉伸处理”。此后二要素受制于前二要素（每根单一纤维的处理，及应力承受时间）。通过在基本处理实体的操作中，对连续单一纤维拉伸处理采用多种变化来满足上述的要求。而这些基本处理实体必须能满足此纤维拉伸处理的前二要素。

下述本发明方法的实施例的三种纤维拉伸处理操作均可满足以上四个要素的要求，如附图所示。此三种型式的操作仅利用两个基本处理的实体（如附图所示）。

A.固定输入单元（4），

B.基本拉伸/加捻单元（6）

此三种型式的系列操作（第三要素），在多次连续单一纤维拉伸处理中对二基本处理实体利用操作方式之不同，可提供三种应力松驰时间（第四要素）。

此三种多重拉伸处理操作可提供不同的应力松驰时间，其型式为：

A.连续系列多重，零时间（NO），图1。

B.连续系列多重，有限时间（LTD）图3，

C.不连续单一多重，最大（MAX）图2。

由此得到从零到实用最大的应力松驰时间。在连续拉伸处理带（Zone）之间，可对这些时间加以选择，设定并使用至合意程度，或者不予使用。这些时间在不同的应力松驰时间处理区（Area）亦可以不同，且可为任意合意的程序。这三种操作可按连续混合方式或合意的顺序予以利用。

每一纤维拉伸处理带（Zone）的驱动元件必须精确控制其流动、拉伸及加捻率相互间的关系。第一带（Zone）（12）的输入流动率由固定输入单元（4）的驱动元件组合予以控制。拉伸/加捻单元（6）之拉伸及加捻率由其自身的驱动元件组合所控制。连续喂入的须条或多股须条（8）之每单位长度的特定捻数由输入支数（须条及多根须条之每单位长度的重量）之平方根及所选定的多重加捻所决定。加捻率及选定的拉伸率设定在拉伸/加捻单元（6）之驱动元件内以求精密控制。

当具有连续多重拉伸处理时，一纤维拉伸处理带（Zone）之输出流动率本能地成为后续的纤维拉伸处理带（Zone）之输入流动率，任何后续的纤维拉伸处理带（Zone）之加捻率及拉伸率皆如同下述第一对的设定及控制，只有当被拉伸处理过的须条（8）因先前拉伸带的处理而致其长度上的截面积减少（支数改变）时例外。每一拉伸/加捻单元（6）的加捻率及拉伸率可因处理带（Zone）之不同，按任何合意的顺序作不同的选择、设定。

凭着简单地连续且同时地施加一单独动态拉伸应力及一单独动态加捻应力，且精确控制其相对量及输入流动率，每一纤维拉伸处理带均可提供有效且均匀的纤维拉伸处理。

这三种拉伸处理操作的实施例中（图1，2，3），固定输入单元（4）作为二基本处理实体之一，它包括一个驱动输入辊（1）及一被动压辊（5）。此固定之装置可在平行于纤维处理流动途径（8）垂直轴线的范围（11）内上下调整（不一定需要垂直）。此调整范围（11）是为设定二对拉伸处理辊（1，5及2，7）间的距离，即纤维拉伸带（12）所需的。被动压辊（5）对驱动输入辊（1）的压力（10）是可按要求调整设定的。这对辊子的表面可按需要任意组合。

另一基本处理实体为拉伸/加捻单元（6），它包括一加捻装置（3），此加捻装置与驱动输出拉伸/加捻辊（2）及被动辊（7）形成一整体。另有一固定的壳体（14），如同固定之输入单元（4），在此壳体内，加捻装置（3）连着驱动输出拉伸/加捻辊（2）及压辊（7），以一整合单元横向地以纤维处理流动途径（8）为轴线而转动。具整体功能的组件（3，2，7）的整个横向转动提供了精确的加捻量，并传给进行拉伸处理的须条或多股须条。此装置经由驱动输出拉伸/加捻辊（2）及被动压辊（7）以稍大于上部拉伸辊对（1，5）之转动速率而转动，亦同时提供并传递所需要程度的纤维拉伸应力。整个拉伸/加捻单元装置（6）可在平行于纤维处理流动途径（8）的调整范围（15）内上下调整，如同固定输入单元（11）一般，亦不一定需要垂直。这些调整范围（11，15）是为设定每两对纤维拉伸处理辊时（1，5及2，7;2，7及9，7）之间距离，即纤维拉伸带（12，13）所需要的。加捻装置（3）及与其成整体的拉伸/加捻辊对可顺时针（Z捻）或反时针（S捻）方向横向地转动。被动压辊（7）施加于驱动输出拉伸/加捻辊（2）之可调压力（10）可依需要而设定。拉伸/加捻辊对（2，7）的辊子表面可按要求任意组合。

连续系列多重，零时间（图1）：

零时间：此拉伸处理操作不提供应力松驰时间，使用一个固定输入单元（4）（简称F单元），及多重拉伸/加捻单元（6）（简称S/T单元）。

第一带：处理流程序列：输入须条或多股须条（8）籍固定输入单元（4）（F单元）而输入第一纤维拉伸处理带（12）（第1带）。设定于F单元1，5处的输入拉伸点及第一个S/T单元2，7处输出拉伸点（拉伸辊的两个有效作用点）间的距离定为第一带（12）的范围。

第二带：第一带12的输出拉伸点（2，7）（属第1S/T单元）本能地成为第二带13的输入拉伸点（2，7）（属同一第1S/T单元），即受处理的纤维（8）立即自第一带（12）传送入第二带（13），现在设定在属第一S/T单元输入拉伸点2，7及属第二S/T单元输出拉伸点9，7间的所需距离则定为第二带（13）的范围。任何后续的处理带可同样地籍利用单独后续的S/T单元（6）而予以界定。若无后续处理带时，第二带的输出须条或多股须条（8）可恰当地收集以供后续处理，或当此纤维拉伸处理操作配合其他后续操作时，可直接输入下一道处理。

连续系列多重，有限时间（图3）：

有限时间：此拉伸处理操作提供有限应力松驰时间（少于一秒至数分钟），它利用一F单元（4）及一S/T单元（6）形成一串联对（4/6）而界定每一带/区（纤维拉伸处理带/应力松驰时间区之简称）串联对的处理流动空间。

第一带：处理流程序列：第一带（12）之界定方式相同于上述无应力松驰时间操作者（即零时间：第一带）的（12）

第一区，为了在第一带（12）及第二带（13）之间提供有限制的应力松驰时间（少于一秒至数分钟），一第二F单元（4）被设置在距离第一S/T单元（6）一合意的距离处（不必与处理流动途径成一直线，因为此须条为松驰状态）。当处理中的纤维（8）自第一带（12）即刻传送到第一区（16）时，第一带12之第一S/T单元的输出拉伸点（2，7）就本能地成为第一区（16）（即从2，7至1，5）之第一S/T单元的输入松驰点（2，7）。设定在第一S/T单元的新输入松驰点（2，7）与第二F单元的输出松驰点（1，5）之间所欲区距离（18）界定为第一区（16）的范围。

第二带：当受处理纤维（8）自第一区（16）传送至第二带（13）时，第一区（16）之第二F单元之输出松驰点（1，5）本能地成为第二带13之第二F单元输入拉伸点（1，5）。在第二F单元之输入拉伸点（1，5）与第二S/T单元输出拉伸点（9，7）之间所设定的带距离界定为第二带（13）的范围。

第二区：使用第三F单元以便在第二带（13）及第三带之间提供有限之应力松驰时间，若无第三带，则第二带（13）之输出纤维须条（8）被收集以供后续处理，或者当此纤维拉伸操作配合其他后续操作时，可直接送至下一处理过程。若还有第三带使用，受处理纤维（8）自第二带（13）传送至第二区（17）时，则第二带（13）之第二S/T单元之输出拉伸点（9，7）本能地成为第二区（17）之第二S/T单元输入松驰点（9，7）。在第二S/T 单元输入松驰点（9，7）与第三F单元之输出松驰点之间设定的所欲距离界定为第二区（17）的范围。任何后续之带/区串联对之处理流动空间，皆同样地可籍使用任何后续F单元（4）及S/T单元（6）之串联对（4/6）而界定。

不连续单一多重，无限：

最大，此处拉伸处理操作提供无限之应力松驰时间，并使用一个F单元（4）及一个S/T单元（6）。此操作需要收集纤维须条（8）以使其任何长度都能自由地得到合意的应力松驰时间。在先后二不连续单一多重拉伸处理操作之间，或其他后续操作之间的应力松驰时间可从几分钟至数小时或更多。

第一带：处理流动序列：此第一带（12）之界定方式相同于上述第一带（12）（零时间）或第一带（12）（有限时间）的应力松驰时间操作。任何后续“最大”型之纤维拉伸处理都同样地利用任何后续之一单独F单元（4）及一单独S/T单元（6）来界定。

对上述较可取的实施例说明可概述如下：本发明的方法很容易转化成操作简便行之有效的高效装置。操作时仅需放置彼此分开的一F单元及-S/T单元，设定拉伸速率数及加捻速率常数使之与F单元的速率成一定比例，以便对任何类型的纤维作有效且均匀的拉伸处理。除需要最大实用结果外，这些条件即已足够。

若要求最大实用结果，则需要连续处理。欲处理纤维的种类、特性及所要求的结果决定了上述三种连续处理型式中特有一种的使用。

本发明方法的三种拉伸处理操作实施例仅是二个基本处理实体之选择应用而已，即固定输入单元及拉伸/加捻单元。对任何纤维的拉伸处理，操作上须选择从零到最大实用之应力松驰时间。所有纤维特 性都具有很大的可变性，潜在的所要求的拉伸处理结果也一样，此二者决定应力松驰时间之使用。因此，较可取作法是使用适当数量的二基本处理实体以装配成所希望的型式。固定式拉伸处理操作实施例之型式较不可取。故而这种结构型式的改变型为本发明之较可取实施例。

本发明方法的特别实施例及处理之可变性已如上述并图示以表明本发明原理之应用。应当认为，本发明之其他实施例对技术及设备可作不同的改造，都在本发明之原理内。

Claims (4)

1、一种拉伸处理方法，用以将有实质厚度而被输入的任何类型的每根单一纤维予以拉伸处理，此方法包括下述步骤：

a.提供一装置以一所期望的输入速度将此输入纤维送进一纤维拉伸处理带；

b.在二拉伸点之间提供一纤维拉伸处理带；

c.调整此二拉伸点使之隔一距离，并将其设定成至少大于最长之短纤维；得到合意的最小应力承受时间，允许此应力承受时间下得到所希望的生产率；在此距离上得到所希望的拉伸处理均匀性；

d.提供一加捻装置，以供在此纤维拉伸处理带内，在加捻率对输入流动率的合意的相对量下，加捻此输入的纤维，以确实地防止单一纤维之间相对地滑溜或牵伸；

e.提供一装置，以供在此纤维拉伸带内，在拉伸率对输入流动率的合意的相对量下，同时地拉伸此输入之纤维，以使每根单一纤维皆同时承受实质的加捻及拉伸，拉伸对加捻的相对量要精确地控制，以适应于：相互之间；输入的支数；输入纤维的特性要求；得到所要求的拉伸处理结果而不致使纤维断裂；由此，输入的纤维的净强度得到增加，每根单一纤维的分子结构被改变并改善，而且其输出纤维在整个长度上的均匀性亦得以改善。

2、根据权利要求1中所述的拉伸处理方法，其特征在于：此方法应用于多个连续单一纤维拉伸处理中，该方法包括下列步骤：

f.提供一装置以卷取前一个纤维拉伸处理带所输出的纤维，并以所要求的处理流动率将此纤维喂入一后续纤维拉伸处理带，其间通过一应力松驰时间区，使前一拉伸处理带处理之单一纤维得到有限应力松驰时间，籍此提供此纤维连续不断的拉伸处理;

g.在前一纤维拉伸处理带之输出点与后续纤维拉伸处理带之输入点之间提供一应力松驰时间区;

h.调整输出点及输入点之间的距离，并设定各自的速率，以得到合意的最小且有限的应力松驰时间，在允许此应力松驰条件下，得到所要求的生产率;

在此方法的连续应用中，使接受a至e步骤拉伸处理的每根单一纤维解除所受之应力。

3、根据权利要求1中所述的拉伸处理方法，其特征在于：此方法应用于多个连续单一纤维拉伸处理中，该方法包括下列步骤：

f.提供一装置，在其任何后续之纤维处理之前，卷取并暂存前一纤维拉伸处理带输出之纤维，使前一拉伸处理带处理之单一纤维得到无限的应力松驰时间。在此方法的连续使用之间，使接受a至o步骤拉伸处理的每根单一纤维，无限制地解除所受之应力。

4、根据权利要求1中所述的拉伸处理方法，其特征在于：此方法使用在多个单一纤维拉伸处理中，该方法包括以下步骤：

f.提供a至e步骤所述的连续拉伸处理，此单一纤维之前一个拉伸处理带之处理并不提供应力松驰时间，前一纤维拉伸处理带之输出点亦同时成为后续纤维拉伸处理带之输入喂给点，此后续带之拉伸处理，如步骤b至e所述，一直持续到完成为止，以提供无应力释除之连续拉伸处理，使之适用以此方法连续使用间的接受步骤a至e的拉伸处理的每根单一纤维。

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