CN107190391B - 长丝束变张力自然汇聚耦合包缠渐变纺纱机构与方法及用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种长丝束变张力自然汇聚耦合包缠的渐变纺纱机构与方法及用途。该机构是由一个可精准调节长丝束张力、可使长丝束与短纤须条的自然汇聚点发生左右、上下移动的张力控制器，具有定位与展开功能的集束器，以及张力调控机构构成。其复合纺纱方法是通过长丝束张力的周期或变周期调控，在自然汇聚点处，实现长丝束对短纤须条的包缠和反之，即短纤须条对长丝束的包缠，而形成周期或变周期颜色、表观纤维组份外观形态和力学性质渐变的耦合渐变复合纱。所得渐变复合式可直接用于特殊颜色或功能纹理、结构纹理和力学性能分布特征的织物。

Description

长丝束变张力自然汇聚耦合包缠渐变纺纱机构与方法及用途

技术领域

本发明涉及一种耦合包缠的渐变结构纺纱机构、方法及其用途，属于环锭纺纱技术领域，特别是一种长丝束变张力自然汇聚耦合包缠的渐变色纺纱机构、方法及其用途。

背景技术

直接在纺纱机上进行可控渐变色的纺纱方法出现于上世纪40-50年代在环锭纺纱机上的复合纺纱技术后，即短纤须条/短纤须条(S/S)复合纺纱方法之后出现创新性纺纱方法，与长丝束/短纤须条(F/S)复合纺差不多在同期，在60年代末到70年代，仍属实验室技术而未公开。渐变色纺纱与复合纺纱最为本质的区别在于，渐变色纺纱是沿纱线的轴向，纤维的含量发生变化；而复合纺纱是在纱线的径向，纤维的分布发生变化。

目前已公开的渐变纱纺纱原理是双组等细度的短纤须条、以互补(即耦合)的不同喂入量来调控在成纱中的百分比，达到成纱颜色在两须条色间的来回变化。而成纱的粗细理论上始终不变，即理论上纱条条干均匀不变。

国内以此原理纺纱的代表性的形式称为“段彩纱”，因为渐变过程很快，而稳定喂入比期是主体段而得名。其主要成形方法有两种，即三罗拉细纱机、四罗拉细纱机法。

三罗拉的段彩纱纺纱技术，如谢春萍的专利一种段彩纱的生产方法(专利号：CN102409445A)在环锭细纱机上的中、后罗拉钳口分别喂入粗纱条，使用两套伺服系统单独控制中罗拉和后罗拉，以达中后罗拉配合变速的方法纺制段彩纱。张洪的专利一种多组分纤维段彩混纺纱的制作方法(专利号：CN102517699A)通过加载ZJ-5A型智能竹节纱控制器的环锭细纱机通过混纺的办法生产段彩竹节纱。陈伟雄的专利一种环锭纺段彩纱及其成纱方法和装置(专利号：CN102560759A)在三罗拉细纱机的中、后罗拉轴上分别加装固定和活套罗拉，实现三轴系五罗拉复式同轴双牵伸纺纱，将两种不同组分或不同色彩的纤维，分段以设定的长度及不同组分组合，捻合成具有等线密度、有段彩效果的纱线。张洪的专利一种赛络纺段彩纱的生产方法(专利号：CN103290582A)使用一种中后罗拉配合变速生产段彩纱的伺服电机竹节纱控制装置，生产一种赛络纺段彩纱。朱预坤的专利一种索罗纺段彩纱的生产方法(专利号：CN103361809A)使用一种中后罗拉配合变速生产段彩纱的伺服电机竹节纱控制装置，结合索罗纺纺纱工艺而生产段彩纱。陈伟雄的专利一种段彩纱纺纱方法及纺纱牵伸机构(专利号：CN102733031A)将两粗纱分别经后固定罗拉和后活套罗拉喂入，合理调控两粗纱的喂入速度而保持总喂入量不变，实现等线密度喂入纺纱。王晓秋的专利一种具有多色彩及夜光效果的段彩纱及其生产方法(专利号：CN103014977A)将粗纱分别从中罗拉、后罗拉喂入，经伺服电机控制装置改变罗拉速度，瞬间改变罗拉单位时间内的粗纱喂入量，从而达到段彩的目的；刘新金的专利一种棉/绢丝段彩纱及其生产方法(专利号：CN104818559A)将彩色绢丝粗纱作为饰纱从后罗拉间断喂入，白色棉粗纱作为基纱从中罗拉喂入，两者经前区牵伸，在前罗拉钳口汇合后加捻成纱。刘新金的专利(专利号：CN105821532A)三罗拉分别由伺服电机带动驱动，同时在中罗拉轴上连接有第一罗拉套和第二罗拉套，主体粗纱由后罗拉连续喂入，辅助粗纱由中罗拉间断喂入，实现段彩纱的纺制。刘新金的专利(专利号：CN105714430A)三罗拉分别由伺服电机带动驱动，是通过第一粗纱和第二粗纱同时由后罗拉喂入，后皮辊采用直径不同的两段式结构，中罗拉采用两段控制结构，实现双色段彩纱的纺制。薛元的专利三元色粗纱混配生产幻彩纱的方法及该方法制备的幻彩纱(专利号：CN103924341B)使三元色纱耦合牵伸系统的后罗拉嵌套在芯轴上的三段环圈相互独立转动，且保持三个环圈的表面线速度之和为常量，或三个有色粗纱的牵伸倍数的和为常量，从而获得粗细均匀、色彩任意的段彩纱。俞洋的专利一种三罗拉超大牵伸段彩纱生产方法(专利号：CN103361807A)通过后罗拉段彩伺服电机和若干可定位的牵伸齿轮组合而生产超大牵伸段彩纱的生产方法。张利强的专利(专利号：CN105714429A)提出一种机械式段彩纱生产装置，通过改造并设定特殊结构的后罗拉驱动齿轮，得到一定要求的双色段彩纱等。这是一种双须条差动式的渐变调节的渐变纺纱方法，其致命弱点是成纱的粗细差异大、强度低，双机构牵伸互补的一致性低、且能耗大。

四罗拉的段彩纱纺纱技术，如李恩生的专利一种段彩纱及其纺纱装置和纺纱方法(专利号：CN1493725A)在普通三罗拉细纱机后方加装一根喂入罗拉。一组纤维须条经第四罗拉喂入，而后经正常牵伸工艺输出，另一组纤维须条经第三罗拉间歇喂入后与第一组纤维须条汇合加捻成纱。钱文龙的专利渐变多彩纱的生产方法(专利号：CN101812753A)在毛纺细纱机的牵伸机构中添加一根后罗拉，两根后罗拉根据成纱颜色的变化要求分别交替喂入不同颜色的纱线，通过两个单独的伺服电机分别控制，并且使两组不同输入速度的纱线的输入总定量保持不变，在中罗拉后方处汇合并依次经中罗拉、前罗拉而加捻成纱。刘新金的专利一种段彩纱纺纱装置和纺纱方法(专利号：CN105624872A)、一种多粗纱喂入纺纱装置和纺纱方法(专利号：CN105624848A)均采用四罗拉牵伸，四罗拉均采用单独的伺服电机控制。谢春萍的专利一种多组分多色彩段彩纱线的纺纱方法(专利号：CN103374774B)在包含四罗拉四皮圈三区牵伸形式的超大牵伸细纱机上采用三粗纱喂入方法生产段彩纱。这是一种渐变调节范围有限或称更小的渐变纺纱方法，其不考虑互补性，只是添加有色须条量的多少的变化、能耗更大。

国外也有此方面的报道，如J.W.Lambert的专利一种花式纱线的生产方法(专利号：US4041690，1977年)在前罗拉的后上方加装一组罗拉及皮圈。基纱条正常喂入，饰粗纱通过调节加装罗拉速度，获得不同程度的细化牵伸，进而与正常输出的须条汇聚成竹节纱，使其纵向呈现渐变色彩。其原理、渐变色效果和缺陷同前述四罗拉的段彩纱纺纱技术。

由于上述两种段彩纱的纺纱原理均为喂入式的渐变调控，故必然存在a)成纱的条干均匀的下降及因此纱线强度的下降，因为各须条的条干均匀性和成纱条干均匀性在成纱过程中都在下降，无互补机制；b)喂入式无法实现一须条的零喂入，因为这无法连续纺纱，而且在低比例喂入时极易断头，故成纱变粗，因不适于高支纱；c)喂入式段彩纱的机构复杂、调控困难、不匀大、能耗高、效率低。其他两种也称为段彩纱，如针梳并条工艺进行段彩配色法、并条机分段喂入法。这两种生产技术通过多点位对有色纤维条分段喂入，形成段彩纤维条，而后经过粗纱和细纱工序纺制段彩纱，均不属于环锭纺纱技术，而且是相对工艺简单和长片段变色的常规纺纱，即纱条长度方向上原颜色规律不变的一段纺纱。

T.Shibazaki的专利(专利号：US4711080，1987年)通过在前罗拉的前部加装两只反向气流喷嘴，通过改变相关工艺参数而形成内外纱线的互换包缠，最终使纱线表面呈现渐变效应。其原理不同于上述方法，是纤维须条的的含量不变，只是通过改变吹气方向使两纤维须条互换地包缠渐变，这是在基本原理上与本发明相对最为接近的原理。但是，喷气方式对短纤维须条来说，其一、将引起飞花混色疵点和纤维排列紊乱模糊化，即渐变色的钝化和糊化；其二、喷气将显著增大能耗和噪音；其三、同样存在上述方法无法做到完全包缠，即0或1的包缠。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：成纱条干的不匀大，变色效果差和渐变色跨度小和无法调整，以及局限中、低支纱。

为了解决上述技术问题，本发明的原理是使短纤须条与长丝或纱线的加捻汇聚点移动到短纤须条的轴线上时，形成长丝或纱线对此须条的包缠覆盖，而呈其色。反之亦然。而且还采用功能或性能差异的纤维须条，以形成纱线在两纤维体颜色或功能间的渐变变换，而成渐变色纱和渐变功能纱，统称为渐变结构纱。因此，通过汇聚针控制汇聚点的位置及其移动速度和周期，以及精准调控长丝或纱线张力的张力控制器，就能实现不同的变色长度、变色速度，即成纱的变色效果。而须条的耦合比为常数，即细度不变；而覆盖比任意可调。

本发明的具体技术方案是提供了一种长丝束变张力自然汇聚耦合包缠渐变纺纱的机构，其特征在于，包括：

可精准调节长丝束的喂入张力，并可使长丝束与短纤维须条的自然汇聚点发生左右、上下移动的张力控制器；

集束器，位于前罗拉后部，具有对短纤须条定位与展开功能；用于调节、控制张力控制器的张力调控机构。

优选地，所述长丝束的喂入张力为零时，长丝束与短纤须条的自然汇聚点向短纤须条轴移动，所述长丝束的喂入张力增大时，长丝束与短纤须条的自然汇聚点向长丝束轴移动。

优选地，所述张力调控机构包括频率发生器和调控芯片，张力调控机构通过张力控制器使得长丝束的喂入张力发生周期性或非周期性不同频率的变动，由此使长丝束与短纤须条相互耦合包缠比发生对应频率的变化，在成纱后形成不同波长的周期性和非周期性变化的渐变结构纱。

优选地，所述长丝束与短纤须条相互耦合包缠比在0∶1～1∶0间变化。

优选地，所述前罗拉包括前下金属罗拉和开有槽口的前上皮辊罗拉，其中，槽口为直槽、弧形槽、铺展槽或梯形槽。

优选地，所述集束器为喇叭形，具有扁平豆形出口或跑道形出口，通过所述集束器获得扁平状短纤须条的输出与对长丝束的包缠。

本发明的另一个具体技术方案是提供了一种基于上述的复合纺纱机构的耦合包缠的渐变复合纺纱方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、短/长喂入准备：短纤须条由后罗拉喂入，经中罗拉和前罗拉的牵伸和挤压而变成扁平、伸直状短纤须条，并在喂入前罗拉前经过集束器被展平为一定宽度的短纤须条喂入前罗拉；长丝束经张力控制器和张力调控机构获得周期性或非周期性变化的张力后，绕经可左右移动的导纱钩，直接喂入前上皮辊罗拉的槽口中，与短纤须条呈一定间距地喂入前罗拉钳口；

步骤二、自然汇聚点加捻复合：从前罗拉钳口输出的长丝束先以高张力伸直状输出在初始汇聚点处；同步从前罗拉钳口输出的短纤须条，在包缠力的作用下，与长丝束在初始汇聚点汇聚，形成短纤须条对长丝束层状覆盖式的最大包缠；然后，通过张力调控机构调控长丝束张力，使其张力逐步减小，长丝束与短纤须条的自然汇聚点开始从初始汇聚点位向短纤须条伸直点位移动，自然汇聚点发生左移，短纤须条在长丝束的包缠比逐渐减少，而长丝束逐渐外露，并逐渐由被包缠转变为包缠长丝束，当自然汇聚点达到短纤须条伸直点位时，即短纤须条伸直时，无张力或超喂的长丝束对短纤须条实施最大的螺旋式的包缠，此完成一次相互耦合式的渐变包缠的交换；

步骤三、回复耦合包缠：所述的自然汇聚点由短纤须条伸直点位回退初始汇聚点位，同步，无张力或微超喂的长丝束的张力同步递增，长丝束对短纤须条的包缠比逐渐减少，而短纤须条逐渐外露并包缠长丝束，最后自然汇聚点退到初始汇聚点位，短纤须条对长丝束实施最大层状覆盖式的包缠，此又完成一次相互耦合式的渐变包缠交换；

步骤四、自然汇聚包缠成纱：重复步骤二和步骤三，实现包缠耦合渐变的成纱。

本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的纺纱机构或上述的纺纱方法的应用，其特征在于，用于表观或表层的颜色或组成成分沿纱轴方向发生耦合渐变的结构纺纱，以获得渐变纱；

本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的纺纱方法得到的渐变纱的应用，其特征在于，用于直接织造成特殊颜色或功能纹理效果的织物，或采用渐变组份的渐变纱先织成织物，再给予染色而获得如同渐变色纱所获得的特殊颜色和纹理效果的织物，且不同部位具有不同的触感。。

相比于现有的喂入式的渐变调控，本发明：a)须条不匀保持不变，且合并成纱时，成纱强度提高；b)为包缠覆盖式，可以做到全色段(即相当于零喂入)，且低比例包覆是强项，适于高支纱纺纱；c)机构简单有效、调控精准，低耗高效。

本发明的有益效果在于：①仅在普通环锭纺细纱机上增加一个对短纤须条起定位和聚拢作用的集束器、长丝束张力控制器和张力调控机构，就能够成功纺制耦合包缠渐变结构纱，无需拆装细纱机原有零部件，方法简捷、实用；②通过对上述长丝束张力作周期性或随机性的调控，可获得具有不同包缠风格的渐变结构纱；③由于两轴系纤维体本身的喂入比不变、故成纱均匀度更高，故其强度高、适于高、中、低纱支的纺纱；④可以任意选择纺织用短纤以及长丝或纱线，进行耦合包覆式渐变结构纺纱，在纱线轴向呈现多颜色组合的新风格；⑤所得耦合包缠渐变纱可用于穿着、装饰用、家用的技术纺织品及用于一些特殊领域；⑥该渐变纱的成功纺制可为先进纺纱技术的创新提供有力借鉴。

附图说明

图1是长丝束变张力自然汇聚耦合包缠渐变复合纺纱原理图；

图2是长丝束与前上皮辊罗拉的配置方式示意图；

图3为四种槽口形式示意图；

图4是长丝张力控制器及其调控机构的连接示意图；

图5A是集束器内通道结构扁平豆形截面示意图；

图5B是集束器内通道结构跑道形截面示意图；

图6是渐变纱的成纱渐变颜色三角波、梯形波、正弦波、双变频三角波波形示意图；

图7是渐变纱的渐变纱段的覆盖长度测量示意图。

图中：1-长丝束张力控制器；2-张力调控机构；21-频率发生器；22-调控芯片；3-集束器；4-导纱钩；5-短纤须条；6-长丝束；71-长丝束全包缠短纤渐变复合纱；72-短纤全包缠长丝束渐变复合纱；81-前下金属罗拉；82-前上皮辊罗拉；83-槽口；83a-直槽；83b-弧形槽；83c-铺展槽；83d-梯形槽；9-中罗拉；10-后罗拉；11-前罗拉钳口。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，下面结合具体实施例，并附图作详细说明如下。应理解，这些实施例仅用于说明本发明。

如下实施例旨采用了如图1-图5所示的一种长丝束变张力自然汇聚耦合包缠的渐变S/F或S/Y结构纺纱机构，包括一个可精准调节长丝束6张力、可使长丝束6与短纤须条5的自然汇聚点发生左右、上下移动的张力控制器1，一个位于前罗拉8后部、具有对短纤须条5定位与展开功能的集束器3，以及张力调控机构2等。

张力控制器1是作所述长丝束6喂入张力变化的张力控制器，所述的喂入张力变化是指喂入张力为零时，长丝束6与短纤须条5的自然汇聚点向短纤须条轴移动；所述的喂入张力增大时，长丝束6与短纤须条5的自然汇聚点向长丝束轴移动。

张力调控机构2包括频率发生器21和调控芯片22，可实现长丝束6张力的周期性或非周期性不同频率的变动，由此可使长丝束6与短纤须条5相互耦合包缠比发生对应频率的变化，在成纱后形成不同波长的周期性和非周期性变化的渐变结构纱。通过长丝束张力的调控，可实现长丝束：短纤须条的包缠比在0∶1～1∶0间变化，即完全被包和完全包覆之间变化。

前罗拉8包括前下金属罗拉81和开有槽口83的前上皮辊罗拉82。槽口包括直槽83a、弧形槽83b、铺展槽83c和梯形槽83d四种形式。

其中，在普通环锭细纱机上增设的所述用来控制短纤须条定位的集束器3设有喇叭口形状通道，两种形式均作了选择，具体见实施例1-4的表中。其作用使增加平整和须条束宽，以达更好包覆目的。

本发明所述短纤须条是由纺织常用纤维制成的粗纱条在环锭纺细纱机的后罗拉以纺纱牵伸的自然张力喂入，再经皮圈罗拉和前罗拉的牵伸所得到的平行伸直的短纤维须条，所述长丝或纱线亦由纺织常用纤维制成。本发明所述的环锭纺细纱机是指本领域技术人员公知的各种环锭纺细纱机，如市售的各种环锭纺细纱机。

具体实施步骤为：

步骤1)在普通环锭细纱机上增加一个用来控制短纤须条定位的集束器3。将粗纱筒上的粗纱条从环锭细纱机的后罗拉喂入，经后罗拉10与中罗拉9以及中罗拉9与前罗拉8的二级牵伸后形成短纤须条5；长丝束6经张力控制器1和张力调控机构2获得周期性或非周期性变化的张力后，绕经可左右移动的导纱钩4，直接喂入前上皮辊罗拉82的槽口83中，与短纤须条5呈一定间距地喂入前罗拉钳口11；

步骤2)从前罗拉钳口11输出的长丝束6先以高张力伸直状输出在A点处；同步从前罗拉钳口11输出的短纤须条5，在包缠力的作用下，与长丝束6在A点汇聚，形成短纤须条5对长丝束6层状覆盖式的最大包缠；然后，通过张力调控机构调控长丝束张力，使其张力逐步减小，长丝束与短纤须条的自然汇聚点开始从A位向B位移动，自然汇聚点发生左移，短纤须条5在长丝束6的包缠比逐渐减少，而长丝束6逐渐外露，并逐渐由被包缠转变为包缠长丝束6，当自然汇聚点达到B位时，即短纤须条5伸直时，无张力或超喂的长丝束6对短纤须条5实施最大的螺旋式的包缠，此完成一次相互耦合式的渐变包缠的交换；

步骤3)所述的自然汇聚点由B位回退复A位，同步，无张力或微超喂的长丝束6的张力同步递增，长丝束6对短纤须条5的包缠比逐渐减少，而短纤须条5逐渐外露并包缠长丝束6，最后自然汇聚点退到A位，短纤须条5对长丝束6实施最大层状覆盖式的包缠，此又完成一次相互耦合式的渐变包缠交换；

步骤4)自然汇聚包缠成纱：重复步骤2)和步骤3)，实现包缠耦合渐变的成纱。

依所述的机构及其耦合包缠复合纺纱的方法，对不同纤维和不同复合比例的粗纱条和长丝或纱线，在不同的复合纺纱工艺参数，即间距、纺纱捻度、锭速下，进行实际纺纱和成纱S/F或S/Y复合纺渐变纱的覆盖率(c₅，c₆，c_5/6)和覆盖比(r₄，r₅)(r₅，r₆)，以及成纱的品质指标，即条干不匀率和拉伸性质作评价，以示本发明所选机构和方法的有效性和优势。具体参数和结果详细表各实施例的粗纱和长丝束说明和S/F或S/Y复合纺纱参数及成纱品质指标中所列。

所得渐变纱的覆盖率为：覆盖率即 其中L₅为图5中短纤须条5的覆盖长度；L₆为图5中长丝束6的覆盖长度；L₅+L₆＝L_T为周期长度，见图6所示的几何关系。

覆盖比计算公式为：

实施例1：

取黑色毛粗纱筒、镀金涤纶长丝筒各一个。毛粗纱经集束器的定位和聚拢后，以牵伸的自然张力、4mm间距喂入前罗拉钳口，涤纶长丝经张力控制器和导纱钩后，亦喂入前罗拉钳口，详见图1所示。两轴系出前罗拉钳口后，在捻系数α_tex为360，锭速为10500rpm，涤纶长丝在较高张力30cN的作用下汇集于A点，形成毛短纤须条对涤纶长丝层状覆盖式的最大包缠；以设定的波形(三角波)和波长(24m)周期性地调控涤纶长丝束的张力，使长丝束和短纤须条的自然汇聚点由A位逐步向B位移动。同步涤纶长丝张力逐渐减小，毛短纤须条的包缠比逐渐减少，而长丝逐渐外露，并逐渐反包缠，直至达B位后，无张力涤纶长丝对毛须条实施最大包缠；然后由B位回退复A位，实施反复耦合包缠。取A点和B点的渐变纱段分别测量黑色毛纤维须条5全包覆(5全色)镀金涤纶长丝束6的、镀金涤纶长丝束6全包覆黑色毛纤维须条5的覆盖率c₅，c₆值(见表1)。由此可见，本发明的渐变效果和全包覆能力优异。而且所成渐变纱线在镀金涤纶长丝6。长丝6包覆在外时，渐变功能纱表面硬度较大，光泽强、闪亮；而在黑色毛纤维5包覆在外时，渐变纱较为刚硬，纱体表面较为柔软，无闪烁光泽而柔和。体现出该纱在金属光泽性和力学性能上的渐变差异。

实施例2：

取白色棉粗纱筒、红色涤纶长丝筒各一个。棉粗纱经集束器的定位和聚拢后，以牵伸的自然张力、5mm间距喂入前罗拉钳口，涤纶长丝经张力控制器和导纱钩后，亦喂入前罗拉钳口，详见图1所示。两轴系出前罗拉钳口后，在捻系数α_tex为375，锭速为15600rpm，涤纶长丝在较高张力20cN的作用下汇集于A点，形成棉短纤须条对涤纶长丝层状覆盖式的最大包缠；以设定的波形(梯形波)和波长(16m)周期性地调控涤纶长丝束的张力，使长丝束和短纤须条的自然汇聚点从A位逐步向B位移动。同步涤纶长丝层状覆盖式的最大包缠；以设定的波形(梯形波)和波长(16m)周期性地调控涤纶长丝束的张力，使长丝束和短纤须条的自然汇聚点从A位逐步向B位移动。同步涤纶长丝张力逐渐减小，棉短纤须条的包缠比逐渐减少，而长丝逐渐外露，并逐渐反包缠，直至达B位后，无张力涤纶长丝对棉须条实施最大包缠；然后由B位回退复A位，实施反复耦合包缠。取A点和B点的渐变纱段分别测量白色棉纤维须条5全包覆(5全色)红色涤纶长丝6的、红色涤纶长丝6全包覆白色棉纤维须条5的覆盖率c₅，c₆值(见表1)。由此可见，本发明的渐变效果和全包覆能力优异。而且所成渐变纱线在红色涤纶长丝6包覆在外时，渐变功能纱表面硬度较大，光泽鲜亮；而在白色棉纤维5包覆在外时，纱体表面较为柔软，光泽柔和。体现出该纱在光泽性和力学性能上的渐变差异。

实施例3：

取黑色亚麻粗纱筒、白色粘胶长丝筒各一个。亚麻粗纱经集束器的定位和聚拢后，以牵伸的自然张力、5mm间距喂入前罗拉钳口，粘胶长丝经张力控制器和导纱钩后，亦喂入前罗拉钳口，详见图1所示。两轴系出前罗拉钳口后，在捻系数α_tex为375，锭速为15600rpm，涤纶长丝在较高张力20cN的作用下汇集于A点，形成亚麻短纤须条对粘胶长丝层状覆盖式的最大包缠；以设定的波形(梯形波)和波长(16m)周期性地调控粘胶长丝束的张力，使长丝束和短纤须条的自然汇聚点从A位逐步向B位移动。同步粘胶长丝张力逐渐减小，亚麻短纤须条的包缠比逐渐减少，而长丝逐渐外露，并逐渐反包缠，直至达B位后，无张力粘胶长丝对亚麻短纤须条实施最大包缠；然后由B位回退复A位，实施反复耦合包缠。取A点和B点的渐变纱段分别测量黑色亚麻纤维须条5全包覆(5全色)白色粘胶长丝6全包覆黑色亚麻纤维须条5的覆盖率c₅，c₆值(见表1)。由此可见，本发明的渐变效果和全包覆能力优异。而且所成渐变纱线在白色粘胶长丝6包覆在外时，渐变功能纱表面较为柔软；而在黑色亚麻纤维5包覆在外时，纱体表面较为粗犷，且刚性较大。体现出该纱在视觉外观性和力学性能上的渐变差异。

实施例4：

取灰色毛粗纱筒、荧光色涤纶长丝筒各一个。毛粗纱经集束器的定位和聚拢后，以牵伸的自然张力、6mm间距喂入前罗拉钳口，涤纶长丝经张力控制器和导纱钩后，亦喂入前罗拉钳口，详见图1所示。两轴系出前罗拉钳口后，在捻系数α_tex为440，锭速为7900rpm，涤纶长丝在较高张力25cN的作用下汇集于A点，形成毛短纤须条对涤纶长丝层状覆盖式的最大包缠；以设定的波形(正弦波)和波长(50m)周期性地调控涤纶长丝的张力，使长丝束和短纤须条的自然汇聚点从A位逐步向B位移动。同步涤纶长丝张力逐渐减小，毛短纤须条的包缠比逐渐减少，而长丝逐渐外露，并逐渐反包缠，直至达B位后，无张力涤纶长丝对毛须条实施最大包缠；然后由B位回退复A位，实施反复耦合包缠。取A点和B点的渐变纱段分别测量灰色毛纤维须条5全包覆(5全色)荧光色涤纶长丝6的、荧光色涤纶长丝6全包覆灰色毛纤维须条5的覆盖率c₅，c₆值(见表1)。由此可见，本发明的渐变效果和全包覆能力优异。

表1-各实施例的纺纱参数

Claims (9)

1.一种长丝束变张力自然汇聚耦合包缠渐变纺纱的机构，其特征在于，包括：

可精准调节长丝束(6)的喂入张力，并可使长丝束(6)与短纤维须条(5)的自然汇聚点发生左右、上下移动的张力控制器(1)；

集束器(3)，位于前罗拉(8)后部，具有对短纤维须条(5)定位与展开功能；用于调节、控制张力控制器(1)的张力调控机构(2)。

2.如权利要求1所述的一种长丝束变张力自然汇聚耦合包缠渐变纺纱的机构，其特征在于，所述长丝束(6)的喂入张力为零时，长丝束(6)与短纤维须条(5)的自然汇聚点向短纤维须条(5)轴移动，所述长丝束(6)的喂入张力增大时，长丝束(6)与短纤维须条(5)的自然汇聚点向长丝束(6)轴移动。

3.如权利要求1所述的一种长丝束变张力自然汇聚耦合包缠渐变纺纱的机构，其特征在于，所述张力调控机构(2)包括频率发生器(21)和调控芯片(22)，张力调控机构(2)通过张力控制器(1)使得长丝束(6)的喂入张力发生周期性或非周期性不同频率的变动，由此使长丝束(6)与短纤维须条(5)相互耦合包缠比发生对应频率的变化，在成纱后形成不同波长的周期性和非周期性变化的渐变结构纱。

4.如权利要求3所述的一种长丝束变张力自然汇聚耦合包缠渐变纺纱的机构，其特征在于，所述长丝束(6)与短纤维须条(5)相互耦合包缠比在0：1～1：0间变化。

5.如权利要求1所述的一种长丝束变张力自然汇聚耦合包缠渐变纺纱的机构，其特征在于，所述前罗拉(8)包括前下金属罗拉(81)和开有槽口(83)的前上皮辊罗拉(82)，其中，槽口为直槽(83a)、弧形槽(83b)、铺展槽(83c)或梯形槽(83d)。

6.如权利要求1所述的一种长丝束变张力自然汇聚耦合包缠渐变纺纱的机构，其特征在于，所述集束器(3)为喇叭形，具有扁平豆形出口或跑道形出口，通过所述集束器(3)获得扁平状短纤维须条的输出与对长丝束(6)的包缠。

7.一种基于权利要求1所述的机构的耦合包缠的渐变复合纺纱方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、短/长喂入准备：短纤维须条(5)由后罗拉(10)喂入，经中罗拉(9)和前罗拉(8)的牵伸和挤压而变成扁平、伸直状短纤维须条，并在喂入前罗拉(8)前经过集束器(3)被展平为一定宽度的短纤维须条喂入前罗拉；长丝束(6)经张力控制器(1)和张力调控机构(2)获得周期性或非周期性变化的张力后，绕经可左右移动的导纱钩(4)，直接喂入前上皮辊罗拉(82)的槽口(83)中，与短纤维须条(5)呈一定间距地喂入前罗拉钳口(11)；

步骤二、自然汇聚点加捻复合：从前罗拉钳口(11)输出的长丝束(6)先以高张力伸直状输出在初始汇聚点(A)处；同步从前罗拉钳口(11)输出的短纤维须条(5)，在包缠力的作用下，与长丝束(6)在初始汇聚点(A)汇聚，形成短纤维须条(5)对长丝束(6)层状覆盖式的最大包缠；然后，通过张力调控机构调控长丝束张力，使其张力逐步减小，长丝束与短纤维须条的自然汇聚点开始从初始汇聚点(A)位向短纤维须条伸直点(B)位移动，自然汇聚点发生左移，短纤维须条(5)在长丝束(6)的包缠比逐渐减少，而长丝束(6)逐渐外露，并逐渐由被包缠转变为包缠长丝束(6)，当自然汇聚点达到短纤维须条伸直点(B)位时，即短纤维须条(5)伸直时，无张力或超喂的长丝束(6)对短纤维须条(5)实施最大的螺旋式的包缠，此完成一次相互耦合式的渐变包缠的交换；

步骤三、回复耦合包缠：所述的自然汇聚点由短纤维须条伸直点(B)位回退初始汇聚点(A)位，同步，无张力或微超喂的长丝束(6)的张力同步递增，长丝束(6)对短纤维须条(5)的包缠比逐渐减少，而短纤维须条(5)逐渐外露并包缠长丝束(6)，最后自然汇聚点退到初始汇聚点(A)位，短纤维须条(5)对长丝束(6)实施最大层状覆盖式的包缠，此又完成一次相互耦合式的渐变包缠交换；

步骤四、自然汇聚包缠成纱：重复步骤二和步骤三，实现包缠耦合渐变的成纱。

8.一种如权利要求1所述的机构或如权利要求7所述的纺纱方法的应用，其特征在于，用于表观或表层的颜色或组成成分沿纱轴方向发生耦合渐变的结构纺纱，以获得渐变纱。

9.一种如权利要求7所述的纺纱方法得到的渐变纱的应用，其特征在于，用于直接织造成特殊颜色或功能纹理效果的织物，或采用渐变组份的渐变纱先织成织物，再给予染色而获得如同渐变色纱所获得的特殊颜色和纹理效果的织物，且不同部位具有不同的触感。