CN108796735A - 一种包缠复合混色段彩长丝纱的加工方法及长丝纱及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种包缠复合混色段彩长丝纱的加工方法及长丝纱及装置，以不同颜色的长丝纱为材料，采用空心锭包缠复合技术，纺制出具有无规律“纯色+混色”和“混色+混色”段彩特征的复合纱，该技术能增加长丝纱及其织物的花色品种，拓展长丝纱织物的设计范围。成纱结构和性能不同于短纤色纺法生产的段彩纱，段彩控制技术简单，花色品种调整方便、灵活，组合多样，所制得纱线作经纱进行织造时，不用上浆，织物不用染色，仅需必要整理加工。与采用并捻、包缠复合等技术加工的混色纱相比，最显著的特征是具有不规律分布的段彩效果。织物风格更生动、活泼。本技术适应原料广，可用于任何种类的长丝纱的组合，开发具有不同质量、性能、功能要求的复合纱线，用于针织面料和机织面料的生产。

Description

一种包缠复合混色段彩长丝纱的加工方法及长丝纱及装置

技术领域

本发明属于花色复合纱线加工技术，具体涉及一种包缠复合混色段彩长丝纱的加工方法及包缠复合混色段彩长丝纱及装置。

背景技术

随着化纤生产技术的进步，经各种新型纺丝技术或差别化加工技术制得的化纤长丝（单丝或复丝），经过必要的变形（工厂称加弹，具体技术有假捻变形、空气变形、空气网络变形等）、加捻等加工成为长丝纱，越来越多地直接用于面料的织造（针织或机织），同样可以获得良好的手感和舒适性，甚至接近短纤纱的风格，而不再切断成短纤维后再经纺纱、织造，以获得良好的手感和舒适性。利用化纤长丝纱直接织造（产业中称为“长丝织造”）不仅生产流程短、效率高，还可以大大降低生产过程中的能源消耗和环境污染，比如长丝织造，经纱可不上浆，仅此一项即可去除织造准备的经纱上浆及印染前处理的织物退浆，省却浆料消耗、水污染和能源消耗。采用纺丝液染色（原液着色）技术，可以直接纺制彩色化纤丝，用于织制彩色面料，从而去除面料的染色、印花工艺，只进行必要的整理即可，更可以大大降低纺织品生产过程的消耗和污染。这是当前行业中长丝织造比重越来越大的原因所在，目前化纤长丝直接织造的面料产品已占市场纺织面料产品超过四成，而且随着化纤长丝纱生产技术的不断进步，这一比例还会稳步提高。

目前，采用长丝直接织造面料产品，与短纤纺纱、织造产品相比，单从花色外观角度来看，还是比较单一的，大部分的产品还是直接织成本色坯布，再去染色、印花，虽然可以采用不同颜色的长丝纱并捻或包缠复合、交织等技术，通过混色加工改变织物的外观花色，但与短纤纱相比，还是有一定差距。利用多种纺纱技术，短纤纱可以纺制出各种花色外观，比如，段彩纱、彩虹纱、彩点纱等等。化纤长丝纱的花色品种有待拓展。

而段彩纱是一种经典的花色纱线，其特征是在纱线长度方向上，不同纱段为不同颜色，一根纱线有两种及以上的颜色，不同色段相间排列，且长短不一（色段非等长）。

传统的段彩纱生产技术是纱线的分段染色（印色），使纱线沿其长度方向呈现不同颜色的片段，由于技术复杂，片段色彩控制困难，现在已趋于淘汰。现在的段彩纱主要采用色纺（纤维染色后再纺纱）技术，通过对并条机、细纱机等牵伸装置的改造，控制不同颜色纱条的喂入量与牵伸倍数，使最终成纱呈现段彩效果，所得段彩纱线可以是段彩竹节纱，也可以是等线密度段彩纱。具体技术如下：

段彩条法：通过在针梳并条机或普通并条机的上加装喂入控制装置，间断喂入不同颜色的彩色条子，制成段彩条子，再经牵伸加捻形成段彩纱，主要用于毛型纤维段彩纱的纺制，所得纱线段彩片段长度长。

彩色粗纱法：将不同颜色的纤维分别制成粗纱，在牵伸装置经过改造的环锭细纱机上纺制而成段彩纱。不同颜色的粗纱保持一定间距喂入牵伸区，其喂入位置可以相同也可以不同（后罗拉喂入或中罗拉喂入），不同颜色粗纱的喂入，包括是否喂入及喂入速度单独控制，可以是耦合的（成纱定量不变）也可以是非耦合的（成纱定量变化，竹节效果），各颜色粗纱经牵伸后由集合器集合，在前罗拉钳口输出后捻合成具有段彩效果的纱线。目前生产中应用的主要是后一种技术。产业中应用的段彩纱，其外观特征和技术核心，在于在纱线的长度方向上，不同颜色纱段分布的随机性、无规律性，即各颜色纱段长短不同且无规律。

空心锭包缠纺纱是一种专门生产复合结构纱线的技术，其技术特征是以一根纱线（长丝纱或短纤纱）螺旋状缠绕到另一根纱线（长丝纱或短纤纱）上，形成具有包缠结构（缠捻）的复合纱线。

空心锭包缠纺纱技术的核心是空心锭包缠技术，该技术在平行纺纱技术（机）、空心锭花式捻线技术（机）上也有应用，前者用于纺制短纤包缠纱（芯纱为牵伸后的短纤须条），后者专用于纺制花式纱线（芯纱为牵伸后的短纤维须条或短纤维须条与长丝并合后的长丝短纤复合结构纱条）。目前，产业中所用纺制包缠纱的专用设备为空心锭包缠纺纱机，又称机械包覆机（简称“机包”是相对于空气网络包覆而言的称呼，空气网络包覆在产业中成为“空包”）。

空心锭包缠纺纱有单包（一次包缠）和双包（两次包缠）之分。

在整个纺纱过程中，有以下几个工艺参数可以调整：①芯丝的预牵伸倍数。导丝辊的喂入速度与芯丝卷装的退绕速度之比。②引纱辊引纱速度。由于空心锭（铝锭管）速度是恒定的，改变引纱速度既可改变包缠捻度（包缠捻度=铝锭管转速/引纱速度），同时也改变导丝辊与引纱辊之间对芯丝的牵伸倍数。③卷绕牵伸（卷绕比）。卷绕辊（筒管）的卷绕速度与引纱辊的引纱速度之比，决定卷绕张力大小。纺制弹力纱线时，应调整卷绕牵伸，使之小于1，并与芯丝的牵伸倍数相适应，芯丝牵伸倍数越大，卷绕比越小。

而双包纺纱是在单包的基础上再包缠一次，即在设备上再加装一套空心锭-铝锭管系统，由另一台电机传动，进行二次包缠。为了获得稳定的纱线结构，二次包缠的缠绕螺旋线方向（捻向）与一次包缠可以相同，也可以相反，即形成所谓“X”向包覆，实现三组分复合，或获取更好的包覆效果。

目前，空心锭包缠纺纱方法主要用于弹性包缠纱的生产（这是包缠纱纺纱设备设计的初衷，芯丝喂入部分即为弹性芯丝喂入所设计），即以不同线密度的氨纶弹力丝为芯丝，以涤纶、锦纶等长丝或各种短纤维纱线为外包缠纱，对施加一定牵伸倍数的弹力芯丝进行包缠，制成弹力包缠纱，用于机织和针织弹性面料的生产。

通过对包缠纱纺纱设备的简单改造，比如不采用设备上原有的芯丝喂入装置，加装自行设计的芯纱张力控制装置，即可以纺制非弹力纱（丝）为芯纱的包缠纱。比如以不锈钢纤维为芯丝，外包棉、莫代尔等短纤纱或锦纶、涤纶等长丝纱，可纺制不锈钢纤维包缠纱（一般采用两次包覆）。

实际上，从技术原理的角度看，空心锭包缠纺纱技术可以被认定为“纱线再加工技术”，即以纱线为原料，重新构造新型包缠结构纱线的技术，通过不同的纱线原料组合，可以设计、加工出各种结构和性能的纱线，达到以下技术目标：①改善某种纱线的技术缺陷。如对麻纱进行包缠，显著降低其毛羽，改善其面料触觉舒适性；②获取具有综合高性能的纱线。如用玻璃纤维、高强高模聚乙烯纤维等为原料纺制的防切割纱线。③获取具有复合功能的纱线。如用具有不同功能的纱线纺制包缠复合纱，赋予纱线乃至其面料复合功能；④纺制具有花色外观的纱线。如采用不同颜色的纱线纺制混色纱线等等。

空心锭包覆纺纱方法是利用长丝纱或短纤纱为原料纺制包缠结构的复合纱，与其它以长丝和纱线为原料的复合纱纺纱方法相比，具有如下特点：原料适应性广；成纱结构稳定；产品适应性广；设备原理简单，工艺调整方便；纺纱速度高，产量高，生产效率高；由于包缠成纱的并合效应，成纱质量好。

中国专利CN201420823469.0公开了一种双包结构混色纱，包括芯纱，其中，所述芯纱外设有外包缠纱，所述外包缠纱包括第一外包缠纱和第二外包缠纱，所述芯纱、第一外包缠纱和第二外包缠纱中至少包含两种不同颜色的纱线，所述第一外包缠纱和第二外包缠纱缠绕在芯纱外并包覆住芯纱，所述芯纱捻向与第一外包缠纱的缠绕方向相反，所述第一外包缠纱和第二外包缠纱的缠绕方向相反。该专利是以不同颜色的彩色纱线的组合分别作为芯纱和外包缠纱，通过两次包缠加工，形成具有混色效果的双包包缠纱。

发明内容

本发明采用空心锭包缠纺纱技术，以彩色长丝纱为原料，纺制具有无规律段彩外观的复合纱，获取与现有短纤混纺段彩纱、以及并捻、包缠复合加工混色纱外观特征完全不同的新型长丝段彩纱，丰富长丝复合纱的花色品种，并提供了一种包缠复合混色段彩长丝纱的加工方法及段彩长丝纱。

本发明提供一种包缠复合混色段彩长丝纱的加工方法，其步骤如下：

1）采用长丝纱作为芯纱，采用消极喂入的方式分别从至少两个芯纱筒上退绕不同颜色的芯纱，并经过导纱钩将不同颜色的芯纱合并形成多芯纱；

2）多芯纱经弹簧式张力装置喂入空心锭，所述弹簧式张力装置对多芯纱施加张力，多芯纱由空心锭的下端沿空心锭的中心管上端设置的内壁轴向刻槽的上衬管处引出，而缠绕设置在活套在空心锭上的铝锭管外的外包缠纱与多芯纱在会合导纱钩处会合，且所述会合导纱钩与空心锭的中心管偏心设置，给予会合后的外包缠纱与多芯纱与位于中心管内的多芯纱设定的偏心距离；

3）铝锭管与空心锭一起高速回转，带动外包缠纱高速回转，将外包缠纱缠绕到多芯纱上；

4）处于外包缠纱对多芯纱的缠绕点与外包缠纱从铝锭管上的退绕点之间的外包缠纱形成气圈，并产生张力；

5）多芯纱在张力的作用下，在缠绕点处受到假捻作用而产生扭转捻回，形成段彩效果；

6）同时在外包缠纱张力波动、芯纱张力波动和上衬管假捻作用的干扰，使得段彩效果表现为无规律性；

7）并在外包缠纱的包缠下，使得假捻无规律段彩效果固定，并利用外包缠纱的颜色使得段彩呈现混色效果，获得具有包缠复合混色段彩长丝纱。

通过改变芯纱、外包缠纱颜色色块在复合纱表面的分布比率实现复合纱混色颜色的调整。

通过调整芯纱和外包缠纱的线密度或芯纱运动速度实现复合纱混色颜色的调整。

导纱钩位于芯纱筒中心轴线正上方，且分别穿过对应导纱钩的芯纱再通过一个导纱钩合并在一起形成多芯纱。

所述导纱钩为封闭状。

将两根或以上不同颜色的纱线并合在一起，并对并纱进行加捻，使纱线绕其本身轴线回转，使得原本相互平行排列的各根纱线扭合/捻合在一起成为圆柱形纱体，并纱各截面间发生相对扭转，每根纱线均呈螺旋线形态，使得各根纱线相对位置的扭转变化，将纱线外观沿其长度方向上分割为相间排列的颜色色块，呈现段彩效果，在对呈现段彩效果的芯纱进行包缠，外包缠纱以螺旋线形态缠绕到芯纱上时，外包缠纱的色块对芯纱色块的相间进行分割，呈现混色段彩效果。

一种采用上述包缠复合混色段彩长丝纱的加工方法加工的长丝纱，其包括至少两根不同颜色的芯纱合并构成的并纱，并经过加捻形成多芯纱，在所述多芯纱外包缠外包缠纱，并在外包缠纱包缠过程中使多芯纱产生可调整的无规律的段彩效果。

一种用于上述包缠复合混色段彩长丝纱的加工方法加工的装置，其包括若干芯纱筒，所述芯纱筒的上方均设有用于退绕芯纱的导纱钩，导纱钩的一侧设有弹簧式张力装置，弹簧式张力装置的另一侧设置导纱杆，在导纱杆的上方设置空心锭，所述空心锭的中心管的上端设置内壁轴向刻槽的上衬管，在空心锭的外侧活套设置卷绕有外包缠纱的铝锭管，所述铝锭管通过下托持器与锭帽固定在空心锭上，并可与空心锭一起回转，所述空心锭下端通过电机传动的锭带摩擦传动，所述上衬管的上方设置偏心距可调的会合导纱钩，会合导纱钩的上端设置成纱装置，其中所述空心锭的中心管的孔径为6mm，上、下衬管孔径为3mm，上衬管的外廓为圆柱体，直接套装在中心管上端内，下衬管为T形剖面柱体，嵌塞在中心管下端，上、下衬管与中心管内径紧密配合。

所述上衬管的内孔沿轴向刻槽，槽数8-12条，内孔有效直径为2mm，槽深0.5mm。

所述会合导纱钩的孔眼直径为2mm，且会合导纱钩的一侧设有用于横向调节的调节螺钉。

本发明的有益效果：本发明以不同颜色的长丝纱为材料，采用空心锭包缠复合技术，纺制出具有无规律段彩特征的复合纱（以彩色长丝纱为原料纺制段彩纱），该技术能增加长丝纱及其织物的花色品种，拓展长丝纱织物的设计范围。成纱结构和性能不同于短纤色纺法生产的段彩纱，段彩控制技术简单，花色品种调整方便、灵活，组合多样，所制得纱线作经纱进行织造时，不用上浆，织物不用染色，仅需必要整理加工。与采用并捻、包缠复合等技术加工的混色纱相比，最显著的特征是具有不规律分布的段彩效果。织物风格更生动、活泼。本技术适应原料广，可用于任何种类的长丝纱的组合，开发具有不同质量、性能、功能要求的复合纱线，用于针织面料和机织面料的生产。

附图说明

图1为3根不同颜色纱线并合加弱捻后产生的段彩效果示意图。

图2为一根外包缠纱对一根芯纱进行包缠时，形成的包缠纱成纱的外观效果示意图。

图3为双色段彩芯纱经彩色外包缠纱包缠后产生的混色段彩效果示意图。

图4为纯色与混色相间段彩纱的示意图。

图5（1）、（2）、（3）、（4）为空心锭包缠纺外包缠纱对芯纱缠绕时的假捻效应示意图。

图6（1）、（2）、（3）为空心锭中心管及其上、下端衬管结构示意图。

图7为刻槽上衬管结构示意图。

图8为会合导纱钩的横动调节装置的结构示意图。

图9为双芯段彩纱纺纱技术原理图。

图10为三芯段彩纱纺纱技术原理图。

图11为实施例1的双芯纱包缠复合混色段彩长丝纱外观示意图（三种外包缠纱的段彩特征（自上而下外包缠纱颜色依次为蓝色、红色和米黄色））。

图12为实施例1的不同捻度段彩效果比较示意图（上为441捻/m，下为297捻/m）。

图13为实施例2的三芯纱包缠复合混色段彩长丝纱外观示意图（四种外包缠纱的段彩特征（自上而下外包缠纱颜色依次为红色、黄色、蓝色和绿色））。

图14为实施例2的不同捻度段彩效果比较示意图（上为470捻/m，下为366捻/m）。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

如图1所示，当两根及以上不同颜色的纱线（长丝纱或短纤纱）并合在一起后，如果对并纱进行加捻（使纱线绕其本身轴线回转），原来相互平行排列的各根纱线扭合（捻合）在一起成为圆柱形纱体，并纱各截面间发生相对扭转，每根纱线均呈螺旋线形态。这种因加捻导致的各根纱线相对位置的扭转变化，使纱线外观呈现段色效果，即各根纱线相对位置的扭转变化，将纱线外观沿其长度方向上分割为相间排列的颜色色块。当并纱所加捻度较小（加弱捻）时，各根纱线相对扭转形成的相间色段长度长，由于纱线直径很小，在人眼的视觉中，纱线外观趋于呈现为段彩效果。

对于包缠纺纱而言，当外包缠纱以螺旋线形态缠绕到芯纱上时，如果芯纱和外包缠纱分别采用不同的颜色，则最终成纱的外观效果（人眼视觉效果），是外包缠色块对芯纱色块的相间分割，被外包缠纱覆盖的纱段呈现外包缠纱的颜色，未被外包缠纱覆盖的可视芯纱片段为芯纱颜色。如图2为一根外包缠纱对一根芯纱进行包缠时，形成的包缠纱成纱的外观效果。由于纱线本身直径很小，复合纱在人眼视觉种呈现为芯纱和外包缠纱的混色效果，尤其是织造成面料后，颜色的混和效果更好，细小的色块人眼更难以区分。包缠捻度越大，外包缠纱对芯纱色块的分割越细碎，混色效果就越好。

对一根段彩效果的芯纱进行包缠，显而易见，成纱将呈现混色段彩效果，如图3所示为双色段彩芯纱经彩色外包缠纱包缠后产生的混色段彩效果。

如果外包缠纱与芯纱段彩其中一种颜色相同，则成纱呈现纯色和混色相间排列的效果，如图4所示。当采用三种及以上颜色多根芯纱时，同理。

图5（1）所示为空心锭包缠成纱作用原理示意图，外包缠纱随空心锭回转，对芯纱进行螺旋线状缠绕，形成包缠纱（成纱）。在外包缠纱对芯纱进行缠绕时，外包缠纱具有一定的张力，张力主要产生自外包缠纱在铝锭管上的退绕点与对芯纱包缠点之间纱段（称为气圈段）的重力及随空心锭一起高速回转所产生的空气阻力、离心力、哥氏力（纱线既做圆周回转，也做轴向运动，存在哥氏惯性力，类似环锭细纱机导纱钩与钢丝圈之间的气圈段纱线受力）等。在外包缠纱对芯纱的缠绕点处，外包缠纱的张力T的作用方向如图5（2）所示，为沿外包缠纱背离缠绕点方向。按照作用力分析理论，缠绕点处的外包缠纱张力T，可以分解为平行于芯纱和垂直于芯纱两个方向的分力T1和T2，T1的效果是使外包缠纱的缠绕螺旋线向芯纱运动方向的反方向运动，即向下缠绕；垂直方向的分力T2沿芯纱圆形截面切向作用在芯纱上，如图5（3）所示，其作用效果一方面是将芯纱拉离轴线位置，一方面是产生扭转力矩（切向力T2与芯纱半径r之积），使芯纱绕其轴向回转，即使芯纱扭转、加捻。

根据加捻理论，当纱条两端握持、中间加捻时，即为假捻。假捻作用在缠绕点两侧，将产生数量相同，方向相反的捻回，如图5（4）所示。在缠绕点以上，假捻的捻向与外包缠纱对芯纱的缠绕方向一致，在如图所示的情形下，为Z捻，在缠绕点以下，为S捻。缠绕点以下假捻产生的捻回，使芯纱发生扭转，即在缠绕点处，当外包缠纱对芯纱进行缠绕时，芯纱已因假捻作用被施加了一定的捻回。根据假捻理论，芯纱上所加捻回，在经过缠绕点（假捻作用点）后，会被所加反向捻回抵消，但此时芯纱已被外包缠纱所缠绕，其上所加捻回因此被固结，缠绕点以上的假捻捻回作用于已完成包缠的纱线上，其效果是使包缠纱的包缠捻度解捻，而不能抵消芯纱的反向捻回（如果没有外包缠纱的包缠固结，缠绕点以下产生的芯纱捻回会在经过缠绕点后被缠绕点以上产生的反方向捻回所抵消，最终芯纱上无捻）。解捻作用导致成纱并未包缠上理论捻度（包缠回转方向与假捻回转方向一致，一部分包缠回转转数被假捻回转转数抵消掉了）。即由于包缠纺纱的作用特点，由外包缠纱张力在芯纱上产生的假捻效应，会使芯纱被包缠时保持一定捻回，并被外包缠纱包缠固定，不能抵消。

芯纱所加捻回多少，取决于外包缠纱的张力产生的扭转力矩的大小和芯纱抗扭刚度（纱线抵抗扭转变形的能力，为纤维剪切弹性模量与纤维界面的极惯性矩之积）的大小。在其它条件相同的情况下，外包缠纱张力越大，产生的扭转力矩越大，芯纱扭转转数多，芯纱捻回多；芯纱抗扭刚度大，芯纱扭转困难，所加捻回少。

外包缠纱张力大小，主要取决于退绕点和包缠点之间外包缠纱段（气圈段）的长度和纱线线密度，气圈段外包缠纱长度越长，纱线线密度越大，气圈段外包缠纱重力越大，高速回转的离心力、空气阻力、哥氏力也越大，包缠点处外包缠纱的张力就越大。

芯纱抗扭刚度的大小，主要取决于纱线本身的抗扭刚度以及芯纱张力的大小，对于同一芯纱，张力越大，作为粘弹性材料的纱线材料，芯纱表现得越刚硬，难于扭转。芯纱本身的抗扭刚度，则与纱线材料、线密度、捻度、纱线结构等诸多因素有关，由刚硬纤维（如麻纤维）纺制成的纱线，以及线密度大、捻度大以及纱线结构紧密的纱线（如紧密纺纱线），抗扭刚度大，难于扭转。从理论上来讲，芯纱直径越大，外包缠纱的扭转力矩也越大，但芯纱直径大，其抗扭刚度也越大，导致扭转加捻困难。

缠绕点以下芯纱所加捻度（单位长度纱线上的捻回数）大小，根据稳定捻度定理，则与芯纱的运动速度有关，芯纱捻度等于芯纱假捻的转速与芯纱运动速度之比。由于在缠绕点处外包缠纱的张力持续作用在芯纱上使其产生扭转捻回，芯纱假捻转速即为芯纱假捻力矩克服纱线抗扭刚度使之产生扭转的捻回数，当芯纱扭转的捻回数不变时，其所加捻度则取决于芯纱的运动速度，芯纱运动速度越快，缠绕点以下芯纱的捻度就越小。

从实际生产过程观察来看，芯纱捻度是比较小的。其原因在于，一方面，在纺纱过程中，为了避免外包缠纱张力作用将芯纱拉偏离至弯折，缠绕作用不能正常进行，一般芯纱均施加较大的张力，导致芯纱表现出较大的抗弯刚度；另一方面，由于外包缠纱的张力主要产生于前述气圈段外包缠纱的离心力、空气阻力、哥氏力等，在绝对数值上并不大，因而假捻扭转力矩绝对值较小，再加之芯纱发生扭转后，抗扭刚度也会随着芯纱扭转角度（圈数）的增加而增加，也使芯纱扭转越来越困难。

鉴于空心锭包缠纺的芯纱弱捻效应，当采用两种及以上颜色的多根纱线组成芯纱并合喂入时，外包缠纱张力的假捻作用，将使芯纱产生段彩效应。

如前所述，外包缠纱张力产生的假捻效应取决于缠绕点处外包缠纱的张力和纱线的抗扭转刚度。假如所有与二者有关的所有因素都是不变的，芯纱将保持稳定的捻度，即均匀分布的捻回。但在实际生产中，以下因素导致了芯纱假捻作用的不稳定性，使得芯纱捻回具有不稳定性、无规律波动性。其一，芯纱张力的不稳定。由于机械的震动、芯纱退绕张力的不稳定以及芯纱与导纱杆等机件摩擦时的粘-滑效应（纱线为粘性-弹性体），使得芯纱张力是在一定范围内波动而不是恒定的，而张力的大小，是影响芯纱抗扭转刚度的重要因素，张力的不稳定性导致了芯纱假捻捻回的不稳定。其二，外包缠纱张力的不稳定。由于外包缠纱在铝锭管上的退绕点不是固定的，而是随着退绕点的高低位置（退绕一层纱时退绕点沿铝锭管轴向两个边盘之间自上而下、自下而上变化）和退绕直径大小（在整个纺纱过程中，铝锭管上的外包缠纱从满管退绕至空管，每退绕一层纱，退绕直径减小一个外包缠纱直径）的变化在不断发生变化，两个因素作用叠加，导致外包缠纱退绕点至缠绕点纱段的长度也就在不断发生变化，决定张力大小的纱线重力、空气阻力、离心力、哥氏力等也就随着该纱段长度的变化而变化，使得外包缠纱张力的大小在不断波动中。外包缠纱张力的复杂波动，导致假捻力矩的波动，造成芯纱捻回的不稳定。芯纱张力不稳定与外包缠纱张力的不稳定，二者作用交叠，使芯纱假捻捻回表现出一定程度的无规律性。芯纱张力与外包缠纱张力的不稳定程度，决定了芯纱假捻效应的无规律程度。

这也就决定了，当采用两种及以上颜色的多芯纱时，产生的段彩效果具有一定程度的无规律性。芯纱的这种无规律段彩效果，经外包缠纱包缠固定后，可赋予复合纱段彩外观。

但是，当芯纱线密度较大（并合芯纱根数较多）或某根芯纱本身抗扭转刚度较大时，芯纱张力与外包缠纱张力波动引起芯纱捻度分布的无规律程度会有所下降，此时需要采取主动的技术措施，干扰芯纱捻度的分布。

如前所述，芯纱因外包缠纱的张力作用，会在受到外包缠纱包缠时保持一定的捻度，并通过外包缠纱的缠绕得以固定在成纱纱体中。芯纱和外包缠纱张力的波动，使芯纱捻度表现出一定程度的无规律性。利用该原理，可以使两种及以上颜色纱线组成的多芯纱产生无规律段彩效果。若要进一步加剧芯纱捻度的波动，使段彩效果表现出更好的随机性（段彩纱的外观特征和加工技术要求，在于在纱线的长度方向上，不同颜色纱段分布的随机性、无规律性。），或对于多根数纱线合并成的多芯纱，要保证较好的无规律性，可采用对芯纱捻度分布进行干扰的办法。干扰芯纱加捻捻回的分布均匀性，可采用假捻的方法。

在芯纱自下而上的运动中，如果受到假捻作用，对芯纱最终捻度无影响。但如果芯纱由两根及以上的纱线并合而成，因纱线是粘性弹性体，经过假捻作用后，假捻捻回并不能充分消除，而是会在不同片段上残留不匀匀分布的假捻捻回，即不同片段上的捻回捻向相反，Z向捻回与S向捻回数量相等。这些分布在芯纱不同片段上的不同捻向的捻回，将与外包缠张力作用产生的芯纱捻回叠加，使芯纱捻回的分布均匀性遭到破坏，加剧芯纱捻度的无规律性。假捻效应越强，芯纱各片段上假捻残留捻回越大，对芯纱捻回分布均匀性的干扰越大，芯纱捻度的无规律性越明显、捻度不匀率越大。

本发明提供一种包缠复合混色段彩长丝纱的加工方法，其步骤如下：

1）采用长丝纱作为芯纱，采用消极喂入的方式分别从至少两个芯纱筒上退绕不同颜色的芯纱，并经过导纱钩将不同颜色的芯纱合并形成多芯纱；多根不同颜色的芯纱在导纱钩3的引导下分别从芯纱筒1、2上退绕下来（导纱钩3须位于芯纱筒中心轴线正上方，以保证纱线顺利退绕，导纱钩为封闭型、无开口，以避免纱线由于抖动从开口处脱离导纱钩，影响纱线的正常退绕。

2）多芯纱进入弹簧式张力装置（可调式弹簧-张力片式纱线张力器4）的后瓷眼，再从两片张力片之间穿过，从前导纱瓷眼穿出，同时弹簧对张力片施加一定的压力，保证芯纱一定的喂入张力，之后喂入空心锭，在芯纱导纱杆5的引导下，芯纱沿空心锭6的中心管下方进入，穿过中心管从上端引出（中心管上端装有内壁轴向刻槽的上衬管），在偏心距可调的会合导纱钩9处与缠绕设置在活套在空心锭上的铝锭管外的外包缠纱会合，且所述会合导纱钩与空心锭的中心管偏心设置给予会合后的外包缠纱与多芯纱与位于中心管内的多芯纱设定的偏心距离，其中铝锭管活套在空心锭上，并用下托持器与锭帽固定在空心锭上，使其与空心锭一起回转，空心锭下端通过电机传动的锭带摩擦传动，铝锭管上卷绕有外包缠纱，外包缠纱从铝锭管上引出；

3）铝锭管与空心锭一起高速回转，带动外包缠纱高速回转，将外包缠纱缠绕到多芯纱上；

4）处于外包缠纱对芯纱的缠绕点与外包缠纱从铝锭管上的退绕点之间的外包缠纱，在纱线重力、高速回转的离心力、空气阻力、哥氏力等作用力的作用下，形成气圈8，并产生一定的张力；

5）由于外包缠纱的张力作用，使得多芯纱在缠绕点处受到假捻作用而产生扭转捻回，异色多芯纱在假捻捻回的作用下产生段彩效果；

6）同时在外包缠纱张力波动、芯纱张力波动和上衬管假捻作用的干扰，使得段彩效果表现为无规律性；

7）并在外包缠纱的包缠下，使得假捻无规律段彩效果固定，多芯纱的无规律段彩效应被外包缠纱包缠后，使成纱获得无规律的混色段彩外观，得到具有无规律间色特征的段彩包缠复合纱，外包缠纱的颜色不同，复合纱的色彩效果不同。

成纱经引纱罗拉10引导输出，经导纱杆11的导向，穿过横动导纱器12上的导纱瓷眼，在横动导纱器的引导下，以交叉卷绕方式卷绕到被卷绕辊13摩擦传动的筒纱卷装14上，卷绕成纱线筒子。

通过调节芯纱的数量，可以实现双芯纱、三芯纱以及多芯纱的段彩纱纺织。

本发明综合利用两根及以上多根不同颜色纱线并合加捻的段彩效应原理、空心锭包缠纺外包缠纱对芯纱缠绕时芯纱的特定假捻效应及其捻度不稳定原理，芯纱捻度的假捻扰动原理，以及包缠纺纱缠绕混色及混色段彩产生原理，采用空心锭包缠纺纱技术，以两根及以上不同颜色纱线组成芯纱，再以与其中一根芯纱同色或与所有芯纱均不同色的一根纱线为外包缠纱进行包缠。由于芯纱的不稳定假捻效应，芯纱在被外包缠纱缠绕时，具有段彩效果，且段彩效果具有无规律、随机性。与其中一根芯纱同色或与所有芯纱均不同色的外包缠纱包缠到芯纱上后，形成“纯色+混色”或“混色”的段色效应，由此制得具有无规律段彩特征的包缠复合纱。

以三芯纱为例，假定三根芯纱的颜色分别为A、B、C色，当采用不同颜色的外包缠纱时，将产生如下段彩效果：

（1）外包缠纱为A色，复合纱长度方向上形成段彩效果及其段彩特征可表示为：（A+B+C）+A→A+AB+AC，即段彩纱呈现A色、AB混色和AC混色段长不同、相间排列的段彩特征。

（2）外包缠纱为B色，复合纱长度方向上形成段彩效果及其段彩特征可表示为：（A+B+C）+B→AB+B+BC，即段彩纱呈现AB混色、B色和BC混色段长不同、相间排列的段彩特征。

（3）外包缠纱为C色，复合纱长度方向上形成段彩效果及其段彩特征可表示为：（A+B+C）+B→AC+BC+C，即段彩纱呈现AC混色、BC混色和C色段长不同、相间排列的段彩特征。

（4）外包缠纱为D色（不同于任何一种芯纱颜色的第4色），复合纱长度方向上形成段彩效果及其段彩特征可表示为：（A+B+C）+D→AD+BD+CD，即段彩纱呈现AD混色、BD混色和CD混色段长不同、相间排列的段彩特征。

依次类推，n根芯纱，可纺制n+1种段彩特征的复合段彩纱。

通过调整芯纱的假捻捻度大小和不规律程度实现复合纱的段彩特征的调整。在纺纱过程中，是通过调整芯纱运动速度（即成纱引纱速度）和空心锭中心管上衬管的假捻效应实现的。引纱速度增加，芯纱假捻捻度下降，色段段长增加。上衬管假捻效应强（会合导纱钩偏心距大），芯纱捻度波动增大，不规律性增强，段彩特征（最大、最小段长即单位长度纱线内的色段数）发生变化。

通过改变芯纱、外包缠纱颜色色块在复合纱表面的分布比率可以实现复合纱混色颜色的调整。在纺纱过程中，可通过调整外包缠纱的颜色以及芯纱、外包缠纱中各颜色纱线的线密度实现。芯纱及外包缠纱中的某种颜色纱线线密度增大（直径变粗），复合纱中该颜色混色比例增加。此外，调整芯纱运动速度（引纱速度），可改变复合纱包缠捻度，从而改变外包缠纱对芯纱的覆盖程度，也可改变复合纱中混色中外包缠纱的颜色比例。由于该参数还影响芯纱段彩分布特征和纱线性能，在纺纱过程中须综合考虑。

芯纱张力大小，以保证外包缠纱对芯纱的正常缠绕为首要保证。如果芯纱张力小，在外包缠纱的张力作用下，芯纱会被外包缠纱拉偏离正常运行路线，此时缠绕不能正常进行，芯纱和外包缠纱发生交捻，而非缠绕。因此在开始纺纱时，要调整张力装置，使芯纱在空心锭至会合导纱钩之间的运行为直线向上，因此所述弹簧式张力装置调整的纺纱张力大于或等于使多芯纱在空心锭至会合导纱钩之间的运行方向为直线向上时的纺纱张力。

在空心锭包缠纺纱机上，空心锭锭速为恒速，一般不做调整，外包缠纱对芯纱的包缠捻度大小，通过调整引纱速度实现。引纱速度决定芯纱捻度大小，引纱速度越快，芯纱捻度越小，段彩色段越长，单位长度纱线内色段数量越小。包缠捻度大小决定外包缠纱对芯纱的包覆程度，决定芯纱假捻捻度和包缠混色的细腻程度，同时也是决定复合纱力学性能的主要参数，而且引纱速度也直接决定纺纱产量。在确定包缠捻度（引纱速速）时，由于复合纱力学性能在满足后续加工要求方面基本没有问题，因此应首要考虑复合纱外观段彩效果的要求，因为在该技术方案中，引纱速度是调整段彩特征中单位长度纱线色段数的可控参数。

芯纱必须为两种及以上不同颜色纱线合并组成，外包缠纱可选择与某根芯纱同色，也可选择与所有芯纱不同色。外包缠纱颜色不同，复合纱整体色彩特征不同。芯纱和外包缠纱的品种选择彩色长丝纱，对纱线结构和性能无要求，线密度根据成纱线密度要求及混色效果的不同进行选择，线密度不同，芯纱抗扭刚度不同，外包缠纱张力也不同，复合纱整体色彩和段彩特征会有所不同。

会合导纱钩的偏心距影响上衬管的假捻效应，通过假捻残留对芯纱假捻捻度的干扰，影响芯纱捻度变化的无规律程度，偏心距越大，芯纱捻度分布越无规律，捻度不匀也越大。可通过不同偏心距时成纱段彩效果的比较，确定偏心距大小，一旦确定，纺纱过程中不再调整。

本发明以两根及以上不同颜色的长丝纱并合组成芯纱，利用空心锭包缠纺纱特有的芯纱假捻-包缠固结技术特征，利用芯纱假捻捻度在外包缠纱张力波动和芯纱张力波动作用下的无规律波动现象，并采用轴向刻槽中心管上衬管结合偏心距可调会合导纱钩，通过上衬管处假捻效应加剧芯纱捻度的无规律变化和捻度不匀率，使芯纱产生可调整的无规律的段彩效果，并采用与某色芯纱同色或与所有芯纱异色的外包缠纱进行包缠固结，获得具有混色段彩特征的长丝复合段彩纱。

该包缠复合混色段彩长丝纱包括至少两根不同颜色的芯纱合并构成的并纱，并经过加捻形成具有段彩效果的多芯纱，在所述多芯纱外包缠外包缠纱，并在外包缠纱包缠过程中使多芯纱产生可调整的无规律的段彩效果。

成纱的整体色彩特征可通过引纱速度（包缠捻度）的调整以及芯纱、外包缠纱的颜色、线密度的改变进行调整。采用与某一跟芯纱同色的外包缠纱，可纺制“纯色+混色”段彩效果的复合纱，采用与所有芯纱异色的外包缠纱，可纺制全混色段彩效果的复合纱。采用n根不同颜色的芯纱，可纺制n+1种段彩特征的复合纱。

如图9和图10所示，本发明还提供了一种用于上述包缠复合混色段彩长丝纱的加工方法加工的装置，对空心锭包缠纺纱机芯纱喂入部分进行了重新设计，使之适合多根芯纱并合消极喂入，芯纱喂入张力可调，保证纺纱的顺利进行。其包括若干芯纱筒，芯纱筒可以是2个也可以是3个或者更多，所述芯纱筒的上方均设有用于退绕芯纱的导纱钩，导纱钩的一侧设有弹簧式张力装置，弹簧式张力装置的另一侧设置导纱杆，在导纱杆的上方设置空心锭，所述空心锭的中心管的上端设置内壁轴向刻槽的上衬管，在空心锭的外侧活套设置卷绕有外包缠纱的铝锭管，所述铝锭管通过下托持器与锭帽固定在空心锭上，并可与空心锭一起回转，所述空心锭下端通过电机传动的锭带摩擦传动，所述上衬管的上方设置偏心距可调的会合导纱钩，会合导纱钩的上端设置成纱装置，其中所述空心锭的中心管的孔径为6mm，上、下衬管孔径为3mm，上衬管的外廓为圆柱体，直接套装在中心管上端内，下衬管为T形剖面柱体，嵌塞在中心管下端，上、下衬管与中心管内径紧密配合。

如图6所示，芯纱穿过空心锭的通道，也就是中心管的上下两端分别装有耐磨硬质塑料或陶瓷衬管，其目的是为了避免芯纱在中心管内通过时，由于机械振动与张力波动引起的芯纱抖动使芯纱与中心管金属内壁的直接接触、摩擦，导致中心管内壁积聚油污和尘杂（化纤长丝纤维含有油剂会粘附油污，短纤纱毛羽脱落、粘附形成积聚），逐渐堵塞中心管却无法清除。中心管的孔径为6mm，上、下衬管孔径为3mm。上衬管为外廓为圆柱体，直接套装在上端中心管内，下衬管为T形剖面柱体，嵌塞在中心管下端。上下衬管与中心管内径结合紧密（加胶粘合，或衬管外径略大于中心管内径进行热套装），不能与中心管内壁产生相对滑动。

在芯纱穿过中心管向上运动时，纱线的抖动会使其在中心管两端与上下衬管产生接触、摩擦，中心管高速回转，使上下衬管对芯纱产生周向（切向）摩擦力，从而产生假捻效应。但由于芯纱沿其轴向向上运动，芯纱与上下衬管之间的接触压力很小，周向摩擦力也就很小，假捻效应可忽略不计。

如图7所示，上衬管采用类似下衬管的T形剖面结构，内孔沿轴向刻槽，槽数8-12条，其目的是增大芯纱与长衬管内壁的摩擦系数（类似翼锭粗纱机锭翼顶端刻槽增大假捻效果），内孔有效直径由3mm减小到2mm（保证衬管具有一定的有效壁厚），槽深0.5mm。

如图8所示，芯纱从中心管上端引出在会合导纱钩处与外包缠纱会合、包缠（注：当外包缠纱线密度很小、引纱速度很慢时，芯纱与外包缠纱的会合、包缠也有可能不发生在会合导纱钩处，而发生在会合导纱钩下方，但这种情况很少见。），并穿过会合导纱钩向上输出。会合导纱钩对输出纱线的运动路线形成约束，正常情况下，会合导纱钩的孔眼（会合导纱钩孔眼直径为3mm）中心应位于空心锭中心管的中心线上。现改用孔眼直径为2mm的导纱钩，加强对芯纱运动的约束，且导纱钩孔眼中心相对于中心管中心线的相对位置，可以通过调节螺钉进行横向调节，使会合导纱钩孔眼中心以一定程度偏离空心锭中心管的中心线。会合导纱钩孔眼中心偏离空心锭中心管中心线的距离称为偏心距，其调整范围为0-3mm。导纱钩的偏离，改变了芯纱的运动路线，芯纱在空心锭中心管上端与上衬管的接触条件就发生了变化，导纱钩中心孔偏离空心锭中心管中心线的偏心距越大，芯纱与上衬管内壁的接触压力也就越大，上衬管处的假捻作用就越强，对芯纱捻度的干扰也就越大，芯纱捻度的无规律性就越显著、捻度不匀越大。

即减小上衬管的有效孔径和会合导纱钩孔眼孔径，加强芯纱运动控制；通过上衬管内壁轴向刻槽，增大芯纱与上衬管内壁的摩擦系数；调整会合导纱钩孔眼的偏心距，可改变芯纱与上衬管内壁的接触压力。由此实现上衬管处的假捻效应的增强和可控，达到通过上衬管处的假捻效应主动干扰芯纱捻度分布的效果，且效果可调。

当采用异色纱线组成两根及以上的多芯纱时，假捻干扰导致的芯纱捻度的无规律性加强、捻度不匀越大，使其段彩分布越无序、随机。

实施例1

芯纱及外包缠纱规格：涤纶DTY空气网络丝167dtex/36F，网络节点140个/m。

芯纱颜色：芯纱1颜色，红色；芯纱2颜色，蓝色。

外包缠纱颜色：分别采用红色、蓝色和米黄色对双芯纱进行包缠。

空心锭锭速15435r/min，引纱速度35m/min，包缠捻度441捻/m，包缠捻向S捻。

会合导纱钩偏心距2mm。

其效果如图11所示。外包缠纱颜色是包缠纱整体颜色的决定因素，改变外包缠纱颜色，成纱整体颜色差异巨大。外包缠纱颜色不同，成纱段彩颜色不同，外包缠纱颜色与其中一根芯纱颜色相同时，成纱色段由纯色色段和混色色段相间排列组成；外表包缠纱与芯纱颜色均不相同时，成纱色段由外包缠纱颜色与芯纱颜色的混色色段相间排列组成，混色色段间颜色反差效果较小。

外包缠纱为蓝色，改变引纱速度为52m/min，包缠捻度为297捻/m，将得到的包缠纱与441捻/m包缠纱进行段彩效果对比，如图12所示。

包缠捻度大，段彩片段短，单位长度纱线内色段数多；混色段色块分割细腻，混色效果好。

实施例2

芯纱和外包缠纱规格均为锦纶6 DTY，70D/24F。

芯纱为红、黄、蓝3色，分别以红、黄、蓝、绿4色纱线为外包缠纱进行包缠复合。

空心锭锭速12440r/min，引纱速度为34m/min，包缠捻度366捻/m，包缠捻向Z捻，会合导纱钩偏心距为3mm。

外包缠纱颜色是包缠纱整体颜色的决定因素，改变外包缠纱颜色，成纱整体颜色差异较大。从图13可以看出，外包缠纱颜色不同，成纱段彩颜色不同，外包缠纱颜色与其中一根芯纱颜色相同时，成纱色段由纯色色段和混色色段相间排列组成；外表包缠纱与芯纱颜色均不相同时，成纱色段由外包缠纱颜色与芯纱颜色的混色色段相间排列组成，混色色段间颜色反差效果较小。

外包缠纱为蓝色，改变引纱速度为26.5m/min，包缠捻度为470捻/m，将得到的包缠纱与366捻/m包缠纱进行段彩效果对比，如图14所示。

包缠捻度大，段彩片段短，单位长度纱线内色段数多；混色段色块分割细腻，混色效果好。

实施例不应视为对本发明的限制，任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种包缠复合混色段彩长丝纱的加工方法，其特征在于：其步骤如下：

1）采用长丝纱作为芯纱，采用消极喂入的方式分别从至少两个芯纱筒上退绕不同颜色的芯纱，并经过导纱钩将不同颜色的芯纱合并形成多芯纱；

2）多芯纱经弹簧式张力装置喂入空心锭，所述弹簧式张力装置对多芯纱施加张力，多芯纱由空心锭的下端沿空心锭的中心管上端设置的内壁轴向刻槽的上衬管处引出，而缠绕设置在活套在空心锭上的铝锭管外的外包缠纱与多芯纱在会合导纱钩处会合，且所述会合导纱钩与空心锭的中心管偏心设置，给予会合后的外包缠纱与多芯纱与位于中心管内的多芯纱设定的偏心距离；

3）铝锭管与空心锭一起高速回转，带动外包缠纱高速回转，将外包缠纱缠绕到多芯纱上；

4）处于外包缠纱对多芯纱的缠绕点与外包缠纱从铝锭管上的退绕点之间的外包缠纱形成气圈，并产生张力；

5）多芯纱在张力的作用下，在缠绕点处受到假捻作用而产生扭转捻回，形成段彩效果；

6）同时在外包缠纱张力波动、芯纱张力波动和上衬管假捻作用的干扰，使得段彩效果表现为无规律性；

7）并在外包缠纱的包缠下，使得假捻无规律段彩效果固定，并利用外包缠纱的颜色使得段彩呈现混色效果，获得具有包缠复合混色段彩长丝纱。

2.根据权利要求1所述的包缠复合混色段彩长丝纱的加工方法，其特征在于，通过改变芯纱、外包缠纱颜色色块在复合纱表面的分布比率实现复合纱混色颜色的调整。

3.根据权利要求2所述的包缠复合混色段彩长丝纱的加工方法，其特征在于，通过调整芯纱和外包缠纱的线密度或芯纱运动速度实现复合纱混色颜色的调整。

4.根据权利要求1所述的包缠复合混色段彩长丝纱的加工方法，其特征在于，导纱钩位于芯纱筒中心轴线正上方，且分别穿过对应导纱钩的芯纱再通过一个导纱钩合并在一起形成多芯纱。

5.根据权利要求4所述的包缠复合混色段彩长丝纱的加工方法，其特征在于，所述导纱钩为封闭状。

6.根据权利要求1所述的包缠复合混色段彩长丝纱的加工方法，其特征在于，将两根或以上不同颜色的纱线并合在一起，并对并纱进行加捻，使纱线绕其本身轴线回转，使得原本相互平行排列的各根纱线扭合/捻合在一起成为圆柱形纱体，并纱各截面间发生相对扭转，每根纱线均呈螺旋线形态，使得各根纱线相对位置的扭转变化，将纱线外观沿其长度方向上分割为相间排列的颜色色块，呈现段彩效果，在对呈现段彩效果的芯纱进行包缠，外包缠纱以螺旋线形态缠绕到芯纱上时，外包缠纱的色块对芯纱色块的相间进行分割，呈现混色段彩效果。

7.一种采用上述权利要求1、2、3、4、5或6 所述的包缠复合混色段彩长丝纱的加工方法加工的长丝纱，其特征在于：其包括至少两根不同颜色的芯纱合并构成的并纱，并经过加捻形成多芯纱，在所述多芯纱外包缠外包缠纱，并在外包缠纱包缠过程中使多芯纱产生可调整的无规律的段彩效果。

8.一种用于上述权利要求1、2、3、4、5或6 所述的包缠复合混色段彩长丝纱的加工方法加工的装置，其特征在于：其包括若干芯纱筒，所述芯纱筒的上方均设有用于退绕芯纱的导纱钩，导纱钩的一侧设有弹簧式张力装置，弹簧式张力装置的另一侧设置导纱杆，在导纱杆的上方设置空心锭，所述空心锭的中心管的上端设置内壁轴向刻槽的上衬管，在空心锭的外侧活套设置卷绕有外包缠纱的铝锭管，所述铝锭管通过下托持器与锭帽固定在空心锭上，并可与空心锭一起回转，所述空心锭下端通过电机传动的锭带摩擦传动，所述上衬管的上方设置偏心距可调的会合导纱钩，会合导纱钩的上端设置成纱装置，其中所述空心锭的中心管的孔径为6mm，上、下衬管孔径为3mm，上衬管的外廓为圆柱体，直接套装在中心管上端内，下衬管为T形剖面柱体，嵌塞在中心管下端，上、下衬管与中心管内径紧密配合。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述上衬管的内孔沿轴向刻槽，槽数8-12条，内孔有效直径为2mm，槽深0.5mm。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述会合导纱钩的孔眼直径为2mm，且会合导纱钩的一侧设有用于横向调节的调节螺钉。