CN1136344C - 纺织纱股处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理纺织纱股的新方法，其中高温热处理可消除由制成纱股的生产过程所引起的热气收缩的差异。

Description

纺织纱股处理方法

本发明涉及纺织纱股处理过程的改进，其中大大减少或消除了由生产和加工纱股引起的纱股不匀，从而极大地改善了编有纱股的成品的性能。特别是，本发明生产出的并股纱件没有绞纱通常有的变异(vagary)，这种变异是生产纱股和由纱股制成成品纱的处理工序中的不一致的结果。改进的处理过程包括应用热处理工序和张力控制来生产并股纱件，其物理特性较先前已知工艺所能生产的纱件更均匀。

在纱(如缝纫用线)的工业生产中，几股材料被合在一起处理成成品。纱股是指具有高长度/直径比的纺织纤维的有序组合，通常作为一个单位使用。纱股可由各种天然材料(即羊毛或棉)或人造材料(即如聚丙烯、尼龙、聚酯、聚乙烯等化合物合成的聚合物)或二者的混合物组成。本发明包括至少含有一种人造材料的纱股的使用。用纺丝工艺来制成人造纱股，其中呈塑态或熔化状态或溶解状态的成纤物质以控制的速度受力通过称作喷丝头或喷嘴的金属板上的小孔。自喷丝头形成的固化细丝被旋转辊或导丝轮牵拉，并卷绕在线轴或纡子上。制成人造细纱股有几种方法：干法纺丝、冻胶纺丝、相分离纺丝、反应纺丝和湿法纺丝。生产过程中的变化，如加热/冷却差异和拉伸差异，会产生每股材料的不一致，尤其是内在热气收缩会有明显变化。热气收缩是指暴露在干热或湿热下导致的织物、纱或纤维的尺寸减小，它是纤维的一个基本特征。一旦制好纱股，就可以用它们来生产纱，如缝纫用线。纱股的变异在用来生产成品纱的生产工序中进一步表现出来。

在生产纱的过程中通常采用下述独立的加工工序来生产出最终成品。首先是纺丝工序(不同于上述的纺丝过程)，棉、羊毛和/或人造纤维纱股被纺成纱并卷绕在小线轴上。这些小线轴通常先作蒸汽处理，再由卷拈成形工序作进一步处理。这些小线轴上的纱被绕成系列形式(即一个线轴的一端连接着下一个线轴的一端)，以构成较大的线轴或纱的径流筒子(run-off spool)；然后把几个径流筒子放到筒子架上，各个径流筒子上的纱被输入或送入并线或绞合工序。在并线工序中，各个径流筒子上的两股或多股纱被绕合在一起，形成并股纱件。通常并股纱件还要作卷拈处理，这是染色和精整前最后的机械处理。

如前所述，生产纱股中的变异会导致每股材料具有不同的热气收缩。当这些纱股在生产纱的过程中作纺丝和卷绕处理并对不同纱件实施所有物理处理时(这些物理处理都先于纱股的并线工艺)，会发现最终的纱件成品具有不合乎需要的变异。当成品纱最终被用于预定用途时，如缝纫用线，这种变异就会带来工作上的问题。比如，当纱股成为径流筒子的一部分时，它们会产生不一致且变化明显的内在热气收缩，或其热气收缩大于或小于同样材料的其它径流筒子。假定每个径流筒子都含有不同物理性质的纱股，当把多个径流筒子上的纱股在并线工序中并合在一起形成并件绞纱时，这种变异会更明显。

当目标用户使用成品纱时，纱股的复合不一致性最终表现出来。例如，如果生产的纱是缝纫用线，纱股物理性质的变异就表现为针脚不匀。裁缝通常可看到衣料下端有不规则环。为校准针脚不匀，裁缝通常会增加缝纫机的张力。张力的增加会导致跳针，如进一步增加，最终就会断线。对成衣厂来说，跳针和断线在经济上是不愿接受的。偏巧纱股内在变异造成的成品纱的变异只有当实际目标用户使用时才能发现。传统的绞纱或成品纱物检方法通常不能揭示生产纱股和用纱股生产成品纱的生产工序中产生的内在变异。测定这种变异的唯一准确方法是在实际商用情况下来统计测定成品纱。例如可采用电子数据采集系统来测定每个断针区间所缝工件的数目。

制纱厂已认识到必须校准和消除生产纱过程中不同加工和处理工序带来的明显的不一致。例如，针对纺丝后得到的纱线轴的设备已有多个专利。美国专利号4,523,441(Braybrook等人)讲授了一种借助能增加被卷绕或未卷绕纺丝周围空气湿度的一套装置来减少或限制生产纱产生的飞花或棉绒数量的方法。另一实例如美国专利号4,953,368(Kawascki等人)和5,291,757(Wanger)所公开的方法和装置一样，对纺丝处理制成的纱线轴作蒸汽处理。同样，通过引入纱导引或预先加固装置或断纱探测器等工艺来试图改进并线工艺。美国专利号5,044,150(Stahlecker)中的纱探测器可指示断纱、中断工序和启动自动接合器重新接合断纱。美国专利号4,943,009(Gerstner-Stevens等人)公开了一种改进的绞合法，其中采用传感器沿着预定轨迹来探测线的存在和缺失。当某个径流筒子变空时，该传感器会用一个新筒子来自动并合线。

然而这些现有技术的综合方案没有认识到在纱线生产过程中产生的纱股本身的物性差异是生产纱股的生产工艺和机械操作的结果。这种综合效应导致了成品纱最终用途的工作中的困难。同样，现有技术没有发现并线工序中绞合纱股前先进行高温热处理并结合张力控制可以生产极大改良的并股纱并显著提高最终成品纱的性能。

本发明旨在克服工业纱(如缝纫用线)生产中所用纱股的内在缺点和变异。此处所用术语“纱股”指包括至少两种人造细丝或纤维的任何材料，包括聚丙烯、尼龙、聚酯、聚乙烯或它们的混合物。此处所用术语“纱”也指具有至少一股含人造纤维的纱股的任何材料。本发明的目的是提供一种改进的方法来处理工业纱生产中所用的纱股。另一目的是提供处理工序来清除或消除生产纱股的生产过程中的差异所引起的纱股物性的内在变异。又一目的是提供改进的工艺，把来自多个线轴上的各股纱制成并股纱或绞纱。再一目的是生产的并股纱可在传统卷拈装置上进一步加工，并在不经特殊处理的情况下作精整和染色。再一目的是生产改良的并股纱，显著减少了成品和最终使用时的缺点(如跳针、断线和皱褶)。

为达到上述目的，本发明的工序中包括对纱股作高温热处理的工序，对至少两个包含纱股的进料纱线轴作进行温度至少220°F的热处理。热处理在高于大气压力的情况下进行。本发明的另一实施例包括对至少两个进料纱线轴作温度至少220°F的热处理；把纱自进料线轴送入与进料线轴数目相等的多个恒定张力装置；在张力基本不变的情况下再把纱自各个恒定张力装置送入并线机；然后在并线机中把自各个恒定张力装置送出的纱并合，生产出单个并股纱件。

本发明方法中所用的纱可以是天然和人造材料的合成物，如人造细纱。所用的纱由至少一个纱股组成，含有下述任一种材料：棉、羊毛或人造纤维(如伸展的尼龙、聚酯细丝或混合物)。纱的直径或号数不是本发明的关键特性，号数可从约18至300变化。号数是一种表述线密度的单位，指1千米纱、细丝、纤维或其它纺织纱股的重量克数。

在本发明的优选实施例中，对进料线轴实施热处理工序，这些进料线轴已完成卷绕工序，准备用传统并线机作绞合。通常把纺丝工序完成后得到的纱作蒸汽处理，再在卷绕机上把纱连续绕合成进料线轴。

本发明的一个关键特征是，纱线轴在并线机上形成并股纱前先对纱线轴实施至少一次热处理工序。这些线轴在本发明中被称为“进料线轴”。热处理工序可连续也可间断地进行。从卷绕工序得到的多个线轴最好在至少220°F温度下持续足够长的时间，以使纱加热至预期温度。加温时间显然是纱类型、纱线轴的尺寸、数量和用于加热的特定设备的函数。加热可在现有技术公知的设备上进行，包括直接干燥机、间接干燥机、微波干燥机和红外或辐射干燥机。本发明的优选干燥机是蒸压器，它每次可对约150个线轴进行令人满意的热处理。为达到预期的至少220°F的温度，线轴必须在高于大气压力的情况下在蒸压器内保持约60分钟。热处理时间取决于所用的加热设备，可短至几分钟，更可取地是至少30分钟，保持的时间最好必须使纱达到热电偶所测定的等于或大于220°F的温度。

必须区分本发明的高温热处理和对纺丝过程得到的纱通常实施的卷拈成形(或蒸汽成形)工序。卷拈成形是一个用蒸汽来固化纱的卷拈以消除力矩的过程，并在进一步处理中消除扭结。不同之处在于卷拈成形工序中的汽锅是在大气压力或低于大气压力、温度低于220°F、高湿度的情况下工作的。除消去力矩外，通过当每个新的小纺丝线轴加入卷绕机时，自动接合纱头，卷拈成形改进了卷绕处理的性能。而在本发明中，高温热处理工序用于调整由纱股生产和纱股处理工序的差异引起的线轴内在的热气收缩的变异。用于由并线机制备的绞合纱的所有纱线轴进行的热处理调整了组成进料线轴的纱股的热气收缩，总的结果是取自进料线轴的每个纱股具有基本一致的、低的平均热气收缩。不经过本发明的热处理工序，热气收缩不等的纱股会绞合在一起而形成并股线。当这种并股线随后受到染色过程中采用的温度时，不同热气收缩的纱股试图均和，导致成品纱具有不等的张力，因为部分区段的纱是由松散纱股与绷紧纱股绞合在一起的。在成品纱用作缝纫用线时，这些松散纱股最终表现为针脚不匀。

尽管纱股平均热气收缩的绝对值不是本发明的关键，因为它极大地取决于所用的原料和所生产的预期成品，与同原料的其它纱股相比，在指定纱股中必须达到一致的热气收缩。不经本发明热处理的纱的热气收缩通常为约2％至9％。热处理工序的目的之一是确保并线机上的每个进料线轴本身有一致的热气收缩，并且用来制成绞纱的各个进料线轴有大致相等的平均热气收缩比。这将确保并线机制成的并股纱也具有均匀一致的热气收缩。

根据本发明制备改良并股纱有关的另一特征是，使用恒定张力装置来把纱从进料线轴送入并线机。恒定张力装置可以是接收进料线轴的纱并以相对恒定张力把纱送入并线机的任一装置。张力以克来表示，通常在从约5克至40克的范围内。因为本发明的目的之一是以恒定均匀的张力传送并线机所用的每股纱，所以独立的恒定张力装置必须与每个进料线轴相连。因一次可有多达6个进料线轴用作并线机的纱源，这就要求有相等数目的恒定张力装置装在进料线轴和并线机之间，以控制每股纱的张力。一种优选的恒定张力装置已用于纺织工业，在织机上它以恒定张力协助将纬纱传送给经纱。

在使用本发明优选的恒定张力装置中，进料线轴的纱股绕着恒定张力装置的圆筒多次环绕，最好至少20次，然后在与并线机上与其它纱股并合前，先让它与刷子接触。测定自恒定张力装置传送至并线机的每股纱的张力，并与其它恒定张力装置传送的其它纱股的张力相比较。为确保所有的纱股具有大致相等的平均张力，通过相对于恒定张力装置圆筒移动与每个恒定张力装置相连的刷子，来调整恒定张力装置。这样就会达到增加或减小张力的预期效果，以与组成绞纱的其它纱股的平均张力一致。与每个恒定张力装置相连的刷子还可用于防止正被传送入并线机的纱股飘荡。

本发明工序中所用的并线机可以是制纱工业中公知的、能绞合两个或多个纱股形成组合并股纱件的任一机器。美国专利号4,943,009和5,044,150公开了本发明可用的这类并线机的实例，这两个方案可作为本发明的参考。

为进一步说明本发明改进的并线工艺，给出下面的实例来说明本发明的一个实施例，该实例并未限定本发明的应用范围。

用一个电子数据采集仪来测定每次断线间隔所缝斜纹布袋的平均数，称作样本X的缝纫用线是按本发明上面所述的工艺生产的，所用蒸压器温度为230°F。这种缝纫用线的测试结果表明每次断线间隔可平均缝700个口袋。为测试和评价使用恒定张力装置的效果，生产了第二组称作样本A的缝纫用线，除没有使用恒定张力装置外，其它生产工序与样本X一样。测试结果显示样本A每次断线间隔只能平均缝420个口袋。为评价恒定张力和热处理工序的综合效果，进行了第三次测试。除没有实施热处理或恒定张力外，第三种称作样本B的缝纫用线的生产方式与样本A一样。测试结果表明样本B每次断线间隔只能平均缝140个口袋。

应该明白此处给出的细节是为了说明，而不是限制，所附权力要求书涵盖包括在本发明精神之内的各种变化。

Claims (9)

1.一种处理纱股的方法，包括在绞合前先对至少两个纱线轴在高于大气压力的情况下进行温度至少为220°F一段时间的热处理，所述加热时间由纱线类型、纱线轴的尺寸、数量和用于加热的特定设备确定。

2.按照权利要求1所述的方法，其中，热处理温度至少为265°F。

3.一种处理纱股的方法，组合起来包括下述工序：

(a)对至少两个进料纱线轴作温度至少为220°F的热处理；

(b)把已经热处理的进料纱线轴传送入并线工序；

(c)制成单个绞纱线轴。

4.一种生产并股纱的工艺，组合起来包括下述工序：

(a)对至少两个进料纱线轴进行温度至少为220°F的热处理；

(b)把已经热处理的纱自各个进料线轴传送入与进料线轴数目相等的多个恒定张力装置；

(c)在张力基本相等的情况下把纱自各个恒定张力装置传送入并线机；

(d)在并线机内并合自各个恒定张力装置送入的纱以生产出单个并股纱件。

5.按照权利要求4所述的工艺，其中，工序(a)中进料线轴的热处理进行至少30分钟，并在大于大气压力的压力下处理。

6.按照权利要求5所述的工艺，其中，热处理可间断进行。

7.按照权利要求3所述的工艺，其中，通过测定传送的每股纱的张力和调整恒定张力装置上的刷子来使所有的纱达到基本相等的张力。

8.权利要求4的工艺进一步包括对进料线轴进行温度至少为265°F的热处理。

9.一种生产改良缝纫用线的工艺，其中，并线工艺组合起来包括下述所用工序：

(a)对至少两个进料纱线轴进行温度至少为220°F的热处理，纱的号数从约18至300；

(b)把已经热处理的纱自各个进料线轴传送入与进料线轴数目相等的多个恒定张力装置；

(c)在张力基本相等的情况下把纱自各个恒定张力装置传送入并线机；

(d)在并线机内并合自各恒定张力装置送入的纱以生产出单个并股纱件。