CN115506057A - 复丝展平与展开可控的展丝装置与方法及用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种安装于细纱机摇架上的复丝展平与展开且宽度可控的展丝装置，该装置的基座架安装在摇架上，其上安装着展平机构、移动的展丝器I、II机构和驱动机构等，以实现对复丝的展平与展开；其展丝方法是运用不同角度人字形点状沟槽的分离作用，并结合双展丝辊的差动速度差来获得展开宽度的控制；最后展开的II级展丝网在前罗拉钳口后侧喂入并与短纤须条叠并，在加捻作用下形成平行丝网对须条的覆盖与裹缠而制成展开复丝与短纤须条的皮芯复合结构纱。该装置不仅适于超短、易掉屑、易飞花的天然纤维和偏短、偏弱回用纤维的保护式、光洁柔软的功能复合结构纱的纺纱，而且适于高支、超高支、高强耐磨的复合结构纺纱。
Description
技术领域
本发明涉及一种复丝展平与展开可控的展丝装置与方法及用途，属于环锭纺纱中的复丝可控可调展开成网对短纤须条包芯/包覆增强呵护式的短纤/丝网复合结构纺纱技术领域。
背景技术
随着人们对穿着需求的多元化、多样化，纺织业得到快速发展，纺纱装置的应用和方法也是日益更新，同时随合成纤维的问世，纺织材料资源的消耗更是日益见长，而“绿色、发展和环保”等理念深入广大纺织企业家脑海，纺织加工过程中的天然纤维落棉、落毛和木棉、麻纤维等偏短、偏弱纤维也随之增加以及具有可持续发展效益的回用纺织品中长度和强度都较原纤维差的纤维无法合理利用；以上这些偏短、偏弱的天然纤维几乎难以单独纺出的纱线，混纺所得纱线强力低，且毛羽偏多，这些天然纤维丢弃或送到再生纤维企业，导致这一类偏短、偏弱的纤维不能再分配利用或造成不必要的资源浪费。由于其量大、繁琐且不一定能有效纺纱，而环锭纺是最为普遍的纺纱方式，结合展丝技术运用在环锭纺复合纱领域是解决此类生产问题的主要方式之一。
目前现有的解决上述问题的纺纱方法均为在环锭纺纱机上加装展丝装置或对细纱机进行局部改造。如国内于伟东(TMT-FSM)团队加装了机械展丝装置为一种不等根数分束的同轴束网复合纱、纺纱方法及应用(专利公开号CN102747486A)和二轴系展丝分束的再展与集束复合展丝器、方法及其应用(专利公开号CN102704077A)均是复丝先分劈后经过展丝辊将复丝展开，可对复合纱起到增强作用，但展丝辊表面不是点状沟槽以及不能有效控制展丝辊的差动速度，进而不能有效控制展丝的宽度。这为原理性的最简机构并无具体的机械机构，尤其是功能和效能可控可调的可直接生产性使用的机构。国外Amest M.S(专利号：JP53122829)提出了在前罗拉后采用电极开纤装置纺制复合纱的方法，具有较好的展开效果，但其装置是静电场分离纤维的装置，受纤维分子的极性约束，而且成本高，安全隐患大，且受纤维导电性和纺纱飞花的影响；Philip N Smith(专利号：US3739566)使用机械展丝的方式采用多个机械辊和电机组成，通过复丝在多道辊上的摩擦和挤压，最后通过电机带动的菱形滚将复丝散开，但该方法设备多、铺平与展开效率低、机械辊独立性不强。国外还有展丝机构可以将丝束展开较好的宽度，但不适纺纱系统中，如Hayward(专利号：US2822582)采用七个机械辊将束纤维分开，各辊子结构不同、繁错复杂的机构不适用普遍使用纺纱过程中的展丝。Joseph Lee Lifke(专利号：US6049956)由数个分散鼓组成，通过改变分散鼓两端圆片的角度来使纤维束分散开，该方法设备机械部件多、机械协同性要求高，展开宽度可控性、稳定性均较差。
在实际生产中，纺纱均以可纺性优秀的纤维为对象、改变成纱方式和花式或高支化为目的的纺纱，对偏短、偏弱、可纺性差及无法正常、独立纺的天然纤维和回用纤维再利用和对纱线结构的再设计具有重要的实际意义。目前各相关研究方法，对机械协同性及设备安全性和可控(均匀性)可调(宽度W)性具有较高的要求，以上发明与本发明所用的装置机构和原理均不相同。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种复丝展平展开可控展丝装置，展丝辊I(21)和展丝辊II(31)表面具有点状结构，利用差动速度差有效的将复丝(8)分散开，可用于来解决在环锭纺纱机上，采用复丝(8)对偏短或偏弱的天然纤维及回用纤维的呵护式、柔软、少毛羽的复合结构纺纱问题。
另一目的是提供使用该装置的复合结构纺纱方法，以及该装置和方法的基本用途。
一种复丝展平与展开可控的展丝装置，其由用于控制复丝(8)喂入铺平的展平机构(1)；复丝(8)主展开的展丝机构即：展丝器I(2)、展丝器II(3)及对应的控速器I(4)和控速器II(5)；牵引和控制复丝(8)运动的驱动机构(6)；固定在细纱机摇架上的基座架(7)所构成。
所述的展丝机构，是由展丝器I(2)、展丝器II(3)及对应的控速器I(4)和控速器II(5)构成；所述的展丝器I(2)由展丝辊I(21)和上下移动控板(22)构成；所述的展丝器II(3)由展丝辊II(31)和前后移动控板(32)构成；所述的控速器I(4)是由带内螺纹的弹簧铜片I(41)、用于调控弹簧铜片I(41)上下位置的螺丝杆头I(42)、与螺丝杆头I(42)同轴固接的螺杆I(43)和使螺杆I(43)能上下移动并固装在上下移动控板(22)上的固定螺母I(44)构成；同理，所述的控速器II(5)是由带内螺纹的弹簧铜片II(51)、用于调控弹簧铜片II(51)上下位置的螺丝杆头II(52)、与螺丝杆头II(52)同轴固接的螺杆II(53)和使螺杆II(53)能上下移动并固装在前后移动控板(32)上的固定螺母II(54)构成；所述的展丝辊I(21)和展丝辊II(31)与带内螺纹的弹簧铜片I(41)及带内螺纹的弹簧铜片II(51)，可通过位移加压接触或分开不接触，以调控摩擦阻力，达到控制复丝(8)与展丝辊I(21)、II(31)和展丝辊I(21)与展丝辊II(31)间的差动速度，最终实现对展丝宽度的有效控制。
本发明是通过具有不同角度人字形点状沟槽的展丝辊I(21)和展丝辊II(31)以及差动速度差实现复丝(8)的分散，将复丝(8)通过依次通过下限位展平辊(12)、展丝辊I(21)和展丝辊II(31)，在喂入端和输出端分别存在张力f0、f1、f2和f3，即f0代表复丝(8)喂入下限位展平辊(12)前的张力，f1代表输出下限位展平辊(12)的展平丝(81)的张力以及展平丝(81)喂入展丝辊I(21)前的张力，f2代表输出展丝辊I(21)的I级展丝网(82)的张力以及I级展丝网(82)喂入展丝辊II(31)前的张力，f3代表输出展丝辊II(31)的张力；由于复丝(8)与限位展平辊(12)之间存在摩擦阻力，故f1＞f0，根据欧拉公式，得到包围角与力之间存在式(1)：
由公式(1)可知，展平包围角γ、展丝辊I(21)包围角α和展丝辊II(31)包围角β，则有式(2)、(3)、(4)：
式中：f0、f1、f2、f3为喂入和输出端的张力(cN)；θ为原始公式角度，γ、α、β为复丝与各辊之间的包围角(°)；μ为摩擦系数，其中为μ1、μ2、μ3为复丝(8)与下限位展平辊(12)、展丝辊I(21)、展丝辊II(31)的摩擦系数。
所述的γ、α、β包围角度越大，复丝(8)、展平丝(81)、I级展丝网(82)与下限位展平辊(12)、展丝辊I(21)、展丝辊II(31)表面的接触面积也越大，同时复丝(8)、展平丝(81)、I级展丝网(82)与下限位展平辊(12)、展丝辊I(21)、展丝辊II(31)表面的点状结构碰撞频率增大；所述下限位展平辊(12)的包围角γ范围为30°～70°，f0、f1喂入端与输出端张力不等，导致速度差动，增大复丝(8)与下限位展平辊(12)表面的单丝与点状结构之间的碰撞概率；通过上下移动展丝器I(2)和前后移动展丝器II(3)，来调控复丝(8)与所述展丝辊I(21)与展丝辊II(31)的包围角α和β，以达到对复丝(8)的展丝作用时间和效果及展丝宽度的控制；所述展丝辊I(21)包围角α的取值范围为70°～150°和展丝辊II(31)包围角β的取值范围为50°～100°，展丝辊I(21)和展丝辊II(31)包围角差异越大，差动效果越明显；所述张力大小差动输出，f3＞f2＞f1＞f0；
所述复丝(8)有驱动辊(61)驱动速度为v0，展丝辊I(21)的转速为v1，展丝辊II(31)的转速为v2且三者差速常数k符合公式(5)要求；所述的展丝辊I(21)的速度控制可由控速器I(4)的螺丝杆头I(42)同轴固接的螺杆I(43)和在上下移动控板(22)上的固定螺母I(44)上旋或下旋，使弹簧铜片I(41)对展丝辊I(21)摩擦增大或减小完成；展丝辊II(31)同理可通过控速器II(5)完成速度调配，且展丝辊I(21)和展丝辊II(31)存在速度差；所述展丝辊I(21)和展丝辊II(31)的转速取值范围为0r/min～125r/min。
所述的复丝展平与展开可控的展丝装置，其特征在于所述的驱动机构(6)是由驱动辊(61)和压力弹簧(62)构成，压力弹簧(62)给予驱动辊(61)压力促使其与和上前皮辊的啮合，II级展丝网(83)被驱动辊(61)牵引和控制；所述的基座架(7)是由桥接片(71)、左基座架(72)、右基座架(73)和固定螺钉(74)构成，基座架(7)将展丝装置整体稳定、安全的固定在细纱机摇架上。
按上述装置方案，本发明还提供上述复丝展平展开可控的展丝装置的方法，其特征在于所述的复丝(8)通过铺平的展平机构(1)将复丝(8)铺平为展平丝(81)；经由实现复丝(8)主展开的展丝机构即：展丝器I(2)和展丝器II(3)分别得到I级展丝网(82)和II级展丝网(83)；最后，II级展丝网(83)由驱动机构(6)牵引和控制从后侧喂入前罗拉钳口(9)；所述的获得最大的II级展丝网(83)展开宽度W和单位线密度Nf或单位根数n的宽度wN或wn，远超原有复丝(8)宽度水平，且可控(均匀度)可调(宽度W)，则存在最大展开宽度W与单位线密度Nf或单位根数n的关系式(6)、(7)。
接上述装置方案，所述的最大展开宽度由展丝辊I(21)与展丝辊II(31)表面光刻的点状结构对单丝的碰撞频率和幅度不同，使复丝(8)逐级分离、散开；差动速度差为另一个展开最大宽度的原因，为展平丝(81)与展丝辊I(21)的差速、I级展丝网(82)与展丝辊II(31)的差速以及展丝辊I(21)与展丝辊II(31)的速度差；所述的速度差使复丝(8)逐级分离、散开，达到宽度最大化。
按上述方案，本发明还包括上述复丝展平展开可控的展丝装置与方法及用途，可用于偏短或偏弱的天然纤维及回用纤维的呵护式、柔软、少毛羽的复合结构纺纱，且适于高支、超高支、高强耐磨的复合结构纺纱。
益处和优点
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的益处和优点：(a)展丝装置为一体模块化的装置，可即插即用，且机构精简、调节范围大、调整空间足、易于实际操作；(b)展丝效果不仅可以通过不同角度人字形点状沟槽的分离作用，还结合双展丝辊的差动速度差和双展丝辊的最大包围角来获得展开宽度的大范围的调节与定宽控制；(c)可实现了平行丝网对须条的覆盖与裹缠而制成展开复丝与短纤须条复合的薄皮厚芯结构纱；(d)所用纤维材料可以是包括偏短或偏弱的所有已知的的天然纤维、化学纤维及其回用纤维，这对此类纤维再分配利用和减少纤维资源浪费的生态意义重大。同时，还可实现此类低档纤维和废弃纤维等的高支化、功能化和高档化复合纱的成行加工及其低档原料的高品质化的升级利用。
附图说明
图1为复丝展平与展开可控的展丝装置示意图；
图2为展丝辊表面结构示意图；
图3为基座架示意图；
图中，1-展平机构，其包括11-上限位展平辊，12-下限位展平辊；
2-展丝器I，其包括21-展丝辊I，22-上下移动控板；
3-展丝器II，其包括31-展丝辊II，32-前后移动控板；
4-控速器I，其包括41-内螺纹弹簧铜片I，42-螺丝杆头I，43-螺杆I和44-固定螺母I；
5-控速器II，其包括51-内螺纹弹簧铜片II，52-螺丝杆头II，53-螺杆II和54-固定螺母II；
6-驱动机构，其包括61-驱动辊和62-压力弹簧；
7-基座架；其包括71-桥接片，72-左基座架，73-右基座架，74-固定螺钉；
8-复丝，按展丝流程81-展平丝，82-I级展丝网，83-II级展丝网；
9-前罗拉钳口。
具体实施方式
为使本发明更浅显易懂，结合附图发明装置和优选实例详细说明如下。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
一种复丝展平与展开可控的展丝装置，其示意图如图1所示，是由控制复丝(8)喂入铺平的展平机构(1)：展丝器I(2)、展丝器II(3)及和控速器I(4)及控速器II(5)以及驱动机构(6)和基座架(7)构成。
展丝的具体方案为复丝(8)通过铺平和限位的展平机构(1)将复丝(8)铺平为展平丝(81)；经由复丝(8)主展开的展丝机构即：展丝器I(2)和展丝器II(3)表面光刻的点状结构对单丝的碰撞频率和幅度不同，使复丝(8)逐级分离、散开，另一方面通过差动速度差即：展平丝(81)与展丝辊I(21)的差速、I级展丝网(82)与展丝辊II(31)的差速以及展丝辊I(21)与展丝辊II(31)的速度差，使复丝(8)逐级分离、散开，达到宽度最大化；最后，II级展丝网(83)由驱动机构(6)牵引和控制从后侧喂入前罗拉钳口(9)。
由此出前罗拉钳口(9)时，在加捻的作用下形成对须条的平行丝网覆盖与裹缠而制成展平复丝与短纤须条的网包复合结构纱。
所述的复丝展平与展开可控的展丝装置的用途，其特征在于可用于偏短或偏弱的天然纤维及回用纤维的呵护式、柔软、少毛羽的复合结构纺纱，且适于高支、超高支、高强耐磨的复合结构纺纱。
网裹包覆复合结构纱是指短纤须条在芯、丝网包裹短纤须条的两层复合结构纱，如图3所示；
下述具体实施例1～2是对不同纤维及其线密度，即选择不同的复丝、不同的包围角度、不同的展丝辊转速和不同的纤维复合比例及不同复合纺纱工艺参数，即复丝的张力、锭速、前罗拉转速、纺纱捻度、复合角度。进行按本发明的丝束展丝喂入的复合结构纺纱方法的纺纱，并纺制成光洁复合结构纱。
采用YG172A纱线毛羽测试测定复合纱的毛羽，所得的光洁复合结构纱的毛羽指数(F)，指单位长度纱线内单侧面上伸出长度超过某设定长度的毛羽累计数(根/m)F＝A+Be-Cl，l为毛羽的设定伸出长度(mm)，A、B、C为试验常数；断裂强度(P)，考虑纤维粗细不同，表示纤维抵抗外力破坏能力的指标，单位(cN/tex)；断裂伸长率ε＝(L-L0)/L0＝ΔL/L0，其中，L0为原长，L为拉伸断裂时的试样长度，ΔL为绝对伸长值，断裂伸长率表示材料断裂时伸长变形能力的大小。
具体实施例1
采用本发明的用于复丝展平与展开可控的展丝装置与方法，将涤纶复丝经张力器及上述路径及展丝辊速度和包围角度的配合进行展丝，与棉纤维须条网裹包缠后再在前罗拉钳口复合结构纺纱，形成光洁二轴系复合纱，具体工艺参数与品质指标如下表所示。
具体实施例2
采用本发明的用于复丝展平与展开可控的展丝装置与方法，将芳纶复丝经张力器及上述路径及展丝辊速度和包围角度的配合进行展丝，与棉纤维须条网裹包缠后再在前罗拉钳口复合结构纺纱，形成光洁二轴系复合纱，具体工艺参数与品质指标如下表所示。
纺制复丝展平与展开可控的展丝装置与方法工艺参数与实测品质指标
Claims (9)
1.一种复丝展平与展开可控的展丝装置，其包括用于控制复丝(8)喂入铺平的展平机构(1)；复丝(8)主展开的展丝机构即：展丝器I(2)、展丝器II(3)及对应的控速器I(4)和控速器II(5)；牵引和控制复丝(8)运动的驱动机构(6)；固定在细纱机摇架上的基座架(7)。
2.如权利要求1所述的展平机构(1)，其特征在于，是由安装在基座架(7)上限位展平辊(11)和用于提高所述复丝(8)快速展平效果和效率的下限位展平辊(12)构成；所述的下限位展平辊(12)表面为不同角度人字形点状沟槽并对喂入复丝(8)呈包围角γ的接触；所述包围角γ范围为30°～70°。
3.如权利要求1所述的展丝机构，其特征在于，是由展丝器I(2)、展丝器II(3)及对应的控速器I(4)和控速器II(5)构成；所述的展丝器I(2)由展丝辊I(21)和上下移动控板(22)构成；所述的展丝器II(3)由展丝辊II(31)和前后移动控板(32)构成；所述的控速器I(4)是由带内螺纹的弹簧铜片I(41)、用于调控弹簧铜片I(41)上下位置的螺丝杆头I(42)、与螺丝杆头I(42)同轴固接的螺杆I(43)和使螺杆I(43)能上下移动并固装在上下移动控板(22)上的固定螺母I(44)构成；同理，所述的控速器II(5)是由带内螺纹的弹簧铜片II(51)、用于调控弹簧铜片II(51)上下位置的螺丝杆头II(52)、与螺丝杆头II(52)同轴固接的螺杆II(53)和使螺杆II(53)能上下移动并固装在前后移动控板(32)上的固定螺母II(54)构成；所述的展丝辊I(21)和展丝辊II(31)与带内螺纹的弹簧铜片I(41)及带内螺纹的弹簧铜片II(51)，可通过位移加压接触或分开不接触。
4.如权利要求3所述的展丝辊I(21)和展丝辊II(31)其特征在于，两者的表面均有光刻呈一定角度的、能使复丝(8)快速分离的对称细微点状结构并呈人字形条纹的沟槽；通过上下移动展丝器I(2)和前后移动展丝器II(3)，来调控复丝(8)与所述展丝辊I(21)与展丝辊II(31)的包围角α和β，以达到对复丝(8)的展丝作用时间和效果及展丝宽度的控制；所述的包围角α的取值范围为70°～150°和β的取值范围为50°～100°。
5.如权利要求3所述的展丝辊I(21)和展丝辊II(31)其特征在于，所述的展丝辊I(21)的速度控制可由控速器I(4)的螺丝杆头I(42)同轴固接的螺杆I(43)和在上下移动控板(22)上的固定螺母I(44)上旋或下旋，使弹簧铜片I(41)对展丝辊I(21)摩擦增大或减小完成；展丝辊II(31)同理可通过控速器II(5)完成速度调配，且展丝辊I(21)和展丝辊II(31)存在速度差；所述展丝辊I(21)和展丝辊II(31)的转速取值范围为0r/min～125r/min。
6.如权利要求1所述的驱动机构(6)，其特征在于是由驱动辊(61)和压力弹簧(62)构成，压力弹簧(62)给予驱动辊(61)压力促使其与和上前皮辊的啮合，II级展丝网(83)被驱动辊(61)牵引和控制；所述的基座架(7)是由桥接片(71)、左基座架(72)、右基座架(73)和固定螺钉(74)构成，基座架(7)将展丝装置整体稳定、安全的固定在细纱机摇架上。
7.如权利要求1所述的复丝展平与展开可控的展丝装置的方法，其特征在于所述的复丝(8)通过铺平的展平机构(1)将复丝(8)铺平为展平丝(81)；经由复丝(8)主展开的展丝机构即：展丝器I(2)和展丝器II(3)分别得到I级展丝网(82)和II级展丝网(83)；最后，II级展丝网(83)由驱动机构(6)牵引和控制从后侧喂入前罗拉钳口(9)。
8.采用如权力要求1所述的复丝展平与展开可控的展丝装置的方法，其特征在于所述的最大展开宽度由展丝辊I(21)与展丝辊II(31)表面光刻的点状结构对单丝的碰撞频率和幅度不同，使复丝(8)逐级分离、散开；差动速度差为另一个展开最大宽度的原因，为展平丝(81)与展丝辊I(21)的差速、I级展丝网(82)与展丝辊II(31)的差速以及展丝辊I(21)与展丝辊II(31)的速度差；所述的速度差使复丝(8)逐级分离、散开，达到宽度最大化。
9.采用权利要求1所述的复丝展平与展开可控的展丝装置或权利要求8所述的纺纱方法，可用于偏短或偏弱的天然纤维及回用纤维的呵护式、柔软、少毛羽的复合结构纺纱，且适于高支、超高支、高强耐磨的复合结构纺纱。
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