CN116555957A - 环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置及方法，该装置包括喂入单元、包芯辅助单元以及纱线卷绕单元；包芯辅助单元包括辅助包芯模块、对辅助包芯模块施加压力的皮辊加压模块以及导纱模块；辅助包芯模块的内部设有间隔一定距离的短纤通道与长丝通道。本发明通过辅助包芯模块，使短纤须条在短纤通道中形成具有一定宽度、结构均匀的短纤层；并配合装置的其他单元和模块，促使短纤层对芯丝的紧密包缠，制备包覆效果好、芯丝占比大的包芯纱，实现了短纤利用最大化，降低了包芯纱的原料成本；解决了传统环锭纺纱机制备的包芯纱容易露芯，芯丝占比低的问题；该包芯纺纱该装置改造成本低，应用范围广、工业应用价值高。

Description

环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置及方法

技术领域

本发明涉及纺织设备技术领域，尤其涉及一种环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置及方法。

背景技术

包芯纱是由两种或两种以上的纤维组合而成的一种纱线。短纤包芯纱因通过外包短纤维与芯纱的结合，使其发挥各自的优点，可以扬长避短的优化成纱的结构和特性，使得短纤包芯纱的产品很受人们的喜爱。在短纤包芯纱中，除了短纤对于芯纱的包覆情况影响着包芯纱的性能外，芯纱的体积占比也对于包芯纱的性能具有重要影响，芯纱占比成为衡量包芯纱性能的重要指标。

现有技术中，发明专利(申请号为CN 201610574251.X)公开了一种碳纤维包芯纱织物的生产方法，将预处理后的碳纤维长丝束经棉纺细纱机的包芯纱装置喂入前罗拉钳口，短纤维粗纱从棉纺细纱机喇叭口喂入后罗拉，经牵伸后的短纤维须条在前罗拉钳口处对碳纤维长丝束进行包裹，而后两者共同加捻得到碳纤维包芯纱。但是，在该包芯纱生产方法中，牵伸的短纤须条与长丝加捻的过程中，短纤须条容易发生自捻，自捻后的短纤须条对长丝的包裹效果差，容易出现漏芯的问题。

目前，我国纺织业多采用环锭纺来制备包芯纱，例如发明专利(申请号为CN201410333454.0)公开了一种环锭复合纺纱装置及纺纱方法，将粗纱喂入牵伸区，同时将芯纱从单牵伸区的前钳口中间位置喂入，经过牵伸后从前钳口输出的粗纱须条与芯纱全部进入集聚轮上的V型槽中，从V型槽集聚轮上的V型槽中出来的纱线，经过V型槽调控轮后再经过导纱钩和钢丝圈被卷绕在纱管上，制得包芯纱。该方法中，粗纱须条和芯纱是以集聚加捻的方式复合，得到的包芯纱极易出现漏芯的现象，且芯纱占比难以提高，芯纱占比普遍在15％以下。

有鉴于此，有必要设计一种改进的环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置及方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置及方法，该装置设有特殊结构的辅助包芯模块，使得短纤须条在短纤通道中形成具有一定宽度、结构均匀的短纤层；并配合喂入单元、包芯辅助单元的其他模块以及纱线卷绕单元，实现短纤层对芯丝的紧密包缠，得到包覆效果良好、芯丝占比较大的包芯纱，以实现短纤利用最大化，降低包芯纱的原料成本；解决在环锭纺纱机上包芯纱容易出现露芯，且芯丝占比不大的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置，包括喂入单元、包芯辅助单元以及纱线卷绕单元；所述喂入单元包括用于喂入芯丝的芯丝喂入机构、将粗纱牵伸为短纤须条并喂入所述包芯辅助单元的短纤牵伸喂入机构；所述包芯辅助单元包括辅助包芯模块、对所述辅助包芯模块施加压力的皮辊加压模块以及导纱模块，所述导纱模块设置于所述辅助包芯模块与所述纱线卷绕单元之间；所述辅助包芯模块的内部设有间隔一定距离的短纤通道与长丝通道，所述短纤通道的宽度为5～10mm。

作为本发明的进一步改进，所述短纤通道为沿所述短纤须条输送方向等宽、或由窄渐宽形状的通道，避免其对所述短纤须条产生集聚力，使所述短纤须条在其中形成具有一定宽度的短纤层；所述短纤通道为由窄渐宽形状的通道时，其窄通道口的宽度为5～7mm。

作为本发明的进一步改进，所述短纤通道与长丝通道的间隔为2～5mm；所述长丝通道的宽度为3～5mm。

作为本发明的进一步改进，所述导纱模块包括导纱杆以及设置于所述导纱杆上的加热凹槽；所述加热凹槽在所述导纱杆上的位置正对所述短纤通道的输出口，使得所述短纤须条从所述短纤通道以直线输出，所述芯丝从所述长丝通道以折线输出，并向所述短纤须条偏移，所述芯丝与短纤须条以一定夹角在包缠区相遇；所述加热凹槽的温度为100～200℃。

作为本发明的进一步改进，所述辅助包芯模块的内部设有负压吸风组件，所述短纤通道朝向所述负压吸风组件的表面设有若干均匀的网格孔，所述短纤通道内的短纤须条被所述负压吸风组件透过所述网格孔吸附，使所述短纤须条平铺于所述短纤通道内侧表面，形成结构均匀的短纤层。

作为本发明的进一步改进，所述短纤牵伸喂入机构沿所述粗纱的喂入和牵伸方向依次包括喇叭口、后罗拉、后皮辊、中罗拉、中皮辊以及前罗拉；所述前罗拉与所述辅助包芯模块相接触设置。

作为本发明的进一步改进，所述皮辊加压模块包括前皮辊、连接所述前皮辊与所述辅助包芯模块的过桥部件；所述前皮辊与所述前罗拉相对设置，两者中间形成钳口，所述短纤须条与所述芯丝均由所述钳口输出，并进入所述辅助包芯模块；所述过桥部件对所述辅助包芯模块施加压力，使其内侧贴于所述前罗拉的表面。

作为本发明的进一步改进，所述芯丝喂入单元包括用于改变所述芯丝角度的导丝轮；所述芯丝经所述导丝轮导向，以一定的角度从所述前皮辊与前罗拉之间的钳口输入所述长丝通道中，输出后与所述短纤通道输出的短纤须条以一定的夹角在包缠区汇合，所述芯丝的自转带动所述短纤须条包缠在所述芯丝的外层，形成包芯纱。

一种环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱方法，采用上述任一项所述的环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置进行包芯纱的制备，具体方法：

短纤牵伸喂入机构将粗纱牵伸为短纤须条，并由前皮辊与前罗拉之间的钳口输送至所述辅助包芯模块的短纤通道中，所述短纤须条在所述短纤通道中形成短纤层，所述短纤层从所述短纤通道输出并顺着所述前罗拉的运行向前输送；

同时，芯丝经导丝轮导向，以一定的角度从所述前皮辊与所述前罗拉之间的钳口输入辅助包芯模块的长丝通道中，输出后与所述前罗拉表面的所述短纤层以一定的夹角在包缠区汇合，所述芯丝的自转带动所述短纤层包缠在所述芯丝的外层，形成包芯纱；

所述包芯纱穿过导纱杆上的加热凹槽，实现成纱路径的定位，并消除气流造成的纱线横动；所述导纱杆将所述包芯纱输送至纱线卷绕单元的导纱钩，由在纲领板上高速回转的钢丝圈卷绕在纱管上，完成包芯纺纱过程。

作为本发明的进一步改进，所述包缠区与所述钳口的距离大于所述短纤须条的纤维长度，以利用所述芯丝的自转将所述短纤须条包缠在所述芯丝的表面；所述短纤须条与所述芯丝在所述钳口的输入距离为2～5mm。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供了一种环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置及方法，该装置包括喂入单元、包芯辅助单元以及纱线卷绕单元；包芯辅助单元包括辅助包芯模块、对辅助包芯模块施加压力的皮辊加压模块以及导纱模块。本发明的包芯纺纱装置通过设有特殊结构的辅助包芯模块，使得短纤须条在短纤通道中形成具有一定宽度、结构均匀的短纤层；并配合喂入单元、包芯辅助单元的其他模块以及纱线卷绕单元，实现了短纤层对芯丝的紧密包缠，得到包覆效果良好、芯丝占比较大的包芯纱，以实现短纤利用最大化，降低了包芯纱的原料成本；解决了在环锭纺纱机上包芯纱容易出现露芯，且芯丝占比不大的问题。该装置通过各单元的协同配合，可应用于工业生产中，实现了工业高速、批量纺丝，且生产的包芯纱综合性能较好，具有巨大的市场应用前景。

2、本发明的辅助包芯模块内部设有间隔一定距离的短纤通道与长丝通道，短纤通道的宽度为5～10mm，且限定短纤通道的形状为沿短纤须条输送方向等宽、或由窄渐宽；在高速纺纱过程中，粗纱经过短纤牵伸喂入机构的牵伸后形成直径为1～3mm的短纤须条，短纤须条进入短纤通道后，依靠自身的作用力在较宽的通道中形成具有一定宽度、纤维平行度高且纤维分布均匀的短纤层；该短纤层在包缠区与芯丝汇合后，利用芯丝的自转均匀地包缠于芯丝表面，实现较好的包缠效果。另外，本发明设置的宽度较大的短纤通道仅对短纤须条进行托持和运输，且未对短纤须条施加任何捻度，避免了短纤须条产生集聚，不利于后续对芯丝包覆的问题。

3、本发明限定芯丝与短纤须条相隔一定距离进入前皮辊与前罗拉之间的钳口，短纤通道与长丝通道间隔一定距离，且通过导纱模块的限定使得芯丝从长丝通道输出后向短纤须条发生偏移。如此，使得短纤须条及短纤层无需改变角度，在包芯辅助单元中保持自然状态输送，保证了短纤须条或短纤层的完整性，避免其发生集聚；芯丝以一定的角度与短纤须条形成的短纤层在包缠区处汇合，不仅有利于芯丝自转带动短纤层包缠在芯丝外层，形成包覆结构均匀的包芯纱，还避免了底部纱线的捻度传递到短纤须条，导致其发生自捻，不利于形成短纤层的问题。另外，包缠区与前皮辊和前罗拉之间的钳口的距离大于短纤须条的纤维长度，以更好地利用芯丝的自转将其包缠在芯丝的外层，且芯丝的高速自转也能对短纤须条产生一定的牵伸效果，进一步提升了包芯纱的成纱质量。

4、本发明还在辅助包芯模块中设置负压吸风组件，不仅增加了短纤通道对短纤须条的挟持力，还减少了形成的包芯纱表面的毛羽，且不会对短纤须条形成任何捻度，有利于在短纤通道中形成均匀短纤层。本发明通过先将短纤须条形成较宽的短纤层，再进行芯丝的包覆，提高了包芯纱的芯丝占比，同时节约了粗纱的用量，降低了包芯纱的制备成本。

5、本发明的包芯纺纱装置只需在普通环锭纺装置上将包芯辅助单元进行改进，实现短纤须条的开纤并形成短纤层，同时设置芯丝喂入机构使得喂入芯丝的角度可调、与短纤须条的距离可调，即可实现本发明短纤须条紧密包覆成纱的效果；该装置改造成本低，应用范围广，具有良好的工业应用前景和价值。

附图说明

图1为本发明环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置的结构示意图。

图2为本发明实施例1中包芯辅助单元的具体结构示意图。

图3为图1中包芯辅助单元的局部结构放大图。

图4为图2中的辅助包芯模块内部局部结构示意图。

图5为本发明的环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱方法示意图。

图6为实施例1采用环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置及方法所纺制的35倍3D显微镜放大情况下涤棉包芯纱。

图7为采用对比例1普通环锭纺包芯纺纱方法所纺制的35倍3D显微镜放大情况下涤棉包芯纱。

图8为对比例2纺制的35倍3D显微镜放大情况下涤棉包芯纱。

附图标记

S1-粗纱；S11-短纤须条；S2-芯丝；110-芯丝喂入机构；111-导丝轮；120-短纤牵伸喂入机构；121-喇叭口；122-后罗拉；123-后皮辊；124-中罗拉；125-中皮辊；126-前罗拉；200-包芯辅助单元；210-辅助包芯模块；211-短纤通道；212-长丝通道；213-包缠区；220-皮辊加压模块；221-前皮辊；222-过桥部件；230-导纱模块；231-导纱杆；232-加热凹槽；300-纱线卷绕单元；310-导纱钩；320-钢丝圈；330-纲领板；340-纱管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

实施例1

请参阅图1所示，一种环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置，包括喂入单元、包芯辅助单元200以及纱线卷绕单元300；喂入单元包括用于喂入芯丝S2的芯丝喂入机构110、将粗纱S1牵伸为短纤须条S11并喂入包芯辅助单元200的短纤牵伸喂入机构120；包芯辅助单元200包括辅助包芯模块210、对辅助包芯模块210施加压力的皮辊加压模块220以及导纱模块230，导纱模块230设置于辅助包芯模块210与纱线卷绕单元300之间；辅助包芯模块210的内部设有间隔一定距离的短纤通道211与长丝通道212，短纤通道211的宽度为5～10mm。

本发明的包芯纺纱装置通过设有特殊结构的辅助包芯模块210，使得短纤须条S11在短纤通道211中形成具有一定宽度、结构均匀的短纤层；并配合喂入单元、包芯辅助单元200的其他模块以及纱线卷绕单元300，实现了短纤层对芯丝S2的紧密包缠，得到包覆效果良好、芯丝占比高达60％～70％的包芯纱，以实现短纤利用最大化，降低了包芯纱的原料成本；解决了在环锭纺纱机上包芯纱容易出现露芯，且芯丝占比不大的问题。该装置通过各单元的协同配合，可应用于工业生产中，实现了工业高速、批量纺丝，且生产的包芯纱综合性能较好，具有巨大的市场应用前景。

特别地，请参阅图2～图4所示，短纤通道211为沿短纤须条S11输送方向等宽、或由窄渐宽形状的通道，避免其对短纤须条S11产生集聚力，使短纤须条S11在其中形成具有一定宽度的短纤层；短纤通道211为由窄渐宽形状的通道时，其窄通道口的宽度为5～7mm。如此设置，在高速纺纱过程中，粗纱S1经过短纤牵伸喂入机构120的牵伸后形成1～3mm的短纤须条S11，短纤须条S11进入短纤通道211后，依靠自身的作用力在较宽的通道中形成具有一定宽度、纤维平行度高且纤维分布均匀的短纤层；该短纤层在包缠区213与芯丝S2汇合后，利用芯丝S2的自转均匀地包缠于芯丝S2表面，实现较好的包缠效果。另外，本发明设置的宽度较大的短纤通道211仅对短纤须条S11进行托持和运输，且未对短纤须条S11施加任何捻度，避免了短纤须条S11产生集聚，不利于后续对芯丝S2包覆的问题。

具体的，短纤通道211与长丝通道212的间隔为2～5mm；长丝通道212的宽度为3～5mm。导纱模块230包括导纱杆231以及设置于导纱杆231上的加热凹槽232；加热凹槽232在导纱杆231上的位置正对短纤通道211的输出口，使得短纤须条S11从短纤通道211以直线输出，芯丝S2从长丝通道212以折线输出，并向短纤须条S11偏移，芯丝S2与短纤须条S11以一定夹角在包缠区213相遇。如此设置，短纤通道211与长丝通道212间隔一定距离，且通过导纱模块230的限定使得芯丝S2从长丝通道212输出后向短纤须条S11发生偏移；如此，芯丝S2以一定的角度与短纤须条S11形成的短纤层在包缠区处汇合，不仅有利于芯丝S2自转带动短纤层包缠在芯丝S2外层，形成包覆结构均匀的包芯纱，还避免了底部纱线的捻度传递到短纤须条S11，导致其发生自捻，不利于形成短纤层的问题。另外，此过程中无需再改变短纤须条S11的角度，使其在自然状态下输送短纤通道211，以保持短纤须条S11在短纤通道211形成的短纤层的完整性，避免其发生集聚。

需要说明的是，导纱杆231内侧的加热凹槽232温度为100～200℃，所用短纤维的模量越高、玻璃化或软化温度越高，加热凹槽232的设置温度越高，除了可以对成纱路径进行定位，还可以将纱条表层纤维进行熨烫柔化处理、成纱光洁度提高，并且使从前罗拉126与前皮辊221的钳口到导纱杆231处的成纱路径贴附于前罗拉126的表面；还可以通过调节导纱杆231垂直于成纱路径的上下位置，调节纱线对前罗拉126的张力大小，同时消除由气圈造成的纱线横动，使包芯加捻处结构更稳定。

在一些其他的实施方式中，辅助包芯模块210的内部设有负压吸风组件，短纤通道211朝向负压吸风组件的表面设有若干均匀的网格孔，短纤通道211内的短纤须条S11被负压吸风组件透过网格孔吸附，使短纤须条S11平铺于短纤通道211内侧表面，形成结构均匀的短纤层。设置负压吸风组件，不仅增加了短纤通道211对短纤须条S11的挟持力，还减少了形成的包芯纱表面的毛羽，且不会对短纤须条S11形成任何捻度，有利于在短纤通道211中形成均匀短纤层。本发明通过先将短纤须条S11形成较宽的短纤层，再进行芯丝S2的包覆，提高了包芯纱的芯丝占比，同时节约了粗纱的用量，降低了包芯纱的制备成本。

本发明的包芯纺纱装置与现有技术的包芯纺纱装置相比，未对短纤须条S11形成任何捻度，未使其发生集聚，仅通过短纤通道211的托持，使其在自然状态下对芯丝S2进行包覆；该装置适用于实际工厂中环锭纺的高速纺纱，不会在高速纺时对短纤须条S11施加多余的力，使其发生卷翘或集聚，出现短纤堆积、缠绕等问题，可以形成结构均匀的短纤层。

请参阅图2所示，短纤牵伸喂入机构120沿粗纱S1的喂入和牵伸方向依次包括喇叭口121、后罗拉122、后皮辊123、中罗拉124、中皮辊125以及前罗拉126；前罗拉126与辅助包芯模块210相接触设置。皮辊加压模块220包括前皮辊221、连接前皮辊221与辅助包芯模块210的过桥部件222；前皮辊221与前罗拉126相对设置，两者中间形成钳口，短纤须条S11与芯丝S2均由钳口输出，并进入辅助包芯模块210；过桥部件222对辅助包芯模块210施加压力，使其内侧贴于前罗拉126的表面。

芯丝喂入单元110包括用于改变芯丝S2角度的导丝轮111；芯丝S2经导丝轮111导向，以一定的角度从前皮辊221与前罗拉126之间的钳口输入长丝通道212中，输出后与短纤通道211输出的短纤须条S11以一定的夹角在包缠区213汇合，芯丝S2的自转带动短纤须条S11包缠在芯丝S2的外层，形成包芯纱。

本发明的包芯纺纱装置只需在普通环锭纺装置上将包芯辅助单元进行改进，实现短纤须条S11的开纤并形成短纤层，同时设置芯丝喂入机构110使得喂入芯丝S2的角度可调、与短纤须条S11的距离可调，即可实现本发明短纤须条紧密包覆成纱的效果；该装置改造成本低，应用范围广，具有良好的工业应用前景和价值。

一种环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱方法，采用环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置进行包芯纱的制备，具体方法及过程如图5所示：

短纤牵伸喂入机构120将粗纱S1牵伸为短纤须条S11，并由前皮辊221与前罗拉126之间的钳口输送至辅助包芯模块210的短纤通道211中，短纤须条S11在短纤通道211中形成短纤层，短纤层从短纤通道211输出并顺着前罗拉126的运行向前输送；

同时，芯丝S2经导丝轮111导向，以一定的角度从前皮辊221与前罗拉126之间的钳口输入辅助包芯模块210的长丝通道212中，输出后与前罗拉126表面的短纤层以一定的夹角在包缠区213汇合，芯丝S2的自转带动短纤层包缠在芯丝S2的外层，形成包芯纱；

包芯纱穿过导纱杆231上的加热凹槽232，实现成纱路径的定位，并消除气流造成的纱线横动；导纱杆231将包芯纱输送至纱线卷绕单元300的导纱钩310，由在纲领板330上高速回转的钢丝圈320卷绕在纱管340上，完成包芯纺纱过程。

特别地，包缠区213与钳口的距离大于短纤须条S11的纤维长度，以利用芯丝S2的自转将短纤须条S11包缠在芯丝S2的表面；短纤须条S11与芯丝S2在钳口的输入距离为2～5mm。通过设置包缠区213与前皮辊221和前罗拉126之间的钳口的距离大于短纤须条S11的纤维长度，以更好地利用芯丝S2的自转将其包缠在芯丝S2的外层，且芯丝S2的高速自转也能对短纤须条S11产生一定的牵伸效果，进一步提升了包芯纱的成纱质量。限定芯丝S2与短纤须条S11相隔一定距离进入前皮辊221与前罗拉126之间的钳口，是为了配合短纤通道与长丝通道的间距、导纱模块的限定作用，使得芯丝S2以一定的角度与短纤须条S11形成的短纤层在包缠区213处汇合，有利于短纤层对芯丝S2的包缠效果。

在本实施例中，短纤通道211与长丝通道212的间隔为5mm；长丝通道212的宽度为3mm；短纤通道211为沿短纤须条S1)输送方向等宽、且宽度为10mm的通道；在包芯纺纱过程中，短纤须条S11与芯丝S2在钳口的输入距离为5mm。

请参阅图6所示，图6为采用环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置及方法所纺制的35倍3D显微镜放大情况下涤棉包芯纱；该包芯纱的芯丝材料为：120D蓝色涤纶丝；短纤须条材料为：735tex的棉粗纱；工艺参数：锭速为8000r/min；捻度为70T/10cm；前罗拉线速度为11.43m/min；总牵伸倍数为82.68；皮层棉纤维线密度为8.89tex；后区牵伸为1.25。图6中该包芯纱的芯丝占比为60％。

由图6可知，在采用环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置及方法所纺制的涤棉包芯纱中，外层棉纤维将蓝色涤纶芯丝完全包覆无外露现象；整体纱线包覆效果良好，外包覆纤维平行度较高。

对比例1

本对比例提供了一种环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置及方法，与实施例1相比，不同之处在于，该装置为常规环锭纺装置，方法为将短纤须条集聚于芯纱周围，并进行加捻，得到包芯纱，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。

图7为采用普通环锭纺包芯纺纱方法所纺制的35倍3D显微镜放大情况下涤棉包芯纱，普通环锭纺包芯纺纱为将短纤须条与芯丝直接集聚加捻制备包芯纱，未设置本发明的包芯辅助单元200。由图7可知，普通环锭纺包芯纺纱方法所纺制涤棉包芯纱，在芯丝占比为60％情况下无法将芯丝进行很好的包覆，出现了明显的蓝色涤纶芯丝外露的现象，包芯纱的成纱质量较差。

对比例2

本对比例提供了一种环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置及方法，与实施例1相比，不同之处在于，短纤通道211与长丝通道212为紧贴设置，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。

请参阅图8所示，图8为采用对比例2短纤通道211与长丝通道212无间隔的装置所纺制的35倍3D显微镜放大情况下涤棉包芯纱，其芯丝占比为60％；从图8中可以看出，短纤通道211与长丝通道212无间隔的装置所纺制的包芯纱形成了合股纱的表观形态，蓝色涤纶芯丝与外层棉纤维进行捻合，而非对蓝色涤纶芯丝进行完整包覆。

将实施例1与对比例1～2制备的包芯纱进行芯纱占比、强力以及断裂伸长率的性能对比，得到结果如下表所示。

表1实施例1和对比例1～2包芯纱性能对比结果

由表1可知，实施例1的包芯纱由于在结构上更接近理想状态下的包芯纱结构，因此，在拉伸过程中由芯丝主要受力，强力较高；而对比例1中的包芯纱出现芯丝外露现象，芯丝在纱体内并不呈现完全伸直状态，而是不断进行内外转移，因此，在拉伸过程中由芯丝及短纤共同受力，芯丝受到短纤拉伸产生的剪切力，因此强力较低，且断裂不同时性较大，标准偏差较高；对比例2中的包芯纱完全呈现合股纱的表观形态，在拉伸过程中由芯丝及短纤共同受力，芯丝与短纤进行合股扭转，强力及断裂伸长较实施例1低，且标准偏差较低。

综上所述，本发明提供了一种环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置及方法，该装置包括喂入单元、包芯辅助单元以及纱线卷绕单元；包芯辅助单元包括辅助包芯模块、对辅助包芯模块施加压力的皮辊加压模块以及导纱模块。本发明的包芯纺纱装置通过设有特殊结构的辅助包芯模块，使得短纤须条在短纤通道中形成具有一定宽度、结构均匀的短纤层；并配合喂入单元、包芯辅助单元的其他模块以及纱线卷绕单元，实现了短纤层对芯丝的紧密包缠，得到包覆效果良好、芯丝占比较大的包芯纱，以实现短纤利用最大化，降低了包芯纱的原料成本；解决了在环锭纺纱机上包芯纱容易出现露芯，且芯丝占比不大的问题。本发明通过先将短纤须条形成较宽的短纤层，再进行芯丝的包覆，提高了包芯纱的芯丝占比，同时节约了粗纱的用量，降低了包芯纱的制备成本；且包芯纺纱该装置改造成本低，应用范围广，具有良好的工业应用前景和价值。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置，其特征在于，包括喂入单元、包芯辅助单元以及纱线卷绕单元；所述喂入单元包括用于喂入芯丝的芯丝喂入机构、将粗纱牵伸为短纤须条并喂入所述包芯辅助单元的短纤牵伸喂入机构；所述包芯辅助单元包括辅助包芯模块、对所述辅助包芯模块施加压力的皮辊加压模块以及导纱模块，所述导纱模块设置于所述辅助包芯模块与所述纱线卷绕单元之间；所述辅助包芯模块的内部设有间隔一定距离的短纤通道与长丝通道，所述短纤通道的宽度为5～10mm。

2.根据权利要求1所述的环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置，其特征在于，所述短纤通道为沿所述短纤须条输送方向等宽、或由窄渐宽形状的通道，避免其对所述短纤须条产生集聚力，使所述短纤须条在其中形成具有一定宽度的短纤层；所述短纤通道为由窄渐宽形状的通道时，其窄通道口的宽度为5～7mm。

3.根据权利要求1所述的环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置，其特征在于，所述短纤通道与长丝通道的间隔为2～5mm；所述长丝通道的宽度为3～5mm。

4.根据权利要求1所述的环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置，其特征在于，所述导纱模块包括导纱杆以及设置于所述导纱杆上的加热凹槽；所述加热凹槽在所述导纱杆上的位置正对所述短纤通道的输出口，使得所述短纤须条从所述短纤通道以直线输出，所述芯丝从所述长丝通道以折线输出，并向所述短纤须条偏移，所述芯丝与短纤须条以一定夹角在包缠区相遇；所述加热凹槽的温度为100～200℃。

5.根据权利要求1所述的环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置，其特征在于，所述辅助包芯模块的内部设有负压吸风组件，所述短纤通道朝向所述负压吸风组件的表面设有若干均匀的网格孔，所述短纤通道内的短纤须条被所述负压吸风组件透过所述网格孔吸附，使所述短纤须条平铺于所述短纤通道内侧表面，形成结构均匀的短纤层。

6.根据权利要求1所述的环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置，其特征在于，所述短纤牵伸喂入机构沿所述粗纱的喂入和牵伸方向依次包括喇叭口、后罗拉、后皮辊、中罗拉、中皮辊以及前罗拉；所述前罗拉与所述辅助包芯模块相接触设置。

7.根据权利要求6所述的环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置，其特征在于，所述皮辊加压模块包括前皮辊、连接所述前皮辊与所述辅助包芯模块的过桥部件；所述前皮辊与所述前罗拉相对设置，两者中间形成钳口，所述短纤须条与所述芯丝均由所述钳口输出，并进入所述辅助包芯模块；所述过桥部件对所述辅助包芯模块施加压力，使其内侧贴于所述前罗拉的表面。

8.根据权利要求7所述的环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置，其特征在于，所述芯丝喂入单元包括用于改变所述芯丝角度的导丝轮；所述芯丝经所述导丝轮导向，以一定的角度从所述前皮辊与前罗拉之间的钳口输入所述长丝通道中，输出后与所述短纤通道输出的短纤须条以一定的夹角在包缠区汇合，所述芯丝的自转带动所述短纤须条包缠在所述芯丝的外层，形成包芯纱。

9.一种环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱方法，其特征在于，采用权利要求1～8中任一项所述的环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱装置进行包芯纱的制备，具体方法：

短纤牵伸喂入机构将粗纱牵伸为短纤须条，并由前皮辊与前罗拉之间的钳口输送至所述辅助包芯模块的短纤通道中，所述短纤须条在所述短纤通道中形成短纤层，所述短纤层从所述短纤通道输出并顺着所述前罗拉的运行向前输送；

同时，芯丝经导丝轮导向，以一定的角度从所述前皮辊与所述前罗拉之间的钳口输入辅助包芯模块的长丝通道中，输出后与所述前罗拉表面的所述短纤层以一定的夹角在包缠区汇合，所述芯丝的自转带动所述短纤层包缠在所述芯丝的外层，形成包芯纱；

所述包芯纱穿过导纱杆上的加热凹槽，实现成纱路径的定位，并消除气流造成的纱线横动；所述导纱杆将所述包芯纱输送至纱线卷绕单元的导纱钩，由在纲领板上高速回转的钢丝圈卷绕在纱管上，完成包芯纺纱过程。

10.根据权利要求9所述的环锭纺开纤式机械辅助包芯纺纱方法，其特征在于，所述包缠区与所述钳口的距离大于所述短纤须条的纤维长度，以利用所述芯丝的自转将所述短纤须条包缠在所述芯丝的表面；所述短纤须条与所述芯丝在所述钳口的输入距离为2～5mm。