CN104726976B - 基于双组份二级牵伸纺制多彩竹节或点点纱的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双组份二级牵伸纺制多彩竹节纱和点点纱的方法，其具体包括牵伸和加捻***包括前后设置的一级牵伸单元和二级牵伸单元；一级牵伸单元包括组合后罗拉、中罗拉；二级牵伸单元包括前罗拉和所述中罗拉；通过一级异步牵伸控制双组份混合比例及纱线线密度的动态变化，通过二级同步牵伸控制纱线的基准线密度（或当量线密度）的大小。本发明不仅能对其线密度变化（基准纱上的点点、竹节的形状）实现精确控制，而且能对纱线颜色的变化（基准纱及其点点、竹节的色彩）进行精准控制。同时，通过控制中罗拉以恒定的设定速度转动，保证了变线密度纱线的花型及色彩的可再现性，纺纱效果更加稳定。

Description

基于双组份二级牵伸纺制多彩竹节或点点纱的方法

技术领域

本发明涉及到纺织工程中纺纱领域，特别涉及一种基于双组份二级异同步牵伸纺制多彩竹节纱或点点纱的方法及装置。

背景技术

纱线是由纤维平行取向经加捻形成的细长的纤维集合体。当纤维不均匀分布在纱线长度方向时，其线密度(或外观)就会在基准线密度(基准粗细度)的基础上增加一个动态线密度(动态粗细度)，从而导致纱线的线密度(或粗细)发生变化。根据这种不均匀分布程度的大小可分类为竹节纱、点点纱等，或统称为线密度变化的花式纱线。如果在纱线线密度变化的同时还能改变其混纺比，就可以形成线密度和色彩均变化的花式纱线，我们把这种类型的纱线定义为多彩变密度纱线，具体可分为多彩竹节纱、多彩点点纱等。

目前环锭纺生产变线密度纱线的方法，基本采用中、后罗拉分别喂入一根粗纱须条，通过后罗拉不均匀的喂入进行断续式纺纱来生产变线密度纱线。如专利“一种断续纺工艺及其纱线”(授权号ZL01126398.9)，它的原理是把由后罗拉喂入的一根辅纱须条B，经中、后罗拉不均匀牵伸，再与另一根由中罗拉后点喂入的主纱须条A交汇再进入前牵伸区，经前、中罗拉牵伸后由前钳口输出，进入加捻区共同加捻形成纱线。由于辅纱是由后罗拉间隙式喂入与主纱汇合，在前区主牵伸倍数的作用下，主纱须条被均匀地拉细至一定的线密度，辅纱须条则依附在主纱须条上形成断续式不均匀的线密度分布。控制后罗拉不均匀喂入辅纱波动量的大小，就可以最终在纱线上形成竹节、点点等不同效果。

现有技术中的变线密度纱线的纺纱工艺，有以下几个局限性：

①采用两种不同原料(或不同颜色)粗纱作为主辅纱须条时，无法随机在线调整纱线的混纺比(混色比)；

②纺纱过程中主、辅纱不能交换(主纱须条是纱线中连续分布的须条、辅纱须条是纱线中离散分布的须条)，由此导致纺纱纱线花型单调，可变因素少。

③花型的可再现性差。现有的改变纱线线密度的成纱方法，最终形成的竹节(粗细节)形状、点点的形状与纺纱机主轴速度有关。主轴速度不同形成的竹节(粗细节)形状、点点的形状及色彩会出现差异。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于双组份分合式二级牵伸实现纺纱线密度及混纺比在线动态调控，以此纺制多彩竹节纱或多彩点点纱的方法。该方法将传统的双组份前后区同步牵伸改变为双组份分离异步牵伸(下称一级异步牵伸)和双组份并合同步牵伸(下称二级同步牵伸)，通过一级异步牵伸控制双组份混合比例及纱线线密度的动态变化，通过二级同步牵伸控制纱线的当量线密度(或基准线密度)的大小。通过本发明的双组份分合异同步式二级牵伸再汇合加捻成纱的纺纱装置及工艺，可实现随机在线动态调控纺纱线线密度及混纺比的变化，突破原有竹节纱或点点纱纺制过程中的三大技术瓶颈：①只能调节纱线线密度不能调节其混纺比(或色彩变化)；②纱线花型单一；③花型的可再现性差。

为实现上述目的，本发明公开的一种基于双组份二级牵伸纺制多彩竹节或点点纱的方法具体包括：

1)牵伸和加捻***包括前后设置的一级异步牵伸单元和二级同步牵伸单元；

2)所述一级异步牵伸单元包括组合后罗拉、中罗拉；组合后罗拉包括同一根后罗拉轴上并排设置的第一后罗拉和第二后罗拉；第一后罗拉和第二后罗拉分别以线速度V_h1和V_h2转动；中罗拉以线速度V_z转动；所述二级同步牵伸单元包括前罗拉和所述中罗拉；前罗拉以表面线速度V_q转动；设第一后罗拉和第二后罗拉所牵伸的第一组份粗纱和第二组份粗纱的线密度分别为ρ₁和ρ₂，前罗拉牵伸加捻后得到的纱线Y的线密度为ρ_y，

3)根据设定混纺比和/或线密度，将所述纱线Y分为n段，每段纱线Y的线密度和混纺比相同，而相邻两段的线密度或混纺比不同；牵伸第i段纱线Y时，第一后罗拉和第二后罗拉的线速度分别为V_h1i和V_h2i，其中i∈(1,2，…，n)；

所述第一组份粗纱和第二组份粗纱经两级牵伸和加捻形成的第i段纱线Y后，其混纺比k_1i、k_2i可表达如下：

第i段纱线Y的线密度为：

其中，为二级牵伸比；

4)设将n段纱线Y中线密度最小的一段定义为基准线段，该段的基准线密度为ρ₀，以及该段的第一后罗拉和第二后罗拉的基准线速度分别为V_h10和V_h20；该段的第一组份粗纱和第二组份粗纱的基准混纺比分别为k₁₀和k₂₀

保持所述中罗拉的线速度恒定，

且V_z＝V_h10+V_h20 (5)；

同时，令二级牵伸比恒定；

其中，第一后罗拉和第二后罗拉的基准线速度V_h10和V_h20根据第一组份粗纱和第二组份粗纱的材质、基准线密度ρ₀以及基准混纺比k₁₀和k₂₀提前设定；

5)牵伸混纺第i段纱线Y时，在已知第i段的设定线密度ρ_yi和设定混纺比k_1i和k_2i前提下，根据公式(2)-(5)计算出所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度V_h1i和V_h2i；

6)在基准线段的基准线速度V_h10、V_h20基础上，调整第一后罗拉和/或第二后罗拉的转速，实现第i段纱线Y的线密度或/和混纺比的在线动态调整。

进一步，设ρ₁＝ρ₂＝ρ，则公式(4)简化为：

根据公式(2)、(3)、(5)和(6)计算出所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度V_h1i和V_h2i；在基准线速度V_h10、V_h20基础上，增减第一后罗拉和/或第二后罗拉的转速实现设定的第i段纱线Y线密度或/和混纺比。

进一步，在纱线Y从第i-1段转换到第i段的瞬间，设纱线Y的线密度在基准线密度的基础上增加动态增量Δρ_yi，即粗细发生Δρ_yi；为此所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度分别在基准线速度的基础上发生相应增量，即(V_h10+V_h20)→(V_h10+ΔV_h1i+V_h20+ΔV_h2i)时，纱线Y线密度的增量为：

则纱线Y的线密度ρ_yi可表达如下：

令ΔV_i＝ΔV_h1i+ΔV_h2i，则(7)变为：

通过控制所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度增量之和ΔV_i实现纱线Y的线密度变化。

进一步，令ρ₁＝ρ₂＝ρ，则在纱线Y从第i-1段转换到第i段的瞬间，纱线Y的混纺比，即公式(2)和(3)简化为：

通过控制所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度增量实现纱线Y的混纺比的调整；

其中,

ΔV_h1i＝k_1i*(V_z+ΔV_i)-V_h10

ΔV_h2i＝k_2i*(V_z+ΔV_i)-V_h20。

进一步，令V_h1i*ρ₁+V_h2i*ρ₂＝H，H为常数，则ΔV_i恒为0，由此，通过控制增、减所述第一后罗拉线速度时，同时减、增所述第二后罗拉的线速度，实现所述纱线Y的混纺比调整的同时保证线密度不变。

进一步，令ΔV_h1i和ΔV_h2i其中一个为零，另外一个不为零，则实现所述纱线Y中一种所述粗纱组份的变化，而另一种粗纱组份不变化，调整后的混纺比为：

或者，

进一步，令ΔV_h1i和ΔV_h2i都不为零，则实现所述纱线Y中两种所述粗纱组份的变化，调整后的混纺比为：

进一步，令V_h1i或V_h2i其中一个为零，而另外一个不为零，则实现在第i段纱线Y中一种粗纱组份的不连续，即只含有一种粗纱组份。

一种基于双组份二级牵伸纺制多彩竹节和点点纱的装置包括控制***和执行机构，执行机构包括双组份分合式异同步二级牵伸机构、加捻机构和卷绕成型机构；所述二级牵伸机构包括一级牵伸单元和二级牵伸单元；所述一级牵伸单元包括组合后罗拉、中罗拉；组合后罗拉包括同一根后罗拉轴上并排设置的第一后罗拉和第二后罗拉；所述二级牵伸单元包括前罗拉和所述中罗拉。

进一步，所述控制***主要包括PLC可编程控制器、伺服驱动器、伺服电机等。

进一步，所述第一后罗拉固定设置在所述后罗拉轴上，所述第二后罗拉可转动设置在所述后罗拉轴上。

利用本发明的方法及装置生产出来的点点纱、竹节纱、混色更加均匀和准确，通过控制中罗列的恒定的设定速度转动，保证了混纺效果更加稳定，即使不同批次的纱线色差也不会有明显的变化。下表为本发明技术效果与现有技术的对比。

由此可见本发明的技术效果显著。

附图说明

图1为二级牵伸纺纱装置的原理示意图；

图2为组合后罗拉结构示意图；

图3为二级牵伸纺纱装置的结构侧视图；

图4为实施例中二级牵伸中纱线的行进路径图；

图5为控制***结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

一种基于双组份二级牵伸纺制多彩竹节纱或点点纱的方法具体包括：

1)如图1-4所示，牵伸和加捻***包括前后设置的一级异步牵伸单元和二级同步牵伸单元；

2)一级异步牵伸单元包括组合后罗拉、中罗拉；所述二级同步牵伸单元包括前罗拉7和中罗拉5；组合后罗拉包括同一根后罗拉轴上并排设置的第一后罗拉1和第二后罗拉2；第一后罗拉1和第二后罗拉2分别以速度V_h1和V_h2运动；中罗拉5以速度V_z的速度转动；

3、4为与各个后罗拉对应的上皮辊，6为中罗拉的上皮辊，8为前罗拉对应的上皮辊。集合器9设置在中罗拉和组合后罗拉之间。

如图2所示，第一后罗拉2固定设置在后罗拉轴上，齿轮或皮带轮23转动带动第一后罗拉2运动；第二后罗拉1可转动设置在后罗拉轴上，并通过环圈21带动其转动。

纺纱时，两根粗纱须条11和12在牵伸和加捻过程中，用导纱杆和支撑辊定位，第一后罗拉1和第二后罗拉2以不同的速度V_h1和V_h2将纱线喂入一级牵伸区，纱线的行走路径如图4所示。平行运动至中罗拉握持点并以速度V_z引出，两根须条分别受到e_h1＝(V_z-V_h1)/V_h1、e_h2＝(V_z-V_h1)/V_h1的异步牵伸后须条线密度分别为ρ₁′和ρ₂′，然后进入二级牵伸区，在前罗拉表面速度V_q的同步牵伸作用下两根须条的线密度变为ρ″₁和ρ″₁，共同加捻形成纱线。

如图5所示，控制***主要包括PLC可编程控制器、伺服驱动器、伺服电机等。可编程控制器通过伺服驱动器控制电机带动罗拉、纲领板、锭子等工作。

前罗拉以表面线速度V_q转动；设第一后罗拉和第二后罗拉所牵伸的第一粗纱组份11和第二粗纱组份12的线密度分别为ρ₁和ρ₂，前罗拉牵伸加捻后得到的纱线Y的线密度为ρ_y，

3)根据设定混纺比和/或线密度，将所述纱线Y分为n段，每段纱线Y的线密度和混纺比相同，而相邻两段的线密度或混纺比不同；牵伸第i段纱线Y时，第一后罗拉和第二后罗拉的线速度分别为V_h1i和V_h2i，其中i∈(1,2，…，n)；

第一组份粗纱和第二组份粗纱经两级牵伸和加捻形成的第i段纱线Y后，其混纺比k_1i、k_2i可表达如下：

第i段纱线Y的线密度为：

其中，为二级牵伸比；

4)设将n段纱线Y中线密度最小的一段定义为基准线段，该段的基准线密度为ρ₀，以及该段的第一后罗拉和第二后罗拉的基准线速度分别为V_h10和V_h20；该段的第一组份粗纱和第二组份粗纱的基准混纺比分别为k₁₀和k₂₀

保持所述中罗拉的线速度恒定，

且V_z＝V_h10+V_h20 (5)；

同时，令二级牵伸比恒定；

其中，第一后罗拉和第二后罗拉的基准线速度V_h10和V_h20根据第一组份粗纱和第二组份粗纱的材质、基准线密度ρ₀以及基准混纺比k₁₀和k₂₀提前设定；

5)牵伸混纺第i段纱线Y时，在已知第i段的设定线密度ρ_yi和设定混纺比k_1i和k_2i前提下，根据公式(2)-(5)计算出所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度V_h1i和V_h2i；

6)在基准线段的基础上，调整第一后罗拉和/或第二后罗拉的转速，实现第i段纱线Y的线密度或/和混纺比的在线动态调整。

进一步，设ρ₁＝ρ₂＝ρ，则公式(4)简化为：

根据公式(2)、(3)、(5)和(6)计算出所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度V_h1i和V_h2i；在基准线密度ρ_y0和基准混纺比k₁₀和k₂₀基础上，增减第一后罗拉和/或第二后罗拉的转速实现设定的第i段纱线Y线密度或/和混纺比。

7)在纱线Y从第i-1段转换到第i段的瞬间，设纱线Y的线密度在基准线密度的基础上增加动态增量Δρ_yi，即粗细发生Δρ_yi；为此所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度分别在基准线速度的基础上发生相应增量，即(V_h10+V_h20)→(V_h10+ΔV_h1i+V_h20+ΔV_h2i)时，纱线Y线密度的增量为：

则纱线Y的线密度ρ_yi可表达如下：

令ΔV_i＝ΔV_h1i+ΔV_h2i，则(7)变为：

通过控制所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度增量之和ΔV_i实现纱线Y的线密度变化。

8)令ρ₁＝ρ₂＝ρ，则在纱线Y从第i-1段转换到第i段的瞬间，纱线Y的混纺比，即公式(2)和(3)简化为：

通过控制所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度增量实现纱线Y的混纺比的调整；

其中,

ΔV_h1i＝k_1i*(V_z+ΔV_i)-V_h10

ΔV_h2i＝k_2i*(V_z+ΔV_i)-V_h20。

9)令V_h1i*ρ₁+V_h2i*ρ₂＝H，H为常数，则ΔV_i恒为0，由此，通过控制增、减所述第一后罗拉线速度时，同时减、增所述第二后罗拉的线速度，实现所述纱线Y的混纺比调整的同时保证线密度不变。

10)令ΔV_h1i和ΔV_h2i其中一个为零，另外一个不为零，则实现所述纱线Y中一种所述粗纱组份的变化，而另一种粗纱组份不变化，调整后的混纺比为：

或者，

11)令ΔV_h1i和ΔV_h2i都不为零，则实现所述纱线Y中两种所述粗纱组份的变化，调整后的混纺比为：

12)令V_h1i或V_h2i其中一个为零，而另外一个不为零，则实现在第i段纱线Y中一种粗纱组份的不连续，即只含有一种粗纱组份。

通过本发明的双组份分合异同步式二级牵伸再汇合加捻成纱的纺纱装置及工艺，可实现随机在线动态调控纺纱线线密度及混纺比的变化，突破原有竹节纱或点点纱纺制过程中的三大技术瓶颈：①只能调节纱线线密度不能调节其混纺比(或色彩变化)；②纱线花型单一；③花型的可再现性差。

以上结合附图仅描述了本申请的几个优选实施例，但本申请不限于此，凡是本领域普通技术人员在不脱离本申请的精神下，做出的任何改进和/或变形，均属于本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于双组份二级牵伸纺制多彩竹节或点点纱的方法，其特征在于，具体包括：

1)牵伸和加捻***包括前后设置的一级异步牵伸单元和二级同步牵伸单元；

2)所述一级异步牵伸单元包括组合后罗拉、中罗拉；组合后罗拉包括同一根后罗拉轴上并排设置的第一后罗拉和第二后罗拉；第一后罗拉和第二后罗拉分别以线速度V_h1和V_h2转动；第一后罗拉固定设置在后罗拉轴上，齿轮或皮带轮转动带动第一后罗拉运动，第二后罗拉可转动设置在后罗拉轴上，并通过环圈带动其转动；

所述二级同步牵伸单元包括前罗拉和所述中罗拉；中罗拉以线速度V_z转动；前罗拉以表面线速度Vq转动；设第一后罗拉和第二后罗拉所牵伸的第一组份粗纱和第二组份粗纱的线密度分别为ρ₁和ρ₂，前罗拉牵伸加捻后得到的纱线Y的线密度为ρ_y，

3)根据设定混纺比和/或线密度，将所述纱线Y分为n段，每段纱线Y的线密度和混纺比相同，而相邻两段的线密度或混纺比不同；牵伸第i段纱线Y时，第一后罗拉和第二后罗拉的线速度分别为V_h1i和V_h2i，其中i∈(1,2，…，n)；

所述第一组份粗纱和第二组份粗纱经两级牵伸和加捻形成的第i段纱线Y后，其混纺比k_1i、k_2i可表达如下：

第i段纱线Y的线密度为：

其中，为二级牵伸比；

4)设将n段纱线Y中线密度最小的一段定义为基准线段，该段的基准线密度为ρ₀，以及该段的第一后罗拉和第二后罗拉的基准线速度分别为V_h10和V_h20；该段的第一组份粗纱和第二组份粗纱的基准混纺比分别为k₁₀和k₂₀；

保持所述中罗拉的线速度恒定，

且V_z＝V_h10+V_h20 (5)；

同时，令二级牵伸比恒定；

其中，第一后罗拉和第二后罗拉的基准线速度V_h10和V_h20根据第一组份粗纱和第二组份粗纱的材质、基准线密度ρ₀以及基准混纺比k₁₀和k₂₀提前设定；

5)牵伸混纺第i段纱线Y时，在已知第i段的设定线密度ρ_yi和设定混纺比k_1i和k_2i前提下，根据公式(2)-(5)计算出所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度V_h1i和V_h2i；

6)在基准线段的基础上，调整第一后罗拉和/或第二后罗拉的转速，实现第i段纱线Y的线密度或/和混纺比的在线动态调整；

在纱线Y从第i-1段转换到第i段的瞬间，设纱线Y的线密度在基准线密度的基础上增加动态增量Δρ_yi，即粗细发生Δρ_yi；为此所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度分别在基准线速度的基础上发生相应增量，即(V_h10+V_h20)→(V_h10+ΔV_h1i+V_h20+ΔV_h2i)时，令ρ₁＝ρ₂＝ρ，则纱线Y线密度的增量为：

则纱线Y的线密度ρ_yi可表达如下：

令ΔV_i＝ΔV_h1i+ΔV_h2i，则(7)变为：

通过控制所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度增量之和ΔV_i实现纱线Y的线密度变化。

2.如权利要求1所述纺制多彩竹节或点点纱的方法，其特征在于，设ρ₁＝ρ₂＝ρ，则公式(4)简化为：

根据公式(2)、(3)、(5)和(6)计算出所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度V_h1i和V_h2i；在基准线密度ρ_y0和基准混纺比k₁₀和k₂₀基础上，增减第一后罗拉和/或第二后罗拉的转速实现设定的第i段纱线Y线密度或/和混纺比。

3.如权利要求1所述纺制多彩竹节或点点纱的方法，其特征在于，令ρ₁＝ρ₂＝ρ，则在纱线Y从第i-1段转换到第i段的瞬间，纱线Y的混纺比，即公式(2)和(3)简化为：

通过控制所述第一后罗拉和第二后罗拉的线速度增量实现纱线Y的混纺比的调整；

其中,

ΔV_h1i＝k_1i*(V_z+ΔV_i)-V_h10

ΔV_h2i＝k_2i*(V_z+ΔV_i)-V_h20。

4.如权利要求1所述纺制多彩竹节或点点纱的方法，其特征在于，令V_h1i*ρ₁+V_h2i*ρ₂＝H，H为常数，则第一后罗拉和第二后罗拉的线速度增量之和ΔV_i恒为0，由此，通过控制增、减所述第一后罗拉线速度时，同时减、增所述第二后罗拉的线速度，实现所述纱线Y的混纺比调整的同时保证线密度不变。

5.如权利要求3所述纺制多彩竹节或点点纱的方法，其特征在于，令ΔV_h1i和ΔV_h2i其中一个为零，另外一个不为零，则实现所述纱线Y中一种所述粗纱组份的变化，而另一种粗纱组份不变化，调整后的混纺比为：

或者，

6.如权利要求5所述纺制多彩竹节或点点纱的方法，其特征在于，令ΔV_h1i和ΔV_h2i都不为零，则实现所述纱线Y中两种所述粗纱组份的变化，调整后的混纺比为：

7.如权利要求6所述纺制多彩竹节或点点纱的方法，其特征在于，令V_h1i或V_h2i其中一个为零，而另外一个不为零，则实现在第i段纱线Y中一种粗纱组份的不连续，即只含有一种粗纱组份。