一种搓捻定型式调整纤维排列结构的加工方法及纱线
阅读说明：本技术 一种搓捻定型式调整纤维排列结构的加工方法及纱线 (Twisting shaping type fiber arrangement structure adjusting processing method and yarn ) 是由 徐卫林 刘可帅 许多 范航 杨旺旺 郭维琪 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种搓捻定型式调整纤维排列结构的加工方法及纱线,本发明采用浸润给液方式使经过给液装置的长丝外层携带溶液,短纤须条经过牵伸机构牵伸后进入一级搓捻机构进行搓捻整理,携带溶液的长丝经一级搓捻机构与短纤须条结合,并进入二级搓捻机构进行搓捻整理；长丝在搓捻作用下被短纤须条所包覆,并在短纤须条扭转协同下呈螺旋状排列；搓捻整理后纱线经热处理装置固化定型长丝与短纤纱间的溶液,使得纤维的搓捻扭转捻合定型,同时抚顺纱线表层纤维,增强长丝与短纤纱间的应力结合,有效调控纱线内、外层结构,大幅增强纤维间结合作用、改善成纱结构和纱线强度。(The invention relates to a processing method and yarn for twisting and setting type adjustment of a fiber arrangement structure, wherein a solution is carried on the outer layer of a filament passing through a solution feeding device by adopting an infiltration solution feeding mode, a short fiber strip enters a first-stage twisting mechanism for twisting and finishing after being drafted by a drafting mechanism, the filament carrying the solution is combined with the short fiber strip by the first-stage twisting mechanism and enters a second-stage twisting mechanism for twisting and finishing; the filaments are coated by the short fiber strips under the twisting action and are spirally arranged under the twisting coordination of the short fiber strips; the solution between the filaments and the spun yarns is solidified and shaped by the heat treatment device after the yarns are twisted and finished, so that the twisting, twisting and shaping of fibers are realized, the fibers on the surface layer of the yarns are smoothed, the stress combination between the filaments and the spun yarns is enhanced, the inner layer structure and the outer layer structure of the yarns are effectively regulated and controlled, the combination effect between the fibers is greatly enhanced, and the yarn structure and the yarn strength are improved.)
技术领域
本发明涉及纱线防止技术领域，具体为一种搓捻定型式调整纤维排列结构的加工方法及纱线。
背景技术
长丝/短纤复合纺纱技术可使纱线同时拥有天然短纤的风格、手感、吸湿性能以及长丝自身强伸性所提供的挺括、保型性，这种优异的纱线品质和独特的纱线结构使其在近年来得到了越来越多的关注，并快速发展成为满足纺织品性能多样性的重要方法。目前，可生产长丝复合纱的纺纱方法很多，主要有环锭纺、转杯纺、涡流纺、自捻纺等。
纱线的性能取决于纱线结构，在复合纺纱线中，短纤维与长丝间的排列分布及二者间的协同构象对成纱性能起决定性作用。上述研究都从理论和实际上对复合纱结构与性能进行了积极有意义的探索，但仅局限于单一复合纺纱方式所纺纱线性能的研究，对于复合纱结构与性能关系的系统研究不足。
环锭纺纱属于握持端纺纱，对纤维成型控制力优良，经过不断的研究改进，进一步提高了纱线质量。因此环锭纺纱技术具有原料适应性强，成纱结构紧密，成纱强力高的优势。由于环锭纺加捻和卷绕同时进行，纺纱速度受到细纱卷装限制；虽然近年来行业内不断加强细纱长车、自动落纱等技术研究，但是环锭纺纱速度和加捻效率没有发生巨大改进，纺纱锭速一直维持在15000～20 000r/min范围内。
Gharahaghaji等利用索罗纺(Solo Spun)原理，通过改造长丝喂入装置，使用类似索罗纺的带沟槽分束罗拉，开发出新型长丝集束纺(Cluster-Spun)。由于长丝在被喂入短纤须条前经过分束罗拉，呈多根单丝平行排列的扁平带状，更有利于长丝与短纤维在纺纱三角区的加捻抱合，加强了2种组分间的摩擦力，最终获得一种全新结构的长丝分束纺纱线。类似地，Naeem等使用一个微型带沟槽的罗拉对长丝进行分束，以增强长丝对纱线中心短纤须条的包缠效果，最终达到增强纱线耐磨性能的目的。所有上述复合纺纱方法都有效增加了长丝短纤维间的摩擦力，更有利于2种组分间充分复合。此外，由于长丝的伴纺作用，纺纱过程中断头率降低，长丝的包缠作用实现了对须条外部短纤维的捕捉，提高了短纤维的利用率，最终提升成纱品质。
与环锭纺纱相比，转杯纺纱的优势在于实现了纤维条的快速、短流程、自动化纺纱。然而，转杯纺纺纱技术在高品质、超高支纺纱发展方面不及环锭纺，至今仍未突破短纤维转杯纺纱高支、高强纱线的局限。
涡流纺也属于自由端纺纱，高支纱纺制过程中须条纤维含量较少时，易出现加捻抱合力不足，纺纱断头率高，甚至无法纺纱。因此，涡流纺技术适用范围受到纤维种类、纱线品种等因素的限制。
由于自捻纱线需要两根须条相互自捻作用抱合才能成纱，因此自捻纺纱线为股线，一般为中特纱，同时存在着自捻纺纱无捻区弱节的缺点，同时只适用于毛类长纤维。
中国专利号CN103924350B，公开日期2016.8.17，发明创造名称为一种捻合纱加工方法及其加工装置，利用“第一罗拉-第一搓辊-第二罗拉-第二搓辊”的复杂机构将棉纤维与涤纶长丝一起从第一罗拉输出至第一搓辊中加捻，形成同相涤棉自捻纱，再将涤棉自捻纱再与另一根涤纶长丝一起进入第二搓辊中加捻，形成两根涤纶长丝的双重缠绕的三股自捻涤棉纱。通过棉纤维和涤纶长丝在自捻纺机上的两次加捻，避免了棉这种短纤维自捻纱易松散断头的问题，使涤棉复合纱可以在自捻纺机上加工。但是引入两次长丝工序复杂，第二根长丝的引入增加了侧路程长度，导致第二搓辊的横动参数与工艺设计与第一搓辊不一致，增大使用难度。两组涤纶长丝的使用减弱了短纤纱的特点，并且需错开涤棉自捻纱的加捻区，使两个涤纶长丝均匀的缠绕在棉纤维上，在实际生产中难以控制。内部短纤维定捻依靠混纺低熔点化纤，经微波加热方式熔融粘合，增加了前纺配棉难度，不能在纺纱工序调控定捻效果。
发明内容
针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种搓捻定型式调整纤维排列结构的加工方法及纱线，能够有效改善纱线的质量，改善纱线结构、提高纱线强力、降低成纱毛羽，继承了长丝-短纤复合纺纱的优点。
为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：
一种搓捻定型式调整纤维排列结构的加工方法，所述加工方法为：短纤维粗纱和表层携带溶液的长丝分别经牵伸机构牵伸后进入到第一级搓捻机构中进行第一级搓捻处理，经第一级搓捻处理后的短纤须条和长丝再进入到第二搓捻机构中进行第二级搓捻处理，在第一级、第二级搓捻机构两道协同搓捻作用下，短纤须条内部纤维屈曲扭转式抱合成捻；同时在第一级、第二级搓捻机构的往复转动作用下动态调整纤维排列及纱体捻回分布，长丝在搓捻作用下被短纤须条所包覆，并在短纤须条扭转协同下呈螺旋状排列，长丝表面所携溶液在搓捻扭转抱合力下，由长丝表面向短纤内部渗入，溶液浸润的短纤须条内部带弯钩螺旋构象纤维受搓捻力作用而强化扭转和增加取向；随后经第二级搓捻机构处理后由短纤须条和长丝构成的纱线经过热处理装置对其进行固化定捻，抚顺纱线表层纤维，最终经热处理的纱线卷绕到卷绕装置上。
进一步地，所述溶液为浓度为0.2％-2％的聚乙烯醇溶液或浓度为0.2％-2％的聚丙烯酸溶液或浓度为0.2％-3％的聚乙烯醇缩丁醛酯溶液中的一种。
进一步地，所述短纤须条为棉纤维或涤纶纤维中的一种，所述长丝为涤纶化纤长丝。
进一步地，所述第一级搓捻机构和第二级搓捻机构的横动方向相反、旋转线速度相同、横动频率相同。
进一步地，所述热处理装置的加热温度为100-150℃。
同时，本发明还提供一种由上述一种搓捻定型式调整纤维排列结构的加工方法加工而成的纱线，所述纱线包括正向搓捻捻合区、反向搓捻捻合区以及长丝螺旋排列区，其中所述正向搓捻捻合区和反向搓捻捻合区形成连续搓捻式的扭转抱合结构，所述长丝螺旋排列区由紧密缠绕在所述正向搓捻捻合区和反向搓捻捻合区表面上的长丝包缠区构成。
由于采用了以上技术方案，与现有技术相比，本发明的一种搓捻定型式调整纤维排列结构的加工方法，其优点在于：本发明采用单根携液长丝被经搓捻机构搓捻而产生扭转的短纤须条所包覆，并在其搓捻扭转带动下呈螺旋状排列，从而加固短纤纱表层结构，保证短纤须条的连续稳定、消除搓捻扭转存在的无捻弱环，解决了短纤维搓捻难连续成纱问题，同时保持了短纤纱的传统风格与手感；一级、二级搓捻机构的往复转向将动态调整纤维排列及纱体捻回分布，使得内部短纤扭矩平衡，并消除无捻弱环；同时携液长丝包缠时溶液浸润短纤须条，改变纤维分子结构、增加纤维取向，强化纤维搓捻扭转抱合，热处理固化溶液增强纤维结合力，使得一级、二级搓捻机构间纤维的搓捻扭转定型，并抚顺表层纤维，改善纱线结构、提高纱线强力、降低成纱毛羽。所纺纱线直接卷绕，大幅提高生产效率，并且本发明继承了长丝-短纤复合纺纱的优点，保证了原料广泛性和品种适应性，突破所纺纱线支数极限。本发明操作方便，无附加能耗、机构简单明了、易于推广使用。
附图说明
图1是一种搓捻定型式调整纤维排列结构的加工方法示意图。
图2是搓捻定型式调整纤维排列结构的加工方法所纺纱线结构示意图。图中：1-长丝筒，2-长丝，3-粗纱筒，4-短纤维粗纱，5-牵伸机构(52-前罗拉、51-前胶辊、54-中罗拉、53-上鞘、56-后罗拉和55-后胶辊)，6-给液装置，7-短纤维须条，8-一级搓捻机构，9-二级搓捻机构纱线，10-热处理装置，11-纱线，12-卷绕装置，13-正向搓捻捻合区，14-反向搓捻捻合区，15-长丝螺旋排列区。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合参照附图1所示，一种搓捻定型式调整纤维排列结构的加工方法，步骤如下：
S1、短纤维粗纱4从粗纱管3退绕后，经由三罗拉牵伸机构5牵伸后进入置于前罗拉52与前胶辊51前端的一级搓捻机构8，同时由长丝管1退绕的长丝2经给液装置6后其长丝表层携带溶液，并同样经过前罗拉52、前胶辊51后喂入一级搓捻机构8。
S2/牵伸后的短纤须条7和长丝2经一级搓捻机构8后再次进入二级搓捻机构9，在一级、二级搓捻机构8、9两道协同搓捻作用下短纤须条7内部纤维屈曲扭转式抱合成捻，当一级、二级搓捻机构8、9的往复转向将动态调整纤维排列及纱体捻回分布，而喂入的携液长丝2在搓捻作用下被短纤须条7所包覆，并在短纤须条扭转协同下呈螺旋状排列，长丝3包覆在短纤维中，增强纱线抱合力，也使短纤维须条7连续搓捻、不会散解，稳定捻回缠绕、稳固纱线结构、消除弱环产生。
长丝2表面所携溶液在搓捻扭转抱合力下，由长丝3表面向短纤内部渗入，溶液浸润的短纤须条7内部带弯钩螺旋构象纤维受搓捻力作用而强化扭转和增加取向。同时，通过一级、二级搓捻机构8、9输出的纱线经过热处理装置10对其进行固化定捻，抚顺纱线11表层纤维，固化后的溶液使得一级、二级搓捻机构8、9间纤维的搓捻扭转定型，同时增强了长丝-短纤、短纤内部纤维间的结合力，最后经热处理的纱线11卷绕到卷绕装置12上。
所述短纤须条7可为棉纤维等纤维素纤维须条或涤纶等化纤纤维须条，长丝2可为涤纶等化纤长丝。
所述给液装置6中的溶液可为浓度为0.2％-2％的聚乙烯醇溶液；可为浓度为0.2％-2％的聚丙烯酸溶液；可为浓度为0.2％-3％的聚乙烯醇缩丁醛酯溶液。
所述三罗拉牵伸机构包括前罗拉52、前胶辊51、中罗拉54、上鞘53、后罗拉56和后胶辊55，所述一级搓捻机构9钳口线距前罗拉52、前胶辊51钳口线50～200mm，所述二级搓捻机构9钳口线距一级搓捻机构8钳口线80-250mm，所述一级搓捻机构8、二级搓捻机构9和三罗拉牵伸机构5保持同一水平线。
所述一级搓捻机构8、二级搓捻机构9既可做旋转运动又可作往复横动运动，所述一级搓捻机构8与所述二级搓捻机构9横动方向相反、旋转线速度相同、横动速度相同，所述一级搓捻机构8与所述二级搓捻机构9旋转线速度10m/min-100m/min，横动速度1m/min-10m/min，横移距离5cmm-25cm。
所述一级搓捻机构8与所述二级搓捻机构9分别由两对搓捻胶辊组成，其中的搓捻胶辊表面经过超疏水处理，长丝表面携带的溶液接触搓捻胶辊时不会附着在胶辊上。
所述的热处理装置10与二级搓捻胶辊9的直线距离为3-15mm，热处理温度为100-150℃。
参照附图2所示，单股纱线由正向搓捻捻合区11、反向搓捻捻合区12和长丝包缠区13构成；短纤维须条在两道搓捻机构往复搓捻下形成搓捻式扭转抱合，当一级、二级搓捻机构对中间短纤维须条形成Z向搓捻捻回时，短纤维须条形成正向搓捻捻合区11，当一级、二级搓捻机构对中间短纤维须条形成S向搓捻捻回时，短纤维须条形成反向搓捻捻合区11，长丝在搓捻作用力带动下沿捻回的短纤维须条表面紧密缠绕形成长丝包缠区13，当一级、二级搓捻机构转向时纤维捻回平衡产生的无捻区在长丝包缠协同作用下消除，形成正向搓捻捻合区11和反向搓捻捻合区12的紧密连接。综合须条经过一级搓捻机构6、二级搓捻机构7横动摩擦产生的搓捻调控多级纤维排列结构，形成表面长丝螺旋缠绕式、内部纤维正反向搓捻抱合式的单纱结构。
具体实施例
实施例1
短纤维须条为450tex纯棉粗纱须条，长丝为25D涤纶长丝，给液装置内为浓度0.2％的聚乙烯醇溶液，给液速率为10ml/min，使用现有的热处理装置，设定其热处理温度为120℃，其工艺流程如下：
纯棉粗纱须条从粗纱管退绕后进入三罗拉牵伸机构，由前钳口输出，同时涤纶长丝从长丝筒退绕后经装有聚乙烯醇溶液的给液装置再由前罗拉喂入，并置于牵伸后的短纤维须条中心位置，前钳口以45m/min输出的短纤维须条与长丝依次进入一级和二级搓捻机构，一级搓捻机构和二级搓捻机构横动方向相反、横动频率相同，其线速度为45m/min、最大横动距离25cm、横移速度3m/min。纱线经搓捻机构搓捻抱合后进入热处理装置微处理装置“CN105401270B一种约束式柔顺光洁纺纱装置”，其中热处理模块约20mm，温度为120℃。纱线表面毛羽受到热处理装置抚顺，服于纱线表面，同时被涤纶长丝与纯棉短纤维内部溶液固化定捻成型，形成柔软无扭矩，纤维扭转紧密粘合的纱线。
实施例2
短纤维须条为800tex粘胶粗纱须条，长丝为25D涤纶长丝，给液装置内为浓度1％的聚丙烯酸溶液，给液速率为6ml/min，使用现有的热处理装置，设定其热处理温度为150℃，其工艺流程如下：
粘胶粗纱须条从粗纱管退绕后进入三罗拉牵伸机构，由前钳口输出，同时涤纶长丝从长丝筒退绕后经装有聚丙烯酸溶液的给液装置再由前罗拉喂入，并置于牵伸后的短纤维须条中心位置，前钳口以40m/min输出的短纤维须条与长丝依次进入一级和二级搓捻机构，一级搓捻机构和二级搓捻机构横动方向相反、横动频率相同，其线速度为40m/min、最大横动距离20cm、横移速度5m/min。纱线经搓捻机构搓捻抱合后进入热处理装置微处理装置，其中热处理模块约25mm，温度为150℃。纱线表面毛羽受到热处理装置抚顺，服于纱线表面，同时被涤纶长丝与粘胶短纤维内部溶液固化定捻成型，形成柔软无扭矩，纤维扭转紧密粘合的纱线。
实施例3
短纤维须条为280tex莱赛尔粗纱须条，长丝为20D丙纶长丝，给液装置内为浓度0.4％的聚乙烯醇缩丁醛酯溶液，给液速率为10ml/min，使用热处理装置，设定其热处理温度为150℃，其工艺流程如下：
莱赛尔粗纱须条从粗纱管退绕后进入三罗拉牵伸机构，由前钳口输出，同时丙纶长丝从长丝筒退绕后经装有聚乙烯醇溶液的给液装置再由前罗拉喂入，并置于牵伸后的短纤维须条整体2/3的位置，前钳口以30m/min输出的短纤维须条与长丝依次进入一级和二级搓捻机构，一级搓捻机构和二级搓捻机构横动方向相反、横动频率相同，其线速度为30m/min、最大横动距离10cm、横移速度2.5m/min。纱线经搓捻机构搓捻抱合后进入热处理装置微处理装置，其中热处理模块约20mm，温度为150℃。纱线表面毛羽受到热处理装置抚顺，服于纱线表面，同时被丙纶长丝与莱赛尔短纤维内部溶液固化定捻成型，形成柔软无扭矩，纤维扭转紧密粘合的纱线
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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