專利名稱：紡織紗股處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紡織紗股處理過(guò)程的改進(jìn)，其中大大減少或消除了由生產(chǎn)和加工紗股引起的紗股不勻，從而極大地改善了編有紗股的成品的性能。特別是，本發(fā)明生產(chǎn)出的并股紗件沒有絞紗通常有的變異(vagary)，這種變異是生產(chǎn)紗股和由紗股制成成品紗的處理工序中的不一致的結(jié)果。改進(jìn)的處理過(guò)程包括應(yīng)用熱處理工序和張力控制來(lái)生產(chǎn)并股紗件，其物理特性較先前已知工藝所能生產(chǎn)的紗件更均勻。
在紗(如縫紉用線)的工業(yè)生產(chǎn)中，幾股材料被合在一起處理成成品。紗股是指具有高長(zhǎng)度/直徑比的紡織纖維的有序組合，通常作為一個(gè)單位使用。紗股可由各種天然材料(即羊毛或棉)或人造材料(即如聚丙烯、尼龍、聚酯、聚乙烯等化合物合成的聚合物)或二者的混合物組成。本發(fā)明包括至少含有一種人造材料的紗股的使用。用紡絲工藝來(lái)制成人造紗股，其中呈塑態(tài)或熔化狀態(tài)或溶解狀態(tài)的成纖物質(zhì)以控制的速度受力通過(guò)稱作噴絲頭或噴嘴的金屬板上的小孔。自噴絲頭形成的固化細(xì)絲被旋轉(zhuǎn)輥或?qū)Ыz輪牽拉，并卷繞在線軸或紆子上。制成人造細(xì)紗股有幾種方法干法紡絲、凍膠紡絲、相分離紡絲、反應(yīng)紡絲和濕法紡絲。生產(chǎn)過(guò)程中的變化，如加熱/冷卻差異和拉伸差異，會(huì)產(chǎn)生每股材料的不一致，尤其是內(nèi)在熱氣收縮會(huì)有明顯變化。熱氣收縮是指暴露在干熱或濕熱下導(dǎo)致的織物、紗或纖維的尺寸減小，它是纖維的一個(gè)基本特征。一旦制好紗股，就可以用它們來(lái)生產(chǎn)紗，如縫紉用線。紗股的變異在用來(lái)生產(chǎn)成品紗的生產(chǎn)工序中進(jìn)一步表現(xiàn)出來(lái)。
在生產(chǎn)紗的過(guò)程中通常采用下述獨(dú)立的加工工序來(lái)生產(chǎn)出最終成品。首先是紡絲工序(不同于上述的紡絲過(guò)程)，棉、羊毛和/或人造纖維紗股被紡成紗并卷繞在小線軸上。這些小線軸通常先作蒸汽處理，再由卷拈成形工序作進(jìn)一步處理。這些小線軸上的紗被繞成系列形式(即一個(gè)線軸的一端連接著下一個(gè)線軸的一端)，以構(gòu)成較大的線軸或紗的徑流筒子(run-off spool)；然后把幾個(gè)徑流筒子放到筒子架上，各個(gè)徑流筒子上的紗被輸入或送入并線或絞合工序。在并線工序中，各個(gè)徑流筒子上的兩股或多股紗被繞合在一起，形成并股紗件。通常并股紗件還要作卷拈處理，這是染色和精整前最后的機(jī)械處理。
如前所述，生產(chǎn)紗股中的變異會(huì)導(dǎo)致每股材料具有不同的熱氣收縮。當(dāng)這些紗股在生產(chǎn)紗的過(guò)程中作紡絲和卷繞處理并對(duì)不同紗件實(shí)施所有物理處理時(shí)(這些物理處理都先于紗股的并線工藝)，會(huì)發(fā)現(xiàn)最終的紗件成品具有不合乎需要的變異。當(dāng)成品紗最終被用于預(yù)定用途時(shí)，如縫紉用線，這種變異就會(huì)帶來(lái)工作上的問(wèn)題。比如，當(dāng)紗股成為徑流筒子的一部分時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生不一致且變化明顯的內(nèi)在熱氣收縮，或其熱氣收縮大于或小于同樣材料的其它徑流筒子。假定每個(gè)徑流筒子都含有不同物理性質(zhì)的紗股，當(dāng)把多個(gè)徑流筒子上的紗股在并線工序中并合在一起形成并件絞紗時(shí)，這種變異會(huì)更明顯。
當(dāng)目標(biāo)用戶使用成品紗時(shí)，紗股的復(fù)合不一致性最終表現(xiàn)出來(lái)。例如，如果生產(chǎn)的紗是縫紉用線，紗股物理性質(zhì)的變異就表現(xiàn)為針腳不勻。裁縫通常可看到衣料下端有不規(guī)則環(huán)。為校準(zhǔn)針腳不勻，裁縫通常會(huì)增加縫紉機(jī)的張力。張力的增加會(huì)導(dǎo)致跳針，如進(jìn)一步增加，最終就會(huì)斷線。對(duì)成衣廠來(lái)說(shuō)，跳針和斷線在經(jīng)濟(jì)上是不愿接受的。偏巧紗股內(nèi)在變異造成的成品紗的變異只有當(dāng)實(shí)際目標(biāo)用戶使用時(shí)才能發(fā)現(xiàn)。傳統(tǒng)的絞紗或成品紗物檢方法通常不能揭示生產(chǎn)紗股和用紗股生產(chǎn)成品紗的生產(chǎn)工序中產(chǎn)生的內(nèi)在變異。測(cè)定這種變異的唯一準(zhǔn)確方法是在實(shí)際商用情況下來(lái)統(tǒng)計(jì)測(cè)定成品紗。例如可采用電子數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來(lái)測(cè)定每個(gè)斷針區(qū)間所縫工件的數(shù)目。
制紗廠已認(rèn)識(shí)到必須校準(zhǔn)和消除生產(chǎn)紗過(guò)程中不同加工和處理工序帶來(lái)的明顯的不一致。例如，針對(duì)紡絲后得到的紗線軸的設(shè)備已有多個(gè)專利。美國(guó)專利號(hào)4,523,441(Braybrook等人)講授了一種借助能增加被卷繞或未卷繞紡絲周圍空氣濕度的一套裝置來(lái)減少或限制生產(chǎn)紗產(chǎn)生的飛花或棉絨數(shù)量的方法。另一實(shí)例如美國(guó)專利號(hào)4,953,368(Kawascki等人)和5,291,757(Wanger)所公開的方法和裝置一樣，對(duì)紡絲處理制成的紗線軸作蒸汽處理。同樣，通過(guò)引入紗導(dǎo)引或預(yù)先加固裝置或斷紗探測(cè)器等工藝來(lái)試圖改進(jìn)并線工藝。美國(guó)專利號(hào)5,044,150(Stahlecker)中的紗探測(cè)器可指示斷紗、中斷工序和啟動(dòng)自動(dòng)接合器重新接合斷紗。美國(guó)專利號(hào)4,943,009(Gerstner-Stevens等人)公開了一種改進(jìn)的絞合法，其中采用傳感器沿著預(yù)定軌跡來(lái)探測(cè)線的存在和缺失。當(dāng)某個(gè)徑流筒子變空時(shí)，該傳感器會(huì)用一個(gè)新筒子來(lái)自動(dòng)并合線。
然而這些現(xiàn)有技術(shù)的綜合方案沒有認(rèn)識(shí)到在紗線生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的紗股本身的物性差異是生產(chǎn)紗股的生產(chǎn)工藝和機(jī)械操作的結(jié)果。這種綜合效應(yīng)導(dǎo)致了成品紗最終用途的工作中的困難。同樣，現(xiàn)有技術(shù)沒有發(fā)現(xiàn)并線工序中絞合紗股前先進(jìn)行高溫?zé)崽幚聿⒔Y(jié)合張力控制可以生產(chǎn)極大改良的并股紗并顯著提高最終成品紗的性能。
本發(fā)明旨在克服工業(yè)紗(如縫紉用線)生產(chǎn)中所用紗股的內(nèi)在缺點(diǎn)和變異。此處所用術(shù)語(yǔ)“紗股”指包括至少兩種人造細(xì)絲或纖維的任何材料，包括聚丙烯、尼龍、聚酯、聚乙烯或它們的混合物。此處所用術(shù)語(yǔ)“紗”也指具有至少一股含人造纖維的紗股的任何材料。本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的方法來(lái)處理工業(yè)紗生產(chǎn)中所用的紗股。另一目的是提供處理工序來(lái)清除或消除生產(chǎn)紗股的生產(chǎn)過(guò)程中的差異所引起的紗股物性的內(nèi)在變異。又一目的是提供改進(jìn)的工藝，把來(lái)自多個(gè)線軸上的各股紗制成并股紗或絞紗。再一目的是生產(chǎn)的并股紗可在傳統(tǒng)卷拈裝置上進(jìn)一步加工，并在不經(jīng)特殊處理的情況下作精整和染色。再一目的是生產(chǎn)改良的并股紗，顯著減少了成品和最終使用時(shí)的缺點(diǎn)(如跳針、斷線和皺褶)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的工序中包括對(duì)紗股作高溫?zé)崽幚淼墓ば?，?duì)至少兩個(gè)包含紗股的進(jìn)料紗線軸作進(jìn)行溫度至少220°F的熱處理。熱處理在高于大氣壓力的情況下進(jìn)行。本發(fā)明的另一實(shí)施例包括對(duì)至少兩個(gè)進(jìn)料紗線軸作溫度至少220°F的熱處理；把紗自進(jìn)料線軸送入與進(jìn)料線軸數(shù)目相等的多個(gè)恒定張力裝置；在張力基本不變的情況下再把紗自各個(gè)恒定張力裝置送入并線機(jī)；然后在并線機(jī)中把自各個(gè)恒定張力裝置送出的紗并合，生產(chǎn)出單個(gè)并股紗件。
本發(fā)明方法中所用的紗可以是天然和人造材料的合成物，如人造細(xì)紗。所用的紗由至少一個(gè)紗股組成，含有下述任一種材料棉、羊毛或人造纖維(如伸展的尼龍、聚酯細(xì)絲或混合物)。紗的直徑或號(hào)數(shù)不是本發(fā)明的關(guān)鍵特性，號(hào)數(shù)可從約18至300變化。號(hào)數(shù)是一種表述線密度的單位，指1千米紗、細(xì)絲、纖維或其它紡織紗股的重量克數(shù)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)進(jìn)料線軸實(shí)施熱處理工序，這些進(jìn)料線軸已完成卷繞工序，準(zhǔn)備用傳統(tǒng)并線機(jī)作絞合。通常把紡絲工序完成后得到的紗作蒸汽處理，再在卷繞機(jī)上把紗連續(xù)繞合成進(jìn)料線軸。
本發(fā)明的一個(gè)關(guān)鍵特征是，紗線軸在并線機(jī)上形成并股紗前先對(duì)紗線軸實(shí)施至少一次熱處理工序。這些線軸在本發(fā)明中被稱為“進(jìn)料線軸”。熱處理工序可連續(xù)也可間斷地進(jìn)行。從卷繞工序得到的多個(gè)線軸最好在至少220°F溫度下持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以使紗加熱至預(yù)期溫度。加溫時(shí)間顯然是紗類型、紗線軸的尺寸、數(shù)量和用于加熱的特定設(shè)備的函數(shù)。加熱可在現(xiàn)有技術(shù)公知的設(shè)備上進(jìn)行，包括直接干燥機(jī)、間接干燥機(jī)、微波干燥機(jī)和紅外或輻射干燥機(jī)。本發(fā)明的優(yōu)選干燥機(jī)是蒸壓器，它每次可對(duì)約150個(gè)線軸進(jìn)行令人滿意的熱處理。為達(dá)到預(yù)期的至少220°F的溫度，線軸必須在高于大氣壓力的情況下在蒸壓器內(nèi)保持約60分鐘。熱處理時(shí)間取決于所用的加熱設(shè)備，可短至幾分鐘，更可取地是至少30分鐘，保持的時(shí)間最好必須使紗達(dá)到熱電偶所測(cè)定的等于或大于220°F的溫度。
必須區(qū)分本發(fā)明的高溫?zé)崽幚砗蛯?duì)紡絲過(guò)程得到的紗通常實(shí)施的卷拈成形(或蒸汽成形)工序。卷拈成形是一個(gè)用蒸汽來(lái)固化紗的卷拈以消除力矩的過(guò)程，并在進(jìn)一步處理中消除扭結(jié)。不同之處在于卷拈成形工序中的汽鍋是在大氣壓力或低于大氣壓力、溫度低于220°F、高濕度的情況下工作的。除消去力矩外，通過(guò)當(dāng)每個(gè)新的小紡絲線軸加入卷繞機(jī)時(shí)，自動(dòng)接合紗頭，卷拈成形改進(jìn)了卷繞處理的性能。而在本發(fā)明中，高溫?zé)崽幚砉ば蛴糜谡{(diào)整由紗股生產(chǎn)和紗股處理工序的差異引起的線軸內(nèi)在的熱氣收縮的變異。用于由并線機(jī)制備的絞合紗的所有紗線軸進(jìn)行的熱處理調(diào)整了組成進(jìn)料線軸的紗股的熱氣收縮，總的結(jié)果是取自進(jìn)料線軸的每個(gè)紗股具有基本一致的、低的平均熱氣收縮。不經(jīng)過(guò)本發(fā)明的熱處理工序，熱氣收縮不等的紗股會(huì)絞合在一起而形成并股線。當(dāng)這種并股線隨后受到染色過(guò)程中采用的溫度時(shí)，不同熱氣收縮的紗股試圖均和，導(dǎo)致成品紗具有不等的張力，因?yàn)椴糠謪^(qū)段的紗是由松散紗股與繃緊紗股絞合在一起的。在成品紗用作縫紉用線時(shí)，這些松散紗股最終表現(xiàn)為針腳不勻。
盡管紗股平均熱氣收縮的絕對(duì)值不是本發(fā)明的關(guān)鍵，因?yàn)樗鼧O大地取決于所用的原料和所生產(chǎn)的預(yù)期成品，與同原料的其它紗股相比，在指定紗股中必須達(dá)到一致的熱氣收縮。不經(jīng)本發(fā)明熱處理的紗的熱氣收縮通常為約2％至9％。熱處理工序的目的之一是確保并線機(jī)上的每個(gè)進(jìn)料線軸本身有一致的熱氣收縮，并且用來(lái)制成絞紗的各個(gè)進(jìn)料線軸有大致相等的平均熱氣收縮比。這將確保并線機(jī)制成的并股紗也具有均勻一致的熱氣收縮。
根據(jù)本發(fā)明制備改良并股紗有關(guān)的另一特征是，使用恒定張力裝置來(lái)把紗從進(jìn)料線軸送入并線機(jī)。恒定張力裝置可以是接收進(jìn)料線軸的紗并以相對(duì)恒定張力把紗送入并線機(jī)的任一裝置。張力以克來(lái)表示，通常在從約5克至40克的范圍內(nèi)。因?yàn)楸景l(fā)明的目的之一是以恒定均勻的張力傳送并線機(jī)所用的每股紗，所以獨(dú)立的恒定張力裝置必須與每個(gè)進(jìn)料線軸相連。因一次可有多達(dá)6個(gè)進(jìn)料線軸用作并線機(jī)的紗源，這就要求有相等數(shù)目的恒定張力裝置裝在進(jìn)料線軸和并線機(jī)之間，以控制每股紗的張力。一種優(yōu)選的恒定張力裝置已用于紡織工業(yè)，在織機(jī)上它以恒定張力協(xié)助將緯紗傳送給經(jīng)紗。
在使用本發(fā)明優(yōu)選的恒定張力裝置中，進(jìn)料線軸的紗股繞著恒定張力裝置的圓筒多次環(huán)繞，最好至少20次，然后在與并線機(jī)上與其它紗股并合前，先讓它與刷子接觸。測(cè)定自恒定張力裝置傳送至并線機(jī)的每股紗的張力，并與其它恒定張力裝置傳送的其它紗股的張力相比較。為確保所有的紗股具有大致相等的平均張力，通過(guò)相對(duì)于恒定張力裝置圓筒移動(dòng)與每個(gè)恒定張力裝置相連的刷子，來(lái)調(diào)整恒定張力裝置。這樣就會(huì)達(dá)到增加或減小張力的預(yù)期效果，以與組成絞紗的其它紗股的平均張力一致。與每個(gè)恒定張力裝置相連的刷子還可用于防止正被傳送入并線機(jī)的紗股飄蕩。
本發(fā)明工序中所用的并線機(jī)可以是制紗工業(yè)中公知的、能絞合兩個(gè)或多個(gè)紗股形成組合并股紗件的任一機(jī)器。美國(guó)專利號(hào)4,943,009和5,044,150公開了本發(fā)明可用的這類并線機(jī)的實(shí)例，這兩個(gè)方案可作為本發(fā)明的參考。
為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明改進(jìn)的并線工藝，給出下面的實(shí)例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該實(shí)例并未限定本發(fā)明的應(yīng)用范圍。
用一個(gè)電子數(shù)據(jù)采集儀來(lái)測(cè)定每次斷線間隔所縫斜紋布袋的平均數(shù)，稱作樣本X的縫紉用線是按本發(fā)明上面所述的工藝生產(chǎn)的，所用蒸壓器溫度為230°F。這種縫紉用線的測(cè)試結(jié)果表明每次斷線間隔可平均縫700個(gè)口袋。為測(cè)試和評(píng)價(jià)使用恒定張力裝置的效果，生產(chǎn)了第二組稱作樣本A的縫紉用線，除沒有使用恒定張力裝置外，其它生產(chǎn)工序與樣本X一樣。測(cè)試結(jié)果顯示樣本A每次斷線間隔只能平均縫420個(gè)口袋。為評(píng)價(jià)恒定張力和熱處理工序的綜合效果，進(jìn)行了第三次測(cè)試。除沒有實(shí)施熱處理或恒定張力外，第三種稱作樣本B的縫紉用線的生產(chǎn)方式與樣本A一樣。測(cè)試結(jié)果表明樣本B每次斷線間隔只能平均縫140個(gè)口袋。
應(yīng)該明白此處給出的細(xì)節(jié)是為了說(shuō)明，而不是限制，所附權(quán)力要求書涵蓋包括在本發(fā)明精神之內(nèi)的各種變化。
權(quán)利要求
1．一種處理紗股的方法，包括在室溫下絞合之前先對(duì)至少兩個(gè)卷繞的進(jìn)料紗線軸進(jìn)行溫度至少為220°F的熱處理。
2．按照權(quán)力要求1所述的方法，其中，熱處理溫度至少為265°F。
3．一種處理紗股的方法，組合起來(lái)包括下述工序(a)對(duì)至少兩個(gè)卷繞的進(jìn)料紗線軸作溫度至少為220°F的熱處理；(b)在室溫下把已經(jīng)熱處理的進(jìn)料紗線軸傳送入并線工藝；(c)制成單個(gè)絞紗線軸。
4．一種生產(chǎn)并股紗的工藝，組合起來(lái)包括下述工序(a)對(duì)至少兩個(gè)卷繞的進(jìn)料紗線軸進(jìn)行溫度至少為220°F的熱處理；(b)在室溫下把已經(jīng)熱處理的紗自各進(jìn)料線軸傳送入與進(jìn)料線軸數(shù)目相等的多個(gè)恒定張力裝置；(c)在張力基本相等的情況下把紗自各個(gè)恒定張力裝置傳送入并線機(jī)；(d)在并線機(jī)內(nèi)并合自各恒定張力裝置送入的紗以生產(chǎn)出單個(gè)并股紗件。
5．按照權(quán)力要求4所述的工藝，其中，工序(a)中卷繞的進(jìn)料線軸的熱處理進(jìn)行至少30分鐘，并且在大于大氣壓力的壓力下處理。
6．按照權(quán)力要求5所述的工藝，其中，熱處理可不連續(xù)進(jìn)行。
7．按照權(quán)力要求4所述的工藝，其中，通過(guò)測(cè)定傳送的每股紗的張力和調(diào)整恒定張力裝置上的刷子來(lái)使所有的紗達(dá)到基本相等的張力。
8．權(quán)力要求4的工藝進(jìn)一步包括對(duì)卷繞的進(jìn)料線軸進(jìn)行溫度至少為265°F的熱處理。
9．一種生產(chǎn)改良縫紉用線的工藝，其中，并線工藝組合起來(lái)包括下述所用工序(a)對(duì)至少兩個(gè)卷繞的進(jìn)料紗線軸進(jìn)行溫度至少為220°F的熱處理，紗的號(hào)數(shù)從約18至300；(b)在室溫下把已經(jīng)熱處理的紗自各個(gè)進(jìn)料線軸傳送入與進(jìn)料線軸數(shù)目相等的多個(gè)恒定張力裝置；(c)在張力基本相等的情況下把紗自各個(gè)恒定張力裝置傳送入并線機(jī)；(d)在并線機(jī)內(nèi)并合自各恒定張力裝置送入的紗以生產(chǎn)出單個(gè)并股紗件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種處理紡織紗股的新方法,其中高溫?zé)崽幚砜上芍瞥杉喒傻纳a(chǎn)過(guò)程所引起的熱氣收縮的差異。
文檔編號(hào)D02G3/46GK1211294SQ97192274
公開日1999年3月17日 申請(qǐng)日期1997年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月20日
發(fā)明者N·杰弗里·格林伯格 申請(qǐng)人:美國(guó)艾菲爾德公司