专利名称：一种动物纤维拉伸方法及其设备的制作方法图1是本发明工艺方法的总体流程示意图；其中，F、F’——拉伸前后的动物纤维集合体；1——纤维预处理工艺和设备；2——湿热拉伸工艺和设备；3——定型工艺和设备；4——烘干工艺和设备。图2是本发明的纤维预处理工艺和设备1的具体示意图；其中，5——浸润槽；6——储存箱；15——浸润辊；16——轧辊；17——导辊；18——喂入辊。图3是本发明的湿热拉伸装工艺和设备2的具体示意图；其中，7——加热箱；8——加热器；9——行星轮系式假捻拉伸器；10——喂入罗拉；11、11’——假捻拉伸罗拉；26——主拉伸箱；27——辅助拉伸箱。图4是本发明所述的行星轮系式假捻拉伸器9的具体结构示意图；其中，Z1、Z2、Z5——齿轮；Z3、Z4——伞齿轮；Z6——固定内齿轮；11——假捻拉伸罗拉副；13——空心皮带轮；14——加压弹簧；20、21——假捻拉伸罗拉11、11’支架；23、24、25——拉伸毛条同心工艺通道。图5是本发明所述的定型工艺设备的示意图；其中，28——导辊；张力辊；30、31、32——第一、二、三定型槽。图6是本发明所述的行星轮系式假捻拉伸器9的另一种具体结构示意图；其中，Z6——固定外齿轮；余同图4。本发明所述的动物纤维集合体(简称毛条)F首先进入纤维预处理设备1中(参见图1、2)。其目的是使动物纤维大分子之间的联系力降低，初始模量下降，以有利于纤维的顺利拉伸。纤维预处理设备1主要由两部分组成。其中第一部分是浸润槽5，其内装有水溶液，或者加入使动物纤维大分子之间的联系力降低，初始模量下降，内应力减小，有利于拉伸的药剂混合水溶液。所述的药剂可以是使动物纤维大分子之间的氢键、盐式键、二硫交联键失效或减弱的打开剂，如尿素、酚、乙酰胺、水杨酸钠、硫氰酸纳、溴化锂、低醇类(如丁醇、丙醇、异丙醇)、巯醋酸、氨盐、亚硫酸盐类、巯基乙酸等。经过预处理，被浸润的纤维集合体大分子之间的氢键、盐式键、二硫键被打开。浸润温度可在室温-100℃的范围选择，最好为60-100℃；也可以由蒸汽来完成。浸润槽内水溶液ph值在1-9.5之间；浸润时间为1-60分，根据工艺车速和喂入量决定，以保证毛条浸润透彻为原则。为了提高动物纤维的浸润效果，还可以加入适量(0.01-0.3％，重量)的润湿剂(如平平加等)，以提高纤维的润湿性能。润湿剂浓度根据润湿剂的种类适当选择。
为了保证毛条纤维尽可能快速浸透，本发明工艺方法的特征是所述的纤维预处理设备1中的浸润工序采用化学药液浸润与轧辊挤轧相结合的工艺方法。根据原料情况，配置好浸润水溶液和调节好轧辊16的压力，这种工艺方法可以在较短的时间内，也即提高车速的情况下，保证毛条纤维的快速润湿浸透。本发明实施例具体采用了两浸两轧工艺方法。为了实施这种两浸两轧工艺方法，本发明还设计了相应的浸润设备(参见图2)，但其并不复杂。它包括浸润槽5、导辊17、喂入辊18，特征在于在所述的浸润槽5内依次安装有浸润辊15和轧辊16两组。虽然按照所设计的“两浸两轧工艺方法”要求，实施例给出的是两组浸润辊15和轧辊16组成的浸润设备，但这并意味着不可以设计由一组或两组以上浸润辊15和轧辊16组成的浸润设备，以适应工艺参数的可能调整，满足本发明“化学药液浸润与轧辊挤轧相结合的工艺方法”的原则要求。
纤维预处理设备1中的第二部分是一个保温的储存箱6。其目的是使被润湿的毛条在纤维预处理设备1的热储存箱6内储存一定时间，以使动物纤维大分子之间的氢键、盐式键、二硫键充分打开，然后再进入拉伸工艺和设备2内进行拉伸。所述的湿润储存工序的工艺过程是开车时，先将浸润毛条连续喂入储存箱6，但储存箱6没有输出，即储存箱6的输出罗拉不工作，毛条仅在储存箱6内存储并不输出；根据情况(原料种类和动物纤维大分子之间的氢键、盐式键、二硫键充分打开情况)，所述的毛条在储存箱6内存储的一定时间可为30-60分钟；其后，再以相同的速度(即要求保持储存箱6内的毛条数量一定)输出(储存箱6的输出导辊开始工作)给湿热拉伸设备，完成存储开键作用。一旦先期储存毛条完成后，设备即可连续正常开车工作。这意味着本发明在正常开车时，毛条在储存箱6内的存储、开键是动态连续进行的。
本发明所述的毛条在储存箱6内存储的时间设计为30-60分钟，但并不排除毛条在储存箱6内存储的时间小于30分钟或者长于60分钟的工艺方法；所述的毛条喂入速度为10-20米/分，也不排除毛条喂入速度为低于10米/分或高于20米/分时使用本发明。
所述的拉伸工艺和设备2也包括两个部分(参见图3)主拉伸部分和辅助拉伸部分，或称积极拉伸部分和定型拉伸部分。被浸润的毛条F进入湿热拉伸工艺和设备2内后，首先进入主拉伸箱26中，实施拉伸工艺。主拉伸箱26内设计了行星轮系式假捻拉伸器9(参见图4)。它包括固定内齿轮Z6、与之相啮合的行星轮Z5、与Z5同轴并伸入皮带轮13内的伞齿轮Z4、在皮带轮13内与Z4啮合的伞齿轮Z3，由伞齿轮Z3传动的假捻拉伸罗拉11，并由假捻拉伸罗拉11经过齿轮副Z2和Z1同步传动与假捻拉伸罗拉11匹配的假捻拉伸罗拉11’；假捻拉伸罗拉11上安装有弹簧14、并依靠其与假捻拉伸罗拉11’保持啮合；假捻拉伸罗拉11、11’的自转轴固定安装在皮带轮13两壁的支架20、21上；皮带轮13可带动其内的Z1-Z4和假捻拉伸罗拉11、11’绕其回转中心做公转，并将其回转中心设计成拉伸毛条的工艺通道23、24；所述的固定内齿轮Z6的中心与皮带轮13的回转中心同心，并也设计成拉伸毛条的工艺通道25。其工作原理是当皮带轮13转动时，一方面，齿轮Z4、Z5围绕固定Z6既做公转，又做自转。由Z4传动Z3，Z3带动假捻拉伸罗拉11、11’回转，输送毛条。另一方面，当皮带轮13回转时，假捻拉伸罗拉11、11’握持毛条F同时又沿其轴线回转，起到假捻器的作用，对喂入罗拉10和假捻拉伸罗拉11、11’之间的毛条F实施假捻。假捻可以使毛条F内纤维轴向紧密抱合，抱合力使拉伸的毛条F内纤维和纤维之间没有滑脱，从而把纤维抽长拉细。
所述的固定齿轮Z6也可以设计为固定外齿轮(参见图6)，并由其构成另一种结构的行星轮系式假捻拉伸器9。两者的作用相同。
所述的主拉伸箱26是湿热空气的密闭箱体。主拉伸箱26内温度可在40-100℃内调节，最好为70-95℃。根据需要，箱体26内对润湿拉伸纤维的加热可以由蒸汽或者由加热装置来实现。
利用本发明所述的行星轮系式假捻拉伸器9可对浸润毛条F进行积极有效地假捻拉伸。积极有效是指加压的假捻拉伸罗拉11、11’可对浸润良好的毛条F实施有力的握持和拉伸，同时又通过行星轮系对浸润毛条F施以高效的假捻和输送。当对假捻毛条F进行拉伸时，必须使假捻拉伸罗拉11、11’之间的毛条在轴向给于一定束缚。本发明假捻器9的假捻拉伸罗拉11、11’及其加压弹簧14的设计，可以很好满足积极握持和有力拉伸的工艺要求。正因为如此，实施假捻拉伸的毛条F可以是一束，也可以是两束甚至更多。这也是与现有技术的不同之处。
通过主拉伸后的毛条F内纤维的长度和细度一般还不能达到工艺设计要求。因此，在主拉伸后，应当对毛条F进一步实施拉伸，称之为辅助拉伸或定型拉伸。但这种拉伸，是在定型拉伸箱27内，边定型，边拉伸，以保证毛条F内纤维的长度和细度达到设计要求。定型拉伸箱27也是湿热空气加温加湿的密闭箱体。其工艺参数基本同于主拉伸箱26。
根据需要，在主拉伸箱26内和定型拉伸箱27内可分别设计了2-3和4-6个所述的行星轮系式假捻拉伸器9。实施例设计为6个(参见图3)。由6个拉伸罗拉副11、11’组成的6区(包括喂入罗拉10与第一个假捻器9之间的预拉伸区)假捻拉伸设备中，预拉伸区的拉伸倍数为1.01-1.04，前两区的拉伸倍数为1.2-1.4；后3区的拉伸倍数为1.02-1.04之间。假捻拉伸罗拉11、11’的直径可以设计为50mm-80mm；两套假捻拉伸罗拉的隔距一般采用300mm-600mm；其压力范围设计为200-500kg。所述的工艺参数对其他组数或区数的假捻拉伸设备同样适用。拉伸箱内的毛条由热蒸汽或者加热装置加热，使纤维保持一定的温度和湿度。温度范围为40℃-100℃。湿度为80-100％。在主、辅拉伸箱26、27内的湿热状态下，毛条F被所述的行星轮系式假捻拉伸器9实施连续拉伸，毛条F内纤维长度逐渐被拉长，细度逐渐被拉细，从而基本实现了本发明目的。
实施拉伸后毛条F内的纤维有恢复原来长度和细度的趋势。为了使毛条拉伸后的纤维长度和细度保持稳定，需要对毛条内的纤维进行定型，即进行定型工艺。
现有技术的定型工艺一般为三槽热水定型工艺，而本发明的进一步特征是所述的定型工艺3采用第一槽冷水定型工艺方法。为了充分利用拉伸羊毛的性能开发更多更好产品，拉伸后的定型毛条有暂时定型和永久定型两种工艺。但无论哪种定型工艺都应该使毛条内的纤维在张紧状态下处理一定时间。设计定型设备可包含处理定型槽3个。根据需要，暂时定型工艺时可采用2槽，第1槽采用对拉伸设备输出的毛条进行冷水冲洗的工艺；第二槽采用热水洗煮，温度为40-100℃。永久定型时，采用3槽，第1槽对拉伸后的毛条进行冷水冲洗；第二槽采用热水(温度为40-100℃)并且加入定型药液(如双氧水等)定型，第三槽采用热水洗煮，温度为40-100℃。
所述的暂时定型工艺是指拉伸后的纤维放入沸水中仍会回缩的定型工艺。利用该特点，可以将拉伸后的动物纤维和没有拉伸的动物纤维或者涤纶、晴纶、棉等纤维按一定比例混合纺纱，当加工成纱线后，在染整过程中，用热水等方法处理，利用拉伸纤维的回缩性，使拉伸纤维恢复到原始长度，从而加工成蓬松动物毛纱线。应用这种毛原料开发的产品，经处理，手感很好。
所述的永久定型工艺是指拉伸的纤维放入沸水中1小时其稳定程度高于95％的定型工艺。为了提高永久定型的程度，在定型设备3的第二定型槽中需要加入复合氧化剂、醛、环氧化合物、酰胺、酸酐、卤代氧化物等药剂。例如，加入0.5-3％的双氧水氧化剂将反应生产的硫醇盐离子移出反应体系，从而保证了拉伸纤维的热水回缩率小于5％，达到永久定型的目的。
本发明方法的进一步特征是定型工艺3采用第一槽冷水定型或冷定型工艺。与现有技术的热定型工艺相比，可以节约大量宝贵能源，改善操作工作环境，降低生产成本，提高或稳定产品质量。
之所以采用第一槽30冷定型工艺，是基于如下原理从上道湿热拉伸工艺输出来毛纤维内的大分子处于活跃状态，结构不稳定，如果采用现有技术的(蒸汽或热水)热定型工艺，毛纤维内的大分子仍然或继续会处于活跃状态，不利于其被拉开疏解的大分子结构的快速稳定，或者说不利于已被拉长变细纤维结构的快速稳定；而采用本发明的冷定型工艺，可以使处于活跃状态的毛纤维内的大分子迅速冷却，降低其位能，“固化”其结构，或是说降低大分子的热震动，促使二硫键、氢键等发生高比例交换重接，从而达到快速定型的目的。重接的新键建立的越多，能量就越低，定型毛纤维的稳定性越好。
经过定型加工后，再经过常规的烘干工艺4，如热风烘干或者远红外烘干等方式，使纤维回潮率达到15-18％，毛条F就达到所设计的产品要求，即使毛条F中的纤维长度增长，细度变细，提高了天然动物纤维的可纺品质质量，成为加工后的又细又长的天然动物纤维毛条F’。
本发明所述毛条F可以是连续的毛条或粗纱。其内被处理的纤维适用于几乎所有可纺的动物纤维，如羊毛、骆驼毛、牦牛毛、马海毛、安哥拉山羊毛等以及它们的绒。通用的纤维细度或者直径为13-38um。
下面给出具体实施例
工艺条件同实施例1。区别是拉伸后，通过三槽式定型设备进行永久定型。其中，第一槽为冷水冲洗，第二槽为80℃的热水，水中加入1％(重量)的H2O2(35％浓度)，在第三槽用60℃热水煮洗。最后由热风干燥，即得拉伸加工毛条产品。经实验，产品羊毛的平均细度为18.86um，长度为121.33mm；拉伸加工毛条的沸水回缩率5％。由这种毛条可以加工出12.5dtex的精纺毛纱。


本发明涉及一种动物纤维的拉伸方法及其设备。该方法依次包括纤维预处理、湿热拉伸、定型和烘干工艺,所述纤维预处理工艺包括水溶液浸润工序,其特征在于:1.所述纤维预处理工艺采用化学药液浸润与轧辊挤轧相结合的工艺方法;还包括湿热储存工序;即开车时先将浸润毛条连续喂入储存箱,毛条在储存箱内存储一定时间;然后再以相同的速度输出给湿热拉伸设备并连续正常开车工作;2.所述湿热拉伸工艺采用积极式湿热拉伸工艺方法。实施该方法的设备主要包括浸润与挤轧相结合的两浸两轧浸润设备和行星轮系式假捻拉伸器。本发明方法和设备可以同时提高动物纤维的长度和细度,质量稳定,效率提高,具有较高工业实施价值。