专利名称：工业生产纱及其纺织品的方法和采用该方法的环锭纺纱机的制作方法工业生产纱及其纺织品的方法和采用该方法的环锭纺纱机背景技术工业生产纱需考虑将新技术结合到纱生产中，同时不必使成本显著增加 从而使消费者却步于购买受益于新技术的纱产品这两者之间的平衡。对于特 定品质的纱而言，纱价格是由充满活力的竞争来确定的，而且不管采用何种 技术，除非总成本低于市场价格，否则生产运营将不太可能继续维持下去。总成本可取决于多种因素，这些因素包括(仅列举其中几个)新材料、 能源(动力)、运输、存储、新技术实施、以及劳动力成本。能够实施新技 术并同时仅使成本稍微增加的制造商能够工业生产高品质、技术含量提高的 纱。然而，许多为制造纱所研发的新技术并不适于工业生产。这些新技术很 容易使总成本远远超过市场价格。加捻是纺纱的主要工艺。在加捻工序中，首先牵伸纤维，并随后将所述 纤维加捻一次或多次，以提供必要量值的纱强度、耐损耗度、平滑度等。假 捻变形为一种类型的加捻。将行进的纱加捻使在罗拉牵伸系统和假捻装置之 间形成假捻。喂给纱的捻度非常小或不具有捻度，罗拉牵伸系统和假捻装置 之间的纱具有假捻度，而离开假捻装置的纱的捻度与输入的纱的捻度相同。 然而，当加捻工序发生变化或者失控时，将在所述纱中残留有不需要的残余 扭矩，这可能会影响环锭纺纱机中的断纱率，且会进一步影响纱的品质以及 下游工序。因此，加捻工艺的控制是重要的。加捻必须尽可能地接近罗拉的压区而退捻，但绝不完全穿过罗拉的压 区，因为在离开罗拉后，纱(在两条或两条以上纱的情况下)不得不向内改 向并彼此缠绕。在罗拉的出口处经常存在有无捻度的三角形纤维束。这种三角形纤维束被称为"纺纱三角"。纱的大多数断头(end break)均在这个位 置产生。现有技术示出了，通过降低纱的速度或者增加纱的捻度来努力使得断纱 率最小化。然而这种配置可能导致在针织物中出现非对称的图案及螺旋形。 需要采用辅助处理来克服所述缺陷，这将导致更高的生产成本。美国专利第2,590,374号中揭示了一种用于对纱或线进行假捻的装置。 加捻构件可由环形带形成。然而，由于在所述三角形区存在的断纱，导致这 种配置依然具有有限的捻度。美国专利第6,860,095号中揭示了一种假捻装 置，然而，因为每一假捻装置自身均需配备电动机，所以该配置不能够用于 工业生产。对于纺纱机而言，如果每一假捻装置自身均需配备电动机，则纱 的生产成本可能会非常高。公知在纺纱机中要使用叶子板。在使用时，叶子板将纱引导至锭子。通 常仅使用一个叶子板。如在本领域内所公知的，位于叶子板和锭子之间的一 段旋转的纱产生纱张力。叶子板上方的张力过高会导致高频率的断头。叶子 板下方的张力过高会导致纱的品质降低。能够上升或下降的可动叶子板在本 领域中是公知的，然而，已提出叶子板的上升或下降对成纱的影响可忽略不 计。成纱也受纱支数(Ne)的影响。纱支数越高则纱感越柔。然而，纱支数 等级部分地受限于锭子的旋转。锭子的旋转必须在特定范围内进行以避免断 纱。结果，为了获得更具柔感的纱，许多制造商对纱进行化学处理，以生产 更具柔感的产品。然而，化学处理会使纺织品穿戴者长期暴露于有害的副产 物下且在磨损时会产生副作用。本发明的目的在于，通过揭示一种用于工业生产在柔感纺织品的制造中 采用的低捻度纱的机器，来克服现有技术中存在的不足和问题。发明内容本发明提出了一种用于在低的捻系数(T.M.)下工业生产纱的机器及方法。本发明还提出了由本发明工业生产的纱制成的纺织品，这种纺织品呈现 低的捻系数，并且无需采用化学处理。本发明还提出了通过将延及纺纱机的整个长度的捻系数与在纺纱机上 设置于每个环锭细纱机上的两个叶子板进行结合来生产即时用纱(instant yarn)。通过下文的说明、随附的权利要求书及附图，将能更好地理解本发明的 装置和方法的这些和其它的特征、方案以及优点，在附图中图1示出了现有技术中使用的纺纱机，所述纺纱机包括环锭细纱机构件。 图2示出了在现有技术的纺纱机使用的现有的环锭细纱机。 图3 (a)示出了本发明中使用的环锭细纱机。图3 (b)示出了根据现有技术的气圈的形成。图4示出了在本发明中使用的结合有氨纶包芯长丝的环锭细纱机。图5详细示出了根据本发明的纱的生产方法。图6给出了本发明的锭子转速与时间的变化曲线图。
从本质上讲，下面对某些示例性实施例的说明仅为示范性的，而绝非意 在限制本发明及其应用或用途。在整个说明书中，术语"工业生产的"及其 衍生含义应指考虑了经济因素(诸如原材料成本、能源成本等)的制造产品 的方法。"工业生产"还指与小规模制造相对的、产品的大规模制造。与实 验台或实验室制造相比，"工业生产"使最终产品的销售成本与在规模扩大 的生产中结合新技术的成本达到平衡。术语"化学处理"应指应用于纱或纱 产品中，以利用物理试剂、化学试剂和/或生物试剂来提高纱或纱产品的性能 的化学和/或物理化学技术。
现在参照图l至图6。
本发明提供一种环锭纺纱机，其用于工业生产纱支数(Ne)为32-100Ne、 优选为34-100Ne，且捻系数(T. M.)降至T.M. 2.0的纱，并且还能处理其 它的不能采用常规环锭纺纱机来生产的螺旋花纱(其T.M.值比前述现有方法 生产的纱线的T.M.值低30。/。)，例如竹节纱、包芯纱、包芯长丝纱等。该机 器适于提供这样的纱，即所述纱适合于制作非化学处理的、具有光亮平滑织 物表面及柔软手感的软纱制品，例如衬衫、毛衣、裤子、内衣等。本发明也 涉及生产这种纱的方法。
图1是现有技术一实施例的环锭纺纱机。 一般地，这种机器具有安装于 两侧的多个环锭细纱机。环锭细纱机包括锭子、罗拉以及粗纱。在这种机器 中，总的功率需求的至少85%被消耗在锭子的驱动之中。成纱取决于诸如所需纱支数、管纱尺寸、锭子的转速以及必要的生产率之类的细目。
图2为现有技术的环锭纺纱机中使用的现有的环锭细纱机的实施例。在 该环锭细纱机中，通过输入粗纱而将纱供给到罗拉、叶子板以及锭子。现有 技术中的环锭细纱机结合有一个叶子板，该叶子板用于将纱从罗拉引至锭 子。现有技术已示出了仅使用一个适于引导纱的叶子板。 一般而言，罗拉相 对于导向装置而定位，以使纱结合于锭子，且这种配置应当是借助锭子而使 纱从其正常路径偏离。
本发明涉及一种具有多个环锭细纱机的环锭纺纱机，该环锭纺纱机用于
工业生产纱支数为32-100 Ne、优选为34-100 Ne，且捻系数下降至2.0的纱。
该机器每一侧的环锭细纱机的数目为48至504个。本发明还涉及在该机器
中使用的环锭细纱机。此外，本发明涉及由所生产的纱制成的制品，这种制 品为非化学处理的柔感纺织品。
图3 (a)为在本发明的纺纱机中使用的环锭细纱机300的实施例。每一 环锭细纱机300可包括至少两个粗纱管301、罗拉(303， 305， 307)、直线 假捻装置(309)、叶子板(311,313)、以及锭子系统(316)。
细纱机300中可包括有至少两个粗纱管301。粗纱管301用于将粗纱302 喂给到后罗拉303。待喂给的粗纱302的实例包括棉、羊毛、羊绒、丝、亚 麻、竹、大麻、人造丝、丙烯酸纤维、尼龙、以及各种纤维的混合。纱的各 种变形可以包括纤维、球形、破裂纱、花式纱、竹节纱、包芯纱等。
在操作中，所述纱被同时牵伸到后罗拉303中。
后罗拉303可以由本领域内公知的材料(包括铝合金)制成，并结合有 球轴承。后罗拉303可以包括上后罗拉和下后罗拉。正如本领域内所熟知的， 上后罗拉应顺时针运行(滚动)；下后罗拉应逆时针滚动。粗纱302行进穿 过后罗拉303而被喂给到中罗拉305。中罗拉305被集中为向粗纱302的集 合件施加侧压力，以此增大纤维间作用。中罗拉305可选自由承载器及转筒、 双皮圈、安勃拉牵伸件(amblerdraft)、压杆、以及皮圈和压力衬垫构成的 群组。在一个实施例中，中罗拉305为双皮圈。
随后，粗纱302被喂给到前罗拉307。与后罗拉303 —样，前罗拉307 可由本领域内公知的材料制成。被牵伸的粗纱302在从前罗拉307中挤出之 后接合在一起，并向下传送至直线假捻装置309。重要的是，需注意到当纱离开前罗拉307时，由所述纱形成的纺纱三角 308的产生。如本领域中所公知的，纱的大多数断头发生在前罗拉和叶子板 之间。现有技术已试图通过降低锭子的转速或增加纱的捻度来应对这种断 头。然而，降低转速或过度增加纱的捻度会在针织织物中导致非对称图案和 螺旋形。此外，由于这种处理使牵引纱的周期延长和/或需要额外的能量来使 得纱的捻度增加，因而增加了生产成本。这导致了纱制品的生产成本增加。
在本发明中，纱一旦从前罗拉307中出来，便进入到三角区域308中并 汇聚，且一条成纱与直线假捻装置309接触。
直线假捻装置309为连续的传输带型滑槽(runner)，其中所述滑槽形 成有摩擦面以接合纱302。在本发明的所述机器中，所述滑槽在环锭细纱机 的两侧延伸其整个长度。与每一环锭细纱机关联的直线假捻装置309不包括 电动机；而是一个电动机驱动位于整个机器的一个工段(section)上的所述 滑槽， 一个工段具有96-125个锭子。所述滑槽能以逆时针或顺时针方式运行。 所述滑槽的宽度可为0.3cm-3cm。这种由一个电动机驱动96-125个锭子上方 的滑槽的益处在于成本较低，这使得在生产高附加值产品的同时能维持生产 成本。直线假捻装置309用于对纱提供假捻结构。如本领域内所公知的，加 捻可使得纱强度、耐磨损度、平滑度等提高。然而，如果不对加捻进行控制， 则断纱率可能增大，并可能对纱的品质造成负面影响。
由于采用了至少两个粗纱管301，通过本发明的直线假捻装置309及其 在本机器中的定位，纱在具有并改进三角区308的同时能够以低捻度来行进。 这样能够在更好地进行加捻控制的同时使断纱率最小化，由此可生产出高纱 支数、低捻度的柔感纱。本发明的机器结合了多个环锭细纱机，所述环锭细 纱机具有每96-125个锭子由一个电动机驱动的假捻装置。这使得能生产高品 质的纱，而不增加生产成本。直线假捻装置309可以以顺时针或逆时针方式 操作。
在操作中，纱离开前罗拉307到达直线假捻装置309。退出的纱呈现出 与出口平面成-15°至-45°的角度。
第一叶子板311设置在直线假捻装置309的下方。叶子板311设置为能 够影响施加到纱上的反捻量。在优选实施例中，叶子板311的内弧线相对于 直线假捻装置309的水平距离约为lmm。第一叶子板311影响纱上的张力，其中如果张力过高则将可能导致断纱，而如果张力不足，则成纱的外观、手 感均较差。使张力与最终产品的品质之间达到平衡的必要性己使得纱和由纱 制成的制品具有由低到中等的品质。简短地说，本发明使得这种平衡的影响 最小化。
第二叶子板313也设置在环锭细纱机上，并设置在第一叶子板311下方 约5cm至约10cm处。
参照图3 (b)，当纱302缠绕在锭子316上时，从锭子系统316向外形 成纱"气圈"。当以足够高的速度缠绕时，纱的外轮廓形成透明气圈。如前 文所述，叶子板影响纱的张力。而不束缚于理论时的警报的纱张力可定义为
T =T , 丄out 丄inc
其中，T。u产从叶子板中出来的纱的张力，Ti^离开所述三角区并进入到 叶子板中时的纱的张力，且e兀-ct，其中a为Tin和T。ut之间的夹角。由于纱 离开三角区的位置为最弱位置，因此TiJ呆持低于纱的断裂强度，从而使T。ut 保持在低等级。
在低等级的T。ut下，当纱聚集时锭子的旋转应在较慢的速度下操作，以 避免气圈的过度膨胀。在较慢的速度下操作的锭子的转速将妨碍形成具有高 纱支数的纱。
通过本发明，值得注意的是，通过关键性地结合第二叶子板，相比于现 有技术可获得更高的纱支数。再者，不束缚于理论地相信通过使用第二叶 子板313，由于T。ut和Tin之间的角度已增加(因为，相对于刚刚离开形成所 述气圈的第一叶子板的气圈，纱被进一步向下引导)，因而能够增大Tin。 T。ut的增加可使得锭子的转速增加，由此来聚集具有更高纱支数的纱。
另外，第二叶子板313的使用使得气圈的高度降低。己知纺纱时气圈的 高度影响其直径，并由此影响成纱的纱支数。
如上所述，纱缠绕在锭子系统316上。锭子系统316包括气圈控制钢 领(ring) 315，用于控制气圈的表面积；以及钢丝圈(traveler) 317，用于 接触纱302。
图4示出了本发明的环锭细纱机400的实施例，包括至少两个来自粗纱 管的粗纱401、氨纶包芯长丝403、罗拉405、直线假捻装置407、叶子板(409， 411)、以及锭子系统413。在环锭细纱机400中，氨纶包芯纤维长丝403由
10导轮引导至牵伸区405。在操作中，长丝粗纱403以及来自粗纱管的粗纱401 被捻在一起。利用直线假捻装置407对纱进行假捻。假捻装置407能够顺时 针(S-捻)转动或逆时针(Z-捻)转动。纱线穿过关键性地设置为分开的叶 子板(409/411)。随后，在锭子系统413上纺所述纱。
图5是制造具有低的捻系数T.M.(定义为2.0-2.3 T.M.)且具有32-100Ne (优选34-100 Ne)的纱支数(Ne)的纱的方法的实施例，且该方法能处理 其它的螺旋花纱，例如竹节纱、包芯纱、包芯长丝纱等，该方法包括如下步 骤将硬纤维喂给到罗拉牵伸系统(步骤501)、在硬纤维离开罗拉牵伸系 统时并接所述硬纤维(即"纱")(步骤503)、将所述纱反捻(步骤505)、 使纱通过第一叶子板(步骤507)、使纱通过第二叶子板(步骤509)、以 及在锭子上纺所述纱(步骤511)。
将硬纤维喂给到罗拉牵伸系统(步骤501)涉及将纤维自两个或两个以 上的粗纱管引导至罗拉牵伸系统的后罗拉。合适的硬纤维包括棉、羊毛、 羊绒、丝、亚麻、竹、大麻、人造丝、丙烯酸纤维、尼龙及其混合的材料。 它们可以有多种形式，例如鱼尾纱、球形、破裂纱、竹节纱、包芯纱等。罗 拉牵伸系统可由一个或多个罗拉构成，包括(但不限于)后罗拉、前罗拉、 承载器、转筒、双皮圈、安勃拉牵伸件、压杆、斜槽(flume)等。
在所述纤维从罗拉牵伸系统输出之后，并接所述纤维(步骤503)。具 体地，在纱离开罗拉牵伸系统的位置和它们并接的位置之间形成的三角区之 后进行所述结合。三角区的顶端(即并接所述纱的位置)为纱最容易断头的 位置。通过本方法，能够在提供具有良好纱支数和低的捻等级的纱的同时使 断纱最小化。
在经过罗拉牵伸系统之后，利用假捻装置反捻所述纱(步骤505)。反 捻可在某一速度下顺时针或逆时针地进行，所述速度优选与罗拉牵伸系统的 前罗拉的传送速度成正比。当纱朝锭子向下行进时，通过与纱充分接触来进 行反捻。可通过使纱能够以约45°角接触直线假捻装置来实现充分的接触。 在优选实施例中，纱以约45。角接触假捻装置的移动带。此外，可相对于锭 子的速度来调节反捻速度。在一个实施例中，反捻速度可以约为锭子速度的 4-40倍。反捻速度可以通过附连于驱动电动机的速度控制器来调节。
在反捻之后，纱通过第一叶子板(步骤507)。所述第一叶子板可设置在假捻装置的移动带下方的几毫米处，并位于移动带前方0.5mm-5mm。纱通 过所述叶子板，以使纱接触叶子板的后部/背部。
随后，纱通过第二叶子板(步骤509)。第二叶子板直接设置在第一叶 子板下方的X cm至x cm处。纱可以以邻接所述叶子板的后部/背部的方式通 过所述叶子板。
随后，将纱缠绕在锭子上。根据本领域公知的技术来进行所述缠绕。在 一个实施例中，锭子上包括气圈钢领，以控制缠绕过程中所形成的气圈。如 上文所述，缠绕速度比反捻速度低约4-40倍;
通过本方法，成纱具有T.M.值为2.0-3.0的低捻度，且纱支数为32-100 Ne，优选为34-100Ne。纱具有对称纱结构、光亮平滑的织物表面、以及柔 软的手感。本方法在提供高价值纱的同时，不会牺牲将纱推向市场所必须的 生产率成本。这主要是通过驱动多个直线假捻装置并利用上述降低了断纱可 能性的两个叶子板来获得。纱能够用于生产诸如毛衣、衬衫、毛巾、内衣、 衬裤等的制品。本发明的方法所制得的产品由于其低捻度和合适的纱支数， 因而具有柔感并耐用，且无需化学处理。
图6示出了反捻速度和锭子的纺纱时间之间的关系。如图所示，当将纱 缠绕在锭子上时，通过速度控制器来调节反捻速度。
以上参照随附的

了本系统的实施例，但应理解的是，本系统不 限于所述确定的实施例，而且在不脱离随附的权利要求书所限定的范围或精 神的情况下，本领域的普通技术人员可对上述实施例进行各种变化以及修 改。
在解释随附的权利要求书时，应理解的是
a) 用词"包括"除了那些列在给定的权利要求中的构件或动作之外， 不排除其它构件或动作的存在；
b) 位于构件之前的用词"一"不排除多个这种构件的存在；
c) 各权利要求中的任何附图标记均不限定权利要求的的范围；
d) 除非特别说明，所披露的任一装置或其部分可任意组合在一起或者 分解成其它部分；以及
e) 除非特别说明，不意欲要求动作或步骤有特定的顺序。


一种工业生产纱及其纺织品的方法和采用该方法的环锭纺纱机，该方法包括如下步骤将多条硬纤维喂给到罗拉牵伸系统；使来自罗拉牵伸系统的硬纤维结合并随后利用直线假捻装置假捻所获得的纱；以及使所述纱依次通过两个叶子板。具有低的捻系数的所述纱以及由所制成的纱形成的纺织品不需要利用化学处理即可呈现出柔感。