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专利名称:形成纱的方法和用于使纱加捻或并捻的装置的制作方法
形成纱的方法和用于使纱加捻或并捻的装置相关申请的交叉引用本申请要求2008年3月11日提交的题为“METHODSOFFORMINGYARNANDAPPARATUSFORTWISTINGORCABLINGYARN(形成纱的方法和用于使纱加捻或并捻
的装置)”、序列号为61/035,441的美国临时申请的优先权,该临时申请通过全文引用结合到本文中来。
背景技术:
通常将两股或更多股纱加捻或“并捻”在一起,以形成可用于构造软质地板覆盖物(即,簇绒小地毯和地毯)的具有各种性能的合股纱。标准并捻工艺包括将由筒子架给料的一种纱围绕着由“桶(bucket)”给料的第二纱物理旋转,两种纱均在小心控制的张力下,随后以单个并捻(合股的)纱形式将合并的纱卷绕。进行该操作的机器由多个制造商销售,包括Oerlikon(Volkmann),Rieter(ICBT),ChinaTextileMachineryCorporaion(CTMC),Belmont,等等。这些机器
通常包括用于固定进料纱中的一种的筒子架,用于控制筒子架纱张力的张力框架,将筒子架纱传送至纺锤的管,位于纺锤上方、装有第二进料纱的“桶”,张力装置,桶盖,以及在规定的速度(对于超过99%的目前使用的加捻器,速度不大于
7200rpm,而百分比的其它部分的加捻器(CTMC)要求最大速度为9000rpm)下围绕着桶纱来携带筒子架纱的延伸臂(位于距桶顶不大于约7英寸)。加捻技术为地毯行业的限制之一,由于虽然加捻在获得簇绒地毯所需的密度和回弹是重要的,但是与之前和之后的工艺相比,并捻纱的加工较慢。本行业“瓶颈”的结果是,需要对加捻器和工艺设备进行较大投资。根据纱的厚度和目的的效果,以约1个捻回/英寸至大于8个捻回/英寸的频率将纱加捻在一起。由于对于每“捻回”,携带筒子架纱的纺锤必须完成一次旋转,因此每英寸的捻回数越多,则操作越慢。例如,忽略其他因素,如果在约6000rpm下、以2捻回/英寸的频率将两股纱加捻,则产品的卷绕速度为约3000英寸(83码)/分钟。将捻回频率加倍至4捻回/英寸可使生产速率大致减半(假定纱足够薄以允许较高水平的加捻)。对于较轻的旦尼尔,工业加捻操作的卷绕速度通常为约50码/分钟至约100码/分钟,以获得旋转速度为6000rpm至要求的约9000rpm。比起目前使用的并捻_加捻,与地毯相关的其他纱工艺进行得更快速。纺丝机卷绕速度超过3000码/分钟,而热定形工艺以约600码/分钟卷绕。因此,本行业需要提高并捻速度而不劣化纱的性能。发明概述简要地说,本发明公开的实施方案包括纱加捻或并捻装置,使纱加捻或并捻的方法,等等。一种示例性纱加捻或并捻装置,其中,包括具有桶顶和桶底的桶、储备
圆盘(reservedisc)和具有气圈导纱器(balloonthreadguide)的可调节的延伸臂,其中将所述桶布置在所述储备圆盘上,以将所述桶底布置在所述储备圆盘上,其中安置所述可调节的延伸臂以将所述气圈导纱器沿着桶的中心线安置于所述桶顶上方,。
另一种示例性纱加捻或并捻装置,其中,包括桶具有桶顶和桶底的桶、储备圆盘和具有气圈导纱器的可调节的延伸臂,其中将所述桶布置在所述储备圆盘上,以将所述桶底布置在所述储备圆盘上,其中安置所述可调节的延伸臂以将所述气圈导纱器沿着桶的中心线位于所述桶顶上方,并且其中所述气圈导纱器在所述储备圆盘上方至少约28英寸。
在一个实施方案中,纱加捻或并捻装置可以大于约10,OOOrpm的加捻速度操作。
一种使纱加捻或并捻的示例性方法,其中,包括提供一种例如如上所述的装置,以及以大于约10,OOOrpm的加捻速度操作。
附图概述
参考以下附图可更好地理解本发明公开。附图中的部件不必然是按比例示出的,改为将重点放在清楚地说明本发明公开的原则上。
图1说明纱加捻或并捻装置的一个实施方案。
发明详述
在更详细地描述本公开之前,应理解的是,本公开不局限于所描述的具体实施方案,这些具体的实施方案当然可变化。还应理解的是,本文使用的术语仅用于描述具体的实施方案的目的,而不非意欲进行限定,本公开的范围仅由所提交权利要求所限定。
除非另外说明,否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明公开所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。虽然与本文所述的方法和材料类似或等价的任何方法和材料也可用于实践或试验本发明公开,但是现在描述优选的工艺和材料。
在本说明书中引用的所有出版物和专利通过引用结合到本文中来,就好像每个单独的出版物或专利具体且单独地通过引用结合到本文中来,并且通过引用结合到本发明公开中来用于描述与所引用的出版物相关的方法和/或材料。对任何出版物的引用是为了其在提交日期之前的公开,并且不应看作是由于在先公开而承认本发明公开不早于该出版物。另外,所提供的出版物的日期有可能不同于可能需要独立证实的实际的出版日期。
除非另外说明,否则本发明公开的实施方案采用纤维、纱、纺织品的技术、制备纱的工艺,等等,这些均在本领域技术人员的知识范围内。这些技术在文献中充分说明了。
必须注意到,除非上下文明确另外说明,否则在说明书和所提交权利要求中使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数对象。因此,例如,对“支架”的提及包括多个支架。在本说明书和随后的权利要求中,将涉及多个术语,除非明显具有相反的意图,否则这些术语定义为具有以下含义。
^X
本文使用的术语“纤维”是指可用于织物和纱以及纺织品加工的丝状材料。一种或多种纤维可用于生产织物或纱。根据本文所描述的方法可将纱完全拉伸或变形。
本文使用的术语“并捻(cable)”或“并捻(cabling)”是指将两股或更多股纱加捻在一起。
本文使用的术语“并捻纱”是指加捻在一起的两股或更多股纱。
本文使用的术语“常规加捻器”是指通过将两股或更多股单纱同时加捻在一起而生产纱的系统。
本文使用的术语“股纱(foldedyarn)”或“合股纱(pliedyarn)”为其中在一个操作中将两股或更多股单纱加捻在一起的纱(例如,两股纱(两合股纱),三股纱(三合股纱),等等)。
本文使用的术语“Tpi”是指每英寸的捻回(例如,tpi定义加捻程度,其为每单位长度的捻回数或加捻数)。
本文使用的术语“加捻方向”是指“S”或“ζ”,根据该定义,当垂直观察纱时,这些字母的中心向给定的加捻纱的表面单元的相同方向倾斜(例如,在S-方向加捻为顺时针,而在Z-方向加捻为逆时针)。
加捻速度是指储备圆盘的纺丝速度,并且用转/分钟(rpm)给出。
卷取速度用纱或纤维的线速度表示,并且为将纤维或纱从工艺的一部分拉拽出或牵拉穿过时的速度。
卷绕速度用纱或纤维的线速度表示,并且为纤维或纱在管或筒子纱(package)上卷绕时的速度。
卷曲数(numberofcrimp)衡量长丝中的圈数(numbrofloop)。
直线(%)是指纤维的直线间隔曲线或未卷曲部分的百分比。
螺旋状卷曲(%)为螺旋状间隔曲线的百分比。
平面卷曲(%)为平面状卷曲(即,锯齿状空间曲线)的百分比。
曲线卷曲(%)为不是任一上述种类的复杂间隔曲线的百分比。
碰
本发明公开的实施方案提供了形成纱的方法,用于使纱加捻或并捻的装置(也称为“纱加捻或并捻装置”),等等。在本发明公开中,使用两股或更多股膨体纤维(bulkcontinuousfiber)或合成的纱(例如,尼龙或其他聚酰胺)来产生绒头纱
(两合股、三合股或更多),这种绒头纱可用于纺织品,例如小地毯、地毯,等等。本发明公开的实施方案提供了提高两股或更多股纱的加捻的旋转速度的装置和方法,该装置和工艺允许更高的工艺生产力(卷绕速度),同时保持卷绕工艺的连续性和产品品质。
本发明公开的实施方案涉及将两股或更多股纱并捻或加捻在一起,以形成具有约1-10捻回/英寸(TPI)或其增量Gncrement)的单股纱。本发明公开的实施方案提供了一种可在异常高速(比起目前的技术,快约400-500%,甚至快约1000%)下操作而不劣化工艺连续性或合股纱的性能(包括卷曲和蓬松)的装置。具体地,本发明公开的装置的生产力是以前所使用工艺的生产力的2-3倍(或更高)。具体地,生产力的提高源自改进了在并捻点(在气圈导纱器处)之前围绕桶移动的筒子架纱(creelyarn)长度与筒子架纱路径的直径之间的关系。本发明公开的实施方案通过增加距标准桶顶(或位于桶底的储备圆盘)与气圈导纱器的距离而产生这种关系,其中气圈导纱器在延伸臂的末端。以下将讨论关于所述装置和方法的其它细节。
本发明公开的实施方案利用加捻速度与筒子架纱围绕桶运行的路径形状之间的关系来提高加工速度和生产力。当筒子架纱围绕桶快速移动时,可直接观察到筒子架纱的路径形状(称为“气圈”)。筒子架纱和桶纱在气圈导纱器内集束,所述气圈导纱器
。通常理解的是,对于任何给定的旋转速度(转/分钟),较小的气圈直径减少在气圈中筒子架纱上的拉伸。因此,市售可得的加捻器试图通过以下方式使气圈直径最小使用气圈限制限幅器(balloonrestrictionlimiter)和通过使受限的气圈导纱器的位置距高端7英寸但不高于7英寸,这是由于装置的设计和构造将高度限制在7英寸。
如上所述,本发明公开的实施方案在比工业加捻器高得多的旋转速度(快约400-1000%)下操作,并且能得到减少拖曳且能实现更高速度的更加伸长的气圈形状。因此,通过将该新的认识结合到本发明公开的实施方案,对于同样的纱组合,可得到远超过使用工业装置目前可得到的速度的旋转速度。在一个实施方案中,通过将该新的认识结合到本发明公开的实施方案,对于同样的纱组合,可得到为工业装置目前可得到的速度的至少4倍的旋转速度。虽然本发明公开的工艺和装置的产品(例如,两合股纱、三合股纱或更多)以更高的速度形成,但是一旦将该产品结合到地毯中,例如,未显示由于非标准工艺的任何不利的影响。无需折衷卷曲或蓬松。
纱加捻或并捻装置的一个实施方案示于图1。装置10包括筒子架托脚(未示出)、张力框架(未示出)(控制筒子架张力)、转移至纺锤外壳的管(未示出)、纺锤(未示出)、“桶”12、桶张力装置
14、桶顶16、储备圆盘18、以及具有气圈导纱器M的可调节的延伸臂22。在一个实施方案中,气圈导纱器M可位于桶(标准桶,)。在其他实施方案中,气圈导纱器对可位于桶()、、约10英寸至30英寸、以及约10英寸至22英寸。应注意到,气圈导纱器M可在上述范围内以小于1英寸增量移动。。在一个实施方案中,具有气圈导纱器M的可调节的延伸臂22与纱加捻或并捻装置分离、连接或为其一部分,该延伸臂可包括一种或多种不同的结构。
在一个实施方案中,桶12的尺寸为标准尺寸(例如,高度(38))。储备圆盘18的直径为约7英寸。在一个实施方案中,储备圆盘至气圈导纱器M的距离42大于观英寸或大于约观英寸。在其他实施方案中,储备圆盘至气圈导纱器M的距离42为观英寸至约68英寸、约观英寸至68英寸、约30英寸至58英寸、或约30英寸至48英寸。应注意到,气圈导纱器对可在上述范围内以小于1英寸增量移动(例如,该范围的下限可为约观英寸、四英寸、30英寸、31英寸、32英寸、33英寸、34英寸、35英寸,等等,而上限可为68英寸、67英寸、66英寸、65英寸、64英寸、63英寸、62
英寸、61英寸,等等,以及这些下限和上限的组合)。在本文所述的任一种实施方案中,桶顶与气圈导纱器之间的距离总是大于7英寸。
简而言之,将筒子架纱(第一纱)32布置在筒子架托脚上。将筒子架纱32通过张力框架导向储备圆盘18。施加于筒子架纱32的张力为约IOOg至IOOOg或约200g至300g。。随后,将筒子架纱32导向气圈导纱器M(形成气圈36),在此处与桶纱34并捻。桶纱34布置在桶12中。引导桶纱34穿过桶张力装置14到气圈导纱器M,在此处与筒子架纱32并捻。桶张力为约IOOg至IOOOg或约200g至300g。应注意到,出于清楚描述的原因,不是该装置的所有特征都进行了描述,并且本领域技术人员知道如何设置装置以进行加捻或并捻工艺。
通过卷取速度和筒子架纱围绕桶纺丝(加捻速度)的速度来控制捻度水平(TPI)。卷取速度与加捻速度之间的比率产生特定数量的捻回数或加捻数/英寸。
总的来说,加捻速度大于约10,000rpm,并且加捻速度可高达约100,000rpm。在其他实施方案中,加捻速度为约10,000-100,OOOrpm、约15,000-100,OOOrpm、约10,000-60,OOOrpm、约15,000-60,OOOrpm、约10,000-35,OOOrpm、或约15,000-35,OOOrpm。应注意到,在上述范围内加捻速度的增量可为约