用于在復合絲工藝中形成竹節絲的紡絲裝置以及利用紡絲裝置制作竹節絲的方法
【專利摘要】提供一種用于在復合絲工藝中形成竹節絲的紡絲裝置、以及利用紡絲裝置制作竹節絲的方法。紡絲裝置包括：第一噴絲裝置、第二噴絲裝置、導向組件和混合裝置。第一熱輥包括：筒形的主體部；加熱裝置，設置在主體部上；以及由導熱材料制成的接觸層，包覆在主體部的外部，以與第一紡絲接觸。接觸層上形成多個加熱區和多個非加熱區，加熱區和非加熱區沿第一熱輥的軸向方向延伸并在圓周方向上交替排列，與加熱區接觸的第一紡絲被加熱成粘彈態，與非加熱區接觸的第一紡絲保持為凝固態，從而將第一紡絲拉伸成具有交替布置的多個粗節部和多個細節部的初始竹節絲。通過在加熱輥的表面上形成加熱區和非加熱區，可形成竹節絲，簡化了制作工藝，降低了制作成本。
【專利說明】
用于在復合絲工藝中形成竹節絲的紡絲裝置以及利用紡絲裝 置制作竹節絲的方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種紡絲裝置，特別是，涉及一種用于在復合絲工藝中形成竹節絲的 紡絲裝置、以及利用紡絲裝置制作竹節絲的方法。
【背景技術】
[0002] 復合絲（Intermingled Textured Yarn(ITY))是由全拉伸絲（Full Drawn Yarn (FDY))和預取向絲(Pre-Oriented Yarn(POY))復合形成的紡絲。一般地，ITY是具有雙重收 縮率的異收縮復合絲。在ΙΤΥ制作工藝中，將噴絲板吐出的聚酯溶體經由不同的紡絲拉伸工 藝，制成高收縮絲(下稱Α組分)和低收縮絲（下稱Β組分），再合并網絡成一根紗線，整個過程 采用連續的一步法完成。ITY制作工藝可以在兩個組份之間形成異收縮、異纖、異截面、異 染、異伸長等物理性能不同的兩種紡絲，但尚不能使紡絲內部的單根纖維呈現粗細變化、取 向結晶變化、染色深淺變化和收縮率變化。
[0003] 多彩竹節絲是指長絲紗線內部單根長絲纖維在長度方向具有粗細變化、結晶取向 變化、染色深淺變化、沸水收縮率變化、初始模量變化等特征的長絲紗線。傳統工藝是通過 不均勻紡絲-拉伸工藝形成，通常把具有上述不均勻結構（Thick&Thin)特征的長絲稱為多 彩竹節絲。由聚合物滌綸經紡絲-拉伸制成的多彩竹節絲其粗細節分布規律與其不均勻結 晶取向結構的分布規律基本是一致的。故一般用粗細節分布規律的調控來代表其"Thick& Thin"結構的調控。在已有的工藝技術中，通常采用以下幾種方法賦予"Thick&Thin"結構生 產竹節絲:①在PET(polyethyleneterephthalate(聚對苯二甲酸乙二醇酯））恪紡過程中 添加多鎂氧硅氧烷等添加劑，經共混后紡絲，可得到高蓬松度和染色反差度高的竹節絲;② 由牽伸不足產生的竹節絲;③由不均勻牽伸產生的竹節絲;④用變形工藝來制取竹節絲。
[0004] 將竹節絲用于生產紡織面料時，一般希望對竹節絲的粗細比、粗細節分布規律及 其變化周期等特征參數能進行設計、控制和再現，以增加美觀度。目前，在根據已有的制作 方法制作的多彩竹節絲中，不能對產生粗、細節的位置進行控制；不能對粗、細節分布的規 律或產生竹節的頻率及周期進行控制;不能多粗細節部分的直徑之比進行控制。

【發明內容】

[0005] 為克服現有技術中的上述或者其它方面的缺陷，本發明提出一種用于在復合絲工 藝中形成竹節絲的紡絲裝置、以及利用紡絲裝置制作竹節絲的方法，通過在加熱輥的表面 上形成加熱區和非加熱區，可形成竹節絲，簡化了制作工藝，降低了制作成本。
[0006] 根據本發明的一個方面的實施例，提供一種用于在復合絲工藝中形成竹節絲的紡 絲裝置，包括:第一噴絲裝置，被構造成用于噴出第一紡絲;第二噴絲裝置，被構造成用于噴 出第二紡絲；導向組件，被構造成用于引導和拉伸所述第一紡絲，以形成初始竹節絲，所述 導向組件包括第一熱輥和第一分絲輥;混合裝置，被構造成用于對第二紡絲和初始竹節絲 進行混合，以形成混合竹節絲。所述第一熱輥，包括:筒形的主體部;加熱裝置，設置在所述 主體部上；以及由導熱材料制成的接觸層，包覆在所述主體部的外部，以與第一紡絲接觸。 所述接觸層上形成多個加熱區和多個非加熱區，所述加熱區和非加熱區沿所述第一熱輥的 軸向方向延伸并在圓周方向上交替排列，與加熱區接觸的所述第一紡絲被加熱成粘彈態， 與非加熱區接觸的所述第一紡絲保持為凝固態，從而將所述第一紡絲拉伸成具有交替布置 的多個粗節部和多個細節部的初始竹節絲。
[0007] 根據本發明的一種實施例，每個所述非加熱區設有至少一條形成在所述接觸層中 并沿所述軸向方向延伸的凹槽。
[0008] 根據本發明的一種實施例，每個所述非加熱區設有至少兩條凹槽，相鄰的凹槽之 間通過沿所述軸向方向延伸的支撐部隔開，每個所述凹槽的寬度為8mm~13mm。
[0009] 根據本發明的一種實施例，每個所述非加熱區設有一條凹槽。
[0010] 根據本發明的一種實施例，所述凹槽中設有隔熱墊。
[0011] 根據本發明的一種實施例，所述接觸層的厚度為0.1mm~0.3mm。
[0012]根據本發明的一種實施例，每個所述凹槽的深度為〇· 1mm~〇.2mm〇
[0013] 根據本發明的一種實施例，每個所述加熱裝置設置在所述接觸層和所述主體部之 間，并包括至少一個沿所述軸向方向延伸的電阻絲。
[0014] 根據本發明的一種實施例，所述加熱區和非加熱區的個數都為4-15個。
[0015] 根據本發明的一種實施例，所述加熱裝置被構造成將所述加熱區的溫度加熱至90 度~210度，而非加熱區的溫度不高于55度。
[0016] 根據本發明的一種實施例，所述接觸層由陶瓷材料制成。
[0017] 根據本發明的一種實施例，所述接觸層由包括氧化鈦和氧化鋁的混合材料制成。
[0018] 根據本發明的一種實施例，所述氧化鋁占所述混合材料的重量的大約40%。
[0019]根據本發明的一種實施例，所述紡絲裝置還包括:拉伸組件，設置在所述導向組件 的下游，被構造成用于將所述混合竹節絲拉伸成成品竹節絲，所述拉伸組件包括第二熱輥 和第二分絲輥。
[0020] 根據本發明的一種實施例，所述紡絲裝置還包括:卷繞裝置，被構造成用于對所述 成品竹節絲進行卷繞。
[0021] 根據本發明的一種實施例，所述第二熱輥具有與所述第一熱輥相同或者相似的結 構，以將所述混合竹節絲拉伸成具有交替布置的多個粗節部和多個細節部的成品竹節絲。
[0022] 根據本發明的另一方面的實施例，提供一種利用上述任一實施例所述的紡絲裝置 制作竹節絲的方法，包括如下步驟:利用第一噴絲裝置噴出第一紡絲;利用第二噴絲裝置噴 出第二紡絲;利用導向組件引導和拉伸所述第一紡絲，以形成初始竹節絲；以及利用混合裝 置對第二紡絲和初始竹節絲進行混合，以形成混合竹節絲。
[0023] 根據本發明的上述各種實施例的用于在復合絲工藝中形成竹節絲的紡絲裝置，通 過在加熱成型輥表面上形成間隔排列的多個加熱區和非加熱區，由噴絲板吐出其中一路長 絲經過加熱成型輥表面會受到分段加熱，即與非加熱區對應的絲段仍保持凝固態，與加熱 區對應的絲段被加熱成粘彈態，再經成型輥勻速拉伸后即可在長絲上形成粗細變化的竹節 絲，通過控制加熱成型輥表面加熱區與非加熱區的溫差、分布弧長、以及第一熱輥和第二熱 輥的相互速比等參數，可以實現對滌綸ITY多彩竹節絲特征參數(粗細節位置、粗細節分布 頻率及周期、粗細節直徑比）的調控。通過上述方法與工藝，簡化了 ITY竹節絲的制作工藝， 提高了竹節絲的生產效率，增加了竹節絲品種的變化和范圍、降低了制作成本。
【附圖說明】
[0024] 為了使本發明的目的、特征及優點能更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施例 對本發明作進一步說明，其中：
[0025] 圖1是根據本發明的一種示例性實施例的用于在復合絲工藝中形成竹節絲的紡絲 裝置的原理性示意圖；
[0026] 圖2是根據本發明的一種示例性實施例的第一熱輥的立體示意圖；
[0027] 圖3是圖2所示的第一熱輥的圓柱形外表面在展開狀態下的平面示意圖；
[0028] 圖4是根據本發明的第一種示例性實施例的第一熱輥的局部截面示意圖；
[0029] 圖5是根據本發明的第二種示例性實施例的第一熱輥的局部截面示意圖；
[0030] 圖6是根據本發明的第三種示例性實施例的第一熱輥的局部截面示意圖；
[0031] 圖7是根據本發明的第四種示例性實施例的第一熱輥的局部截面示意圖；
[0032] 圖8是根據本發明的第五種示例性實施例的第一熱輥的局部截面示意圖；
[0033] 圖9是示出第一熱輥的加熱區和非加熱區的第一種分布情況的第一熱輥的圓柱形 外表面在展開狀態下的平面示意圖；以及
[0034] 圖10是示出第一熱輥的加熱區和非加熱區的第二種分布情況的第一熱輥的圓柱 形外表面在展開狀態下的平面示意圖。
【具體實施方式】
[0035] 雖然將參照含有本發明的較佳實施例的附圖充分描述本發明，但在此描述之前應 了解本領域的普通技術人員可修改本文中所描述的發明，同時獲得本發明的技術效果。因 此，須了解以上的描述對本領域的普通技術人員而言為一廣泛的揭示，且其內容不在于限 制本發明所描述的示例性實施例。
[0036]另外，在下面的詳細描述中，為便于解釋，闡述了許多具體的細節以提供對本披露 實施例的全面理解。然而明顯地，一個或多個實施例在沒有這些具體細節的情況下也可以 被實施。在其他情況下，公知的結構和裝置以圖示的方式體現以簡化附圖。
[0037] 圖1是根據本發明的一種示例性實施例的用于在復合絲工藝中形成竹節絲的紡絲 裝置的原理性示意圖。
[0038] 參見圖1，根據本發明的一種示例性實施例，提供一種用于在復合絲工藝中形成竹 節絲的紡絲裝置，包括:第一噴絲裝置101、第二噴絲裝置102、導向組件和混合裝置105。
[0039] 第一噴絲裝置101和第二噴絲裝置102都具有噴絲板，被構造成分別用于利用聚酯 熔融體噴出第一紡絲201和第二紡絲202,例如，利用包括多鎂氧硅氧烷等添加劑的TOT (polyethylene terephthalate(聚對苯二甲酸乙二醇酯））材料噴出待處理的第一紡絲201 和第二紡絲202。導向組件被構造成用于引導和拉伸第一紡絲201，以形成初始竹節絲203， 所述導向組件包括第一熱輥103和用于將第一紡絲201均勻分布在第一熱輥103上的第一分 絲輥104。混合裝置105包括具有凹槽的導絲盤，并被構造成用于對第二紡絲202和初始竹節 絲203進行混合，以形成混合竹節絲204。
[0040] 圖2是根據本發明的一種示例性實施例的第一熱輥的立體示意圖；圖3是圖2所示 的第一熱輥的圓柱形外表面在展開狀態下的平面示意圖；圖4是根據本發明的第一種示例 性實施例的第一熱輥的局部截面示意圖。
[0041]如圖2-4所示，第一熱輥103包括:筒形的主體部1，該主體部1可轉動地安裝在支撐 框架(未示出）；加熱裝置2,設置在所述主體部1上；以及由導熱材料制成的接觸層3,包覆在 所述主體部1的外部，以與被加工的紡絲(例如第一紡絲)接觸。所述接觸層3上形成多個加 熱區31和多個非加熱區32,所述加熱區31和非加熱區32沿所述第一熱輥103的軸向方向延 伸并在圓周方向上交替排列，與加熱區31接觸的所述第一紡絲被加熱成粘彈態，與非加熱 區32接觸的所述第一紡絲保持為凝固態，從而將所述第一紡絲201拉伸成具有交替布置的 多個粗節部和多個細節部的初始竹節絲203。
[0042]這樣，由第一噴絲裝置101噴出的第一紡絲201經導向組件引導和拉伸后形成初始 竹節絲203,該初始竹節絲具有全拉伸絲(Full Drawn Yarn(FDY))的性能，由第二噴絲裝置 102噴出的第二紡絲202具有預取向絲(Pre-Oriented Yarn(POY))的性能，混合竹節絲204 具有復合絲（Intermingled Textured Yarn(ITY))的性能。因此，利用本發明實施例的紡絲 裝置可以得到ITY竹節絲，而且ITY竹節絲內部的單根纖維（即具有Π )Υ性能的竹節絲）可以 具有粗細變化、取向結晶變化、染色深淺變化和收縮率變化。
[0043] 繼續參照圖1，根據本發明的一種實施例的紡絲裝置還包括:拉伸組件，所述拉伸 組件設置在導向組件的下游，被構造成用于將混合竹節絲204拉伸成成品竹節絲205,所述 拉伸組件包括第二熱輥106和用于將混合竹節絲204均勻分布在第二熱輥106上的第二分絲 輥 107〇
[0044] 紡絲裝置還包括卷繞裝置108,被構造成用于對所述成品竹節絲205進行卷繞。進 一步地，在拉伸組件和卷繞裝置108之間還設有網絡裝置(未示出），用于對已形成的成品竹 節絲進行分散定位，以分別卷繞到各自的卷繞裝置108上。
[0045] 進一步地，根據本發明實施例的紡絲裝置還包括：結晶風加熱器109、預結晶器 110、旋風分離器112、充填干燥塔113、用于對來自于充填干燥塔113的熔融體進行擠壓的螺 桿擠壓機114、以及與螺桿擠壓機連通的熔體過濾裝置111。第一噴絲裝置101和第二噴絲裝 置102都包括計量栗和噴絲板，以分別噴出具有低收縮組分的第一紡絲201和具有高收縮組 分的第二紡絲202,并對排出的紡絲進行計量。
[0046] 根據本發明的另一種實施例，提供一種利用上述實施例的紡絲裝置制作竹節絲的 方法，包括如下步驟:利用第一噴絲裝置噴出第一紡絲;利用第二噴絲裝置噴出第二紡絲； 利用導向組件引導和拉伸所述第一紡絲，以形成初始竹節絲；以及利用混合裝置對第二紡 絲和初始竹節絲進行混合，以形成混合竹節絲。
[0047] 在本發明實施例的紡絲裝置可應用于滌綸ITY紡絲機中，通過一步法形成ITY紡 絲。具體而言，制作竹節絲的方法包括如下步驟，由第一噴絲裝置的噴絲板吐出的長絲（紡 絲)經導向組件的加熱拉伸形成初始竹節絲203。在加熱裝置的熱作用下，在第一熱輥的圓 周表面形成加熱區和非加熱區。第一紡絲201(長絲）高速卷繞并依次通過作為導絲輥的第 一熱輥103的圓周面，與第一熱輥103上的加熱區接觸的絲段受熱后變成粘彈態，與非加熱 區接觸的絲段保持為凝固態。第一紡絲的處于粘彈態和凝固態的絲段的拉伸變形及分子鏈 的取向結晶結構產生較大差異，由此產生具有直徑較大的粗節部和直徑較小的細節部的竹 節絲效果。可以理解，通過控制第一熱輥表面加熱區與非加熱區的溫差、分布弧長、以及第 一熱輥和第二熱輥的相互速比等參數，可以實現對多彩初始竹節絲特征參數(粗細節位置、 粗細節分布頻率及周期、粗細節直徑比）的調控。
[0048] 在一種實施例中，如圖2-4所示，接觸層3由導熱性能良好的陶瓷材料制成，以使加 熱裝置2產生的熱量快速傳遞到第一紡絲。例如，使用離子鍍工藝將導熱陶瓷噴涂在導熱管 的主體部1的表面，以形成接觸層，所述接觸層3的厚度為0.1mm~0.3mm。
[0049] 在另一種實施例中，所述接觸層由包括氧化鈦和氧化鋁的混合材料制成。氧化鋁 占所述混合材料的重量的大約40%。這種混合材料簡稱為TA40(Ti0 2-40wt. %Al2〇3)。
[0050] 參見圖3和4,在一種實施例中，每個所述非加熱區32設有至少兩條形成在所述接 觸層3上并沿第一熱輥的軸向方向延伸的凹槽321，相鄰的凹槽321之間通過沿所述軸向方 向延伸的支撐部322隔開，以使紡絲在第一熱輥被均勻支撐。在纏繞第一紡絲的過程中，在 凹槽321中形成非加熱區，使得凹槽321和支撐部322共同形成非加熱區32。支撐部322可以 由與形成接觸層3的材料相同的材料制成，也可以由不同于接觸層的材料制成。在每個非加 熱區32中，凹槽的數量可以相同或者彼此不同，從而形成弧長相同或者不同的非加熱區，由 此形成具有不同長度的粗節部和細節部的竹節絲。
[0051] 圖5是根據本發明的第二種示例性實施例的第一熱輥的局部截面示意圖。第二實 施例的第一熱輥與第一實施例的第一熱輥的不同之處在于，在第一實施例的第一熱輥的凹 槽321的基礎上在凹槽中設有隔熱墊323,以更好地支撐第一紡絲。凹槽321和隔熱墊323共 同形成非加熱區32。
[0052]圖6是根據本發明的第三種示例性實施例的第一熱輥的局部截面示意圖。第三實 施例的第一熱輥與第一實施例的第一熱輥的不同之處在于，每個所述非加熱區設有一條形 成在所述接觸層3上并沿第一熱輥的軸向方向延伸的凹槽324,第三實施例的凹槽324相對 于第一實施例的凹槽321在圓周方向上較寬。凹槽324形成非加熱區32。
[0053]圖7是根據本發明的第四種示例性實施例的第一熱輥的局部截面示意圖。第四實 施例的第一熱輥與第三實施例的第一熱輥的不同之處在于，在第三實施例的凹槽324的基 礎上在凹槽中設有隔熱墊325,以對第一紡絲進行支撐。隔熱墊325形成非加熱區32。
[0054]在圖4-7所示的實施例中，加熱裝置可以包括加熱電阻絲，該電阻絲以螺旋纏繞的 方式設置在主體部1上，從而在控制裝置(未示出）的控制下對接觸層3進行加熱。
[0055] 根據本發明另一方面的實施例，提供一種制造加熱成型輥的方法，包括如下步驟： 提供筒形的主體部1;在所述主體部1的圓柱表面上形成粘結層;在所述粘結層上形成具有 導熱性能的接觸層3;以及部分地去除所述接觸層，以在未去除接觸層的部位形成多個加熱 區31，在去除接觸層的部位形成多個非加熱區32,所述加熱區31和非加熱區32沿所述主體 部1的軸向方向延伸并在圓周方向上交替排列。
[0056] 在一種實施例中，在所述粘結層上形成接觸層3的步驟包括，在所述粘結層上噴涂 包括氧化鈦(Ti02)和氧化鋁(Al 2〇3)的混合材料以形成接觸層。所述氧化鋁占所述混合材料 的重量的大約40%，因此，這種混合材料簡稱為TA40(Ti0 2-40wt. %Al2〇3)。
[0057] 具體而言，根據本發明第一種實施例的制造加熱成型輥的方法包括如下步驟： [0058]由不銹鋼材料制成筒形的主體部，在主體部的內部設置加熱裝置;之后，將主體部 的圓周表面用噴砂工藝進行粗糙化處理，并用丙酮進行表面清洗；用等離子噴涂工藝在主 體部圓周表面噴涂大約0.17mm厚的FeCrAl涂層作為粘結層，再噴涂0.厚的TA40 (Ti〇2_40wt. %Al2〇3)電磁加熱層作為接觸層；用噴砂工藝將部分地去除Ο . 厚的 TA40(Ti02-40wt. %Al2〇3)接觸層;在去除接觸層的部位用等離子噴涂工藝涂覆1.05mm厚度 的Al2〇3熱障涂層以形成非加熱區，在未去除接觸層的部位形成多個加熱區。這樣，可以形成 本發明實施例的加熱成型輥，其中，所述加熱區和非加熱區沿所述主體部的軸向方向延伸 并在圓周方向上交替排列；之后，對加熱成型輥圓周表面統一進行0.1mm的精細磨削處理以 提高其圓整度和表面光潔度。由于在主體部的表面涂覆了不同電磁感應效應的涂層材料， 與未去除的接觸層對應的區域構成加熱區，與Al 2〇3涂層對應的區域構成非加熱區。對主體 部圓周表面的加熱區和非加熱區的分布可按照竹節絲的分布規律進行設計和加工。
[0059] 根據本發明第一種實施例的制造加熱成型輥的方法包括如下步驟：
[0060] 由不銹鋼材料制成筒形的主體部，在主體部的內部設置加熱裝置;之后，將主體部 的圓周表面用噴砂工藝進行粗糙化處理，并用丙酮進行表面清洗；用等離子噴涂工藝在主 體部圓周表面噴涂大約0.17mm厚的FeCrAl涂層作為粘結層，再噴涂0.3mm-0.6mm厚的TA40 (T i 〇2_40wt · % A12〇3)電磁加熱層作為接觸層；用噴砂工藝將部分地去除0 · 3mm-0 · 6mm厚的 TA40(Ti02-40wt. %Al2〇3)接觸層;之后，對加熱成型輥圓周表面統一進行0.1mm的精細磨削 處理以提高其圓整度和表面光潔度。由于在主體部的表面的一部分涂覆了電磁感應效應的 涂層材料，一部分區域沒有電磁感應涂層材料，與未去除的接觸層對應的區域構成加熱區， 與去除的接觸層對應的區域（凹槽區域)構成非加熱區。這樣，可以形成本發明實施例的加 熱成型輥，其中，所述加熱區和非加熱區沿所述主體部的軸向方向延伸并在圓周方向上交 替排列對主體部圓周表面的加熱區和非加熱區的分布可按照竹節絲的分布規律進行設計 和加工。
[0061] 在上述實施例形成的加熱成型輥中，如果加熱區對應的弧長為S1、S2、. . .Sn，令:S =S1+S2+ . . .+Sn;
[0062] 如果非加熱區對應的弧長為tl、t2、. . .tn，令:T = tl+t2+. . .+tn;
[0063] 進一步地，如果加熱成型輯的圓柱直徑為Φ，貝lj園柱面周長:L = JT*C> =S+T= (S1+ tl)+(S2+t2)+.·.+(Sn+tn)〇
[0064] 圖8是根據本發明的第五種示例性實施例的第一熱輥的局部截面示意圖。第五實 施例的第一熱輥與第一實施例的第一熱輥的不同之處在于，在非加熱區32不形成凹槽(也 就是說，在接觸層3上非加熱區32與加熱區31具有相同的結構），并且每個所述加熱裝置2' 設置在所述接觸層3和所述主體部1之間，并包括至少一個沿所述軸向方向延伸的電阻絲， 相鄰的電阻絲之間具有間隙21。這樣，電阻絲可以對接觸層的與電阻絲對應的部分進行局 部加熱，從而形成加熱區31;而加熱區的不與電阻絲對應的其它部分溫度較低，從而形成非 加熱區32。
[0065] 在圖4-7所示的實施例中，可以采用超細噴砂工藝沿第一熱輥的軸向方向（與母線 平行的方向）去除以形成的陶瓷涂層，以形成凹槽。每個所述凹槽的深度為0.1mm~0.2mm。 進一步地，在圖4和5所示的實施例中，每個所述凹槽的寬度為8mm~13mm。
[0066] 在一種實施例中，所述加熱裝置2被構造成將所述加熱區31的溫度加熱至90度~ 210度，而非加熱區32的溫度不高于55度。
[0067] 在一種實施例中，加熱區31的溫度都相同或者彼此不同。加熱區和非加熱區的個 數都為4-15個。加熱區的寬度都相同或者彼此不同。非加熱區的寬度都相同或者彼此不同。 這樣，通過控制第一熱輥表面加熱區31與非加熱區32的溫差、分布弧長、以及第一熱輥的相 互速比等參數，可以實現對多彩初始竹節絲特征參數(粗細節位置、粗細節分布頻率及周 期、粗細節直徑比）的調控。
[0068] 例如，按照形成為長絲的紡絲的長度方向所要出現的粗節部和細節部的分布規 律，設計導熱輥的主體部的圓周面上凹槽(非加熱區）的分布規律，以此在主體部上形成的 陶瓷材料的接觸層和非加熱區的隔熱層交替排列。
[0069] 在一種實施例中，所述第二熱輥106具有與所述第一熱輥103相同或者相似的結 構，以將所述混合竹節絲204拉伸成具有交替布置的多個粗節部和多個細節部的成品竹節 絲205。所謂第二熱輥106具有與第一熱輥103相同的結構，是指它們的組成部分、各個部分 的位置關系和尺寸都完全相同。所謂第二熱輥106具有與第一熱輥103相似的結構，是指它 們的組成部分和各個部分的位置關系相同，但各個部分的尺寸不完全相同。因此，在下面的 實例中，雖然以第一熱輥為例，但本領域的技術人員能夠理解，下述實例也適用于第二熱 輥。
[0070] 如圖3所示，在離子鍍工藝形成的導熱陶瓷涂層的第一熱輥的圓柱形的主體部上 均勻或者不均勻地分布了多個加熱區和非加熱區。假設加熱區31對應的弧長分別為 S1、 S2vsn，貝lj所有加熱區31的總弧長為:S = si+S2+^_+sn;假設非加熱區32對應的弧長分別為 tl、t2、"·?η，則所有非加熱區32的總弧長為:T = tl+t2+"_+tn。
[0071] 在此情況下，如果第一熱輯10的圓柱直徑為Φ，園柱面周長:L = JT*C> =S+T=(S1+ tl) + (S2+t2)^-----Ksn+tn) Ο
[0072]可以理解，為了保證第一熱輥卷繞和退繞形成為長絲的紡絲所需摩擦力的均勻 性，非加熱區（凹槽)的寬度和深度需要設置在合理范圍。
[0073]參見圖1-3,在基于ΙΤΥ工藝中實現分段加熱第一紡絲201的長絲的工藝中，經作為 第一噴絲裝置102的噴絲板吐出并冷卻凝固形成為長絲的第一紡絲201，高速卷繞并通過導 向組件的第一熱輥103和第一分絲輥104后進入牽伸區。在此過程中，沿第一熱輥103圓周方 向，第一紡絲201的與加熱區31對應的絲段接觸加熱區的導熱陶瓷涂層而被加熱，第一紡絲 201的與非加熱區32對應的絲段由于非加熱區隔熱未被加熱，由此實現高速卷繞條件下對 長絲的分段加熱。一般地，設定第一熱輥的理論溫度為90°C~210°C，第一紡絲的與加熱區 31的陶瓷涂層緊密接觸的絲段被加熱至粘彈態，非加熱區32對應的絲段仍保持在凝固態， 以此形成粘彈態絲段與凝固態絲段間隔排列的長絲。
[0074] 在一種實施例中，紡絲螺桿吐出量為Q(g/min)，噴絲板孔數為f，混合裝置的導絲 盤、第一熱輥103、第二熱輥106和卷繞裝置108的卷繞頭的轉速分別為Vo~2800~3600(m/ min)、Vi~800~1200(111/11^11)、￥2~2800~3600(111/11^11)、￥3~（0.97~1.05)￥2，第一熱輥103 和/或第二熱輥106使用組合熱輥模式，且第一熱輥103的設置溫度為120~210°C，導絲盤的 設定溫度為70~120°C，第二熱輥106的設置溫度為120~160°C，可以利用第一紡絲和第二 紡絲得到具有粗細竹節、取向結晶結構不勻、染色深淺不勻的基于ITY工藝的多彩成品竹節 絲 205。
[0075] 根據本發明的各種實施例，通過設置加熱區和非加熱區的溫度、弧長，可對基于 ITY工藝的多彩成品竹節絲的特征參數包括竹節絲周期長度、周期內粗細節頻率、粗細節長 度排列規律和直徑比等進行設定。
[0076] 假設基于ITY工藝的多彩成品竹節絲的拉伸倍數為，一般地，粗節部的拉 伸倍數λ = 0.98~1.8，則細節部的拉伸倍數為：ω = (K*L_A*T)/S。
[0077] 假設基于ITY工藝的多彩成品竹節絲的周期長度為P，周期內細節部長度之和：ε = εΓ^+'Η+εη，周期內粗節部長度之和:ri = ru+ri2+'"+rin，且:Ρ = ε+η;
[0078] 貝ij :p = LX (V2/Vi) = JT*C>*(V2/Vi)
[0079] 一般地，Κ~3.2，貝ijP = 3.2*L = 3.2* Φ *D，即多彩竹節絲的周期長度Ρ-般為熱輥 直徑的3.2倍左右。
[0080] 周期內細節部長度之和：ε = ει+ε2+···+εη= c〇*s= 〇*(si+S2+…+sn);
[0081 ]周期內粗節部長度之和:η = ηι+Π 2+…+Πη = λ*Τ = λ* (tl+t2+…+tn)。
[0082]如圖3和4所示，在具有離子鍍導熱陶瓷形成電熱器的涂層的導熱輥(第一熱輥和/ 或第二熱輥）的圓柱面上分布了多個凹槽321，與非加熱區對應的絲段經拉伸后成為基于 ITY工藝的多彩成品竹節絲的粗節(深染)部，與加熱區對應的絲段經拉伸后成為基于ITY工 藝的多彩成品竹節絲的細節(淺染)部。因此，周期內粗細節的頻率與加熱區和非加熱區的 個數相關。
[0083] 基于ITY工藝的多彩成品竹節絲周期長度內各粗節部的長度:ru = A*ti(i = l，2,… n)；
[0084]其中:λ為粗節部的牽伸倍數，一般地，λ = 〇.98~1.8;
[0085] 多彩竹節絲周期長度內各細節部的長度:ei= c〇*Si(i = i，2,…n);
[0086] 其中：ω為細節部的牽伸倍數：
[0087] 則基于ΙΤΥ工藝的多彩成品竹節絲的周期長度內的粗節部和細節部的排列規律 為：
[0088] (K*L_A*T)/S*si、ni、（K*L_A*T)/S*S2、Π2、…（K*L-A*T)/S*s n、qn。
[0089] 假設由噴絲板吐出的紡絲的直徑為δ，經第二熱輥拉伸后形成的基于ITY工藝的多 彩成品竹節絲的細節部的直徑為cU，粗節部的直徑為Dn則周期長度內粗節部與細節部的直 徑之比由下式確定：
[0091]這樣，周期長度內長絲單纖維取向與結晶度及染色深度的分布情況如下表1:
[0093] 表 1
[0094] 實例 1
[0095] 圖9是示出第一熱輥的加熱區和非加熱區的第一種分布情況的第一熱輥的圓柱形 外表面在展開狀態下的平面示意圖。假設該第一熱輥用于生產具有周期長度的基于ITY工 藝的多彩成品竹節絲。
[0096] 第一熱輥的直徑為Φ=220πιπι，周長為L = 691mm，使用離子鍍工藝在第一熱輥表面 鍍厚度為0.2mm的導熱陶瓷涂層。用超細噴砂工藝去除第一熱輥表面的導熱涂層，以形成凹 槽，多個凹槽形成非加熱區。如圖9所示，在圓柱表面形成的加熱區的寬度分別為：
[0097] si = 1 00mm 、S2 = 150mm、S3 = 80mm、S4=65mm，貝丨J: S = si+s2+s3+s4 = 395mm;
[0098] 非加熱區的寬度分別為：
[0099] ti = 70mm、t2 = 60mm、t3 = 40mm、t4= 126mm，則：T = ti+t2+t3+t4 = 296mm。
[0100] 將第一熱輥安裝在滌綸ITY紡絲設備上，設置導絲盤、第一熱輥、第二熱輥的溫度 分別為120°C、160°C和140°C，實測與第一熱輥陶瓷加熱區8 1、82、83、84接觸的紡絲在1/30秒 內溫度上升為120°(：，與非加熱區。32 43 44接觸的長絲在1/30秒內溫度上升為50°(：，將導 絲盤的溫度保持在120°C。由于第一熱輥對高速卷繞的滌綸長絲進行了分段加熱，并使與加 熱區SI、S2、S3、S4接觸的紡絲進入了粘彈態，與非加熱區tl、t2、t3、t4接觸的紡絲仍保持凝固 ??τ 〇
[0101] 設定紡絲螺桿吐出量為Q = 450(g/min)，噴絲板孔數為f = 24f，導絲盤、第一熱車昆 103、第二熱輥106和卷繞頭的轉速分別為Vo~SeOiKm/minhVpgeiKm/minhWm/min)^ 3600(m/min)3580(m/min)，則：
[0102]多彩竹節絲的周期長度內，ITY紡絲中低收縮組分的紡絲的拉伸倍數= 3.75；
[0103] 形成的多彩竹節絲的周期長度P = L*K = 691*3.75 = 2591.25mm;
[0104]周期長度內粗節部和細節部的頻率在2591.25mm周期長度內，粗節部的個數為4， 細節部的個數為4;
[0105]周期長度內粗節部和細節部的長度排列規律如下:粗節部經紡絲拉伸后長度為m = A*ti，粗節部牽伸倍數λ = 1 · 6，則各粗節部長度為:ηι = 112mm、n2 = 96mm、n3 = 64mm、ru = 201.6mm;周期長度內細節部經紡絲拉伸后長度為Ti= c〇*si，細節部的牽伸倍數〇=(1(禮-A*T)/S = 5 · 365，則各細節部的長度為：ει = 536 · 5mm、ε〗=804 · 78mm、￡3 = 429 · 21mm、￡4 = 348·73mm〇
[0106] 在此基礎上，假設由噴絲板吐出的紡絲的直徑為δ，經第二熱輥拉伸后形成的基于 ΙΤΥ工藝的多彩成品竹節絲的細節部的直徑為di，粗節部的直徑仍為Di，則周期長度內粗節 部與細節部的直徑之比由下式確定：
[0108]這樣，周期長度內長絲單纖維取向與結晶度及染色深度的分布情況如下表2:
[0110] 表2
[0111] 實例2
[0112] 圖10是示出第一熱輥的加熱區和非加熱區的第二種分布情況的第一熱輥的圓柱 形外表面在展開狀態下的平面示意圖。假設該第一熱輥用于生產具有周期長度的等距和密 集型的基于ITY工藝的多彩成品竹節絲。
[0113] 第一熱輥的周長為L = 720mm，使用離子鍍工藝在第一熱輥表面鍍厚度為0.2mm的 導熱陶瓷涂層。用超細噴砂工藝去除第一熱輥表面的導熱涂層，以形成凹槽，多個凹槽形成 非加熱區。如圖10所示，在圓柱表面形成的加熱區的寬度分別為：
[0114] si = 40mm、S2 = 40mm、S3 = 40mm、S4 = 40mm，S6 = 40mm、S7 = 40mm、S8 = 40mm、S9 = 40mm， si〇 = 40mm、sii = 40mm、si2 = 40mm，
[01 15] 貝!J : S = Sl+S2+S3+S4+S5+S6+S7+S8+S9+S10+Sll+S12 = 480mm;
[0116] 非加熱區的寬度分別為：
[0117] ti = 20mm、t2 = 20mm、t3 = 20mm、t4 = 20mm，t5 = 20mm、t6 = 20mm、t7 = 20mm、t8 = 20mm， t9 = 20mm、tio = 20mm、tii = 20mm、ti2 = 20mm，j)i!j:T = ti+t2+t3+t4+t5+t6+t7+t8+t9+tio+tii+ti2 =240mm；
[0118] 將第一熱輥作為導向組件的第一熱輥安裝在滌綸ITY紡絲設備上，設置導絲盤、第 一熱輥、第二熱輥的溫度分別為80°C、160°C和120°C，實測與第一熱輥陶瓷加熱區 S1、S2、S3、 84、85、86、87、88、89、810、811、812接觸的紡絲在1/20秒內溫度上升為130°〇，與非加熱區1：1、七2、 七3、七4、七5、七6山山、七9、1：1()、1：11、1：12接觸的長絲在1/20秒內溫度上升為45 <€。由于第一熱輯對 高速卷繞的滌給長絲進行了分段加熱，并使與加熱區S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S1Q、S11、 S12接觸的紡絲進入了粘彈態，與非加熱區1：1山山、七4、七546山山山、1：1()、1：11、1：12接觸的紡 絲仍保持凝固態。
[0119] 設定紡絲螺桿吐出量為Q = 350(g/min)，噴絲板孔數為f = 48f，導絲盤、第一熱車昆 103、第二熱輥106和卷繞頭的轉速分別為V〇(m/min)~SSOOU/minhVi^llOCKm/minhV〗 (m/min)~3300(111/111；[11) ^3^=3280(111/111:111)，則：
[0120]多彩竹節絲的周期長度內，ITY紡絲中具有低收縮組分的紡絲的拉伸倍數 =3，
[0121 ] 形成的多彩竹節絲的周期長度P = L*K = 720*3 = 2160mm;
[0122] 周期長度內粗節部和細節部的頻率在2160mm周期長度內，粗節部的個數為12,細 節部的個數為12;
[0123] 周期長度內粗節部和細節部的長度排列規律如下:粗節部經紡絲拉伸后長度為ru =A*ti，粗節部牽伸倍數λ=ι·3,則各粗節部長度為：ni=n2=n3=n4=n5=n6=n7=ns=n9 = nio = nii = ni2 = 26mm;周期長度內細節部經紡絲拉伸后長度為Ti= c〇*si，細節部的牽伸倍 數ω =(K*L-A*T)/S = 3.85,則各細節部的長度為：￡:=62 = 63 = 64=65 = 66=67=68=89 = ε 10 = ε 11= ε 12 = 3.85 氺40 = 154mm 〇
[0124] 在此基礎上，假設由噴絲板吐出的紡絲的直徑為δ，經第二熱輥拉伸后形成的基于 ΙΤΥ工藝的多彩成品竹節絲的細節部的直徑為di，粗節部的直徑仍為Di，則周期長度內粗節 部與細節部的直徑之比由下式確定：
[0126]這樣，周期長度內長絲單纖維取向與結晶度及染色深度的分布情況如下表3:

[0128] 表3
[0129] 本領域的技術人員可以理解，上面所描述的實施例都是示例性的，并且本領域的 技術人員可以對其進行改進，各種實施例中所描述的結構在不發生結構或者原理方面的沖 突的情況下可以進行自由組合，從而在解決本發明的技術問題的基礎上，實現更多種紡絲 裝置。
[0130]在詳細說明本發明的較佳實施例之后，熟悉本領域的技術人員可清楚的了解，在 不脫離隨附權利要求的保護范圍與精神下可進行各種變化與改變，且本發明亦不受限于說 明書中所舉示例性實施例的實施方式。應注意，措詞"包括"不排除其它元件或步驟，措詞 "一"或"一個"不排除多個。另外，權利要求的任何元件標號不應理解為限制本發明的范圍。
【主權項】
1. 一種用于在復合絲工藝中形成竹節絲的紡絲裝置，包括： 第一噴絲裝置，被構造成用于噴出第一紡絲； 第二噴絲裝置，被構造成用于噴出第二紡絲； 導向組件，被構造成用于引導和拉伸所述第一紡絲，以形成初始竹節絲，所述導向組件 包括第一熱輯和第一分絲車昆； 混合裝置，被構造成用于對第二紡絲和初始竹節絲進行混合，以形成混合竹節絲， 其中，所述第一熱輥，包括： 筒形的主體部； 加熱裝置，設置在所述主體部上；以及 由導熱材料制成的接觸層，包覆在所述主體部的外部，以與第一紡絲接觸， 其中，所述接觸層上形成多個加熱區和多個非加熱區，所述加熱區和非加熱區沿所述 第一熱輥的軸向方向延伸并在圓周方向上交替排列，與加熱區接觸的所述第一紡絲被加熱 成粘彈態，與非加熱區接觸的所述第一紡絲保持為凝固態，從而將所述第一紡絲拉伸成具 有交替布置的多個粗節部和多個細節部的初始竹節絲。2. 如權利要求1所述的紡絲裝置，其中，每個所述非加熱區設有至少一條形成在所述接 觸層中并沿所述軸向方向延伸的凹槽。3. 如權利要求2所述的紡絲裝置，其中，每個所述非加熱區設有至少兩條凹槽，相鄰的 凹槽之間通過沿所述軸向方向延伸的支撐部隔開，每個所述凹槽的寬度為8mm~13mm。4. 如權利要求2所述的紡絲裝置，其中，每個所述非加熱區設有一條凹槽。5. 如權利要求4所述的紡絲裝置，其中，所述凹槽中設有隔熱墊。6. 如權利要求2-5中的任一項所述的紡絲裝置，其中，所述接觸層的厚度為O . Imm~ O.3mm〇7. 如權利要求6所述的紡絲裝置，其中，每個所述凹槽的深度為0.1 mm~0.2mm。8. 如權利要求1所述的紡絲裝置，其中，每個所述加熱裝置設置在所述接觸層和所述主 體部之間，并包括至少一個沿所述軸向方向延伸的電阻絲。9. 如權利要求1-8中的任一項所述的紡絲裝置，其中，所述加熱區和非加熱區的個數都 為4-15個。10. 如權利要求1-9中的任一項所述的紡絲裝置，所述加熱裝置被構造成將所述加熱區 的溫度加熱至90度~210度，而非加熱區的溫度不高于55度。11. 如權利要求1-10中的任一項所述的紡絲裝置，其中，所述接觸層由陶瓷材料制成。12. 如權利要求1-10中的任一項所述的紡絲裝置，其中，所述接觸層由包括氧化鈦和氧 化鋁的混合材料制成。13. 如權利要求12所述的紡絲裝置，其中，所述氧化鋁占所述混合材料的重量的大約 40% 〇14. 如權利要求1-13中的任一項所述的紡絲裝置，還包括： 拉伸組件，設置在所述導向組件的下游，被構造成用于將所述混合竹節絲拉伸成成品 竹節絲，所述拉伸組件包括第二熱輥和第二分絲輥。15. 如權利要求14所述的紡絲裝置，還包括： 卷繞裝置，被構造成用于對所述成品竹節絲進行卷繞。16. 如權利要求14所述的紡絲裝置，其中，所述第二熱輥具有與所述第一熱輥相同或者 相似的結構，以將所述混合竹節絲拉伸成具有交替布置的多個粗節部和多個細節部的成品 竹節絲。17. -種利用權利要求1-16中的任一項所述的紡絲裝置制作竹節絲的方法，包括如下 步驟： 利用第一噴絲裝置噴出第一紡絲； 利用第二噴絲裝置噴出第二紡絲； 利用導向組件引導和拉伸所述第一紡絲，以形成初始竹節絲；以及 利用混合裝置對第二紡絲和初始竹節絲進行混合，以形成混合竹節絲。
【文檔編號】D02G3/34GK105926101SQ201610511054
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月27日
【發明人】薛元, 李長琦, 代正偉, 李清華
【申請人】嘉興勝邦機械設備有限公司