用于给含有经纱和纬纱的纺织物成一角度地起绒的方法和设备 【技术领域】
本发明涉及绒面整理领域，特别涉及给含有纬纱和经纱的纺织物成一角度地起绒的方法和装置。更具体地说，本发明涉及成一角度地研磨纺织物的一种方法，以便提高效率和改进纺织物起绒的质量并减少成品纺织物潜在的看得见的瑕疵。同时，也提供一种产生这种效果的设备。
背景技术
通常用于制造纺织物的细纱有若干种类型。最通用的，也是业内人士熟悉的有环锭纺(ring spun)纱、自由端纺(open end)(OES)纱、空气射流纺(air jet spun)(AJS)纱和辊筒喷射纺(rollerjet spun)(RJS)纱。环锭纺纱通常由螺旋状的缠绕纤维组成，当它织进纺织物中时表现出良好的手感和强度特征。业已知道，当环锭纺纱的捻度增加时，含有环纺锭纱地纺织物变得较硬和较粗糙。随着捻度的增加，纤维与纤维之间的可动性降低。与环锭纺纱相比，OE纺纱较松散(disorganized)且捻度较低。组成该纱的纤维束被与纱的轴线近似垂直的紧密缠绕的外层(wrapper)纤维压实。与环锭纺纱相比，由于OE纺纱的结构较松散，所以OE纺纱比同等纤度(denier)的环锭纺纱表现出较大的直径。较大直径的OE纺纱，加之由于紧密缠绕的外层纤维压实，缺少纤维可动性，尽管其捻度与环锭纺纱相比较低，结果导致纺织物较硬。紧密缠绕的外层纤维也导致纺织物表面的手感粗糙和不均匀。由于这些纱被外层纤维压缩时不容易松开(blossom)，因此相关的纤维的不可动性使得用水力射流注射以增强纺织物变得困难。以同样的方式，外层纤维减少气动振动软化的有效性，正如包含在参考文献中的美国4,918,795号专利公开的。由于外层纤维的取向与纱的轴向不一致，因此它们不能增强纺织物的强度，用含有外层纤维的纺纱织成的纺织物，其强度通常不如环锭纺纱织成的纺织物。AJS和RJS纺纱类似于OE纺纱，但是它有捻度极小的或没有捻度的芯纤维，其整体性决定于外层纤维的存在。由于没有外层纤维施加的压力而产生的纤维之间的摩擦，纺纱没有韧性(tenacity)，不能被织进纺织物中。一旦纺织物被织成，纱与纱之间的压力足以产生纤维之间的摩擦力，强度上就不再需要外层纤维。松开或切割外层纤维可以用各种方法，如起绒(sanding)或拉绒(napping)法，可以改善手感和其它性质；以便在基本上不切割承载纤维的情况下，就可以大大地改善纺织物的手感(hand)和表面触摸感(surface touch)。让水力注射(hydraulically needled)使纺织物松散(blossom)或气动震动使纺织物软化，以及改善对覆盖物的粘结，均不降低纺织物的强度。其他起绒的和研磨纺织物的方法是已经知道的，如包含在参考文献中的洛夫等人的美国5,058,329号专利上所公开的。然而它们在使用时效果不佳，或在纺织物内的外层纤维不够松散，达不到不切割承载纤维和基本上不降低纺织物的强度而能产生明显的相关的益处。
切割纺纱中的非承载的外层纤维而基本上不减少纺织物的抗张力性质，这是可能的，如美国专利申请08/738,787和08/995,184号所公开的，这两个专利申请包含在参考文献中，经常希望用各种表面研磨的方法完成绒面整理，其中承载纤维被切割。然而，这种方法带来若干问题。
与纺织物表面研磨有关的问题之一是在成品纺织物中产生条纹的可能性。这是呈现在经线方向的相对较亮或较暗的线条。这些线条可能是由于纺织物或纺纱的不规则引起的，也可能是由于磨粒的随机变化所引起的。如果有特别大的或尖锐的(aggressive)磨粒出现则较多的纤维被切割，在纺纱芯中颜色较亮的纤维被暴露出来，结果就产生条纹。改进单个磨粒的影响的方法之一是将研磨辊(drum)做得很大，以便使单个磨粒的影响是不连续的。然而，这种方法减小了纺织物对加工辊(treatment roll)的压力，因此需要相对较粗糙的磨料，或别的产生压力的方法，例如通过使用拍击(flaps)、辅助辊或空气压力的方法。另一种方法是通过加工辊沿旋转轴来回摆动以在纺织物上产生一个正弦图案，这样使单个磨粒的影响被分散开，使条纹很难被看见。摆动经常用于多加工辊的机器中，调节摆动的快慢使之不重合。
与研磨方法有关的另一个共同的问题是，无论那种类型的纺纱，纤维的切割降低了纺织物的抗张力性质。除了面经纺织物之外，磨粒与纬纱的纤维存在较多的相互作用，因为，与经纱的纤维相比，这些纤维与磨粒的移动较垂直。这个相互作用导致对纬纱的较大磨蚀和强度的降低，并且可能导致纺织物中纬纱相对于经纱的偏移。与这个问题混在一起的是，为了经济上的原因，许多纺织物在纬纱方向织得不紧密，因此这个方向原本就比较弱。经纱的纤维，特别是长丝纱(filament yarn)，更难切割，其中磨粒与长丝纱的取向是平行的。因此需要一种研磨处理纺织物的方法，他既要保持纬纱的强度，又要避免出现条纹。本发明用与已知的现有技术不同的方式解决了这些问题，生产的纺织物比用其它方法生产的纺织物很少有明显的瑕疵。
发明的公开
本发明打算通过松散、切割和研磨纺织物，提供一种改进的、有效的经纱和纬纱的起绒和拉绒的方法和设备。纺织物在张力下绕过至少一对可旋转的筒(辊)(其直径大约2-24英吋)，该辊筒用直接粘接在其表面的磨粒覆盖，并且被布置成一研磨角度。辊子的旋转轴与纺织物的平面平行，而研磨角是90°减去滚筒轴相对于纺织物移动方向的反时针角度。如果一个辊子轴被定向在传统的起绒方向，垂直于纺织物的方向，那末研磨角是0°。成一角度地起绒的最好研磨角大约在5°-60°的范围内，最佳是在大约10°-45°的范围内。辊子最好是成对使用，一对滚筒中每个滚筒应具有同一个研磨角的位置。研磨角可以是正的，也可以是负的，如果使用多对辊子，则可以有多于一个研磨角。研磨角不同于经纱角，这里用的是传统意义上的经纱角，包括纺织物与辊子之间的接触的角。最好经纱角是1°-45°，最佳是2°-30°。
成对的辊子中一个是后退辊，另一个是前进辊。后退辊意味着该辊子有一个旋转分量在与纺织物移动相反的方向，他力图增加纺织物随后的张力。前进辊意味着该辊子有一个旋转分量与纺织物的移动在同一个方向，其表面速度大于纺织物的速度，它力图减小纺织物随后的张力。纺织物的张力在它的幅宽内每英寸长(p.l.i)应当超过2磅。
因此，本发明的主要目的是提供一种更平衡的经纱和纬纱的研磨处理。本发明的另一个目的是提供一种更高水平的起绒而保持纬纱的同样的抗张和撕裂性质。本发明的又一个目的是提供一种切割长丝经纱纤维方法。本发明的再一个目的是提供一种成角度地给纺织物起绒的设备。本发明更进一步的目的是提供一种内在的没有条纹的起绒的方法。本发明的一个附加的目的是提供一种无纬纱偏离的纺织物起绒的方法。
下面结合附图(包括用图解实例的方式)的描述和公开本发明的一个实施例，本发明的其他目的和优点将会更加清楚。
实施本发明的最佳方式
本发明上述的和其它的目的从结合附图对本发明的最佳实施例的下述详细描述中将更加清楚。
图1A是要处理的含有长丝纱的纺织物截面的平面视图；
图1B是要处理的含有长丝纱的纺织物截面的平面视图；
图2是图3所示本发明的最佳实施例的右视图；
图3是本发明的最佳实施例的正视图。
附图是说明书的一部分并包含有本发明不同形式的实施例。应当明白，在一些实例中本发明的各个方面可以超常地或放大地表示，使之易于理解本发明。这里具体的详细的公开不能解释为一种限制，而是权利要求的依据和本领域技术人实际上以任何适当的详细的装置、结构或方式使用本发明的有代表性的依据。
现在请看图1A，方向42是纺织物11a的长丝经纱13a的取向，而长丝纬纱15a垂直于该方向。当纺织物11a通过加工辊(如图2所示的辊16、20、24和28)，磨料颗粒(未示)与纺织物11a在称之为研磨方向的选定方向进入接触。研磨方向是双向的，取决于加工辊的旋转指向。如果纺织物在方向42被研磨，辊子与纺织物在同一方向旋转并有较高的速度，则研磨方向是0°。如果此辊子的转动方向与纺织物相反，则研磨方向是180°。如果研磨方向与经纱13a相一致，即在方向42，则在纬纱15a内的纤维最易被切割，这是由于这些纤维的取向是垂直于研磨方向，较容易与磨粒(未示)啮合。磨粒(未示)往往在沿方向42定向的纤维之间滑过而没有切割纤维。如果磨粒在方向40或44移动，则经纱和纬纱的纤维均被切割。由于经纱和纬纱的纤维都对纺织物的外表美观产生影响，因此处理的程度可以减低以保持同样的感觉级处理。这样，纺织物纬纱保有的强度比在沿方向42处理时要大。从方向42反时针方向测量到研磨方向的有关角度在这里定义为研磨角，并且最好为5°-60°，或-5°--60°，最佳大约是10°-45°，或-10°--45°。因为研磨方向是双向的，所以研磨角加上180°定义的是同样的方向。
在图1B中，经纱13b和纬纱15b都是具有Z捻的环锭纺纱。以方向42研磨的纺织物，在纬纱和经纱两个方向的纤维均被切割，但是，受损伤较大的通常是在图示的纺织物平面内的纬纱，因为纱的螺旋角通常小于45°。如果螺旋角是0°，则这纱或者是图1A所示的长丝纱，或者是下述几种纱中的一种：如空气射流纺纱(AJS)、辊筒喷射纺纱(RJS)，这些大部分是捻度近乎为零的纱纤维。环锭纺纱和自由端(OE)纺纱有一个如图1B所示的螺旋角，自由端(OE)纺纱有一个不增加纤唯强度的附加的外层纤维。在有Z捻的环锭纺纱和自由端(OE)纺纱的情况下，沿方向40研磨纺织物比沿方向42同样程度的研磨实际上较大程度上减小了纬纱15b的强度，而沿方向44研磨纺织物通常减小对纬纱的损伤。为了把有Z捻的纬纱的研磨损伤减小到最小限度，纺织物应当在平行于组成纬纱15b之纤维的方向46研磨处理。把用于具有S捻的纬纱的方向反映(mirror)后用于具有Z捻的纬纱的方向。所以，为了减少对有S捻的纬纱的研磨损伤，纺织物通常应当在方向40研磨处理，为了把纬纱的损伤减少到最低限度，纺织物应当在平行于纬纱螺旋角方向研磨处理。
每平方英尺6盎斯的府绸本色平细布(poplin shirtingfabric)在方向40(-15°)、42(0°)和44(15°)进行处理。经纱和纬纱都是具有Z捻的OE纺纱，有一大约35°螺旋角，并且都是具有65％的聚脂纤维和35％的棉纤维的均匀混合纤维。纺织物的速度是每分钟22码(ypm)，纺织物的宽度是60英吋，纺织物的张力在纺织物的幅宽内每英寸5磅，加工辊的直径是3英吋。使用一对用300号磨粒的碳化硅(SiC)砂纸覆盖的辊子。第一加工辊是后退的，以纺织物速度的9.3倍的相对表面速度贴着纺织物转动，第二加工辊是是前进的，贴着纺织物以纺织物速度7.3倍的相对表面速度转动。未经处理的纺织物纬纱方向纺织物的强度是每英寸75磅。在方向42研磨之后，强度降到每英寸32磅。在方向40研磨纺织物纬纱的强度甚至降低到每英寸30磅。当纺织物在方向方44研磨时，纬纱的强度保持在较高水平，大体上是每英寸42磅。在三个处理实例中美感方面没有感官上的差别。
图2所示是一种用于成一角度地给包含经纱和纬纱的纺织物11起绒的装置，它包括输入和引出装置(未示)，张力装置(未示)，两对设置在输入和引出装置(未示)之间的加工辊16、20和24、28，和设置在所说的每对加工辊16、20和24、28之间的纺织物接通装置(engagement means)18和26。张力装置(未示)包括测量纺织物11张力的加载装置(未示)，一个电子控制装置(未示)，和驱动辊12以及实际上张紧纺织物的输入驱动辊14。纺织物11在输入辊12上连续进给，进入装在槽34里的一个任选的染前预湿池(wet-out bath)，绕三个后续辊48、50、52，进入用碳化钨磨料覆盖以提供高摩擦表面的驱动辊(主动辊)14。输入驱动辊14被一个马达和齿轮箱(未示)驱动。纺织物11然后向下移动通过一个由加工辊16、20和滑动啮合辊18组成的可转动的部件，它是由气缸(未示)致动的。如图所示，滑动啮合辊18是缩回的，当纺织物11希望通过加工区时，使它无接触地通过加工辊16、20。纺织物继续绕辊22，该辊装有用来监视纺织物张力的加载装置(未示)。作为一种选择，辊22可以是一个重锤张力调节辊(weighted dancer roller)。
纺织物11进入由加工辊24、28和啮合辊26组成的第二部件。图中所示的啮合辊是伸展的以形成绕加工辊24、28时有一个包角。所有的加工辊由单个的马达和驱动皮带(未示)驱动。所有的加工辊16、20和24、28可以以任何方向驱动，但最好是以相反的方向驱动它们，以便平衡纺织物两侧的载荷，避免将织物驱向一侧，并减少纺织物形成纵向皱折的机会。纺织物11继续向上到引出驱动辊30，它与输入驱动辊14是同样的，绕辊54，然后到纺织物捲紧装置(未示)。
图3示出由加工辊16、20和啮合辊18组成的第一转动部件的取向，以及由加工辊24、28和啮合辊26组成的第二转动部件的取向，以便所有的加工辊与图1B所示的方向40成一个角度以研磨纺织物的下面，这对含有S捻的纺纱的纺织物是有利的。两对加工辊也可以以两个不同的方向定位，以提供两个不同的研磨方向。例如，一个部件的定向成能沿方向40研磨，而第二个定向成能沿方向44研磨，以获得纺织物的交叉研磨，这对于含有低捻度或无捻度纺纱的纺织物特别有用。对于含有特别难切割的纤维的纺织物，将第一转动部件定位成小角度在有些时候是有用的，对于部分难切割的纤维，则以较大的角度用下一个部件来处理(未示)。可以多于一次处理，设备可以作成只有一对或有多对加工辊。
处理期间纺织物的侧向运动部分被靠近设置的正反转动的加工辊16、20和24、28所抵消，其中每一对辊的第一辊，例如24和16，是后退的，即有一个与纺织物11的方向相反的转动；每一对辊的第二辊，如28和20，是前进的，有一个与纺织物11的方向相同的转动。最好是这些加工辊16、20和24、28在辊的加工面之间的间隔不超过24英寸，并且最佳是它们的间隔不大于12英寸。加工辊16、20和24、28可以用研磨纸或研磨布覆盖，或用金属碳化物磨料例如用碳化钨喷涂，其粗糙度相当于美国50-400号范围内的通用磨料；或最好用金刚石磨料涂敷在电子板金属基体上，磨料大小为50-800号美国通用磨料。有用的研磨角一般是5°-60°和-5°--60°之间，最好是在大约10°-45°和大约-10°--45°之间。侧向运动也被施加给纺织物的张力控制，它应当是在纺织物的幅宽内每英寸大于1磅，最好是在纺织物的幅宽内每英寸大于2磅，而小于纺织物破裂强度的50％，这里考虑的是纺织物在经纱方向42的最大抗张强度。加工辊的直径最好是在1.5-24英寸之间，最佳是2-12英寸之间。为了避免纺织物11粘或滑啮合的可能性，加工辊表面速度的绝对值应当至少是纺织物表面速度的1.5倍除以研磨角的余弦，这种粘或滑啮合将纺织物驱向一侧并引起皱折。
角度研磨天生就没有条纹，因为单个磨料颗粒引起的研磨痕迹位于研磨角内，并且不可能自己重叠在经纱方向42形成可见的条纹。由于与磨料颗粒的啮合在纬纱上产生的阻力也被研磨角减小，同时使纬纱的偏离的可能性减少。
角度研磨除了用于上述的纺织物之外，还可以很好地用在其他实体上。例如含有短纬纱(spun fill)与长丝经纱组合的纺织物，或短经纱与长丝纬纱组合的纺织物。
含有经纱和纬纱的纺织物已经在这里讨论过，预期含有随机定向的纤维的非纺织的织物也可以从角度加工处理中受益，特别是当采用交叉起绒时。在这种情况下，除了其他方向的纤维之外，主要是位于方向42的纤维也被切割，其切割方式类似于切割在长丝经纱13a中的纤维。
结合最佳实施例已经描述了本发明，但并不打算将本发明限制于公开提出的具体形式，正好相反，打算包括那些由权利要求限定的以及被包括在本发明的原理和范围内的替换物、改进和等同物。