具体实施方式
本发明包括的,但并不一定限于,实施例具有一个或多个下列特征。用于一个图中元件的编号在全部附图中保持一致。参看附图,图1示意地表示了本发明的典型间隔染色区。由于所染色的多个纱线实际上多于同时染色的单个纱线,由此本发明设计成带有一个筒子架101,该筒子架固装有多个纱线卷装103。
来自每一纱线卷装103的单独纱线(“纱线头”)(yarn end)被退绕并且经过第一梳理件107,该梳理件使每一纱线头105以均匀间隔、平行的方式被置于适当的位置,以使纱线不会重叠并且适当地间隔开,形成一种纱线片材109。纱线片材进入到染色区(range)中的染料施液段111,其将在下面描述。在染色之后,纱线片材109从染色施液段111中出来并经过干燥箱113。在从干燥箱113出来之后,纱线片材109进入纱线检查系统115,该检查系统计数纱线头105以检测任何断头。纱线头105然后通过卷绕辊117被卷绕成卷装119。已被染色纱线的卷装119随后通过适当方法,例如热压处理,而被固色,然后被水洗以去除任何多余的、未被固着的染料,并进行干燥。在染料施液段111之前和随后的所有处理和设备均是传统的。尽管没有示出,但有可能的是将本发明结合进纱线的拉伸、染色、和热定型的连续工艺。这样的工艺可按上述的次序进行,但并不限制于具体的工序。
在本发明较佳的形式中,POY和FDY复丝,例如聚酯,尼龙,聚丙烯等由下面详细说明的本发明进行处理,以产生经最少纱线处理的间隔染色纱线,从而达到所希望的结果。所需考虑的是,单丝和短纤维纱线能够如按此所述的方式进行生产,但最好的结果是在复丝、合成纱线上得以实现。
作为上述的一个实例,一种单股,510旦尼尔,136根长丝的合成POY聚酯纱线通过下面所述的发明进行处理和染色,以生产出一种间隔染色的POY纱线,其具有472旦尼尔数。应将注意的是,所生产的纱线在10-20%范围内被拉伸,其结果形成一种较少旦尼尔的纱线,该纱线具有粗细部分。另外一实例,所处理和染色的纱线是一种小股的,170旦尼尔,100根长丝POY聚酯纱线,其当被处理和热定型时,结果形成一种约145旦尼尔,100根长丝的间隔染色的POY聚酯单股纱线。如你可从上面看到,粗的以及细的纱线通过在此所揭示的方法和装置能够成功地进行染色。
FOY纱线通过所述的工艺也能够容易地染色,但不像POY纱线要被拉伸,以生产一种在纱线中具有粗细部分的较细的纱线。其实例是,单股的,600旦尼尔,146根长丝的聚酯纱线,和100旦尼尔,36根长丝的纱线,这些纱线被容易地染色并具有极好的效果。较好的是,POY纱线在处理之前被纺制拉伸,而FOY纱线是通过生产FOY纱线的其它已知方法进行生产。
接下来参看图2,其更加详细的描述了示于图1中的染色区的染色施液段111,单独的纱线头105经过传统设计的第一梳理件107,其把纱线头排列成纱线片材109,其中单独纱线头在相同平面中以平行的方式被排列。纱线片材109在纱线驱动辊149上经过,该驱动辊被壳体121挡住而在图4中则可看到,然后纱线片材在多个染色工位123前面经过,该内容将在下面详细描述。尽管本发明与间隔染色的应用结合描述,其结果是沿着纱线长度纱线具有不同的色彩,但本发明也可用于生产均匀色彩的纱线。因此,为达到所希望的效果,每一染色工位123可施加染料不同的色彩,或几个工位123可施加相同的色彩,或所有工位施加相同的色彩。把一种色彩喷射到不同色彩的上面,其结果是形成混合,这也是所希望的。为了沿着纱线片材的长度消除无意识的未染区域,染色区域将略微重叠。这种重叠的程度必需避免使未染区域可能会变化,其取决于机器的速度,控制系统的速度和其他因素。单独染色工位123的数量取决于色彩的多样性和均匀性。
继续参看图2,一种过度喷涂物收集系统125能够沿着导轨127侧向移动。在该视图中,过度喷涂物收集系统125被示于推离单独染色工位123,以提供用于穿线或清除机器的通路。过度喷涂物收集系统125装备有一个排气装置129,当过度喷涂物收集系统125就位时(见图3),该排气装置收集并排除由染色喷涂处理所产生的空气中的染料薄雾,并且由此防止由于薄雾而玷污纱线片材109。
图3表示了描述于图2中的染料施液段111,其过度喷涂物收集系统125沿着其导轨127移到非常接近于单独染色工位123的操作位置。
图4表示的是图3的染料施液段111的左边部分的局部横截面视图,其表示了示于图3中操作位置上的多个染色工位123和过度喷涂物收集系统125。经过梳理件107(示于图1-3)的纱线片材109经过第二梳理件131,越过第一非转动杆133,然后越过纱线驱动辊149的顶部。如图5所示,附着于辊149一端上的磁性脉冲器盘151与辊一起运行。一个转动运动数字传感器153与磁性脉冲器盘151相结合。当纱线片材109转动辊149时,数字传感器153读出盘151的位置。盘151的具体转动位置,或在这种转动位置上的变化相应于沿着纱线片材109长度上的不连续的位置或运动。数字传感器153把位置信息传送到控制器或数字计算机50,所述的控制器或数字计算机还包括有图案数据,并能够根据这样的数据,使用已知的程序技术调整在每一染色工位123处的单独染料喷头的动作。因此,响应于纱线片材109的实际运动,染料可被导向纱线片材109,而不是响应于假定的底网速度或任意时间间隔的推移。相对于该技术的进一步详细描述可见授予Stewart的美国专利US4,923,743,该专利所揭示的内容在此可结合参考。不管是任意的还是预定的图案均可储存在计算机50中。
在图5中还示出了保持组成纱线片材109的纱线头105张紧所需的制动件155。单独的纱线头105由卷绕辊117(如示于图1)拉过间隔染色区域,并且如果仅卷绕辊117停止,则辊149由于惯性会继续运行并且继续馈进纱线头105,然而随后会产生缠结。为停止纱线头105的进给同时保持张力,在卷绕辊117停止之后,制动件155用来止动辊149(纱线头105将仅仅在被止动的辊上滑动)。
再参看图4,在每一染色工位123处的染色是通过在染色工位123内形成染料液流而进行,并且根据外部提供的图案信息以小液滴的形式把染料液流可选择的偏转和散布到纱线片材通路上。这种液流的形成/偏转技术的进一步详细情况可见授予Zeiler的美国专利US5,211,339和US5,367,733,其专利所揭示的内容在此可结合参考。空气压力传感器135控制流到机器空气供给歧管137中的空气压力,该空气供给歧管横过纱线片材的宽度延伸并且作为用于改变和分散由染料喷嘴所产生的染料液流的偏转气流的供给源。每一染色工位123安装有一梳理件139,以保证当纱线头105在染色工位前面通过时纱线头105保持一定间隔和平行关系。在经过所有染色工位123的前面之后,纱线片材109在第二非转动杆141上经过并经过最后一个梳理件143以确保经纱105进入干燥烘箱113(见图1)之前纱线头105适当地分离。图4还示出了供水软管145,其把水供给到多个喷嘴147上用于冲洗染色工位123和过度喷涂物收集系统125,其将下面结合图10会更加详细描述。
图6示出了单个染色工位123和其相联系的过度喷涂物收集系统的横截面。由于纱线片材109接近染色工位123,在该工位根据用于计算机50外部提供的图案数据所确定的要求施加染料,计算机50通过多个连接到位于横跨纱线片材109通路的一排空气阀159上的导线157输送一些适当的动作信号。空气阀排159通过工位空气供给歧管177提供空气流,该工位空气供给歧管177是由机器空气供给歧管137(图4)提供空气流的。多个单独的空气管路161由各自的空气阀159延续到大致为“V”形状的染料施液组件163上,其一部分是空气流/染料液流成形组件164,其中染料液流和所控制的空气流被形成并相互配合。如果需要,空气阀159的数量可以增加,使得在纱线片材109的左右图案中更加柔性;最后,各单独的空气管路161可连接到各自控制的空气阀159。染料施液组件163和空气流/染料液流成形组件164更详细的示于图7和图8中。
染料压力传感器165调整经过染色工位123的染料流。染料通过染料供给歧管160连续地供应到染料压力传感器165。液体染料由染料供给歧管160通过染料供给管路167输送到染料施液组件163。纱线片材以垂直方向被示出而示出的染料喷雾169是以水平方向输送;该纱线片材109与染料喷雾169的相正交的排列通常形成一种圆形的喷雾图案。如果需要的话这些方向的任一个是可以变化的,但只要注意到避免无意识的染料接触到纱线片材上,如可能出现由于重力的作用而在纱线片材上会有染料喷雾沉淀物,由于纱线片材的运动而产生的牵引的影响等等。
当染料液体被喷射到纱线片材109上时,一些染料喷雾169是在构成片材109的单独纱线之间通过。一部分钢丝筛网171位于组件的相对侧并且是在纱线片材109的平面以外,该筛网阻止并中断喷射,有助于凝聚或聚结染料喷雾,并且用于保护纱线片材109的后侧不受背后散射的染料小液滴的影响,该染料小液滴可由在收集室173内壁上未受阻止的染料喷射的撞击而产生。筛网171避免了纱线片材109上不希望有的斑点。筛网171上的开孔必需足够的大而使其易于用冲洗喷嘴147(图4)进行清理,且其开孔不能大得使染料的小液滴不被破碎地通过。一般市场上可容易买到的筛网材料网眼的尺寸是最有效的(例如,每平方英寸约100到600开孔)。
筛网171较好的是与纱线片材109有一定角度设置,以使筛网与纱线片材相倾斜而不是与其平行,平行布置往往会使小液滴从筛网表面朝着纱线片材109的后面直接反弹。相对于纱线片材,筛网的相对倾斜角在大约25至75度将是令人满意的,而较好的筛网角度是40至50度之间。应将注意的是,由于染料小液滴流碰撞的倾斜角度,所以当筛网171的相对角度增加时,相对于染料小液滴的尺寸,开孔的有效尺寸就相应地减少。因此,尽可能地使用开孔大于染料小液滴且同时可保持破碎小液滴能力的筛网网眼开孔。
一些染料液体通过筛网171并撞击在过度喷涂物收集室173的后面,而液体的剩余物从筛网171上滴下;在这两种情况下,由于重力的作用染料液体向下流到过度喷涂物收集室173的内壁上并且进入到收集池175内用于循环使用(其将在下面结合图10进行描述)。
图7和7a是染料施液组件163在停止状态下的特写横截面图,即,这时没有染料施加到纱线片材109的图案数据指令。图7和7a将结合图9进行解释,图9表示了部分截面透视图,空气流/染料液流成形组件164用于将所输送的染料分别引导和分散到纱线片材109上。当染料未被施加到纱线片材109上时,空气不会流过空气管路161。
液体染料通过染料供给管路167进入到液流成形组件164,该染料供给管路167通过一螺旋连接件22或类似装置而可操作地配置在组件164上。然后液体染料循环穿过液流成形组件164并首先流入到染料室或输送槽18内,然后通过喷射成形槽28,该喷射成形槽28加工进带角度的前壁成形输送槽18,如图9中更详细示出。染料流过染料小孔181,并且在横过一开口区域183的压力下被推进直到液体染料相遇一偏转杆185,该偏转杆向后和向下引导液体,以至将其流入收集池175。
共同参看图7-9,形成在液流成形组件164内的染料通道或输送槽18沿着输送槽18的后部29的壁24与一些染料管道20相联系。染料管道20与螺旋连接件22使流体保持联系,其螺旋连接件22与液流成形组件164的后部壁24相连。螺旋连接件22为把染料管道20连接到染料供给管路167提供一装置,其又被连接到染料供给歧管160(见图6和10)。
液流成形组件164的上部平面26具有多个染料槽28,每一槽是从输送槽18延伸到液流成形组件164的前边缘,因此形成一排向着偏转杆185的染料小孔181。
本发明的实施例是每纱线头105使用一个染料小孔181,而染料喷雾169覆盖约3个纱线头105,但也可使用其他的比例。染料槽28沿着液流成形组件164的上部平面26纵向隔开,较好的是以均匀的间距隔开,其间距相应于所要求的侧向图案的情况。更好的是,染料槽28以相应于构成纱线片材109的各纱线头105的间隔的均匀间距隔开。现已发现,每英寸约5到15个染料槽28(和纱线头105)通常是较令人满意的,尽管在该范围外的间距也可使用。为确保横过纱线片材宽度均匀地施加染料,各槽将具有相同的预定均匀横截面积。染料槽28尺寸的选择可根据纱线尺寸,纱线片材运行速度,和所要求的图案效果变化。在本发明的一个实施例中,使用的是每边为0.018英寸的方形槽。
液流成形组件164还包括单独的带孔的空气通道10(图7),这些通道以间隔平行的方式位于输送槽18的下面。各带孔的空气通道10通过一个适当尺寸的摩擦装配管14而连接到相应的空气供给管路161。在各带孔的空气通道10的相对端固定第二摩擦装配管13,其外端形成空气小孔12(图7a)。这些管的直径和横截面形状取决于多种因素,包括将被控制的染料液流的形状和质量。因此,管的尺寸和形状的选择多少是可自由决定的。具有外径约为0.050英寸和内径约为0.033英寸的圆形管已与上述的0.018英寸方形染料孔181配合使用。
总的来说,空气孔12是沿着液流成形组件164的下前端纵向彼此间隔开,较好的是一对一的相应于染料槽28,以至各空气孔12与相应的染料孔181成对并与其对准。这种排列使得来自空气孔12的空气流能相交于来自染料孔181的染料液流,并且在纱线片材109的方向有效的偏转和分散所形成的染料喷雾。
上盖板36是一不锈钢块,其大体分别有平的上、下、前、后和侧表面36a,36b,36c,36d和36e。一系列夹持件38与安装表面40相配合的排列。液流成形组件164是按下述方式装配的:上盖板36的下表面36b与液流成形组件164的平表面26平行密切配合,上盖板的侧表面36e与液流成形组件164的侧表面齐平,并且上盖板36的前表面36c与液流成形组件164的前表面30齐平。然后通过夹持件38上的间隙孔44放置螺旋螺钉42并且拧入到上部的紧固孔46内,螺钉42被紧固使夹持件38能够在上盖板36与液流成形组件164的配合表面产生不透液体的密封。一旦完成装配,组件164就提供了一排染料管道以用来经过组件传送染料和空气。上盖板36的下表面围住染料槽28,以形成从输送槽18延伸到染料孔181的被覆盖的染料管道18。
装配好的组件164用于在纱线片材109上喷射图案。图8是染料喷雾169施加到纱线片材109上的特写截面图。
液流成形组件164通过液流成形组件164的后壁上的安装孔48(见图9)安装到与染料施液组件163相连的安装支架上。如图6所示,加压的染料源通过染料供给歧管160和染料供给管路167而连接到染料供给连接件22。然后染料在一连续的通路上从染料源流入到输送槽18,其流经染料槽28形成的染料管道并流出染料孔181。输送槽18较好的是可装配有位于底部的染料旁路排出孔33(见图9),该孔连接于装配件189和染料返回管道34。染料返回管道34把染料排入到收集池175用来连接到染料循环系统(见图10)。这种旁路排列保持一些染料在系统中循环运行,而与由槽28形成的染料喷射的输出无关,并且用来捕获染料中的污物和其它杂质,以及用来去除染料中的空气泡。
更准确地说,两总染料流动液流存在于槽18中。一个液流(供给液流)从染料供给管道20的出口流入到由染料槽28形成的各染料管道的进口。第二种液流(旁路液流)从染料供给管道20的出口流入到各染料旁路排出孔33的入口。在不合乎需要的情况中,固体杂质沉积在染料槽28形成的染料管道的入口,这样限制了染料流过槽28,通过把一适当尺寸的金属丝从孔181插入到管道中,可将固体杂质容易的推离槽的入口推到供给液流之外,并且进入到旁路液流中。固体杂质随后通过旁路排出孔33排出槽18,经过染料返回管道34进入到循环系统(见图10)在这里其经过过滤而将排出。
加压的空气源被连接到空气供给装配件14。当需要进行空气流动时候,空气能够在一个连续的通路上从最终的加压空气源(未图示)通过工位空气供给歧管177(图4和6)和一个相结合的机电空气阀(在图6中以159表示)流到空气管路161、空气供给装配件14、空气供给通道10,并且由空气孔12流出。
使用于本发明的施液组件的喷头的操作能够通过考虑单个空气管道/染料管道对并参考图7进行描述。染料通过染料供给管路167连续地供给到槽18并流出染料孔181。来自染料孔181的染料液流未受阻止地流入到转移边缘或叶片185的表面,该表面把染料收集在收集池175中用来处置或再循环到染料罐191(图10)。空气控制阀159可操作地与工位空气供给歧管177相联系,以防止空气流到空气供给装配件14并穿过空气孔12直到图案数据达到要求。
当来自染料液流的染料将被施加到纱线片材109时,由工位空气供给歧管177所供给的空气的脉冲是根据计算机50所提供的图案数据打开和关闭单独控制阀门159而产生的,并且通过单独的空气软路161而提供给相应的空气供给装配件14。如图7a详细示出的,染料孔181和空气孔12设置成使染料与加压的空气流在其从染料孔181排出之后相接触。由于较高压力的空气流(例如10-20p.s.i.g)与较低压力染料液流(2-4p.s.i.g)的相互作用的结果,染料液流被分解成为一种喷射的散射小液滴。然后两种流体相结合的运动把小液滴携带到纱线片材109的表面。任何从染料喷雾169滴落的液体小液滴都落到小液滴收集器187,随后向下流到收集池175。
对计算机50进行编程,使在某一染色工位的某一时间段施加染料,其可根据要求而变化以达到特殊的效果。一旦施加所要求时间量的染料喷雾169,计算机50就会把一信号传送给空气阀(159图6)使其关闭,切断经过软道161的空气流,且染色工位123返回到示于图7的非工作状态。由于离开染料孔181的染料是在气流包围之外,从染料供给管道的染料抽吸被消除,因此消除了横过组件宽度上需要产生的均匀抽吸。
图10表示了结合于各染色工位123的染料流动系统。染料罐191把染料液体提供到泵193处,其把染料液体泵入到过滤器195,该过滤器把一些杂质颗粒从液体中排出。过滤之后,染料液体通过染料供给歧管160被输送到染色工位123。一个染料压力传感器165控制提供到液流成形组件164的染料液体的量。当染色发生时,如图所示,染料液体过度喷射物和一些小液滴进入到收集池175并返回到染料罐191。当染色未产生时,染料液体通过偏转杆185(见图7)被引导到收集池175,于是液体被返回到染料罐191。染料罐191装有染料液面压力传感器197,其控制罐191中的染料液体的量。当数量下降到一定程度时,染料液面压力传感器197使染料供给管路阀199打开,使得来自另一供给罐(未图示)的染料液体通过染料供给管路201流入到染料罐191内直到染料的液面增加到所要求的高度,此时染料液面压力传感器197使阀199关闭。染料流动系统装有一个净水管路203和一些阀以用来自动清洗,由此系统中的染料被排出并且染色系统用更换染料的净水操作。在正常的染色操作期间,水管路阀205保持关闭,但在自动清洗期间则被打开使得水能够流入。染色工位供给管路阀207在正常的染色操作期间被打开使得染料能够循环。在部分清洗循环(例如冲洗过滤器195)期间,该阀可被关闭,或打开使水能够流入染色工位以便清理。过滤器排出阀209在正常染色操作期间被关闭而当需要清洁时打开排出过滤器195。废物处置阀211在正常操作期间保持关闭,而被打开后使得染料液体或清洗水从染料流动系统排出到废物处理装置中。
本发明的原理通过上述实施例的形式已进行了描述,对于本技术领域的技术人员来说应将理解到,本发明能够在构造和细节上进行改进而不脱离上述的原理,并且所有这些落入所附权利要求的精神和范围之内的改进都意味着将受到保护。