本发明专利技术涉及一种纳米静电纺丝与短纤维摩擦纺纱一体化成纱的方法，属纺织加工技术领域。本发明专利技术采用在摩擦纺纱机的每一个牵伸机构对应的输纤通道出口端设置静电纺丝装置，静电纺丝装置的静电喷丝头和接收器的接收面之间形成静电纺丝区，静电纺丝区喷出的纳米纤维网与经摩擦纺纱机牵伸系统牵伸后进入到接收面上短纤维须条混合，然后进入一对摩擦辊筒中间加捻成纱，将静电纺丝与摩擦纺纱有机结合为一体，保证纳微纤维纱线的高速顺利生产，纳米纺丝形成的纳米纤维网为填充和增强抱合，提高摩擦纺成纱强力和成纱细度。本发明专利技术所涉及的设备改造简单，操作使用方便。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种纳米静电纺丝与短纤维摩擦纺纱一体化成纱的方法，属纺织加工
技术背景纱线的结构直接决定纱线性能。线密度不同的环锭纱线，其平均孔隙率一般都在10％-30％之间，但不同线密度纱线的平均孔隙率有差异，纱线越粗，平均孔隙率越大；在环锭纱截面上中间层的孔隙率最小，呈现出紧密结构，纱线外层的孔隙率最大，呈现出松弛结构。较大的纱线孔隙率是纱线具有较大的蓬松、透气性能的主要因素，但孔隙率较大，纱体内纤维间连接较松散，导致纱线内纤维间抱合力下降，纱线强度降低的问题。摩擦纺纱是以机械与空气相结合来吸附凝聚纤维，在吸附凝聚纤维的同时，借助摩擦力由回转尘笼摩擦辊对须条进行搓动加捻成纱。摩擦纺纱是一种工艺流程短、设备简易、低速高产的纺纱方法，对原料纤维长度、花色等要求低，经济效益高。该纺纱方法在1973年，被弗勒尔首先在奥地利申请专利，并以专利技术者姓名的缩写，命名为DREF纺纱。1974年，弗勒尔公司研制出DREF-I型摩擦纺纱机。经改进提高，1975年在国际纺机展览会上首次展出DREF-2摩擦纺纱机，1977年投放市场。1978年，弗勒尔公司研制出DREF-3摩擦纺纱机。到1986年，DREF型摩擦纺纱机已售出6000多头(三头或六头为一机)，遍及美国、英国、德国、瑞士、捷克斯洛伐克、南北美洲、欧洲、亚洲等60多个国家。摩擦纺纱方法是用尘笼吸附凝聚纤维须条、搓辊搓动纤维须条或转动尘笼搓动纤维须条，实现对纤维须条的加捻，最终获得内部纤维呈层捻包缠构象的纱线，纱线内部纤维之间缺少内外转移，纤维之间抱合力差，成纱强力低。因此，当纤维弯曲刚度大，纺纱时不易在搓辊或转动尘笼的搓捻作用下有效转曲、缠绕和加捻成纱，摩擦纺纱成纱难度大；由于摩擦纺纱线成纱结构中纤维缺少内外转移，抱合力不足，当纺制高支纱时，喂入到摩擦滚成纱区内的纤维量少，成纱强力过低，无法进行有效加捻成纱。因此摩擦纺不能生产高支纱，一般所纺最低纱支在90特左右。针对模量较低的柔弱低级或下脚料纤维进行摩擦纺纱，纤维输送到凝聚尘笼上时有两种方式：垂直输送和倾斜输送。其中采用垂直输送方式输送纤维时，由于纤维原料非常柔弱，纤维一端先接触到尘笼表面时突然静止，另一端在惯性力作用下就会发生弯折，会造成输送到尘笼凝聚面的纤维产生较多的弯钩、打圈、中间对折、无规则弯曲缠绕等，使得纤维在成纱之前排列差，摩擦成纱强力下降，纱线品质差；为解决上述问题，英国Masterspinner摩擦纺纱机将纤维的输送方向由垂直该进为倾斜于纱轴线一个角度(15°-30°)，改善了纤维输送状态，保证了纤维有效成纱长度和成纱强力，大幅度提升纤维摩擦纺纱的成纱品质。然而针对模量较高的麻类精纺原料纤维进行摩擦纺纱，至今还无有效的解决方法。复合纺纱技术是解决摩擦纺纱技术的纺纱强力低、无法对刚度大、弹性高的难纺纤维进行高品质成纱、无法纺制高支纱等问题主要途径，如中国专利申请号201510358978.X，公开日2015.09.30，专利技术创造名称为“一种摩擦纺芳纶1414包玻璃长丝的高强隔热基布及其制备方法”；中国专利申请号201510121613.5，公开日2015.07.08，专利技术创造名称为“一种新型纳米级静电摩擦纺纱装置”。上述申请公案的共同点在于：提供了传统长丝包芯摩擦纱的生产方法，将卷装成形良好的长丝经张力导丝器沿摩擦纺纱机摩擦辊筒轴向，喂入到两个平行摩擦辊筒中间，沿垂直于摩擦辊筒方向，短纤维须条经喂给罗拉进入分梳辊，被分梳成单纤维状的纤维流，纤维流在风力作用下，经纤维通道垂向进入两个平行摩擦辊筒中间，与喂入到两个平行摩擦辊筒中间的长丝汇合加捻成纱，其中长丝位于中部，不发生内外转移，短纤维以层捻包缠在长丝的外围，最终形成长丝包芯的摩擦纺复合纱线。由于所述的长丝与短纤维之间为层捻包缠结构，特别是所用的长丝为经工业化牵伸、定型、卷绕成形良好的卷装形式，长丝为集聚为一体类似圆柱形的线性状，长丝中单丝更无法有效分散到摩擦成纱区短纤维流中，各根单丝无法在线与短纤维进行有效散开复合，长丝只能位于复合纱线芯部，没有发生内外转移，长丝与短纤维层捻包覆层缺少充分的混合，没有改善摩擦纺纱线内部单丝与短纤维之间抱合力，因此就不能大幅改善成纱强力，也就不能解决摩擦纺生产高支纱的难题，而且长丝包芯摩擦纺纱线的短纤维层捻包缠部分易磨损脱落，纱线结构稳定性差、耐磨等级低。纳米纤维直径处在1nm-100nm范围内，具有孔隙率高、比表面积大、长径比大、表面能和活性高等性能优势，体现出优异的增强、抗菌、拒水、过滤等功能，应用在分离过滤、生物医疗、能源材料、聚合物增强、光电传感等各领域。如将纳米纤维加工成宏观纱线，将可采用现代纺织手段生产出各类功能医用、功能服装、工业面料等制品，将突破传统纺织产品性能和价值，应用前景广阔；目前将纳米材料加工成纱线主要以纯纳米纱线加工技术的尝试为主：中国知识产权局2005年11月09日公开的专利技术专利“纳米纤维纱线、带和板的制造和应用”，专利申请号ZL201310153933.X，该申请公案提供了一种采用平行铺放的带状或板状碳纳米管阵列，进行抽拉加捻形成纳米纱线的方法，并将纳米带或纱用于复合增强有机聚合物、制作电极、光学传感器等领域；中国知识产权局2013年09月27日公开的专利技术专利“一种取向纳米纤维纱线连续制备装置及方法”，专利申请号ZL201310454345.X，该申请公案提出采用自制旋转加捻装置，将纳米纺丝所制作的纤维直接加捻卷绕成线性状材料。但是纳米纤维本身形状尺度太细，纤维绝对强力低，特别是碳纳米纤维具有脆性高的特征，导致纯纳米纤维进行扭转加捻成纱后，纤维受到严重损伤和破坏，据报道纳米纤维加捻成纱时纳米纤维扭转断裂较多，没有发挥出纳米纤维的力学优势，所纺纱线远远低于预期的理论效果。基于纯纳米纤维纱的技术问题和瓶颈，中国知识产权局2012年11月01日公开的专利技术专利“纳米纤维与长丝复合纱线的纺纱装置及纺纱方法”，专利申请号ZL201210433332.X，该申请公案提供了一种采用在静电纺丝的同时，向两个纳米纤维接收盘上引入长丝，使纳米纤维粘附在两根纳米长丝上，然后再将两根长丝进行加捻并合，得到具有纳米纤维的超高比表面积和长丝的高强力特性的长丝/纳米纤维复合纱；该申请公案虽然克服了纳米纤维自身强力低，难以纯纺成纱的难题，但只涉及长丝伴和纳米纤维加捻成纱，而常规大规模纺织加工是天然、化学短纤维纺纱，因此该申请公案所涉及加工应用范围狭小，未解决和实现纺织工业领域常规短纤维的纳米复合纺纱生产。基于上述技术问题和瓶颈，特别是纳米纤维与常规棉纤维复合成纱的技术生产需求，中国知识产权局2013年11月20日公开的专利技术专利“一种纳米纤维混纺复合纱线的制备方法”，专利申请号ZL201310586642.X，该申请公案提出了一种在梳棉工序，采用静电纳米纺丝直接喷射到梳棉机输出的棉网上，与棉网混合后制成棉/纳米纤维条，再将棉/纳米纤维条经粗纱、细纱等工序制成混纺复合纱线的方法，该方法看似简单、有效地将纳米纤维与棉纤维复合在一起，但该方法存在先天性的原理和实际生产问题：关键问题在于纳米纤维比表面积大，与常规棉纤维之间的粘附和抱合力强，这种情况下，棉条在粗纱、细纱工序的牵伸过程中，棉纤维之间将本文档来自技高网...
【技术保护点】
纳米静电纺丝与短纤维摩擦纺纱一体化成纱的方法，包括静电纺丝装置与摩擦纺纱机，其特征在于：在摩擦纺纱机的每一个牵伸机构的输纤通道(2)出口端设置静电纺丝装置，静电纺丝装置的接收器(6)一端为连接端，连接端通过绝缘胶固定连接在输纤通道(2)出口端管壁下方的外表面上，接收器(6)另一端为接收板，接收板的接收面为平面状，接收面与输纤通道(2)出口端的下管壁内表面在同一平面上，静电纺丝装置的静电喷丝头(3)位于接收器(6)的接收面上方，静电喷丝头(3)和接收器(6)的接收面之间形成静电纺丝区，静电喷丝头(3)通过连通管连接到静电纺丝装置的计量泵(4)上；纺纱时，经摩擦纺纱机牵伸系统牵伸后的短纤维须条经输纤通道(2)的出口端输出，途经接收器(6)的接收面时，由纳米纺丝液经计量泵(4)注入静电喷丝头(3)，在静电喷丝头(3)与接收器(6)的接收面之间的高压静电作用下，从静电喷丝头(3)纺出的纳米纤维持续喷射到接收器(6)的接收面上，形成纳米纤维网，纳米纤维网与途经接收器(6)的接收面上方的短纤维须条混合，形成微/纳纤维须条，微/纳纤维须条在摩擦纺纱机上一对摩擦辊筒(7)内部的内胆(8)负压吸风作用下，沿摩擦滚筒(7)外壁面进入到该对摩擦辊筒(7)之间，运行的微/纳纤维须条在摩擦辊筒(7)顺时针高速转动作用下加捻形成纱线，加捻形成的纱线依次经引纱罗拉、导纱器、卷绕槽筒，最终卷绕到筒管上。...
【技术特征摘要】
1.纳米静电纺丝与短纤维摩擦纺纱一体化成纱的方法，包括静电纺丝装置与摩擦纺纱机，其特征在于：在摩擦纺纱机的每一个牵伸机构的输纤通道(2)出口端设置静电纺丝装置，静电纺丝装置的接收器(6)一端为连接端，连接端通过绝缘胶固定连接在输纤通道(2)出口端管壁下方的外表面上，接收器(6)另一端为接收板，接收板的接收面为平面状，接收面与输纤通道(2)出口端的下管壁内表面在同一平面上，静电纺丝装置的静电喷丝头(3)位于接收器(6)的接收面上方，静电喷丝头(3)和接收器(6)的接收面之间形成静电纺丝区，静电喷丝头(3)通过连通管连接到静电纺丝装置的计量泵(4)上；纺纱时，经摩擦纺纱机牵伸系统牵伸后的短纤维须条...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐卫林，夏治刚，刘欣，曹根阳，王运利，陈军，叶汶祥，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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