一种纳微尺度增强纤维成纱的长丝环锭复合纺纱方法技术

本发明专利技术涉及一种纳微尺度增强纤维成纱的长丝环锭复合纺纱方法，属纺织加工技术领域。本发明专利技术采用在环锭纺纱机的前皮辊与导丝辊之间设置静电纺丝装置，静电纺丝装置的静电喷丝头与接收板的接收面之间形成静电喷丝区，使得静电喷丝头将纳米纤维持续喷射到经导丝辊喂入到前罗拉前钳口的长丝F1和长丝F2上，形成纳米纤维网，在前罗拉钳口处纳米纤维网与长丝、短纤维须条内纤维同时接触，增加了长丝环锭复合纱条中各纤维之间的成纱抱合力，解决了常规复合纺纱时长丝与短纤维间易滑移、抱合力不足的问题。本发明专利技术本质上是将纳米纺丝与常规长丝环锭复合纺纱有机结合在一起，克服了纯纳米纤维成纱强力低的问题，保证纳微纤维混合纱线的高速顺利生产。

Filament ring composite spinning method for nano micro scale reinforcing fiber yarn

The invention relates to a filament ring compound spinning method of nano micro scale enhanced fiber yarn, which belongs to the technical field of textile processing. The invention adopts the electrostatic spinning device is arranged between the front roller and guide roller ring spinning machine, electrostatic spinning area is formed between the electrostatic spinneret electrospinning device and a receiving plate receiving surface, the electrostatic spinneret will continue to spray nano fiber to the guide roller feeding to the front roller before the F1 and F2 jaw filament filament, forming nano fiber net, the front roller nip and filament, nano fiber staple fiber sliver of fibers in contact at the same time, increase the filament yarn between the fiber ring spun composite yarn in cohesion, solves the conventional composite spinning filament and short fiber easy to slip, the problem of insufficient cohesion. The invention essentially combines the nanometer spinning with the conventional filament ring compound spinning, overcomes the problem of low yarn strength of the pure nanometer fiber and ensures the high-speed and smooth production of the nanometer fiber blended yarn.

【技术实现步骤摘要】
一种纳微尺度增强纤维成纱的长丝环锭复合纺纱方法
本专利技术涉及一种纳微尺度增强纤维成纱的长丝环锭复合纺纱方法，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。针对上述技术问题，目前常规方法是采用或设计较大的纺纱捻系数，增加短纤维须条成纱时加捻力度，促使成纱结构更加紧密、成纱纱体内纤维间接触更充分、抱合力更大，实现成纱强度的较大提高；但是常规方法增强纱线强度，也改变了纱线结构，较大捻度的纱线紧密，强力增加的同时，硬度增加，不适合对柔软性能要求较高的针织生产，一般只用作机织纱。为了增加纱线内部纤维间紧密度和抱合力，同时不改变最终成纱的捻度，美国专利公开号US2012/0151894A1，公开日2012年6月21日，专利技术创造名称为“Methodandapparatusforreducingresidualtorqueandnepsinsinglesringyarns”，该申请公案提供了一种采用在环锭成纱区加装假捻装置，增加成纱区纤维纱条的捻度，同时又不改变成纱的最终捻度的纺纱方法，这种先增加捻度实施助捻、后退捻取消增加的捻度的方法，不仅提高成纱强度，而且降低成纱残余扭矩，是针对提高针织纱生产品质的有效技术，但该技术适用范围有限，主要用于针织纱的生产，且生产中涉及加装假捻器转动，能耗和生产成本较高。另一类有效增加普通环锭纺成纱强力的方法是采用集聚纺纱技术：如美国知识产权局1984年12月18日公开的专利技术专利“Deviceforstretching,condensingandtransportingaroveoffibersduringaspinningoperation”，专利号US4488397；美国知识产权局2000年6月13日公开的专利技术专利“Deviceforcondensingadraftedfiberstrand”，专利号6073314；美国知识产权局2000年7月4日公开的专利技术专利“Arrangementforcondensingadraftedfiberstrand”，专利号6082089；美国知识产权局2001年1月9日公开的专利技术专利“Transportbeltfortransportingafiberstrandtobecondensed”，专利号US6170126B1；美国知识产权局2001年7月24日公开的专利技术专利“Arrangementandmethodforcondensingadraftedfiberstrandandmethodformakingyarnthereform”，专利号US6263656B1；美国知识产权局2001年8月14日公开的专利技术专利“Apparatusforcondensingadraftedstrand”，专利号US6272834B1；美国知识产权局2001年5月29日公开的专利技术专利“Condensingzoneforaspinningmachine”，专利号US6237317B1。上述集聚纺纱技术专利公案的核心原理都是针环锭纺纱过程，利用负压抽吸的方式聚集纺纱三角区纤维须条，促使纤维须条在紧密聚集状态下进行加捻，加强对纤维须条边缘纤维控制，有效降低纺纱过程纤维头端外露，降低纱线毛羽，增加成纱紧密度，提高成纱强度；虽然紧密纺纱线内部纤维排列平齐、紧密，但集聚纺消除纺纱三角区，纱体内部纤维内外转移不够，纤维间交叉抱合力不足，外层仍有毛羽露出，纱体经受摩擦后毛羽仍旧剧增；特别是目前通过气流集聚的紧密纺纱技术，只对高支纱增强、降低毛羽效果明显，对粗特纱线增强、降低毛羽效果差。与纤维须条集聚方法不同，纤维须条分束法也能提高短纤维须条的成纱强度，主要以赛络纺为代表，但是赛络纺成纱区为两根支束须条预先加捻，然后在汇合加捻，预加捻须条上的捻度少，对须条纤维控制力不足，纤维流失严重，且支束捻度较少，容易造成纺纱过程中的纺纱断头。针对新型上述新型环锭纺纱技术问题，纺纱行业也常常采用长丝伴纺的方法，增强成纱强力、降低纺纱断头，这类方法属于长丝环锭复合纺纱范畴，其主要有赛络菲尔纺、嵌入纺、包芯纺等技术。赛络菲尔纺是将一根长丝与一根粗纱须条以一定隔距喂入，实现长丝与短纤维须条之间相互包缠成纱；包芯纱是将一根长丝从一根或两根粗纱须条中间喂入，实现短纤维为鞘长丝为芯的纱复合线结构；嵌入纺是将两根长丝以一定间距喂入前罗拉，将两根须条分别以一定间距左右对称地喂入前罗拉，形成一侧的长丝与该侧短纤维须条先预包缠，然后再与另一侧预包缠后的复合纱线须条进行汇合加捻，形成结构更加复杂的复合纱线。但是，上述长丝复合纺纱方法要求长丝与短纤维须条的位置相对固定不变，所得到的复合纱线结构中长丝相对于短纤维的位置相对固定，长丝没能最大限度地在复合纱体中进行内外转移，长丝与纤维在纱体中不能实现自然均匀地混合和抱合。因此，现有上述长丝复合纺纱方法所生产的复合纱线都存在长丝与短纤维之间抱合力不够，在后续加工中容易出现长丝与短纤维之间相对滑动，不但织造效率低，而且布面质量和织物耐磨性差。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，得到具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳微尺度增强纤维成纱的长丝环锭复合纺纱方法，在环锭细纱机的每一个牵伸机构上，从粗纱筒管退绕下来的短纤维粗纱，经喇叭口喂入由后罗拉、后皮辊、中罗拉、中下皮圈、中上皮圈、前罗拉(7)、前皮辊(6)组成的牵伸区，牵伸成短纤维须条S，短纤维须条S经由前罗拉(7)、前皮辊(6)组成的前罗拉钳口输出，进入长丝环锭复合成纱区，分别从两个长丝卷装上退绕下来的长丝F1、长丝F2，经导丝辊(4)平行的喂入到由前罗拉(7)、前皮辊(6)组成的前罗拉钳口，在前罗拉钳口处，长丝F1、长丝F2对称地分布在短纤维须条S两侧，长丝F1和长丝F2经前罗拉钳口输出后进入长丝环锭复合成纱区，与短纤维须条S汇合加捻成复合纱条，加捻形成的复合纱条经导纱钩、钢领、钢丝圈，最后卷绕到纱管上，其特征在于：在前皮辊(6)与导丝辊(4)之间设置静电纺丝装置，静电纺丝装置的接收板(5)位于由前皮辊(6)右侧和导丝辊(4)左侧所形成的公切面的一侧，接收板(5)的接收面与该公切面平行，静电装置的静电喷丝头(3)位于该公切面的另一侧，静电喷丝头(3)与接收板(5)的接收面之间形成静电喷丝区，纳米静电喷丝头(3)通过连通管接到计量泵(2)上；复合纺纱时，由导丝辊(4)引导的平行长丝F1和长丝F2沿公切面途经喷丝头(3)与接收板(5)的接收面之间时，纳米纺丝液经计量泵(2)分别注入纳米静电喷丝头(3)，在纳米静电喷丝头(3)与接收板(5)的接收面之间的高压静电作用下，从纳米静电喷丝头(3)纺出的纳米纤维持续喷射到平行运行的长丝F1和长丝F2之间，在长丝F1和长丝F2之间形成纳米纤维网N，纳米纤维网N随运行的长丝F1、长丝F2与经牵伸区牵伸成的短纤维须条S共同经前罗拉钳口输出，进入复合纺纱加捻区，在复合纺纱加捻区，短纤维须条S、纳米纤维网、长丝F1和长丝F2汇合在一起，加捻成复合纱线，复合纱线经导纱钩、钢领、钢丝圈，最后卷绕到纱管上。...

【技术特征摘要】
1.一种纳微尺度增强纤维成纱的长丝环锭复合纺纱方法，在环锭细纱机的每一个牵伸机构上，从粗纱筒管退绕下来的短纤维粗纱，经喇叭口喂入由后罗拉、后皮辊、中罗拉、中下皮圈、中上皮圈、前罗拉(7)、前皮辊(6)组成的牵伸区，牵伸成短纤维须条S，短纤维须条S经由前罗拉(7)、前皮辊(6)组成的前罗拉钳口输出，进入长丝环锭复合成纱区，分别从两个长丝卷装上退绕下来的长丝F1、长丝F2，经导丝辊(4)平行的喂入到由前罗拉(7)、前皮辊(6)组成的前罗拉钳口，在前罗拉钳口处，长丝F1、长丝F2对称地分布在短纤维须条S两侧，长丝F1和长丝F2经前罗拉钳口输出后进入长丝环锭复合成纱区，与短纤维须条S汇合加捻成复合纱条，加捻形成的复合纱条经导纱钩、钢领、钢丝圈，最后卷绕到纱管上，其特征在于：在前皮辊(6)与导丝辊(4)之间设置静电纺丝装置，静电纺丝装置的接收板(5)位于由前皮辊(6)右侧和导丝辊(4)左侧所形成的公切...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏治刚，曹根阳，刘欣，王运利，陈军，叶汶祥，徐卫林，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42