前置拉胀结构的摩擦纺负泊松比纱的加工方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种前置拉胀结构的摩擦纺负泊松比纱的加工方法和装置，包括：用于喂入短纤维粗纱，并对短纤维粗纱进行牵伸和梳理，使得纤维间的抱合力增加的短纤维纱喂入及牵伸机构；用于梳理经牵伸和开松后的短纤维粗纱，同时利用定型机构模板形成拉胀结构式的形状，并在热的作用下对其进行定型，形成拉胀短纤维纱的拉胀结构成型机构；用于对所述拉胀短纤维纱进行加捻及卷绕到纱管上的加捻及卷绕机构。本发明专利技术方法可用于短纤维、废弃纺织品循环开松再利用纤维或其混纺纤维的纺纱。本发明专利技术特点是所形成的纱线是具有明显拉胀效果的、结构稳定的短纤维纱，同时原料均匀度要求低、选择范围广，实施方便且成本较低，适于连续化生产及推广应用。

Processing method and device for friction spinning negative Poisson's ratio yarn with pre stretched structure

The invention provides a processing method and device for the negative Poisson yarn with a pretension structure, which includes: feeding short fiber roving, drawing and combing short fiber roving, making short fiber yarn feeding and drawing mechanism with increasing cohesion between fibers; used to comb short fibers after drafting and loosening. At the same time, the roving form is formed by the formwork of the setting mechanism, and it is shaped under the action of heat to form the stretching structure forming mechanism of the stretch short fiber yarn, which is used for twisting and winding the swell short fiber yarn to the twisting and winding machine. The method can be used for the spinning of short fibers and waste textiles, and the spinning of fibers or their blended fibers. The characteristic of the invention is that the yarn formed is a short fiber yarn with obvious swelling effect and stable structure. At the same time, the yarn has low uniformity of raw material, wide selection range, convenient implementation and low cost, and is suitable for continuous production and application.

【技术实现步骤摘要】
前置拉胀结构的摩擦纺负泊松比纱的加工方法及装置
本专利技术涉及一种负泊松比纱线的加工装置、采用该加工装置的加工方法及用途，尤其是利用摩擦纺纱系统制备负泊松比纱线的纺纱方法和设备，属于纺织科学与

技术介绍
负泊松比纱线又称拉胀纱线，在轴向拉伸的作用下，其径向半径将增大。相对传统材料，负泊松比材料以独特的变形性能赋予了其良好的断裂韧性和能量吸收(超声波、声、阻尼)性能，这使得负泊松比材料在汽车工业(坐垫、安全带)、航空航天(机翼板、整流罩)、人体防护(护膝、护腕、头盔)、生物医学(人造血管、缝合线)及其他领域(过滤材料、传感器、声呐装置)都有很大应用潜力。近年来，利用纺织技术制造各种负泊松比材料受到人们越来越多的关注。作为纺织负泊松比材料的一种，负泊松比纱线的制造与应用同样受到人们的关注。专利WO2007/125352A1、专利CN2013/103361811A和专利WO2010/146347A1均是采用两种长丝纱设计成螺旋结构而制备负泊松比长丝纱。这些纱线在拉伸时，内部的螺旋纱会在外力作用下伸直，而外部的纱线则会螺旋弯曲转移到纱芯层进而产生负泊松比效应。专利US2011/0039088A1、US2011/0209557A1也都描述了一种和专利WO2007/125352A1类似的负泊松比纱结构，其中US2011/0039088A1采用的是对湿度敏感的长丝作为外层纱，当外部湿度变化时，会引起芯纱弯曲进而产生负泊松比效应。这种纱线可用于织造舒适性服装，在湿度增大时，由于纱线的负泊松比效应提高了织物的透气性，增加舒适性。但上述方法均是长丝纱通过设计成螺旋结构的方式，经加捻成形。这种纺纱方式不仅效率较低，而且对纤维原料长度、均匀性要求较苛刻，对于目前均匀度相对不高的短纤维纱的纺纱系统而言，难以纺纱实现。故传统的短纤维原料受限，使得纱线的应用领域受限。而摩擦纺纱系统适用纤维广泛，尤其是对纤维均匀度不高，长短差异大的混合纤维或是废弃用纺织品的循环利用纤维，都可以制备成纱线。但该方法的纱线相对较粗，故作为一般的中低端产品；尤其再利用的纤维经摩擦纺成的纱线，难以得到市场的高品质青睐。若能据此开发功能性的摩擦纺纱线，则意义重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是：专门针对于摩擦纺纱系统进行改进，通过赋予短纤维纱拉胀结构，而形成具有负泊松比效应的纱线。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种前置拉胀结构的摩擦纺负泊松比纱加工装置，其特征在于，包括沿纤维的运动方向依次由前至后布置的短纤维纱喂入及牵伸机构、梳理及拉胀结构成型机构、加捻及卷绕机构，其中：短纤维纱喂入及牵伸机构，用于对喂入的短纤维粗纱进行初步的牵伸与梳理；梳理及拉胀结构成型机构，用于牵引短纤维粗纱形成负泊松比结构形状并在热的作用下对短纤维粗纱进行定型；加捻及卷绕机构，用于将梳理及拉胀结构成型机构输出的拉胀短纤纱加捻形成负泊松比纱，并将负泊松比纱卷绕到纱管上形成筒纱。优选地，所述短纤维纱喂入及牵伸机构包括沿纤维的运动方向依次由前至后布置的输送罗拉及牵伸罗拉，短纤维粗纱经输送罗拉输送喂入到牵伸罗拉钳口，输送罗拉和牵伸罗拉共同形成小牵伸区，对短纤维粗纱进行初步的牵伸与梳理。优选地，所述梳理及拉胀结构成型机构包括梳理罗拉，梳理罗拉的上方及下方分别设有上挡板及下挡板，在梳理罗拉的后侧设有挡板，挡板与梳理罗拉之间形成有成型纱通道，在成型纱通道的入口处设有定型模板，热气流经由吹风管被输送至定型模板上、下表面的拉胀结构沟槽内，所述短纤维粗纱经过上下一对定型模板的拉胀结构沟槽的挤压形成负泊松比结构形状并在热气流的作用下定型，定型后的拉胀短纤纱经由成型纱通道输出至所述加捻及卷绕机构。优选地，所述拉胀结构包括内凹六边形、人字形、双箭头形、内凹蜂窝、星形网络、内凹菱形、中心旋转矩形、中心旋转三角形或中心旋转四面体。优选地，所述定型模板满足在横向形成3个以上的拉胀结构的重复单元，满足较大负泊松比效应，且所述拉胀结构的重复单元尺寸可调，范围为1mm-20mm。优选地，所述热气流包括高温空气、热蒸汽、微纳米尺度的粘结剂液滴、微纳米尺度的粘结剂粉末中的至少一种。优选地，所述加捻及卷绕机构包括尘笼、成纱输送罗拉、卷绕罗拉、纱管，由尘笼将所述梳理及拉胀结构成型机构输出的拉胀短纤纱加捻形成负泊松比纱，负泊松比纱通过成纱输送罗拉输送到卷绕罗拉上，再由卷绕罗拉卷绕到纱管上形成筒纱。本专利技术的另一个技术方案是提供了一种前置拉胀结构的摩擦纺负泊松比纱的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：由短纤维纱喂入及牵伸机构对喂入的短纤维粗纱进行初步的牵伸与梳理，随后输出至梳理及拉胀结构成型机构；步骤2：短纤维粗纱喂入梳理及拉胀结构成型机构的梳理罗拉，经梳理罗拉梳理传输到定型模板中，热气流经吹风管输送到定型模板上、下表面的相应位置，短纤维粗纱在上、下一对具有拉胀结构沟槽的定型模板的挤压作用下形成负泊松比结构形状并在热气流的作用下定型，定型后的拉胀短纤纱输出至加捻及卷绕机构；步骤3：拉胀短纤维纱经吹气管的气流输送到表面带有吸气孔道且内置吸风装置的尘笼表面进行加捻，拉胀短纤维纱被吸附凝聚到尘笼表面，借助两者之间摩擦滚动实现加捻；步骤4：经步骤3加捻得到的负泊松比纱以一定速度经由成纱输送罗拉输送到与加捻机构运动方向垂直的卷绕罗拉上，进一步卷绕到纱管上。优选地，所述步骤2中，短纤维粗纱处于上、下一对定型模板所形成通道中，短纤维粗纱的轨迹与定型模板的拉胀结构式沟槽保持一致，热气流通过吹风管输送到定型模板表面拉胀结构式沟槽处。本专利技术对原料的适用性广，在对短纤维进行纺纱时，对短纤维原料的均匀性要求不高，还可采用长短纤维混合，特别地，可采用废弃纺织品经开松后的纤维，实现纺织品的循坏利用，达到高性能、高附加值、生态环保的产品开发。同时，本专利技术系统实施成本低，仅仅需要简单有效的纺纱加工装置和方法来制造负泊松比效应优、结构稳定的拉胀纱，满足短纤维负泊松比纱线在中低端各个层次领域的广泛应用。本专利技术将输入拉胀结构成形及定型机构的纱条变成具有拉胀结构的纤维网，不仅赋予纤维网拉胀结构形态，经气流输送到尘笼后，再经纤网与尘笼表面摩擦加捻得到负泊松比纱；而且该拉胀结构定型机构具有尺寸可调节的优点。本专利技术着重于摩擦纺系统的梳理罗拉输出区域设计，通过具有拉胀结构的定型模板及定型机构，使梳理罗拉钳口处输出的粗纱成为拉胀结构的纤维网，再在气流作用下输送到表面带有吸气孔道且内置吸风装置的尘笼表面加捻形成负泊松比有捻纱。该成纱具有拉胀效应和挤缩效应。本专利技术的原理在于：负泊松比纱是由具有拉胀效果的结构纤维网通过加捻形成的，在受到轴向拉伸力作用时，每个拉胀结构将伸展在垂直作用力方向产生膨胀，其合成作用使得短纤维纱整体的径向表观轮廓变大，进而赋予纱线明显的负泊松比效应。本专利技术原理实现的技术方法是：短纤维粗纱通过定型模板所形成的定型结构挤压作用下形成拉胀结构式的形状，并在包含定型剂的热蒸气作用下被同步定型后输出，进一步加捻完成具有明显负泊松效应的短纤维纱的制造。同时基于定型模板结构的灵活性，该负泊松比纱加工方法适用于各种成熟的纺纱仪器，如环锭纺和转杯纺等，实施方便且成本较低，适于连续化生产及推广应用。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、所使用的纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种前置拉胀结构的摩擦纺负泊松比纱加工装置，其特征在于，包括沿纤维的运动方向依次由前至后布置的短纤维纱喂入及牵伸机构(1)、梳理及拉胀结构成型机构(2)、加捻及卷绕机构(3)，其中：短纤维纱喂入及牵伸机构(1)，用于对喂入的短纤维粗纱(12)进行初步的牵伸与梳理；梳理及拉胀结构成型机构(2)，用于牵引短纤维粗纱(12)形成负泊松比结构形状并在热的作用下对短纤维粗纱(12)进行定型；加捻及卷绕机构(3)，用于将梳理及拉胀结构成型机构输出的拉胀短纤纱(26)加捻形成负泊松比纱(33)，并将负泊松比纱(33)卷绕到纱管(35)上形成筒纱。

【技术特征摘要】
1.一种前置拉胀结构的摩擦纺负泊松比纱加工装置，其特征在于，包括沿纤维的运动方向依次由前至后布置的短纤维纱喂入及牵伸机构(1)、梳理及拉胀结构成型机构(2)、加捻及卷绕机构(3)，其中：短纤维纱喂入及牵伸机构(1)，用于对喂入的短纤维粗纱(12)进行初步的牵伸与梳理；梳理及拉胀结构成型机构(2)，用于牵引短纤维粗纱(12)形成负泊松比结构形状并在热的作用下对短纤维粗纱(12)进行定型；加捻及卷绕机构(3)，用于将梳理及拉胀结构成型机构输出的拉胀短纤纱(26)加捻形成负泊松比纱(33)，并将负泊松比纱(33)卷绕到纱管(35)上形成筒纱。2.如权利要求1所述的一种前置拉胀结构的摩擦纺负泊松比纱加工装置，其特征在于，所述短纤维纱喂入及牵伸机构(1)包括沿纤维的运动方向依次由前至后布置的输送罗拉(11)及牵伸罗拉(13)，短纤维粗纱(12)经输送罗拉(11)输送喂入到牵伸罗拉(13)钳口，输送罗拉(11)和牵伸罗拉(13)共同形成小牵伸区，对短纤维粗纱(12)进行初步的牵伸与梳理。3.如权利要求1所述的一种前置拉胀结构的摩擦纺负泊松比纱加工装置，其特征在于，所述梳理及拉胀结构成型机构(2)包括梳理罗拉(23)，梳理罗拉(23)的上方及下方分别设有上挡板(21)及下挡板(22)，在梳理罗拉(23)的后侧设有挡板(27)，挡板(27)与梳理罗拉(23)之间形成有成型纱通道，在成型纱通道的入口处设有定型模板(25)，热气流经由吹风管(24)被输送至定型模板(25)上、下表面的拉胀结构沟槽内，所述短纤维粗纱(12)经过上下一对定型模板(25)的拉胀结构沟槽的挤压形成负泊松比结构形状并在热气流的作用下定型，定型后的拉胀短纤纱(26)经由成型纱通道输出至所述加捻及卷绕机构(3)。4.如权利要求3所述的一种前置拉胀结构的摩擦纺负泊松比纱加工装置，其特征在于，所述拉胀结构包括内凹六边形、人字形、双箭头形、内凹蜂窝、星形网络、内凹菱形、中心旋转矩形、中心旋转三角形或中心旋转四面体。5.如权利要求3所述的一种前置拉胀结构的摩擦纺负泊松比纱加工装置，其特征在于，所述定型模板(25)满足在横向形成3个以上的拉胀结构的重复单元，满足较...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜赵群，陈俊丽，何玲娥，马明英，仵玉芝，龚占江，张明月，邵青青，李涵，余卫东，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31