[发明专利]基于改进环锭纺的包缠角度均匀的拉胀复合纱的纺纱装置

说明书

本发明涉及一种基于改进环锭纺的包缠角度均匀的拉胀复合纱的纺纱装置及方法，该复合纱由具有一定直径比和模量比的芯纱和包缠纱螺旋包缠形成，包括纱线供给机构、牵伸机构、加捻卷绕机构，其特征在于还包括在传统环锭纺细纱机上加装纱线喂入控制机构及包缠角控制机构，其中纱线喂入控制机构包括芯纱喂入控制机构和包缠纱喂入控制机构，芯纱喂入控制机构主要用于提供芯纱的积极喂入；包缠角控制机构位于前罗拉前下方，可以控制包缠纱的输出角度，从而可以纺制出包缠角度一定、包缠结构均匀可控且稳定的拉胀复合纱。该纺纱装置基于传统环锭纺细纱机进行改进，纺纱方法易于操作，实施方便且成本较低，适于连续化生产及推广应用。

技术领域

本发明涉及一种基于改进环锭纺的双长丝或多长丝的包缠角可控、结构均匀、纺纱张力稳定、实施方便的拉胀复合纱的纺纱装置及方法，属于纺纱技术领域。

背景技术

拉胀材料是指具有负泊松比的材料，即相对于传统材料在某一方向上受到拉伸(或压缩)时，其垂直于作用力方向会产生收缩(或膨胀)变形，拉胀材料在某一方向上受到拉伸(或压缩)时，其垂直于作用力方向会产生膨胀(或收缩)变形。拉胀纱线又称为负泊比纱线，在一定的轴向拉力作用下，纱线径向轮廓增大。研究发现，拉胀材料除具有负泊松比外，与传统材料相比，还具有其他独特性能，如剪切刚度、断裂韧性、抗压痕性、能量吸收能力(超声波、声、阻尼)等都有所提高，在各领域均具有潜在应用：汽车工业(坐垫、安全带)、航空航天(机翼板、整流罩)、人体防护(头盔、护膝、手套)、生物医学(人造血管、缝合线、智能纺织品)、其他领域(过滤材料、传感器、声呐装置)等。

近年来，拉胀纱线的结构设计和成形方法引起了极大的关注，很多学者对其进行了初步探索和研究。专利WO2007/125352A1、专利US2011/0209557A1、专利2011/0039088A1都提出了一种由刚性纱线螺旋包缠在易伸长变形的芯纱上的负泊松比纱线结构，其中专利2011/0039088A1提出的材料的负泊松比效应为对湿度敏感的包缠长丝在外部湿度变化时产生收缩，导致芯纱弯曲，引起纱线直径增大。专利中涉及到对负泊松比纱线结构的描述，并未提出具体的纺纱装置及方法，且该纱线结构易存在捻度不匀及稳定性等问题。专利WO2010/146347A1中涉及到的负泊松比纱线结构为将不可伸长的细线螺旋贯穿到较粗且弹性较大的组分中，在轴向拉力作用下，细线伸直引起外包材料屈曲产生拉胀效应，此结构稳定性较好，但纱线变形受限导致负泊松比效应较小。专利CN2013/103361811A提出了一种负泊松比纱线结构及其制造方法。该纱线结构通过将拉伸模量较大的第一纱线和拉伸模量较小的第二纱线相间排列同时喂入槽孔，并在转盘的转动下汇聚加捻形成负泊松比纱线，当受到拉伸作用时，两组纱线相互挤压因模量不同产生相对转移，从而达到负泊松比效应。该方法要求第一纱线和第二纱线根数相同且均在2根以上，由于该纱线结构主要通过对各组分的加捻作用形成，因此为了提供纱线的成形结构，对纱线种类的选择局限性强，同时也限制了负泊松比纱线的应用领域。

东华大学周铭硕士毕业论文“负泊松比纱线的结构成形及建模表征”中给出了一种负泊松比纱线具体的纺纱装置及方法，并对纺纱工艺做了一系列研究，通过开槽的前罗拉纺制螺旋包缠结构的负泊松比纱线，并对纱线的泊松比进行了实验测试和理论分析。该纺纱装置中采用开槽的前罗拉对包缠纱的纱路控制力不足，所得负泊比纱线存在包缠角度及结构不匀等问题。

因此现有拉胀复合纱的纺纱装置和方法还不成熟，存在纱线结构不匀、纺纱方法局限性强、不适于连续生产等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简易且普适的纺纱装置和方法，以纺制结构均匀稳定且具有拉胀效用的纱线。