[发明专利]一种环锭纺的负泊松比纱及其复合纺纱装置、方法与用途

说明书

本发明提供了一种环锭纺的负泊松比纱，为由相对刚性的、呈外包缠状的长丝束与相对柔性的、位于纱芯的短纤须条，在环锭细纱机上直接由非对称二轴系复合纺所得的负泊松比复合结构纱。当该纱受力拉伸时，螺旋外绕的长丝束伸直，原伸直、较粗的短纤须条将因此螺旋而外绕，使纱体变粗形成负泊松比变形。本发明还提供了环锭纺的负泊松比纱的复合纺纱装置、方法及应用。复合纺直接在环锭细纱机上将短纤须条伸直、以中心轴位置从前罗拉钳口输出；长丝束以无张力、超喂方式从前罗拉钳口输出，并以一定汇聚角与短纤须条无明显压迫变形地外包缠复合加捻成纱。装置结构简单，操作方便，所得负泊松比纱可用于负泊松比的织物，具有更明显的负泊松比效应。

技术领域

本发明涉及可负泊松比变形的复合纱及其复合纺纱技术领域，是反常态的负泊松比纺织品及其制备新技术，尤其涉及负泊松比复合结构纱。

背景技术

负泊松比纱线是指沿纱线轴向拉伸时，纱线径向会发生非常态收缩的膨胀变形，即纱线的外观直径会因拉伸而变粗的纱线。

相近的有美国专利(P Hook，Uses of auxetic fibers，专利号：US8002879 B2，2011)主要内容为负泊松比纤维集合体的物理特征指标以及负泊松比纤维集合体的各类用途。此类负泊松比纤维体可用于：互联的负泊松比纤维体集合，可以是平行排列的纤维集合体、机织物、针织物、非织造布、毡等织物形式，或这些织物的多层叠合体。其定义的组成成分包括两种，第一组份为高弹性模量的长丝材料，如碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉、芳纶纤维、聚酯纤维、BET纤维或天然纤维棉等；第二组份为弹性模量低于第一组份弹性模量的长丝材料，如硅氧烷橡胶、天然橡胶或者尼龙纤维等。此专利涉及内容包含负泊松比纱线、负泊松比织物以及由以上材料复合而成的负泊松比复合材料，并列举了以上专利产品的各种应用以及应用方法。例如，利用负泊松比材料的多孔性储存抗菌剂用于医学领域，利用多层负泊松比织物叠加进行高气压分散等。但此专利均用长丝、且第二组分的构成材料仅局限于弹性长丝，并且为主要强调的是对负泊松比材料多孔性的形成方法与应用，专利中并未涉及负泊松比纱线的具体纺纱方法。与此专利相比，本专利不仅在负泊松比纱线组成纤维的要求为两个体系的纤维(短纤维)，且更为独特、具体和明确，使纤维采用的范围更广、更贴近纺织常用纤维，而且提供了原创的、专门化的负泊松比纱的复合纺纱方法。

美国专利(M.K Burns，J.R Wright，K.E Evans，FIBROUS ASSEMBLY，专利号：US2011/0209557 A1)也提供了一种负泊松比的纤维集合体，该纤维集合体涉及包括两种组份的负泊松比纱线，但其组成均采用化纤长丝与上述专利相同。该专利中给出了负泊松比纱线的结构为弹性相对较小的组份以螺旋的形式缠绕在弹性相对较大的组份(芯纱)上。同时，该专利中明确地给出了芯纱的线密度、直径大小以及被包绕角度。但在负泊松比纱线的纺制上，仅简单地描述为将较高模量的长丝缠绕在弹性较好的芯纱上，并不能进行连续同一纺纱机的纺纱工艺方法，且在对负泊松比纱线组成成分的选择范围相对较窄，仅限于长丝。

美国专利(WanDuk Lee，SangSoo Lee，CholWoh Koh，Jin Heo，MOISTURESENSITIVE AUXETIC MATERIAL，专利号：US0039088 A1，2011)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。

中国专利(胡红，刘世瑞，专利号：CN103361811 A，2013)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。