CN103806155A - 一种高性能复合纱的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高性能复合纱的制备方法，属于特种纱线制备技术领域。包括芯纱纺制、包纱纺制和复合纱制备三个步骤，其中，包纱由基体纤维构成，该基体纤维为丙纶，芯纱由基体纤维与增强纤维构成，该增强纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶或聚乙烯中的一种或多种的混合物。采用本发明制备方法获得的高性能复合纱，克服了单一纤维力学性能不佳的缺陷，复合纱表面光滑，毛羽较少，既能充分发挥各组分纤维的优势，使纤维间互相取长补短，赋予单一纤维所不具备的优异性能。

Description

一种高性能复合纱的制造方法

技术领域

 本发明涉及一种高性能复合纱的制造方法，属于特种纱线制备技术领域。

背景技术

随着科学技术的进步，产业用纺织品新材料不断地呈现发展趋势，用途也不断向多种领域扩展。科技的发展推动了材料的更新与进步，而新材料又是发展高科技领域的关键。尤其在纺织领域，对材料的要求越来越引起人们的关注。

将复合线通过机织、针织或编织技术制得二维或三维、单向或多向的纺织预制件，可以制得高性能的复合结构材料，同时将热塑性纤维复合在纱线中，后期可制成热塑性复合结构材料，具有高韧性并且耐冲击性能好，抗化学和环境腐蚀的能力强，生产效率高，可以进行二次加工，实现重复加工再生利用。丙纶基热塑性复合结构材料既具有良好的力学性能和优异的抗冲击强度，又具有质量轻、成本低、成型工艺简单以及可回收、利于环保等优点，可以较好地解决目前复合结构材料存在的性能、环保和价格问题，具有很好的发展前景。然而常规的复合纱通常是采用并和方式进行复合，这种方式获得的纱线抱合力差，容易分散，早晨起毛、断裂，影响产品的外观性能、以及后续的可织造。

发明内容

为了克服现有复合纱抱合力差、机械性能不佳的现状，本发明首先是提供一种抱合力、结构紧致的高性能复合纱。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

高性能复合纱，包括有捻包纱和无捻芯纱，包纱以无捻并合方式缠绕在芯纱外层，芯纱与包纱的比例为（2-6）:（8-4）。

进一步的，作为优选：

所述的包纱由基体纤维构成，芯纱由基体纤维与增强纤维构成。

所述的基体纤维为丙纶，线密度为0.5-1.5dtex，断裂强度为3.5-4cN/dtex，断裂伸长率为25-40%；增强纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶或聚乙烯，增强纤维的线密度为600-850tex，拉伸强度为550-750MPa，拉伸应变为1.5-2.5%。

所述的复合纱上有网络点，该网络点与包纱上的捻度一致，用于增强复合纱的凝聚力。

其次，本发明还提供了一种具备上述特征的高性能复合纱的制备方法。

一种高性能复合纱的制备方法，包括如下步骤：

（1）芯纱纺制：将部分基体纤维与增强纤维按比例进行混杂，形成无捻芯纱；

（2）包纱纺制：对剩余部分基体纤维进行加捻处理，形成有捻包纱；

（3）复合纱制备：将步骤（1）所得无捻芯纱与步骤（2）所得有捻包纱进行包纱，形成外层包纱、内层芯纱的复合纱。

进一步的，作为优选：

步骤（1）中，基体纤维与增强纤维的混杂比例为（3-7）:（7-3），混杂具体方式为无捻并合，均匀混杂。

步骤（2）中有捻包纱的捻度为40-100捻/10cm，可以为Z型或S型捻。

步骤（3）中包纱为无捻并合，采用喷气网络的形式，利用喷射气流作用，控制喷气压力，将两种单丝互相缠结，形成周期性网络点。作为优选，喷气压力为0.2-0.5MPa，上机张力0.27N。

其中，基体纤维为丙纶，线密度为0.5-1.5dtex，断裂强度为3.5-4cN/dtex，断裂伸长率为25-40%；增强纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶或聚乙烯中的一种或多种的混合，基体纤维分为两部分，一部分与增强纤维一起用于形成芯纱，另一部分形成包纱。

采用上述技术方案进行高性能复合纱的制备，具有如下有益效果：

1. 采用喷气网络的形式进行包纱，利用喷射气流作用，将两种单丝互相缠结，将制备的有捻包纱与无捻芯纱的复合，制备工艺简单，操作方便，克服了单一纤维力学性能不佳的缺陷，包纱密度低、强度高、强伸性好，而芯纱中的增强纤维具有良好的刚性和强度，但弹性模量低，包纱与芯纱配合制备的复合纱表面光滑，毛羽较少，既能充分发挥各组分纤维的优势，使纤维间互相取长补短，赋予单一纤维所不具备的优异性能。

2. 纤维混杂结构主要有均匀混杂、层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、组合混杂、编织物混杂和短切纤维混杂等多种类型的混杂复合材料，上述技术方案中，基体纤维与增强纤维采用的混杂方式为无捻并合，均匀混杂，充分发挥各种纤维的优点，实现纤维间优劣互补。

 3. 采用上述方案形成的复合纱中，有捻包纱在外，无捻芯纱在内，提高了纱线的可织造性。包纱包缠在芯纱外层，对内层芯纱起到保护作用，避免后期加工过程摩擦对纤维以及复合纱的损伤，提高了纱线的可制造性。

4. 在芯纱和包纱形成的复合纱上形成周期性网络点，该网络点与包纱上的捻度（捻间距）相一致，网络点与捻度共同作用，起到增强复合纱凝聚力和抱合力的效果，有利于增强复合纱的整体机械性能，复合纱表面光滑，毛羽少。

本发明以丙纶为基体纤维，玄武岩纤维、玻璃纤维等为增强纤维，通过不同的混杂比例和混杂方式，获得具有上述结构特征的高性能复合纱，克服了单一纤维的缺点，发挥协同效果，增强网络复合线的力学性能和外观品质；采用喷气网络的形式，利用喷射气流作用，将两种单丝互相缠结，形成周期性网络点，制备工艺简单，操作方便；使网络复合线中两种纤维组分具有不同的质量比，实现纤维之间的优劣互补，从而利于复合线表现出不同的力学性能和外观特性，适合多种场合实际应用。

附图说明

图1为本发明制备的高性能复合纱的结构示意图；

图2为本发明的制备原理示意图；

图3为图2中A部位的放大示意图。

图中标号：1. 包纱；2. 芯纱；3. 网络点；4. 筒子；5. 张力器；6. 罗拉；7. 导纱钩；8. 导纱管；9. 空心锭子；10. 包线管；11. 加捻钩；12. 输出罗拉；13. 导纱杆；14. 槽筒；15. 花式纱管。

其中，有填充的为增强纤维，无填充的为基体纤维。

具体实施方式

实施例1

本实施例高性能复合纱，结合图1，包括有捻包纱1和无捻芯纱2，包纱1以无捻并合方式缠绕在芯纱2外层，复合纱上有网络点3，该网络点3与包纱1上的捻度（图1中的捻间距d）一致，用于增强复合纱的凝聚力。其中，增强纤维为玄武岩纤维，细度为330tex；基体纤维为丙纶，细度为100tex；增强纤维与基体纤维的质量比为3.3：1。将两种纤维无捻并合，其中：

（1）将0.3质量份的基体纤维与3.3质量份的增强纤维进行混杂，混杂方式为无捻并合，均匀混杂，形成无捻芯纱；

（2）将剩余0.7份的基体纤维进行加捻，形成有捻包纱，包纱的捻度为40捻/10cm，捻向为Z型；

（3）利用喷气网络的加工方法，控制喷气压力为0.36MPa，上机张力0.27N，将两种单丝互相缠结，形成有周期性网络点的玄武岩/丙纶高性能复合线。

具体来讲，结合图2，（3.3份）玄武岩纤维/（0.3份）丙纶的混杂纱作为芯纱2从筒子4上退绕出来，通过弹簧片张力器5，弹簧片张力器5使芯纱喂入张力均匀，芯纱再经过输送芯纱的罗拉6和导纱钩7，由导纱管8导入空心锭子9（导入过程的详细结构参见图3），包线管10上的（0.7份）丙纶包纱1与芯纱2一起带入空心锭子9，包线管10和空心锭子9一起转动，包纱1一圈圈缠绕在芯纱2外面，包纱1和芯纱2进入空心锭子9后动，包纱1上的捻度使两者产生假捻，在通过加捻钩11后，假捻退去，由于空心锭子9的转动，芯纱2没有形成任何捻度，而包纱1形成真捻包缠在芯纱2外面，从加捻钩11出来的包芯纱通过输出罗拉12和导纱杆13，由槽筒14卷绕在花式纱管15上，得到的就是本发明的高性能复合纱。

采用上述结构的高性能复合纱，复合纱线密度为800-2000tex，抗拉强度则可达到25-50MPa,其优点如下：

1. 采用喷气网络的形式进行包纱，利用喷射气流作用，将两种单丝互相缠结，将制备的有捻包纱与无捻芯纱的复合，制备工艺简单，操作方便，克服了单一纤维力学性能不佳的缺陷，包纱1密度低、强度高、强伸性好，而芯纱2中的增强纤维具有良好的刚性和强度，但弹性模量低，包纱1与芯纱2配合制备的复合纱表面光滑，毛羽较少，既能充分发挥各组分纤维的优势，使纤维间互相取长补短，赋予单一纤维所不具备的优异性能。

2. 纤维混杂结构主要有均匀混杂、层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、组合混杂、编织物混杂和短切纤维混杂等多种类型的混杂复合材料，上述技术方案中，基体纤维与增强纤维采用的混杂方式为无捻并合，均匀混杂，充分发挥各种纤维的优点，实现纤维间优劣互补。

3. 采用上述方案形成的复合纱中，有捻包纱1在外，无捻芯纱2在内，提高了纱线的可织造性。包纱1包缠在芯纱2外层，对内层芯纱2起到保护作用，避免后期加工过程摩擦对纤维以及复合纱的损伤，提高了纱线的可制造性。

4. 在芯纱2和包纱1形成的复合纱上形成周期性网络点3，该网络点3与包纱1上的捻度（图1中的捻间距d）相一致，网络点3与捻度共同作用，起到增强复合纱凝聚力和抱合力的效果，有利于增强复合纱的整体机械性能，复合纱表面光滑，毛羽少。

本发明以丙纶为基体纤维，玄武岩纤维为增强纤维，通过不同的混杂比例和混杂方式，获得线密度为800-2000tex、抗拉强度25-50MPa的高性能复合纱，克服了单一纤维的缺点，发挥协同效果，增强网络复合线的力学性能和外观品质；采用喷气网络的形式，利用喷射气流作用，将两种单丝互相缠结，形成周期性网络点，制备工艺简单，操作方便；使网络复合线中两种纤维组分具有不同的质量比，实现纤维之间的优劣互补，从而利于复合线表现出不同的力学性能和外观特性，适合多种场合实际应用。通过改变复合线中玄武岩纤维和丙纶的细度，也可获得不同质量比的玄武岩/丙纶网络复合线，表现出不同的力学性能和外观特性，适应不同场合实际应用。

实施例2

本实施例制备的复合纱中，包纱1为丙纶，即基体纤维为丙纶，丙纶纤维的细度为100tex，增强纤维为玻璃纤维，玻璃纤维的细度为270tex，玻璃纤维与丙纶的质量比为2.7∶1，将两种纤维无捻并合，其中：

（1）将0.25质量份的基体纤维与2.7质量份的增强纤维进行混杂，混杂方式为无捻并合，均匀混杂，形成无捻芯纱；

（2）将剩余0.75份的基体纤维进行加捻，形成有捻包纱，包纱的捻度为50捻/10cm，捻向为Z型；

（3）利用喷气网络的加工方法，控制喷气压力为0.24MPa，上机张力为0.27N，将两种单丝互相缠结，形成有周期性网络点的玻璃/丙纶高性能复合线。

其加工原理与实施例1相同（参加图2和图3）

本发明以丙纶为基体纤维，玻璃纤维为增强纤维，通过不同的混杂比例和混杂方式，获得线密度为800-2000tex、抗拉强度25-50MPa的高性能复合纱，克服了单一纤维的缺点，发挥协同效果，增强网络复合线的力学性能和外观品质；采用喷气网络的形式，利用喷射气流作用，将两种单丝互相缠结，形成周期性网络点，制备工艺简单，操作方便；使网络复合线中两种纤维组分具有不同的质量比，实现纤维之间的优劣互补，从而利于复合线表现出不同的力学性能和外观特性，适合多种场合实际应用。通过改变复合线中玻璃纤维和丙纶的细度，也可获得不同质量比的玻璃/丙纶网络复合线，表现出不同的力学性能和外观特性，适应不同场合实际应用。

以上内容是结合本发明的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.高性能复合纱，其特征在于：包括有捻包纱和无捻芯纱，包纱以无捻并合方式缠绕在芯纱外层，芯纱与包纱的比例为（2-6）:（8-4）。

2.如权利要求1所述的高性能复合纱，其特征在于：所述的包纱由基体纤维构成，芯纱由基体纤维与增强纤维构成。

3.如权利要求2所述的高性能复合纱，其特征在于：所述的基体纤维为丙纶，线密度为0.5-1.5dtex，断裂强度为3.5-4cN/dtex，断裂伸长率为25-40%；增强纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶或聚乙烯。

4.如权利要求1所述的高性能复合纱，其特征在于：所述的复合纱上有网络点，该网络点与包纱上的捻度一致，用于增强复合纱的凝聚力。

5.如权利要求1-4任一项所述的高性能复合纱的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）芯纱纺制：将部分基体纤维与增强纤维按比例进行混杂，形成无捻芯纱；

（2）包纱纺制：对剩余部分基体纤维进行加捻处理，形成有捻包纱；

（3）复合纱制备：将步骤（1）所得无捻芯纱与步骤（2）所得有捻包纱进行包纱，形成外层包纱、内层芯纱的复合纱。

6.如权利要求5所述的一种高性能复合纱的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，基体纤维与增强纤维的混杂比例为（3-7）:（7-3），混杂具体方式为无捻并合，均匀混杂。

7.如权利要求5所述的一种高性能复合纱的制备方法，其特征在于：步骤（2）中有捻包纱的捻度为40-100捻/10cm，为Z型或S型捻。

8.如权利要求5所述的一种高性能复合纱的制备方法，其特征在于：步骤（3）中包纱为无捻并合，采用喷气网络的形式，利用喷射气流作用，控制喷气压力，将两种单丝互相缠结，形成周期性网络点。

9.如权利要求8所述的一种高性能复合纱的制备方法，其特征在于：所述的喷气压力为0.2-0.5MPa，缠结过程中纱线上的张力0.27N。

10.如权利要求5所述的一种高性能复合纱的制备方法，其特征在于：所述的基体纤维为丙纶，线密度为0.5-1.5dtex，断裂强度为3.5-4cN/dtex，断裂伸长率为25-40%；增强纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶或聚乙烯中的一种或多种。

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