CN103924340B - 四元复合纺纱方法及产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纺纱领域，公开了一种复合纺纱方法，通过分别将芦荟纤维和棉型亲水性涤纶以及羊毛进行混纺，然后在细纱过程中对氨纶纤维进行包覆得到的一种四元复合纱的纺纱方法，此外，还公开了一种应用上述纺纱方法得到的四元复合纱。本发明的优点在于，解决了四元复合纱的纺纱难题，所采用的工艺步骤少，复合纱的性能好，具有较好的应用价值。

Description

四元复合纺纱方法及产品

技术领域

本发明涉及纺纱领域，特别涉及一种四元复合纺纱方法以及应用该种复合纺纱方法所得到的复合纱。

背景技术

复合纱从上世纪50年代后期出现至今，伴随着原料范围的持续扩大、加工方法的不断更新以及产品档次的不断提高，对纱线品种的多样性也提出了更高的要求,开发纱线新品种已成为当务之急。纵观我国纱线生产技术的发展趋势，开拓了一条由低支到高支、由简单到复杂，再向复合发展的道路。从现阶段以及未来来看，复合纺纱是产品开发的一个关键点，其纺纱技术有包芯纱、赛络纺和赛络费尔纺等。长丝与短纤维复合纺纱是一种相对较新的工艺技术，近年来在国内外也已有了很大发展，并且还有很大潜力。它具有不同于普通纺纱的诸多特点，特别是因采用天然纤维和化学纤维进行多元复合，使得原料结构呈现多元化，能充分发挥各种纺织材料的优势，可以弥补单一纺织材料所带来的不足，做到各种纺织材料的优势互补。多元复合纱的产品的服用性能和风格适用于大众化与个性化、传统与现代、怀旧与未来，以及反映东西方文化的交融。这是对产品的流行性、舒适性和功能性的需求所决定的。人们已经不再把纺织品的耐用性能作为消费的首要标准，而是对面料提出了更高的标准和更新的要求。

现今，我国对四组分纤维以至更多组分纤维混纺的高档纱线以及面料的研制与开发并不多见，总体来说，国内采用多种纤维混纺以此获得较好的织物风格和服用性能为目标的研究还并不多。目前我国仍在大量地进口高档面料和纱线等纺织品，国产复合纱及面料无论在混合纤维数量上还是品质上都有待于进一步地丰富和提高。

发明内容

本发明针对现有技术中尚缺乏四元复合纱的制备工艺的缺点，提供了一种新型的可以制备四元复合纱的复合纺纱方法，通过应用该种方法可以得到一种具有多种优良性能的四元复合纱。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

复合纺纱方法，包括以下具体步骤：

混纺步骤：用棉纺设备将芦荟纤维和棉型亲水性涤纶均匀混合制成长度均匀的混合棉条；

梳毛步骤：用加油机在羊毛纤维中加油后，将羊毛纤维制成均匀的毛条；

并条步骤：将混合棉条和毛条进行合并后采用半精纺工艺制得混纺纱；

包覆步骤：加入氨纶纤维为芯纱，用所述混纺纱作为外包纱对氨纶纤维进行包覆得到复合纱。

于本发明的实施例中，所述包覆步骤于所述并条步骤的半精纺工艺的细纱工艺中进行。

于本发明的实施例中，采用环锭纺纺纱工艺对氨纶纤维进行包覆。

于本发明的实施例中，还包括上蜡步骤：在复合纱表面进行上蜡。

应用上述的复合纺纱方法得到的复合纱。

于本发明的实施例中，所述复合纱中，芦荟纤维和羊毛纤维的比例为1:3-3:1。

于本发明的实施例中，所述复合纱中，芦荟纤维的比例不少于复合纱的重量的25%。

于本发明的实施例中，所述复合纱中，芦荟纤维和羊毛纤维的含量不超过复合纱的重量的75-85%，亲水性纤维的含量不超过复合纱的重量的10-22%，氨纶纤维为3-5%。

本发明具有以下的显著技术效果：

所制得的复合纱为一种四元复合纱线，集合了各种纱线的特有性能，令复合纱具有更多地功能。为了能够纺制上述的四元复合纱线，采用了一种工艺步骤更少，更为简化的工艺方法，通过改造现有的半精纺工艺，从而成功制得上述四元复合纱线，上述工艺的特别之处还在于，采用现有的棉纺设备对芦荟纤维和棉型亲水性涤纶进行制条，羊毛纤维采用梳毛机进行制条，混合棉条和毛条采用半精纺毛纺工艺制得混纺纱，在细纱机上用混纺纱对氨纶纤维进行包覆成为复合纱，由上述工艺得到的复合纱的性能好，可以较好地体现各种纤维的特有的性质，具有较好的应用价值。

附图说明

图1为复合纺纱方法的流程示意图。

图2为芦荟纤维的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

复合纺纱方法，如图1所示，包括以下具体步骤：

混纺步骤100：用棉纺设备将芦荟纤维和棉型亲水性涤纶均匀混合制成长度均匀的混合棉条，简化了设备需求，所使用的棉纺设备包括开清棉联合机以及梳棉机，使用开清棉联合机将芦荟纤维以及棉型亲水性涤纶分别开松、除杂后进行混合制成具有一定重量、一定长度且大小均匀的棉卷，梳棉机将棉卷进行开松分梳和除杂，使所有呈卷曲块状的棉圈成为基本伸直的单纤维状，并在此过程中，除掉清花工序遗留下来的破籽、杂质和短绒，然后集成一定规格棉条、储存于棉筒内，供并条工序使用。

梳毛步骤200：在对芦荟纤维和棉型亲水性涤纶进行混纺的同时，用加油机在羊毛纤维中加油后，使用梳毛机将羊毛纤维制成均匀的毛条。

并条步骤300：将混合棉条和毛条进行合并后采用半精纺工艺制得混纺纱，包括对混合棉条和毛条进行并条操作，然后依次用粗纱机和细纱机进行纺纱，在细纱机上还需要对氨纶纤维进行包覆，经过自络筒后，并纱和倍捻后得到最后的复合纱。

包覆步骤400：加入氨纶纤维为芯纱，用所述混纺纱作为外包纱对氨纶纤维进行包覆得到复合纱，纺制纱线时采用的氨纶纤维的规格为4.4tex，可以尽量减少氨纶纤维的使用量，同时可以提高织物弹力。

所述包覆步骤400于所述并条步骤300的半精纺工艺的细纱工艺中进行。采用环锭纺纺纱工艺对氨纶纤维进行包覆。

还包括上蜡步骤500：在复合纱表面进行上蜡。减少纱线表面毛羽，增加织物的舒适性。

应用上述的复合纺纱方法得到的复合纱。为了能够提高复合纱的性能，更好地发挥混纺的各种纤维的功能，除了使用上述的复合纺纱方式之外，尚需要对各混纺纤维的含量进行调整，以便于更好地将多种纤维的特性得以发挥出来。

所述复合纱中，芦荟纤维和羊毛纤维的比例为1:3-3:1。引入芦荟纤维是为了令复合纱可以具有一定的抗菌效果。但是由于芦荟纤维的制备方法较为繁琐，基于成本预算以及复合纱的抗菌效果的考量，调整芦荟纤维和羊毛纤维的比例为1:3-3:1较佳。

所述复合纱中，芦荟纤维的比例不少于复合纱的重量的25%。

所述复合纱中，芦荟纤维和羊毛纤维的含量不超过复合纱的重量的75-85%，亲水性纤维的含量不超过复合纱的重量的10-22%，氨纶纤维为3-5%。优选地，亲水性纤维的含量为复合纱的重量的15-20%，氨纶纤维的含量为复合纱的重量的3-5%，其余为芦荟纤维和羊毛纤维。

经过反复实验，将四种纤维材料纺制成为四元复合纱，才能够将各种纤维的优良性能得以充分体现，尤其是保留了芦荟纤维的杀菌功能，亲水性涤纶的高强度和耐磨，羊毛的高吸湿和保暖，氨纶的高弹性等优点。

其中，芦荟纤维由以下的方法制备得到，其具体步骤如图2所示：

浸渍步骤：用于制备再生胶原液，将植物性纤维，通常为棉浆粕，浸渍于碱液中，其中，使用的碱液为NaOH溶液，碱液浓度为220g/L-240g/L，浸渍温度为20℃-30℃，浸渍时间为2min-5min。

压榨步骤：用压榨机将浸渍后的植物性纤维进行压榨除去多余碱液得到碱纤维素，压榨机的压榨度为2.8-3.3。

粉碎步骤：用于制备再生胶原液，先使用预粉碎辊进行预粉碎，减少纤维粒度，提高粉碎纤维的微粒的均匀程度，然后使用细粉碎机将预粉碎后的碱纤维素进行粉碎得到粉碎纤维，粉碎纤维的微粒尺寸为0.1mm-5.0mm。

老成步骤：先将粉碎纤维保持在恒温下一段时间，然后在恒温下的粉碎纤维内加入碱介质进行氧化降解以提高粉碎纤维的聚合度，所使用的碱介质为NaOH。

为了能够提高粉碎纤维的聚合度以达到工业要求，所述老成步骤中，恒温温度为28℃-32℃，氧化降解于老成鼓或者老成箱内进行，老成鼓或者老成箱内氧化降解的时间为6h-8h，氧化降解完毕后再20℃-22℃的温度下进行冷却。

黄化步骤：先在老成步骤中老成后的粉碎纤维中加入碱液，然后加入进行黄化处理制得再生胶原液，其中，碱液的浓度为80g/L-120g/L，加入的量为植物性纤维中甲基纤维素含量的33%wt-36%wt，黄化处理时，碱液温度保持在18℃-36℃，黄化处理时间为70min-90min。

混合步骤：将超细芦荟粉体或者芦荟原液与再生胶原液按比例混合，用搅拌机充分搅拌令两种原液之间混合均匀制成混合溶液；搅拌时间为20min-40min。其中，超细芦荟粉体为经过超微粉碎后的芦苇纤维组织，芦荟原液为芦荟的汁液，可以最大地保留芦荟的有效成分。再生胶原液为植物性纤维通过上述浸渍步骤、压榨步骤、粉碎步骤、老成步骤以及黄化步骤后得到的纤维素溶液。

过滤步骤：为了净化混合溶液，去除分散性杂质，尚需要将对混合溶液进行过滤，于本实施例中，在实验室试验时可以采用机织布、针织布或者超细纤维针刺复合材料过滤，根据情况可以一层或者多层；在实际生产中也可采用KKF连续过滤机过滤。

脱泡步骤：脱除混合溶液中的气泡，脱除后混合溶液中的气泡含量少于0.001%。制成的混合溶液中含有大量的空气，其中多数空气以大小不同的气泡状态存在，有少量的空气溶解于溶液中。平均每升溶液中含有30mL-40mL分散的气泡状空气，还有8mL-10mL溶解空气。溶液中空气的存在能加快氧化过程的进行；在纤维成形时气泡使纤维断头和产生疵点；微小气泡容易形成气泡丝，降低纤维的强力。为此在纺丝前必须对混合溶液进行严格的脱泡，需要保证纺丝时的混合溶液气泡含量应少于0.001%。

纺丝步骤：是指将混合溶液通过一定的机械设备包括反应斧——计量泵——鹅颈管——喷丝头及凝固介质凝固浴，转变为具有一定性能的固态纤维，具体而言，将混合溶液通过纺丝装置的喷丝孔后形成细流，细流进入含有H₂SO₄、Na₂SO₄以及ZnSO₄的凝固浴液中被中和凝固形成溶胀丝条；为了能够适应混合溶液，保持混合溶液中芦荟有效成分不被破坏，所述凝固浴液包括100.0g/L-120.0g/L的H₂SO₄、260.0g/L-300.0g/L的Na₂SO₄以及11.0g/L-12.0g/L的ZnSO₄中的至少一种，凝固浴温度为47℃-50℃，相对现有的凝固浴，本实施例中的凝固浴的浓度和温度都有所改变，以适应混合溶液。在凝固过程中会出现双扩散现象，双扩散是指凝固浴中各组分H₂SO₄，ZnSO₄和Na₂SO₄扩散到细流内部，而细流中的低分子组分，例如NaOH和H₂O，则扩散到凝固浴中。细流和凝固浴内各组分相互扩散的结果，使细流产生凝固、中和、盐析、分解、再生而形成固体纤维。由于两种高聚物结构差异较大，在凝固和拉伸过程中，粘度小的容易分布在纤维的外层，蛋白液的粘度较再生胶小得多，故纤维成形时蛋白质分布在纤维的表面。

牵伸步骤：将溶胀丝条进行拉伸得到塑化纤维。混合原液压过喷丝孔道时，受喷丝孔壁的摩擦，大分子缔合体沿小孔轴向排列而稍微取向，但这种取向是极不稳定的，混合原液内的再生胶被压出喷丝孔道而进入凝固浴液时，由于孔口膨化效应，使大分子处于混乱的无定向状态，所得的纤维没有实用价值。为了提高纤维的物理机械性能，必须对刚成形的纤维进行塑性牵伸，使大分子沿纤维轴的取向度大大提高，增加了分子间的氢键数及其他类型的分子间力，使纤维承受外加张力的分子链数目增加，从而显著提高了纤维的断裂强度，降低了纤维的断裂伸长率，纤维的耐磨性明显提高。

纤维的总牵伸一般控制在85%至120%，牵伸由以下几个阶段组成：即第一阶段牵伸、第二阶段牵伸、第三阶段牵伸及纤维的松弛回缩。第一阶段牵伸、第二阶段牵伸、第三阶段牵伸及纤维的回缩必须调配得当，才能获得良好的效果。

第一阶段拉伸（喷丝头——凝固槽凝固浴——喂丝机的喂丝辊）：喷丝头拉伸是指对混合原液从喷丝头喷出时处于粘流态的细流进行的拉伸，此时需要相对减小对喷头的拉伸，第一阶段牵伸一般控制在40%至60%，否则容易造成断头和毛丝。

第二阶段牵伸（喂丝机的喂丝辊——塑化槽塑化浴——喂丝机的喂丝辊）：第二牵伸是指喂丝机的喂丝辊到喂丝机的喂丝辊之间的拉伸，一般控制在35%至40%。第二牵伸通常在塑化浴中进行，塑化浴温度一般为95℃-98℃，H₂SO₄浓度10g/L-30g/L。对刚离开凝固浴的丝条，虽然已均匀凝固，但尚未完全再生，在高温的低酸热水浴中，丝条处于可塑状态，大分子链有较大的活动余地，加以强烈拉伸，使大分子和缔合体沿拉伸方向取向。

第三阶段牵伸（牵伸机的牵伸辊——水洗机的水洗辊）：第三牵伸指牵伸辊到水洗辊之间的拉伸，一般控制在10%至20%。

纤维的松弛回缩：丝条经过塑化拉伸阶段的强烈拉伸后，大分子大多沿拉力的方向取向，大分子的作用力很强，大分子几乎处于僵直状态。纤维的断裂强度虽然较高，但伸长和钩接强度较低，脆性较高，纤维的实用性较差，故在拉伸后给予纤维适当回缩，回缩控制在-3%至-5%，以消除纤维的内应力，在不过多损害纤维强度的强度下，改善纤维的脆性，使纤维的伸长和钩接强度有所提高。

后处理步骤：将塑化纤维进行水洗脱硫脱酸后得到成品纤维。

具体而言，还可以包括以下的几个步骤：纺丝→塑化牵伸→后处理→上油→烘干→卷绕。

其中，后处理步骤包括水洗步骤、酸洗步骤以及脱硫步骤。

水洗步骤：对塑化纤维进行水洗的目的是洗去纤维上的硫酸、硫酸盐、化学处理药液以及在以上各个步骤中生成的杂志，于本实施例中，一次水洗温度控制在60℃-70℃。

酸洗步骤：酸洗步骤用于水洗后的脱酸，脱酸的酸洗液采用HCl，一般酸洗液浓度2g/L至3g/L的HCl，为了降低对纤维的影响，采用常温处理。在酸的作用下纤维会发生膨润，纤维的干态和湿态强度下降而伸长增加，相对现有的酸洗条件，需要适当地降低酸洗的浓度。

脱硫步骤：水洗后还要进行脱硫处理，从塑化拉伸机出来的丝束，含有0.3%-0.5%的硫，会破坏纤维中所含芦荟的有效成分,经过高温水洗后,纤维表面的硫磺降到0.1%-0.2%,因此需进一步化学处理,使硫磺含量降到0.02%以下。脱硫剂采用NaOH，一般碱液浓度3-6±0.5g/LNaOH，温度65-80℃。

上油步骤：为了调节纤维的表面摩擦力，使纤维的手感柔软平滑，有良好的开松性和抗静电性，又有适当的抱合力。纤维的上油率直接影响上油效果。上油率过高或过低，都不能起到调节纤维表面摩擦力的作用，特别是过高的上油率会影响纤维中芦荟有效成分的作用，因此，上油率控制在0.15%-0.3%为宜。纤维的上油率，是通过调节油浴中油剂的浓度及PH值来控制的。于本实施例中，上油浴组成为：油剂1.0-1.2g/L，油剂采用市场上购买的通用制剂，温度控制在400℃-600℃，优选为500℃，上油率：1-3%，优选为2%。

烘干步骤：烘干温度一般控制在80-90℃，烘干后纤维含水率一般为6%-8%。

卷绕步骤：将纤维卷绕后，根据需要切断成为棉型、中长型、毛型纤维。

为了能够进一步地描述上述的技术方案，并可以验证所制得的复合纱的性能，与本实施例中，还包括有以下的验证例：

用棉纺设备将复合纱重量的30%的芦荟纤维和复合纱重量的20%的棉型亲水性涤纶均匀混合制成长度均匀的混合棉条。使用梳毛机将复合纱重量的45%的羊毛纤维制成均匀的毛条。将混合棉条和毛条进行合并后采用半精纺工艺制得混纺纱，在细纱阶段，取复合纱重量的5%的氨纶纤维为芯纱，用混纺纱进行包覆得到复合纱。将所述复合纱织成双罗纹织物，锭速为3000r/min，理论捻系数为440，纱线线密度为36tex，织物采用双罗纹组织，横密为43个线圈/5cm，纵密为38个线圈/5cm，以织成的双罗纹织物为实验对象进行抑菌试验，在培养24h后，抑菌率分别为：针对大肠杆菌为78.23%以及针对金黄色葡萄球菌为78.57%。

进一步地，重复进行以上验证例以便于更多地对通过应用本实施例所记载的四元复合纺纱产品的性能进行验证，具体所使用的参数以及实验结果见下表1：

表1复合纤维的成分及抑菌率

由上表可知，通过应用本实施例所记载的四元复合纺纱方法，并通过适当地调整复合纱中各种纱线的含量，可以得到一种具有全新功能的新型复合纱，保留了四种纱线各自的有益效果，特别是可以保留芦荟纤维的杀菌效果，避免了由于其他纱线的掺入导致的杀菌效果下降的问题。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种四元复合纺纱方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

混纺步骤：用棉纺设备将芦荟纤维和棉型亲水性涤纶均匀混合制成长度均匀的混合棉条；

梳毛步骤：用加油机在羊毛纤维中加油后，将羊毛纤维制成均匀的毛条；

并条步骤：将混合棉条和毛条进行合并后采用半精纺工艺制得混纺纱；

包覆步骤：加入氨纶纤维为芯纱，用所述混纺纱作为外包纱对氨纶纤维进行包覆得到复合纱；

所述芦荟纤维由以下的方法制备得到：

浸渍步骤：用于制备再生胶原液，将植物性纤维，浸渍于碱液中，其中，使用的碱液为NaOH溶液，碱液浓度为220g/L-240g/L，浸渍温度为20℃-30℃，浸渍时间为2min-5min；

压榨步骤：用压榨机将浸渍后的植物性纤维进行压榨除去多余碱液得到碱纤维素，压榨机的压榨度为2.8-3.3；

粉碎步骤：用于制备再生胶原液，先使用预粉碎辊进行预粉碎，减少纤维粒度，提高粉碎纤维的微粒的均匀程度，然后使用细粉碎机将预粉碎后的碱纤维素进行粉碎得到粉碎纤维，粉碎纤维的微粒尺寸为0.1mm-5.0mm；

老成步骤：先将粉碎纤维保持在恒温下一段时间，然后在恒温下的粉碎纤维内加入碱介质进行氧化降解以提高粉碎纤维的聚合度，所使用的碱介质为NaOH；

黄化步骤：先在老成步骤中老成后的粉碎纤维中加入碱液，然后加入进行黄化处理制得再生胶原液，其中，碱液的浓度为80g/L-120g/L，加入的量为植物性纤维中甲基纤维素含量的33%wt-36%wt，黄化处理时，碱液温度保持在18℃-36℃，黄化处理时间为70min-90min；

混合步骤：将超细芦荟粉体或者芦荟原液与再生胶原液按比例混合，用搅拌机充分搅拌使其混合均匀制成混合溶液；搅拌时间为20min-40min；其中，超细芦荟粉体为经过超微粉碎后的芦苇纤维组织，芦荟原液为芦荟的汁液，可以最大地保留芦荟的有效成分；再生胶原液为植物性纤维通过上述浸渍步骤、压榨步骤、粉碎步骤、老成步骤以及黄化步骤后得到的纤维素溶液；

过滤步骤：为了净化混合溶液，去除分散性杂质，尚需要将对混合溶液进行过滤，在实验室试验时采用机织布、针织布或者超细纤维针刺复合材料进行一层或者多层过滤；或者在实际生产中采用KKF连续过滤机过滤；

脱泡步骤：脱除混合溶液中的气泡，脱除后混合溶液中的气泡含量少于0.001%；制成的混合溶液中含有大量的空气，其中多数空气以大小不同的气泡状态存在，有少量的空气溶解于溶液中；平均每升溶液中含有30mL-40mL分散的气泡状空气，还有8mL-10mL溶解空气；溶液中空气的存在能加快氧化过程的进行；在纤维成形时气泡使纤维断头和产生疵点；微小气泡容易形成气泡丝，降低纤维的强力；为此在纺丝前必须对混合溶液进行严格的脱泡，需要保证纺丝时的混合溶液气泡含量应少于0.001%。

2.根据权利要求1所述的复合纺纱方法，其特征在于，所述包覆步骤于所述并条步骤的半精纺工艺的细纱工艺中进行。

3.根据权利要求2所述的复合纺纱方法，其特征在于，采用环锭纺纺纱工艺对氨纶纤维进行包覆。

4.根据权利要求1所述的四元复合纺纱方法，其特征在于，还包括上蜡步骤：在复合纱表面进行上蜡。

5.一种应用上述1-4任一所述的四元复合纺纱方法得到的复合纱。

6.根据权利要求5所述的复合纱，其特征在于，所述复合纱中，芦荟纤维和羊毛纤维的比例为1:3-3:1。

7.根据权利要求5所述的复合纱，其特征在于，所述复合纱中，芦荟纤维的比例不少于复合纱的重量的25%。

8.根据权利要求5所述的复合纱，其特征在于，所述复合纱中，芦荟纤维和羊毛纤维的含量不超过复合纱的重量的75-85%，棉型亲水性涤纶的含量不超过复合纱的重量的10-22%，余量为氨纶纤维为3-5%。