CN107043969B - 一种型膜丝化的环锭复合纺纱方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种型膜丝化的环锭复合纺纱方法，属纺织技术领域。本发明采用在环锭细纱机的每一个牵伸机构上方设置膜切割牵伸装置，置膜切割装置的耐割圈与切割辊之间形成切割区，切割形成带状复丝，将型膜进行丝化，改变传统喷丝孔线性喷射成丝法；复丝依次经第一、第二牵伸区进行牵伸，增加复丝中丝条强度，细化丝条获得纳微丝，开辟了纳微成丝新途径；纳微丝与常规短纤须条经前罗拉钳口汇合并输出，加捻形成内部呈纳微丝与短纤充分混合抱捻、外层呈纳微丝外露包缠的复合纱，解决了复合纺纱时长丝、纳米纤维与常规短纤难以均匀混合、充分抱合加捻的难题，快速实现了功能型膜丝化细化与常规短纤复合成纱的一步式加工，融合了膜产业与纺织产业。

Description

一种型膜丝化的环锭复合纺纱方法

技术领域

本发明涉及一种型膜丝化的环锭复合纺纱方法，属纺织技术领域。

背景技术

纺织纤维按来源可分为天然纤维和化学纤维；化学纤维一般包括再生纤维、合成纤维。其中，人造纤维是指自然界中原本存在的天然高分子，因其宏观聚集形态的长度、粗细等无法满足纺织加工的要求，需要重新通过化学方法进行再聚集呈纤维形态，满足纺织加工的要求，如再生纤维素纤维、各种黏胶纤维等；合成纤维是指以石油化工的小分子为原料，经化学合成高分子，再通过纺丝工艺加工成化学长丝。化学长丝的生产，根据高分子材料性能可分为熔融纺丝和溶液纺丝；其中熔融纺丝是针对本身具有明显的热熔点，且融化温度低于分解温度的高分子材料，其工艺为制备纺丝熔体(包括熔体切片、熔体干燥等)---将熔体喂入到双螺杆挤出的高温熔融纺丝机内，加热呈热熔流体状---热熔流体从喷丝孔挤出---熔体细流的拉伸和固化---给湿上油---卷绕；卷绕成形的长丝一般为复丝，含有至少几百根长丝，不能直接用于纺织加工，一般需要再经分丝---二次热牵伸定型---假捻或空气变形等后加工---卷绕；经后加工的长丝一般集聚为类似圆柱形的线性状长丝，可用于各种复合纺纱；可以看出，熔融纺丝加工的长丝，应用到纺织纤维加工过程复杂，所需工序流程长，生产效率低。溶液纺丝是针对本身没有明显的热熔点，或融化温度高于分解温度的高分子材料，其工艺为先将高聚物溶解于适当的溶剂配成的纺丝溶液---将过滤、脱泡、混合处理后纺丝溶液放置在溶液纺丝机的溶液罐内---经高压推射作用，将纺丝液从喷丝孔中压出后射入凝固浴中凝固成丝条(根据凝固浴的不同，分为湿法和干法两种)，得到初生丝---初生丝经拉伸和固化---经水洗，除去附着的凝固浴液和溶剂---给湿上油---卷绕；卷绕成形的长丝一般为复丝，含有至少几百根长丝，不能直接用于纺织加工，一般需要再经分丝---二次湿热牵伸定型---假捻或空气变形等后加工---卷绕；虽然长丝的截面可依据喷丝孔形状，制成各种形状的丝条，但丝条经后加工后一般为多根长丝集聚为类似圆柱形的线性状长丝，可用于各种复合纺纱；可以看出，溶液纺丝加工的长丝，应用到纺织纤维加工过程复杂，所需工序流程长，生产效率低。因此，现有长丝纤维成形一般都采用喷丝头的喷丝孔呈线性喷射成形，工序流程长、设备复杂。

随着纺织材料的科技进步以及人们对服装面料风格款式的需求愈来愈高，对纺纱技术的要求也愈来愈高，各种纺纱方法层出不穷，如赛络菲尔纺、赛络纺、紧密纺、缆型纺、包芯纺、嵌入纺等等，这些新型纺纱方法极大地丰富了纺纱加工手段，显著提高成线品质。其中赛络菲尔纺、嵌入纺、包芯纺等纺纱方法涉及到短纤维和长丝纤维，属于环锭长丝复合纺纱范畴。赛络菲尔纺是将一根长丝与一根粗纱须条以一定隔距喂入，实现长丝与短纤维须条之间相互包缠成纱；包芯纱是将一根长丝从一根或两根粗纱须条中间喂入，实现短纤维为鞘长丝为芯的纱复合线结构；嵌入纺是将两根长丝以一定间距喂入前罗拉，将两根须条分别以一定间距左右对称地喂入前罗拉，形成一侧的长丝与该侧短纤维须条先预包缠，然后再与另一侧预包缠后的复合纱线须条进行汇合加捻，形成结构更加复杂的复合纱线。但是，上述复合纺纱方法要求长丝与短纤维须条的位置相对固定不变，所得到的复合纱线结构中长丝相对于短纤维的位置相对固定，长丝没能最大限度地在复合纱体中进行内外转移，长丝与纤维在纱体中不能实现自然均匀地混合和抱合；所用的长丝为经工业化牵伸、定型、卷绕成形良好的卷装形式，长丝为集聚为一体类似圆柱形的线性状，长丝中单丝更无法有效分散到短纤维纱条中。因此，现有上述复合纺纱方法所生产的复合纱线都存在长丝与短纤维之间抱合力不够，在后续加工中容易出现长丝与短纤维之间相对滑动，不但织造效率低，而且布面质量和织物耐磨性差。为解决复合纺纱中长丝与短纤维之间抱合力度较差的问题，中国专利公开号CN100523340C，公开日2009年8月5日，发明创造名称为“长丝复合细纱、其制造方法、使用它的坯布·织物及复合纺纱用的开纤装置”，该申请案公开了一种在环锭细纱机上进行长短复合细纱的制造方法，是通过将合成纤维复丝电气开纤，使得长丝复丝进入前罗拉钳口与短纤维须条进行复合纺纱加捻时，长丝复丝中各单丝开纤成为散列的长丝带须状，能够大大增加各单丝在复合纱线截面的分布，提高长丝与短纤维之间的抱合力。但是，该方法采用电气开纤，成本高，生产中存在“静电火花”起火的隐患，不具备工厂实际应用推广性；并且直接采用经工业化牵伸、定型、卷绕成形良好的卷装形式，没有缩短长丝与短纤维复合成纱加工的整个工业链段和流程。

以上是现有常规纺织长丝纤维的成形方法、过程和性能以及化学长丝纤维与普通短纤维复合成纱中的问题。随着纤维材料在各领域应用技术的不断发展，纳米纤维材料成为研究和功能应用的热点课题。纳米纤维直径处在1nm-100nm范围内，具有孔隙率高、比表面积大、长径比大、表面能和活性高等性能优势，体现出优异的增强、抗菌、拒水、过滤等功能，应用在分离过滤、生物医疗、能源材料、聚合物增强、光电传感等各领域。随着纳米纤维应用领域的扩展和需求，纳米纤维的成形制备技术也得到了进一步开发与创新；到目前为止，纳米纤维的制备方法主要包括化学法、相分离法、自组装法和纺丝加工法等。而纺丝加工法被认为是规模化制备高聚物纳米纤维最有前景的方法，主要包括静电纺丝法、双组份复合纺丝法、熔喷法和激光拉伸法等。其中激光超声波拉伸法是利用激光照射来加热纤维，同时在超声波条件下对其进行拉伸，产生约为105倍的拉伸比，制备出纳米纤维丝，属于一种常规长丝后加工方法；除此之外，其他的纳米纺丝方法也都直接涉及到喷丝头，共同之处在于：采用喷丝协同牵伸作用，使得纤维直径达到纳米尺度。中国知识产权局2016年11月11日公开的发明专利“多重响应性的可控过滤静电纺纳米纤维膜及其制备方法”，专利申请号ZL201611005678.4，该申请公案提供了一种将温敏性和PH响应性聚合物溶液置入静电纺丝仪，经静电纺丝仪喷射铺放形成纳米纤维膜的方法。静电纺的关键问题在于静电纺丝属于非积极握持拉伸纺丝，静电射流在成丝过程中形成泰勒锥，射流纤维很难进行有效的高倍牵伸，牵伸不足致使纳米纤维内大分子排列取向度差、纳米纤维细度有待进一步细化，强力过低和尺度有待进一步细化；另外泰勒锥形态的成丝过程导致静电纺所得纤维不能进行纵向有序排铺放，难以将所纺纤维进行线性收集和聚拢，主要用于生产纳米纤维膜材料。中国知识产权局2016年08月29日公开的发明专利“一种同轴离心纺丝装置及方法”，专利申请号ZL201610753443.7，该申请公案提供了一种通过在同轴离心管上设置内外多层针头，实现高速旋转同轴离心管进行规模化生产超细纤维、甚至纳米纤维的离心纺丝方法；中国知识产权局2016年12月14日公开的发明专利“一种二氧化钛/聚偏氟乙烯微/纳纤维膜及其离心纺制备方法”，专利申请号ZL201611154055.3，该申请公案提供了一种将自制的锐钛矿型TiO2与聚偏氟乙烯(PVDF)两者混合制取的离心纺丝溶液，在离心纺丝机上进行离心纺丝，制成微纳纤维膜的方法。离心纺的关键问题在于通过高速旋转离心作用喷丝，所喷射的射流成丝相应地呈圆环式铺放成丝，难以将所纺纤维进行纵向有序排列、线性收集和聚拢，主要用于生产纳米纤维膜材料；离心纺丝纺丝过程中，也属于非积极握持拉伸纺丝，离心射流牵伸力受转速、空气阻力等因素制约，导致纺丝的牵伸不足，牵伸不足致使纳米纤维内大分子排列取向度差、纳米纤维细度有待进一步细化，强力过低和尺度有待进一步细化。但纳米纤维直径太小，造成纳米纤维绝对强力过低、易磨损，涂覆在织物表面易磨损脱落，存在涂覆纺织制品功能持久性差，导致纳米纤维只能少量进行铺网加工成纳米纤维膜，而无法进行常规的牵伸、加捻成纱，严重制约纳米纤维的工业化应用。如将纳米纤维加工成宏观，将可采用现代纺织手段生产出各类功能医用、功能服装、工业面料等制品，将突破传统纺织产品性能和价值，应用前景广阔。因此，纳米纺丝生产中牵伸不足致使纳米纤维内大分子排列取向度差、纳米纤维细度有待进一步细化，强力过低和尺度有待进一步细化又导致粘附和耐久性差，涂覆在织物表面易磨损脱落、不能常规纺纱加工，导致纳米纤维在纺织工业化生产中，只能少量的加工成无纺布或纳米膜，尚无法进行批量高速纺织加工生产，严重制约纳米纤维的纺织工业化应用。

近年来，纺织领域越来越注重高功能、高品质纱线及面料的生产，如何赋予传统纺织纱线高功能、高品质也成为了目前纺织加工的热点课题；既然纳米纤维具有诸多高功能、高性能特质，如将纳米纤维加工成宏观纱线，解决纳米纤维纱线批量高速纺织加工的生产问题，将可采用现代纺织手段生产出各类功能医用、功能服装、工业面料等制品，将突破传统纺织产品性能和价值，应用前景广阔。目前将纳米材料加工成纱线主要以纯纳米纱线加工技术的尝试为主：中国知识产权局2005年11月09日公开的发明专利“纳米纤维纱线、带和板的制造和应用”，专利申请号ZL201310153933.X，该申请公案提供了一种采用平行铺放的带状或板状碳纳米管阵列，进行抽拉加捻形成纳米纱线的方法，并将纳米带或纱用于复合增强有机聚合物、制作电极、光学传感器等领域；中国知识产权局2013年09月27日公开的发明专利“一种取向纳米纤维纱线连续制备装置及方法”，专利申请号ZL201310454345.X，该申请公案提出采用自制旋转加捻装置，将纳米纺丝所制作的纤维直接加捻卷绕成线性状材料。但是纳米纤维本身形状尺度太细，纤维绝对强力低，特别是碳纳米纤维具有脆性高的特征，导致纯纳米纤维进行扭转加捻成纱后，纤维受到严重损伤和破坏，据报道纳米纤维加捻成纱时纳米纤维扭转断裂较多，没有发挥出纳米纤维的力学优势，所纺纱线远远低于预期的理论效果。基于纯纳米纤维纱的技术问题和瓶颈，中国知识产权局2012年11月01日公开的发明专利“纳米纤维与长丝复合纱线的纺纱装置及纺纱方法”，专利申请号ZL201210433332.X，该申请公案提供了一种采用在静电纺丝的同时，向两个纳米纤维接收盘上引入长丝，使纳米纤维粘附在两根纳米长丝上，然后再将两根长丝进行加捻并合，得到具有纳米纤维的超高比表面积和长丝的高强力特性的长丝/纳米纤维复合纱；该申请公案虽然克服了纳米纤维自身强力低，难以纯纺成纱的难题，但只涉及伴纺长丝和纳米纤维加捻成纱，而常规大规模纺织加工是天然、化学短纤维纺纱，因此该申请公案所涉及加工应用范围狭小，未解决和实现纺织工业领域常规短纤维的纳米复合纺纱生产。基于上述技术问题和瓶颈，特别是纳米纤维与常规棉纤维复合成纱的技术生产需求，中国知识产权局2013年11月20日公开的发明专利“一种纳米纤维混纺复合纱线的制备方法”，专利申请号ZL201310586642.X，该申请公案提出了一种在梳棉工序，采用静电纳米纺丝直接喷射到梳棉机输出的棉网上，与棉网混合后制成棉/纳米纤维条，再将棉/纳米纤维条经粗纱、细纱等工序制成混纺复合纱线的方法，该方法看似简单、有效地将纳米纤维与棉纤维复合在一起，但该方法存在先天性的原理和实际生产问题：关键问题在于纳米纤维比表面积大，与常规棉纤维之间的粘附和抱合力强，这种情况下，棉条在粗纱、细纱工序的牵伸过程中，棉纤维之间将难以自由、顺畅地进行相对滑移，多出现弯钩、牵伸困难、牵伸不匀等现象，导致最终加捻纺制的纱线品质差，不能实现高功能、高品质纳米复合纱线的生产和加工。中国知识产权局2011年08月04日公开的发明专利“一种在纱线或纤维束表面制备纳米纤维涂层的方法及系统”，专利申请号ZL201110221637.X，该申请公案提供了一种采用纱线从在纺丝喷头的喷口与收集器之间通过时，纱线表面直接受到喷口的纳米喷丝喷涂作用，形成一层纳米涂层膜的方法；很明显，该申请公案属于喷涂法，纳米纤维没能进入到纱体内，不能与纱线内部的短纤维之间形成优良的抱合作用，必将在后续使用和加工过程中，导致纳米涂覆层从纱线表面脱离或磨损脱落，产品耐久性性差。分析上述背景技术可知，纳米纺丝生产中牵伸不足致使纳米纤维内大分子排列取向度差、纳米纤维细度有待进一步细化，强力过低和尺度有待进一步细化又导致粘附和耐久性差，涂覆在织物表面易磨损脱落、不能常规纺纱加工；纳米静电纺丝、离心纺丝与常规纤维复合纺纱，又会出现混合均匀导致复合牵伸不匀和优良成纱困难、简单表面喷射涂覆不能实现复合纤维的均匀分散和有效抱合，易磨损脱落。因此，纳米纤维纺丝与常规纤维纺纱的复合成形加工中所遇到的矛盾性技术难题，导致纳米纤维在纺织工业化生产中，只能少量的加工成无纺布或纳米膜，尚无法进行批量高速纺织纱线加工生产，严重制约纳米纤维的纺织工业化应用。

与纺丝工艺不同，薄膜成形是将高分子材料加工成片状，并卷绕呈卷材；塑料薄膜的成形加工方法有多种，例如有压延法、流延法、吹塑法、拉伸法等；其加工过程为物料经上述方法，在玻璃化温度以上、熔点以下的适当温度范围内(高弹态下)，通过外力作用下使高聚物的分子链或结晶面在平行于薄膜平面的方向上进行取向而有序排列，形成薄膜面状型材，然后在拉紧状态下进行热定型使取向的大分子结构固定下来，然后冷却、牵引、卷取。其中在薄膜吹塑成型过程中，根据挤出和牵引方向的不同，可分为平吹、上吹、下吹三种，这是主要成型工艺也有特殊的吹塑法，如上挤上吹法。薄膜材料具有众多特殊性能：1)外观平整是薄膜材料最基本的性能，表面清洁干净，无灰尘、油污等；2)厚度和长度尺度规格可控性强，厚度可低至纳米级，而长度和宽度却可精确控制在宏观毫米尺度，有效保证了纤维膜的力学强度和形状尺寸精确稳定，每一种薄膜材料其规格偏差都非常符合客户要求；3)对于透光度和光泽度需根据客户要求进行不同制作，对其透光率要求较高的保持较高透光率，但光泽度是一定要保持达到亮丽、美观的效果；4)拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、冲击强度等很容易达标；5)薄膜根据用途、应用范围和性能，可以设置多种形状尺寸和规格的网孔、缝隙等，赋予薄膜材料优秀的透湿量和透氧量；6)尺寸和化学稳定性能、表面张力易达到高标准。薄膜材料种类非常多，如高分子薄膜材料、镀铝薄膜材料、微孔膜材料等，其应用十分广泛，主要应用于食品、医药、化妆品外包装，空气、水体的过滤净化、病毒过滤等。由此可见，现有薄膜基本不用于生产纺织纱线及服装面料，关键问题在于：膜材各部位相对稳定，自行加捻、与常规短纤维复合加捻成纱时，难以自由高效转移和充分抱合，因此直接加捻膜材料或加捻膜材料/常规短纤维复合须条，无法实现传统长丝、短纤维加捻成纱抱合效果，所得纱线外观及手感性能与常规长丝、短纤维纱线迥异。

发明内容

为解决喷丝孔喷射成形的长丝与常规短纤维复合纺纱、纺丝喷射成形的纳米纤维与常规短纤维复合纺纱难以均匀混合和充分抱合加捻，各种型膜膜材自行加捻、与常规纤维复合加捻时难以充分转移和抱合等技术问题，本发明目的在于提供一种型膜丝化的环锭复合纺纱方法。为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：

一种型膜丝化的环锭复合纺纱方法，从环锭细纱机的每一个牵伸机构对应的粗纱卷装退绕下来的短纤维粗纱，依次经导纱杆、喂纱喇叭喂入由后罗拉、后皮辊、中下罗拉、中下皮圈、中上罗拉、中上皮圈、前罗拉、前胶辊组成的牵伸区，牵伸成扁平带状的短纤维须条，短纤维须条经前胶辊和前罗拉啮合形成的前罗拉钳口输出，进入环锭加捻成纱区，加捻形成短纤维纱，短纤维纱经导纱钩、钢领、钢丝圈，最后卷绕到纱管上，该方法采用在环锭细纱机的每一个牵伸机构的上方设置膜切割牵伸装置，膜切割牵伸装置由承重辊、退绕辊、切割辊、丝条牵伸罗拉、丝条牵伸胶辊、加热器组成，退绕辊上设有耐割圈，切割辊圆周上设有平行排列的环形切刀，耐割圈与切割辊上环形切刀的刀口对应，耐割圈与切割辊之间形成切割区，丝条牵伸罗拉位于丝条牵伸胶辊下方，丝条牵伸罗拉和丝条牵伸胶辊啮合形成丝条牵伸罗拉钳口，丝条牵伸罗拉钳口线的中垂面与切割区的中垂面、前罗拉钳口线的中垂面重合，丝条牵伸罗拉钳口与牵伸区之间形成丝条第一牵伸区，丝条牵伸罗拉钳口与前罗拉钳口之间形成丝条第二牵伸区，在丝条第二牵伸区内设置加热器，加热器的加热槽与丝条牵伸罗拉钳口线、前罗拉钳口线平行；

复合纺纱时，从放置在承重辊和退绕辊之间的膜材卷装退绕下来的膜材，经退绕辊进入由耐割圈与切割辊之间形成的切割区，切割形成均匀铺展的带状复丝，带状复丝经切割区输出后，分别进入第一牵伸区，在第一牵伸区内受到一次牵伸，一次牵伸后的带状复丝经丝条牵伸罗拉钳口输出，进入第二牵伸区，在加热器的加热槽中受热，同时受到二次牵伸，二次牵伸后的带状复丝经前罗拉钳口输出，与经环锭细纱机牵伸区输出的扁平带状短纤维须条一同进入环锭加捻成纱区，进行汇合加捻形成复合纱，复合纱经导纱钩、钢领、钢丝圈，最后卷绕到纱管上。

所述的耐割圈为超高强聚乙烯或芳纶或超高强橡胶耐切割材料的一种。

所述的环形切刀的刀口相邻之间的间距为0.1至3毫米。

由于采用了以上技术方案，与现有技术相比，本发明的一种型膜丝化的环锭复合纺纱方法，其优点在于：本发明采用在环锭细纱机的每一个牵伸机构上方设置膜切割牵伸装置，置膜切割装置的耐割圈与切割辊之间形成切割区，切割形成均匀铺展分布的带状复丝，将型膜进行丝化，改变了长丝纤维常规成形一般都采用喷丝头的喷丝孔呈线性喷射成形的方式，解决了长丝常规成形技术存在的工序流程长、设备复杂等问题；丝化所产生的带状复丝分别依次经第一牵伸区、第二牵伸区进行牵伸细化，复丝中的单根丝条厚度从微米级到微纳级转变、微纳级向纳米级转变、纳米级向更小尺度转变，同时提高丝条内部分子取向和结晶、增加丝条强度，快速实现了均匀、一致纳微级丝条的高效产出，避开了静电纺、离心纺等纳米纺丝途径，解决了“纳米纺丝生产中牵伸不足致使纳米纤维内大分子排列取向度差、纳米纤维细度有待进一步细化，强力过低和尺度有待进一步细化又导致粘附和耐久性差，涂覆在织物表面易磨损脱落、不能常规纺纱加工”等系列技术难题。细化后的带状复丝与经环锭牵伸区牵伸后的短纤维须条经前罗拉钳口输出，共同进入环锭加捻成纱区，带状复丝与扁平带状短纤维须条重叠汇合加捻时，位于带状复丝中间位置的纳微丝条与短纤维须条均匀混合抱缠成复合纱条主体、位于带状复丝两边位置的纳微丝条外露致密包缠在复合纱条主体的表层，形成内部结构具有纳微丝条与普通短纤维均匀混合和充分抱合、外层结构具有纳微丝条致密包缠和充分外露彰显功能的高功能、高品质复合纱线，快速实现了型膜膜材的丝化、细化、与常规纺织短纤维加捻复合成纱的一步式加工，将高功能膜产业与纺织服装产业有机融合，拓展了纺织原料范围和领域，打破了“纳米纤维的纺织工业化应用所要求的批量、高速加工”的制约，为功能薄膜用于生产加工出高功能、高品质纱线及服装面料提供有效的方法和途径。本发明方法操作方便，易于大面积推广应用。

附图说明

图1为本发明的工作原理示意图。

图2为膜切割牵伸装置的上机状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种型膜丝化的环锭复合纺纱方法作进一步详细描述。

见附图。

一种型膜丝化的环锭复合纺纱方法，从环锭细纱机的每一个牵伸机构对应的粗纱卷装1退绕下来的短纤维粗纱，依次经导纱杆4、喂纱喇叭喂入由后罗拉11、后皮辊10、中下罗拉14、中下皮圈、中上罗拉13、中上皮圈、前罗拉16、前胶辊15组成的牵伸区，牵伸成扁平带状的短纤维须条，短纤维须条经前胶辊15和前罗拉16啮合形成的前罗拉钳口输出，进入环锭加捻成纱区，该方法采用在环锭细纱机的每一个牵伸机构的上方设置膜切割牵伸装置，膜切割牵伸装置由承重辊、退绕辊6、切割辊7、丝条牵伸罗拉9、丝条牵伸胶辊8、加热器12组成，在承重辊和退绕辊6之间设置隔离棒3，每一对隔离棒3与纺纱机每一个牵伸系统的前胶辊15对应，有效限位型膜膜材卷装2退绕下来的膜材顺利进入对应的纺纱机每一个前罗拉钳口中，退绕辊6上设有耐割圈5，耐割圈5为超高强聚乙烯或芳纶或超高强橡胶耐切割材料的一种，切割辊7圆周上设有平行排列的环形切刀，环形切刀的刀口相邻之间的间距为0.1至3毫米，环形切刀的刀口相邻之间的间距越小，切割牵伸后形成的丝条细度越细，耐割圈5与切割辊7上环形切刀的刀口对应，耐割圈5与切割辊7之间形成切割区，丝条牵伸罗拉9位于丝条牵伸胶辊8下方，丝条牵伸罗拉9和丝条牵伸胶辊8啮合形成丝条牵伸罗拉钳口，丝条牵伸罗拉钳口线的中垂面与切割区的中垂面、前罗拉钳口线的中垂面重合，丝条牵伸罗拉钳口与牵伸区之间形成丝条第一牵伸区，丝条牵伸罗拉钳口与前罗拉钳口之间形成丝条第二牵伸区，在丝条第二牵伸区内设置加热器12，加热器12的加热槽与丝条牵伸罗拉钳口线、前罗拉钳口线平行，加热器12可采用中国专利公开号CN201245734Y，公开日2009.05.27，发明创造名称为一种熨烫纺纱装置，或采用其它形式的加热装置，如电阻丝等其它加热结构，采用电加热结构时，加热器12通过引线外接24-36伏的低压安全电源；

复合纺纱时，将型膜膜材卷装2放置在承重辊和退绕辊6之间，且位于一对隔离棒3之间，即型膜膜材卷装2的两侧各有一只隔离棒3，型膜膜材为有机聚合物膜材或无机膜材或有机-无机混合膜材，膜材幅宽小于等于切割区幅宽、厚度小于等于1毫米，膜材厚度越小，切割所形成的带状复丝中单根丝条细度越细；加热器12通过引线外接安全电源，将加热器12的加热槽内壁壁面加热至60-240℃，当型膜膜材为无机膜材或有机-无机混合膜材时，不通电开启加热器12进行加热，或通电将加热器12的加热槽的内壁壁面只加热至60℃，仅起到便于型膜丝化后的带状复丝中每根丝条得到充分伸展的作用；当型膜膜材为具有明显玻璃化转变温度的有机聚合物膜材时，膜材越厚、膜材玻璃化转变温度越高，加热温度越高；膜材越薄、玻璃化转变温度越低，加热温度越低；从放置在承重辊和退绕辊6之间的膜材卷装2退绕下来的膜材，经退绕辊6进入由耐割圈5与切割辊7之间形成的切割区，切割形成均匀铺展的带状复丝，有效将型膜进行丝化，带状复丝条经切割区输出后，分别进入第一牵伸区，在第一牵伸区内受到一次牵伸，使得丝条得到初步伸直和伸展，为丝条高倍牵伸做准备；一次牵伸后的带状复丝经丝条牵伸罗拉钳口输出，进入第二牵伸区，在加热器12的加热槽中受热，具有显著玻璃化温度的复丝中每根丝条内部高分子固结结构得到松解，丝条处于高弹态，同时受到二次牵伸，细化丝条、提高丝条内部分子取向和结晶、增加丝条强度，快速实现了均匀、一致的微米级超细丝条、纳米级丝条高效产出，避开了静电纺、离心纺等纳米纺丝途径，解决了“纳米纺丝生产中牵伸不足致使纳米纤维内大分子排列取向度差、纳米纤维细度有待进一步细化，强力过低和尺度有待进一步细化又导致粘附和耐久性差，涂覆在织物表面易磨损脱落、不能常规纺纱加工”等系列技术难题；与经环锭细纱机牵伸区输出的扁平带状短纤维须条一同进入环锭加捻成纱区，进行汇合加捻形成复合纱，在这个过程中具体汇合和成纱方式为：二次牵伸后的带状复丝喂入到前罗拉钳口中，带状复丝幅宽大于短纤维须条幅宽，位于带状复丝中间位置的丝条与前罗拉钳口处的扁平带状短纤维须条相互重叠、均匀汇合成复合须条，位于带状复丝两边位置的丝条与复合须条共同经前罗拉钳口输出，一同进入环锭加捻成纱区，在环锭加捻成纱区，位于带状复丝中间位置的丝条和复合须条汇合加捻成复合纱时，复合须条中短纤维与位于带状复丝中间位置的丝条之间在加捻作用下发生内外转移式均匀混纤和捻合，使得纳微尺度的丝条与常规短纤维均匀分散在所纺复合纱主体结构中，与此同时，位于带状复丝两边位置的丝条对复合须条加捻过程中的短纤维进行有效保护和捕捉，将复合纱条表面外露纤维头端有效固结式捆缠在复合纱主体上，此时丝条紧密包缠在所纺复合纱体表层，实现了纳微丝条与常规短纤维均匀混合和充分抱合加捻成纱线主体、纳微丝条充分包缠在纱体外层捕捉常规纤维和彰显纳微丝条功能的纱线分层结构成形，有效解决了喷丝孔喷射成形的长丝与常规短纤维复合纺纱、纺丝喷射成形的纳米纤维与常规短纤维复合纺纱难以均匀混合和充分抱合加捻，各种型膜膜材自行加捻、与常规纤维复合加捻时难以充分转移和抱合等技术问题，所纺制的复合纱经导纱钩17、钢领、钢丝圈，最后卷绕到纱管上。本发明快速实现了各种型膜膜材的丝化、细化、加捻复合成纱的一步式加工，将功能薄膜直接喂入就能与常规纤维纺纱进行高效复合纺制出高功能、高品质的纺织用纱线，将高功能膜产业与纺织服装产业有机融合，拓展了纺织原料范围和领域，打破了“纳米纤维的纺织工业化应用所要求的批量、高速加工”的制约，为功能薄膜用于生产加工出高功能、高品质纱线及服装面料提供有效的方法和途径。

下面结合各材质的型膜膜材丝化的环锭复合纺纱过程，对本发明的具体应用作进一步详细阐述。

实施例1

采用聚酰胺(尼龙)网孔膜丝化与棉纤维复合加捻成纱。

型膜膜材为聚酰胺网孔膜，膜材幅宽为15毫米、厚度为0.1毫米；耐割圈5为高强聚乙烯耐切割材料；切割辊7圆周上环形切刀的刀口相邻之间的间距为0.1毫米；加热器12通过引线外接24伏特的安全电源，将加热器12的加热槽内壁壁面加热至150℃；将成型的聚酰胺网孔膜膜材卷装2放置在承重辊和退绕辊6之间，从膜材卷装2退绕下来的膜材经退绕辊6进入由耐割圈5与切割辊7之间形成的切割区，切割形成均匀铺展的带状复丝，带状复丝经切割区输出后，分别依次进入第一牵伸区、第二牵伸区，在第一牵伸区内受到一次牵伸，一次牵伸倍数为1.03倍，在第二牵伸区内的第一加热槽中受到150℃加热处理，使得带状复丝中每根丝条内部高分子处于高弹态，聚酰胺丝条内部分子间固结结构被松解开，能够进行高倍大牵伸，二次牵伸倍数为35倍，二次牵伸后的带状复丝喂入到前罗拉钳口中；粗纱选用385Tex棉粗纱，从粗纱卷装1上退绕下来的棉粗纱经细纱机牵伸系统牵伸55倍后，形成扁平带状短纤维须条，短纤维须条进入到前罗拉钳口中；带状复丝幅宽大于短纤维须条幅宽，位于带状复丝中间位置的丝条与前罗拉钳口处的扁平带状短纤维须条相互重叠、均匀混合，汇合成复合须条，位于带状复丝两边位置的丝条分布在复合纱条两侧，并与复合须条共同经前罗拉钳口输出，进入环锭加捻成纱区，在环锭加捻成纱区，位于带状复丝两边位置的丝条和复合须条汇合加捻成复合纱，所纺制的复合纱经导纱钩17、钢领、钢丝圈，最后卷绕到纱管上。原有尼龙网孔膜强力为20.0cN，不喂入尼龙网孔膜仅棉粗纱纺纱所得纱线强力为148.7cN，断裂伸长率为5.0％，纱线条干CVm％为14.9，纱线乌斯特毛羽H值为5.8；本发明将尼龙网孔膜丝化后与棉粗纱复合纺纱所得纱线的强力为228.1cN，断裂伸长率为7.2％，纱线条干CVm％为12.2，纱线乌斯特毛羽H值为2.3，由此看出复合纱线成纱品质高；通过退捻从复合纱体内部随机取出1根聚酰胺丝条，采用光学显微镜观察其尺寸，结果显示单根丝条呈支化的连续细长丝状、细度为926纳米，实现了纳微级细旦聚酰胺丝条与常规纤维的复合成纱；由于部分纳微级细旦聚酰胺丝条外露包缠在复合纱体表层，与普通棉纱织物表面相比，本发明的复合纱线织物表面表现高光洁、高表面能、高拒水、高耐磨等功能。

实施例2

采用聚砜(PSF)纳米纤维膜丝化与羊毛纤维复合加捻成纱。

型膜膜材为聚砜(PSF)纳米纤维膜，型膜膜材中的纳米纤维细度为400-600纳米，属于热塑性纳米纤维膜材，膜材幅宽为20毫米、厚度为0.1毫米；耐割圈3为芳纶材料；切割辊5圆周上环形切刀的刀口相邻之间的间距为3毫米；加热器12通过引线外接36伏特的安全电源，将加热器12的加热槽内壁壁面加热至240℃；将成型的PSF纳米纤维膜膜材卷装2放置在承重辊和退绕辊6之间，从膜材卷装2退绕下来的膜材经退绕辊6进入由耐割圈5与切割辊7之间形成的切割区，切割形成均匀铺展的带状复丝，带状复丝经切割区输出后，分别依次进入第一牵伸区、第二牵伸区，在第一牵伸区内受到一次牵伸，一次牵伸倍数为1.05倍，在第二牵伸区内的第一加热槽中受到240℃加热处理，使得带状复丝中每根丝条内部高分子处于高弹态，PSF纳米纤维内部分子间固结结构被松解开，能够进行高倍大牵伸，二次牵伸倍数为6倍，二次牵伸后的带状复丝喂入到前罗拉钳口中；粗纱选用305Tex羊毛粗纱，从粗纱卷装1上退绕下来的羊毛粗纱经细纱机牵伸系统牵伸35倍后，形成扁平带状短纤维须条，短纤维须条进入到前罗拉钳口中；带状复丝幅宽大于短纤维须条幅宽，位于带状复丝中间位置的丝条与前罗拉钳口处的扁平带状短纤维须条相互重叠、均匀混合，汇合成复合须条，位于带状复丝两边位置的丝条分布在复合须条两侧，并与复合须条共同经前罗拉钳口输出，进入环锭加捻成纱区，在环锭加捻成纱区，位于带状复丝两边位置的丝条和复合须条汇合加捻成复合纱，所纺制的复合纱经导纱钩17、钢领、钢丝圈，最后卷绕到纱管上。原有PSF纳米纤维膜强力为12.0cN，不喂入PSF纳米纤维膜仅羊毛粗纱纺纱所得纱线强力为157.2cN，断裂伸长率为7.9％，纱线条干CVm％为15.1，纱线乌斯特毛羽H值为6.2；本发明将PSF纳米纤维膜丝化后与羊毛粗纱复合纺纱所得纱线的强力为224.3cN，断裂伸长率为8.7％，纱线条干CVm％为13.6，纱线乌斯特毛羽H值为2.2，由此看出复合纱线成纱品质高；通过退捻从复合纱体内部随机取出1根PSF丝条，采用光学显微镜观察其尺寸，结果显示单根PSF丝条呈网带式连续细长丝状、宽约1.0毫米、厚约0.04毫米，且单根丝条内的纳米纤维细度分布在97-178纳米范围内，实现了纳米纤维与常规纤维的复合成纱；由于部分PSF丝条外露包缠在复合纱体表层，与对应的普通羊毛纱织物表面相比，本发明的复合纱线织物表面表现高光洁、超柔软、超高表面能、超疏水、自清洁等功能。

实施例3

采用无机铜膜丝化与苎麻纤维复合加捻成纱。

型膜膜材为铜质薄膜，型膜膜材幅宽为10毫米、厚度为0.06毫米；耐割圈3为超高强橡胶；切割辊5圆周上环形切刀的刀口相邻之间的间距为1毫米；加热器12通过引线外接36伏特的安全电源，将加热器12的加热槽内壁壁面加热至60℃；将成型的铜质薄膜膜材卷装2放置在承重辊和退绕辊6之间，从膜材卷装2退绕下来的膜材经退绕辊6进入由耐割圈5与切割辊7之间形成的切割区，切割形成均匀铺展的带状复丝，带状复丝经切割区输出后，分别依次进入第一牵伸区、第二牵伸区，在第一牵伸区内受到一次牵伸，一次牵伸倍数为1.05倍，在第二牵伸区内的第一加热槽中受到60℃加热处理，虽然不能实现铜质材料内部结构松解，但有助于带状复丝中每根丝条的伸展和伸直，二次牵伸倍数为1.05倍，二次牵伸后的带状复丝喂入到前罗拉钳口中；粗纱选用470Tex苎麻纤维粗纱，从粗纱卷装1上退绕下来的苎麻粗纱经细纱机牵伸系统牵伸24.85倍后，形成扁平带状苎麻纤维须条，短纤维须条进入到前罗拉钳口中；带状复丝幅宽大于苎麻纤维须条幅宽，位于带状复丝中间位置的丝条与前罗拉钳口处的扁平带状苎麻纤维须条相互重叠、均匀混合，汇合成复合须条，位于带状复丝两边位置的丝条分布在复合须条两侧，并与复合须条共同经前罗拉钳口输出，进入环锭加捻成纱区，在环锭加捻成纱区，位于带状复丝两边位置的丝条和复合须条汇合加捻成复合纱，所纺制的复合纱经导纱钩17、钢领、钢丝圈，最后卷绕到纱管上。原有铜质薄膜强力为127.3cN，不喂入铜质薄膜仅苎麻粗纱纺纱所得纱线强力为257.2cN，断裂伸长率为5.4％，纱线条干CVm％为19.7，纱线乌斯特毛羽H值为11.6；本发明将铜质薄膜丝化后与苎麻粗纱复合纺纱所得纱线的强力为467.2cN，断裂伸长率为6.8％，纱线条干CVm％为17.1，纱线乌斯特毛羽H值为4.2，由此看出复合纱线成纱品质高；通过退捻从复合纱体内部随机取出1根铜质丝条，采用光学显微镜观察单丝其形态尺寸，结果显示铜质丝条呈带式连续细长丝状、宽约0.75毫米、厚约0.05毫米；由于部分铜丝条外露包缠在复合纱体表层，与对应的普通苎麻纱织物表面相比，本发明的复合纱线织物表面表现高光洁、屏蔽电磁波等功能。

Claims (3)

1.一种型膜丝化的环锭复合纺纱方法，从环锭细纱机的每一个牵伸机构对应的粗纱卷装(1)退绕下来的短纤维粗纱，依次经导纱杆(4)、喂纱喇叭喂入由后罗拉(11)、后皮辊(10)、中下罗拉(14)、中下皮圈、中上罗拉(13)、中上皮圈、前罗拉(16)、前胶辊(15)组成的牵伸区，牵伸成扁平带状的短纤维须条，短纤维须条经前胶辊(15)和前罗拉(16)啮合形成的前罗拉钳口输出，进入环锭加捻成纱区，加捻形成短纤维纱，短纤维纱经导纱钩(17)、钢领、钢丝圈，最后卷绕到纱管上，其特征在于：在环锭细纱机的每一个牵伸机构的上方设置膜切割牵伸装置，膜切割牵伸装置由承重辊、退绕辊(6)、切割辊(7)、丝条牵伸罗拉(9)、丝条牵伸胶辊(8)、加热器(12)组成，退绕辊(6)上设有耐割圈(5)，切割辊(7)圆周上设有平行排列的环形切刀，耐割圈(5)与切割辊(7)上环形切刀的刀口对应，耐割圈(5)与切割辊(7)之间形成切割区，丝条牵伸罗拉(9)位于丝条牵伸胶辊(8)下方，丝条牵伸罗拉(9)和丝条牵伸胶辊(8)啮合形成丝条牵伸罗拉钳口，丝条牵伸罗拉钳口线的中垂面与切割区的中垂面、前罗拉钳口线的中垂面重合，丝条牵伸罗拉钳口与牵伸区之间形成丝条第一牵伸区，丝条牵伸罗拉钳口与前罗拉钳口之间形成丝条第二牵伸区，在丝条第二牵伸区内设置加热器(12)，加热器(12)的加热槽与丝条牵伸罗拉钳口线、前罗拉钳口线平行；

复合纺纱时，从放置在承重辊和退绕辊(6)之间的膜材卷装(2)退绕下来的膜材，经退绕辊(6)进入由耐割圈(5)与切割辊(7)之间形成的切割区，切割形成均匀铺展的带状复丝，带状复丝经切割区输出后，分别进入第一牵伸区，在第一牵伸区内受到一次牵伸，一次牵伸后的带状复丝经丝条牵伸罗拉钳口输出，进入第二牵伸区，在加热器(12)的加热槽中受热，同时受到二次牵伸，二次牵伸后的带状复丝经前罗拉钳口输出，与经环锭细纱机牵伸区输出的扁平带状短纤维须条一同进入环锭加捻成纱区，进行汇合加捻形成复合纱，复合纱经导纱钩(17)、钢领、钢丝圈，最后卷绕到纱管上。

2.如权利要求1所述的一种型膜丝化的环锭复合纺纱方法，其特征在于：所述的耐割圈(5)为超高强聚乙烯或芳纶或超高强橡胶耐切割材料的一种。

3.如权利要求1所述的一种型膜丝化的环锭复合纺纱方法，其特征在于：所述的环形切刀的刀口相邻之间的间距为0.1至3毫米。