CN107059186A - 一种型膜丝化的涡流复合纺纱方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种型膜丝化的涡流复合纺纱方法，属纺织技术领域。本发明在涡流纺纱机每一个牵伸机构前罗拉钳口的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，切割成均匀铺展的带状复丝，丝化型膜，改变传统喷丝孔线性喷射成丝法；复丝经第一、第二牵伸区进行牵伸细化，形成增强细化的纳微丝，复丝中纳微丝条与经涡流纺纱机牵伸区输出的短纤须条充分混合，丝条夹持须条短纤头端进入涡流纺纱器静止纺锭的中空引纱通道中，短纤维尾端经涡流包缠在丝条和短纤头端上，形成纳微丝条与短纤均匀混合包缠的涡流复合纱，解决了涡流复合纺纱时长丝、纳米纤维与常规短纤难以均匀混合和抱捻的难题，有效融合了膜产业与纺织产业。

Description

一种型膜丝化的涡流复合纺纱方法

技术领域

本发明涉及一种型膜丝化的涡流复合纺纱方法，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。

涡流纺纱是利用固定不动的涡流纺纱管，来代替高速回转的纺纱杯和纺纱锭子、钢丝圈进行纺纱的一种新型纺纱方法。20世纪50年代初，美国曾利用液体涡流进行纺纱的试验。1955年以后，先后有德意志联邦共和国、波兰等几个国家研究利用空气涡流进行纺纱。中国1960年开始进行利用空气涡流纺纱的研究。1975年在国际纺织机械展览会上，波兰展出了一台空气涡流纺纱机(PF型)，并建立了一个中间试验车间，使涡流纺纱试用于生产。现行比较成熟、较广泛应用的涡流纺纱机是日本村田研制的MVS型涡流纺纱机。MVS涡流纺纱工艺为：纤维条由给棉罗拉喂入涡流纺纱机的牵伸系统，经过牵伸输出的纤维须条借助气流作用，从输棉管道高速喂入涡流管内。涡流管由芯管和外管两部分组成。外管上开有三只切向的进风口，下端与鼓风机相连，风机不断地从管中抽取空气，外面的空气沿进风口进入涡流管内，产生旋涡状的气流。当旋转向上的气流到达芯管时，与输棉管道进入的纤维汇合，沿涡流管内壁形成一个凝聚纤维环，稳定地围绕涡流管轴线，高速回转，将纤维加捻成纱，从导纱孔中连续不断地由引出罗拉引出卷绕成筒子。MJS涡流纺与MVS纺纱工艺相类似，不同之处在于是从涡流管的外管上的三只切向进风口纱射入气流，在涡流管内形成涡旋气流进行纺纱。由于用涡流代替机械的加捻和凝聚作用而不需要回转的机件，因而具有速度快、产量高、工艺流程短、制成率高等优势。涡流纺纱线优势在于：具有环锭纱线外观结构，且毛羽甚至比环锭纱还要少，纱线耐磨性高；纱体中纤维堆砌密度低，压缩回弹性优异等。然而，现有涡流纺技术存在局限和瓶颈问题：首先，纤维须条保持为不加入捻度的状态被引入涡流室，进入涡流室内的纤维须条在涡流成纱过程中，受到气流抽拔作用，部分纤维能够克服周边纤维的摩擦抱合力而脱离纱体，随进入到排出通道中的气流排出，形成落纤，导致纱线成型质量下降、原料浪费；其次，喷气涡流纺是通过涡流推动自由端纱尾作环形高速回转加捻而成纱，属于自由端非握持纺纱，导致纺纱过程中对纤维的握持力不足，纤维内外转移程度低，纤维抱合程度差，纺纱强力较低，抱合力差、刚度大的纤维无法成纱。研究表明：喷气涡流纺纱线内部呈平行状的芯部纤维约占21％，环锭纺纱线内部呈螺旋状的芯部纤维约占55％，导致涡流纺纱线甚至仅是环锭纱线强度的66％(A.K.Soe,M.Takahashi,M.Nakajima,T.Matsuo and T.Matsumoto,Textile Res.J.74:819-826,2004.)。因此，涡流纺技术具有成纱结构中纤维抱合力差、纺纱强力低、可纺纤维原料范围有限等局限和瓶颈问题。因此，涡流纺对于纤维品质、纤维条成形品质要求高，模量大的纤维、成形差的纤维条都无法满足高效、高品质涡流纺纱的要求。针对上述技术问题，目前常规增加涡流纺成纱强度的方法是采用或设计较大的纺纱捻系数，增加短纤维须条成纱时加捻力度，促使成纱结构更加紧密、成纱纱体内纤维间接触更充分、抱合力更大，实现成纱强度的较大提高；但是常规方法增强纱线强度，也改变了纱线结构，较大捻度的纱线紧密，强力增加的同时，硬度增加，不适合对柔软性能要求较高的针织生产，一般只用作机织纱。由于涡流纺纱成纱强度低的核心机制是纱体内纤维内外转移率低造成的纤维间抱合力差，只通过加强涡流力度来增加捻度，不但对纱线强度增加量较小、纱线硬挺度提高，而且能耗增加。另一类解决方案是采用长丝复合法。目前主要采取包芯复合纺纱的方法提高涡流纱强伸性能：中国专利公开号CN101368305，公开日2010.06.02，发明创造名称为一种可生产包芯纱的喷气涡流纺纱装置，该申请公案提供了一种可生产包芯纱的喷气涡流纺纱装置，能使得短纤维束对芯丝进行均匀包缠，所生产的包芯纱质量均匀，一定程度上改善了涡流纺纱线拉伸断裂强力。中国专利公开号CN101012581，公开日2007.08.08，发明创造名称为喷气涡流纺包芯纱加工装置，该申请公案提供了一种喷气涡流纺包芯纱加工装置，生产涡流纺长丝复合包芯纱，一定程度上改善了涡流纺纱纱线的强力。然而，按照上述公案所纺涡流纱，纤维之间抱合力没有改善，而且长丝和短纤维之间易发生滑移，纱线耐磨性能、结构稳定性仍旧很差。

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涡流复合成纱中的问题。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、与常规短纤维涡流复合加捻成纱时，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和纳米纤维与常规短纤维涡流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涡流复合纺纱方法。为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：

一种型膜丝化的涡流复合纺纱方法，从涡流纺纱机的每一个牵伸机构对应的条筒中引入的短纤维条，经喂入喇叭喂入由后罗拉、后胶辊、中后罗拉、中后胶辊、中前罗拉、中前胶辊、中前下皮圈、中前上皮圈、前罗拉、前胶辊组成的牵伸区，牵伸成的短纤维须条，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，连续进入涡流纺纱器的入纤通道内，短纤维须条中的纤维头端在导针引导作用下进入涡流纺纱器的静止纺锭的中空引纱通道中，短纤维须条中的纤维尾端在涡旋气流作用下包缠在纤维头端上形成涡流纱，涡流纱经中空引纱通道输出，经引纱辊、检测器、张力控制器、上蜡装置，最终卷绕到筒管上，该方法采用在涡流纱机的每一个牵伸机构的前罗拉钳口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，带状复丝中的丝条与经涡流纺纱机牵伸区输出的短纤维须条充分混合，形成丝条与短纤维充分混合的复合纤维条，复合纤维条连续进入涡流纺纱器的入纤通道内，复合纤维条中的丝条夹持短纤维头端在导针引导作用下进入涡流纺纱器的静止纺锭的中空引纱通道中，复合纤维条中的短纤维尾端在涡旋气流作用下包缠在丝条和短纤维头端上形成涡流复合纱，涡流复合纱经中空引纱通道输出涡流纺纱器外，经引纱辊、检测器、张力控制器、上蜡装置，最终卷绕到筒管上

所述的耐割圈为超高强聚乙烯或芳纶或超高强橡胶等弹性耐切割材料的一种。

所述的相邻环形切刀的刀口之间的间距为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涡流复合纺纱方法，其优点在于：本发明采用在涡流纺纱机的每一个牵伸机构的前罗拉钳口的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涡流纺纱机牵伸区输出的短纤维须条充分混合，形成丝条与短纤维充分混合的复合纤维条，复合纤维条进入涡流纺纱器的入纤通道内，复合纤维条中的丝条夹持短纤维头端在导针引导作用下进入涡流纺纱器的静止纺锭的中空引纱通道中，复合纤维条中的短纤维尾端在涡旋气流作用下包缠在丝条和短纤维头端上，形成涡流复合纱，由于带状复丝夹持短纤维头端进行包缠成纱，不仅提高复丝中丝条与短纤维混合均匀度和抱合强度，而且降低纺纱落纤、提高纤维利用率和成纱条干均匀度，使得较少短纤维量就能满足涡流纺纱抱合条件，提升了涡流纺纱支数，形成了纳微丝条与短纤维须条均匀混合加捻的细特涡流复合纱，解决了涡流复合纺纱长丝、纳米纤维与常规短纤难以均匀混合、充分抱合加捻的难题，快速实现了型膜膜材的丝化、细化、与常规纺织短纤维涡流包缠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。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种型膜丝化的涡流复合纺纱方法作进一步详细描述。

见附图。

一种型膜丝化的涡流复合纺纱方法，从涡流纺纱机的每一个牵伸机构对应的条筒中引入的短纤维条，经喂入喇叭喂入由后罗拉、后胶辊、中后罗拉、中后胶辊、中前罗拉、中前胶辊、中前下皮圈、中前上皮圈、前罗拉10、前胶辊组成的牵伸区，牵伸成的短纤维须条，短纤维须条经前胶辊和前罗拉10啮合形成的前罗拉钳口输出，连续进入涡流纺纱器11的入纤通道内，该方法采用在涡流纱机的每一个牵伸机构的前罗拉钳口的上方设置膜切割牵伸装置，膜切割牵伸装置由承重辊6、退绕辊5、切割辊4、丝条牵伸罗拉8、丝条牵伸胶辊7、加热器9组成，在承重辊6和退绕辊5之间设置隔离棒2，每一对隔离棒2与摩擦纺纱机每一个牵伸系统的前胶辊对应，有效限位型膜膜材卷装1退绕下来的膜材顺利进入对应的涡流纺纱机每一个前罗拉钳口中，退绕辊5上设有耐割圈3，耐割圈3为超高强聚乙烯或芳纶或超高强橡胶等弹性耐切割材料的一种，切割辊4圆周上设有平行排列的环形切刀，相邻环形切刀的刀口之间的间距为0.1至3毫米，相邻环形切刀的刀口之间的间距越小，切割牵伸后形成的丝条细度越细，切割辊4圆周上设有平行排列的环形切刀，耐割圈3与切割辊4上环形切刀的刀口对应，耐割圈3与切割辊4之间形成切割区，丝条牵伸罗拉8位于丝条牵伸胶辊7下方，丝条牵伸罗拉8和丝条牵伸胶辊7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9，加热器9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9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9通过引线外接24-36伏的低压安全电源；

复合纺纱时，涡流纺纱机的涡流纺纱器11通过管道外接空气压缩机，使得涡流纺纱器11的涡流室内获得5兆帕的气压流体射流，形成涡旋气流场；将型膜膜材卷装1放置在承重辊6和退绕辊5之间，且位于一对隔离棒2之间，即型膜膜材卷装1的两侧各有一只隔离棒2，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9通过引线外接安全电源，将加热器9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9进行加热，或通电将加热器9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6和退绕辊5之间的膜材卷装1退绕下来的膜材，经退绕辊5进入由耐割圈3与切割辊4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，丝化所得的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9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，二次牵伸后的带状复丝经前罗拉钳口输出，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；带状复丝中细化后的纳微丝条与经涡流纺纱机牵伸区输出的短纤维须条充分混合，形成纳微丝条与短纤维充分混合的复合纤维条，复合纤维条连续进入涡流纺纱器11的入纤通道内，复合纤维条中的丝条夹持短纤维头端在导针引导作用下进入涡流纺纱器11的静止纺锭的中空引纱通道中，复合纤维条中的短纤维尾端在涡旋气流作用下包缠在丝条和短纤维头端上形成涡流复合纱，由于带状复丝夹持短纤维头端进行包缠成纱，不仅提高复丝中丝条与短纤维混合均匀度和抱合强度，而且降低纺纱落纤、提高纤维利用率和成纱条干均匀度，使得较少短纤维量就能满足涡流纺纱抱合条件，提升了涡流纺纱支数，形成了纳微丝条与短纤维须条均匀混合加捻的细特涡流复合纱，解决了涡流复合纺纱长丝、纳米纤维与常规短纤难以均匀混合、充分抱合加捻的难题，快速实现了型膜膜材的丝化、细化、与常规纺织短纤维涡流包缠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；涡旋气流包缠加捻形成的涡流复合纱经中空引纱通道输出涡流纺纱器11外，经引纱辊、检测器、张力控制器、上蜡装置，最终卷绕到筒管上。

下面结合各材质的型膜膜材丝化的涡流复合纺纱过程，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涡流复合加捻成纱。

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3为高强聚乙烯耐切割材料；切割辊4圆周上相邻环形切刀的刀口之间的间距为0.1毫米；加热器9通过引线外接24伏特的安全电源，将加热器9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1放置在承重辊6和退绕辊5之间，从膜材卷装1退绕下来的膜材经退绕辊6进入由耐割圈3与切割辊5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，经前罗拉钳口输出；棉条选用13.1克/5米，从条筒中引入的棉条经涡流纺纱机的罗拉牵伸区牵伸87倍后，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10啮合形成的前罗拉钳口输出，牵伸区输出的短纤维须条与带状复丝中的纳微丝条充分混合，形成纳微丝条与短纤维充分混合的复合纤维条，复合纤维条连续进入涡流纺纱器11的入纤通道内，复合纤维条中的丝条夹持短纤维头端在导针引导作用下进入涡流纺纱器11的静止纺锭的中空引纱通道中，复合纤维条中的短纤维尾端在涡旋气流作用下包缠在丝条和短纤维头端上形成涡流复合纱，由于带状复丝夹持短纤维头端进行包缠成纱，不仅提高复丝中丝条与短纤维混合均匀度和抱合强度，而且降低纺纱落纤、提高纤维利用率和成纱条干均匀度，使得较少短纤维量就能满足涡流纺纱抱合条件，提升了涡流纺纱支数，形成了纳微丝条与短纤维须条均匀混合加捻的细特涡流复合纱。试验对比结果为：原有尼龙网孔膜强力为20.0cN，不喂入尼龙网孔膜仅棉条纺纱所得纱线强力为152.3cN，断裂伸长率为4.5％，纱线条干CVm％为12.1，纱线乌斯特毛羽H值为3.0；本发明将尼龙网孔膜丝化后与棉纤维复合纺纱所得纱线的强力为187.7cN，断裂伸长率为5.4％，纱线条干CVm％为11.1，纱线乌斯特毛羽H值为2.9，由此看出复合纱线成纱品质改善，特别是成纱强力大幅提高；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917纳米，实现了纳微级细旦聚酰胺丝条与常规棉纤维的涡流复合成纱。采用本方法最高的棉纱复合成纱细度为80英支涡流棉纱，纺纱效率为98％；而采用常规涡流纺仅能纺织的最高棉纺纱线支数为60英支，纺纱效率仅76％。

实施例2

采用聚砜(PSF)纳米纤维膜丝化与羊毛纤维涡流复合加捻成纱。

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圆周上相邻环形切刀的刀口之间的间距为3毫米；加热器9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1放置在承重辊6和退绕辊5之间，从膜材卷装1退绕下来的膜材经退绕辊5进入由耐割圈3与切割辊4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，PSF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，经前罗拉钳口输出；羊毛条选用11.0克/5米，从条筒中引入的羊毛条经罗拉牵伸区牵伸97倍后，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10啮合形成的前罗拉钳口输出，牵伸区输出的短纤维须条与带状复丝中的纳微丝条充分混合，形成纳微丝条与短纤维充分混合的复合纤维条，复合纤维条连续进入涡流纺纱器11的入纤通道内，复合纤维条中的丝条夹持短纤维头端在导针引导作用下进入涡流纺纱器11的静止纺锭的中空引纱通道中，复合纤维条中的短纤维尾端在涡旋气流作用下包缠在丝条和短纤维头端上形成涡流复合纱，由于带状复丝夹持短纤维头端进行包缠成纱，不仅提高复丝中丝条与短纤维混合均匀度和抱合强度，而且降低纺纱落纤、提高纤维利用率和成纱条干均匀度，使得较少短纤维量就能满足涡流纺纱抱合条件，提升了涡流纺纱强度。试验对比结果为：原有PSF纳米纤维膜强力为12.0cN，不喂入PSF纳米纤维膜仅羊毛条不能再涡流纺机上进行成纱和纺制，这是因为羊毛有卷曲较大，头端无法顺利插入纺锭中空轴通道进行纺纱；采用本发明将PSF纳米纤维膜丝化后与羊毛纤维能够顺利进行复合纺纱，所得纱线的强力为178.2cN，断裂伸长率为7.0％，纱线条干CVm％为16.5，纱线乌斯特毛羽H值为4.2；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羊毛纤维的涡流复合成纱；外露在涡流复合纱体表层的部分PSF丝条，体现出较高的表层柔软度、蓬松度和拒水等功能。

实施例3

采用无机铜膜丝化与苎麻纤维涡流复合加捻成纱。

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4圆周上相邻环形切刀的刀口之间的间距为1毫米；加热器9通过引线外接36伏特的安全电源，将加热器9的加热槽内壁壁面加热至60℃；将成型的铜质薄膜膜材卷装1放置在承重辊6和退绕辊5之间，从膜材卷装1退绕下来的膜材经退绕辊5进入由耐割圈3与切割辊5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，经前罗拉钳口输出；苎麻条选用15.0克/5米，从条筒中引入的羊毛条经罗拉牵伸区牵伸97倍后，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10啮合形成的前罗拉钳口输出，牵伸区输出的短纤维须条与带状复丝中的纳微丝条充分混合，形成纳微丝条与短纤维充分混合的复合纤维条，复合纤维条连续进入涡流纺纱器11的入纤通道内，复合纤维条中的丝条夹持短纤维头端在导针引导作用下进入涡流纺纱器11的静止纺锭的中空引纱通道中，复合纤维条中的短纤维尾端在涡旋气流作用下包缠在丝条和短纤维头端上形成涡流复合纱，由于带状复丝夹持短纤维头端进行包缠成纱，不仅提高复丝中丝条与短纤维混合均匀度和抱合强度，而且降低纺纱落纤、提高纤维利用率和成纱条干均匀度，使得较少短纤维量就能满足涡流纺纱抱合条件，提升了涡流纺纱强度。试验对比结果为：原有铜质薄膜强力为127.3cN，不喂入铜质薄膜仅苎麻条纺纱所得纱线强力为166.2cN，断裂伸长率为4.1％，纱线条干CVm％为17.1，纱线乌斯特毛羽H值为5.5，涡流纺纱机效率为60％；本发明将铜质薄膜丝化后与苎麻纤维复合纺纱所得纱线的强力为301.3cN，断裂伸长率为5.2％，纱线条干CVm％为15.8，纱线乌斯特毛羽H值为4.4，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；涡流复合纱体中铜丝条，体现出复合纱线织物的屏蔽电磁波等功能。

Claims (3)

1.一种型膜丝化的涡流复合纺纱方法，从涡流纺纱机的每一个牵伸机构对应的条筒中引入的短纤维条，经喂入喇叭喂入由后罗拉、后胶辊、中后罗拉、中后胶辊、中前罗拉、中前胶辊、中前下皮圈、中前上皮圈、前罗拉(10)、前胶辊组成的牵伸区，牵伸成的短纤维须条，短纤维须条经前胶辊(12)和前罗拉(14)啮合形成的前罗拉钳口输出，连续进入涡流纺纱器(11)的入纤通道内，短纤维须条中的纤维头端在导针引导作用下进入涡流纺纱器(11)的静止纺锭的中空引纱通道中，短纤维须条中的纤维尾端在涡旋气流作用下包缠在纤维头端上形成涡流纱，涡流纱经中空引纱通道输出，经引纱辊、检测器、张力控制器、上蜡装置，最终卷绕到筒管上，其特征在于：在涡流纱机的每一个牵伸机构的前罗拉钳口的上方设置膜切割牵伸装置，膜切割牵伸装置由承重辊(6)、退绕辊(5)、切割辊(4)、丝条牵伸罗拉(8)、丝条牵伸胶辊(7)、加热器(9)组成，退绕辊(5)上设有耐割圈(3)，切割辊(4)圆周上设有平行排列的环形切刀，耐割圈(3)与切割辊(4)上环形切刀的刀口对应，耐割圈(3)与切割辊(4)之间形成切割区，丝条牵伸罗拉(8)位于丝条牵伸胶辊(7)下方，丝条牵伸罗拉(8)和丝条牵伸胶辊(7)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(9)，加热器(9)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(6)和退绕辊(5)之间的膜材卷装(1)退绕下来的膜材，经退绕辊(5)进入由耐割圈(3)与切割辊(4)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(9)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，带状复丝中的丝条与经涡流纺纱机牵伸区输出的短纤维须条充分混合，形成丝条与短纤维充分混合的复合纤维条，复合纤维条连续进入涡流纺纱器(11)的入纤通道内，复合纤维条中的丝条夹持短纤维头端在导针引导作用下进入涡流纺纱器(11)的静止纺锭的中空引纱通道中，复合纤维条中的短纤维尾端在涡旋气流作用下包缠在丝条和短纤维头端上形成涡流复合纱，涡流复合纱经中空引纱通道输出涡流纺纱器(11)外，经引 纱辊、检测器、张力控制器、上蜡装置，最终卷绕到筒管上。

2.如权利要求1所述的一种型膜丝化的涡流复合纺纱方法，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等弹性耐切割材料的一种。

3.如权利要求1所述的一种型膜丝化的涡流复合纺纱方法，其特征在于：所述的相邻环形切刀的刀口之间的间距为0.1至3毫米。