CN107326499A - 一种折叠结构变形拉胀纱线的制备方法 - Google Patents

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许巧丽
何玲娥
刘赛
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Abstract

本发明公开了一种折叠结构变形拉胀纱线的制备方法，其特征在于，选择芯纱为弹性长丝的纱线作为原料；采用机械变形、物理变形或其组合变形对纱线的表层纤维或芯纱进行变形处理，赋予纱线表面丝弧或弧圈结构；将纱线表面形成的丝弧或弧圈结构进行折叠，将折叠拉胀结构引入纱线中；将折叠后的纱线进行定型处理，稳定纱线中的折叠结构；对定型后纱线进行后处理或功能性整理，以改善纱线的力学性能、触感风格或视觉风格，或赋予其功能。本发明制备的拉胀纱线具有拉胀性、结构稳定性和良好触觉、视觉效果的优点，且生产效率高，为拉胀纱线的广泛应用提供基础，可用于服装、过滤材料、生物医用、组织工程、光电材料、冲击防护、传感器、复合材料等领域。

Description

一种折叠结构变形拉胀纱线的制备方法
技术领域
本发明涉及一种折叠结构变形拉胀纱线的制备方法，具体涉及一种折叠结构变形拉胀纱线的制备方法，属于纺织服装用拉胀结构材料技术领域。
背景技术
拉胀材料被称为21世纪智能材料之一，柔性拉胀材料，如拉胀纤维、拉胀纱线、拉胀织物等的应用对智能纺织品的开发和应用具有重要意义。近二三十年来，拉胀纺织品的研究引起了人们的关注。拉胀材料是指具有负泊松比的材料，即相对于传统材料在某一方向上受到拉伸(或压缩)时，其垂直于作用力方向会产生收缩(或膨胀)变形，拉胀材料在某一方向上受到拉伸(或压缩)时，其垂直于作用力方向会产生膨胀(或收缩)变形。拉胀纱线又称为负泊比纱线，在一定的轴向拉力作用下，纱线径向轮廓增大。近年来，拉胀纱线的结构设计和成形方法引起了极大的关注，很多学者对其进行了初步探索和研究。专利WO2007/125352A1、专利US2011/0209557A1、专利2011/0039088A1都提出了一种由刚性纱线螺旋包缠在易伸长变形的芯纱上的负泊松比纱线结构，其中专利2011/0039088A1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。专利WO2010/146347A1中涉及到的负泊松比纱线结构为将不可伸长的细线螺旋贯穿到较粗且弹性较大的组分中，在轴向拉力作用下，细线伸直引起外包材料屈曲产生拉胀效应，此结构稳定性较好，但纱线变形受限导致负泊松比效应较小。专利CN2013/103361811A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。
因此现有拉胀复合纱的纺纱装置和方法还不成熟，存在纱线结构不匀、纺纱方法局限性强、不适于连续生产等问题，急需简易且普适的纺纱方法纺制结构均匀稳定且具有拉胀效用的纱线以推广其在各领域的广泛应用。
发明内容
本发明所要解决的问题是：传统螺旋拉胀纱线结构不稳定、视觉效果差。
为了解决上述问题，本发明提供了一种折叠结构变形拉胀纱线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：选择芯纱为弹性长丝的纱线作为原料；
步骤2)：采用机械变形、物理变形或其组合变形对纱线的表层纤维或芯纱进行变形处理，赋予纱线表面丝弧或弧圈结构；
步骤3)：将纱线表面形成的丝弧或弧圈结构进行折叠，将折叠拉胀结构引入纱线中；
步骤4)：将折叠后的纱线进行定型处理，稳定纱线中的折叠结构；
步骤5)：对定型后纱线进行后处理或功能性整理，以改善纱线的力学性能、触感风格或视觉风格，或赋予其功能。
优选地，所述步骤1)中的芯纱为弹性聚合物纤维、天然弹性纤维或弹性结构纤维。
更优选地，所述柔性弹性聚合物纤维为聚氨酯纤维、二烯类弹性纤维、聚烯烃弹性纤维和复合弹性纤维中的任意一种或几种的组合；所述硬性弹性纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维或两者的组合；所述天然弹性纤维为羊毛。
优选地，所述步骤2)中纱线的表层纤维或芯纱具有拉胀效应或无拉胀效应，采用天然纤维、再生纤维和合成纤维中的任意一种或几种的组合。
优选地，所述步骤2)中的变形工艺采用假捻变形、填塞箱变形、齿轮法变形、空气变形和网络变形工艺中的任意一种或几种的组合进行规则紊乱变形、随机紊乱变形或两者结合的方式变形。
优选地，所述步骤3)中折叠方向为：沿轴向、径向或随机方向，每个丝弧或弧圈结构的折叠方向一致或不同方向。
优选地，所述步骤4)中定型方式为空气氧化定型、溶剂挥发定型、高温热定型、常温冷定型、紫外光固化定型、辐射定型、热反应定型、化学反应定型和红外催化热反应定型中的任意一种或几种。
本发明的原理在于通过对具有弹性芯纱的纱线表层进行变形、折叠与定型处理，赋予纱线丝弧或弧圈结构，将折叠拉胀结构引入拉胀纱线中，一方面，在轴向外力作用下，折叠结构打开，纱线表观直径增大，提供纱线的拉胀性；另一方面，在轴向外力去除之后，折叠结构在弹性芯纱恢复力的作用下关闭，纱线表观直径减小，回归原结构。在制备过程中，三个因素很重要，一是弹性芯纱的引入，弹性芯纱提供纱线外力去除后的恢复力；二是变形技术，变形赋予纱线表层结构丝弧或弧圈结构，为折叠结构的形成做准备，同时紊乱纱线结构，增强纤维间的缠结，赋予最终纱线结构稳定性；三是定型工艺，定型工艺可以将变形技术在纱线表层形成的丝弧或弧圈结构稳定折叠，而稳定的折叠结构是形成拉胀必不可少的重要条件。
本发明制备的拉胀纱线同时具有拉胀性、结构稳定性和良好触觉、视觉效果的优点，且生产效率高，为拉胀纱线的广泛应用提供基础，可用于服装、过滤材料、生物医用、组织工程、光电材料、冲击防护、传感器、复合材料等领域。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
①本发明中纱线拉胀效应来源于折叠结构，对纤维原料，尤其纱线表层纤维与长丝种类性能没有特殊要求，适用的纤维与长丝范围广；
②本发明方法由于采用变形工艺，紊乱纱线中纤维结构，增加其相互缠结，形成的拉胀纱线结构稳定，并且具有良好的触觉和视觉效果，与天然纤维和纱线类似；
③本发明提供的方法制备的拉胀纱线采用的纤维与长丝范围广，变形方式与折叠结构定型的方法也灵活多样；
④本发明方法简单，只需要采用传统机械即可，不需要重新设计新机械，成本低，效率高。
附图说明
图1a为折叠结构变形拉胀纱线的示意图；
图1b为折叠结构变形拉胀纱线拉胀时的示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1-5均采用本发明提供的一种折叠结构变形拉胀纱线的制备方法，包含步骤如下：(a)选择芯纱具有弹性的纱线作为原料；(b)采用机械变形、物理变形或其组合变形对具有弹性芯纱的纱线表层纤维进行变形处理，赋予纱线表面丝弧或弧圈结构；(c)将纱线表面形成的丝弧或弧圈结构进行折叠，将折叠拉胀结构引入纱线中，变形后的纱线如图1a所示，其拉胀时的状态如图1b所示；(d)将折叠后的纱线进行定型处理，稳定纱线中的折叠结构；(e)对定型后纱线进行后处理或功能性整理，以改善纱线的力学性能、触感风格或视觉风格，或赋予其功能。
实施例1
采用聚氨酯纤维作为芯纱，涤纶纤维作为表层纤维，对纱线进行空气变形，之后定型形成折叠结构变形拉胀纱线。
实施例2
采用二烯类弹性纤维作为芯纱，聚丙烯腈纤维作为表层纤维，对纱线进行网络变形，之后定型形成折叠结构变形拉胀纱线。
实施例3
采用聚烯烃弹性纤维作为芯纱，聚酰胺纤维作为表层纤维，对纱线进行机械变形，之后定型形成折叠结构变形拉胀纱线。
实施例4
采用加工条件下制得的具有弹性的聚丙烯纤维作为芯纱，普通聚丙烯纤维作为表层纤维，对纱线进行空气变形，之后定型形成折叠结构变形拉胀纱线。
实施例5
采用弹性良好的羊毛纤维作为芯纱，涤纶纤维作为表层纤维，对纱线进行网络变形，之后定型形成折叠结构变形拉胀纱线。

Claims (7)

1.一种折叠结构变形拉胀纱线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：选择芯纱为弹性长丝的纱线作为原料；
步骤2)：采用机械变形、物理变形或其组合变形对纱线的表层纤维或芯纱进行变形处理，赋予纱线表面丝弧或弧圈结构；
步骤3)：将纱线表面形成的丝弧或弧圈结构进行折叠，将折叠拉胀结构引入纱线中；
步骤4)：将折叠后的纱线进行定型处理，稳定纱线中的折叠结构；
步骤5)：对定型后纱线进行后处理或功能性整理，以改善纱线的力学性能、触感风格或视觉风格，或赋予其功能。
2.如权利要求1所述的折叠结构变形拉胀纱线的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的芯纱为弹性聚合物纤维、天然弹性纤维或弹性结构纤维。
3.如权利要求2所述的折叠结构变形拉胀纱线的制备方法，其特征在于，所述柔性弹性聚合物纤维为聚氨酯纤维、二烯类弹性纤维、聚烯烃弹性纤维和复合弹性纤维中的任意一种或几种的组合；所述硬性弹性纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维或两者的组合；所述天然弹性纤维为羊毛。
4.如权利要求1所述的折叠结构变形拉胀纱线的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中纱线的表层纤维或芯纱具有拉胀效应或无拉胀效应，采用天然纤维、再生纤维和合成纤维中的任意一种或几种的组合。
5.如权利要求1所述的折叠结构变形拉胀纱线的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的变形工艺采用假捻变形、填塞箱变形、齿轮法变形、空气变形和网络变形工艺中的任意一种或几种的组合进行规则紊乱变形、随机紊乱变形或两者结合的方式变形。
6.如权利要求1所述的折叠结构变形拉胀纱线的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中折叠方向为：沿轴向、径向或随机方向，每个丝弧或弧圈结构的折叠方向一致或不同方向。
7.如权利要求1所述的折叠结构变形拉胀纱线的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中定型方式为空气氧化定型、溶剂挥发定型、高温热定型、常温冷定型、紫外光固化定型、辐射定型、热反应定型、化学反应定型和红外催化热反应定型中的任意一种或几种。
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