CN109594163A - 石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法 - Google Patents

石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法，通过将水溶性维纶与石墨烯锦纶经开清棉进行圆盘混合，而后经开清、梳棉、预并条制得石墨烯锦纶/维纶混合条，采用维纶伴纺实现石墨烯锦纶的制条，而后将混合条和制备的精梳棉条在第一道并条工序进行混合制得石墨烯锦纶/维纶/棉混合条，而后将混合条在高温水浴中实现维纶溶解，从而得到精准混纺比控制下的石墨烯锦纶/棉混合条，而后将石墨烯锦纶/棉混合条经二道、末道并条实现混合条中两种纤维的更均匀混合，且同时实现棉纤维往维纶溶解后的石墨烯锦纶条中的空隙处的转移，从而实现两种纤维的混合渗透转移混合，而后经粗纱、细纱、络筒制得石墨烯锦纶/棉混纺纱。

Description

石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法
技术领域
本发明属于纺织技术领域，涉及一种新的功能混纺纱的纺制方法，具体为石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法。
背景技术
石墨烯纤维材料研究与开发应用是当前我国纺织行业发展的重点，石墨烯被公认为是“彻底改变21世纪的新材料”，用石墨烯改性锦纶，制成的石墨烯锦纶既保留了锦纶的自身优点，又引入了石墨烯的优良特性。石墨烯锦纶具有抗静电、抗紫外线、抗菌抑菌、低温红外、耐磨耐腐等特点，应用领域广泛。石墨烯锦纶纤维可与棉、莫代尔、竹纤维、粘胶等纤维混合纺纱，使纤维特性得到优化与互补，织成的织物面料具有石墨烯的优良特性，同时耐磨保形、穿着舒适。但是，由于石墨烯锦纶纤维加工工艺不完善，纤维表面摩擦系数小、抱合力差，这不仅关系其后道加工能否顺利进行，严重影响其成纱质量，而且还会阻碍石墨烯锦纶纤维纺织品的开发以及产业化生产。
发明内容
解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，本发明通过采用维纶伴纺实现石墨烯锦纶的制条，有效克服石墨烯锦纶纤维不能单独成条的难题，通过石墨烯锦纶/维纶混合条与精梳棉条在并条工序进行混合制得石墨烯锦纶/维纶/棉混合条，并将其中的维纶溶解从而实现石墨烯锦纶纤维和棉纤维精准混纺比的控制；本发明提供了石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法。
技术方案：石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法，石墨烯锦纶/棉混纺纱由石墨烯锦纶纤维和棉纤维混纺而成，石墨烯锦纶/棉混纺纱生产方法包括以下步骤：
第一步，将平均长度为34.6mm、线密度为1.76dtex的维纶纤维经第一开清棉工序、第一梳棉工序制得维纶生条；
第二步：将纺纱所需的石墨烯锦纶纤维全部人工初步撕扯处理，同时将制备的维纶生条进行撕扯成散纤维状，并将撕扯后的维纶纤维与石墨烯锦纶纤维在清花圆盘混合，而后两者经第二开清棉工序、第二梳棉工序、第一预并条工序制得石墨烯锦纶/维纶预并条，将所截取的样条放入到高温水浴中从而将样条中的维纶纤维进行溶解，而后将溶解了维纶的样条分别进行称重，从而获得每根样条中的石墨烯纤维的精确定量，而后通过计算所有样条内的石墨烯锦纶纤维的定量的平均值得到相应的石墨烯锦纶/维纶预并条中的石墨烯纤维的精确定量；
第三步：将棉纤维经第三开清棉工序、第三梳棉工序、第一精梳工序制得棉精梳条，同时采用称重法测试计算得到相应的棉精梳条的精确定量；
第四步：将第二步制得的石墨烯锦纶/维纶预并条与第三步制得的棉精梳条经第一道并条工序制备得到石墨烯锦纶/维纶/棉混合条，在第一道并条工序的混合过程中，采用8根条子喂入，此过程中根据最终的石墨烯锦纶/棉混纺纱中的石墨烯纤维和棉纤维所需的混纺比要求，以及第二步测试得到的石墨烯锦纶/维纶预并条中的石墨烯纤维的精确定量和第三步测试得到的棉精梳条的精确定量得到第一道并条中的采用的石墨烯锦纶/维纶预并条和棉精梳条的数量和相应的条子的排列；
第五步：将第四步制得的石墨烯锦纶/维纶/棉混合条放入到高温水浴中从而将样条中的维纶纤维进行溶解，从而得到第一石墨烯锦纶/棉混合条，且在第一石墨烯锦纶/棉混合条中呈现石墨烯锦纶纤维束和棉纤维束交替排列的状态，且其中的石墨烯锦纶纤维束和棉纤维束的数量以及排列与第一道并条工序中所喂入的石墨烯锦纶/维纶预并条和棉精梳条的数量以及排列保持一致，且此时由于将石墨烯锦纶/维纶/棉混合条中的维纶纤维溶解去除，从而使得所得到的第一石墨烯锦纶/棉混合条中存在较大的空隙，从而使得第一石墨烯锦纶/棉混合条的整体结构较为松散，而后将松散的第一石墨烯锦纶/棉混合条经第二道并条工序制得紧实的第二石墨烯锦纶/棉混合条，第二道并条工序中，采用6根第一石墨烯锦纶/棉混合条喂入，且在第二道并条工序中，通过6根第一石墨烯锦纶/棉混合条喂入后的牵伸拉细过程，实现混合条中石墨烯纤维束和棉纤维束在不转移状态下的更加均匀的分布，此过程中，第一石墨烯锦纶/棉混合条中的石墨烯纤维束和纤维束被拉细，同时所得到的第二石墨烯锦纶/棉混合条中交替排列的石墨烯纤维束和纤维束的数量增加，从而实现了第二石墨烯锦纶/棉混合条中石墨烯锦纶纤维和棉纤维的更加均匀的排列，同时由于第一石墨烯锦纶/棉混合条中去除维纶后存在的空隙，使得在牵伸过程中，棉纤维束内的棉纤维会向着去除维纶后的石墨烯纤维束中转移，从而进一步实现第二石墨烯锦纶/棉混合条中石墨烯锦纶纤维和棉纤维的均匀混合，且使得第二石墨烯锦纶/棉混合条的结构变得紧实，从而使得在第二石墨烯锦纶/棉混合条中呈现石墨烯锦纶/棉纤维束和棉纤维束交替排列状态；最后，将第二石墨烯锦纶/棉混合条经第三道并条工序制得石墨烯锦纶/棉混合熟条，第三道并条工序中，采用6根第二石墨烯锦纶/棉混合条喂入，且在第三道并条工序中，通过6根第二石墨烯锦纶/棉混合条喂入后的牵伸拉细过程，实现混合条中石墨烯纤维束和棉纤维束在不转移状态下的更加均匀的分布；
第六步：将第五步制得的石墨烯锦纶/棉混合熟条依次经粗纱工序、细纱工序、络筒工序制得最终所需的石墨烯锦纶/棉混纺筒纱，其中粗纱工序采用赛络纺纺纱工艺，采用两根石墨烯锦纶/棉混合熟条进行喂入制备得到石墨烯锦纶/棉混纺粗纱，在细纱工序采用赛络纺纺纱工艺，采用两根石墨烯锦纶/棉混纺粗纱进行喂入制备得到石墨烯锦纶/棉混纺纱。
优选的，棉纤维的平均长度为31.5mm。
优选的，棉纤维的线密度为1.59dtex。
优选的，棉纤维的断裂强度为2.67cN/dtex、断裂强力CV为15.7％、断裂伸率为5.8％。
优选的，石墨烯锦纶纤维的平均长度为36.5mm。
优选的，石墨烯锦纶纤维的线密度为1.64dtex。
优选的，石墨烯锦纶纤维的断裂强度为3.45cN/dtex、断裂强力CV为16.38％、断裂伸率为59.2％。
优选的，混纺纱内的85％-95％的棉纤维分布在混纺纱的横截面内的外部、5％-10％的石墨烯锦纶纤维分布在混纺纱的横截面内的外部，从而实现棉纤维主体分布在混纺纱的外部、石墨烯锦纶纤维主体分布在混纺纱的内部的整体的纱线结构。
优选的，混纺纱的横截面的中心部位分布的棉纤维与石墨烯锦纶纤维为相互的交缠状态，从而实现混纺纱的整体紧实的状态。
优选的，第二步中，在制备得到的石墨烯锦纶/维纶预并条中随机截取长度为10m的样条5-10根。
有益效果：本发明所述石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法通过采用维纶伴纺实现石墨烯锦纶的制条，有效克服石墨烯锦纶纤维不能单独成条的难题，通过石墨烯锦纶/维纶混合条与精梳棉条在并条工序进行混合制得石墨烯锦纶/维纶/棉混合条，并将其中的维纶溶解从而实现石墨烯锦纶纤维和棉纤维精准混纺比的控制。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
以制备混纺比为40/60、线密度为14.8tex的石墨烯锦纶/棉混纺纱为例，采用的具体设备如下：
石墨烯锦纶纤维与维纶纤维：FA002C型抓棉机→FA035B型混棉机→FA106A型开棉机→FA161型给棉机→A076E型成卷机→FA201B型梳棉机→JWF1310型并条机；
棉纤维：A002D型抓棉机→A035C型混开棉机→FA106B型开棉机→A092型给棉机→A076F型成卷机→FA231C型梳棉机→FA311型并条机→E32型条卷机→E65型精梳机；
石墨烯锦纶与维纶纤维预并条﹢精梳棉条：JWF1310型并条机﹙三道并条﹚→JWF1415型粗纱机→EJM128K型细纱机→AUTOCONER X5型自动络筒机。
其中，对于开清棉工序：石墨烯锦纶纤维堆积蓬松，表面摩擦系数小，抱合力差，必须对石墨烯锦纶纤维进行预处理以增强其可纺性能，预处理中将3％的抗静电剂与温水混合稀释后喷撒在石墨烯锦纶纤维上,经过24h的堆仓养生后将石墨烯锦纶纤维全部人工初步撕扯，同时以一定比例撕扯维纶条，与石墨烯锦纶纤维在清花圆盘混合，预处理之后的石墨烯锦纶纤维，增强两种纤维之间的摩擦力和抱合力，改善清花工序石墨烯锦纶纤维成卷质量，生成的卷子表面状态较好，可以在梳棉工序顺利退卷进行生产。
对于梳棉工序：石墨烯锦纶纤维强力较高、断裂伸长率较大，但是纤维的摩擦系数较小，抱合力较差，在梳棉过程中纤维容易沉积在针齿之间，造成纤维转移困难，为了使纤维能够顺利地转移，采用适当提高锡林和刺辊的速度比的方法，锡林速度高，分梳转移能力强，有利于提高产品的质量；刺辊与锡林之间的隔距偏小，有利于纤维自刺辊向锡林转移；锡林与盖板之间的隔距应比纺棉时大，以防止纤维缠绕锡林；采用适中的盖板速度，在提高盖板除杂效率、减少棉结的同时使得盖板花增加也缓慢一些；锡林与道夫之间的隔距适当偏小，可避免出现云斑或使棉结增多；优选纺化学纤维的配套针布，在保证良好的分梳、除杂的同时又减小纤维损伤，尽可能使束状纤维分散成单纤维；适当降低刺辊速度，减少纤维损伤，降低短绒率；梳棉工序主要工艺参数：盖板速度89.8m/min，锡林速度335r/min，刺辊速度224r/min，给棉板-刺辊隔距0.254mm，刺辊—除尘刀隔距3.302mm，刺棍—预分梳板隔距3.048mm、5.08mm、5.08mm、14.986mm，锡林与盖板隔距2.286mm、2.032mm、1.778mm、10778mm、2.032mm。
对于并条工序：棉精梳条与石墨烯锦纶/维纶混合条在并条机上合并，要求采用适当的隔距，适当的牵伸倍数，合理的前后区牵伸分配，考虑到牵伸过程中纤维的回弹性，并条工序宜采用小牵伸倍数，同时要尽量减少纤维的牵伸变形，改善伸直度，减少突发性纱疵；第一道并条中，由于喂入条机的生条中有石墨烯锦纶/维纶两种纤维，排列比较混乱，第一道并条的后区牵伸稍大，提高纤维伸直平行度，改善条干均匀度，二、三道后区牵伸宜小，三道总牵伸宜大，这样有利于纤维的伸直，消除棉条中后弯钩纤维；另外要定期做好清洁工作，防止纤维缠绕牵伸部件，以减少纱疵；牵伸形式采用三上三下下压式压力棒附导向上罗拉曲线牵伸；石墨烯锦纶纤维表面光滑、无卷曲，抱合力较差，因此罗拉加压应适当增加同时减小喇叭口直径，保持牵伸力握持力相适应，使得条子在牵伸过程中不易滑脱，有效控制纤维，从而改善条干均匀度、不易断头，同时罗拉速度也要适当降低，防止断头；并条胶辊加压118N、362N、392N、362N，罗拉隔距10mm、16mm，出条速度260m/min。
对于粗纱工序：要注意温湿度的要求，根据纤维的性质，采用“较大的后区罗拉隔距、较小的后区牵伸倍数、小张力、重加压、大捻度、低车速”的工艺原则；由于纤维表面摩擦系数小，大捻度小张力及较小的后区牵伸可有效防止意外牵伸而影响粗纱条干；石墨烯锦纶纤维的表面摩擦系数小，纤维与纤维之间抱合力小，表面光滑无卷曲，应偏大掌握粗纱捻系数有利于增加纤维间抱合力，减少粗纱意外伸长和断头，减少成纱毛羽和改善成纱质量；设置捻度54.1捻/m，粗纱干定量3.2g/10m，粗纱锭速设置为950r/mim，可以减少粗纱断头，并改善条干，粗纱牵伸倍数设置为11.67倍，其他的主要工艺参数：设置适当的钳口隔距来控制浮游纤维，降低条干不匀，设置钳口隔距为6.5mm、前罗拉转速设为203r/mim，来提高生产效率；根据纤维长度，设置罗拉隔距12mm、28mm、35mm。
对于细纱工序：采用三罗拉网格圈负压式集聚纺与赛络纺相结合的纺纱方法，纺制14.7tex机织纱；石墨烯锦纶纤维表面光滑，摩擦系数小，纤维间抱合力小，纤维间产生滑移，纤维变速点很不稳定，从而产生滑移，使纤维在牵伸中前后失控，是影响条干不匀和强力偏低的关键所在；牵伸分配时，前区比后区控制浮游纤维的作用强，因此后区牵伸倍数较前区牵伸倍数偏小掌握；另外后区罗拉隔距要加大，罗拉加压要足够；合理选用钢领钢丝圈，适当降低锭子转速，减少断头；细纱工序主要工艺参数：罗拉隔距18mm、35mm，选用BS7/0型钢丝圈，胶辊型号采用蓝翔LX966，锭子转速14000r/min，隔距块3.0mm，前罗拉转速191r/mim，捻系数369。
对于络筒工序：石墨烯锦纶/棉混纺纱强力偏低，必须减小络纱张力；同时，络筒速度不宜过大，以免影响成纱质量，在不影响正常生产的情况下，槽筒速度偏低掌握，选择800m/min；合理设定空气捻接器参数，控制好捻接头质量，合理设定电子清纱参数，确保有害纱疵被有效清除。
所纺的石墨烯锦纶/棉混纺筒纱的性能测试指标如下：
捻系数369，条干CV14.05％，-40％细节321.7个/km，-50％细节12.9个/km，+35％粗节567个/km，+50％粗节890.6个/km，+140％棉结467.9个/km，+200％棉结132.6个/km，毛羽H值3.05，断裂强力205.1cN，强力CV6.9％，伸长率6.07％。

Claims (10)

1.石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法，其特征在于，石墨烯锦纶/棉混纺纱由石墨烯锦纶纤维和棉纤维混纺而成，石墨烯锦纶/棉混纺纱生产方法包括以下步骤：
第一步，将平均长度为34.6mm、线密度为1.76dtex的维纶纤维经第一开清棉工序、第一梳棉工序制得维纶生条；
第二步：将纺纱所需的石墨烯锦纶纤维全部人工初步撕扯处理，同时将制备的维纶生条进行撕扯成散纤维状，并将撕扯后的维纶纤维与石墨烯锦纶纤维在清花圆盘混合，而后两者经第二开清棉工序、第二梳棉工序、第一预并条工序制得石墨烯锦纶/维纶预并条，将所截取的样条放入到高温水浴中从而将样条中的维纶纤维进行溶解，而后将溶解了维纶的样条分别进行称重，从而获得每根样条中的石墨烯纤维的精确定量，而后通过计算所有样条内的石墨烯锦纶纤维的定量的平均值得到相应的石墨烯锦纶/维纶预并条中的石墨烯纤维的精确定量；
第三步：将棉纤维经第三开清棉工序、第三梳棉工序、第一精梳工序制得棉精梳条，同时采用称重法测试计算得到相应的棉精梳条的精确定量；
第四步：将第二步制得的石墨烯锦纶/维纶预并条与第三步制得的棉精梳条经第一道并条工序制备得到石墨烯锦纶/维纶/棉混合条，在第一道并条工序的混合过程中，采用8根条子喂入，此过程中根据最终的石墨烯锦纶/棉混纺纱中的石墨烯纤维和棉纤维所需的混纺比要求，以及第二步测试得到的石墨烯锦纶/维纶预并条中的石墨烯纤维的精确定量和第三步测试得到的棉精梳条的精确定量得到第一道并条中的采用的石墨烯锦纶/维纶预并条和棉精梳条的数量和相应的条子的排列；
第五步：将第四步制得的石墨烯锦纶/维纶/棉混合条放入到高温水浴中从而将样条中的维纶纤维进行溶解，从而得到第一石墨烯锦纶/棉混合条，且在第一石墨烯锦纶/棉混合条中呈现石墨烯锦纶纤维束和棉纤维束交替排列的状态，且其中的石墨烯锦纶纤维束和棉纤维束的数量以及排列与第一道并条工序中所喂入的石墨烯锦纶/维纶预并条和棉精梳条的数量以及排列保持一致，且此时由于将石墨烯锦纶/维纶/棉混合条中的维纶纤维溶解去除，从而使得所得到的第一石墨烯锦纶/棉混合条中存在较大的空隙，从而使得第一石墨烯锦纶/棉混合条的整体结构较为松散，而后将松散的第一石墨烯锦纶/棉混合条经第二道并条工序制得紧实的第二石墨烯锦纶/棉混合条，第二道并条工序中，采用6根第一石墨烯锦纶/棉混合条喂入，且在第二道并条工序中，通过6根第一石墨烯锦纶/棉混合条喂入后的牵伸拉细过程，实现混合条中石墨烯纤维束和棉纤维束在不转移状态下的更加均匀的分布，此过程中，第一石墨烯锦纶/棉混合条中的石墨烯纤维束和纤维束被拉细，同时所得到的第二石墨烯锦纶/棉混合条中交替排列的石墨烯纤维束和纤维束的数量增加，从而实现了第二石墨烯锦纶/棉混合条中石墨烯锦纶纤维和棉纤维的更加均匀的排列，同时由于第一石墨烯锦纶/棉混合条中去除维纶后存在的空隙，使得在牵伸过程中，棉纤维束内的棉纤维会向着去除维纶后的石墨烯纤维束中转移，从而进一步实现第二石墨烯锦纶/棉混合条中石墨烯锦纶纤维和棉纤维的均匀混合，且使得第二石墨烯锦纶/棉混合条的结构变得紧实，从而使得在第二石墨烯锦纶/棉混合条中呈现石墨烯锦纶/棉纤维束和棉纤维束交替排列状态；最后，将第二石墨烯锦纶/棉混合条经第三道并条工序制得石墨烯锦纶/棉混合熟条，第三道并条工序中，采用6根第二石墨烯锦纶/棉混合条喂入，且在第三道并条工序中，通过6根第二石墨烯锦纶/棉混合条喂入后的牵伸拉细过程，实现混合条中石墨烯纤维束和棉纤维束在不转移状态下的更加均匀的分布；
第六步：将第五步制得的石墨烯锦纶/棉混合熟条依次经粗纱工序、细纱工序、络筒工序制得最终所需的石墨烯锦纶/棉混纺筒纱，其中粗纱工序采用赛络纺纺纱工艺，采用两根石墨烯锦纶/棉混合熟条进行喂入制备得到石墨烯锦纶/棉混纺粗纱，在细纱工序采用赛络纺纺纱工艺，采用两根石墨烯锦纶/棉混纺粗纱进行喂入制备得到石墨烯锦纶/棉混纺纱。
2.根据权利要求1所述的石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法，其特征在于，棉纤维的平均长度为31.5mm。
3.根据权利要求1所述的石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法，其特征在于，棉纤维的线密度为1.59dtex。
4.根据权利要求1所述的石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法，其特征在于，棉纤维的断裂强度为2.67cN/dtex、断裂强力CV为15.7％、断裂伸率为5.8％。
5.根据权利要求1所述的石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法，其特征在于，石墨烯锦纶纤维的平均长度为36.5mm。
6.根据权利要求1所述的石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法，其特征在于，石墨烯锦纶纤维的线密度为1.64dtex。
7.根据权利要求1所述的石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法，其特征在于，石墨烯锦纶纤维的断裂强度为3.45cN/dtex、断裂强力CV为16.38％、断裂伸率为59.2％。
8.根据权利要求1所述的石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法，其特征在于，混纺纱内的85％-95％的棉纤维分布在混纺纱的横截面内的外部、5％-10％的石墨烯锦纶纤维分布在混纺纱的横截面内的外部，从而实现棉纤维主体分布在混纺纱的外部、石墨烯锦纶纤维主体分布在混纺纱的内部的整体的纱线结构。
9.根据权利要求1所述的石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法，其特征在于，混纺纱的横截面的中心部位分布的棉纤维与石墨烯锦纶纤维为相互的交缠状态，从而实现混纺纱的整体紧实的状态。
10.根据权利要求1所述的石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法，其特征在于，第二步中，在制备得到的石墨烯锦纶/维纶预并条中随机截取长度为10m的样条5-10根。
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