CN112941690B - 一种耐切割复合纱线、纱线加工方法及防护用品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐切割复合纱线、纱线加工方法及防护用品，该复合纱线包括金属单丝，位于复合纱的芯部；无机纤维复丝，平行外覆于金属单丝外周表面；水性粘合剂，分布于无机纤维复丝表面及内部；高强低伸有机复丝，平行外覆于水性粘合剂层外周表面；单包覆结构层或双包覆结构层，包覆于高强低伸有机复丝外侧；复合纱线的加工方法包括无机纤维复丝外覆金属单丝、浸渍处理、烘干及冷却、高强低伸有机复丝外覆复合单丝及单包覆或双包覆等工序，该复合纱主要用于防切割类手套、护袖、围脖、服装或鞋等，本发明方法加工的复合纱的耐切割性能优异，且解决了常规防切割复合纱易刺痒感及芯丝易外露，弯折产生尖角或折痕，易划伤皮肤等问题。

Description

一种耐切割复合纱线、纱线加工方法及防护用品
技术领域
本发明属于复合纱线技术领域，具体涉及一种耐切割复合纱线、纱线加工方法及防护用品。
背景技术
现有的切割伤害防护用品，例如防切割类手套、护袖、围脖、服装或鞋子等，多数采用无机或有机耐切割长丝或单纱或者复合纱线作为纺织原料，对于耐切割等级要求高的防护用品多采用复合耐切割纱线/丝作为纺织原料，现有的复合耐切割纱线/丝一般采用例如玻璃纤维、玄武岩纤维等为代表的无机非金属纤维长丝作为芯丝，外包覆一层或多层其它丝线，或者采用以不锈钢纤维、钨丝等为代表的金属丝作为芯丝，外包覆一层或多层其它丝线。
例如现有专利申请(CN110172777A)公开了一种防割袜及其制作方法，该防割袜由纱线针织而成，该纱线包括耐切割纱线，其耐切割纱线主要由玻璃纤维、石英纤维或陶瓷纤维等的无机纤维或不锈钢丝、镍合金丝、钛合金丝、锰合金丝等的金属丝作为芯材，外包覆芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维或PBO纤维等有机纤维制得；
现有专利申请(US20070062173A1)公开了一种安全服装用复合纱线，该纱线的芯丝材料可以是任何耐切割材料的抗切割芯，例如但不限于聚乙烯，玻璃纤维和金属丝，围绕该芯的包括至少一种聚酯纤维的第一包覆层，包裹在第一包覆层的周围与包覆层捻向相反的至少一种包括低摩擦系数材料的纤维的第二包覆层。
虽然上述现有技术的防切割纱线具有一定的耐切割性能，相同条件下，复合耐切割纱线的耐切割性能优于耐切割长丝或单纱，但以金属丝或无机非金属纤维作为芯纱的复合耐切割纱线仍存在很多问题，例如无机非金属纤维在加工和使用过程中受力(如：弯曲、拉伸、扭结)后单丝容易断裂从包覆外层露出形成毛刺，刺扎皮肤，引起皮肤瘙痒和过敏；金属丝作为芯丝被包覆后，在复合纱弯曲时金属丝容易外露、折弯形成尖锐的尖角或断裂形成尖锐的断口，划伤皮肤，并且现有的耐切割复合纱在弯折后，因金属丝复形(恢复性能)差，容易形成折痕，导致织物层与橡胶涂层间剥离，另外切割时刀口向下压住纱线，刀刃容易直接撞击金属丝，使金属丝表面形成切口受损，使其耐切割性能严重下降。除此之外，上述现有技术的防切割纱线的耐切割性能仍有待进一步的提高。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种表层为包覆结构层，次外层为有机纤维复丝层、再次外层为无机纤维复丝、芯层为金属单丝的耐切割复合纱线。
为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种耐切割复合纱线，所述复合纱包括：
金属单丝，位于所述复合纱线的芯部；
无机纤维复丝，平行外覆于所述金属单丝外周表面；
水性粘合剂，分布于所述无机纤维复丝表面及内部，所述无机纤维复丝表面的所述水性粘合剂形成水性粘合剂层；
高强低伸有机复丝，平行外覆于所述水性粘合剂层外周表面；
单包覆结构层或双包覆结构层，包覆于所述高强低伸有机复丝的外侧。
优选地，所述金属单丝包括但不限于不锈钢丝、钨丝或镍丝，优选地，所述金属单丝的细度为10-60μm。
优选地，所述无机纤维复丝选自玻璃纤维复丝或玄武岩纤维复丝，优选地，所述无机纤维复丝的细度为50-200D。
优选地，所述水性粘合剂选自水性聚氨酯乳液或聚丙烯酸酯乳液，所述水性粘合剂的浓度为20-50wt％。
优选地，所述高强低伸有机复丝选自超高分子量聚乙烯、高强低伸涤纶、芳纶1414或高强维纶的任意一种，所述高强低伸有机复丝的细度为150-400D。
优选地，所述复合纱线的线密度为33.3tex-72.2tex。
优选地，所述单包覆结构层包括短纤维纱线包覆结构层或长丝包覆结构层；所述双包覆结构层为短纤维纱线与短纤维纱线的包覆结构、长丝与长丝的包覆结构或短纤维纱线与长丝的包覆结构，所述双包覆结构层的两层包覆纱线捻向相反。
优选地，所述短纤维纱线包覆结构层的短纤维纱线采用选自棉、麻、毛、涤纶、锦纶、腈纶中的一种纯纺纱或任意两种以上的混纺纱；所述长丝包覆结构层的长丝为锦纶长丝和/或涤纶长丝；所述短纤维纱线的细度为32-80英支，捻系数为260-420，包覆捻度为400-800捻/米；所述长丝的细度为30-100D，包覆捻度为400-800捻/米。
另一方面，本发明的实施例还提供一种耐切割复合纱线的加工方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：无机纤维复丝平行外覆金属单丝，分别控制金属单丝和无机纤维复丝的张力，将金属单丝和无机纤维复丝引入第一导丝轮的引导槽中，使所述无机纤维复丝通过张力作用在第一导丝轮的引导槽中展宽，所述金属单丝位于所述展宽后的无机纤维复丝之上的中间位置，经过所述第一导丝轮引导后形成所述金属单丝位于芯部且无机纤维复丝平行外覆于金属单丝外周表面的第一包覆丝束；
步骤2：浸渍处理，将所述第一包覆丝束喂入盛有水性粘合剂的浸渍池进行浸渍处理，然后将浸渍处理后的所述第一包覆丝束经过淋胶或刮胶，其中所述所述水性粘合剂的浓度为20-50wt％，所述浸渍处理时间为0.5-5s；
步骤3：烘干及冷却，将所述淋胶或刮胶后的第一包覆丝束送入温度为80-120℃的烘箱，处理时间为3-6s，然后经冷风喷嘴进行快速冷却得到复合单丝，其中，冷却温度为5-20℃；
步骤4：高强低伸有机复丝平行外覆所述烘干冷却后的复合单丝，分别控制高强低伸有机复丝和所述烘干冷却后的复合单丝的张力，将高强低伸有机复丝和所述烘干冷却后的复合单丝引入第二导丝轮的引导槽中，使所述高强低伸有机复丝能够通过张力作用在第二导丝轮的引导槽中展宽，所述烘干冷却后的复合单丝位于所述展宽后的高强低伸有机复丝之上的中间位置，经过所述第二导丝轮引导后形成所述烘干冷却后的复合单丝位于芯部且高强低伸有机复丝平行外覆于所述烘干冷却后的复合单丝的第二包覆丝束；
步骤5：单包覆或双包覆，在所述第二包覆丝束外侧采用包覆机构进行单包覆或双包覆后得到所述耐切割复合纱线；其中，所述单包覆采用短纤维纱线或长丝进行包覆，所述双包覆结构层为短纤维纱线与短纤维纱线的包覆结构、长丝与长丝的包覆结构或短纤维纱线与长丝的包覆结构，所述双包覆结构层的两层包覆纱线捻向相反。
优选地，所述金属单丝的张力控制为7-12cN，所述无机纤维复丝的张力为4-6cN，所述烘干冷却后的复合单丝的张力为7-12cN，所述高强低伸有机复丝的张力为4-6cN。
更优选地，所述金属丝选自不锈钢丝、钨丝或镍丝，优选地，所述金属单丝的细度为10-60μm；所述无机纤维复丝选自玻璃纤维复丝或玄武岩纤维复丝，优选地，所述无机纤维复丝的细度为50-200D；所述水性粘合剂选自水性聚氨酯乳液或聚丙烯酸酯乳液；所述高强低伸有机复丝选自超高分子量聚乙烯、高强低伸涤纶、芳纶1414或高强维纶的任意一种，优选地，所述高强低伸有机复丝的细度为150-400D。
更优选地，所述短纤维纱线为选自棉、麻、毛、涤纶、锦纶、腈纶中的一种纯纺纱或任意两种以上的混纺纱；所述长丝为锦纶长丝和/或涤纶长丝；优选地，所述短纤维纱线的细度为32-80英支，捻系数为260-420，包覆捻度为400-800捻/米；所述长丝的细度为30-100D，包覆捻度为400-800捻/米。
另一方面，本发明的实施例还提供了一种采用前述复合纱线生产的防护用品，将前述的复合纱线与氨纶和/或尼龙长丝并列喂入，在针织机上编织成具有防切割性能的针织物；或者将所述复合纱线通过机织设备织造成具有防切割性能的机织物，所述针织物或机织物的防切割性能通过采用EN388标准进行测试，其防切割等级均可达D级以上。
可选地，上述防护用品包括但不限于防切割类手套、护袖、围脖、服装或鞋。
本发明可获得的有益技术效果：
本发明的复合纱线表层采用包覆结构层，次外层为有机纤维复丝、再次外层为无机纤维复丝、芯层为金属单丝的复合纱线，本发明的复合纱线相对现有防切割纱的耐切割性能具有显著提高，该复合纱的针织或机织物采用EN388标准测试，耐切割等级均可达D级以上，其针织或机织物且具有如下性能优势：
1.受到刀口冲击时，该复合纱体会自外向内收缩增密，可以缓解冲击切应力对金属纤维层的破坏，使其在耐受滑动切割时，防护效果更好发挥，避免金属丝表面受损形成切口，使其耐切割性能下降；
2.纱体受力弯曲时，最柔软的有机纤维层在外侧，更利于弯曲变形，同时有机纤维层也会利用自身的形变对无机纤维和金属纤维形成保护，避免无机纤维过度弯曲而折断外露形成毛刺而刺扎皮肤，提高金属纤维弯曲后形变恢复能力，避免金属丝折弯形成尖角或尖锐断口，划伤皮肤；
3.在编织过程中，受到拉伸力作用时，纱体会自外向里收缩，外层有机纤维承受主要拉伸力，可以改善无机纤维和金属纤维受到冲击拉伸力容易断裂的问题；
4.有机纤维层在外侧，且排列松散，更有利于在该复合纱线表面浸胶时天然乳胶、PU胶、丁腈胶乳等液态胶体的渗透与附着，提高粘接牢度。
本发明复合纱线的加工方法，首先将金属单丝和无机纤维复丝复合，利用导丝轮的引导槽在张力条件下使无机纤维复丝展宽平行外覆于金属单丝表面，通过浸胶工艺使水性粘合剂的胶液分布于所述无机纤维复丝表面及内部形成复合单丝，再以同样的方法使有机复丝展宽平行外覆于复合单丝外周，最后通过包覆工艺形成防切割复合纱，该方法利用复丝和单丝的不同特性，使复丝展宽实现在单丝表面的平行外覆，通过浸胶工艺将无机复丝和金属单丝复合化形成复合单丝，在复合单丝外再平行外覆展宽的有机复丝，最后进行常规单包覆或双包覆，得到了具有密度梯度的防切割复合纱，该方法简单易于实现大规模量产，其产品设计结构合理，复合纱表层为包覆结构层，次外层为有机纤维复丝层、再次外层为浸胶后的无机纤维复丝层、芯层为金属单丝的复合纱线，该复合纱线由外至内，材料的体积密度呈逐步增加趋势，具有优异的耐切割性。
附图说明
图1是本发明复合纱线加工设备的示意图；
图2是图1中A处的局部放大图；
图3是图1中B处的局部放大图；
图4是图1中C处的局部放大图；
图5是本发明复合纱线加工设备另一方向的示意图；
图6是本发明复合纱线加工设备的第一V型导丝轮的示意图；
图7是本发明复合纱线加工设备另一实施例的第一V型导丝轮的示意图；
图8是本发明复合纱线加工设备的加工装置的原理示意图；
图9为本发明一实施例和对比例工艺加工的防切割手套内胆的抗弯曲测试效果图
附图标记：
机架1，
加工装置2，
第一引导复合机构21，第一进料辊单元211，第一安装架2111，第一退绕轴2112，阻尼轴承2113，第一主导丝轮单元212，第一竖直螺杆2121，第一L型支架2122，第一水平螺杆2123，第一V型导丝轮2124，圆弧槽2124a，第一辅导丝轮单元213，
浸渍机构22，浸渍池221，第三竖直螺杆222，第三L型支架223，第三水平螺杆224，第三导丝轮225，
烘干冷却机构23，烘箱231，烘干灯管232，第三进料导向轮233，冷却通道234，进料口235，出料口236，第三出料导向轮237，
第二引导复合机构24，第二导丝轮单元241，第二竖直螺杆2411，第二L型支架2412，第二水平螺杆2413，第二V型导丝轮2414，
包覆机构25，第四导丝轮251，包覆机252，
无机纤维复丝筒31，第一包覆丝束311，复合单丝312，有机复丝筒32，第二包覆丝束321。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，实施例中这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清除和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。
在一实施例中，本发明提供一种耐切割复合纱线，该复合纱线包括金属单丝，位于复合纱的芯部，该金属单丝可选采用不锈钢丝、钨丝或镍丝，但不限于此，例如还可以采用镍合金丝、钛合金丝、锰合金丝或钨合金丝等，该金属单丝的细度一般选择在10-60μm的范围内，示例性的，不锈钢丝可选用30μm、35μm、40μm、45μm、50μm或60μm规格，镍丝可选用20μm、30μm或40μm规格，钨丝可以选择10μm、20μm、22μm、25μm、30μm、35μm或40μm不等的规格，具体的芯丝的选择可依据防切割复合纱产品的细度、耐切割强度要求等确定。
该复合纱线还包括无机纤维复丝，该无机纤维复丝能够展宽后平行外覆于金属单丝的外周表面，常用的无机纤维复丝可以选择采用具有代表性的玻璃纤维复丝，玄武岩纤维复丝，但本领域技术人员应该知晓，在符合防切割复合纱产品性能要求的其它无机纤维例如石棉纤维、陶瓷纤维等也是可选的，无机纤维复丝的细度需控制在50-200D的范围内，示例性地可以选择采用50D、100D、150D、200D等。
该复合纱线还包括水性粘合剂，该水性粘合剂通过浸渍池浸渍平行外覆于金属单丝的无机纤维复丝表面及内部，无机纤维复丝外表面的水性粘合剂会在复丝表面形成水性粘合剂层；水溶性粘合剂选自环保型的水溶性粘合剂，例如可以选择采用水溶性的聚氨酯乳液或聚丙烯酸酯乳液，水性粘合剂的浓度选择在20-50wt％的范围，示例性地选择20wt％、30wt％、40wt％或50wt％等均可以达到本发明的效果。
该复合纱线还包括高强低伸有机复丝，高强低伸有机复丝能够展宽后平行外覆于无机纤维复丝外的水性粘合剂层外周表面，高强低伸有机复丝可选地为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、高强低伸涤纶、芳纶1414或高强维纶的任意一种，根据产品需要及考虑到完全外覆性，高强低伸有机复丝的细度为150-400D，示例性的可以选择采用150D、200D、300D或400D等的高强低伸复丝均可；本发明生产的该耐切割复合纱线的线密度为33.3tex-72.2tex，例如在本发明具体实施例1-6中最终得到的耐切割的复合纱线密度分别为47.5tex、51.5tex、66.2tex、43.3tex、72.2tex以及64.7tex。
该复合纱线的最外侧采用单包覆结构层或双包覆结构层，包覆于高强低伸有机复丝的外侧，单包覆或双包覆层通过现有的包覆机构实现包覆，其单包覆结构层可以为短纤维纱线包覆层或长丝包覆结构层，双包覆结构层为短纤维纱线与短纤维纱线的包覆结构、长丝与长丝的包覆结构或短纤维纱线与长丝的包覆结构，双包覆结构层的两层包覆纱线捻向相反；短纤维纱线包覆结构层的短纤维纱线可以选自棉、麻、毛、涤纶、锦纶、腈纶中的一种纯纺纱或任意两种以上的混纺纱，长丝包覆结构层的长丝为锦纶长丝和/或涤纶长丝，短纤维纱线的细度为32-80英支，捻系数为260-420，包覆捻度为400-800捻/米；长丝的细度为30-100D，包覆捻度为400-800捻/米。
在另一实施例中，本发明提供一种耐切割复合纱线的加工方法，包括以下步骤：
步骤1：无机纤维复丝平行外覆金属单丝，分别控制金属单丝和无机纤维复丝的张力，将金属单丝和无机纤维复丝引入第一导丝轮的引导槽中，使无机纤维复丝能够通过张力作用在第一导丝轮的引导槽中展宽，金属单丝位于展宽后的无机纤维复丝之上的中间位置，经过第一导丝轮引导后形成金属单丝位于芯部且无机纤维复丝平行外覆于金属单丝外周表面的第一包覆丝束，在该过程中金属单丝的张力可以通过阻尼轴承控制和调整，可以使金属单丝的丝盘固定在退绕轴上，在退绕轴上设阻尼轴承，使金属单丝受到牵引力作用时，阻尼轴承转动，使得金属单丝在一定张力下平行退绕，金属单丝的张力选择性的控制在7-12cN，在无机纤维复丝喂入的路径上，无机纤维的喂入张力选择性的控制在4-6cN。该金属单丝可选采用不锈钢丝、钨丝或镍丝，但不限于此，例如还可以采用镍合金丝、钛合金丝、锰合金丝或钨合金丝等，该金属单丝的细度一般选择在10-60μm的范围内，示例性的，不锈钢丝可选用30μm、35μm、40μm、45μm、50μm或60μm规格，镍丝可选用20μm、30μm或40μm规格，钨丝可以选择10μm、20μm、22μm、25μm、30μm、35μm或40μm不等的规格，具体的芯丝的选择可依据防切割复合纱产品的细度、耐切割强度要求等确定。该无机纤维复丝可以选择采用具有代表性的玻璃纤维复丝，玄武岩纤维复丝，但本领域技术人员应该知晓，在符合防切割复合纱产品性能要求的其它无机纤维例如石棉纤维、陶瓷纤维等也是可选的，无机纤维复丝的细度需控制在50-200D的范围内，示例性地可以选择采用50D、100D、150D、200D等。
步骤2：浸渍处理，将第一包覆丝束喂入盛有水性粘合剂的浸渍池进行浸渍处理，然后将浸渍处理后的第一包覆丝束经过淋胶或刮胶处理，水溶性粘合剂选自环保型的水溶性粘合剂，例如可以选择采用水溶性的聚氨酯乳液或聚丙烯酸酯乳液，水性粘合剂的浓度选择在20-50wt％的范围，示例性地选择20wt％、30wt％、40wt％或50wt％，浸渍处理的时间选择为0.5-5s，浸渍处理的时间不能过短否则浸胶量过少，复合纱在使用或弯折过程中其内部的无机纤维复丝上的粘合剂容易开裂，当然也不能浸胶时间过长，过长会使无机纤维复丝的带胶量过高，使得最终的复合纱手感过硬；在该过程中其中浸渍处理后的第一包覆丝束的淋胶方式可以采用大于0.5m的高度差实现，使水性粘合剂的浸渍池低于烘箱进料口0.5m以上，利用走丝过程中浸胶后丝线上的水性粘合剂胶液在自身重力作用下滑落回浸渍池，在第一包覆丝束外表形成均匀胶膜得到复合单丝；第一包覆丝束浸胶后的刮胶方式可以通过在胶液面上方设置规形孔，使第一包覆丝束浸胶后通过规形孔刮掉其表面多余的水性粘合剂乳液，该规形孔的孔径根据复合单丝的细度一般选择在30-150μm。本发明具体实施例1-6中为了方便采用浸胶后淋胶的方式得到复合单丝。
步骤3：烘干及冷却，将复合单丝送入温度为80-120℃的烘箱，处理3-6s，然后经冷风喷嘴进行快速冷却得到复合单丝，冷却温度为5-20℃。
步骤4：高强低伸有机复丝平行外覆烘干冷却后的复合单丝，分别控制高强低伸有机复丝和烘干冷却后的复合单丝的张力，将高强低伸有机复丝和烘干冷却后的复合单丝引入第二导丝轮的引导槽中，使高强低伸有机复丝能够通过张力作用在第二导丝轮的引导槽中展宽，烘干冷却后的复合单丝位于展宽后的高强低伸有机复丝之上的中间位置，经过第二导丝轮引导后形成烘干冷却后的复合单丝位于芯部，且高强低伸有机复丝平行外覆于烘干冷却后的复合单丝的第二包覆丝束；在该加工过程中，使有机纤维复丝在喂入路径上的张力也选择性地控制在4-6cN，烘干冷却后的复合单丝的张力在走丝路径上的张力与金属单丝的张力相同，在7-12cN的范围内；该高强低伸有机复丝可选地为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、高强低伸涤纶、芳纶1414或高强维纶的任意一种，根据产品需要及考虑到完全外覆性，高强低伸有机复丝的细度为150-400D，示例性的可以选择采用150D、200D、300D或400D等的高强低伸复丝均可。
步骤5：单包覆或双包覆，在第二包覆丝束外侧采用包覆机构进行单包覆或双包覆后得到所述耐切割复合纱线；其中，单包覆采用短纤维纱线或长丝进行包覆均可，双包覆结构层为短纤维纱线与短纤维纱线的包覆结构、长丝与长丝的包覆结构或短纤维纱线与长丝的包覆结构，所述双包覆结构层的两层包覆纱线捻向相反；短纤维纱线包覆结构层的短纤维纱线可以选自棉、麻、毛、涤纶、锦纶、腈纶中的一种纯纺纱或任意两种以上的混纺纱，长丝包覆结构层的长丝为锦纶长丝和/或涤纶长丝，短纤维纱线的细度选择为32-80英支，捻系数为260-420，包覆捻度为400-800捻/米；长丝的细度为30-100D，包覆捻度为400-800捻/米。无论是单包覆或双包覆本身，其是本领域技术人员生产包覆纱的常规技术手段，在此不在过度赘述，至于双包的包覆顺序和包覆纱的选择，选择双包覆结构层为短纤维纱线与短纤维纱线的包覆结构、长丝与长丝的包覆结构或短纤维纱线与长丝的包覆结构均可，但双包覆结构层的两层包覆纱线捻向应相反，并且上述包覆材料的选择本领域技术人员可以根据产品用途及手感接触方面考虑选择。
在本发明的优选实施例中上述步骤1中的第一导丝轮的引导槽及步骤4中的第二导丝轮的引导槽，其均采用底部呈圆弧形的V字型导丝轮引导槽，如此使得无机纤维复丝和有机纤维复丝在展宽时，V字型导丝轮引导槽的底部圆弧提供展宽空间且使复丝沿着该圆弧面展宽，更有利于将金属单丝或复合单丝置于其展宽之上的中间位置，实现复丝平行且均匀外覆于单丝外表面。
在又一实施例中，本发明提供一种防护用品，该防护用品采用本发明的耐切割复合纱线生产，该防护用品可以是针织物或机织物，对于针织物防护用品的加工，将本发明的复合纱线与氨纶和/或尼龙长丝并列喂入，在针织机上编织，针织机型可以采用7G/10G/13G/15G/18G针织机编织，由于本发明的复合纱线本身无弹性，在针织机上进行编织时与氨纶和/或尼龙长丝并列喂入，可以解决其因无弹性难以编织的问题。
对于机织物防护用品的加工，可将本发明的复合纱线直接通过机织设备织造成具有防切割性能的机织物，本发明的针织物或机织物的防切割性能通过采用EN388标准进行测试，其防切割等级均可达D级以上；本发明的耐切割防护用品包括但不限于防切割类手套、护袖、围脖、服装或鞋。
具体的，对于本发明上述耐切割复合纱线及其加工方法，可以采用如下具体的加工设备具体实施。
如图1至图8，一种可用于加工上述耐切割复合纱线的加工设备，包括机架1和并列设置于所述机架1上的多组加工装置2；每组所述加工装置2分别包括设置于所述机架1一端的第一引导复合机构21、设置于所述第一引导复合机构21输出端下方的浸渍机构22、设置于所述机架1中部的烘干冷却机构23、设置于所述烘干冷却机构23输出端的第二引导复合机构24以及设置于所述第二引导复合机构24输出端的包覆机构25。多组所述加工装置2可以同时或者分别进行复合纱线的加工，具体的，所述第一引导复合机构21实现无机纤维复丝平行外覆金属单丝，形成第一包覆丝束311，所述浸渍机构22将第一包覆丝束311喂入盛有水性粘合剂的浸渍池进行浸渍处理，得到复合单丝312，所述烘干冷却机构23将浸渍后的第一包覆丝进行烘干机冷却处理，所述第二引导复合机构24在烘干冷却后的复合单丝312外包覆高强低伸有机复丝，得到第二包覆丝束321，第二包覆丝束321经所述包覆机构25包覆，得到耐切割复合纱线。
所述第一引导复合机构21包括与所述机架1相连的第一进料辊单元211、设置于所述第一进料辊单元211内侧的第一主导丝轮单元212以及设置于所述第一主导丝轮单元212入料口端的第一辅导丝轮单元213。所述第一主导丝轮单元212包括与所述机架1相连的第一竖直螺杆2121、与所述第一竖直螺杆2121顶部相连的第一L型支架2122、与所述第一L型支架2122相连的第一水平螺杆2123以及设置于所述第一水平螺杆2123上的第一V型导丝轮2124；所述第一V型导丝轮2124的引导槽为圆弧槽2124a，其中该第一V型导丝轮2124即为本发明方法技术方案中所述的第一导丝轮，V字型导丝轮引导槽的底部圆弧槽2124a提供了无机纤维复丝展宽的空间且使复丝沿着该圆弧面展宽，更有利于将金属单丝置于其展宽之上的中间位置，利用金属单丝的张力嵌入无机纤维复丝中，实现复丝平行且均匀外覆于单丝外表面外周。所述第一辅导丝轮单元213的结构与所述第一主导丝轮单元212的结构相同，区别仅在于所述第一辅导丝轮单元213的高度低于所述第一主导丝轮单元212，第一辅助导丝轮单元的V型导丝轮主要可以使无机纤维复丝初步展宽，且对金属单丝的平行退绕具有定位作用，以使在第一V型导丝轮2124的引导槽呈圆弧槽2124a中金属单丝能够位于展宽复丝的中间位置。所述第一进料辊单元211用于将金属金属单丝上料，所述第一主导丝轮单元212将无机纤维复丝筒31的无机纤维复丝引入所述第一辅导丝轮单元213初步展宽，再进入所述第一主导丝轮单元212的第一V型导丝轮2124中，所述第一V型导丝轮2124底部圆弧槽2124a能够使金属单丝和无机纤维复丝通过张力作用在所述圆弧槽2124a中展宽，且金属单丝位于所述展宽后的无机纤维复丝之上的中间位置，从而将无机纤维复丝外覆于金属单丝外周表面，得到第一包覆丝束311。
所述第一辅导丝轮单元213之前，在无机纤维复丝从无机纤维复丝筒31退绕后的喂入路径上设置有控制无机纤维复丝张力的第一张力调节器(未图示)，确保其张力适中，经所述第一辅导丝轮单元213和所述第一主导丝轮单元212后可以完全展宽。
此外，可以通过调节所述第一竖直螺杆2121调节所述第一L型支架2122和所述第一V型导丝轮2124的高度，通过所述第一水平螺杆2123调节所述第一V型导丝轮2124的水平位置，确保金属单丝进料后位于展宽的无机复丝的中间位置，调节方便。作为本发明的其他优选实施例，所述第一V型导丝轮2124的底部还可以呈梯形槽状，其底部呈平面，可以确保无机纤维复丝在张力作用下展宽。
所述第一进料辊单元211包括第一安装架2111、设置于所述第一安装架2111上的第一退绕轴2112以及设置于所述第一退绕轴2112两端的阻尼轴承2113。金属单丝的丝盘固定在所述第一退绕轴2112上，金属单丝受到牵引力作用时，所述阻尼轴承2113转动，使得金属单丝平行退绕。
所述第二引导复合机构24包括与所述机架1相连的第二导丝轮单元241，所述第二导丝轮单元214之前，在高强低伸有机复丝从有机复丝筒32退绕后的喂入路径上设置有控制有高强低伸有机复丝张力的第二张力调节器(未图示)，具体的，所述第二导丝轮单元241的结构与所述第一主导丝轮单元212的结构相同，所述第二导丝轮单元241包括与所述机架1相连的第二竖直螺杆2411、与所述第二竖直螺杆2411顶部相连的第二L型支架2412、与所述第二L型支架2412相连的第二水平螺杆2413以及设置于所述第二水平螺杆2413上的第二V型导丝轮2414，其中该第二V型导丝轮2124即为本发明方法技术方案中所述的第二导丝轮；；所述第二V型导丝轮2414的引导槽呈圆弧槽，该圆弧形槽提供了高强地伸有机复丝展宽的空间且使复丝沿着该圆弧面展宽，更有利于将复合单丝312置于其展宽之上的中间位置，利用复合单丝的张力嵌入高强低伸有机复丝中，实现复丝平行且均匀外覆于复合单丝外表面外周，得到第二包覆丝束321。
所述浸渍机构22包括浸渍池221、与所述机架1相连的第三竖直螺杆222、与所述第三竖直螺杆222底部相连的第三L型支架223、与所述第三L型支架223相连的第三水平螺杆224以及设置于所述第三水平螺杆224上的第三导丝轮225，所述第三导丝轮225的底部位于所述浸渍池221中，所述第三导丝轮225的数量为一个或者多个，可以均位于所述浸渍池221中或者其中一个位于所述浸渍池221中，确保第一包覆丝束311完全浸渍。作为本发明的优选实施例，所述第三导丝轮225的结构可以与所述第一主导丝轮单元212的结构类似，便于调节所述第三导丝轮225高度及水平位置，所述第三导丝轮225可以是平面轮，或者引导槽可以呈V型槽状或者是梯形槽状，确保第一包覆丝束311再浸渍时不会发生位置偏移。
所述烘干冷却机构23包括烘箱231、设置于所述烘箱231一端的进料口235和另一端的出料口236、设置于所述烘箱231中的若干烘干灯管232、设置于所述进料口235外侧的第三进料导向轮233、设置于所述出料口236外侧的第三出料导向轮237以及设置于所述出料口236和所述第三出料导向轮237之间的冷却通道234(图1中未示出)，所述第二导丝轮单元241位于所述冷却通道234的出口处，所述烘干灯管232优选采用红外烘干灯管。所述进料口235和所述出料口236的数量与所述加工装置2的数量相同，且一一对应，所述进料口235和所述出料口236外侧的所述第三出料导向轮237高度相同，确保所述第一包覆丝束311在所述烘箱231中保持水平，且第一包覆丝束311到烘干灯管232的轴向距离恒定，烘干均匀；所述第三进料导向轮233优选为平面轮，可以避免浸渍胶液聚集在第三进料导向轮233上；所述第三出料导向轮237可以是普通V型导向轮，导向过程中确保第一包覆丝束311定位准确，不会发生跑偏。
所述烘箱231的顶部设置有可开合的盖板，方便打开及盖合，其内部可以设置于温度控制器，确保所述烘箱231内温度在一预设温度范围内，确保烘干的同时，不会造成第一包覆丝束311损伤；所述冷却通道234优选为是吹风冷却，将烘干后的第一包覆丝束311冷却后，再进行高强低伸有机复丝的包覆。
所述包覆机构25包括设置于所述第二引导复合机构24出口处的第四导丝轮251以及设置于所述第四导丝轮251出口处的包覆机252。所述包覆机252为现有技术的包覆机，其用于在所述第二包覆丝束321上进行单包覆或双包覆后得到所述具有复合纱线。
所述包覆机252的数量为一个或者两个或者两个以上。当所述包覆机252的数量为一个时，为单包覆，采用短纤维纱线或长丝进行包覆；当所述包覆机252的数量为两个时，为双包覆，双包覆结构层可以为短纤维纱线与短纤维纱线的包覆结构、长丝与长丝的包覆结构或短纤维纱线与长丝的包覆结构，双包覆结构层的两层包覆纱线捻向相反。
本发明通过多组所述加工装置2可以同时或者分别进行复合纱线的加工，通过所述第一引导复合机构21，使无机纤维复丝平行外覆于金属单丝，形成第一包覆丝束311，所述浸渍机构22将第一包覆丝束311喂入盛有水性粘合剂的浸渍池进行浸渍处理，所述烘干冷却机构23将浸渍后的第一包覆丝进行烘干机冷却处理，所述第二引导复合机构24在烘干冷却后的第一包覆丝束311外包覆高强低伸有机复丝，得到第二包覆丝束321，第二包覆丝束321经所述包覆机构25包覆，得到复合纱线，实现了复合纱线的金属丝上料和无机纤维复丝上料、第一次平行外覆、浸渍、烘干冷却、高强低伸有机复丝自动化上料、第二次平行外覆以及外包覆，得到复合纱线成品。
下面将通过一些具体的实施例对本发明的耐切割复合纱线及其具体的加工工艺进行说明，其中在实施例1-6中采用的水性粘合剂均为水性聚氨酯乳液。
实施例1(1#)
以20μm钨丝作为芯丝，以100D玻璃纤维作为无机复丝，以200D超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复丝作为有机复丝，按照表1及表1(续)第2-5栏的工艺及参数生产本发明的复合耐切割纱线。
实施例2(2#)
以25μm钨丝作为芯丝，以100D玻璃纤维作为无机复丝，以200D超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复丝作为有机复丝，按照表1及表1(续)第2-5栏的工艺及参数生产本发明的复合耐切割纱线。
实施例3(3#)
以30μm钨丝作为芯丝，以200D玄武岩纤维作为无机复丝，以200D超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复丝作为有机复丝，按照表1及表1(续)第2-5栏的工艺及参数生产本发明的复合耐切割纱线。
实施例4(4#)
以10μm钨丝作为芯丝，100D玄武岩纤维作为无机复丝，以200D芳纶1414复丝作为有机复丝，按照表1及表1(续)第2-5栏的工艺及参数生产本发明的复合耐切割纱线。
实施例5(5#)
以60μm不锈钢丝作为芯丝，以200D玄武岩纤维作为无机复丝，以400D芳纶1414复丝作为有机复丝，按照表1全部及表1(续)第2-5栏的工艺及参数生产本发明的复合耐切割纱线。
实施例6(6#)
以35μm不锈钢丝作为芯丝，以200D玻璃纤维作为无机复丝，以400D芳纶1414复丝作为有机复丝，按照表1及表1(续)第2-5栏的工艺及参数生产本发明的复合耐切割纱线。
对比例1(1＇#)
以20μm钨丝作为芯丝，以100D玻璃纤维及200D超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复丝一起平行喂入作为芯丝采用与实施例1相同的包覆工艺，生产得到传统的复合包覆纱作为实施例1的对比例。
对比例2(2＇#)
以25μm钨丝作为芯丝，以100D玻璃纤维及200D超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复丝一起平行喂入作为芯丝采用与实施例2相同的包覆工艺，生产得到传统的复合包覆纱作为实施例2的对比例。
表1实施例1-6及对比例1-2的实施工艺及产品测试结果
Figure GDA0003826005580000161
表1(续)实施例1-6及对比例1-2的实施工艺及产品测试结果
Figure GDA0003826005580000171
本发明上述实例例1-6及实施例1-2的对比例1＇#和2＇#在采用上述工艺生产得到耐切割复合纱后，将该复合纱和同规格的氨纶长丝并列喂入，采用18G/13G针织机编织得到防割手套内胆，该防割手套内胆采用EN388标准进行测试，其耐切割力值和等级如表1(续)所述，其耐切割等级均可达到D级以上。
另外，申请人还对该防切割手套内胆的抗弯曲性能进行了测试，测试方法为将实施例1-2及对比例1-2的手套内胆分别戴在测试者的左手和右手上，分别连续做握拳的动作30分钟后观察，结果发现对比例(图9左侧)及实施例(图9右侧)手套内胆的抗弯曲性能具有明显差异，对比例的防切割手套内胆尤其在手指面具有更多和更深的褶皱，这是由于钨丝的连续性弯折难以恢复造成的，相对对比例，本发明实施例的防切割手套内的抗弯曲性能较好，该防切割手套内胆在手指面具有较少的浅褶皱。
另外，对上述表1中实施例1-2及其对比例的产品的耐切割力值分别做比较可以看出,同等对比条件下，本发明的耐切割复合纱产品的耐切割性能分别提升了9.0％和15.3％。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种耐切割复合纱线，其特征在于，所述复合纱线包括：
金属单丝，位于所述复合纱线的芯部；
无机纤维复丝，平行外覆于所述金属单丝的外周表面；
水性粘合剂，分布于所述无机纤维复丝表面及内部，所述无机纤维复丝表面的所述水性粘合剂形成水性粘合剂层；
高强低伸有机复丝，平行外覆于所述水性粘合剂层的外周表面；
单包覆结构层或双包覆结构层，包覆于所述高强低伸有机复丝的外侧。
2.根据权利要求1所述的复合纱线，其特征在于，所述复合纱线的线密度为33.3tex-72.2tex。
3.根据权利要求1所述的复合纱线，其特征在于，所述金属单丝包括不锈钢丝、钨丝或镍丝，所述金属单丝的细度为10-60μm。
4.根据权利要求1所述的复合纱线，其特征在于，所述无机纤维复丝选自玻璃纤维复丝或玄武岩纤维复丝，所述无机纤维复丝的细度为50-200D。
5.根据权利要求1所述的复合纱线，其特征在于，所述水性粘合剂选自水性聚氨酯乳液或聚丙烯酸酯乳液，所述水性粘合剂的浓度为20-50wt％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的复合纱线，其特征在于，所述高强低伸有机复丝选自超高分子量聚乙烯、高强低伸涤纶、芳纶1414或高强维纶的任意一种，所述高强低伸有机复丝的细度为150-400D。
7.根据权利要求1-5任一项所述的复合纱线，其特征在于，所述单包覆结构层包括短纤维纱线包覆结构层或长丝包覆结构层；所述双包覆结构层为短纤维纱线与短纤维纱线的包覆结构、长丝与长丝的包覆结构或短纤维纱线与长丝的包覆结构，所述双包覆结构层的两层包覆纱线捻向相反。
8.根据权利要求7所述的复合纱线，其特征在于，所述短纤维纱线包覆结构层的短纤维纱线采用选自棉、麻、毛、涤纶、锦纶、腈纶中的一种纯纺纱或任意两种以上的混纺纱；所述长丝包覆结构层的长丝为锦纶长丝和/或涤纶长丝；所述短纤维纱线的细度为32-80英支，捻系数为260-420，包覆捻度为400-800捻/米；所述长丝的细度为30-100D，包覆捻度为400-800捻/米。
9.一种权利要求1-8任一项所述耐切割复合纱线的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)无机纤维复丝平行外覆金属单丝，分别控制金属单丝和无机纤维复丝的张力，将金属单丝和无机纤维复丝引入第一导丝轮的引导槽中，使所述无机纤维复丝能够通过张力作用在第一导丝轮的引导槽中展宽，所述金属单丝位于所述展宽后的无机纤维复丝之上的中间位置，经过所述第一导丝轮引导后形成所述金属单丝位于芯部且无机纤维复丝平行外覆于金属单丝外周表面的第一包覆丝束；
(2)浸渍处理，将所述第一包覆丝束喂入盛有水性粘合剂的浸渍池进行浸渍处理，然后将浸渍处理后的所述第一包覆丝束经过淋胶或刮胶，其中所述水性粘合剂的浓度为20-50wt％，所述浸渍处理时间为0.5-5s；
(3)烘干及冷却，将所述淋胶或刮胶后的第一包覆丝束送入温度为80-120℃的烘箱，处理时间为3-6s，然后经冷风喷嘴进行快速冷却得到复合单丝，其中，冷却温度为5-20℃；
(4)高强低伸有机复丝外覆所述烘干冷却后的复合单丝，分别控制高强低伸有机复丝和所述烘干冷却后的复合单丝的张力，将高强低伸有机复丝和所述烘干冷却后的复合单丝引入第二导丝轮的引导槽中，使所述高强低伸有机复丝能够通过张力作用在第二导丝轮的引导槽中展宽，所述烘干冷却后的复合单丝位于所述展宽后的高强低伸有机复丝之上的中间位置，经过所述第二导丝轮引导后形成所述烘干冷却后的复合单丝位于芯部且高强低伸有机复丝平行外覆于所述烘干冷却后的复合单丝的第二包覆丝束；
(5)单包覆或双包覆，在所述第二包覆丝束外侧采用包覆机构进行单包覆或双包覆后得到所述耐切割复合纱线；其中，所述单包覆采用短纤维纱线或长丝进行包覆，所述双包覆结构层为短纤维纱线与短纤维纱线的包覆结构、长丝与长丝的包覆结构或短纤维纱线与长丝的包覆结构，所述双包覆结构层的两层包覆纱线捻向相反。
10.根据权利要求9所述的复合纱线的加工方法，其特征在于，所述金属单丝的张力控制为7-12cN，所述无机纤维复丝的张力为4-6cN，所述烘干冷却后的复合单丝的张力为7-12cN，所述高强低伸有机复丝的张力为4-6cN。
11.根据权利要求9所述的复合纱线的加工方法，其特征在于，所述金属单丝包括不锈钢丝、钨丝或镍丝，所述金属单丝的细度为10-60μm；所述无机纤维复丝选自玻璃纤维复丝或玄武岩纤维复丝，所述无机纤维复丝的细度为50-200D；所述水性粘合剂选自水性聚氨酯乳液或聚丙烯酸酯乳液；所述高强低伸有机复丝选自超高分子量聚乙烯、高强低伸涤纶、芳纶1414或高强维纶的任意一种，所述高强低伸有机复丝的细度为150-400D。
12.根据权利要求9-11任一项所述的复合纱线的加工方法，其特征在于，所述短纤维纱线为选自棉、麻、毛、涤纶、锦纶、腈纶中的一种纯纺纱或任意两种以上的混纺纱；所述长丝为锦纶长丝和/或涤纶长丝；所述短纤维纱线的细度为32-80英支，捻系数为260-420，包覆捻度为400-800捻/米；所述长丝的细度为30-100D，包覆捻度为400-800捻/米。
13.一种防护用品，其特征在于，将权利要求1-8任一项所述的复合纱线与氨纶和/或尼龙长丝并列喂入，在针织机上编织成具有防切割性能的针织物；或者将所述复合纱线直接通过机织设备织造成具有防切割性能的机织物，所述针织物或机织物的防切割性能通过采用EN388标准进行测试，其防切割等级均可达D级以上。
14.根据权利要求13所述的防护用品，其特征在于，所述防护用品包括防切割类手套、护袖、围脖、服装或鞋。
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