CN115161836A - 高强度纱线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高强度纱线，由表层和芯层组成，表层和芯层共同构成具有双层结构的高强度纱线；表层由蓬松断头长丝加捻抱合构成，芯层由连续不间断的长丝构成。通过利用内外纤维性质不同的长丝来制备纱线，并使外层纤维的表面具有短纤纱的性质，以此提升表层纤维间、表层与芯层纤维间及芯层纤维间摩擦力，从而增大了表层和芯层之间的摩擦力，使表层和芯层之间抱合更紧密，促使纱线的强度得到提升，此外，磨毛处理可赋予纱线表面一定的毛羽感，使最终得到的纱线具有柔软的手感；通过调控表层在纱线横截面上的环宽与芯层在纱线横截面上半径的比值，可制得适用于不同应用场景的纱线。
Description
技术领域
本发明涉及纺织材料技术领域，尤其涉及一种高强度纱线。
背景技术
短纤纱是以短纤维为原料，经过梳理、并条、粗纱和细纱等工序加工而成，短纤维之间依靠纤维间抱合力与摩擦力形成良好的强度。纱线的强度决定了其应用的范围，影响着纺织材料的发展，纱线的强度受纱线的原料、结构、捻度和连续性的影响。现有技术通常通过选取机械性能优良的原料采用不同短纤或长丝的混纺工艺织造而成，制得的纱线为多层复合螺旋缠绕型结构。上述方法虽可在一定程度上提升纱线的机械强度，但是制备过程耗时耗能，工艺流程长，过程复杂，且强度提升有限。
现有技术中，中国专利申请号214193588U，公开日期为2021年9月14日，名称为“一种高强度纱线”的实用新型专利中提出的高强度纱线包括平行设置的混合线束和混合线束外纱线螺旋缠绕形成的多层缠绕层，多层缠绕层间分别螺旋缠绕有中间缠绕层，中间缠绕层纱线缠绕覆盖相邻缠绕层间的螺旋缠绕缝隙，通过混合线束和多层缠绕作用提升了纱线强度及中间缠绕层之间的相互作用，提高了纱线的强度。但是，上述纱线缠绕层的垂直向排列在纱线拉伸过程中对纱线强度没有增强的作用，仅能填充丝线空隙达到防风保暖的作用。
现有技术中，中国专利申请号111826761A，公开日期为2020年10月27日，名称为“高强度纱线及其包胶机构”的发明中采用平行排列的主纱、副纱，并在两者形成的胚件外设置间隔分布的包覆层提升纱线的强度和稳定性。上述技术方案中虽然可以得到结构紧凑且强度高的纱线，但是由于包覆层间设置有1～3mm的间隔致使纱线在未包覆段形成缺陷区，对纱线整体强度的提升不利。
有鉴于此，有必要设计一种改进的高强度纱线，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度纱线。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种高强度纱线，所述高强度纱线由表层和芯层组成，所述表层和所述芯层共同构成具有双层结构的表面带有毛感的所述高强度纱线；
所述表层由蓬松断头长丝加捻抱合构成，所述芯层由连续不间断的长丝构成。
优选的，所述表层的捻度为400～800个/米；优选的，所述表层的捻向为S捻或Z捻。
优选的，所述纱线的线密度为10～160英支。
优选的，所述表层在纱线横截面上的环宽与所述芯层在纱线横截面上半径的比值为(1:1)～(1:20)。
优选的，所述表层与所述芯层之间以卷绕锁合方式连接。
优选的，所述表层为磨毛长丝或磨断长丝，所述表层长丝的直径为1～20μm。
优选的，所述芯层的线密度为11～161英支。
优选的，所述表层长丝和所述芯层长丝为涤纶、锦纶、腈纶、维纶、丙纶、氯纶、芳纶、碳纤维中的一种或几种的混合物。
优选的，所述高强度纱线为单纱或多股纱线，所述多股纱线的股数为2～30。
优选的，所述芯层为单丝或复丝。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供了一种高强度纱线，由表层长丝和芯层长丝组成，表层和芯层共同构成具有双层结构的纱线；通过将表层和芯层的长丝设计为不同的结构，增大了表层和芯层之间的摩擦力，使二者结合得更紧密，以此提升纱线的强度；由于表层是长丝摩擦后产生，具有一定的毛羽感，此外，仅对长丝局部产生一定的破坏，芯层依然为完整的长丝，因而最终制得纱线的机械强度优于传统纱线。通过使用粗细不同的丝作为芯层和表层可对纱线的强度进行调整，随着二次加捻的进行芯层丝变粗，而表层丝的含量下降，纱线整体强度提高。通过上述方式，实现了整体提升纱线强度的目的，制得的纱线强度高、规格可调且应用范围广。
2、本发明提供了一种高强度纱线，通过利用内外纤维性质不同的长丝来制备纱线，在成纱过程中表层被磨毛后旋转并再次被加捻，表层对纤维内部产生应力，提高了纤维间的摩擦力，使外层纤维的表面具有短纤纱的性质的同时，还能提升表层纤维间、表层与芯层纤维间及芯层纤维间摩擦力，从而使表层和芯层之间抱合更紧密，促使纱线的强度得到提升，此外，磨毛处理可赋予纱线表面一定毛羽，使最终得到的纱线具有柔软的手感；同时，通过上述方式，有效解决了现有技术中采用螺旋缠绕式结构设计的纱线在强度增强上效果不明显的问题。此外，还可通过调控表层在纱线横截面上的环宽与芯层在纱线横截面上半径的比值，制得不同规格的纱线，使其适用于不同的应用场景。
附图说明
图1为本发明的高强度纱线的结构示意图；
附图标记如下：
1、表层；2、芯层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
请参阅图1所示，本发明提供的高强度纱线由表层和芯层组成，表层和芯层共同构成具有双层结构的纱线；表层由蓬松断头长丝加捻抱合构成，芯层由连续不间断的长丝构成。
优选的，高强度纱线为单纱或多股纱线，多股纱线的股数为2～30；纱线的线密度为40～160英支。
优选的，表层为磨毛长丝或磨断长丝，表层的捻度为400～800个/米，捻向为S捻或Z捻，表层长丝的直径为1～20μm。
这主要是因为，平行的长丝之间没有连接点，受力时无法达到同时承担外力的作用，影响到丝束的力学性能。另外，长丝表面光滑，没有纱线的毛羽感和柔和感。为了增加长丝之间的抱合力，本发明通过将磨毛和加捻同时作用于长丝，使磨断的短纤维围绕长丝外表面产生向内的作用力，增加长丝内部之间的摩擦力，从而达到提高强度的目的。另一方面，纱线表面少量长丝的断裂对产品力学性能影响不大，也给纱线带来一定的毛羽感。再者，磨毛长丝或磨断长丝在加捻后可形成缠绕抱合结构，获得可靠摩擦力，且缠结点多，排列的有序性调节范围更广，更有利于提升纱线的强度。
对于捻度的选择，若捻度低于400个/米，纤维间不能形成足够的摩擦力，纤维之间难以抱合紧密，不能达到提升纱线强度的目的；若捻度高于800个/米，表层长丝排列方向与芯层长丝间排列方向发生过多偏移，组成纱线的表层与芯层纤维间的有序性被破坏，纱线强度的增强有限。
优选的，芯层丝为单丝或复丝，芯层丝的线密度为11～161英支。
优选的，表层长丝和芯层长丝为涤纶、锦纶、腈纶、维纶、丙纶、氯纶、芳纶、碳纤维中的一种或两种及以上的混合物。
优选的，表层在纱线横截面上的环宽与芯层在纱线横截面上半径的比值为(1:1)～(1:20)；这主要是因为，若上述比值高于1:1，芯层连续长丝含量过少，纱线的强度不足；若上述比值低于1:20，表层磨毛或磨断长丝的含量过低，虽然纱线的强度得到满足，但是由于纤维之间抱合不紧密，不仅影响纱线的质感，还会影响纱线整体的强度。
本发明提出的高强度纱线通过将长丝纱线进行预加捻后再在二次加捻装置内进行二次加捻和磨损处理得到，二次加捻装置包括空心锭杆、设置在空心锭杆下方的贮丝盘以及磨损部件，磨损部件末端还设有对制得的高强度纱线进行卷绕和收集的卷绕机构。其中，磨损部件为砂纸或砂轮，其表面粗糙度为0.5～15；卷绕机构的卷绕速率为5000～12000r/min。
具体的，上述高强度纱线的制备方法，包括如下步骤：
S1、长丝纱线的预加捻：
对长丝纱线进行预加捻，将完成预加捻后的长丝纱线卷绕于纱筒，获得便于运输和处理的筒子纱；
S2、高强度纱线的捻磨一体化制备：
将步骤S1中得到的筒子纱置于空心锭杆中，纱线端头迁出并依次贯穿空心锭杆和贮丝盘，经磨损部件进行磨损处理，得到具有磨毛或磨断的结构的表层，与此同时，空心锭杆、贮丝盘及磨损部件共同对经过磨损处理的表层进行二次加捻，即制得具有双层结构的高强度纱线，再利用卷绕机构对高强度纱线进行缠绕和收集。上述方法中，磨损处理后的纱线的表层表现出短纤纱的性质，而芯层仍维持长丝的性质，在二次加捻过程中，由于表层和芯层之间的摩擦力增大，使二者抱合得更紧密，从而提升纱线的强度，且预加捻和二次加捻的捻向相同。
下面结合具体的实施例对本发明提出的高强度纱线作进一步限定：
实施例1
一种高强度纱线，由表层和芯层组成，表层由蓬松断头长丝加捻抱合构成，芯层由连续不间断的长丝构成，表层与芯层之间以卷绕锁合方式连接。其中，高强度纱线的线密度为40英支；表层为磨毛长丝，其捻度为400个/米，长丝直径为1μm，捻向为S捻；芯层为单丝，线密度为80英支。特别地，表层和芯层长丝均为涤纶，表层在纱线横截面上的环宽与芯层在纱线横截面上的半径的比值为1:1。
实施例2
一种高强度纱线，由表层和芯层组成，表层由蓬松断头长丝加捻抱合构成，芯层由连续不间断的长丝构成，表层与芯层之间以卷绕锁合方式连接。其中，高强度纱线的线密度为60英支；表层为磨毛长丝，其捻度为600个/米，长丝直径为5μm，捻向为Z捻；芯层为复丝，线密度为62英支。特别地，表层和芯层长丝均为锦纶，表层在纱线横截面上的环宽与芯层在纱线横截面上的半径的比值为1:20。
实施例3
一种高强度纱线，由表层和芯层组成，表层由蓬松断头长丝加捻抱合构成，芯层由连续不间断的长丝构成，表层与芯层之间以卷绕锁合方式连接。其中，高强度纱线的线密度为100英支；表层为磨毛长丝，其捻度为800个/米，长丝直径为15μm，捻向为S捻；芯层为复丝，线密度为103英支。特别地，表层和芯层长丝均为腈纶，表层在纱线横截面上的环宽与芯层在纱线横截面上的半径的比值为1:20。
实施例4
一种高强度纱线，由表层和芯层组成，表层由蓬松断头长丝加捻抱合构成，芯层由连续不间断的长丝构成，表层与芯层之间以卷绕锁合方式连接。其中，高强度纱线的线密度为120英支；表层为磨毛长丝，其捻度为400个/米，长丝直径为18μm，捻向为S捻；芯层为单丝，线密度为125英支。特别地，表层和芯层长丝为维纶和碳纤维的混合纤维，表层在纱线横截面上的环宽与芯层在纱线横截面上的半径的比值为1:10。
对比例1
对比例1与实施例1的区别仅在于：将经预加捻的长丝纱线直接进行二次加捻，不进行磨损处理，并使表层与芯层之间以卷绕锁合方式连接，其他实验步骤与实施例1基本相同，在此不再赘述。实施例1至4及对比例1制得的高强度纱线的强度如表1所示，从表中可以看到长丝的种类、纱线的粗细、加捻个数均影响到纱线的强度。
表1实施例1至4及对比例1制得的高强度纱线的强度
| 项目 | 拉伸强度(cN/tex) |
| 实施例1 | 40 |
| 实施例2 | 44 |
| 实施例3 | 48 |
| 实施例4 | 130 |
| 对比例1 | 40 |
综上所述，本发明提供的高强度纱线，由表层长丝和芯层长丝组成，表层和芯层共同构成具有双层结构的纱线；通过将表层和芯层的长丝设计为不同的结构，增大了表层和芯层之间的摩擦力，使二者结合得更紧密，从而可提升纱线的强度；同时，有效解决了现有技术中采用螺旋缠绕式结构设计的纱线在强度增强上效果不明显的问题。通过调控表层在纱线横截面上的环宽与芯层在纱线横截面上的半径的比值，可制得适用于不同应用场景的纱线。通过上述方式，本发明提供了一种制备工艺流程短、结构简单且强度高的高强度纱线。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种高强度纱线，其特征在于，所述高强度纱线由表层和芯层组成，所述表层和所述芯层共同构成具有双层结构的表面带有毛感的所述高强度纱线；
所述表层由蓬松断头长丝加捻抱合构成，所述芯层由连续不间断的长丝构成。
2.根据权利要求1所述的高强度纱线，其特征在于，所述表层的捻度为400～800个/米；优选的，所述表层的捻向为S捻或Z捻。
3.根据权利要求1所述的高强度纱线，其特征在于，所述纱线的线密度为10～160英支。
4.根据权利要求1所述的高强度纱线，其特征在于，所述表层在纱线横截面上的环宽与所述芯层在纱线横截面上半径的比值为(1:1)～(1:20)。
5.根据权利要求1所述的高强度纱线，其特征在于，所述表层与所述芯层之间以卷绕锁合方式连接。
6.根据权利要求1所述的高强度纱线，其特征在于，所述表层为磨毛长丝或磨断长丝，所述表层长丝的直径为1～20μm。
7.根据权利要求1所述的高强度纱线，其特征在于，所述芯层的线密度为11～161英支。
8.根据权利要求1所述的高强度纱线，其特征在于，所述表层长丝和所述芯层长丝为涤纶、锦纶、腈纶、维纶、丙纶、氯纶、芳纶、碳纤维中的一种或几种的混合物。
9.根据权利要求1所述的高强度纱线，其特征在于，所述高强度纱线为单纱或多股纱线，所述多股纱线的股数为2～30。
10.根据权利要求1所述的高强度纱线，其特征在于，所述芯层为单丝或复丝。
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