CN116770481A - 短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置及方法，包括材料喂入单元、高含量包覆单元以及纱线卷绕单元，高含量包覆单元的展纤罗拉可将从短纤须条牵伸喂入单元输送的短纤须条进行负压展纤形成宽纤维带，宽纤维带进而对从芯材喂入单元输送的芯材进行紧密包缠形成包芯纱。本发明通过高含量包覆单元对短纤须条进行负压展纤形成宽纤维带，并配合材料喂入单元与纱线卷绕单元，实现了宽纤维带对芯材的紧密包缠，得到包覆效果良好、芯材占比高的包芯纱，实现了短纤利用的最大化，降低了包芯纱的制备成本；还解决了传统环锭纺包芯纱容易露芯、芯材占比低的问题。该装置实现了工业高速纺纱，制备的包芯纱综合性能较好，市场应用价值高。

Description

短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置及方法

技术领域

本发明涉及纺织技术领域，尤其涉及短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置及方法。

背景技术

包芯纱是由两种或两种以上的纤维组合而成的一种纱线。短纤包芯纱因通过外包短纤维与芯纱的结合，使其发挥各自的优点，可以扬长避短的优化成纱的结构和特性，使得短纤包芯纱的产品很受人们的喜爱。在短纤包芯纱中，除了短纤对于芯纱的包覆情况影响着包芯纱的性能外，芯纱的体积占比也对于包芯纱的性能具有重要影响，芯纱占比成为衡量包芯纱性能的重要指标。

目前，我国纺织业多采用环锭纺来制备包芯纱，例如发明专利(申请号为CN201410333454.0)公开了一种环锭复合纺纱装置及纺纱方法，将粗纱喂入牵伸区，同时将芯纱从单牵伸区的前钳口中间位置喂入，经过牵伸后从前钳口输出的粗纱须条与芯纱全部进入集聚轮上的V型槽中，从V型槽集聚轮上的V型槽中出来的纱线，经过V型槽调控轮后再经过导纱钩和钢丝圈被卷绕在纱管上，制得包芯纱。该方法中，粗纱须条和芯纱是以集聚加捻的方式复合，得到的包芯纱极易出现漏芯的现象，且芯纱占比难以提高，芯纱占比普遍在15％以下。

针对上述问题，发明专利(申请号为CN 202111337262.3)公开了一种包芯纺纱装置及宏量芯全裹覆的新结构包芯纺纱方法，通过在普通环锭细纱机的前罗拉钳口和导纱钩之间增设辅助包芯装置，辅助包芯装置包括用于传输外包材料的第一纱道、用于传输芯层材料的第二纱道和用于包缠汇合的包缠点；在纺纱过程中，短纤须条与长丝形成以长丝为伸直状态的“y”字形加捻结构，长丝在包缠点处保持伸直状态，短纤须条在包缠点处依靠长丝的捻回旋转以及自身的部分捻度包缠在长丝外层从而形成包覆效果良好的包芯纱。但是，该包芯纺纱装置的辅助包芯装置，在实际工厂的高速纺纱过程中，短纤维须条在约束通道内，受到纺纱张力牵拉作用、约束通道侧壁挤压作用，常常出现集聚收拢，导致须条对芯丝的包裹面积降低，从而限制了芯丝的占比(优良包覆效果下的芯丝占比小于55％，难以继续提高)、降低了包覆紧度和覆盖率；另外，高速纺过程中在辅助包芯装置可能会出现短纤堆积、缠绕的问题，造成机器故障、生产效率降低以及制备的包芯纱结构不均匀、质量差等问题，且当短纤须条在辅助包芯装置中出现断头等工况问题时，该装置增加了工人的修理难度。

有鉴于此，有必要设计一种改进的短纤须条展开式紧密包覆高比例芯材的包芯纺纱装置与方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置及方法，该装置通过高含量包覆单元对短纤须条进行负压展纤形成宽纤维带，配合材料喂入单元与纱线卷绕单元，实现宽纤维带对芯材的紧密包缠，得到包覆效果良好、芯材占比较大的包芯纱，以实现短纤利用最大化，降低包芯纱的原料成本，解决传统环锭纺包芯纱容易出现露芯，且芯材占比较低的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置及方法；其中，一种短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置，包括材料喂入单元与纱线卷绕单元，所述材料喂入单元包括芯材喂入单元与短纤须条牵伸喂入单元；所述材料喂入单元与纱线卷绕单元之间设有高含量包覆单元，所述高含量包覆单元包括展纤罗拉、与所述展纤罗拉相对设置的前皮辊以及导纱组件；所述展纤罗拉将从所述短纤须条牵伸喂入单元输送的短纤须条进行负压展纤形成宽纤维带，所述宽纤维带对从所述芯材喂入单元输送的芯材进行紧密包缠，形成的包芯纱由导纱组件输送至所述纱线卷绕单元。

作为本发明的进一步改进，所述展纤罗拉包括中心轴、罗拉本体、设置于所述罗拉本体内部的负压吸风控制模块，所述负压吸风控制模块固定设置于展纤罗拉的中心轴上；所述罗拉本体的表面设有均匀分布的网格孔，所述网格孔只允许气流通过，对所述短纤须条具有托持和运输的作用；所述负压吸风控制模块将所述短纤须条负压吸附至所述网格孔的表面，形成负压展纤区。

作为本发明的进一步改进，所述负压吸风控制模块包括负压吸风口，所述负压吸风口朝向所述网格口设置；所述负压吸风口的风口为等宽、或为沿所述短纤须条输送方向由窄渐宽的形状，以实现所述短纤须条的展开。

作为本发明的进一步改进，所述负压吸风口的宽度为5～10mm，所述负压吸风口的最窄部分的宽度为5～7mm。

作为本发明的进一步改进，所述导纱组件设置于所述展纤罗拉的表面，所述导纱组件设有加热凹槽，所述包芯纱利用所述加热凹槽在所述展纤罗拉与所述导纱组件之间形成输送路径；所述加热凹槽对所述包芯纱的成纱路径进行定位；所述加热凹槽的温度为100～200℃。

作为本发明的进一步改进，所述加热凹槽在所述导纱组件上的位置设置满足使所述短纤须条输入所述高含量包覆单元、所述宽纤维带在所述高含量包覆单元中输送时角度不变的条件；所述导纱组件垂直于所述成纱路径的位置可调，以调节所述包芯纱对所述展纤罗拉的张力大小，同时消除气流造成的纱线横动，使所述包芯纱的结构更稳定。

作为本发明的进一步改进，所述短纤须条牵伸喂入单元沿粗纱的喂入方向依次包括喇叭口、后罗拉、后皮辊、中罗拉、中皮辊；所述粗纱经过所述短纤须条牵伸喂入单元牵伸为短纤须条后，由所述中罗拉和中皮辊夹持，输送至所述高含量包覆单元的展纤罗拉和前皮辊之间。

作为本发明的进一步改进，所述芯材喂入单元包括用于改变所述芯材角度的导丝轮；所述芯材经所述导丝轮导向，以一定的角度从所述前皮辊和展纤罗拉之间的钳口输入所述高含量包覆单元，与所述负压展纤区表面的宽纤维带以一定的夹角在包缠区汇合，所述芯材自转带动所述宽纤维带包缠在所述芯材的外层，形成包芯纱。

本发明还提供了一种短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱方法，采用上述中任一项所述的短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置进行包芯纱的制备，利用高含量包覆单元将短纤须条进行负压展纤，形成具有一定宽度、平行度的展开式宽纤维带，所述宽纤维带对芯材进行紧密包缠，得到包芯纱。

作为本发明的进一步改进，所述包芯纺纱方法具体如下：

短纤须条牵伸喂入单元将粗纱牵伸为短纤须条并输送至所述高含量包覆单元的展纤罗拉，所述短纤须条被负压吸风控制模块透过网格孔吸附在罗拉本体的表面上，在负压展纤区形成宽纤维带，所述宽纤维带随着所述展纤罗拉的运行向前输送；

同时，所述芯材经导丝轮导向，以一定的角度从所述前皮辊和展纤罗拉之间的钳口输入所述高含量包覆单元，与所述宽纤维带以一定的夹角在包缠区汇合，所述芯材自转带动所述宽纤维带包缠在所述芯材的外层，形成包芯纱；

所述包芯纱利用导纱组件的加热凹槽对成纱路径进行定位，并消除气流造成的纱线横动；所述导纱组件将所述包芯纱输送至纱线卷绕单元的导纱钩，由在纲领板上高速回转的钢丝圈卷绕在纱管上，完成短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱过程。

作为本发明的进一步改进，所述包缠区与所述前皮辊和展纤罗拉之间的钳口的距离大于所述短纤须条的纤维长度，以利用所述芯材的自转将所述短纤须条包缠在所述芯材的外层；所述芯材在所述展纤罗拉的喂入位置与所述短纤须条具有一定距离，所述芯材与所述短纤须条相隔距离优选为2～5mm。

作为本发明的进一步改进，所述芯材与所述宽纤维带在所述包缠区的夹角为5°～65°。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供了一种短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置，包括材料喂入单元与纱线卷绕单元，材料喂入单元与纱线卷绕单元之间设有高含量包覆单元；通过设置高含量包覆单元对短纤须条进行负压展纤形成宽纤维带，并配合材料喂入单元与纱线卷绕单元，实现了宽纤维带对芯材的紧密包缠，得到包覆效果良好、芯材占比高达60％～80％的包芯纱，实现了短纤利用的最大化，降低了包芯纱的原料成本，解决了在环锭纺纱机上包芯纱容易出现露芯，且芯材占比较低的问题。该装置通过各单元的协同配合，可应用于工业中，实现了工业高速纺纱，且制备的包芯纱综合性能较好、市场应用范围广。

2、本发明的高含量包覆单元中，展纤罗拉内部中空，设有负压吸风控制模块，罗拉本体的表面设有均匀分布的网格孔，负压吸风控制模块透过网格孔将短纤须条吸附于展纤罗拉的表面，以对短纤须条进行托持和运输，且未对短纤须条施加任何捻度；同时在展纤罗拉的微震动、负压网格孔气流的引导式铺展作用下实现展纤，形成具有一定宽度、纤维平行度高、纤维分布均匀的展开式宽纤维带；该宽纤维带在包缠区与芯材汇合后，利用芯材的自转均匀地包缠裹覆于芯材表面，形成紧密包覆的包芯纱。本发明利用负压吸风控制模块不仅增加了展纤罗拉对短纤须条的挟持力，还减少了形成的包芯纱表面的毛羽，且不会对短纤须条形成任何捻度，有利于在展纤罗拉表面形成均匀纤维带。本发明通过先将短纤须条形成宽纤维带，再进行芯材的包覆，提高了包芯纱的芯材占比，高达60％～80％，同时节约了粗纱的用量，降低了包芯纱的制备成本。

3、本发明包芯纺纱方法中，芯材在经导丝轮导向后，限定与短纤须条相隔一定距离进入前皮辊和展纤罗拉之间的钳口，与被展纤罗拉向前输送的宽纤维带在包缠区处以一定角度与汇合，由芯材自转带动宽纤维带包缠在芯材外层，形成包覆结构均匀的包芯纱；还避免了底部纱线的捻度传递到短纤须条，导致其发生自捻，不利用短纤须条展开形成宽纤维带的问题。另外，包缠区与前皮辊和展纤罗拉之间的钳口的距离大于短纤须条的纤维长度，以更好地利用芯材的自转将其包缠在芯材的外层，且芯材的高速自转也能对短纤须条产生一定的牵伸效果，进一步提升了包芯纱的成纱质量。

4、本发明的包芯纺纱装置只需在普通环锭纺装置上将高含量包覆单元进行改进，实现短纤须条的展纤，并设置芯材喂入机构喂入芯材的角度可调、与短纤须条的距离及夹角可调，即可实现本发明短纤须条展纤式紧密高含量裹覆成纱的效果；该装置改造成本低，应用范围广，具有良好的工业应用价值。

附图说明

图1为本发明短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置的结构示意图。

图2为图1中高含量包覆单元的局部结构放大图。

图3为实施例1中包芯纺纱装置的高含量包覆单元的具体结构示意图。

图4为本发明短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱方法示意图。

图5为本发明网格孔的形状示例。

图6为本发明实施例1(图6.a)及对比例1(图6.b)制备的涤棉包芯纱显微图。

图7为本发明实施例2(图7.a)及对比例2(图7.b)制备的玄武岩/涤/棉包芯纱显微图。

附图标记

S1-粗纱；S11-短纤须条；S2-芯材；S3-包芯纱；110-芯材喂入单元；111-导丝轮；120-短纤须条牵伸喂入单元；121-喇叭口；122-后罗拉；123-后皮辊；124-中罗拉；125-中皮辊；200-高含量包覆单元；210-展纤罗拉；211-罗拉本体；212-网格孔；213-负压吸风控制模块；214-负压展纤区；215-包缠区；216-负压吸风口；220-前皮辊；230-导纱组件；231-加热凹槽；300-纱线卷绕单元；310-导纱钩；320-钢丝圈；330-纲领板；340-纱管。

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。

实施例1

请参阅图1所示，一种短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置，包括材料喂入单元100与纱线卷绕单元300，材料喂入单元100包括芯材喂入单元110与短纤须条牵伸喂入单元120；材料喂入单元100与纱线卷绕单元300之间设有高含量包覆单元200，高含量包覆单元200包括展纤罗拉210、与展纤罗拉210相对设置的前皮辊220以及导纱组件230；展纤罗拉210将从短纤须条牵伸喂入单元120输送的短纤须条S11进行负压展纤形成宽纤维带，宽纤维带对从芯材喂入单元110输送的芯材S2进行紧密包缠，形成的包芯纱S3由导纱组件230输送至纱线卷绕单元300。

该包芯纺纱装置通过设置高含量包覆单元200对短纤须条S11进行负压展纤，以形成宽纤维带，并配合材料喂入单元100与纱线卷绕单元300，实现了宽纤维带对芯材S2的紧密包缠，得到包覆效果良好、芯材S2占比高达60％～80％、的包芯纱S3，实现了短纤利用的最大化，降低了包芯纱S3的原料成本，解决了在传统环锭纺纱机上包芯纱容易出现露芯，且芯材占比较低的问题。该装置通过各单元的协同配合，可应用于工业中，实现了工业高速纺纱，且制备的包芯纱S3综合性能较好，具有巨大的市场应用前景。

请参阅图2～图3所示，展纤罗拉210包括中心轴、罗拉本体211、设置于罗拉本体211内部的负压吸风控制模块213，负压吸风控制模块213固定设置于展纤罗拉的中心轴上，不随展纤罗拉210一起转动；罗拉本体211的表面设有均匀分布的网格孔212，网格孔212只允许气流通过，对短纤须条S11具有托持和运输的作用；负压吸风控制模块213将短纤须条S11负压吸附至网格孔212的表面，形成负压展纤区214。本发明利用负压吸风控制模块213不仅增加了展纤罗拉210对短纤须条S11的挟持力，还减少了形成的包芯纱S3表面的毛羽，且不会对短纤须条S11形成任何捻度，有利于在展纤罗拉210表面形成均匀的纤维带。本发明通过先将短纤须条S11形成宽纤维带，再进行芯材S2的包覆，提高了包芯纱S3的芯材占比，同时节约了粗纱S1的用量，降低了包芯纱S3的制备成本。

在一些具体的实施方式中，所述芯材S2为无机纤维长丝、有机纤维长丝、有机/无机复合丝、短纤纱或长丝/短纤复合纱等。

具体地，负压吸风控制模块213包括负压吸风口216，负压吸风口216朝向网格口212设置；负压吸风口216的风口为等宽、或为沿短纤须条S11输送方向由窄渐宽的形状，以实现短纤须条S11的展纤。如此设置，通过负压吸风控制模块213透过网格孔212将短纤须条S11吸附于展纤罗拉210的表面，以对短纤须条S11进行托持和运输，未对短纤须条S11施加任何捻度；同时通过限定负压吸风口216的风口形状产生的负压气流的引导式铺展作用和展纤罗拉210的微震动作用，实现了短纤须条S11的展纤，形成具有一定宽度、纤维平行度高、纤维分布均匀的宽纤维带；该宽纤维带在包缠区215与芯材S2汇合后，利用芯材S2的自转均匀地包缠裹覆于芯材S2的表面。

请参阅图5所示，图5为本发明网格孔212的形状示例，可以看出网格孔212的形状不唯一，但可以根据负压吸风口216的形状形成沿短纤须条S11输送方向渐宽的吸风区，从而将短纤须条S11在负压气流的引导下吸附在吸风区范围内，进行铺展开纤，形成结构均匀的宽纤维带。

需要说明的是，由短纤须条牵伸喂入单元120输出的短纤须条的直径多为1～3mm，因此设置负压吸风口216的宽度为5～10mm，负压吸风口216的最窄部分的宽度为5～7mm；如此，可实现短纤须条在展现罗拉210表面的负压展纤区214更好的展纤，不发生集聚，形成结构均匀的宽纤维带。

具体地，导纱组件230设置于展纤罗拉210的表面，导纱组件230设有加热凹槽231，加热凹槽231的温度为100～200℃，所用短纤维的模量越高、玻璃化或软化温度越高，加热凹槽231的设置温度越高，包芯纱S3利用加热凹槽231在展纤罗拉210与导纱组件230之间形成输送路径，由展纤罗拉210输出的包芯纱S3从导纱组件的加热凹槽231输出至纱线卷绕单元300；加热凹槽231对包芯纱S3的成纱路径进行定位，还可以将纱条表层纤维进行熨烫柔化处理、成纱光洁度提高。加热凹槽231在导纱组件230上的位置设置满足使短纤须条S11输入高含量包覆单元200、宽纤维带在高含量包覆单元200中输送时角度不变的条件，以保持短纤须条S11在高含量包覆单元200形成的宽纤维带的完整性和结构均匀性，使宽纤维带在自然状态下包覆于芯丝S2的表面；仅通过调整芯材S2，使芯材S2与宽纤维带之间产生夹角，不仅有利于宽纤维带对芯材S2的包覆；还避免了底部纱线的捻度传递到短纤须条S11，导致其发生自捻，不利用短纤须条S11展开形成宽纤维带的问题。导纱组件230垂直于成纱路径的位置可调，以调节包芯纱S3对展纤罗拉210的张力大小，同时消除气流造成的纱线横动，使包芯纱S3的结构更稳定。

具体地，短纤须条牵伸喂入单元120沿粗纱S1的喂入方向依次包括喇叭口121、后罗拉122、后皮辊123、中罗拉124、中皮辊125；粗纱S1经过短纤须条牵伸喂入单元120牵伸为短纤须条S11后，由中罗拉124和中皮辊125夹持，输送至高含量包覆单元200的展纤罗拉210和前皮辊220之间。芯材喂入单元110包括用于改变芯材S2角度的导丝轮111；芯材S2经导丝轮111导向，以一定的角度从前皮辊220和展纤罗拉210之间的钳口输入高含量包覆单元200，与负压展纤区214表面的宽纤维带以一定的夹角在包缠区215汇合，芯材S2自转带动宽纤维带包缠在芯材S2的外层，形成包芯纱S3。

芯材喂入机构110的导丝轮111可以改变芯材S2的角度，以控制芯材S2与宽纤维带在包缠区的夹角范围为5°～65°，使得宽纤维带更好的旋转包覆在芯材S2的表面。短纤须条S11牵伸喂入单元120用于牵伸粗纱S1，并将得到的短纤须条S11喂入高含量包覆单元200进行负压展纤形成宽纤维带。通过限定短纤须条S11、芯丝S2在输入高含量包覆单元200时的间距，限定导纱组件230中加热凹槽231的位置，使得宽纤维带在高含量包覆单元200中以自然状态输送，无需改变输送角度，保持了宽纤维带的结构完整性和均匀性；使得芯材S2与宽纤维带之间产生夹角，不仅有利于宽纤维带对芯材S2的包覆；还避免了底部纱线的捻度传递到短纤须条S11，导致其发生自捻，不利用短纤须条S11展开形成宽纤维带的问题。

本发明的包芯纺纱装置与现有技术的包芯纺纱装置相比，未对短纤须条S11形成任何捻度，未使其发生集聚，仅通过展纤罗拉210的托持，使其在展开状态下对芯材S2进行包覆；该装置适用于实际工厂中环锭纺的高速纺纱，不会在高速纺时对短纤须条S11施加多余的力，使其发生卷翘或集聚，出现短纤堆积、缠绕等问题，形成了结构均匀的宽纤维带；另外，当短纤须条S11出现断头等工况问题时，工人的修理难度小，无需对装置进行其他多余的操作。

请参阅图4所示，一种短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱方法，采用短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置进行包芯纱的制备，利用高含量包覆单元200将短纤须条S11进行负压展纤，形成具有一定宽度、平行度的宽纤维带，宽纤维带对芯材S2进行紧密包缠，得到包芯纱S3。包芯纺纱的具体方法如下：

短纤须条牵伸喂入单元120将粗纱S1牵伸为短纤须条S11并输送至高含量包覆单元200的展纤罗拉210，短纤须条S11被负压吸风控制模块213透过网格孔212吸附、铺展在罗拉本体211的表面上，在负压展纤区214形成宽纤维带，宽纤维带随着展纤罗拉210的运行向前输送；

同时，芯材S2经导丝轮111导向，以一定的角度从前皮辊220和展纤罗拉210之间的钳口输入高含量包覆单元200，与宽纤维带以一定的夹角在包缠区215汇合，芯材S2自转带动宽纤维带包缠在芯材S2的外层，形成包芯纱S3；

包芯纱S3利用导纱组件230的加热凹槽231对成纱路径进行定位，并消除气流造成的纱线横动；导纱组件230将包芯纱S3输送至纱线卷绕单元300的导纱钩310，由在纲领板330上高速回转的钢丝圈320卷绕在纱管340上，完成短纤须条展开式紧密裹覆高比例芯材的包芯纺纱过程。

特别地，包缠区215与前皮辊220和展纤罗拉210之间的钳口的距离大于短纤须条S11的纤维长度，以利用芯材S2的自转将短纤须条S11包缠在芯材S2的外层；芯材S2在展纤罗拉210的喂入位置与短纤须条S11具有一定距离，芯材S2与短纤须条S11相隔距离优选为2～5mm；芯材S2与宽纤维带在包缠区215的夹角为5°～65°。

在该包芯纺纱方法中，芯材S2在经导丝轮111导向后，限定与短纤须条相隔一定距离进入前皮辊220和展纤罗拉210之间的钳口，与被展纤罗拉210向前输送的宽纤维带在包缠区处以一定角度与汇合，由芯材S2自转带动宽纤维带包缠在芯材S2的外层，形成包覆结构均匀的包芯纱S3。另外，包缠区215与前皮辊220和展纤罗拉210之间的钳口的距离大于短纤须条S11的纤维长度，以更好地利用芯材S2的自转将其包缠在芯材S2的外层，且芯材S2的高速自转也能对短纤须条S11产生一定的牵伸效果，进一步提升了包芯纱S3的成纱质量。

请参阅图6所示，图6.a为采用短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置及方法所纺制的35倍3D显微镜放大情况下涤棉包芯纱。该包芯纱的芯材为：162D蓝色涤纶丝；短纤须条材料为：653tex红色彩棉粗纱。

工艺参数：锭速为11000r/min；捻度为104T/10cm；前罗拉线速度为10.58m/min；总牵伸倍数为54.42；皮层棉纤维线密度为12.00tex；后区牵伸为1.25。该包芯纱的芯材占比为60％。

从图6.a可以看出，在采用短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置及方法所纺制的涤棉包芯纱中，在芯材占比为60％下，外层红色彩棉纤维将蓝色涤纶芯材完全包覆无外露现象；整体纱线包覆效果良好，外包覆纤维平行度较高。

对比例1

对比例1提供了一种包芯纱装置及方法，该装置为常规环锭纺装置，方法为将短纤须条集聚于芯纱周围，并进行加捻，得到包芯纱；采用的包芯纱材料及工艺参数与实施例1一致。

请参阅图6所示，图6.b为采用常规环锭纺装置包芯纺纱方法所纺制的35倍3D显微镜放大情况下涤棉包芯纱。从图6.b可以看出，该包芯纱的结构均匀性差，蓝色涤纶丝外露比较严重。

实施例2

本实施例提供了短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置及方法，与实施例1相比，不同之处在于，芯材为玄武岩长丝与阻燃涤纶长丝复捻丝，其线密度为48tex；该包芯纱的芯材占比为80％。其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。

对比例2提供了一种包芯纱装置及方法，该装置为常规环锭纺装置，方法为将短纤须条集聚于芯纱周围，并进行加捻，得到包芯纱；采用的包芯纱材料及工艺参数与实施例2一致。

请参阅图7所示，图7.a为采用一种短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置及方法所纺制的35倍3D显微镜放大情况下玄武岩/涤/棉包芯纱；图7.b为采用常规环锭纺装置包芯纺纱方法所纺制的35倍3D显微镜放大情况下玄武岩/涤/棉包芯纱。从图7可以看出，在对比例2中常规环锭纺包芯纱外层纤维无法将芯丝完全包覆，存在严重的外露现象。

将实施例1～2与对比例1～2制备的包芯纱进行芯纱占比、力学性能对比，得到结果如下表所示。

表1实施例1～2和对比例1～2的包芯纱性能对比结果

由表1可知，实施例1～2中采用短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置及方法纺制的包芯纱，较常规环锭纺包芯纺纱方法纺制的包芯纱，能在保证包芯纱包覆效果好、不漏芯的前提下，极大地提高包芯纱的芯丝占比，芯材比例高达80％。另外，采用短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱的纺纱装置及方法纺制的包芯纱在纱线结构上更接近理想状态下的包芯纱结构，在拉伸过程中，由芯丝主体受力；而常规环锭纺包芯纺纱方法纺制的包芯纱在纱线结构上与赛罗菲尔纱相近、芯材严重外露，在拉伸过程中，由芯丝及短纤共同受力，芯丝受到的剪切力较大；因此对比例1～2中的纱线断裂强力较相对应的实施例1～2中的纱线断裂强力低、断裂伸长率高。

综上所述，本发明提供了一短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置及方法，包括材料喂入单元与纱线卷绕单元，材料喂入单元包括芯材喂入单元与短纤须条牵伸喂入单元；材料喂入单元与纱线卷绕单元之间设有高含量包覆单元，高含量包覆单元包括展纤罗拉、与展纤罗拉相对设置的前皮辊以及导纱组件；展纤罗拉将从短纤须条牵伸喂入单元输送的短纤须条进行负压展纤形成宽纤维带，宽纤维带对从芯材喂入单元输送的芯材进行紧密包缠，形成的包芯纱由导纱组件输送至纱线卷绕单元。本发明通过设置高含量包覆单元对短纤须条进行负压展纤形成宽纤维带，并配合材料喂入单元与纱线卷绕单元，实现了宽纤维带对芯材的紧密包缠，得到包覆效果良好、芯材占比高达60％～80％的包芯纱，实现了短纤利用的最大化，降低了包芯纱的原料成本，解决了在环锭纺纱机上包芯纱容易出现露芯，且芯材占比较低的问题。该装置通过各单元的协同配合，可应用于工业中，实现了工业高速纺纱，且制备的包芯纱综合性能较好，市场应用价值高。

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)

1.一种短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置，包括材料喂入单元与纱线卷绕单元，其特征在于，所述材料喂入单元包括芯材喂入单元与短纤须条牵伸喂入单元；所述材料喂入单元与纱线卷绕单元之间设有高含量包覆单元单元，所述高含量包覆单元包括展纤罗拉、与所述展纤罗拉相对设置的前皮辊以及导纱组件；所述展纤罗拉将从所述短纤须条牵伸喂入单元输送的短纤须条进行负压展纤形成宽纤维带，所述宽纤维带对从所述芯材喂入单元输送的芯材进行紧密包缠，形成的包芯纱由导纱组件输送至所述纱线卷绕单元。

2.根据权利要求1所述的短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置，其特征在于，所述展纤罗拉包括中心轴、罗拉本体、设置于所述罗拉本体内部的负压吸风控制模块，所述负压吸风控制模块固定设置于展纤罗拉的中心轴上；所述罗拉本体的表面设有均匀分布的网格孔，所述网格孔只允许气流通过，对所述短纤须条具有托持和运输的作用；所述负压吸风控制模块将所述短纤须条负压吸附至所述网格孔的表面，形成负压展纤区。

3.根据权利要求2所述的短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置，其特征在于，所述负压吸风控制模块包括负压吸风口，所述负压吸风口朝向所述网格口设置；所述负压吸风口的风口为等宽、或为沿所述短纤须条输送方向由窄渐宽的形状，以实现所述短纤须条的展开；所述负压吸风口的宽度为5～10mm。

4.根据权利要求1所述的短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置，其特征在于，所述导纱组件设置于所述展纤罗拉的表面，所述导纱组件设有加热凹槽，所述包芯纱利用所述加热凹槽在所述展纤罗拉与所述导纱组件之间形成输送路径；所述加热凹槽对所述包芯纱的成纱路径进行定位；所述加热凹槽的温度为100～200℃。

5.根据权利要求4所述的短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置，其特征在于，所述加热凹槽在所述导纱组件上的位置设置满足使所述短纤须条输入所述高含量包覆单元、所述宽纤维带在所述高含量包覆单元中输送时角度不变的条件；所述导纱组件垂直于所述成纱路径的位置可调，以调节所述包芯纱对所述展纤罗拉的张力大小，同时消除气流造成的纱线横动，使所述包芯纱的结构更稳定。

6.根据权利要求1所述的短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置，其特征在于，所述短纤须条牵伸喂入单元沿粗纱的喂入方向依次包括喇叭口、后罗拉、后皮辊、中罗拉、中皮辊；所述粗纱经过所述短纤须条牵伸喂入单元牵伸为短纤须条后，由所述中罗拉和中皮辊夹持，输送至所述高含量包覆单元的展纤罗拉和前皮辊之间。

7.根据权利要求2所述的短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置，其特征在于，所述芯材喂入单元包括用于改变所述芯材角度的导丝轮；所述芯材经所述导丝轮导向，以一定的角度从所述前皮辊和展纤罗拉之间的钳口输入所述高含量包覆单元，与所述负压展纤区表面的宽纤维带以一定的夹角在包缠区汇合，所述芯材自转带动所述宽纤维带包缠在所述芯材的外层，形成包芯纱。

8.一种短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱方法，其特征在于，采用权利要求1～7中任一项所述的短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱装置进行包芯纱的制备，利用高含量包覆单元将短纤须条进行负压展纤，形成具有一定宽度、平行度的展开式宽纤维带，所述宽纤维带对芯材进行紧密包缠，得到包芯纱。

9.根据权利要求8所述的短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱方法，其特征在于，所述包芯纺纱方法具体如下：

短纤须条牵伸喂入单元将粗纱牵伸为短纤须条并输送至所述高含量包覆单元的展纤罗拉，所述短纤须条被负压吸风控制模块透过网格孔吸附在罗拉本体的表面上，在负压展纤区形成宽纤维带，所述宽纤维带随着所述展纤罗拉的运行向前输送；

同时，所述芯材经导丝轮导向，以一定的角度从所述前皮辊和展纤罗拉之间的钳口输入所述高含量包覆单元，与所述宽纤维带以一定的夹角在包缠区汇合，所述芯材自转带动所述宽纤维带包缠在所述芯材的外层，形成包芯纱；

所述包芯纱利用导纱组件的加热凹槽对成纱路径进行定位，并消除气流造成的纱线横动；所述导纱组件将所述包芯纱输送至纱线卷绕单元的导纱钩，由在纲领板上高速回转的钢丝圈卷绕在纱管上，完成短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱过程。

10.根据权利要求9所述的短纤须条展开式包覆高比例芯材的纺纱方法，其特征在于，所述包缠区与所述前皮辊和展纤罗拉之间的钳口的距离大于所述短纤须条的纤维长度，以利用所述芯材的自转将所述短纤须条包缠在所述芯材的外层；所述芯材在所述展纤罗拉的喂入位置与所述短纤须条具有一定距离，所述芯材与所述短纤须条相隔距离优选为2～5mm；所述芯材与所述宽纤维带的夹角为5°～65°。