CN210151288U

CN210151288U - 一种石墨烯混纺纱线

Info

Publication number: CN210151288U
Application number: CN201920508136.1U
Authority: CN
Inventors: 蒋建清; 章水龙; 杨新勇; 徐丽桃
Original assignee: CHUNJIANG LIGHT TEXTILE GROUP Co Ltd ZHEJIANG
Current assignee: CHUNJIANG LIGHT TEXTILE GROUP Co Ltd ZHEJIANG
Priority date: 2019-04-15
Filing date: 2019-04-15
Publication date: 2020-03-17
Anticipated expiration: 2029-04-15

Abstract

本实用新型涉及一种纺织原料生产，尤其是涉及一种石墨烯混纺纱线。一种石墨烯混纺纱线，包括至少一根由石墨烯粘胶纤维和涤纶纤维混纺在一起的子线，所述的子线包括第一子线和第二子线，第一子线与第二子线缠绕形成整个纱线，第一子线包括若干个依次排列的正向倾斜段和位于相邻两个正向倾斜段之间的第一轴向连接段，第二子线包括若干个依次排列的反向倾斜段和位于相邻两个反向倾斜段之间的第二轴向连接段；正向倾斜段和反向倾斜段的倾斜绕向相反；子线外侧螺旋加捻有第一加捻线和第二加捻线，第一加捻线位于相邻两个正向倾斜段之间，第二加捻线位于相邻两个反向倾斜段之间。本实用新型具有能够有效地提高纱线的抗菌、抗静电和保暖性能等效果。

Description

一种石墨烯混纺纱线

技术领域

本实用新型涉及一种纺织原料生产，尤其是涉及一种石墨烯混纺纱线。

背景技术

现有的纱线原材料通常为涤纶、粘胶或者棉纤维纺织而成，这类纱线功能单一，而且容易产生静电。还有一类正处于研究阶段的纱线，是采用石墨烯为原料，但由于石墨烯片层之间较强的作用力，使石墨烯材料分散性能较差，导致纤维韧性差，发脆，纺纱过程中容易损伤断裂，加上石墨烯纤维表面摩擦因数小，抱合力差，可纺性差，影响了石墨烯纤维的开发利用，使得目前以石墨烯为原料的纱线强度低、容易断裂起毛，用这类纱线纺织而成的产品使用寿命低，石墨烯的材料利用率低，产生的效果远小于预期效果，造成了成本高、性能差的情况。

实用新型内容

本实用新型主要是针对上述问题，提供一种能够有效地提高石墨烯的可纺性、提高石墨烯的利用率、使石墨烯自身所产生的效果最大化、提高强度、起到抗菌和抗静电的石墨烯混纺纱线。

本实用新型的目的主要是通过下述方案得以实现的：一种石墨烯混纺纱线，包括至少一根由石墨烯粘胶纤维和涤纶纤维混纺在一起的子线，所述的子线包括第一子线和第二子线，第一子线与第二子线缠绕形成整个纱线，第一子线包括若干个依次排列的正向倾斜段和位于相邻两个正向倾斜段之间的第一轴向连接段，第二子线包括若干个依次排列的反向倾斜段和位于相邻两个反向倾斜段之间的第二轴向连接段；正向倾斜段和反向倾斜段的倾斜绕向相反；子线外侧螺旋加捻有第一加捻线和第二加捻线，第一加捻线位于相邻两个正向倾斜段之间，第二加捻线位于相邻两个反向倾斜段之间。纱线是由至少一根子线构成，子线是由石墨烯粘胶纤维和涤纶纤维混纺而成，石墨烯是从石墨中分离出来的一种仅由碳原子组成的二维单层片状蜂窝结构的材料，所以只有单层原子的厚度(约为0.335nm)，是目前世界上最薄的材料。石墨烯几乎是透明的(只吸收2.3％的光)，透光率可高达97.7％，电阻率为10^-6Ω·cm，比银(1.586×10^-6Ω·cm)更低，为目前世界上电阻率最小的材料。石墨烯具有极大的比表面积，其理论值可高达2630m²/g，导热系数高达5300W/m·K(银的导热系数为400W/m·K左右)，常温下电子迁移率超过15000cm²/V·s，比碳纳米管和单晶硅高。杨氏模量为1.1TPa，断裂强度高达130GPa(1T＝1000G，1G＝1000M)。石墨烯由于分子间的极强作用力，难溶于水和有机溶剂。利用石墨烯自身性能能够有效地提高纱线的抗菌、抗静电和保暖性能。由于石墨烯自身片层之间较强的作用力，使石墨烯材料分散性能较差，导致纤维韧性差，发脆，纺纱过程中容易损伤断裂，加上石墨烯纤维表面摩擦因数小，抱合力差，在子线生产过程中，石墨烯粘胶纤维和涤纶纤维通过原料投入的比例和原料生产工艺的调整，能够提高石墨烯粘胶的可纺性。与此同时，将两个材料和结构相同的第一子线和第二子线经过特殊方式的缠绕，能够增强第一子线和第二子线的定位、覆盖和限位的能力，能够进一步的提高整个纱线的强度，进一步提高石墨烯自身性能的保证。第一子线包括若干个正向倾斜段和相邻两个正向倾斜段之间的第一轴向连接段，第二子线包括若干个反向倾斜段和相邻两个反向倾斜段之间的第二轴向连接段，第一轴向连接段和第二轴向连接段趋近于平行状态，保证整个纱线的任性，正向倾斜段和反向倾斜段的倾斜绕向相反，均缠绕在第一柱向连接段和第二柱向连接段外侧，增大了对第一柱向连接段和第二柱向连接段的覆盖面积，将容易断裂的石墨烯进行限位锁死。与此同时，相互交叉的正向倾斜段和反向倾斜段相互重叠部位能够提高覆盖面积，增大了正向倾斜段和反向倾斜段之间的石墨烯的限位效果，避免石墨烯断裂。正向倾斜段和反向倾斜段能够在径向方向轻微拉伸，相互之间能够具有缓冲效果，提高了整个纱线轴向和径向的拉伸效果，利用第一子线和第二子线相互之间的缠绕的弹性，避免原料直接受到拉力，降低断裂几率，同时，利用第一子线和第二子线的缠绕，增大相互交缠处的孔隙的路径，增强纱线整体的保暖性能，再配合石墨烯材料自身性能，进一步提高保暖性。而且，相同长度的纱线中，经过第一子线和第二子线缠绕后的石墨烯密度远远大于单纯螺旋加捻的普通纱线的密度，抗静电效果远大于普通石墨烯纱线。在既避免材料直接受到拉力，降低断裂几率、保证了强度的同时，增大石墨烯密度占比、提高了整个纱线的性能，保证石墨烯材料自身性能所产生的效果的最大化。在子线外侧再次加捻，将第一加捻线和第二加捻线螺旋交叠加捻在子线外侧，使第一加捻线位于正向倾斜段之间，第二加捻线位于反向倾斜段之间，增强整个纱线的结构强度，不仅不会影响石墨烯纱线的整体效果，而且能够保证纱线的直径不会过大。

作为优选，第一子线和第二子线的中部交叉形成交叉点，第一子线靠近交叉点一侧的位置折叠形成第一锁线圈，第一子线靠近交叉点另一侧的位置折叠形成第二锁线圈，第二锁线圈围绕第二子线后贯穿至第一锁线圈内，第一子线远离第二锁线圈的一端由相邻第二子线的一端和第一子线的另一端上方径向绕至第一子线和第二子线的下方形成第一绕圈，第一子线在这个过程中形成正向倾斜段，然后再螺旋围绕第二子线并贯穿第一绕圈，被围绕的第二子线的这一段形成第二柱向连接段；第二子线的另一端由相邻的第一子线和第二子线的上方径向绕至第一子线和第二子线的下方形成第二绕圈，第二子线在这个过程中形成反向倾斜段，然后再螺旋围绕第一子线并贯穿第二绕圈，被围绕的第一子线的这一段形成第一柱向连接段。

作为优选，第一加捻线与第二加捻线的螺旋方向相反，第二加捻线位于第一加捻线外侧。

因此，本实用新型的一种石墨烯混纺纱线及其生产工艺具备下述优点：石墨烯由于分子间的极强作用力，难溶于水和有机溶剂。利用石墨烯自身性能能够有效地提高纱线的抗菌、抗静电和保暖性能。

附图说明

附图1是本实用新型的一种结构示意图；

附图2是本实用新型在定位阶段的结构示意图；

附图3是本实用新型在第一子线主动缠绕阶段的结构示意图；

附图4是本实用新型在第二子线主动缠绕阶段的结构示意图。

图示说明：1-第一子线，2-第一柱向连接段，3-正向倾斜段，4-第二子线，5-第二柱向连接段，6-反向倾斜段，7-交叉点，8-第一锁线圈，9-第二锁线圈，10-第一绕圈，11-第二绕圈,12-第一加捻线，13-第二加捻线。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：如图1所示，一种石墨烯混纺纱线，包括两根由石墨烯粘胶纤维和涤纶纤维混纺在一起的子线。子线包括第一子线1和第二子线4，第一子线与第二子线缠绕形成整个纱线，第一子线包括若干个依次排列的正向倾斜段3和位于相邻两个正向倾斜段之间的第一轴向连接段1，第二子线包括若干个依次排列的反向倾斜段6和位于相邻两个反向倾斜段之间的第二轴向连接段5；正向倾斜段和反向倾斜段的倾斜绕向相反。子线外侧螺旋加捻有第一加捻线12和第二加捻线13，第一加捻线位于相邻两个正向倾斜段之间，第二加捻线位于相邻两个反向倾斜段之间。

纱线是由至少一根子线构成，子线是由石墨烯粘胶纤维和涤纶纤维混纺而成，石墨烯是从石墨中分离出来的一种仅由碳原子组成的二维单层片状蜂窝结构的材料，所以只有单层原子的厚度(约为0.335nm)，是目前世界上最薄的材料。石墨烯几乎是透明的(只吸收2.3％的光)，透光率可高达97.7％，电阻率为10^-6Ω·cm，比银(1.586×10^-6Ω·cm)更低，为目前世界上电阻率最小的材料。石墨烯具有极大的比表面积，其理论值可高达2630m²/g，导热系数高达5300W/m·K(银的导热系数为400W/m·K左右)，常温下电子迁移率超过15000cm²/V·s，比碳纳米管和单晶硅高。杨氏模量为1.1TPa，断裂强度高达130GPa(1T＝1000G，1G＝1000M)。石墨烯由于分子间的极强作用力，难溶于水和有机溶剂。利用石墨烯自身性能能够有效地提高纱线的抗菌、抗静电和保暖性能。由于石墨烯自身片层之间较强的作用力，使石墨烯材料分散性能较差，导致纤维韧性差，发脆，纺纱过程中容易损伤断裂，加上石墨烯纤维表面摩擦因数小，抱合力差，在子线生产过程中，石墨烯粘胶纤维和涤纶纤维通过原料投入的比例和原料生产工艺的调整，能够提高石墨烯粘胶的可纺性。与此同时，将两个材料和结构相同的第一子线和第二子线经过特殊方式的缠绕，能够增强第一子线和第二子线的定位、覆盖和限位的能力，能够进一步的提高整个纱线的强度，进一步提高石墨烯自身性能的保证。第一子线包括若干个正向倾斜段和相邻两个正向倾斜段之间的第一轴向连接段，第二子线包括若干个反向倾斜段和相邻两个反向倾斜段之间的第二轴向连接段，第一轴向连接段和第二轴向连接段趋近于平行状态，保证整个纱线的任性，正向倾斜段和反向倾斜段的倾斜绕向相反，均缠绕在第一柱向连接段和第二柱向连接段外侧，增大了对第一柱向连接段和第二柱向连接段的覆盖面积，将容易断裂的石墨烯进行限位锁死。与此同时，相互交叉的正向倾斜段和反向倾斜段相互重叠部位能够提高覆盖面积，增大了正向倾斜段和反向倾斜段之间的石墨烯的限位效果，避免石墨烯断裂。正向倾斜段和反向倾斜段能够在径向方向轻微拉伸，相互之间能够具有缓冲效果，提高了整个纱线轴向和径向的拉伸效果，利用第一子线盒第二子线相互之间的缠绕的弹性，避免原料直接受到拉力，降低断裂几率，同时，利用第一子线和第二子线的缠绕，增大相互交缠处的孔隙的路径，增强纱线整体的保暖性能，再配合石墨烯材料自身性能，进一步提高保暖性。而且，相同长度的纱线中，经过第一子线和第二子线缠绕后的石墨烯密度远远大于单纯螺旋加捻的普通纱线的密度，抗静电效果远大于普通石墨烯纱线。在既避免材料直接受到拉力，降低断裂几率、保证了强度的同时，增大石墨烯密度占比、提高了整个纱线的性能，保证石墨烯材料自身性能所产生的效果的最大化。

上述石墨烯混纺纱线的生产工艺，步骤如下：

1)原料预处理：由于石墨烯粘胶纤维比较蓬松，表面摩擦因数小，纤维间抱合力弱，可纺性差，且干燥较快，进一步影响可纺性，需对纤维原料进行预处理。将0.5％的和毛油与8％水的混合液，按原料的5％的用量，用喷雾器均匀地喷洒在松散原料上，再用薄膜覆盖堆仓处理24h，使油剂渗透至纤维内部。通过预处理的石墨烯粘胶，纤维间的摩擦力和抱合力得到增强，成卷质量得到改善，确保梳棉工序顺利生产。

2)清花：将经过预处理的石墨烯粘胶与涤纶按配比和排列图加入自动抓棉机中，削高补平，上下均匀。根据化学纤维长度长、整齐度好、几乎不含杂质的特性，清花工序采用短流程工艺，遵循“勤抓少抓、多松轻打、充分混合、减少落棉”的工艺原则。为提高抓棉小车的运转效率，减小纤维块重量，提高混和均匀性，调整抓棉小车下降高度和刀片伸出肋条的距离。适当降低打手速度，减少纤维损伤。缩小尘棒间隔距，减少车肚落棉。合理设置自调匀整参数，稳定提高卷子均匀度，确保纤维层均匀无破洞。为使两种纤维充分混和，减少长片段混合不匀，采用两次清花处理工艺。为减少对纤维的打击损伤，第一次，跳开SFA035A混开棉机和FA106E开棉机打手，第二次，仍跳开SFA035A混开棉机打手，FA106E开棉机打手采用梳针打手。清花主要工艺参数：卷子干重量400g/m，卷子长度35米，抓棉打手速度760r/min，FA106E打手速度500r/min,A076打手速度950r/min。

3)梳棉：梳棉工序采用“梳理为主、减少打击，小隔距、低速度、快转移”的工艺原则。提高锡林和刺辊线速比，设置较小的刺辊和锡林隔距，有利于纤维由刺辊快速向锡林转移。采用较小的锡林与盖板隔距，提高纤维梳理度。锡林与道夫小隔距，有利纤维剥离转移，避免重复梳理，减少棉网云斑和棉结。为减少纤维损伤，防止棉网破裂，适当降低刺辊和道夫速度。梳棉工序主要工艺参数：生条定量22.0克/5米，棉网张力牵伸1.322，锡林速度330r/min，刺辊速度733r/min，道夫速度18.6r/min，盖板速度0.129m/min，锡林与盖板隔距0.20mm×0.15mm×0.15mm×0.15mm×0.18mm，刺辊和锡林隔距0.18mm，锡林与道夫隔距0.10mm。

4)并条：并条工序采用“大隔距、低速度、轻定量”的工艺原则。生条纤维弯钩多，在并条牵伸过程中，为减少纤维的弯钩，改善条子的伸直平行度，减少后道纱疵，头并采用较大后区牵伸倍数，末并采用较小后区牵伸倍数。为改善长片段条干均匀性，采用三道混并工艺，末并使用带自调匀整的高速并条机。适当降低罗拉速度，有利纤维在牵伸过程中位移稳定，改善条干均匀度。由于细纱采用赛络纺双粗纱喂入的纺纱工艺，并粗定量偏轻设计。并条工艺参数见表2。

表2：并条工艺参数

5)粗砂：粗纱工序采用“轻定量、大隔距、慢速度和较大捻系数”的工艺原则。石墨烯粘胶纤维因摩擦因数小，纤维表面光滑，抱合力差，为防止意外牵伸带来的粗纱条干不匀，粗纱捻系数要偏大控制，加大粗纱捻系数，还能避免细纱工序退绕时粗纱过细被拉断。因考虑赛络纺为双粗纱喂入，粗纱定量比常规环锭纺轻。粗纱工艺参数见表3。

表3：粗纱工艺参数

6)细纱：提高纱线强力、改善纱线条干、控制纱线毛羽是细纱工序工艺配置的重点。细纱采用大后区隔距小后区欠伸，浮游区采用新型下肖棒和小钳口隔距块的控制工艺，可以改善成纱细节，减少弱环的产生。使用邵尔75度前皮辊，可提高纤维握持力，确保正常牵伸，减少硬头，改善成纱条干。采用赛络纺工艺，使得纱线外表光洁、平滑、毛羽少、耐磨性能好，虽然是单纱但有股线的效果。

细纱工艺参数见表4。

表4细纱工艺参数表

7)络筒：采用较低的络纱速度，以减少断头和毛羽；设定合适的络纱张力，确保筒子成形良好；经常检查接头强力和外观质量，运用自动络筒机的各项质量监控和报警功能，及时发现和处理质量异常情况；设置合理的清纱曲线，有效清除有害纱疵，避免不必要的清纱切割。对纱线进行上蜡处理，以减少纱线在后道织造工序中与机件的摩擦损伤，降低织造断头。

络筒主要工艺参数：络纱速度900m/min，络纱张力15cN。

电清设定参数见表5。

表5：电清设定参数(各纱疵长度单位为cm)

8)将结构相同的第一子线和第二子线进入二次加捻，二次加捻的步骤如下：

a、定位阶段：如图2所示，相同材料和结构的第一子线和第二子线第一子线和第二子线的中部交叉形成交叉点7，第一子线靠近交叉点一侧的位置折叠形成第一锁线圈8，第一子线靠近交叉点另一侧的位置折叠形成第二锁线圈9，第二锁线圈围绕第二子线后贯穿至第一锁线圈内，第一锁线圈拉紧锁紧第二锁线圈；

b、第一子线主动缠绕阶段：如图3所示，第一子线远离第二锁线圈的一端由相邻第二子线的一端和第一子线的另一端上方径向绕至第一子线和第二子线的下方形成第一绕圈10，第一子线在这个过程中形成正向倾斜段，然后再螺旋围绕第二子线并贯穿第一绕圈，被围绕的第二子线的这一段形成第二柱向连接段；

c、第二子线主动缠绕阶段：如图4所示，第二子线的另一端由相邻的第一子线和第二子线的上方径向绕至第一子线和第二子线的下方形成第二绕圈11，第二子线在这个过程中形成反向倾斜段，然后再螺旋围绕第一子线并贯穿第二绕圈，被围绕的第一子线的这一段形成第一柱向连接段；

d、重复过程：由第一子线主动缠绕阶段的方式和第二子线主动缠绕阶段的方式依次交替缠绕，形成最终的混纺纱线。

9)最终定型：将混纺纱线加入加捻机，利用第一加捻线螺旋加捻，再利用第二加捻线反向螺旋加捻，形成最终纱线。

应理解，该实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种石墨烯混纺纱线，其特征在于，包括至少一根由石墨烯粘胶纤维和涤纶纤维混纺在一起的子线，所述的子线包括第一子线和第二子线，第一子线与第二子线缠绕形成整个纱线，第一子线包括若干个依次排列的正向倾斜段和位于相邻两个正向倾斜段之间的第一轴向连接段，第二子线包括若干个依次排列的反向倾斜段和位于相邻两个反向倾斜段之间的第二轴向连接段；正向倾斜段和反向倾斜段的倾斜绕向相反；子线外侧螺旋加捻有第一加捻线和第二加捻线，第一加捻线位于相邻两个正向倾斜段之间，第二加捻线位于相邻两个反向倾斜段之间。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯混纺纱线，其特征在于，第一子线和第二子线的中部交叉形成交叉点，第一子线靠近交叉点一侧的位置折叠形成第一锁线圈，第一子线靠近交叉点另一侧的位置折叠形成第二锁线圈，第二锁线圈围绕第二子线后贯穿至第一锁线圈内，第一子线远离第二锁线圈的一端由相邻第二子线的一端和第一子线的另一端上方径向绕至第一子线和第二子线的下方形成第一绕圈，第一子线在这个过程中形成正向倾斜段，然后再螺旋围绕第二子线并贯穿第一绕圈，被围绕的第二子线的这一段形成第二柱向连接段；第二子线的另一端由相邻的第一子线和第二子线的上方径向绕至第一子线和第二子线的下方形成第二绕圈，第二子线在这个过程中形成反向倾斜段，然后再螺旋围绕第一子线并贯穿第二绕圈，被围绕的第一子线的这一段形成第一柱向连接段。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯混纺纱线，其特征在于，第一加捻线与第二加捻线的螺旋方向相反，第二加捻线位于第一加捻线外侧。