金属丝包缠弹力丝的电磁屏蔽纱及其生产设备和生产方法

专利名称：金属丝包缠弹力丝的电磁屏蔽纱及其生产设备和生产方法
技术领域：
本发明涉及一种金属丝包缠弹力丝的电磁屏蔽纱及其生产设备和生产方法，属于环锭纺纱技术领域。
背景技术：
在无法回避的电磁波辐射，甚至是危害的今天，穿着具有电磁波屏蔽的服装和设置轻结构的防护屏障，虽是消极的方式，但有效和实用。而此实现的基础是纺织材料，即纤维、纱线及其制品。目前，采用的方式有三一是采用导电金属丝直接以栅格状嵌入织物内， 但金属丝的变形极小，严重影响服装的变形和穿着舒适性；且电磁屏蔽因为金属丝的导通而取决于加入金属丝的量；二是金属丝的包芯纱，以回避相互间的导通，增加介电损耗以电磁屏蔽，但大多做成了与其他纤维麻花式的复合纺纱，仍为相互间的导通，虽然纱线弹性增力口，但电磁屏蔽性仍以金属丝的含量为主，穿着的舒适性同样变差；三是用金属纤维纺纱， 虽穿着适体性改善，但接触舒适性极差有刺痒感，甚至刺痛感，而且电磁屏蔽取决于金属纤维的含量。这三方面的文献及专利有如下报道。有关金属丝直接嵌入织物内的专利报道，如瞿新的专利毛腈金属丝植绒布(专利号CN201665793U)在绒布的中每隔10-30根经纱嵌入一根金属丝，使其具有防辐射功能； 袁红星等的专利金属丝织物面料(专利申请号200810043718. 3)在面料中加入金属丝使其保证各种性能的条件下，改善面料的色彩度和立体感，并具有多种功能；陆文峰的专利金属丝色织面料(专利申请号=200710191371. 2)纬纱采用两种颜色的金属丝织造双层有色织物；陈炳辉的专利金属丝复合纤维网格布(专利号CN201474210U)；陈建中的专利一种夹带金属丝的面料(专利申请号93112428.X)；谢延安的专利金属长丝织物(专利申请号 00113541. 4)；朱建江的专利一种织有金属丝的布(专利号=93221524. 6)；华明浩的专利金属丝隐藏式双层织物(专利号=200720041064. 1)；汤林放的专利一种柔性金属微丝法拉第笼防电磁波辐射面料(专利号=200720305829. 8)都是在织物当中嵌入金属丝达到防护的作用。这是电磁屏蔽织物的制备，与本发明复合纺纱不同。有关金属丝包芯纱的专利和文献也有报道。如薛元等人在上海纺织科技第36卷第9期上发表了论文不锈纤维包芯纱纺纱工艺探讨；易洪雷在棉纺织科技上发表论文牛奶蛋白纤维不锈钢丝长丝包芯丝的研制，均讨论了在环锭细纱机仿制不锈钢丝包芯纱，其纺纱方法和机均与本发明不同。又如张玲玲的发明专利含极细多组分不锈钢丝电磁屏蔽包芯纱及其电磁屏蔽织物(专利号CN101565871A)介绍了不锈钢丝包芯纱经纬向不同排列比对电磁波起到很好的作用；张欣午的专利一种夹有金属丝的纤维织物生产方法(专利申请号 200610885225. 7)介绍了将金属丝和纺织纤维共同穿过通有压缩空气的喷嘴，使金属丝在喷嘴导纱孔内与纺织纤维相互扭转缠结，达到纱线并合；李世超的专利金属丝包芯弹性纱及其制造方法(专利申请号=200810004418. 4)采用双组分芯丝中空锭子包覆设备制造金属丝弹性包芯纱。但以上专利和文献与本发明的复合纱及其制备方法与装置均不同。有关金属纤维纺纱的专利和文献同样也有报道。如郑起守的专利使用金属丝来生产用于信息通信的数字纱的方法和装置以及通过该方法生产的数字纱(专利申请号 200780005519. 7)是将金属丝加热软化并牵伸和切割成预订长度的条子再搓捻成纱；郝新敏的专利金属纤维长丝束与短纤维生条混并牵切方法及装置(专利申请号=96120576. 8)， 其利用装置中设置的由后罗拉与牵伸罗拉构成的牵伸区，通过两罗拉的速度差、间距及上置加压皮辊的压力，将通过金属纤维长丝束牵切为短纤维，与同时被牵伸的短纤维生条并合，形成含连续金属短纤维牵切条的混合条；又有文献，如陈东的文献不锈钢纤维牵切工艺的研究、杨云灿的文献棉与金属纤维混纺纱的纺制，都介绍了金属纤维由短纤维纺成纱线的方法。这都与本发明的复合纱和方法与装置不同
发明内容
本发明的目的是提供一种防电磁屏蔽、弹性较好且结构稳定的电磁屏蔽纱及其生产设备和生产方法。为了达到上述目的，本发明提供了一种电磁屏蔽纱，其特征在于，包括弹力丝，弹力丝外侧缠绕有包覆纱段，所述的包覆纱段包括金属丝以及包覆在金属丝外侧的短纤维须条ο本发明还提供了上述电磁屏蔽纱的生产设备，包括环锭纺细纱机，其特征在于，还包括张力轮、握持辊、导纱钩和集束器。优选地，所述的握持辊与环锭纺细纱机的前罗拉相互接触，由前罗拉的转动驱动。优选地，所述的张力轮设于握持辊的上方。优选地，所述的导纱钩和集束器位于环锭纺细纱机的前罗拉钳口的后方。本发明还提供了上述电磁屏蔽纱的纺纱方法，其特征在于，采用上述电磁屏蔽纱的生产设备，将短纤维须条经集束器喂入前罗拉钳口，将金属丝经导纱钩喂入前罗拉钳口， 将弹力丝经张力轮和握持辊后，贴附在前罗拉上喂入前罗拉钳口，首先，短纤维须条与金属丝在前罗拉钳口外侧复合，形成短纤维须条包覆金属丝的包覆纱段，然后再与出前罗拉钳口的弹力丝在加捻作用下复合形成包覆纱段缠绕在弹力丝外侧的电磁屏蔽纱。优选地，所述的金属丝位于短纤维须条的中心轴线上。优选地，所述的弹力丝的张力及其平稳性通过调节张力轮的阻尼来控制，弹力丝在握持辊上的包围角通过上下或前后移动张力轮来调节，弹力丝的位置及其与金属丝的间距通过左右平移张力轮来控制，所述的金属丝与短纤维须条的相对位置通过左右移动导纱钩来调节，所述的短纤维须条与弹力丝之间的轴间距通过左右移动集束器来调节。优选地，所述的弹力丝以一定包围角直接通过握持辊或在握持辊上加绕1-3圈再通过握持辊，以增加握持作用和张力稳定。本发明还提供了所述的电磁屏蔽纱作为日常用服装(尤其是内衣和衬衫类)、家用纺织品或产业用纺织品的生产原料的用途。本发明的特点和有益效果在于①仅在普通细纱机上增加一个张力轮、一个握持辊、一个导纱钩和一个集束器，就解决了刚性金属丝增弹的复合纺纱，方法简捷、机构实用； ②通过调节短纤维须条对金属丝的包芯，使金属丝不外露、穿着接触舒适；③包芯金属丝的包缠获得螺旋结构而增弹；绝对弹性伸长率可增加20%-60% ；④以本发明制得的电磁屏蔽纱可用于日常穿着的服装，尤其是高档舒适型电磁屏蔽功能服装和内衣、衬衫类，以及需要防电磁屏蔽功能要求的家用和产业用纺织品。


图1是电磁屏蔽纱的生产设备俯视图； 图2是电磁屏蔽纱的生产设备侧面图中1_张力轮；2-握持辊；3-导纱钩；4-集束器；5-弹力丝；6-金属丝；7-短纤维须条；8-包覆纱段；9-电磁屏蔽纱；10-前罗拉钳口 ； 11-前罗拉；12-中罗拉；13-后罗拉。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，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。本发明所述的弹力丝是指氨纶丝、莱卡(Lycra)丝、聚烯烃基弹性丝(典型代表是美国陶氏化学公司的DOW XLA纤维)等具有弹性功能的长丝。金属丝是指不锈钢丝或铜丝等导电金属丝，或镀金、镀银或镀铝的导电高聚物纤维。短纤维须条是由纺织常用短纤维制成的粗纱条经由环锭纺细纱机上的后罗拉喂入，再经皮圈罗拉和前罗拉的牵伸所得到的平行伸直的短纤维须条，如棉纤维须条、毛粘纤维须条、绢丝纤维须条、亚麻纤维须条、Nomex 纤维须条等。本发明所述的环锭纺细纱机是指本领域技术人员公知的各种环锭纺细纱机， 如市售的各种环锭纺细纱机。所述的张力轮用于弹力丝定位和张力控制，握持辊用于张力保持，导纱钩用于金属丝定位，集束器用于短纤维须条定位。实施例1 电磁屏蔽纱的生产设备
如图ι所示，为电磁屏蔽纱的生产设备俯视图，图2为其侧视图，所述的电磁屏蔽纱的生产设备包括环锭纺细纱机，还包括张力轮1、握持辊2、导纱钩3和集束器4。握持辊2与环锭纺细纱机的前罗拉11相互接触，由前罗拉11的转动驱动。张力轮1安装在环锭纺细纱机上位于握持辊2的上方的位置处，导纱钩3和集束器4位于环锭纺细纱机的前罗拉钳口 10的后方。使用时，取一弹性长丝筒，将其上的弹力丝5以一定张力经张力轮1后，以一定包围角直接通过握持辊2或在握持辊2上加绕1-3圈，然后由握持辊2和前上罗拉11夹持传送、贴附转移到前上罗拉11上，并随前上罗拉11的转动喂入前罗拉钳口 10，此为一轴。取一金属丝筒，将其上的金属丝6经导纱钩3定位喂入前罗拉钳口 10，此为一轴。取一粗纱筒，粗纱条经一个集束器4从前罗拉11后侧喂入，此为第三轴，从而形成三轴系喂入。实施例2 7 电磁屏蔽纱及其生产方法
采用实施例1所述的电磁屏蔽纱的生产设备，将短纤维须条7经集束器4喂入前罗拉钳口 10，将金属丝6经导纱钩3喂入前罗拉钳口 10，所述的金属丝6位于短纤维须条7的中心轴线上，短纤维须条7与金属丝6在前罗拉钳口 10外侧复合，形成短纤维须条7包覆金属丝6的包覆纱段8，将弹力丝5经张力轮1和握持辊2后，贴附在前罗拉11上喂入前罗拉钳口 10，包覆纱段8与出前罗拉钳口 10的弹力丝5在加捻作用下复合形成包覆纱段8 缠绕在弹力丝5外侧的电磁屏蔽纱。
所得的电磁屏蔽纱包括弹力丝5和包覆纱段8，弹力丝5外侧缠绕有包覆纱段8， 所述的包覆纱段8包括金属丝6以及包覆在金属丝6外侧的短纤维须条7。所述的弹力丝5的张力及其平稳性通过调节张力轮1的阻尼来控制，弹力丝5在握持辊2上的包围角通过上下或前后移动张力轮1来调节，弹力丝5的位置及其与金属丝6 的间距通过左右平移张力轮1来控制，所述的金属丝6与短纤维须条7的相对位置通过左右移动导纱钩3来调节，所述的短纤维须条7与弹力丝5之间的轴间距通过左右移动集束器4来调节。
下述具体实施例2 7是对不同纤维及其比例，即选择不同的弹力丝；不同的粗纱条；不同的复合比例；不同复合纺纱工艺参数，即弹力丝的不同张力；弹力丝对握持辊的不同包围角(包围角=绕角+加绕圈数’360° )；短纤维须条与弹力丝的轴间距；不同的纺纱捻度，进行按本发明的方法所做的复合纺纱，并纺制成电磁屏蔽纱9。所得的电磁屏蔽纱9的弹性伸长率是在若干次反复定伸长拉伸后计算获得的，计算式为弹性伸长率={L-Q /Z。=见/ Z。，其中，Z。为原长;Z为拉伸长度讽为绝对伸长值。弹性伸长率是指材料能拉长并能回复到原位的伸长率。电阻率的计算为电阻率=RS/ L，其中R为一定长度电磁屏蔽纱的电阻，S为金属丝直径，L为所测电磁屏蔽纱长度；包覆率计算式为包覆率=h/L，其中h为金属丝露白长度，L为所测电磁屏蔽纱长度。实施例2
采用不锈钢丝筒一个、氨纶长丝饼一个和棉短纤维粗纱筒一个，按上述复合纺纱方法进行三轴系的复合纺纱，具体工艺参数如下表所示。所纺成的棉纤维包覆不锈钢丝再外包氨纶丝的电磁屏蔽纱，其包覆率、捻回角特征以及电绝缘性、舒适性和弹性见表1所列。由此证明表面刚性纤维转变成弹性纱的事实。实施例3
采用铜丝筒一个、莱卡长丝饼一个和毛粘粗纱筒一个，按上述复合纺纱方法进行三轴系的复合纺纱，具体工艺参数如下表所示。所纺成的毛粘纤维包覆铜丝再外包莱卡长丝的电磁屏蔽纱，其包覆率、捻回角特征以及电绝缘性、舒适性和弹性见表1所列。由此证明表面刚性纤维转变成弹性纱的事实。实施例4
采用不锈钢丝筒一个、陶氏长丝饼一个和绢丝粗纱筒一个，按上述复合纺纱方法进行三轴系的复合纺纱，具体工艺参数如下表所示。所纺成的绢丝包覆不锈钢丝再外包陶氏长丝的电磁屏蔽纱，其包覆率、捻回角特征以及电绝缘性、舒适性和弹性见表1所列。由此证明表面刚性纤维转变成弹性纱的事实。实施例5
采用镀金涤纶丝筒一个、陶氏长丝饼一个和涤棉粗纱筒一个，按上述复合纺纱方法进行三轴系的复合纺纱，具体工艺参数如下表所示。所纺成的涤棉包覆镀金涤纶丝再外包陶氏长丝的电磁屏蔽纱，其包覆率、捻回角特征以及电绝缘性、舒适性和弹性见表1所列。由此证明表面刚性纤维转变成弹性纱的事实。实施例6
采用镀铝涤纶丝筒一个、氨纶长丝饼一个和亚麻粗纱筒一个，按上述复合纺纱方法进行三轴系的复合纺纱，具体工艺参数如下表所示。所纺成的亚麻纤维包覆镀铝涤纶丝再外包氨纶长丝的电磁屏蔽纱，其包覆率、捻回角特征以及电绝缘性、舒适性和弹性见表1所列。由此证明表面刚性纤维转变成弹性纱的事实。实施例7
采用镍合金长丝筒一个、莱卡长丝饼一个和Nomex粗纱筒一个，按上述复合纺纱方法进行三轴系的复合纺纱，具体工艺参数如下表所示。所纺成的Nomex纤维包镍合金长丝再外包莱卡长丝的电磁屏蔽纱，其包覆率、捻回角特征以及电绝缘性、舒适性和弹性见表1所列。由此证明表面刚性纤维转变成弹性纱的事实。表1 纺制金属丝与弹力丝两汇聚点的吸波高弹纱的复合纺纱工艺参数
权利要求
1.一种电磁屏蔽纱，其特征在于，包括弹力丝(5)，弹力丝(5)外侧缠绕有包覆纱段 (8)，所述的包覆纱段(8)包括金属丝(6)以及包覆在金属丝(6)外侧的短纤维须条(7)。
2.权利要求1所述的电磁屏蔽纱的生产设备，包括环锭纺细纱机，其特征在于，还包括张力轮(1)、握持辊(2)、导纱钩(3)和集束器(4)。
3.如权利要求2所述的生产设备，其特征在于，所述的握持辊(2)与环锭纺细纱机的前罗拉(11)相互接触，由前罗拉(11)的转动驱动。
4.如权利要求2所述的生产设备，其特征在于，所述的张力轮(1)设于握持辊(2)的上方。
5.如权利要求2所述的生产设备，其特征在于，所述的导纱钩(3)和集束器(4)位于环锭纺细纱机的前罗拉钳口(10)的后方。
6.权利要求1所述的电磁屏蔽纱的纺纱方法，其特征在于，采用如权利要求2所述的电磁屏蔽纱的生产设备，将短纤维须条(7)经集束器(4)喂入前罗拉钳口(10)，将金属丝(6) 经导纱钩(3)喂入前罗拉钳口(10)，将弹力丝(5)经张力轮(1)和握持辊(2)后，贴附在前罗拉(11)上喂入前罗拉钳口(10)，首先，短纤维须条(7)与金属丝(6)在前罗拉钳口(10)外侧复合，形成短纤维须条(7)包覆金属丝(6)的包覆纱段(8)，然后再与出前罗拉钳口(10) 的弹力丝(5)在加捻作用下复合形成包覆纱段(8)缠绕在弹力丝(5)外侧的电磁屏蔽纱。
7.如权利要求6所述的纺纱方法，其特征在于，所述的金属丝(6)位于短纤维须条(7) 的中心轴线上。
8.如权利要求6所述的纺纱方法，其特征在于，所述的弹力丝(5)的张力及其平稳性通过调节张力轮(1)的阻尼来控制，弹力丝(5)在握持辊(2)上的包围角通过上下或前后移动张力轮(1)来调节，弹力丝(5)的位置及其与金属丝(6)的间距通过左右平移张力轮(1)来控制，所述的金属丝(6)与短纤维须条(7)的相对位置通过左右移动导纱钩(3)来调节，所述的短纤维须条(7)与弹力丝(5)之间的轴间距通过左右移动集束器(4)来调节。
9.如权利要求6所述的纺纱方法，其特征在于，所述的弹力丝(5)直接通过握持辊(2) 或在握持辊(2)上加绕1-3圈再通过握持辊。
10.权利要求1所述的电磁屏蔽纱作为日常用服装、家用纺织品或产业用纺织品的生产原料的用途。
全文摘要
本发明提供了一种金属丝包缠弹力丝的电磁屏蔽纱及其生产设备和生产方法。所述的电磁屏蔽纱，其特征在于，包括弹力丝，弹力丝外侧缠绕有包覆纱段，所述的包覆纱段包括金属丝以及包覆在金属丝外侧的短纤维须条。其生产设备，包括环锭纺细纱机，其特征在于，还包括张力轮、握持辊、导纱钩和集束器。本发明能够制成既具有较好的延伸性和弹性又具有电磁屏蔽功能的复合纱。所得的电磁屏蔽纱可用于生产常用服装和家用与产业用纺织品。
文档编号D02G3/36GK102296400SQ20111024281
公开日2011年12月28日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者于伟东, 于昊慧, 杜赵群, 邓成亮 申请人:东华大学