一种碳纤维包芯纱织物的生产方法
【专利摘要】本发明给出一种碳纤维包芯纱织物生产方法，碳纤维长丝束为芯纱，包括碳纤维长丝束预处理：将碳纤维长丝束筒置于整经架上，经浆纱机、烘干机对碳纤维长丝束进行上浆，被浆料包覆的碳纤维长丝束再卷绕到经轴上；经轴退绕：将经轴上的碳纤维丝束按顺序退绕到改装后的整经架筒子上；包芯纱纺制：将预处理后的碳纤维长丝束经棉纺细纱机的包芯纱装置喂入前罗拉钳口，短纤维粗纱从棉纺细纱机喇叭口喂入后罗拉，经牵伸后的短纤维须条在前罗拉钳口处对碳纤维长丝束进行包裹，而后两者共同加捻得到碳纤维包芯纱；织物加工：将含有浆料的碳纤维包芯纱进行织造，经退浆装置，将包覆在碳纤维长丝束上的浆退去、洗净，再经护理液护理后烘干。
【专利说明】
一种碳纤维包芯纱织物的生产方法
技术领域
[0001] 本发明涉及到新型织物领域，具体涉及到一种碳纤维包芯纱织物的生产方法。
【背景技术】
[0002] 碳纤维，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由 片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石 墨材料。碳纤维"外柔内刚"，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量 的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。目前，碳纤维主要作为增强材料应用在工业 方面，在服用方面却很少涉及，若能用在服装上，作为防护服使用，将具有防切割，耐高温， 耐腐蚀，抗电磁屏蔽等性能，虽然碳纤维长丝在轴向上有很强的拉伸性能，但纤维初始模量 高，剪切强度低，弯曲多后易折断且不宜与皮肤接触。若将纺织短纤维包覆在碳纤维长丝束 上，则能有很好的服用性能和功能性。
[0003] 若直接将碳纤维长丝束与纺织短纤维纺成包芯纱的话，由于短纤维会在碳纤维长 丝束上加捻缠绕，其作用力会使碳纤维长丝束在切向上产生一定的转移扭曲，再因纺纱过 程中的张力作用，碳纤维长丝束外围长丝会发生断裂或扭曲，导致碳纤维包芯纱上弱环增 多，轴向强力下降，虽仍有较大强力，但与原先的碳纤维长丝束相比，轴向强力大大减弱。 [0004]由此，本发明给出一种碳纤维包芯纱织物的生产方法，该工艺通过在碳纤维长丝 束上采用特殊的预处理工艺使其能与纺织短纤维一起在棉纺细纱机上纺成碳纤维包芯纱， 纺成的碳纤维包芯纱在轴向上能保持原有的强力，在切向方向上因为有短纤维的包覆而具 有一定的抗弯曲能力，不易脆裂，继而使得加工得到的织物具有优异的防护功能。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是给出一种碳纤维包芯纱织物生产方法，将碳纤维应用于服用方 面，充分发挥出碳纤维高强力，防切割，耐高温，耐腐蚀，抗电磁屏蔽等功能性，保护人体不 受伤害。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:一种碳纤维包芯纱，由碳纤维长 丝束与短纤维组成，所述碳纤维长丝束为芯纱，所述短纤维为外包纱。
[0007] 为实现上述碳纤维包芯织物的生产，本发明采用如下的生产方法，包括以下步骤：
[0008] 第一步，碳纤维长丝束预处理:将碳纤维长丝束筒置于整经架上，经浆纱机、烘干 机对碳纤维长丝束进行上浆，被浆料包覆的碳纤维长丝束再卷绕到经轴上；
[0009] 第二步，经轴退绕:将经轴上的碳纤维丝束按顺序退绕到改装后的整经架筒子上； [0010]第三步，包芯纱纺制：将预处理后的碳纤维长丝束经棉纺细纱机的包芯纱装置喂 入前罗拉钳口，短纤维粗纱从棉纺细纱机喇叭口喂入后罗拉，而后经中罗拉和前罗拉的牵 伸作用后输出到前罗拉钳口得到短纤维须条，短纤维须条在前罗拉钳口处对碳纤维长丝束 进行包裹，而后两者共同加捻得到碳纤维包芯纱；
[0011]第四步，织物加工:将含有浆料的碳纤维包芯纱进行织造，经退浆装置，将包覆在 碳纤维长丝束上的浆退去、洗净，再经护理液护理后烘干，最终加工得到具有一定亲肤效果 的碳纤维包芯纱织物。
[0012] 采用上述生产工艺，可获得成纱质量较优的碳纤维包芯纱织物。第一步对碳纤维 长丝束进行预处理，将浆料包覆在碳纤维长丝束表面，可增强单丝间的粘合力，使单丝在外 力作用下不易滑移变形，同时使长丝束整体外表面更加圆润光滑，在纺制时能减少与短纤 维的相互作用力，减少弱环的产生;第二步将预处理后的碳纤维长丝束卷绕在筒子上，方便 运输;第三步在棉纺包芯纱装置上纺包芯纱，以碳纤维长丝束为芯丝，外包纺织短纤维，可 增强碳纤维长丝束的弯曲性能，保护芯丝，得到的碳纤维包芯纱能用于服用;第四步将碳纤 维包芯纱内的浆料退去，并用护理液护理烘干，可改善包芯纱内在环境，柔软度增加，提高 织物整体质量。
[0013] 本发明工艺进一步完善的技术方案如下：
[0014] 优选地，第一步中，碳纤维长丝束的规格为1K或3K;
[0015] 优选地，第一步中，碳纤维浆料采用适用于碳纤维的明胶浆料，能与碳纤维很好的 粘合，粘合后表面较为均匀，浆料包覆效果好，单丝不易分散，从而提高单丝间的作用力，改 善碳纤维丝束外表面；
[0016] 优选地，第一步中，烘干机中的温度要控制好，采用90°C预烘干，110-120°c烘干， 使浆料能很好的包覆碳纤维束；
[0017] 优选地，第一步中，采用小批量的碳纤维束卷绕在经轴上，上浆时纤维束间不接 触，以免烘干后相互粘合在一起或导致上浆不匀；
[0018] 优选地，第二步中，在改装后的碳纤维整经架上设有驱动装置，筒子装上后，可以 直接将碳纤维束均匀的卷绕在筒子上；
[0019] 优选地，第三步中，包芯纱纺制中，碳纤维长丝束由积极转动的送丝辊退绕后，经 过装在摇架上的导丝轮，由集聚空心前罗拉与前胶辊的后钳口喂入牵伸机构，短纤维粗纱 由后罗拉喂入，而后经中罗拉和聚集空心前罗拉的牵伸作用后，与碳纤维长丝束汇合，经阻 捻胶辊后，加捻形成包芯纱，使得纺成的碳纤维包芯纱仍保持着原先碳纤维长丝束的强力， 在前胶辊与阻捻胶辊之间加装有气流导向装置，提高集聚效果；
[0020] 优选地，第三步中，喇叭口是双口的，可以喂入一根粗纱或两根粗纱；
[0021] 优选地，第三步中，碳纤维包芯纱号数在60-400tex之间；
[0022]优选地，第四步中，退浆工艺中将刚形成的碳纤维包芯纱织物经40_50°C的热水煮 练，放置8-10小时将浆料退去；
[0023]优选地，第四步中，护理工艺中加入阳离子柔软剂、护理剂使煮练后的碳纤维织物 手感、亲肤效果更好。
【附图说明】
[0024]图1是本发明生产装置的结构示意图：
[0025]具体的实施方式：
[0026]下面结合实施例对本发明作进一步详细描述，但是本发明不限于所给出的例子。 实施例
[0027] 以在QFA1528细纱机上加装芯丝喂入装置后纺制104tex碳纤维包芯纱织成碳纤维 包芯纱织物为例。
[0028]其生产的具体方案如下：将碳纤维长丝束先进行预处理，经上浆工序、烘干工序对 碳纤维长丝束进行上浆卷绕到经轴上;再经改装后的整经架将上浆后的碳纤维丝束转绕到 筒子上，为在细纱机上纺包芯纱做准备;采用纺赛络包芯纱工艺将一根棉粗纱与一根涤纶 粗纱从喇叭口喂入，碳纤维长丝束从芯丝喂入装置喂入，制得碳纤维包芯纱。
[0029] (1)预处理工序:采用1K碳纤维长丝束，号数为67tex，经上浆、烘干工序对碳纤维 长丝束进行上
[0030] 浆预处理。
[0031] (2)上浆工序:浆料主要由粘着剂、增韧剂、浸透剂、柔软剂、吸湿剂组成，将碳纤维 长丝束先分组卷绕到经轴上，再经浆料槽上浆，形成良好的浆膜。上浆速度50m/min，上浆温 度 8〇°C，压辊压力2〇_3〇N/cm〇
[0032] (3)烘干工序:90°C左右预烘干，110_120°C左右烘干，烘干后卷绕到经轴上。
[0033] (4)将经轴上被浆料包覆的碳纤维长丝束分组退绕到筒子架的筒子上，为在细纱 机上纺包芯纱做准备。
[0034] (5)细纱工序:碳纤维长丝束1由积极转动的送丝辊2退绕后，经过装在摇架上的导 丝轮3,由集聚空心前罗拉7与前胶辊9的后钳口喂入牵伸机构，短纤维粗纱4包括4.2g/10m 的棉粗纱和涤纶粗纱由双喇叭口由后罗拉5喂入，而后经中罗拉6和聚集空心前罗拉的牵伸 作用后，与碳纤维长丝束汇合，经阻捻胶辊11后，加捻形成104tex包芯纱，在前胶辊与阻捻 胶辊之间加装有气流导向装置10，其中总牵伸倍数控制在22.7，细纱机转速控制在9000r/ min，捻系数控制在325。
[0035] 经检测，根据上述方法生产的碳纤维包芯纱的各项指标如下：
[0036]
[0037]~(6)织造工序:按2/1斜纹组织将碳纤维包芯纱织成织物。
[0038] (7)退浆工序:将刚形成的碳纤维包芯纱织物经40-50 °C的热水煮练，在退浆池中 放置8-10小时将浆料退去。
[0039] (8)护理工序:加入柔软剂、护理剂使煮练后的碳纤维织物手感、亲肤效果更好。
[0040] 经检测，根据上述方法生产的碳纤维包芯纱织物的各项指标如下：
[0041]
【主权项】
1. 一种碳纤维包芯纱织物的生产方法，由碳纤维长丝束与短纤维组成，所述碳纤维长 丝束为芯纱，所述短纤维为外包纱，其特征是:包括以下步骤： 第一步，碳纤维长丝束预处理:将碳纤维长丝束筒置于整经架上，经浆纱机、烘干机对 碳纤维长丝束进行上浆，被浆料包覆的碳纤维长丝束再卷绕到经轴上； 第二步，经轴退绕:将经轴上的碳纤维丝束按顺序退绕到改装后的整经架筒子上； 第三步，包芯纱纺制：将预处理后的碳纤维长丝束经棉纺细纱机的包芯纱装置喂入前 罗拉钳口，短纤维粗纱从棉纺细纱机喇叭口喂入后罗拉，而后经中罗拉和前罗拉的牵伸作 用后输出到前罗拉钳口得到短纤维须条，短纤维须条在前罗拉钳口处对碳纤维长丝束进行 包裹，而后两者共同加捻得到碳纤维包芯纱； 第四步，织物加工:将含有浆料的碳纤维包芯纱进行织造，经退浆装置，将包覆在碳纤 维长丝束上的浆退去、洗净，再经护理液护理后烘干，最终加工得到具有一定亲肤效果的碳 纤维包芯纱织物。2. 根据权利要求1所述的一种碳纤维包芯纱织物的生产方法，其特征是:第一步中，碳 纤维长丝束的规格为IK或3K;碳纤维浆料采用适用于碳纤维的明胶浆料，能与碳纤维很好 的粘合，粘合后表面较为均匀，浆料包覆效果好，单丝不易分散，从而提高单丝间的作用力， 改善碳纤维丝束外表面;烘干机中的温度要控制好，采用90°C预烘干，110-120°C烘干，使浆 料能很好的包覆碳纤维束;采用小批量的碳纤维束卷绕在经轴上，上浆时纤维束间不接触， 以免烘干后相互粘合在一起或导致上浆不匀。3. 根据权利要求1所述的一种碳纤维包芯纱织物的生产方法，其特征是:第二步中，在 改装后的碳纤维整经架上设有驱动装置，筒子装上后，可以直接将碳纤维束均匀的卷绕在 筒子上。4. 根据权利要求1所述的一种碳纤维包芯纱织物的生产方法，其特征是:第三步中，包 芯纱纺制中，碳纤维长丝束由积极转动的送丝辊退绕后，经过装在摇架上的导丝轮，由集聚 空心前罗拉与前胶辊的后钳口喂入牵伸机构，短纤维粗纱由后罗拉喂入，而后经中罗拉和 聚集空心前罗拉的牵伸作用后，与碳纤维长丝束汇合，经阻捻胶辊后，加捻形成包芯纱，使 得纺成的碳纤维包芯纱仍保持着原先碳纤维长丝束的强力，在前胶辊与阻捻胶辊之间加装 有气流导向装置，提高集聚效果；喇叭口是双口的，可以喂入一根粗纱或两根粗纱;碳纤维 包芯纱号数在60-400tex之间。5. 根据权利要求1所述的一种碳纤维包芯纱织物的生产方法，其特征是:退浆工艺中将 刚形成的碳纤维包芯纱织物经40_50°C的热水煮练，放置8-10小时将浆料退去；护理工艺中 加入阳离子柔软剂、护理剂使煮练后的碳纤维织物手感、亲肤效果更好。
【文档编号】D02G3/36GK105951239SQ201610574251
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月20日
【发明人】刘新金, 刘陈涛, 苏旭中, 谢春萍, 徐伯俊, 贺文慧
【申请人】江南大学