一种吸波高弹纱及其生产设备和生产方法

专利名称：一种吸波高弹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与弹力丝两点汇聚复合的吸波高弹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，虽然纱线弹性增加，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(专利申请号200780005519. 7)使用金属丝来生产用于信息通信的数字纱的方法和装置的专利和通过该方法生产的数字纱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。金属丝电磁屏蔽纱的优点是细、较好的吸波性和日常穿着用，但缺点是无延伸性和弹性、穿着不适体。这是这类电磁屏蔽方法受限的根本原因。

发明内容
本发明的目的是提供一种金属丝包缠弹力丝的吸波高弹纱及其生产设备和生产方法。采用在普通的环锭纺纱机上对刚性的金属丝作与弹力丝和短纤维须条的三轴系复合纺纱，制成具有较高的延伸性和弹性且电磁屏蔽效果好的吸波高弹纱。为了达到上述目的，本发明提供了一种吸波高弹纱，其特征在于，包括弹力丝，弹力丝的外侧缠绕有包芯结构纱段，所述的包芯结构纱段包括金属丝以及螺旋状缠绕在金属丝外侧的短纤维须条。本发明还提供了上述吸波高弹纱的生产设备，包括环锭纺细纱机，其特征在于，还包括弹力丝张力盘、弹力丝握持辊、金属丝张力盘、金属丝握持辊、短纤维须条前喇叭口和短纤维须条后喇叭口。优选地，所述的弹力丝握持辊和金属丝握持辊均与环锭纺细纱机的前罗拉相互接触，由前罗拉的转动驱动。更优选地，所述的弹力丝握持辊为丁腈橡胶辊，所述的金属丝握持辊为不锈钢辊。优选地，所述的弹力丝张力盘设于弹力丝握持辊的上方，金属丝张力盘设于金属丝握持辊的上方。弹力丝张力盘和金属丝张力盘可增加阻尼来控制经过丝的张力，对于金属丝是以低张力和防跳动为主；对于弹力丝是以高张力和平稳为主。优选地，所述的金属丝以一定包围角直接通过金属丝握持辊或在金属丝握持辊上加绕1-3圈再通过金属丝握持辊。加绕可增加握持作用及稳定输入张力。优选地，所述的弹力丝以一定包围角直接通过弹力丝握持辊或在弹力丝握持辊上加绕1-3圈再通过弹力丝握持辊。加绕可增加握持作用及稳定输入张力。优选地，所述的短纤维须条前喇叭口和短纤维须条后喇叭口对齐。本发明还提供了上述吸波高弹纱的生产方法，其特征在于，采用上述吸波高弹纱的生产设备，将金属丝和弹力丝分别通过金属丝握持辊和弹力丝握持辊后同步喂入前罗拉钳口 ；同时，使通过短纤维须条后喇叭口喂入的，经环锭纺细纱机的后罗拉、中罗拉和前罗拉牵伸的短纤维须条经短纤维须条前喇叭口喂入前罗拉钳口，形成三轴系喂入，前罗拉钳口输出后，在第一汇聚点A，金属丝被短纤维须条缠绕形成包芯结构纱段，而后在第二汇聚点B，包芯结构纱段螺旋状缠绕在弹力丝外，形成弹力丝在内、金属丝呈弹簧状在外且不露白的吸波高弹纱。
优选地，所述的弹力丝在弹力丝握持辊上的包围角通过上下或左右移动弹力丝张力盘来调节，金属丝在金属丝握持辊上的包围角通过上下或左右移动金属丝张力盘来调节，金属丝和弹力丝的位置和间距通过左右移动金属丝张力盘和弹力丝张力盘中的至少一个来调节，短纤维须条与金属丝之间的间距和包覆率通过左右移动短纤维须条前喇叭口来调节，包芯结构纱段与弹力丝之间的纺纱夹角通过同步移动短纤维须条前喇叭口和金属丝张力盘来调节。本发明还提供了上述吸波高弹纱作为日常穿着服装、医用纺织品或家用纺织品的生产原料的用途。本发明在普通环锭纺细纱机的前罗拉上方增加一对分别用于金属丝和弹力丝张力和定位的张力盘；两个用于保持张力及其稳定性的握持辊；和两个前后放置的用于短纤维须条定位和集束的喇叭口。其基本原理是将伸直的金属丝，通过纺纱喂入的位置和加捻使金属丝所处纱线径向位置外移，而变成螺旋弹簧结构，进而使刚性金属丝具有延伸性和弹性。本发明制成的吸波高弹纱的弹性伸长率可在原短纤基础上再提高10-70%。同时，包覆的高聚物纤维起到隔绝导通与舒适接触的性能。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对张力盘、两个握持辊和两个喇叭口即可解决无弹性金属丝的高弹力复合纺纱，方法简捷、实用；②可方便地调整金属丝、弹力丝和短纤维须条三轴的相对位置，以及金属丝和弹力丝的张力，故可以有效地获得高弹力复合纱，其绝对弹性伸长率可在30%-95% ；③可以选择任意适于环锭纺啥的纺织用短纤，进行舒适和高弹化的复合纺纱，适应性强，弹性改善显著；④所得吸波高弹纱既可用于日常用的服装和纺织品，也可用于防电磁辐射的技术纺织品及防护服，尤其是穿着舒适有弹力且无行动障碍的，又能防电磁辐射的双功能日常用纺织品；⑤不需要拆装细纱机罗拉，方便产品的快速工艺和生产调整。


图1为吸波高弹纱的生产设备俯视图； 图2为吸波高弹纱的生产设备侧视图。图中1-弹力丝张力盘；2-弹力丝握持辊；3-金属丝张力盘；4-金属丝握持辊； 5-短纤维须条前喇叭口 ；6-短纤维须条后喇叭口 ；7-弹力丝；8-金属丝；9-短纤维须条； 10-包芯结构纱段；11-吸波高弹纱；12-前罗拉钳口 ； 13-前罗拉；14-中罗拉；15-后罗拉； A-第一汇聚点；B-第二汇聚点。
具体实施例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。本发明所述的金属丝是指不锈钢丝、铜丝、或合金丝等导电金属丝，或表面镀覆有金、银、铝的导电高聚物长丝。所述的弹力丝是指氨纶长丝、莱卡长丝、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。所述的短纤维须条是指用纺织常用的短纤维制成的粗纱条，经所述的环锭纺细纱机牵伸而得。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。实施例1 吸波高弹纱的生产设备
如图1所示，为吸波高弹纱的生产设备俯视图，图2为其侧视图，所述的吸波高弹纱的生产设备包括环锭纺细纱机，弹力丝张力盘1、弹力丝握持辊2、金属丝张力盘3、金属丝握持辊4、短纤维须条前喇叭口 5和短纤维须条后喇叭口 6。所述的弹力丝握持辊2和金属丝握持辊4均与环锭纺细纱机的前罗拉13相互接触，由前罗拉13的转动驱动。所述的弹力丝张力盘1设于弹力丝握持辊2的上方，金属丝张力盘3设于金属丝握持辊4的上方。短纤维须条前喇叭口 5和短纤维须条后喇叭口 6对齐。使用时，取一弹性长丝筒，将其上的弹力丝7以一定张力经弹力丝张力盘1后，以一定包围角绕行于握持辊2上，然后由弹力丝握持辊2和前上罗拉13夹持传送、贴附转移到前上罗拉13上，并随前上罗拉13的转动喂入前罗拉钳口 12，此为一轴。取一金属丝筒， 将其上的金属丝8以一定包围角绕行于金属丝握持辊4上，然后由金属丝握持辊4和前上罗拉13夹持传送、贴附转移到前上罗拉13上，并随前上罗拉13的转动喂入前罗拉钳口 12， 此为一轴。取一粗纱筒，粗纱条经短纤维须条后喇叭口 6喂入后罗拉15，经皮圈罗拉14和前罗拉13牵伸后形成伸直平行的短纤维须条9 ；而后该短纤维须条9经短纤维须条前喇叭口 5后进入前罗拉钳口 12，此为第三轴，从而形成三轴系同步喂入。实施例2-7 吸波高弹纱及其生产方法
采用实施例1所述的吸波高弹纱的生产设备，将金属丝8和弹力丝7分别通过金属丝握持辊4和弹力丝握持辊2后同步喂入前罗拉钳口 12 ；同时，使通过短纤维须条后喇叭口 6喂入的，经环锭纺细纱机的后罗拉15、中罗拉14和前罗拉13牵伸的短纤维须条9经短纤维须条前喇叭口 5喂入前罗拉钳口 12，形成三轴系喂入，前罗拉钳口 12输出后，在第一汇聚点A，金属丝8被短纤维须条9缠绕形成包芯结构纱段10，而后在第二汇聚点B，包芯结构纱段10螺旋状缠绕在弹力丝7外，形成弹力丝7在内、金属丝8呈弹簧状在外且不露白的吸波高弹纱。弹力丝7在弹力丝握持辊2上的包围角通过上下或左右移动弹力丝张力盘1来调节，金属丝8在金属丝握持辊4上的包围角通过上下或左右移动金属丝张力盘3来调节，金属丝8和弹力丝7的位置和间距通过左右移动金属丝张力盘3和弹力丝张力盘1中的至少一个来调节，短纤维须条9与金属丝8之间的间距和包覆率通过左右移动短纤维须条前喇叭口 5来调节，包芯结构纱段10与弹力丝7之间的纺纱夹角通过同步移动短纤维须条前喇叭口 5和金属丝张力盘3和纺纱捻度配合来调节，从而确定第一汇聚点A的位置和第二汇聚点B的夹角，以调节高弹力电磁屏蔽复合纱11的弹性伸长率。通过调节张力盘1的阻尼来调节弹力丝7的张力。下述具体实施例2 7是对不同纤维及其比例，选择不同的弹力丝7，不同的金属丝 8，不同的短纤维须条9，不同的握持辊包围角和加绕圈数，弹力丝7、金属丝8与短纤维须条 9间的间距；不同的纺纱捻度，按本发明工艺的复合纺纱方法纺制成吸波高弹纱11。所得的高弹力复合纱11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-L0) / L0 = DL/ Z0,其中，、为原长;Z为拉伸长度;傲为绝对伸长值。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为一定长度吸波高弹纱的电阻，S为金属丝直径，L为所测吸波高弹纱长度。包覆率计算式为包覆率=h/L，其中h为金属丝露白长度，L为所测吸波高弹纱长度。舒适性是根据外包覆的短线确定。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、两汇聚点的复合纺纱，具体工艺参数如下表所示。所纺成的棉纤维包覆不锈钢丝后，再外包氨纶丝的吸波高弹纱，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、两汇聚点的复合纺纱，具体工艺参数如下表所示。所纺成的毛粘纤维包覆铜丝后，再外包莱卡长丝的吸波高弹纱，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、两汇聚点的复合纺纱，具体工艺参数如下表所示。所纺成的绢丝包覆不锈钢丝后， 再外包陶氏长丝的吸波高弹纱，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、两汇聚点的复合纺纱，具体工艺参数如下表所示。所纺成的涤棉包覆镀金涤纶丝后，再外包陶氏长丝的吸波高弹纱，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、两汇聚点的复合纺纱，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后，再外包氨纶长丝的吸波高弹纱，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、两汇聚点的复合纺纱，具体工艺参数如下表所示。所纺成的Nomex纤维包镍合金长丝后，再外包莱卡长丝的吸波高弹纱，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
1.一种吸波高弹纱，其特征在于，包括弹力丝(7)，弹力丝(7)的外侧缠绕有包芯结构纱段(10)，所述的包芯结构纱段(10)包括金属丝(8)以及螺旋状缠绕在金属丝(8)外侧的短纤维须条(9)。
2.权利要求1所述的吸波高弹纱的生产设备，包括环锭纺细纱机，其特征在于，还包括弹力丝张力盘(1)、弹力丝握持辊(2)、金属丝张力盘(3)、金属丝握持辊(4)、短纤维须条前喇叭口(5)和短纤维须条后喇叭口(6)。
3.如权利要求2所述的吸波高弹纱的生产设备，其特征在于，所述的弹力丝握持辊(2) 和金属丝握持辊(4)均与环锭纺细纱机的前罗拉(13)相互接触，由前罗拉(13)的转动驱动。
4.如权利要求2所述的吸波高弹纱的生产设备，其特征在于，所述的弹力丝张力盘(1) 设于弹力丝握持辊(2)的上方，金属丝张力盘(3)设于金属丝握持辊(4)的上方。
5.如权利要求2所述的吸波高弹纱的生产设备，其特征在于，所述的金属丝(8)直接通过金属丝握持辊(4)或在金属丝握持辊(4)上加绕1-3圈再通过金属丝握持辊(4)。
6.如权利要求2所述的吸波高弹纱的生产设备，其特征在于，所述的弹力丝(7)直接通过弹力丝握持辊(2)或在弹力丝握持辊(2)上加绕1-3圈再通过弹力丝握持辊(2)。
7.如权利要求2所述的吸波高弹纱的生产设备，其特征在于，所述的短纤维须条前喇叭口(5)和短纤维须条后喇叭口(6)对齐。
8.权利要求1所述的吸波高弹纱的生产方法，其特征在于，采用权利要求2所述的吸波高弹纱的生产设备，将金属丝(8)和弹力丝(7)分别通过金属丝握持辊(4)和弹力丝握持辊(2)后同步喂入前罗拉钳口(12)；同时，使通过短纤维须条后喇叭口(6)喂入的，经环锭纺细纱机的后罗拉(15)、中罗拉(14)和前罗拉(13)牵伸的短纤维须条(9)经短纤维须条前喇叭口(5)喂入前罗拉钳口(12)，形成三轴系喂入，前罗拉钳口(12)输出后，在第一汇聚点 A，金属丝(8)被短纤维须条(9)缠绕形成包芯结构纱段(10)，而后在第二汇聚点B，包芯结构纱段(10)螺旋状缠绕在弹力丝(7)外，形成弹力丝(7)在内、金属丝(8)呈弹簧状在外且不露白的吸波高弹纱。
9.如权利要求8所述的吸波高弹纱的生产方法，其特征在于，所述的弹力丝(7)在弹力丝握持辊(2)上的包围角通过上下或左右移动弹力丝张力盘(1)来调节，金属丝(8)在金属丝握持辊(4)上的包围角通过上下或左右移动金属丝张力盘(3)来调节，金属丝(8)和弹力丝(7)的位置和间距通过左右移动金属丝张力盘(3)和弹力丝张力盘(1)中的至少一个来调节，短纤维须条(9)与金属丝(8)之间的间距和包覆率通过左右移动短纤维须条前喇叭口(5)来调节，包芯结构纱段(10)与弹力丝(7)之间的纺纱夹角通过同步移动短纤维须条前喇叭口(5)和金属丝张力盘(3)来调节。
10.权利要求1所述的吸波高弹纱作为日常穿着服装、医用纺织品或家用纺织品的生产原料的用途。
全文摘要
本发明涉及一种吸波高弹纱及其生产设备和生产方法。所述的吸波高弹纱，其特征在于，包括弹力丝，弹力丝的外侧缠绕有包芯结构纱段，所述的包芯结构纱段包括金属丝以及螺旋状缠绕在金属丝外侧的短纤维须条。所述的吸波高弹纱的生产设备，包括环锭纺细纱机，其特征在于，还包括弹力丝张力盘、弹力丝握持辊、金属丝张力盘、金属丝握持辊、短纤维须条前喇叭口和短纤维须条后喇叭口。本发明仅在普通细纱机上增加一对张力盘、两个握持辊和两个喇叭口即可解决无弹性金属丝的高弹力复合纺纱，方法简捷、实用。
文档编号D01H13/04GK102312307SQ201110242760
公开日2012年1月11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