一种环锭纺的负泊松比纱及其复合纺纱装置、方法与用途与流程

本发明涉及可负泊松比变形的复合纱及其复合纺纱技术领域，是反常态的负泊松比纺织品及其制备新技术，尤其涉及负泊松比复合结构纱。

背景技术：

负泊松比纱线是指沿纱线轴向拉伸时，纱线径向会发生非常态收缩的膨胀变形，即纱线的外观直径会因拉伸而变粗的纱线。

相近的有美国专利(phook，usesofauxeticfibers，专利号：us8002879b2，2011)主要内容为负泊松比纤维集合体的物理特征指标以及负泊松比纤维集合体的各类用途。此类负泊松比纤维体可用于：互联的负泊松比纤维体集合，可以是平行排列的纤维集合体、机织物、针织物、非织造布、毡等织物形式，或这些织物的多层叠合体。其定义的组成成分包括两种，第一组份为高弹性模量的长丝材料，如碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉、芳纶纤维、聚酯纤维、bet纤维或天然纤维棉等；第二组份为弹性模量低于第一组份弹性模量的长丝材料，如硅氧烷橡胶、天然橡胶或者尼龙纤维等。此专利涉及内容包含负泊松比纱线、负泊松比织物以及由以上材料复合而成的负泊松比复合材料，并列举了以上专利产品的各种应用以及应用方法。例如，利用负泊松比材料的多孔性储存抗菌剂用于医学领域，利用多层负泊松比织物叠加进行高气压分散等。但此专利均用长丝、且第二组分的构成材料仅局限于弹性长丝，并且为主要强调的是对负泊松比材料多孔性的形成方法与应用，专利中并未涉及负泊松比纱线的具体纺纱方法。与此专利相比，本专利不仅在负泊松比纱线组成纤维的要求为两个体系的纤维(短纤维)，且更为独特、具体和明确，使纤维采用的范围更广、更贴近纺织常用纤维，而且提供了原创的、专门化的负泊松比纱的复合纺纱方法。

美国专利(m.kburns，j.rwright，k.eevans，fibrousassembly，专利号：us2011/0209557a1)也提供了一种负泊松比的纤维集合体，该纤维集合体涉及包括两种组份的负泊松比纱线，但其组成均采用化纤长丝与上述专利相同。该专利中给出了负泊松比纱线的结构为弹性相对较小的组份以螺旋的形式缠绕在弹性相对较大的组份(芯纱)上。同时，该专利中明确地给出了芯纱的线密度、直径大小以及被包绕角度。但在负泊松比纱线的纺制上，仅简单地描述为将较高模量的长丝缠绕在弹性较好的芯纱上，并不能进行连续同一纺纱机的纺纱工艺方法，且在对负泊松比纱线组成成分的选择范围相对较窄，仅限于长丝。

美国专利(wanduklee，sangsoolee，cholwohkoh，jinheo，moisturesensitiveauxeticmaterial，专利号：us0039088a1，2011)提出的材料的负泊松比效应为对湿度敏感的包缠长丝在外部湿度变化时产生收缩，导致芯纱弯曲，引起纱线直径增大。专利中涉及到对负泊松比纱线结构的描述，并未提出具体的纺纱装置及方法，且该纱线结构易存在捻度不匀及稳定性等问题。

中国专利(胡红，刘世瑞，专利号：cn103361811a，2013)提出了一种负泊松比纱线结构及其制造方法。该纱线结构通过将拉伸模量较大的第一纱线和拉伸模量较小的第二纱线相间排列同时喂入槽孔，并在转盘的转动下汇聚加捻形成负泊松比纱线，当受到拉伸作用时，两组纱线相互挤压因模量不同产生相对转移，从而达到负泊松比效应。该方法要求第一纱线和第二纱线根数相同且均在2根以上，由于该纱线结构主要通过对各组分的加捻作用形成，因此为了提供纱线的成形结构，对纱线种类的选择局限性强，同时也限制了负泊松比纱线的应用领域。

w.miller等人在文章(wmiller，p.bhook，c.wsmith，xwang，k.eevans，themanufactureandcharacterizationofanovel，lowmodulus，negativepoisson’sratiocomposite，compositesscienceandtechnology，2009(69)：651-655)中首次给出了负泊松比纱线的概念，称其结构为双螺旋纱，并采用细度较小的超高分子聚乙烯长丝作为包绕纱，细度较大的聚氨酯长丝作为芯纱进行了试验验证。其只是提供了理论结构和采用最为容易倂丝，即均为长丝的方法，实施了聚乙烯长丝包绕氨纶长丝的负泊松比纱线的成形。

j.r.wright等人(j.rwright，k.eevans，m.rsloan，thehelicalauxeticyarn-anovelstructureforcompositesandtextiles；geometry，manufactureandmechanicalproperties，mechanicsofmaterials，2011(43)：476-486)给出了一种简易的负泊松比纱线的成形方法，设备主要有喂入卷轴装置、包绕卷轴装置、卷绕轴装置以及三者各自的驱动电机装置。芯纱从喂入轴以某一固定速度退绕下来平行穿过有中心孔眼的包绕轴，包绕轴垂直于喂入轴转动，包缠纱从包绕轴退绕下来，经导纱钩及张力装置后在卷绕轴前与芯纱以一定的角度汇聚并在包绕轴的带动下发生包绕，匀速缠绕在卷绕轴上，从而形成负泊松比纱线。喂入轴与卷绕轴相互平行，包绕轴垂直位于两者之间。

j.r.wright等人(j.rwright，m.kburns，ejames，m.rsloan，k.eevans，onthedesignandcharacterizationoflow-stiffnessauxeticyarnsandfabrics.textileresearchjournal，2012，82(7)：645-654)在文章中提到的纺制负泊松比纱线方法的基础上，采用聚酯纤维、聚酰胺纤维分别与橡胶丝组合而成的负泊松比纱线，对该类纱线的物理机械性能进行了研究，并以此为依据得出了影响负泊松比效应的结构参数；w.miller等人(w.miller，z.ren，c.wsmith，k.eevans，anegativepoisson’sratiocarbonfibercompositeusinganegativepoisson’sratioyarnreinforcement，compositesscienceandtechnology，2012(72)：761-766)采用碳纤维束与尼龙长丝复合的螺旋包缠纱及其复合材料也具备负泊松比效应。此两者着重研究了其负泊松比性能，即只提供纱线，并未在纺纱方法上做任何论述。

周铭的硕士论文(周铭.负泊松比纱线的结构成形及建模表征.东华大学，2014.)围绕负泊松比纱线的设计、制备与理论分析，基于有限元分析法探讨具有负泊松比效应的纱线的结构参数，并利用带有超喂装置和开槽前罗拉的环锭纺纺纱设备制备负泊松比纱线，并通过建立纱线拉伸条件下的几何结构模型，明晰纱线负泊松比效应的原因。

s.bhattacharya等人(bhattacharyas，zhanggh，ghitao，evanske.thevariationinpoisson’sratiocausedbyinteractionsbetweencoreandwrapinhelicalcompositeauxeticyarns.compositesscienceandtechnology.2014，102：87-93.)在螺旋结构拉胀纱的基础上讨论了包缠纱与芯纱的模量差引起的芯纱的凹陷效应以及其对纱线泊松比的影响，同时通过选择合适的纱线模量与结构参数得到了负泊松比为-13.52的拉胀纱。

teik-chenglim(limt-c.semi-auxeticyarns.physicastatussolidi(b).2014，251：273-280.)提出了一种半拉胀纱线的结构和成形方法，即将不可伸长的细线组分以三角形的模式贯穿在较粗且具有弹性的组分中，纱线在拉伸作用下，在竖直方向上具有拉胀效应，而在水平方向上为普通的纱线特点。同时也对两个平面方向上的泊松比进行了对比分析。除了三角形模式之外，还提出了一些其它的方式，如梯形波形、矩形波形和正弦波形等。

g.h.zhang等人(zhanggh，ghitao，evanske.thefabricationandmechanicalpropertiesofanovel3-componentauxeticstructureforcomposites.compositesscienceandtechnology.2015，117：257-267.)提出了一种新型的三组分拉胀纱，即刚性包缠纱作为第一组分螺旋缠绕在第二组分弹性芯纱上，并由第三组分进行管状涂层处理。其中采用具有捻度的超高分子量聚乙烯复丝作为包缠纱，经过脱气、成膜固化处理的硅橡胶凝胶作为芯纱，最后用硅橡胶凝胶以成膜的方式进行管状涂层，主要讨论了涂层厚度对纱线泊松比及力学性能的影响。文中提出的纱线结构在一定程度上可以提高其稳定性，但同时也限制了其拉胀效应的大小，在实际生产中以及应用方面都具有较大的局限性。

apurvsibal等人(sibala，rawala.designstrategyforauxeticdualhelixyarnsystems.materialsletters.2015，161：740-742.)通过对不同细度纱线制备得到的双螺旋拉胀纱的负泊松比的研究，提出可以简单地通过减小纱线直径至微米到纳米尺度来获得较大负泊松比的双螺旋拉胀纱。

g.h.zhang等人(zhangg，ghitao，linc，evanske.varyingtheperformanceofhelicalauxeticyarnsbyalteringcomponentpropertiesandgeometry.compositestructures.2016，140：369-377.)对螺旋拉胀纱三个关键的结构参数，即芯纱与包缠纱的直径比、初始包缠角和各组分模量进行了一系列的研究，并得出结论为较大的直径比、较小的包缠角和较大的模量差并合理配置可以得到较大范围的拉胀效应以扩大纱线的应用领域。

综上所述，以上给出的专利和已有的研究，均有以下两个问题没有涉及或解决：第一，负泊松比纱线能否突破仅在最为简单的弹性长丝/长丝组合中制备的限制，走向更为实用的短纤须条/长丝的复合结构纱，因为短纤维纱通常更软、更易变形，而很难得到较高的负泊松比，甚至负的泊松比；第二，负泊松比纱线的成形还只是一般的长丝/长丝复并的间断式生产制造，能否在传统纺纱机上实现高模量长丝同步与高捻度、高弹性成纱的短纤须条一步法复合纺纱，是负泊松比长/短复合结构纱成形的关键技术。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是负泊松比纱线如何实现短纤须条/长丝的复合结构纱，同时如何实现负泊松比复合结构纱线在传统环锭细纱机上的加工制造。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种环锭纺的负泊松比纱，其特征在于：为由相对刚性的、呈外包缠状的长丝束与相对柔性的、位于纱芯的短纤须条，在环锭细纱机上直接由非对称二轴系复合纺所得的负泊松比复合结构纱。

当负泊松比复合结构纱受力拉伸时，螺旋外绕的长丝束伸直，原伸直、较粗的短纤须条将因此螺旋而外绕，使纱体变粗，形成负泊松比变形。

优选地，所述的相对刚性是指：与短纤须条相比，长丝束相对高模量、相对较细、相对较松；所述的相对柔性是指：与长丝束相比，短纤须条相对较弹性、相对较粗、相对较紧；

即：所述长丝束的拉伸模量大于所述短纤须条的拉伸模量，并大于加捻后的短纤须条的拉伸模量，以保证成纱后纱中短纤须条相对易于弯曲和伸长，而长丝束相对易于伸直但不易伸长；所述的长丝束的外径与短纤须条的外径之比为1∶1.5～1∶20，且长丝束的捻度小于短纤须条的捻度，以保证长丝束包缠短纤须条后的实际纱体径向上的直径小于长丝束圆整的理论直径。

优选地，所述长丝束为高模量涤纶长丝、高模量丙纶长丝、芳纶长丝、高强高模聚乙烯长丝、碳纤维长丝、金属丝、玻璃纤维长丝、玄武岩纤维长丝中的一种。

优选地，所述短纤须条为常用纺织纤维、芳纶、芳砜纶、玄武岩纤维、金属纤维中的一种短纤维纱条。

优选地，所述短纤须条中设有同轴的弹力丝，弹力丝被短纤须条完全包覆，形成弹力包芯纱；最终制成长丝束包缠弹力包芯纱的负泊松比纱。同时，提倡同样组成成分纤维的混纺和复合，以保证后处理和循环利用的生态性和可行性。

本发明还提供了一种环锭纺的负泊松比纱的复合纺纱装置，用于纺织上述的环锭纺的负泊松比纱，其特征在于：包括环锭细纱机，环锭细纱机包括前上罗拉和前下罗拉；前上罗拉中部开槽，超喂机构安装在环锭细纱机摇架上，超喂机构由前上罗拉驱动，用于将长丝束喂入前上罗拉中部的槽内；前罗拉钳口输入侧设有用于将短纤须条集束定位的定位喇叭口。

优选地，所述超喂机构包括被前上罗拉驱动的桥接罗拉，桥接罗拉连接调速罗拉，调速罗拉通过连接轴同轴连接用于卷绕握持刚性长丝束的圆台握持辊，用于平衡与稳定并定位长丝束的张力盘设于圆台握持辊上方。

优选地，所述超喂机构安装在环锭细纱机的带槽前上罗拉的后侧上部，并且桥接罗拉在无细沟槽的一侧与带槽前上罗拉相接触，已获得转动驱动力。超喂机构的构成和工作原理及使用方法见中国发明专利(cn102808260a)“一种后置开槽超喂复合纺纱装置”。亦可直接由变频步进电机直接驱动超喂机构的调速罗拉，并去掉桥接罗拉。

优选地，还包括用于将弹力丝喂入短纤须条、实现短纤须条增弹的张力机构，张力机构为能够欠喂拉伸而加弹的机构，张力机构还包括用于弹力丝精准定位和张力稳定的定位导纱钩。

本发明还提供了一种环锭纺的负泊松比纱的复合纺纱方法，其特征在于：采用上述的环锭纺的负泊松比纱的复合纺纱装置，首先使短纤须条伸直、位于中心轴位置，或再增加一同轴的弹力丝，从环锭细纱机的前罗拉前钳口输出；而长丝束经张力盘到圆台握持辊，并在圆台握持辊上加绕0.1～3.5圈，以无张力或超喂的方式同时从环锭细纱机的前罗拉钳口输出；然后与短纤须条相隔设定间距、呈设定汇聚角与伸直并垂直于前罗拉钳口线输出的短纤须条加捻汇聚复合，形成长丝束无明显压迫变形地外绕包缠于加捻短纤须条或弹力包芯纱的非对称二轴系或三轴系复合纺的负泊松比复合结构纱。

复合纺纱方法夫人具体步骤为：

步骤一：二轴系喂入；

将柔性、较粗的粗纱条经后罗拉和中罗拉的牵伸区牵伸后，形成伸直平行并位于整个纺程中心轴位置的短纤须条、喂入前罗拉钳口并作再次牵伸，此为弹性纱轴；将较为刚性、较细的长丝束同步地经超喂机构(如一种后置开槽超喂复合纺纱装置(cn.102808260a))，直接超喂于带槽前上罗拉的槽口中，此为刚性丝束轴。

步骤二：非对称汇聚；

出前罗拉钳口的伸直平行短纤须条的中轴线基本不发生偏移，即以垂直于前罗拉钳口输出，并立即被加捻形成紧密、弹性、有捻度的短纤须条；同步，从带槽前上罗拉的槽口中输出的长丝束与短纤须条相隔一定间距但呈一定汇聚角与伸直的有捻短纤须条汇聚加捻复合，形成长丝束无明显压迫变形地外绕包缠于加捻短纤须条外的非对称二轴系、或包缠于在前罗拉钳口由张力机构输出经定位导纱钩喂入的弹力丝并直接被下层的短纤须条所包覆形成的弹力包芯纱外的三轴系复合纺的负泊松比复合结构纱。

当在拉伸使用所述的负泊松比复合结构纱时，其理论上的直径由d+2d变粗为2d+d，其中d为短纤须条3加捻后的直径；d为刚性长丝4的直径。显然，负泊松比复合纱7的粗细增加率6为6＝(d-d)/(d+2d)。，当d＞＞d时，负泊松比复合纱7因拉伸可变粗接近一倍。

本发明还提供了上述环锭纺的负泊松比纱的应用，其特征在于：用于加工成受力时紧密度变大和负泊松比变形的织物，如制织成机织物、针织物、编织物等，其织物还可用于过滤材料、阻尼减压材料等；或直接作为可自锁缝纫线，或用作纱线增强的复合材料。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

①只在普通环锭细纱机上安装一个由前上罗拉驱动或步进电机驱动的超喂机构，就可以解决较细、松的刚性长丝束的喂入与稳定包缠的问题，安装方便，简洁实用；

②刚性长丝束的超喂量可以方便地调节并稳定输出，以满足刚性长丝束对有捻短纤须条的无或低张力的包缠；

③采用短纤须条位于纺程的中心轴且不发生偏向的中心状态，以获得最大的上传捻度，即负泊松比复合结构纱的捻度，使有捻短线须条更为紧密、弹性和圆整，并能提供最大的泊松比和最强的形状记忆，既能产生螺旋、又能记忆复位伸直；

④采用松结构的刚性长丝束，既能减少纺纱损伤和扁平化展开，又能在包缠弯曲中平整化而减少长丝束的可见直径，使拉伸时的负泊松比更大；

⑤采用有捻短纤须条的粗和弹性与长丝束的细和刚性间的巧妙结合进行非对称复合纺纱，赋予了该纱线不同于传统纱线(轴向拉伸的正泊松比)的负泊松比性质；

⑥本发明制造的负泊松比复合结构纱具有更明显的负泊松比效应。

附图说明

图1是环锭细纱机超喂非对称二(三)轴系负泊松比纱复合纺纱机构的俯视图；

图2是环锭细纱机超喂非对称二轴系负泊松比纱复合纺纱机构的侧视图；

图3是复合纺所得负泊松比复合结构纱拉伸前后的结构示意图；

其中：1-长丝束；2-短纤须条，21-有捻短纤须条、22-定位喇叭口；3-超喂机构，31-桥接罗拉、32-调速罗拉、33-连接轴、34-圆台握持辊对、35-张力盘；4-前罗拉钳口；5-前上罗拉；6-前下罗拉；7-负泊松比复合结构纱；8-张力机构；9-定位导纱钩。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

下述各实施例的负泊松比复合结构纱均采用本发明的机构配置和工艺设置，如图1和图2所示。环锭纺的负泊松比纱的复合纺纱装置主要由安装在环锭细纱机摇架上的超喂机构3、开槽的前上罗拉5、用于短纤须条的集束定位的定位喇叭口22、用于短纤须条增弹的弹力丝张力机构8等组装在传统的环锭细纱机上构成。

超喂机构3是由被前上罗拉5驱动的桥接罗拉31、被桥接罗拉31驱动的调速罗拉32、与调速罗拉32通过连接轴33同轴连接驱动并能卷绕握持刚性长丝束1的圆台握持辊34、用于平衡与稳定并定位长丝束的张力盘35等构成。前上罗拉5连接桥接罗拉31，桥接罗拉31连接调速罗拉32，调速罗拉32通过连接轴33连接圆台握持辊34，张力盘35设于圆台握持辊34上方。

定位喇叭口22设于前罗拉钳口输入侧，用于对短纤须条2进行集束定位。张力机构8用于将弹力丝喂入短纤须条2中。还包括用于弹力丝的精准定位和张力稳定的定位导纱钩9，设于弹力丝与短纤须条2结合处。

本发明的原理是：在常态下，较为刚性、相对较细软、较高拉伸膜量的长丝束，外包缠于弹性较大、相对较粗硬、较低拉伸膜量的有捻短纤须条的复合结构纱体，当该纱体受到拉伸作用时，刚性长丝束伸直，而有捻短纤须条由伸直状态转为螺旋包缠而变粗，形成该复合结构纱体径向的负泊松比变形。

所得的负泊松比复合结构纱的基本结构如图3所示，在拉伸前是长丝束1包缠有捻的短线须条2的负泊松比复合结构纱7，拉伸后即变为有捻的短线须条2螺旋在外而刚性的长丝束1却伸直在内。形成由粗细d+2d变粗为2d+d，其中，d为短纤须条3加捻后的直径；d为刚性长丝4的直径。显然，负泊松比复合纱7的粗细增加率δ为δ＝(d-d)/(d+2d)。

采用上述的纺纱机构，超喂非对称二(三)轴系预包绕管复合纺纱的具体步骤如下：

步骤一、二轴系喂入：取一粗纱条经后罗拉和中罗拉的牵伸区牵伸后，形成伸直平行并位于整个纺程中心轴位置的短纤须条2，喂入前罗拉钳口4并作再次牵伸，此为弹性纱轴(轴i)；取一较为刚性、较细的长丝束1同步地经超喂机构，如一种后置开槽超喂复合纺纱装置(cn.102808260a)，或其他具有超喂功能并能安装在环锭细纱机上的机构后，直接超喂喂入带槽前上罗拉5的槽口中，此为刚性丝束轴(轴ii)。若需对短纤须条2增弹，可以在对短纤须条2的中心轴上部位置，再引入一经张力机构8和定位导纱钩9的有张力即有预伸长的弹力丝，以增大有捻短纤须条2的弹性复位，此为回复弹力轴(轴iii)。

步骤二、非对称汇聚：出前罗拉钳口4的伸直平行短纤须条2的中轴线基本不发生偏移，即以垂直于前罗拉钳口4(90°)输出，并立即被加捻形成紧密、弹性、有捻度的短纤须条2，以使直接加捻后的短纤须条2变硬而不易变形和弹性增大而易于伸长与回复；同步，从带槽前上罗拉5的槽口中输出的长丝束1与有伸直的捻短纤须条21相隔定间距b但呈一定汇聚角θ的汇聚加捻复合，形成长丝束1对的捻短纤须条21无明显压迫变形地外绕包缠于有捻短纤须条2外的非对称二轴系、或包缠于在前罗拉钳口4由张力机构8输出经定位导纱钩9喂入的弹力丝并直接被下层的短纤须条2所包覆的弹力包芯纱10外的三轴系复合纺的负泊松比复合结构纱7。

下述具体的所述负泊松比纱及其复合纺纱的实施例1-3是对不同纤维及线密度，即选用不同的刚性长丝束、不同短纤维的粗纱须条、不同的直径比和不同的复合纺纱工艺参数，即锭速、前罗拉转速、超喂罗拉转速、捻度。按照本发明的环锭细纱机超喂非对称二或三轴系复合纺纱机构和纺纱方法进行，并纺制出具有负泊松比的复合结构纱线。

对于纺制好的负泊松比纱，测量其有捻短纤须条平均直径，长丝束平均直径，负泊松比纱的外观直径；采用单纱强伸仪进行拉伸性能测试，并采用微焦高频摄像仪记录拉伸过程中纱线纵向、横向的变化，计算纱线拉伸过程中的泊松比值v，是指纱线径向应变与轴向应变的比值的负值v＝εx/εy。其中，εx为纱线的径向应变，εy为纱线的轴向应变。具体实施例与复合纺纱工艺参数实施数据和成纱实测数据如表所示。

实施例1：纺制nomex短纤/kevlar长丝复合的负泊松比复合结构纱

采用上述本发明的超喂非对称二轴系复合纺纱装置，按照上述方式将kevlar长丝束喂入超喂机构的圆台握持辊对，而后超喂进入前罗拉钳口4，从前罗拉前钳口输出后以45°汇聚角与nomex短纤须条汇聚加捻成纱，具体工艺参数和成纱实测数据如表中所示。纺制而成的nomex短纤/kevlar长丝负泊松比复合结构纱的物理机械性能参数如下。其中，当拉伸该nomex短纤/kevlar长丝复合结构纱时，nomex短纤须条由伸直变为螺旋外包缠；kevlar长丝束由螺旋外包缠变为伸直芯纱，即复合结构纱的径向变形为正值、复合结构纱的外观直径变粗，理论粗细增加率6为0.5，呈负泊松比性质，理论最大负泊松比为-1.0534；实测结果为-1.061较高，说明该纱变粗的能力较大。而实测/理论负泊松比比值略大于1的原因，在于初始外包缠的kevlar长丝束非圆形，并有点嵌入有捻nomex短纤须条中，故小于d、伸直为零；拉伸后kevlar长丝束非圆整化，为d。因此，实测/理论负泊松比值微微大于1。

实施例2：纺制涤棉短纤+弹力丝/高强涤纶长丝复合的负泊松比复合结构纱

采用上述本发明的超喂非对称三轴系轴系复合纺纱装置与工艺，按照上述方式将弹力丝(氨纶)同轴喂入前罗拉钳口4并直接被涤棉短纤须条包缠，将高强涤纶长丝束喂入超喂机构的圆台握持辊对，而后超喂进入前罗拉钳口4，从前罗拉前钳口输出后以22°汇聚角与包缠有弹力丝的棉涤短纤须条汇聚加捻成纱，具体工艺参数和成纱实测数据如表中所示。纺制而成的(涤棉短纤+弹力丝)/高强涤纶长丝负泊松比复合结构纱的物理机械性能参数如下。其中，当拉伸该涤棉短纤与氨纶丝的弹力包芯纱/高强涤纶长丝的复合结构纱时，棉短纤与氨纶丝的弹力包芯纱由伸直变为螺旋外包缠；高强涤纶长丝束由螺旋外包缠变为伸直芯纱，即该复合结构纱的径向变形为正值、复合结构纱的外观直径变粗，理论粗细增加率δ为0.76，呈负泊松比性质，理论最大负泊松比为-0.3800；实测结果为-0.3667较高，说明该纱变粗的能力较大。而实测/理论负泊松比值小于1(0.965)的原因是因为理论泊松比值是在假设短纤维束与长丝束外观直径不变的前提下，而纱线在拉伸过程中涤棉短纤须条和氨纶丝均会发生因螺旋伸长引起的收缩和压扁，使得涤棉短纤与氨纶丝的弹力包芯纱的外观直径d减小，因此实测/理论负泊松比的比值小于1，但弹力丝的收缩可以忽略不计，且弹性绷紧又降低了短纤维的相互滑移而导致的致弹力包芯纱的直径减小和增大其复位性。

实施例3：纺制玄武岩短纤纱/碳纤维长丝复合的负泊松比复合结构纱

采用上述本发明的超喂非对称二轴系复合纺纱装置，按照上述方式将碳纤维长丝束喂入超喂机构的圆台握持辊对，而后超喂进入前罗拉钳口4，从前罗拉前钳口输出后以35°汇聚角与玄武岩短纤须条汇聚加捻成纱，具体工艺参数和成纱实测数据如表中所示。纺制而成的玄武岩短纤/碳纤维长丝负泊松比复合结构纱的物理机械性能参数如下。其中，当拉伸该玄武岩短纤/碳纤维长丝复合结构纱时，武岩短纤须条由伸直变为螺旋外包缠；碳纤维长丝束由螺旋外包缠变为伸直芯纱，即复合结构纱的径向变形为正值、复合结构纱的外观直径变粗，理论粗细增加率6为0.8235，呈负泊松比性质，理论最大负泊松比为-0.4326；实测结果为-0.4332较高，说明该纱变粗的能力较大。而实测/理论负泊松比比值略大于1(为1.001)的原因，在于初始外包缠的碳纤维长丝束非圆形，并有点嵌入有捻武岩短纤须条中，故小于d、伸直为零；拉伸后碳纤维长丝束非圆整化，为d。因此，实测/理论负泊松比值微微大于1。

实施例4：纺制不锈钢短纤+弹力丝/不锈钢长丝复合的负泊松比复合结构纱

采用上述本发明的超喂非对称三轴系轴系复合纺纱装置与工艺，按照上述方式将弹力丝(耐高温橡胶丝)同轴喂入前罗拉钳口4并直接被不锈钢短纤须条包缠，将不锈钢长丝束喂入超喂机构的圆台握持辊对，而后超喂进入前罗拉钳口4，从前罗拉前钳口输出后以58°汇聚角与包缠有耐高温橡胶丝的不锈钢短纤须条汇聚加捻成纱，具体工艺参数和成纱实测数据如表中所示。纺制而成的(不锈钢短纤+弹力丝)/不锈钢长丝负泊松比复合结构纱的物理机械性能参数如下。其中，当拉伸该不锈钢短纤与耐高温橡胶丝的弹力包芯纱/不锈钢长丝束的复合结构纱时，不锈钢短纤与耐高温橡胶丝的弹力包芯纱由伸直变为螺旋外包缠；不锈钢长丝束由螺旋外包缠变为伸直芯纱，即该复合结构纱的径向变形为正值、复合结构纱的外观直径变粗，理论粗细增加率δ为0.8636，呈负泊松比性质，理论最大负泊松比为-0.9805；实测结果为-0.9743较高，说明该纱变粗的能力较大。而实测/理论负泊松比值小于1(0.994)的原因是因为理论泊松比值是在假设短纤维束与长丝束外观直径不变的前提下，而纱线在拉伸过程中涤棉短纤须条和氨纶丝均会发生因螺旋伸长引起的收缩和压扁，使得涤棉短纤与氨纶丝的弹力包芯纱的外观直径d减小，因此实测/理论负泊松比的比值小于1，但弹力丝的收缩可以忽略不计，且弹性绷紧又降低了短纤维的相互滑移而导致的致弹力包芯纱的直径减小和增大其复位性。

环锭细纱机超喂非对称二轴系复合纺纱工艺参数与纱线负泊松比性质指标

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。