一种反向双层包缠结构负泊松比复合纱线及其四通道空心锭纺纱装置和控制方法与流程

本发明涉及一种反向双层包缠结构负泊松比复合纱线及其四通道空心锭纺纱装置和控制方法，属于纺纱技术领域。

背景技术：

负泊松比纱线是一种具有特殊力学性能的复合纱线，纱线的外观直径在受轴向拉伸时会变粗而产生径向膨胀变形。负泊松比纱线通常由两种组份组成，第一组份通常采用高模量低伸长的纤维材料，如碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉、芳纶纤维等；第二组份为低模量高伸长的纤维材料，如硅氧烷橡胶、天然橡胶或者氨纶长丝等。以这两种材料纺制具有双螺旋结构的双组份复合纱线，在低拉伸张力条件下，第二组份呈直线状构成了复合纱线的芯纱，第一组份以螺旋状外包第二组份构成复合纱线的包缠纱1，此时第一组份(模量高、弹性小、伸长低、占比多)包缠第二组份(模量低、弹性大、伸长高、占比小)构成包缠结构复合纱。在高拉伸张力条件下，第一组份被拉成直线成为复合纱的芯纱份，第二组份以螺旋状形式缠绕在芯组份上成为复合纱的包缠纱1。纱线在拉伸张力作用下发生结构反转导致纱线的直径由(2*d0+d0)向(2*d0+d0)变化，由此产生负泊松比效应。利用负泊松比纱线可以制备具有负泊松比效应的复合材料，为纺织材料的发展提供了新的课题，故具有较为重大的理论意义。

复合纱特指将牵伸后的短纤须条直接与长丝(或纱)并合后加捻形成的纱线，加捻过程中短纤须条与长丝(或纱)可形成并捻、包芯、包缠和包绕等纱线结构。根据长丝的力学性能，短纤/长丝复合纱可分为三类：①氨纶与短纤复合成纱的短纤/弹力长丝复合纱；②涤纶长丝与短纤复合成纱的短纤/柔性长丝复合纱；③不锈钢长丝与短纤复合成纱的短纤/刚性长丝复合纱。而根据复合纱线的结构与成纱工艺，又可分为：①短纤/长丝并捻纱；②短纤/长丝交捻包缠纱1：塞罗菲尔(sirofil)纱；③长丝/短线混纤交捻纱；④短纤/长丝包芯纱；⑤短纤/长丝包绕纱。

负泊松比纱线在受拉伸力作用时产生结构相的转变，而普通复合纱线不具备这种结构相转变能力，故无负泊松比力学效应。因此，如何配置复合纱线两个组分的模量、伸长、比例及优化负泊松比纱线的结构，是生产负泊松比纱线的关键技术。

香港理工大学胡红的专利“一种负泊松比纱线结构及其制造方法(cn201210212844.3)”公开了一种负泊松比纱线结构及其制造方法，该负泊松比纱线结构由第一纱线和第二纱线加捻形成，第一纱线的拉伸模量大于第二纱线的拉伸模量。东华大学于伟东的专利“一种负泊松比纱的三轴系锥筒式复合纺纱装置与方法(cn201710539952.4)”提供了一种泊松比纱的三轴系锥筒式复合纺纱装置和方法。东华大学于伟东的专利“一种环锭纺的负泊松比纱及其复合纺纱装置、方法与用途(cn201710539986.3)”提供了一种环锭纺的负泊松比纱，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。

负泊松比系数的大小对于制备负泊松比系数材料具有重要意义，制备高负泊松比纱线需要在材料选择、纱线结构设计以及复合纱线成型工艺等环节进行创新设计。由于负泊松比纱线在材料选择、复合结构设计及纺纱工艺制造等方面的限制，导致目前生产制备的负泊松比纱线存在负泊松比系数小、反应不灵敏，不可逆等缺陷。具体如下：

1、在负泊松比纱线的材料选择方面

目前主要从增大两个组份的模量差异进行考虑，第一组份(低张力时的包缠组份)通常选择高模量低伸长材料，第二组份(低张力时的芯组份)通常选择低模量高伸长的材料。实际上，除了控制两个组份的模量差异外，通过优化选择具有高收缩、自卷曲等特性的纤维材料、以及温敏形状记忆纤维材料等作为第二组份材料，在特定拉伸负荷或额定拉伸应变范围内、更好地匹配第一组份与第二组分的变形协调性，以保证复合纱线结构相的顺利转变和负泊松比性能的充分表达。

2、在负泊松比纱线的结构设计方面

以双组份纱线两相结构模型为基础，在低拉伸张力条件下，第二组份呈直线状构成了复合纱线的芯组分，第一组份以螺旋状缠绕在第一组份上构成复合纱线的包缠组分；在高拉伸张力条件下，第一组份被拉成直线成为复合纱的芯组份，第二组份以螺旋状形式缠绕在芯组份上成为复合纱的皮组分，由纱线结构相发生反转导致纱线直径由(2*d0+d0)向(2*d0+d0)变化，由此产生负泊松比效应，但在结构相转变过程中，由于两个组分之间缺少约束而发生相分离，致使相结构转变不可逆。

3、纺制负泊松比系数变化的成纱技术方面

在制备负泊松比复合材料过程中，根据结构和功能要求的不同，使负泊松比系数沿纱线长度方向变化，现有的技术不能纺制负泊松比系数变化的纱线。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种反向双层包缠结构负泊松比复合纱线，基于芯纱基础，引入两束长丝纤维由内至外依次螺旋线式彼此反向包缠，能够确保在交变拉伸应力作用下纱线结构的可逆转变，以及负泊松比效应的有效性，而且能够通过异步牵伸机构调控芯纱线密度的变化，使复合纱线负泊松比系数按照预设规律分段变化。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种反向双层包缠结构负泊松比复合纱线，包括碳纤维短纤须条组份和两束长丝纤维组份；在低张力条件下，碳纤维短纤须条组份呈直线状、构成了复合纱线的芯纱，其中一束长丝纤维组份作为第一层包缠纱、以螺旋线形状对芯纱进行第一层包缠，另一束长丝纤维组份作为第二层包缠纱、以螺旋线形状对芯纱与第一层包缠纱组合结构进行第二层包缠，并且第一层包缠纱的螺旋线形状缠绕方向与第二层包缠纱的螺旋线形状缠绕方向彼此相反，即构成反向双层包缠结构负泊松比复合纱线；并且在高张力条件下，以螺旋线形状、彼此反向包缠的两束长丝纤维组份被拉伸为直线状、转换作为芯纱，碳纤维短纤须条组份由原来的直线状变化为螺旋线形状、包缠在两束长丝纤维组份的外围、转换为包缠纱。

作为本发明的一种优选技术方案：所述复合纱线内部碳纤维短纤须条组份和两束长丝纤维组份的比例，随碳纤维短纤须条组份线密度的变化而变化，即实现所述复合纱线负泊松比系数的控制。

与上相对应，本发明所要解决的技术问题是提供一种针对反向双层包缠结构负泊松比复合纱线的四通道空心锭纺纱装置，设计引入两路异步牵伸通道和两个反向异步捻合点，由各环节所设伺服电机分别实现异步控制的同时，实现了反向双层包缠结构负泊松比复合纱线的高效制备。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种针对反向双层包缠结构负泊松比复合纱线的四通道空心锭纺纱装置，包括两路异步牵伸通道和两个反向异步捻合点；其中，两路异步牵伸通道用于接收所述碳纤维短纤须条组份对应的预设两根短纤维粗纱条，并对两根短纤维粗纱条进行异步牵伸，聚合成一根碳纤维短纤须条组份；

其中一个异步捻合点用于接收碳纤维短纤须条组份与所述其中一束长丝纤维组份，并进行捻合，实现该束长丝纤维组份对碳纤维短纤须条组份的螺旋线形状包缠，获得第一包缠组合结构；

另一个异步捻合点用于接收第一包缠组合结构与所述另一束长丝纤维组份，并进行捻合，实现该束长丝纤维组份对第一包缠组合结构的螺旋线形状包缠，且两个异步捻合点的捻合方向彼此相反，即获得反向双层包缠结构负泊松比复合纱线。

作为本发明的一种优选技术方案：包括plc控制器、后罗拉轴、第一后罗拉、第二后罗拉、辅助后轴、中罗拉轴、中罗拉、集合器、前罗拉轴、前罗拉、第一空心锭和第二空心锭，以及分别与各罗拉轴、辅助后轴、第一空心锭、第二空心锭一一对应的伺服电机，各罗拉轴、辅助后轴、第一空心锭、第二空心锭分别与对应伺服电机相连；

其中，第一后罗拉、第二后罗拉两者的内径、外径彼此相同，且该两者的内径与后罗拉轴的外径相适应，第一后罗拉套设于后罗拉轴上，且第一后罗拉与后罗拉轴之间采用键彼此固定连接；第二后罗拉套设于后罗拉轴上，第二后罗拉与后罗拉轴彼此相对转动，辅助后轴所在直线与后罗拉轴所在直线相平行，第二后罗拉经同步齿形带与辅助后轴相对接，第二后罗拉在辅助后轴经同步齿形带的传动下而转动；中罗拉内径与中罗拉轴的外径相适应，中罗拉固定套设于中罗拉轴上；前罗拉内径与前罗拉轴的外径相适应，前罗拉固定套设于前罗拉轴上；

plc控制器与各伺服电机分别对接，基于plc控制器通过各伺服电机分别对各罗拉轴、辅助后轴、第一空心锭、第二空心锭的控制，所述碳纤维短纤须条组份对应的预设两根短纤维粗纱条分别喂入第一后罗拉、第二后罗拉，接着分别经过第一后罗拉、第二后罗拉的两根短纤维粗纱条经集合器聚合，构成碳纤维短纤须条组份，并喂入中罗拉，即握持点位置，然后经过握持点位置的碳纤维短纤须条组份喂入前罗拉，由前罗拉进一步输送至第一空心锭，第一空心锭同时接收其中一束长丝纤维组份与碳纤维短纤须条组份，并进行捻合，实现该束长丝纤维组份对碳纤维短纤须条组份的螺旋线形状包缠，获得第一包缠组合结构；最后第一包缠组合结构输送至第二空心锭，第二空心锭同时接收另一束长丝纤维组份与第一包缠组合结构，并进行捻合，实现该束长丝纤维组份对第一包缠组合结构的螺旋线形状包缠，且第一空心锭与第二空心锭的捻合方向彼此相反，即获得反向双层包缠结构负泊松比复合纱线。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括分别与各伺服电机一一对应的伺服驱动器，所述plc控制器分别经各伺服驱动器、与对应伺服电机对接。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括分别与各伺服电机一一对应的减速机，所述plc控制器分别经各伺服驱动器依次串联对应伺服电机、减速机后，对接受控对象。

基于上述所设计四通道空心锭纺纱装置，本发明所要解决的技术问题是提供一种针对反向双层包缠结构负泊松比复合纱线四通道空心锭纺纱装置和控制方法，基于各环节伺服电机的分别控制，结合负泊松比复合纱各属性参数之间的联系，实现复合纱负泊松比系数的可控变化，满足实际需要设计复合纱线负泊松比系数或调控复合纱线负泊松比系数按照指定规律变化的目的。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种针对反向双层包缠结构负泊松比复合纱线四通道空心锭纺纱装置和控制方法，所述plc控制器根据如下模型：

ρfy＝[ρ1*vh1(t)+ρ2*vh2(t)]/vq(t)+ρx1+ρx2

根据实际需要调控三组分复合纱的线密度ρfy，以及碳纤维短纤须条组份混合比ky(t)和各束长丝纤维组份的混合比kx1(t)、kx2(t)，实现复合纱负泊松比系数的可控变化，达到按照实际需要设计复合纱线负泊松比系数或调控复合纱线负泊松比系数按照指定规律变化的目的；

其中，ρ1、ρ2分别表示所述碳纤维短纤须条组份对应预设两根短纤维粗纱条的线密度，ρx1、ρx2分别表示各束长丝纤维组份的线密度，vq(t)、vz(t)、vh1(t)、vh2(t)分别依次表示前罗拉速度、中罗拉速度、第一后罗拉速度、第二后罗拉速度。

本发明所述一种反向双层包缠结构负泊松比复合纱线及其四通道空心锭纺纱装置和控制方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明所设计反向双层包缠结构负泊松比复合纱线及其四通道空心锭纺纱装置和控制方法，应用两根高模低伸长的长丝纤维，针对柔性蓬松短纤须条进行反向包缠形成复合纱线的自锁结构，低张力时短纤须条几乎不受反向包缠长丝纤维的约束故保持直线状，高张力时短纤须条在反向包缠长丝纤维的压迫下弯曲成螺旋线，可实现结构相的快速转变；特别在高、低拉伸应力频繁交变的情况下，反向包缠结构的复合纱线能更好地适应这种结构相的可逆转变，保障复合纱线的负泊松比效应的有效性；同时，还通过由plc伺服驱动的异步牵伸机构调控短纤维芯纱的线密度，使复合纱线负泊松比系数按照预设规律分段变化，实现纱线结构的可设计性及其负泊松比系数分布的可控性。

附图说明

图1是本发明所设计四通道空心锭纺纱装置的通道俯视图；

图2是本发明所设计四通道空心锭纺纱装置的侧视图；

图3是本发明所设计四通道空心锭纺纱装置的结构俯视图；

图4是本发明所设计四通道空心锭纺纱装置的电控模块架构示意图

其中，o4.后罗拉轴，4-1.第一后罗拉,4-2.第二后罗拉,w1.辅助后轴,o6.中罗拉轴,6-1.中罗拉,m2.集合器,q1.前罗拉轴,9-1.前罗拉,k1.第一空心锭,k2.第二空心锭，12.同步齿形带。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明设计了一种反向双层包缠结构负泊松比复合纱线，实际应用当中，具体包括碳纤维短纤须条组份和两束长丝纤维组份；在低张力条件下，碳纤维短纤须条组份呈直线状、构成了复合纱线的芯纱，其中一束长丝纤维组份作为第一层包缠纱、以螺旋线形状对芯纱进行第一层包缠，另一束长丝纤维组份作为第二层包缠纱、以螺旋线形状对芯纱与第一层包缠纱组合结构进行第二层包缠，并且第一层包缠纱的螺旋线形状缠绕方向与第二层包缠纱的螺旋线形状缠绕方向彼此相反，即构成反向双层包缠结构负泊松比复合纱线；并且在高张力条件下，以螺旋线形状、彼此反向包缠的两束长丝纤维组份被拉伸为直线状、转换作为芯纱，碳纤维短纤须条组份由原来的直线状变化为螺旋线形状、包缠在两束长丝纤维组份的外围、转换为包缠纱。

实际应用中，复合纱线内部碳纤维短纤须条组份和两束长丝纤维组份的比例，随碳纤维短纤须条组份线密度的变化而变化，即实现所述复合纱线负泊松比系数的控制。

对于上述所设计反向双层包缠结构负泊松比复合纱线，本发明设计了四通道空心锭纺纱装置，实际应用中，具体包括两路异步牵伸通道和两个反向异步捻合点；其中，两路异步牵伸通道用于接收所述碳纤维短纤须条组份对应的预设两根短纤维粗纱条，并对两根短纤维粗纱条进行异步牵伸，聚合成一根碳纤维短纤须条组份；其中一个异步捻合点用于接收碳纤维短纤须条组份与所述其中一束长丝纤维组份，并进行捻合，实现该束长丝纤维组份对碳纤维短纤须条组份的螺旋线形状包缠，获得第一包缠组合结构；另一个异步捻合点用于接收第一包缠组合结构与所述另一束长丝纤维组份，并进行捻合，实现该束长丝纤维组份对第一包缠组合结构的螺旋线形状包缠，且两个异步捻合点的捻合方向彼此相反，即获得反向双层包缠结构负泊松比复合纱线。

基于上述两路异步牵伸通道和两个反向异步捻合点，如图1、图2和图3所示，具体结构设计包括plc控制器、后罗拉轴o4、第一后罗拉4-1、第二后罗拉4-2、辅助后轴w1、中罗拉轴o6、中罗拉6-1、集合器m2、前罗拉轴q1、前罗拉9-1、第一空心锭k1和第二空心锭k2，以及分别与各罗拉轴、辅助后轴w1、第一空心锭k1、第二空心锭k2一一对应的伺服电机，各罗拉轴、辅助后轴w1、第一空心锭k1、第二空心锭k2分别与对应伺服电机相连。

其中，第一后罗拉4-1、第二后罗拉4-2两者的内径、外径彼此相同，且该两者的内径与后罗拉轴o4的外径相适应，第一后罗拉4-1套设于后罗拉轴o4上，且第一后罗拉4-1与后罗拉轴o4之间采用键彼此固定连接；第二后罗拉4-2套设于后罗拉轴o4上，第二后罗拉4-2与后罗拉轴o4彼此相对转动，辅助后轴w1所在直线与后罗拉轴o4所在直线相平行，第二后罗拉4-2经同步齿形带12与辅助后轴w1相对接，第二后罗拉4-2在辅助后轴w1经同步齿形带的传动下而转动；中罗拉6-1内径与中罗拉轴o6的外径相适应，中罗拉6-1固定套设于中罗拉轴o6上；前罗拉9-1内径与前罗拉轴q1的外径相适应，前罗拉9-1固定套设于前罗拉轴q1上。

plc控制器与各伺服电机分别对接，基于plc控制器通过各伺服电机分别对各罗拉轴、辅助后轴w1、第一空心锭k1、第二空心锭k2的控制，所述碳纤维短纤须条组份对应的预设两根短纤维粗纱条分别喂入第一后罗拉4-1、第二后罗拉4-2，接着分别经过第一后罗拉4-1、第二后罗拉4-2的两根短纤维粗纱条经集合器m2聚合，构成碳纤维短纤须条组份，并喂入中罗拉6-1，即握持点位置，然后经过握持点位置的碳纤维短纤须条组份喂入前罗拉9-1，由前罗拉9-1进一步输送至第一空心锭k1，第一空心锭k1同时接收其中一束长丝纤维组份与碳纤维短纤须条组份，并进行捻合，实现该束长丝纤维组份对碳纤维短纤须条组份的螺旋线形状包缠，获得第一包缠组合结构；最后第一包缠组合结构输送至第二空心锭k2，第二空心锭k2同时接收另一束长丝纤维组份与第一包缠组合结构，并进行捻合，实现该束长丝纤维组份对第一包缠组合结构的螺旋线形状包缠，且第一空心锭k1与第二空心锭k2的捻合方向彼此相反，即获得反向双层包缠结构负泊松比复合纱线。

实际应用中对与上述所设计四通道空心锭纺纱装置中的电控结构，具体设计还包括分别与各伺服电机一一对应的伺服驱动器和减速机，所述plc控制器分别经各伺服驱动器依次串联对应伺服电机、减速机后，对接受控对象。

综上结构所述，如下图4所示，总计共有七套电驱动装置分别与各罗拉轴、辅助后轴w1、各空心锭、以及槽筒卷绕一一对应，各套电驱动装置分别均包括串联的伺服驱动器、伺服电机、减速机。

基于上述所设计四通道空心锭纺纱装置，本发明具体设计了一种针对反向双层包缠结构负泊松比复合纱线四通道空心锭纺纱装置和控制方法。

设所喂入所述碳纤维短纤须条组份对应预设两根短纤维粗纱条的线密度为ρ1、ρ2，所喂入的包缠纱1和包缠纱2的线密度分别为ρx1、ρx2，即各束长丝纤维组份的线密度，经异步牵伸、异步反向加捻和异步反向包缠后所得复合纱的线密度为ρfy，其中芯纱的体积密度、线密度、直径和捻度分别为γx、ρx、dx、tnx,包缠纱1对芯纱的包缠捻度及包缠角分别为tn1、δb1，包缠纱2对芯纱的包缠捻度及包缠角分别为为tn2、δb2，纺纱过程中前罗拉9-1速度、中罗拉6-1速度、第一后罗拉4-1速度、第二后罗拉4-2速度分别为vq(t)、vz(t)、vh1(t)、vh2(t)，锭子的转速为nd。则复合纱线的结构参数如下：

芯纱线密度ρy(t)＝[ρ1*vh1(t)+ρ2*vh2(t)]/vq(t)；

芯纱线直径

其中一束长丝纤维组份以z捻进行包缠的捻度tn1＝nd(t))/vq(t)；

另一束长丝纤维组份以s捻进行包缠的捻度tn2＝nd(t))/vq(t)；

则lc控制器根据如下模型：

ρfy＝[ρ1*vh1(t)+ρ2*vh2(t)]/vq(t)+ρx1+ρx2

根据实际需要调控三组分复合纱的线密度ρfy，以及碳纤维短纤须条组份混合比ky(t)和各束长丝纤维组份的混合比kx1(t)、kx2(t)，实现复合纱负泊松比系数的可控变化，达到按照实际需要设计复合纱线负泊松比系数或调控复合纱线负泊松比系数按照指定规律变化的目的。

将上述所设计四通道环锭纺纱装置的控制方法，应用于实际当中，如下实施例一和实施例二。

实施例一，选用两束高性能长丝纤维作为双包缠结构复合纱包缠组份中的包缠丝1和包缠丝2，两者合计占比小于25％；选用柔性碳纤维短纤须条组份作为双包缠结构复合纱线的芯组份且占比大于75％。

在低张力条件下，碳纤维短纤须条组份呈直线状、构成了复合纱线的芯纱，其中一束长丝纤维组份作为第一层包缠纱、以螺旋线形状对芯纱进行第一层包缠，另一束长丝纤维组份作为第二层包缠纱、以螺旋线形状对芯纱与第一层包缠纱组合结构进行第二层包缠，并且第一层包缠纱的螺旋线形状缠绕方向与第二层包缠纱的螺旋线形状缠绕方向彼此相反，即构成反向双层包缠结构负泊松比复合纱线；并且在高张力条件下，以螺旋线形状、彼此反向包缠的两束长丝纤维组份被拉伸为直线状、转换作为芯纱，碳纤维短纤须条组份由原来的直线状变化为螺旋线形状、包缠在两束长丝纤维组份的外围、转换为包缠纱。实际应用中，如果高性能长丝纤维的直径为d、碳纤维短纤须条的直径为d，且d>d，则复合纱线在收到较高拉应力条件下会发生上述结构相转变并导致复合纱线直径由(2*d+d)向(2*d+d)变化，且(2*d+d)/(2*d+d)＞1,由此产生拉涨效应，成为负泊松比纱线，并且实际具体应用效果如下表1所示。

表1

实施例二，复合纱线的负泊松比是由于在纱线结构相转变导致纱线横向尺寸变化。设芯纱的直径为d，包缠纱1的直径为d1，包缠纱2的直径为d2，取d＝(d1+d2)/2。在低张力条件下复合纱线的外观直径为：(2*d+d)，在高张力条件下复合纱线的外观直径为：(2*d+d)。则复合纱线直径变化率为ε＝-(d-d)/(d+2d)。一般，纱线的负泊松比系数与直径变化率ε成正相关。如果增大芯组份与包缠组分直径的差异值(d-d)，则负泊松比系数大，如果减少第一组份纱线与第二组分纱线直径的差异值(d-d)，则负泊松比系数就小。利用本发明提供的纺纱装置，纺纱过程中包缠组份的线密度基本不变，而芯组份可以通过异步牵伸调控其线密度和直径的变化，通过大幅度调控其线密度也即直径的变化来调控芯组份与包缠组份直径的差异值(d-d)，从而调控在高张力条件下复合纱线的直径变化率ε＝-(d-d)/(d+2d)，使复合纱的负泊松比系数可以按照指定规律变化。

具体步骤如下：

⑴通过异步牵伸机构调控后罗拉的速度vh1(t)、vh2(t)，以此调控第二组分纱芯纱的线密度及直径变化。

如果芯组份原料选用碳纤维生产粗纱定重为4.6克/10米，包缠组份选用两根33μ/1f的不锈钢长丝，复合纱的捻系数320，使用本专利提供的纺纱机进行纺纱。

芯纱的线密度ρy(t)＝[ρ1*vh1(t)+ρ2*vh2(t)]vq3(t)；

芯纱的直径

包缠纱1对芯纱以z捻的包缠捻度tn1＝nd(t))/vq3(t)；

包缠纱2对芯纱以s捻的包缠捻度tn2＝nd(t))/vq3(t)。

在不同时刻，通过plc调控纺纱参数得到复合纱线的参数及各组分直径如下表2和表3所示，其中，表2为复合纱线各组分直径，表3为复合纱线拉伸前后各组分直径及其变化率。

表2

表3

上述技术方案所设计反向双层包缠结构负泊松比复合纱线及其四通道空心锭纺纱装置和控制方法，应用两根高模低伸长的长丝纤维，针对柔性蓬松短纤须条进行反向包缠形成复合纱线的自锁结构，低张力时短纤须条几乎不受反向包缠长丝纤维的约束故保持直线状，高张力时短纤须条在反向包缠长丝纤维的压迫下弯曲成螺旋线，可实现结构相的快速转变；特别在高、低拉伸应力频繁交变的情况下，反向包缠结构的复合纱线能更好地适应这种结构相的可逆转变，保障复合纱线的负泊松比效应的有效性；同时，还通过由plc伺服驱动的异步牵伸机构调控短纤维芯纱的线密度，使复合纱线负泊松比系数按照预设规律分段变化，实现纱线结构的可设计性及其负泊松比系数分布的可控性。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。