CN110409031B - 一种微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置及其生产工艺，包括喂纱装置、加捻装置、接收装置和卷绕装置，喂纱装置包括纱芯，纱芯上设有芯纱，加捻装置由第一加捻辊和第二加捻辊组成，芯纱通过导纱杆导入第一加捻辊和第二加捻辊之间，包覆微纳米纤维层形成包芯纱，卷绕装置包括筒纱、卷绕罗拉，包芯纱通过导纱杆，卷绕罗拉带动筒纱将包芯纱卷绕起来。本发明芯纱采用导电发热纤维长丝，包覆纤维采用PBT切片和PET切片两种原料按不同比例混合，形成两种组分、细度、厚度、蓬松度都不同的微纳米纤维，形成具有导电发热、保暖、抑菌、透气等多种功能的微纳米纤维包芯纱，柔软舒适，可以广泛应用于多种纺织面料生产，满足纺织产品开发的需求。

Description

一种微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置及其生产工艺

技术领域

本发明涉及纺织技术领域，具体为一种微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置及其生产工艺。

背景技术

包芯纱又称复合纱或包覆纱，它是由两种或两种以上的纤维组合而成的一种纱线。包芯纱的结构主要由芯纱与包覆层组成，一般以强力和弹力都较好的合成纤维长丝为芯丝，外包棉、毛、化纤等短纤维一起加捻而纺制成的纱。因此，包芯纱兼有长丝芯纱和外包短纤维的优良性能。纺制包芯纱的方法主要有环锭纺、摩擦纺，也有采用喷气纺进行包芯纱生产。

电能发热纤维是含有电热材料组分的复合纤维，其原理是通过导电纤维通电发热，达到保暖效果。目前，应用比较广泛的导电发热纤维是主要碳纤维，碳纤维材料除了升温迅速、电热转化率高，还具有发热时产生远红外线的功能，因此，利用碳纤维发热材料可开发出兼具保健功能的发热保暖服装。近年来，随着石墨烯技术的发展，各种各样的石墨烯发热产品在市场上流行，其本质上还是通过电发热，即利用外加电源，电流通过石墨烯复合材料的电阻产生热量。无论是炭纤维还是石墨烯纤维，随着碳元素含量的不同纤维颜色呈黑色或者灰黑色，而且纤维的基材主要为锦纶或者涤纶，因此严重限制了应用范围。

熔喷纺丝法借助高速热气流使刚挤出的高聚物熔体迅速高倍拉伸固化成形的纺丝方法，可生产纤维直径主要为1-50μum，甚至可达1μm以下。由于熔喷纺丝形成的纤维细，强力低，纤维取向度不高，纤维间容易粘连，因此熔喷法纺丝主要用于非织造布，其优点是工艺流程短，可以纺丝直接制成无纺织物。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置及其生产工艺，通过在芯纱上包缠多层多种微纳米纤维，包覆均匀，生产效率高，生产出的包芯纱既有表面微纳米纤维的性能特征，又具有芯纱的导电发热性能。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置，包括喂纱装置、加捻装置、接收装置和卷绕装置，所述喂纱装置包括纱芯，所述纱芯上设有芯纱，所述喂纱装置和加捻装置之间设有导纱杆，所述加捻装置由第一加捻辊和第二加捻辊组成，所述芯纱通过导纱杆导入第一加捻辊和第二加捻辊之间，所述接收装置包括网帘，还包括喷丝板和纤维，所述喷丝板上划分为A区和B区，所述A区和B区上设有喷丝口，所述喷丝口设置在网帘上方，所述第二加捻辊设置在网帘的端部，所述微纳米纤维通过第二加捻辊包卷在芯纱上形成包卷结构纱，所述加捻装置与卷绕装置之间设有导纱杆，所述卷绕装置包括筒纱，所述包卷结构纱通过导纱杆卷绕到筒纱上。

优选的，所述喂纱装置上设有退纱辊，所述退纱辊与纱芯连接，所述芯纱通过退纱辊与导纱杆连接。

优选的，所述第一加捻辊采用直径变化的结构，所述倾斜角设置在3-15°之间，所述第一加捻辊靠近卷绕装置一端的直径大于加捻辊靠近喂纱装置一端的直径，所述第二加捻辊采用直径固定的圆筒结构，所述第一加捻辊与第二加捻辊均为尘笼结构，在靠近输出端设有一段无孔段，尘笼内部安装有吸风装置，吸风装置一端通过风管与风机相连。

优选的，所述喷丝板上设有多个喷丝口，所述喷丝口均匀排布在喷丝板上，所述A区上喷丝口的数量比B区上喷丝口的数量多，所述A区上喷丝口的直径比B区上喷丝口的直径小。

优选的，所述接收装置还包括无孔帘，所述无孔帘与网帘相连接，所述网帘与无孔帘循环旋转设置，所述网帘环型设置形成空腔，所述第二加捻辊设置在空腔的一端，所述空腔另一端设有旋转辊，所述网帘通过第二加捻辊和旋转辊的旋转来旋转。

优选的，所述空腔内设有吸风管，所述吸风管端部设置在网帘下方。

优选的，所述纤维由聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT和聚对苯二甲酸乙二醇酯PET，穿设在A区喷丝口中的纤维采用百分之七十的聚对苯二甲酸丁二醇酯和百分之三十的聚对苯二甲酸乙二醇酯，穿设在B区喷丝口中的纤维采用百分之三十的聚对苯二甲酸丁二醇酯和百分之七十的聚对苯二甲酸乙二醇酯，所述芯纱为导电发热纤维长丝。

一种微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置的生产工艺，包括以下步骤：

步骤1.进行准备，将聚对苯二甲酸丁二醇酯切片和聚对苯二甲酸乙二醇酯切片按照比例进行共混熔喷纺丝，安装芯纱；

步骤2.将熔喷纺丝装置启动，启动纺纱装置，退纱辊旋转，将芯纱从纱芯上牵引下来，通过导纱杆牵引至第一加捻辊和第二加捻辊中间；

步骤3.喷丝板将共混纤维喷落至网帘上，网帘下方吸风管与风机相连，在网帘形成负压集聚纤维，第二加捻辊旋转，网帘开始循环移动，将共混纤维移动至第一加捻辊和第二加捻辊之间，通过第一加捻辊和第二加捻辊的旋转缠绕在芯纱上；

步骤4.共混纤维包卷芯纱形成包卷结构纱，通过导纱杆牵引至筒纱上，通过卷绕罗拉带动筒纱将包卷结构纱卷绕起来。

优选的，在步骤1中，A区和B区的共混纤维，由聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯分别按照比例进行混合——烘燥——螺杆机——熔体挤压——计量泵——喷丝组件——成网。

优选的，在步骤3中，所述第一加捻辊与第二加捻辊均为尘笼结构，一端通过风管与风机相连形成负压，第一加捻辊与第二加捻辊旋转方向相同，在两根加捻辊相切处运动方向相反。

与现有技术相比，采用了上述技术方案的微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置及其生产工艺，具有如下有益效果：采用本发明的微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置及其生产工艺，将两种不同的原料采用不同的熔喷喷丝模头，形成两种微纳米纤维集聚在网帘上，再通过摩擦加捻原理将微纳米纤维层转动包覆芯纱形成多层微纳米纤维包覆纱，生产出的多层结构微纳米纤维包芯纱具有保温、抑菌、透气等多种功能，柔软舒适，可以广泛应用于多种机织、针织纺织面料生产，满足新型纺织产品的开发需求。

附图说明

图1为本发明微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置实施例的结构示意图；

图2为本实施例中喷丝板的结构示意图；

图3为本实施例中包卷结构纱的结构示意图；

图4为本实施例中第一加捻辊的结构示意图；

图5为本实施例中微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置的生产工艺的工艺流程图。

附图标记： 11、纱芯；12、退纱辊；2、喷丝板；21、A区；22、B区；23、喷丝口； 31、网帘；32、无孔帘； 41、第一加捻辊；42、第二加捻辊；51、卷绕罗拉；52、筒纱；61、导纱杆；7、吸风管；8、芯纱；9、纤维。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1所示为微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置的结构示意图，包括喂纱装置、加捻装置、接收装置和卷绕装置，喂纱装置由纱芯11和退纱辊12组成，退纱辊12与纱芯11连接，纱芯11上设有芯纱8，喂纱装置和加捻装置之间设有导纱杆61，芯纱8通过退纱辊12与导纱杆61连接。加捻装置由第一加捻辊41和第二加捻辊42组成，芯纱8通过导纱杆61导入第一加捻辊41和第二加捻辊42之间，如图4所示为加捻辊的结构示意图，第一加捻辊41采用直径变化的结构，β角在3-15°之间，第一加捻辊41靠近卷绕装置一端的直径大于第一加捻辊41靠近喂纱装置一端的直径，减小包芯纱内外层捻度的差异；第二加捻辊42采用直径固定的圆筒结构。第一加捻辊41与第二加捻辊42均为尘笼结构，尘笼采用表面布满网眼、内部有吸风装置的辊筒，内部安装有吸风装置，吸风装置通过风管与风机相连形成负压；加捻辊靠近卷绕装置一端设置一段无孔段，与无孔帘32宽度相匹配，以提高包芯纱表面光洁度。在本实施例中，芯纱8采用导电发热纤维长丝，导电发热纤维是含有电热材料组分的复合纤维，通过导电纤维通电发热，达到保暖效果。

接收装置包括网帘31和无孔帘32，无孔帘32与网帘31相连接，网帘31与无孔帘32循环旋转设置，网帘31循环设置形成空腔，第二加捻辊42设置在空腔的一端，空腔另一端设有旋转辊，网帘31通过第二加捻辊42和旋转辊的旋转来带动旋转。空腔内设有吸风管7，吸风管7端部设置在网帘31下方。

还包括喷丝板2和纤维9，如图2所示为喷丝板2的结构示意图，喷丝板2上划分为A区21和B区22，A区21和B区22上设有喷丝口23，喷丝板2上设有多个喷丝口23，喷丝口23均匀排布在喷丝板2上，所述A区21上喷丝口23的数量比B区22上喷丝口23的数量多、直径小。喷丝口23设置在网帘31上方，纤维9通过喷丝口23喷到网帘31上，第二加捻辊42设置在网帘31的端部，纤维9通过第二加捻辊42包卷在芯纱8上形成包卷结构纱，加捻装置与卷绕装置之间设有导纱杆61，卷绕装置包括筒纱52，包卷结构纱通过导纱杆61固定到筒纱52上。

纤维9采用聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的共混熔喷纺丝纤维，穿设在A区21喷丝口23中的纤维9采用百分之七十的聚对苯二甲酸丁二醇酯和百分之三十的聚对苯二甲酸乙二醇酯，穿设在B区22喷丝口23中的纤维9采用百分之三十的聚对苯二甲酸丁二醇酯和百分之七十的聚对苯二甲酸乙二醇酯。如图3所示为多层微纳米纤维包芯纱的结构示意图，芯纱8从靠近喂纱装置的一端顺着加捻装置到卷绕装置，在此过程中芯纱8上依次缠绕上B区22的纤维9，形成第一纤维层，再缠绕上A区21的纤维9，形成第二层纤维层。

如图5所示为多层微纳米纤维包芯纱及其纺纱方法的工艺流程图，包括以下步骤：步骤1.进行准备，A区21和B区22的共混纤维，按照聚对苯二甲酸丁二醇酯切片和聚对苯二甲酸乙二醇酯切片的比例进行混合后，对混合后的纤维9切片进行烘燥，通过螺杆机进行处理，再将熔体挤压，通过计量泵进入喷丝组件进行熔喷纺丝，分别形成两种共混纤维。再将芯纱8安装在纱芯11上；

步骤2.启动装置，退纱辊12转动，将芯纱8从纱芯11上牵引下来，通过导纱杆61牵引至第一加捻辊41和第二加捻辊42中；

步骤3.熔喷喷丝板2将共混微纳米纤维9喷落至网帘31上，如图1所示的垂直落在网帘31上，网帘31下方有吸风管7在网帘31表面形成负压引导共混微纳米纤维，第二加捻辊42逆时针旋转，网帘31开始顺着图1中网帘31上的箭头方向循环移动，将共混的纤维9移动至第一加捻辊41和第二加捻辊42之间的锲形工作区，由于第一加捻辊41与第二加捻辊42均为尘笼结构，尘笼结构安装有吸风装置，吸风装置一端通过风管与风机相连形成负压对微纳米纤维9层形成吸附作用，通过第一加捻辊41和第二加捻辊42的在相切处的逆向运动对芯纱8进行摩擦加捻，微纳米纤维层包覆缠绕在芯纱8上形成微纳米纤维9包芯纱8；第一加捻辊41靠近卷绕装置一端的直径大于加捻辊靠近喂纱装置一端的直径，减小包芯纱8内外层捻度的差异；在第一加捻辊41、第二加捻辊42的输出端设有无孔段，其长度与网帘31的一侧设置有无孔帘32宽度匹配，包芯纱8经过网帘31包覆加捻后再经过无孔帘32搓揉加捻，纱线表面的毛羽可以达到有效控制，提高纱线表面的圆整光洁度。

步骤4.共混纤维9包卷芯纱形成包卷结构纱，通过导纱杆61牵引至筒纱52上，通过卷绕罗拉51卷绕成筒纱52。

将两种不同的原料采用不同的熔喷喷丝模头，形成两种微纳米纤维9集聚在网帘31上，随着加捻辊的转动微纳米纤维9进入两个加捻辊摩擦加捻区；加捻辊为尘笼结构，尘笼内部有吸风装置，在吸风装置的作用下微纳米纤维9被凝聚在尘笼表面，随着尘笼转动微纳米纤维9转移到两个尘笼之间的锲型槽中，两个尘笼相向运动，通过摩擦加捻原理微纳米纤维9层转动包覆芯纱8形成多层微纳米纤维9包覆纱。

芯纱8沿着尘笼轴线方向从两个尘笼之间的锲型槽通过，靠近芯纱8喂入端的微纳米纤维9形成包芯纱的里层，靠近输出端的微纳米纤维形成包芯纱的表层。由于里层微纳米纤维开始加捻时纱线直径小、加捻时间长，外层微纳米纤维开始加捻时纱线直径大、加捻时间短，导致里层紧密外层蓬松。本发明中一个尘笼采用输入端直径小、输出端直径大的设计，可以有效减少内外层密度的差异。而且，在靠近输出端，尘笼与网帘31采用一段无孔设计，可以提高微纳米纤维9包芯纱的表面光洁度。

在本实施例中，芯纱8采用导电发热纤维长丝，包覆纤维9分别使用PBT/PET 70%/30%、PET/PBT 30%/70%为原料、采用不同的喷丝模头，形成两种组分不同、细度不同、厚度不同、蓬松度不同的微纳米纤维，应用摩擦加捻技术，形成独特的多层螺旋包缠结构微纳米纤维包芯纱，包覆层这种微纳米多层结构增加了热阻，有利于保持芯纱8的热量。同时包覆层的微纳米纤维9，手感柔软舒适，还具有抑菌、透气功能。因此，这种多层微纳米纤维包芯纱具有保温、抑菌、透气等多种功能，柔软舒适，可以广泛应用于多种机织、针织纺织面料生产，满足新型纺织产品的开发需求。本发明采用摩擦纺加捻的基本原理，与熔喷纺丝技术结合在一起，把熔喷纺丝形成的微纳米纤维均匀包覆在芯丝表面，形成一种新型多层结构微纳米纤维包芯纱。

以上是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置，其特征在于：包括喂纱装置、加捻装置、接收装置和卷绕装置，所述喂纱装置包括纱芯（11），所述纱芯（11）上设有芯纱（8），所述喂纱装置和加捻装置之间设有导纱杆（61），所述加捻装置由第一加捻辊（41）和第二加捻辊（42）组成，所述芯纱（8）通过导纱杆（61）导入第一加捻辊（41）和第二加捻辊（42）之间，所述接收装置包括网帘（31），还包括喷丝板（2）和纤维（9），所述喷丝板（2）上划分为A区（21）和B区（22），所述A区（21）和B区（22）上设有喷丝口（23），所述喷丝口（23）设置在网帘（31）上方，所述第二加捻辊（42）设置在网帘（31）的端部，所述纤维（9）通过第二加捻辊（42）包卷在芯纱（8）上形成包卷结构纱，所述加捻装置与卷绕装置之间设有导纱杆（61），所述卷绕装置包括筒纱（52），所述包卷结构纱通过导纱杆（61）卷绕到筒纱（52）上；

所述喷丝板（2）上设有多个喷丝口（23），所述喷丝口（23）均匀排布在喷丝板（2）上，所述A区（21）上喷丝口（23）的数量比B区（22）上喷丝口（23）的数量多，所述A区（21）上喷丝口（23）的直径比B区（22）上喷丝口（23）的直径小；

所述纤维（9）由聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）组成，穿设在A区（21）喷丝口（23）中的纤维（9）采用百分之七十的聚对苯二甲酸丁二醇酯和百分之三十的聚对苯二甲酸乙二醇酯，穿设在B区（22）喷丝口（23）中的纤维（9）采用百分之三十的聚对苯二甲酸丁二醇酯和百分之七十的聚对苯二甲酸乙二醇酯，所述芯纱（8）为导电发热纤维长丝。

2.根据权利要求1所述的微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置，其特征在于：所述喂纱装置上设有退纱辊（12），所述退纱辊（12）与纱芯（11）连接，所述芯纱（8）通过退纱辊（12）与导纱杆（61）连接。

3.根据权利要求1所述的微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置，其特征在于：所述第一加捻辊（41）采用直径变化的结构，倾斜角设置在3-15°之间，所述第一加捻辊（41）靠近卷绕装置一端的直径大于第一加捻辊（41）靠近喂纱装置一端的直径，所述第二加捻辊（42）采用直径固定的圆筒结构，所述第一加捻辊（41）与第二加捻辊（42）均为尘笼结构，在靠近输出端设有一段无孔段，尘笼内部安装有吸风装置，吸风装置一端通过风管与风机相连。

4.根据权利要求1所述的微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置，其特征在于：所述接收装置还包括无孔帘（32），所述无孔帘（32）与网帘（31）相连接，所述网帘（31）与无孔帘（32）循环旋转设置，所述网帘（31）环型设置形成空腔，所述第二加捻辊（42）设置在空腔的一端，所述空腔另一端设有旋转辊，所述网帘（31）通过第二加捻辊（42）和旋转辊的旋转来旋转。

5.根据权利要求4所述的微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置，其特征在于：所述空腔内设有吸风管（7），所述吸风管（7）端部设置在网帘（31）下方。

6.一种根据权利要求1所述的微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1.进行准备，将聚对苯二甲酸丁二醇酯切片和聚对苯二甲酸乙二醇酯切片按照比例进行共混熔喷纺丝，安装芯纱（8）；

步骤2.将熔喷纺丝装置启动，启动纺纱装置，退纱辊（12）旋转，将芯纱（8）从纱芯（11）上牵引下来，通过导纱杆（61）牵引至第一加捻辊（41）和第二加捻辊（42）中间；

步骤3.喷丝板（2）将共混的纤维（9）喷落至网帘（31）上，网帘（31）下方吸风管（7）与风机相连，在网帘（31）形成负压集聚的纤维（9），第二加捻辊（42）旋转，网帘（31）开始循环移动，将共混的纤维（9）移动至第一加捻辊（41）和第二加捻辊（42）之间，通过第一加捻辊（41）和第二加捻辊（42）的旋转缠绕在芯纱（8）上；

步骤4.共混的纤维（9）包卷芯纱（8）形成包卷结构纱，通过导纱杆（61）牵引至筒纱（52）上，通过卷绕罗拉（51）带动筒纱（52）将包卷结构纱卷绕起来。

7.根据权利要求6所述的微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置的生产工艺，其特征在于：在步骤1中，A区（21）和B区（22）的共混的纤维（9），由聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯分别按照比例进行混合——烘燥——螺杆机——熔体挤压——计量泵——喷丝组件——成网。

8.根据权利要求6所述的微纳米纤维多层结构包芯纱纺纱装置的生产工艺，其特征在于：在步骤3中，所述第一加捻辊（41）与第二加捻辊（42）均为尘笼结构，一端通过风管与风机相连形成负压，第一加捻辊（41）与第二加捻辊（42）旋转方向相同，在两根加捻辊相切处运动方向相反。

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