專利名稱：一種吸波高彈紗及其生產設備和生產方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬絲與彈力絲兩點匯聚復合的吸波高彈紗及其生產設備和生產方法，屬于環錠紡紗技術領域。
背景技術：
在無法回避的電磁波輻射，甚至是危害的今天，穿著具有電磁波屏蔽的服裝和設置輕結構的防護屏障，雖是消極的方式，但有效和實用。而此實現的基礎是紡織材料，即纖維、紗線及其制品。目前，采用的方式有三一是采用導電金屬絲直接以柵格狀嵌入織物內， 但金屬絲的變形極小，嚴重影響服裝的變形和穿著舒適性；且電磁屏蔽因為金屬絲的導通而取決于加入金屬絲的量；二是金屬絲的包芯紗，以回避相互間的導通，增加介電損耗以電磁屏蔽，但大多做成了與其他纖維麻花式的復合紡紗，仍為相互間的導通，雖然紗線彈性增加，但電磁屏蔽性仍以金屬絲的含量為主，穿著的舒適性同樣變差；三是用金屬纖維紡紗， 雖穿著適體性改善，但接觸舒適性極差有刺癢感，甚至刺痛感，而且電磁屏蔽取決于金屬纖維的含量。這三方面的文獻及專利有如下報道。有關金屬絲直接嵌入織物內的專利報道，如瞿新的專利毛腈金屬絲植絨布(專利號CN201665793U)在絨布的中每隔10-30根經紗嵌入一根金屬絲，使其具有防輻射功能； 袁紅星等的專利金屬絲織物面料(專利申請號200810043718. 3)在面料中加入金屬絲使其保證各種性能的條件下，改善面料的色彩度和立體感，并具有多種功能；陸文峰的專利金屬絲色織面料(專利申請號200710191371. 2)緯紗采用兩種顏色的金屬絲織造雙層有色織物；陳炳輝的專利金屬絲復合纖維網格布(專利號CN201474210U)；陳建中的專利一種夾帶金屬絲的面料(專利申請號93112428.X)；謝延安的專利金屬長絲織物(專利申請號 00113541. 4)；朱建江的專利一種織有金屬絲的布(專利號93221524. 6)；華明浩的專利金屬絲隱藏式雙層織物(專利號200720041064. 1)；湯林放的專利一種柔性金屬微絲法拉第籠防電磁波輻射面料(專利號200720305829. 8)都是在織物當中嵌入金屬絲達到防護的作用。這是電磁屏蔽織物的制備，與本發明復合紡紗不同。有關金屬絲包芯紗的專利和文獻也有報道。如薛元等人在上海紡織科技第36卷第9期上發表了論文不銹纖維包芯紗紡紗工藝探討；易洪雷在棉紡織科技上發表論文牛奶蛋白纖維不銹鋼絲長絲包芯絲的研制，均討論了在環錠細紗機仿制不銹鋼絲包芯紗，其紡紗方法和機均與本發明不同。又如張玲玲的發明專利含極細多組分不銹鋼絲電磁屏蔽包芯紗及其電磁屏蔽織物(專利號CN101565871A)介紹了不銹鋼絲包芯紗經緯向不同排列比對電磁波起到很好的作用；張欣午的專利一種夾有金屬絲的纖維織物生產方法(專利申請號 200610885225. 7)介紹了將金屬絲和紡織纖維共同穿過通有壓縮空氣的噴嘴，使金屬絲在噴嘴導紗孔內與紡織纖維相互扭轉纏結，達到紗線并合；李世超的專利金屬絲包芯彈性紗及其制造方法(專利申請號200810004418. 4)采用雙組分芯絲中空錠子包覆設備制造金屬絲彈性包芯紗。但以上專利和文獻與本發明的復合紗及其制備方法與裝置均不同。有關金屬纖維紡紗的專利和文獻同樣也有報道。如鄭起守(專利申請號200780005519. 7)使用金屬絲來生產用于信息通信的數字紗的方法和裝置的專利和通過該方法生產的數字紗是將金屬絲加熱軟化并牽伸和切割成預訂長度的條子再搓捻成紗；郝新敏的專利金屬纖維長絲束與短纖維生條混并牽切方法及裝置(專利申請號96120576. 8)， 其利用裝置中設置的由后羅拉與牽伸羅拉構成的牽伸區，通過兩羅拉的速度差、間距及上置加壓皮輥的壓力，將通過金屬纖維長絲束牽切為短纖維，與同時被牽伸的短纖維生條并合，形成含連續金屬短纖維牽切條的混合條；又有文獻，如陳東的文獻不銹鋼纖維牽切工藝的研究、楊云燦的文獻棉與金屬纖維混紡紗的紡制，都介紹了金屬纖維由短纖維紡成紗線的方法。這都與本發明的復合紗和方法與裝置不同。金屬絲電磁屏蔽紗的優點是細、較好的吸波性和日常穿著用，但缺點是無延伸性和彈性、穿著不適體。這是這類電磁屏蔽方法受限的根本原因。
發明內容
本發明的目的是提供一種金屬絲包纏彈力絲的吸波高彈紗及其生產設備和生產方法。采用在普通的環錠紡紗機上對剛性的金屬絲作與彈力絲和短纖維須條的三軸系復合紡紗，制成具有較高的延伸性和彈性且電磁屏蔽效果好的吸波高彈紗。為了達到上述目的，本發明提供了一種吸波高彈紗，其特征在于，包括彈力絲，彈力絲的外側纏繞有包芯結構紗段，所述的包芯結構紗段包括金屬絲以及螺旋狀纏繞在金屬絲外側的短纖維須條。本發明還提供了上述吸波高彈紗的生產設備，包括環錠紡細紗機，其特征在于，還包括彈力絲張力盤、彈力絲握持輥、金屬絲張力盤、金屬絲握持輥、短纖維須條前喇叭口和短纖維須條后喇叭口。優選地，所述的彈力絲握持輥和金屬絲握持輥均與環錠紡細紗機的前羅拉相互接觸，由前羅拉的轉動驅動。更優選地，所述的彈力絲握持輥為丁腈橡膠輥，所述的金屬絲握持輥為不銹鋼輥。優選地，所述的彈力絲張力盤設于彈力絲握持輥的上方，金屬絲張力盤設于金屬絲握持輥的上方。彈力絲張力盤和金屬絲張力盤可增加阻尼來控制經過絲的張力，對于金屬絲是以低張力和防跳動為主；對于彈力絲是以高張力和平穩為主。優選地，所述的金屬絲以一定包圍角直接通過金屬絲握持輥或在金屬絲握持輥上加繞1-3圈再通過金屬絲握持輥。加繞可增加握持作用及穩定輸入張力。優選地，所述的彈力絲以一定包圍角直接通過彈力絲握持輥或在彈力絲握持輥上加繞1-3圈再通過彈力絲握持輥。加繞可增加握持作用及穩定輸入張力。優選地，所述的短纖維須條前喇叭口和短纖維須條后喇叭口對齊。本發明還提供了上述吸波高彈紗的生產方法，其特征在于，采用上述吸波高彈紗的生產設備，將金屬絲和彈力絲分別通過金屬絲握持輥和彈力絲握持輥后同步喂入前羅拉鉗口 ；同時，使通過短纖維須條后喇叭口喂入的，經環錠紡細紗機的后羅拉、中羅拉和前羅拉牽伸的短纖維須條經短纖維須條前喇叭口喂入前羅拉鉗口，形成三軸系喂入，前羅拉鉗口輸出后，在第一匯聚點A，金屬絲被短纖維須條纏繞形成包芯結構紗段，而后在第二匯聚點B，包芯結構紗段螺旋狀纏繞在彈力絲外，形成彈力絲在內、金屬絲呈彈簧狀在外且不露白的吸波高彈紗。
優選地，所述的彈力絲在彈力絲握持輥上的包圍角通過上下或左右移動彈力絲張力盤來調節，金屬絲在金屬絲握持輥上的包圍角通過上下或左右移動金屬絲張力盤來調節，金屬絲和彈力絲的位置和間距通過左右移動金屬絲張力盤和彈力絲張力盤中的至少一個來調節，短纖維須條與金屬絲之間的間距和包覆率通過左右移動短纖維須條前喇叭口來調節，包芯結構紗段與彈力絲之間的紡紗夾角通過同步移動短纖維須條前喇叭口和金屬絲張力盤來調節。本發明還提供了上述吸波高彈紗作為日常穿著服裝、醫用紡織品或家用紡織品的生產原料的用途。本發明在普通環錠紡細紗機的前羅拉上方增加一對分別用于金屬絲和彈力絲張力和定位的張力盤；兩個用于保持張力及其穩定性的握持輥；和兩個前后放置的用于短纖維須條定位和集束的喇叭口。其基本原理是將伸直的金屬絲，通過紡紗喂入的位置和加捻使金屬絲所處紗線徑向位置外移，而變成螺旋彈簧結構，進而使剛性金屬絲具有延伸性和彈性。本發明制成的吸波高彈紗的彈性伸長率可在原短纖基礎上再提高10-70%。同時，包覆的高聚物纖維起到隔絕導通與舒適接觸的性能。本發明的特點和有益效果在于①僅在普通細紗機上增加一對張力盤、兩個握持輥和兩個喇叭口即可解決無彈性金屬絲的高彈力復合紡紗，方法簡捷、實用；②可方便地調整金屬絲、彈力絲和短纖維須條三軸的相對位置，以及金屬絲和彈力絲的張力，故可以有效地獲得高彈力復合紗，其絕對彈性伸長率可在30%-95% ；③可以選擇任意適于環錠紡啥的紡織用短纖，進行舒適和高彈化的復合紡紗，適應性強，彈性改善顯著；④所得吸波高彈紗既可用于日常用的服裝和紡織品，也可用于防電磁輻射的技術紡織品及防護服，尤其是穿著舒適有彈力且無行動障礙的，又能防電磁輻射的雙功能日常用紡織品；⑤不需要拆裝細紗機羅拉，方便產品的快速工藝和生產調整。
圖1為吸波高彈紗的生產設備俯視圖； 圖2為吸波高彈紗的生產設備側視圖。圖中1-彈力絲張力盤；2-彈力絲握持輥；3-金屬絲張力盤；4-金屬絲握持輥； 5-短纖維須條前喇叭口 ；6-短纖維須條后喇叭口 ；7-彈力絲；8-金屬絲；9-短纖維須條； 10-包芯結構紗段；11-吸波高彈紗；12-前羅拉鉗口 ； 13-前羅拉；14-中羅拉；15-后羅拉； A-第一匯聚點；B-第二匯聚點。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。本發明所述的金屬絲是指不銹鋼絲、銅絲、或合金絲等導電金屬絲，或表面鍍覆有金、銀、鋁的導電高聚物長絲。所述的彈力絲是指氨綸長絲、萊卡長絲、聚烯烴基彈性絲(典型代表是美國陶氏化學公司的DOW XLA纖維)等具有彈性功能的長絲。所述的短纖維須條是指用紡織常用的短纖維制成的粗紗條，經所述的環錠紡細紗機牽伸而得。所述的環錠紡細紗機是指本領域技術人員公知的各種環錠紡細紗機，如市售的各種環錠紡細紗機。實施例1 吸波高彈紗的生產設備
如圖1所示，為吸波高彈紗的生產設備俯視圖，圖2為其側視圖，所述的吸波高彈紗的生產設備包括環錠紡細紗機，彈力絲張力盤1、彈力絲握持輥2、金屬絲張力盤3、金屬絲握持輥4、短纖維須條前喇叭口 5和短纖維須條后喇叭口 6。所述的彈力絲握持輥2和金屬絲握持輥4均與環錠紡細紗機的前羅拉13相互接觸，由前羅拉13的轉動驅動。所述的彈力絲張力盤1設于彈力絲握持輥2的上方，金屬絲張力盤3設于金屬絲握持輥4的上方。短纖維須條前喇叭口 5和短纖維須條后喇叭口 6對齊。使用時，取一彈性長絲筒，將其上的彈力絲7以一定張力經彈力絲張力盤1后，以一定包圍角繞行于握持輥2上，然后由彈力絲握持輥2和前上羅拉13夾持傳送、貼附轉移到前上羅拉13上，并隨前上羅拉13的轉動喂入前羅拉鉗口 12，此為一軸。取一金屬絲筒， 將其上的金屬絲8以一定包圍角繞行于金屬絲握持輥4上，然后由金屬絲握持輥4和前上羅拉13夾持傳送、貼附轉移到前上羅拉13上，并隨前上羅拉13的轉動喂入前羅拉鉗口 12， 此為一軸。取一粗紗筒，粗紗條經短纖維須條后喇叭口 6喂入后羅拉15，經皮圈羅拉14和前羅拉13牽伸后形成伸直平行的短纖維須條9 ；而后該短纖維須條9經短纖維須條前喇叭口 5后進入前羅拉鉗口 12，此為第三軸，從而形成三軸系同步喂入。實施例2-7 吸波高彈紗及其生產方法
采用實施例1所述的吸波高彈紗的生產設備，將金屬絲8和彈力絲7分別通過金屬絲握持輥4和彈力絲握持輥2后同步喂入前羅拉鉗口 12 ；同時，使通過短纖維須條后喇叭口 6喂入的，經環錠紡細紗機的后羅拉15、中羅拉14和前羅拉13牽伸的短纖維須條9經短纖維須條前喇叭口 5喂入前羅拉鉗口 12，形成三軸系喂入，前羅拉鉗口 12輸出后，在第一匯聚點A，金屬絲8被短纖維須條9纏繞形成包芯結構紗段10，而后在第二匯聚點B，包芯結構紗段10螺旋狀纏繞在彈力絲7外，形成彈力絲7在內、金屬絲8呈彈簧狀在外且不露白的吸波高彈紗。彈力絲7在彈力絲握持輥2上的包圍角通過上下或左右移動彈力絲張力盤1來調節，金屬絲8在金屬絲握持輥4上的包圍角通過上下或左右移動金屬絲張力盤3來調節，金屬絲8和彈力絲7的位置和間距通過左右移動金屬絲張力盤3和彈力絲張力盤1中的至少一個來調節，短纖維須條9與金屬絲8之間的間距和包覆率通過左右移動短纖維須條前喇叭口 5來調節，包芯結構紗段10與彈力絲7之間的紡紗夾角通過同步移動短纖維須條前喇叭口 5和金屬絲張力盤3和紡紗捻度配合來調節，從而確定第一匯聚點A的位置和第二匯聚點B的夾角，以調節高彈力電磁屏蔽復合紗11的彈性伸長率。通過調節張力盤1的阻尼來調節彈力絲7的張力。下述具體實施例2 7是對不同纖維及其比例，選擇不同的彈力絲7，不同的金屬絲 8，不同的短纖維須條9，不同的握持輥包圍角和加繞圈數，彈力絲7、金屬絲8與短纖維須條 9間的間距；不同的紡紗捻度，按本發明工藝的復合紡紗方法紡制成吸波高彈紗11。所得的高彈力復合紗11的彈性伸長率是在若干次反復定伸長拉伸后計算獲得的，計算式為彈性伸長率=(L-L0) / L0 = DL/ Z0,其中，、為原長;Z為拉伸長度;傲為絕對伸長值。彈性伸長率是指材料能拉長并能回復到原位的伸長率。電阻率的計算為電阻率=RS/L，其中R為一定長度吸波高彈紗的電阻，S為金屬絲直徑，L為所測吸波高彈紗長度。包覆率計算式為包覆率=h/L，其中h為金屬絲露白長度，L為所測吸波高彈紗長度。舒適性是根據外包覆的短線確定。實施例2
采用不銹鋼絲筒一個、氨綸長絲餅一個和棉短纖維粗紗筒一個，按上述復合紡紗方法進行三軸系、兩匯聚點的復合紡紗，具體工藝參數如下表所示。所紡成的棉纖維包覆不銹鋼絲后，再外包氨綸絲的吸波高彈紗，其包覆率、捻回角特征以及電絕緣性、舒適性和彈性見表1所列。由此表面剛性纖維轉變成彈性紗的事實。實施例3
采用銅絲筒一個、萊卡長絲餅一個和毛粘粗紗筒一個，按上述復合紡紗方法進行三軸系、兩匯聚點的復合紡紗，具體工藝參數如下表所示。所紡成的毛粘纖維包覆銅絲后，再外包萊卡長絲的吸波高彈紗，其包覆率、捻回角特征以及電絕緣性、舒適性和彈性見表1所列。由此表面剛性纖維轉變成彈性紗的事實。實施例4
采用不銹鋼絲筒一個、陶氏長絲餅一個和絹絲粗紗筒一個，按上述復合紡紗方法進行三軸系、兩匯聚點的復合紡紗，具體工藝參數如下表所示。所紡成的絹絲包覆不銹鋼絲后， 再外包陶氏長絲的吸波高彈紗，其包覆率、捻回角特征以及電絕緣性、舒適性和彈性見表1 所列。由此表面剛性纖維轉變成彈性紗的事實。實施例5
采用鍍金滌綸絲筒一個、陶氏長絲餅一個和滌棉粗紗筒一個，按上述復合紡紗方法進行三軸系、兩匯聚點的復合紡紗，具體工藝參數如下表所示。所紡成的滌棉包覆鍍金滌綸絲后，再外包陶氏長絲的吸波高彈紗，其包覆率、捻回角特征以及電絕緣性、舒適性和彈性見表1所列。由此表面剛性纖維轉變成彈性紗的事實。實施例6
采用鍍鋁滌綸絲筒一個、氨綸長絲餅一個和亞麻粗紗筒一個，按上述復合紡紗方法進行三軸系、兩匯聚點的復合紡紗，具體工藝參數如下表所示。所紡成的亞麻纖維包覆鍍鋁滌綸絲后，再外包氨綸長絲的吸波高彈紗，其包覆率、捻回角特征以及電絕緣性、舒適性和彈性見表1所列。由此表面剛性纖維轉變成彈性紗的事實。實施例7
采用鎳合金長絲筒一個、萊卡長絲餅一個和Nomex粗紗筒一個，按上述復合紡紗方法進行三軸系、兩匯聚點的復合紡紗，具體工藝參數如下表所示。所紡成的Nomex纖維包鎳合金長絲后，再外包萊卡長絲的吸波高彈紗，其包覆率、捻回角特征以及電絕緣性、舒適性和彈性見表1所列。由此表面剛性纖維轉變成彈性紗的事實。表1 紡制金屬絲與彈力絲兩匯聚點的吸波高彈紗的復合紡紗工藝參數
權利要求
1.一種吸波高彈紗，其特征在于，包括彈力絲(7)，彈力絲(7)的外側纏繞有包芯結構紗段(10)，所述的包芯結構紗段(10)包括金屬絲(8)以及螺旋狀纏繞在金屬絲(8)外側的短纖維須條(9)。
2.權利要求1所述的吸波高彈紗的生產設備，包括環錠紡細紗機，其特征在于，還包括彈力絲張力盤(1)、彈力絲握持輥(2)、金屬絲張力盤(3)、金屬絲握持輥(4)、短纖維須條前喇叭口(5)和短纖維須條后喇叭口(6)。
3.如權利要求2所述的吸波高彈紗的生產設備，其特征在于，所述的彈力絲握持輥(2) 和金屬絲握持輥(4)均與環錠紡細紗機的前羅拉(13)相互接觸，由前羅拉(13)的轉動驅動。
4.如權利要求2所述的吸波高彈紗的生產設備，其特征在于，所述的彈力絲張力盤(1) 設于彈力絲握持輥(2)的上方，金屬絲張力盤(3)設于金屬絲握持輥(4)的上方。
5.如權利要求2所述的吸波高彈紗的生產設備，其特征在于，所述的金屬絲(8)直接通過金屬絲握持輥(4)或在金屬絲握持輥(4)上加繞1-3圈再通過金屬絲握持輥(4)。
6.如權利要求2所述的吸波高彈紗的生產設備，其特征在于，所述的彈力絲(7)直接通過彈力絲握持輥(2)或在彈力絲握持輥(2)上加繞1-3圈再通過彈力絲握持輥(2)。
7.如權利要求2所述的吸波高彈紗的生產設備，其特征在于，所述的短纖維須條前喇叭口(5)和短纖維須條后喇叭口(6)對齊。
8.權利要求1所述的吸波高彈紗的生產方法，其特征在于，采用權利要求2所述的吸波高彈紗的生產設備，將金屬絲(8)和彈力絲(7)分別通過金屬絲握持輥(4)和彈力絲握持輥(2)后同步喂入前羅拉鉗口(12)；同時，使通過短纖維須條后喇叭口(6)喂入的，經環錠紡細紗機的后羅拉(15)、中羅拉(14)和前羅拉(13)牽伸的短纖維須條(9)經短纖維須條前喇叭口(5)喂入前羅拉鉗口(12)，形成三軸系喂入，前羅拉鉗口(12)輸出后，在第一匯聚點 A，金屬絲(8)被短纖維須條(9)纏繞形成包芯結構紗段(10)，而后在第二匯聚點B，包芯結構紗段(10)螺旋狀纏繞在彈力絲(7)外，形成彈力絲(7)在內、金屬絲(8)呈彈簧狀在外且不露白的吸波高彈紗。
9.如權利要求8所述的吸波高彈紗的生產方法，其特征在于，所述的彈力絲(7)在彈力絲握持輥(2)上的包圍角通過上下或左右移動彈力絲張力盤(1)來調節，金屬絲(8)在金屬絲握持輥(4)上的包圍角通過上下或左右移動金屬絲張力盤(3)來調節，金屬絲(8)和彈力絲(7)的位置和間距通過左右移動金屬絲張力盤(3)和彈力絲張力盤(1)中的至少一個來調節，短纖維須條(9)與金屬絲(8)之間的間距和包覆率通過左右移動短纖維須條前喇叭口(5)來調節，包芯結構紗段(10)與彈力絲(7)之間的紡紗夾角通過同步移動短纖維須條前喇叭口(5)和金屬絲張力盤(3)來調節。
10.權利要求1所述的吸波高彈紗作為日常穿著服裝、醫用紡織品或家用紡織品的生產原料的用途。
全文摘要
本發明涉及一種吸波高彈紗及其生產設備和生產方法。所述的吸波高彈紗，其特征在于，包括彈力絲，彈力絲的外側纏繞有包芯結構紗段，所述的包芯結構紗段包括金屬絲以及螺旋狀纏繞在金屬絲外側的短纖維須條。所述的吸波高彈紗的生產設備，包括環錠紡細紗機，其特征在于，還包括彈力絲張力盤、彈力絲握持輥、金屬絲張力盤、金屬絲握持輥、短纖維須條前喇叭口和短纖維須條后喇叭口。本發明僅在普通細紗機上增加一對張力盤、兩個握持輥和兩個喇叭口即可解決無彈性金屬絲的高彈力復合紡紗，方法簡捷、實用。
文檔編號D01H13/04GK102312307SQ201110242760
公開日2012年1月11日 申請日期2011年8月23日 優先權日2011年8月23日
發明者于偉東, 于昊慧, 杜趙群, 鄧成亮 申請人:東華大學