[發明專利]一種穩定結構拉脹復合紗及其制備裝置、方法及用途

有效

• 申請號: 201710317092.X
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107119363B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 杜趙群;劉賽;何玲娥
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D02G3/04
• 分類號: D02G3/04;D02G3/32
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王婧

本發明提供了一種穩定結構拉脹復合紗及其制備裝置、方法及用途。所述的穩定結構拉脹復合紗，其特征在于，包括包覆紗以及彈性芯紗，包覆紗交叉包纏在彈性芯紗表面，且具有負泊松比效應。該拉脹復合紗線成形良好，結構穩定，性能獨特，拉脹效果明顯，可選用合適的原料用于人體防護面料、生物醫用材料及工程用材料等，同時該紡紗裝置是基于小型編織機改裝而成，紡紗方法易于操作，實施方便且成本較低，適于連續化生產及推廣應用。

技術領域

本發明屬于紡紗技術領域，涉及一種高彈、超柔包覆式制備穩定結構拉脹復合紗的裝置及方法。

背景技術

傳統的紗線為正泊松比材料，即在某一方向上受到拉伸(或壓縮)時，其垂直于作用力方向會產生收縮(或膨脹)變形。而拉脹紗線為負泊松比的材料，即在某一方向上受到拉伸(或壓縮)時，其垂直于作用力方向會產生膨脹(或收縮)變形。拉脹復合紗線在一定的軸向拉力作用下，紗線徑向輪廓增大，具有優于傳統正泊松比紗線的獨特特性，適用于冬季的保暖服，即由拉脹紗線制備成的衣服布料，在受到動態的拉伸時，紗線膨脹而縮小了織物的孔隙，可有效穩定其保暖性能。該拉脹效果還可廣泛用于其他到產業用紡織品領域，如車用紡織品的坐墊和安全帶，可防止壓力集中對人體造成的傷害；人體防護用的頭盔、護膝和手套，生物醫學上的人造血管、縫合線，以及過濾、傳感器和隔音等用途。

雖然拉脹復合紗線的結構設計和成形方法為近十年來的研究熱點，并有初步探索和研究。專利WO2007/125352A1、專利US2011/0209557A1、專利US 2011/0039088A1都提出了一種由剛性紗線螺旋包纏在易伸長變形的芯紗上的負泊松比紗線結構，其中專利US2011/0039088A1提出的材料的負泊松比效應為對濕度敏感的包纏長絲在外部濕度變化時產生收縮，導致芯紗彎曲，引起紗線直徑增大。專利WO2010/146347A1中涉及到的負泊松比紗線結構為將不可伸長的細線螺旋貫穿到較粗且彈性較大的組分中，在軸向拉力作用下，細線伸直引起外包材料屈曲產生拉脹效應，此結構穩定性較好，但紗線變形受限導致負泊松比效應較小。專利CN103361811A提出了一種負泊松比紗線結構及其制造方法。該紗線結構通過將拉伸模量較大的第一紗線和拉伸模量較小的第二紗線相間排列同時喂入槽孔，并在轉盤的轉動下匯聚加捻形成負泊松比紗線，當受到拉伸作用時，兩組紗線相互擠壓因模量不同產生相對轉移，從而達到負泊松比效應。該方法要求第一紗線和第二紗線根數相同且均在2根以上，由于該紗線結構主要通過對各組分的加捻作用形成，因此為了提供紗線的成形結構，對紗線種類的選擇局限性強，同時也限制了負泊松比紗線的應用領域。但上述方法制備得到的紗線存在較大的殘余扭矩，容易退捻，難以紡紗織布用，雖然可以采用樹脂固化，但較硬，難以用作服用的紗線

因此對現有拉脹復合紗的紡紗裝置和方法進行創新，解決紗線結構不勻、紡紗方法局限、不適于連續生產等問題，急需簡易且普適的紡紗裝置和方法紡制結構均勻穩定且具有拉脹效用的紗線以推廣其在各領域的廣泛應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高彈、超柔包覆式制備穩定結構拉脹復合紗的裝置及方法，僅僅通過物理固結的方式將包覆紗和芯紗形成結構均勻穩定、負泊松比效果明顯的拉脹復合紗線。

本發明的原理在于形成拉脹復合紗的芯紗和包覆紗具有一定的直徑比和拉伸模量比，且包覆紗交叉纏繞在彈性芯紗表面，在受到軸向拉伸力作用時，彈性較小的包覆紗被逐漸拉直，產生緊縮，在此過程中，彈性較好的芯紗由伸直狀態逐漸屈曲，從而使得該復合紗線的表觀輪廓變大，此時紗線具有負泊松比效應；且包纏紗是以網狀交叉的方式進行對稱纏繞，達到扭矩的自對稱平衡，且包纏紗相互上下交纏，形態穩定，并可對芯紗進行有效的空間固結。其原理實現的技術方法是將包覆紗交叉包纏在彈性芯紗表面，形成自鎖式的穩定結構且拉脹效果明顯。其中所述的彈性芯紗可以是單根彈性長絲、或為多根單絲構成的彈性復絲、或具有拉脹效應的彈性復合長絲紗、或具有拉脹效應的彈性復合長絲/短纖紗等。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：