本發(fā)明涉及可負(fù)泊松比變形的復(fù)合紗及其復(fù)合紡紗技術(shù)，是反常態(tài)的負(fù)泊松比紡織品及其制備新技術(shù)。

背景技術(shù)：

復(fù)合紡紗自上世紀(jì)50年代后期出現(xiàn)至今，為紗線結(jié)構(gòu)、性能的改善和功能化提供了更大的空間和更多的選擇。但基本上還是局限在多軸系的物質(zhì)含量上和不同紡紗機(jī)械上做努力。如物質(zhì)含量上的2軸到多軸以增加組分，短纖維/短纖維(s/s)復(fù)合紡、短纖維/長絲(s/f)或長絲/短纖維(f/s)復(fù)合紡，以解決可紡性、高效率、低成本和功能化的要求。如不同紡紗機(jī)械上的環(huán)錠復(fù)合紡紗、轉(zhuǎn)杯復(fù)合紡紗、空心錠子包纏與包繞復(fù)合紡紗等。幾乎未見采用現(xiàn)行復(fù)合紡紗技術(shù)，解決負(fù)泊松比紗的紡紗報(bào)道。

負(fù)泊松比紗線是近幾年出現(xiàn)的新型、特殊紗線。這種紗線在受軸向拉伸時(shí)，紗線的徑向不會(huì)發(fā)生常態(tài)的收縮、而是相反發(fā)生膨脹變形。即紗線的外觀直徑會(huì)因拉伸而變粗。

相近的有美國專利(phook，usesofauxeticfibers，專利號(hào)：us8002879b2，2011)的主要內(nèi)容為負(fù)泊松比纖維集合體的物理特征指標(biāo)以及負(fù)泊松比纖維集合體的各類用途。此類負(fù)泊松比纖維體可用于：互聯(lián)的負(fù)泊松比纖維體集合，可以是平行排列的纖維集合體、機(jī)織物、針織物、非織造布、氈等織物形式，或這些織物的多層疊合體。其定義的組成成分包括兩種，第一組份為高彈性模量的長絲材料，如碳纖維、玻璃纖維、凱夫拉、芳綸纖維、聚酯纖維、bet纖維或天然纖維棉等；第二組份為彈性模量低于第一組份彈性模量的長絲材料，如硅氧烷橡膠、天然橡膠或者尼龍纖維等。此專利涉及內(nèi)容包含負(fù)泊松比紗線、負(fù)泊松比織物以及由以上材料復(fù)合而成的負(fù)泊松比復(fù)合材料，并列舉了以上專利產(chǎn)品的各種應(yīng)用以及應(yīng)用方法。例如，利用負(fù)泊松比材料的多孔性儲(chǔ)存抗菌劑用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，利用多層負(fù)泊松比織物疊加進(jìn)行高氣壓分散等。但此專利均用長絲、且第二組分的構(gòu)成材料僅局限于彈性長絲，并且為主要強(qiáng)調(diào)的是對(duì)負(fù)泊松比材料多孔性的形成方法與應(yīng)用，專利中并未涉及負(fù)泊松比紗線的具體紡紗方法。與此專利相比，本專利不僅在負(fù)泊松比紗線組成纖維的要求為兩個(gè)體系的纖維(短纖維)，且更為獨(dú)特、具體和明確，使纖維采用的范圍更廣、更貼近紡織常用纖維，而且提供了原創(chuàng)的、專門化的負(fù)泊松比紗的復(fù)合紡紗方法。另一篇專利(phook，compositefibreandrelateddetectionsystem，專利號(hào)：us8191429b2，2012)主要內(nèi)容為兩種以上組分(其中一種為光纖)的復(fù)合纖維，包括這種復(fù)合纖維的檢測(cè)系統(tǒng)和系統(tǒng)組成，復(fù)合纖維組分的集合體和組分結(jié)構(gòu)。在討論復(fù)合纖維組分的集合體和組分結(jié)構(gòu)時(shí)，提出了可以用負(fù)泊松比纖維集合體纏繞在光纖上構(gòu)成一種復(fù)合纖維。其中只是簡單的闡述了何為負(fù)泊松比紗沒有具體涉及到負(fù)泊松纖維集合體的形成和制備方法。

美國專利(wanduklee，sangsoolee，cholwohkoh，jinheo，moisturesensitiveauxeticmaterial，專利號(hào)：us0039088a1，2011)提出的材料的負(fù)泊松比效應(yīng)為對(duì)濕度敏感的包纏長絲在外部濕度變化時(shí)產(chǎn)生收縮，導(dǎo)致芯紗彎曲，引起紗線直徑增大。專利中涉及到對(duì)負(fù)泊松比紗線結(jié)構(gòu)的描述，并未提出具體的紡紗裝置及方法，且該紗線結(jié)構(gòu)易存在捻度不勻及穩(wěn)定性等問題。

中國專利(胡紅，劉世瑞，專利號(hào)：cn103361811a，2013)提出了一種負(fù)泊松比紗線結(jié)構(gòu)及其制造方法。該紗線結(jié)構(gòu)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(shí)喂入槽孔，并在轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)下匯聚加捻形成負(fù)泊松比紗線，當(dāng)受到拉伸作用時(shí)，兩組紗線相互擠壓因模量不同產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到負(fù)泊松比效應(yīng)。該方法要求第一紗線和第二紗線根數(shù)相同且均在2根以上，由于該紗線結(jié)構(gòu)主要通過對(duì)各組分的加捻作用形成，因此為了提供紗線的成形結(jié)構(gòu)，對(duì)紗線種類的選擇局限性強(qiáng)，同時(shí)也限制了負(fù)泊松比紗線的應(yīng)用領(lǐng)域。

美國專利(m.kburns，j.rwright，k.eevans，fibrousassembly，專利號(hào)：us0209557a1，2011)也提供了一種負(fù)泊松比的纖維集合體，該纖維集合體涉及包括兩種組份的負(fù)泊松比紗線，但其組成均采用化纖長絲與上述專利相同。該專利中給出了負(fù)泊松比紗線的結(jié)構(gòu)為彈性相對(duì)較小的組份以螺旋的形式纏繞在彈性相對(duì)較大的組份(芯紗)上。同時(shí)，該專利中明確地給出了芯紗的線密度、直徑大小以及被包繞角度。但在負(fù)泊松比紗線的紡制上，僅簡單地描述為將較高模量的長絲纏繞在彈性較好的芯紗上，并不能進(jìn)行連續(xù)同一紡紗機(jī)的紡紗工藝方法，且在對(duì)負(fù)泊松比紗線組成成分的選擇范圍相對(duì)較窄，僅限于長絲。

另一篇專利(k.eevans，m.rsloan，j.rwright，m.kburns，auxeticmaterial，專利號(hào)：us0071583a1，2013)主要介紹了負(fù)泊松比材料，特別是負(fù)泊松比纖維和紗線。其指出負(fù)泊松比材料有內(nèi)外兩個(gè)組分構(gòu)成，內(nèi)組分模量較大，外組分模量較小。兩組分的相互關(guān)系為：內(nèi)組分位于外組分提供的非線性螺旋空腔中。外組分通常為圓柱型。內(nèi)組分在靜態(tài)條件在軸向形狀一致，在張力作用下軸向不一致。此專利僅是描述了何為負(fù)泊松比材料，對(duì)紗線具體的組分種類沒有定義，且也沒有提供詳細(xì)的紡紗設(shè)備和方法。

w.miller等人在文章(wmiller，p.bhook，c.wsmith，xwang，k.eevans，themanufactureandcharacterizationofanovel，lowmodulus，negativepoisson’sratiocomposite，compositesscienceandtechnology，2009(69)：651-655)中首次給出了負(fù)泊松比紗線的概念，稱其結(jié)構(gòu)為雙螺旋紗，并采用細(xì)度較小的超高分子聚乙烯長絲作為包繞紗，細(xì)度較大的聚氨酯長絲作為芯紗進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。其只是提供了理論結(jié)構(gòu)和采用最為容易倂絲，即均為長絲的方法，實(shí)施了聚乙烯長絲包繞氨綸長絲的負(fù)泊松比紗線的成形。

j.r.wright等人(j.rwright，k.eevans，m.rsloan，thehelicalauxeticyarn-anovelstructureforcompositesandtextiles；geometry，manufactureandmechanicalproperties，mechanicsofmaterials，2011(43)：476-486)給出了一種簡易的負(fù)泊松比紗線的成形方法，設(shè)備主要有喂入卷軸裝置、包繞卷軸裝置、卷繞軸裝置以及三者各自的驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置。芯紗從喂入軸以某一固定速度退繞下來平行穿過有中心孔眼的包繞軸，包繞軸垂直于喂入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，包纏紗從包繞軸退繞下來，經(jīng)導(dǎo)紗鉤及張力裝置后在卷繞軸前與芯紗以一定的角度匯聚并在包繞軸的帶動(dòng)下發(fā)生包繞，勻速纏繞在卷繞軸上，從而形成負(fù)泊松比紗線。喂入軸與卷繞軸相互平行，包繞軸垂直位于兩者之間。

j.r.wright等人(j.rwright，m.kburns，ejames，m.rsloan，k.eevans，onthedesignandcharacterizationoflow-stiffnessauxeticyarnsandfabrics，textileresearchjournal，2012，82(7)：645-654)在文章中提到的紡制負(fù)泊松比紗線方法的基礎(chǔ)上，采用聚酯纖維、聚酰胺纖維分別與橡膠絲組合而成的負(fù)泊松比紗線，對(duì)該類紗線的物理機(jī)械性能進(jìn)行了研究，并以此為依據(jù)得出了影響負(fù)泊松比效應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)；w.miller等人(w.miller，z.ren，c.wsmith，k.eevans，anegativepoisson’sratiocarbonfibercompositeusinganegativepoisson’sratioyarnreinforcement，compositesscienceandtechnology，2012(72)：761-766)采用碳纖維束與尼龍長絲復(fù)合的螺旋包纏紗及其復(fù)合材料也具備負(fù)泊松比效應(yīng)。此兩者著重研究了其負(fù)泊松比性能，即只提供紗線，并未在紡紗方法上做任何論述。

周銘的碩士論文(周銘.負(fù)泊松比紗線的結(jié)構(gòu)成形及建模表征.東華大學(xué)，2014.)圍繞負(fù)泊松比紗線的設(shè)計(jì)、制備與理論分析，基于有限元分析法探討具有負(fù)泊松比效應(yīng)的紗線的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并利用帶有超喂裝置和開槽前羅拉的環(huán)錠紡紡紗設(shè)備制備負(fù)泊松比紗線，并通過建立紗線拉伸條件下的幾何結(jié)構(gòu)模型，明晰紗線負(fù)泊松比效應(yīng)的原因。

s.bhattacharya等人(bhattacharyas，zhanggh，ghitao，evanske.thevariationinpoisson’sratiocausedbyinteractionsbetweencoreandwrapinhelicalcompositeauxeticyarns.compositesscienceandtechnology.2014，102：87-93.)在螺旋結(jié)構(gòu)拉脹紗的基礎(chǔ)上討論了包纏紗與芯紗的模量差引起的芯紗的凹陷效應(yīng)以及其對(duì)紗線泊松比的影響，同時(shí)通過選擇合適的紗線模量與結(jié)構(gòu)參數(shù)得到了負(fù)泊松比為-13.52的拉脹紗。

teik-chenglim(limt-c.semi-auxeticyarns.physicastatussolidi(b).2014，251：273-280.)提出了一種半拉脹紗線的結(jié)構(gòu)和成形方法，即將不可伸長的細(xì)線組分以三角形的模式貫穿在較粗且具有彈性的組分中，紗線在拉伸作用下，在豎直方向上具有拉脹效應(yīng)，而在水平方向上為普通的紗線特點(diǎn)。同時(shí)也對(duì)兩個(gè)平面方向上的泊松比進(jìn)行了對(duì)比分析。除了三角形模式之外，還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.)提出了一種新型的三組分拉脹紗，即剛性包纏紗作為第一組分螺旋纏繞在第二組分彈性芯紗上，并由第三組分進(jìn)行管狀涂層處理。其中采用具有捻度的超高分子量聚乙烯復(fù)絲作為包纏紗，經(jīng)過脫氣、成膜固化處理的硅橡膠凝膠作為芯紗，最后用硅橡膠凝膠以成膜的方式進(jìn)行管狀涂層，主要討論了涂層厚度對(duì)紗線泊松比及力學(xué)性能的影響。文中提出的紗線結(jié)構(gòu)在一定程度上可以提高其穩(wěn)定性，但同時(shí)也限制了其拉脹效應(yīng)的大小，在實(shí)際生產(chǎn)中以及應(yīng)用方面都具有較大的局限性。

apurvsibal等人(sibala，rawala.designstrategyforauxeticdualhelixyarnsystems.materialsletters.2015，161：740-742.)通過對(duì)不同細(xì)度紗線制備得到的雙螺旋拉脹紗的負(fù)泊松比的研究，提出可以簡單地通過減小紗線直徑至微米到納米尺度來獲得較大負(fù)泊松比的雙螺旋拉脹紗。

g.h.zhang等人(zhangg，ghitao，linc，evanske.varyingtheperformanceofhelicalauxeticyarnsbyalteringcomponentpropertiesandgeometry.compositestructures.2016，140：369-377.)對(duì)螺旋拉脹紗三個(gè)關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)參數(shù)，即芯紗與包纏紗的直徑比、初始包纏角和各組分模量進(jìn)行了一系列的研究，并得出結(jié)論為較大的直徑比、較小的包纏角和較大的模量差并合理配置可以得到較大范圍的拉脹效應(yīng)以擴(kuò)大紗線的應(yīng)用領(lǐng)域。

綜上所述，以上給出的專利和已有的研究，均有以下兩個(gè)問題沒有涉及或解決：第一，負(fù)泊松比紗線能否突破僅在最為簡單的彈性長絲/長絲組合中制備的限制，走向更為實(shí)用的短纖須條/長絲的復(fù)合結(jié)構(gòu)紗，因?yàn)槎汤w維紗通常更軟、更易變形，而很難得不到較高的負(fù)泊松比，甚至負(fù)的泊松比；第二，負(fù)泊松比紗線的成形還只是一般的長絲/長絲復(fù)合的間斷式生產(chǎn)制造，能否在傳統(tǒng)紡紗機(jī)上實(shí)現(xiàn)高模量長絲同步與高捻度、高彈性成紗的短纖須條一步法復(fù)合紡紗，是負(fù)泊松比長/短復(fù)合紗成形的關(guān)鍵技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何實(shí)現(xiàn)負(fù)泊松比復(fù)合紗線在傳統(tǒng)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上的加工制造。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種前置預(yù)包繞管的負(fù)泊松比紗復(fù)合紡紗裝置，其特征在于：包括用于使剛性長絲呈設(shè)定喂入角定位與已有捻度的短纖須條穩(wěn)定包纏的預(yù)包繞管、用于使剛性長絲穩(wěn)定超喂的喂絲器、和用于使短纖須條精確定位與集束的集束器；所述預(yù)包繞管、喂絲器安裝于環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上的前羅拉鉗口輸出側(cè)，所述集束器安裝于環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上的前羅拉鉗口輸入側(cè)。

優(yōu)選地，所述預(yù)包繞管包括圓柱型的空心的管身，管身的頭端為出紗口，在管身的反面設(shè)有可以直接接頭而無需穿紗接頭的波紋槽，管身的上端設(shè)有一頭端帶有導(dǎo)絲孔的斜叉柄。

優(yōu)選地，所述的波紋槽為沿管身柱面呈波紋狀的槽縫且在靠近出紗口的部分為均勻?qū)挾鹊莫M縫，而接近斜插柄處的槽縫呈喇叭狀開口。

優(yōu)選地，所述喂絲器為能夠穩(wěn)定地提供0～1.5超喂比的喂絲器；超喂比為0，表示無張力的等喂。所述喂絲器安裝在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的前羅拉的前側(cè)上部。

優(yōu)選地，所述集束器通過左右移動(dòng)來調(diào)節(jié)短纖須條的對(duì)中定位和使短纖須條能相對(duì)集中呈圓形，從而減少成紗的毛羽及加捻的不均勻。

優(yōu)選地，還包括為增大所述的短纖須條的彈性而配備的用于將彈力絲引入短纖須條的張力機(jī)構(gòu)；張力機(jī)構(gòu)包括張力控制器和定位導(dǎo)絲鉤，定位導(dǎo)絲鉤左右移動(dòng)實(shí)現(xiàn)彈力絲與短纖須條的同軸喂入，或?qū)Χ汤w須條以不同匯聚角的復(fù)合；彈力絲可直接喂入前羅拉鉗口，也可以將彈力絲先喂入集束器，再隨短纖須條進(jìn)入前羅拉鉗口。

優(yōu)選地，所述短纖須條為常用紡織纖維、芳綸、芳砜綸、玄武巖纖維、金屬纖維中的一種短纖維紗條；或在所述短纖維紗條中還引入同軸或不同軸喂入的彈力絲，形成有形狀記憶功能的有捻須條。同時(shí)，提倡同樣組成成分纖維的混紡和復(fù)合，以保證后處理和循環(huán)利用的生態(tài)性和可行性。

優(yōu)選地，所述剛性長絲為高模量滌綸長絲、高模量丙綸長絲、芳綸長絲、高強(qiáng)高模聚乙烯長絲、碳纖維長絲、金屬絲、玻璃纖維長絲、玄武巖纖維長絲中的一種。

本發(fā)明還提供了一種前置預(yù)包繞管的負(fù)泊松比紗復(fù)合紡紗方法，采用上述的前置預(yù)包繞管的負(fù)泊松比紗復(fù)合紡紗裝置，其特征在于，步驟為：

步驟1：二軸或三軸系喂入

短纖須條牽伸伸直為無捻須條，經(jīng)集束器定位于中心軸位置喂入前羅拉，此為軸i；或再增加一與無捻須條同軸或不同軸喂入的彈力絲，此為軸iii，從環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的前羅拉鉗口輸出后，無捻須條本身、或無捻須條與彈力絲復(fù)合，加捻成有捻須條；所述的剛性長絲經(jīng)喂絲器以無張力、超喂的方式從前羅拉前部進(jìn)入預(yù)包繞管斜叉柄頭端的導(dǎo)絲孔，并在預(yù)包繞管的管身上自然繞圈喂入，此為軸ii；

步驟2：匯聚包纏成紗

所述有捻須條進(jìn)入預(yù)包繞管的管身中腔以減少毛羽和中心軸定位；從包繞管的管身上自然繞圈滑下的剛性長絲呈設(shè)定匯聚角與出預(yù)包繞管的出紗口并垂直于前羅拉鉗口線的有捻須條匯聚加捻復(fù)合，形成有捻須條無明顯壓迫變形地被剛性長絲外包纏的二軸系或三軸系復(fù)合紡紗的負(fù)泊松比紗。

由該復(fù)合紡紗方法獲得的負(fù)泊松比復(fù)合紗，可用于加工成受力時(shí)緊密度變大和負(fù)泊松比變形的織物，如制織成機(jī)織物、針織物、編織物等，其織物還可用于過濾材料、阻尼減壓材料等，或直接作為縫紉線、或用于紗線增強(qiáng)的復(fù)合材料。

本發(fā)明還提供了上述的前置預(yù)包繞管的負(fù)泊松比紗復(fù)合紡紗裝置的應(yīng)用，其特征在于：用于由剛性長絲與短纖須條復(fù)合而成的負(fù)泊松比紗的成形加工。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

①只在普通環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上前羅拉前上側(cè)安裝一個(gè)的超喂機(jī)構(gòu)，就可以解決較細(xì)、松的剛性長絲的喂入與穩(wěn)定包纏的問題，安裝方便，簡潔實(shí)用；

②剛性長絲的超喂量可以方便地調(diào)節(jié)并穩(wěn)定輸出，以滿足剛性長絲對(duì)有捻短纖須條的無或低張力的包纏；

③長絲在于短纖束加捻復(fù)合前，由于預(yù)包繞管的作用，加捻三角區(qū)消除，使紡出的復(fù)合紗毛羽減少，條干均勻度得到改善。

④采用短纖須條位于紡紗過程的中心軸且不發(fā)生偏向的中心狀態(tài)，以獲得最大的上傳捻度，即負(fù)泊松比復(fù)合紗的捻度，使有捻短線須條更為緊密、彈性和圓整，并能提供最大的泊松比和最強(qiáng)的形狀記憶，既能產(chǎn)生螺旋、又能記憶復(fù)位伸直；

⑤采用松結(jié)構(gòu)的剛性長絲，既能減少紡紗損傷和扁平化展開，又能在包纏彎曲中平整化而減少剛性長絲的可見直徑，使拉伸時(shí)的負(fù)泊松比更大；

⑥采用有捻短纖須條的粗和彈性與剛性長絲的細(xì)和剛性間的巧妙結(jié)合進(jìn)行非對(duì)稱復(fù)合紡紗，賦予了該紗線不同于傳統(tǒng)紗線(軸向拉伸的正泊松比)的負(fù)泊松比性質(zhì)；

⑦本發(fā)明制造的負(fù)泊松比復(fù)合紗具有更明顯的負(fù)泊松比效應(yīng)。

附圖說明

圖1是環(huán)錠細(xì)紗機(jī)超喂非對(duì)稱二(三)軸系預(yù)包繞管負(fù)泊松比紗復(fù)合紡紗機(jī)構(gòu)的俯視圖；

圖2是預(yù)包繞管結(jié)構(gòu)圖；

圖3是環(huán)錠細(xì)紗機(jī)超喂非對(duì)稱二軸系預(yù)包繞管負(fù)泊松比紗復(fù)合紡紗機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；

圖4是復(fù)合紡所得負(fù)泊松比復(fù)合紗拉伸前后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-預(yù)包繞管，11-管身，12-出沙口，13-波紋槽，14-斜插柄，15-導(dǎo)絲孔；2-低張力的喂絲器；3-短纖須條，10-有捻短纖須條；4-長絲；5-集束器；6-前羅拉；7-負(fù)泊松比復(fù)合紗；8-彈性絲；9-張力機(jī)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

下述各實(shí)施例的負(fù)泊松比復(fù)合紗均采用本發(fā)明的機(jī)構(gòu)配置和工藝設(shè)置，如圖1和圖3所示。

前置預(yù)包繞管的負(fù)泊松比紗復(fù)合紡紗裝置，包括用于使剛性長絲4呈設(shè)定喂入角定位與已有捻度的短纖須條3穩(wěn)定包纏的預(yù)包繞管1、用于使剛性長絲4穩(wěn)定超喂的喂絲器2、和用于使短纖須條3精確定位與集束的集束器5；預(yù)包繞管1、喂絲器2安裝于環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上的前羅拉鉗口輸出側(cè)，所述集束器5安裝于環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上的前羅拉鉗口輸入側(cè)。

結(jié)合圖2，預(yù)包繞管1包括圓柱型的空心的管身11，管身11的頭端為出紗口12，在管身11的反面設(shè)有可以直接接頭而無需穿紗接頭的波紋槽13，管身11的上端設(shè)有一頭端帶有導(dǎo)絲孔15的斜叉柄14。波紋槽13為沿管身11柱面呈波紋狀的槽縫且在靠近出紗口12的部分為均勻?qū)挾鹊莫M縫，而接近斜插柄14處的槽縫呈喇叭狀開口。

喂絲器2安裝在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的前羅拉的前側(cè)上部。喂絲器為能夠穩(wěn)定地提供0～1.5超喂比的喂絲器；超喂比為0，表示無張力的等喂。

集束器5通過左右移動(dòng)來調(diào)節(jié)短纖須條的對(duì)中定位和使短纖須條能相對(duì)集中呈圓形，從而減少成紗的毛羽及加捻的不均勻。

本發(fā)明的原理是，在常態(tài)下，較為剛性、相對(duì)較細(xì)、軟、較高拉伸膜量的剛性長絲，外包纏于彈性較大、相對(duì)較粗、硬、較低拉伸膜量的有捻短纖須條的復(fù)合紗體，當(dāng)該紗體受到拉伸作用時(shí)，剛性長絲伸直，而有捻短纖須條由伸直狀態(tài)轉(zhuǎn)為螺旋包纏而變粗，形成該復(fù)合紗體徑向的負(fù)泊松比變形。

如圖4所示，在拉伸前是剛性長絲4包纏有捻的短線須條3的負(fù)泊松比復(fù)合紗7；拉伸后即變?yōu)橛心淼亩叹€須條3螺旋在外而剛性長絲4卻伸直在內(nèi)，形成由粗細(xì)d+2d變粗為2d+d，其中d為短纖須條3加捻后的直徑；d為剛性長絲4的直徑。顯然，負(fù)泊松比復(fù)合紗7的粗細(xì)增加率δ為δ＝(d-d)/(d+2d)。

超喂非對(duì)稱二(三)軸系預(yù)包繞管復(fù)合紡紗的具體步驟如下：

步驟一、二軸系喂入：取一粗紗條經(jīng)后羅拉和中羅拉的牽伸區(qū)牽伸后，形成伸直平行并位于整個(gè)紡程中心軸位置的短纖須條3、喂入前羅拉鉗口6并作再次牽伸，此為彈性紗軸(軸i)；取一較為剛性、較細(xì)的剛性長絲4經(jīng)長絲喂入裝置2通過預(yù)包繞管呈軸向喂入，此為剛性絲束軸(軸ii)。若需對(duì)短纖須條3增彈，可以在對(duì)短纖須條3的中心軸上部位置，再引入一經(jīng)張力機(jī)構(gòu)8和定位導(dǎo)紗鉤9的有張力即有預(yù)伸長的彈力絲，以增大有捻短纖須條3的彈性復(fù)位，此為回復(fù)彈力軸(軸iii)。

步驟二、非對(duì)稱匯聚：出前羅拉鉗口6的伸直平行短纖須條3的中軸線基本不發(fā)生偏移，即以垂直于前羅拉鉗口6(90°)輸出，并立即被加捻形成緊密、彈性、有捻度的短纖須條3，以使直接加捻后的短纖須條3變硬而不易變形和彈性增大而易于伸長與回復(fù)；同步，出長絲喂器的長絲4通過預(yù)包繞管1呈與短纖束3平行的軸向與短纖束3匯聚加捻復(fù)合，形成剛性長絲4對(duì)的捻短纖須條31無明顯壓迫變形地外繞包纏于有捻短纖須條3外的非對(duì)稱二軸系、或包纏于在前羅拉鉗口6由張力機(jī)構(gòu)8輸出經(jīng)定位導(dǎo)紗鉤9喂入的彈力絲并直接被下層的短纖須條3所包覆的彈力包芯紗10外的三軸系復(fù)合紡的負(fù)泊松比復(fù)合紗7。

下述具體的所述負(fù)泊松比紗及其復(fù)合紡紗的實(shí)施例1-3是對(duì)不同纖維及線密度，即選用不同的剛性長絲、不同短纖維的粗紗須條、不同的直徑比和不同的復(fù)合紡紗工藝參數(shù)，即錠速、前羅拉轉(zhuǎn)速、超喂羅拉轉(zhuǎn)速、捻度。按照本發(fā)明的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)超喂非對(duì)稱二或三軸系預(yù)包繞管復(fù)合紡紗機(jī)構(gòu)和紡紗方法進(jìn)行，并紡制出具有負(fù)泊松比的復(fù)合紗線。

對(duì)于紡制好的負(fù)泊松比紗，測(cè)量其有捻短纖須條平均直徑，剛性長絲平均直徑，負(fù)泊松比紗的外觀直徑；采用單紗強(qiáng)伸儀進(jìn)行拉伸性能測(cè)試，并采用微焦高頻攝像儀記錄拉伸過程中紗線縱向、橫向的變化，計(jì)算紗線拉伸過程中的泊松比值v，是指紗線徑向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的比值的負(fù)值v＝εx/εy。其中εx為紗線的徑向應(yīng)變，εy為紗線的軸向應(yīng)變。具體實(shí)施例與復(fù)合紡紗工藝參數(shù)實(shí)施數(shù)據(jù)和成紗實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表所示。

實(shí)施例1：紡制nomex短纖/kevlar長絲復(fù)合的負(fù)泊松比復(fù)合紗

采用上述本發(fā)明的預(yù)包繞管復(fù)合紡紗裝置，按照上述方式將kevlar長絲束喂入超喂機(jī)構(gòu)2的握持輥對(duì)，而后超喂進(jìn)入預(yù)包繞管1，出預(yù)包繞管出紗口12呈軸向與nomex短纖須條匯聚加捻成紗，具體工藝參數(shù)和成紗實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表中所示。紡制而成的nomex短纖/kevlar長絲負(fù)泊松比復(fù)合紗的物理機(jī)械性能參數(shù)如下。其中，當(dāng)拉伸該nomex短纖/kevlar長絲復(fù)合紗時(shí)，nomex短纖須條由伸直變?yōu)槁菪獍p；kevlar長絲束由螺旋外包纏變?yōu)樯熘毙炯?，即?fù)合紗的徑向變形為正值、復(fù)合紗的外觀直徑變粗，理論粗細(xì)增加率δ為0.562，呈負(fù)泊松比性質(zhì)，理論最大負(fù)泊松比為-1.0534；實(shí)測(cè)結(jié)果為-1.0562較高，說明該紗變粗的能力較大。而實(shí)測(cè)/理論負(fù)泊松比比值略大于1(為1.003)的原因，在于初始外包纏的kevlar長絲束非圓形，并有點(diǎn)嵌入有捻nomex短纖須條中，故小于d；拉伸后kevlar長絲束圓整化伸直，變?yōu)閐。因此，實(shí)測(cè)/理論負(fù)泊松比值微微大于1。

實(shí)施例2：紡制滌棉短纖+彈力絲/高強(qiáng)滌綸長絲復(fù)合的負(fù)泊松比復(fù)合紗

采用上述本發(fā)明的預(yù)包繞管復(fù)合紡紗裝置與工藝，按照上述方式將彈力絲(氨綸)喂入超喂機(jī)構(gòu)2的握持輥對(duì)，而后超喂進(jìn)入預(yù)包繞管1，出預(yù)包繞管出紗口12呈軸向與紡制滌棉短纖須條匯聚加捻成紗，具體工藝參數(shù)和成紗實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表中所示。紡制而成的(滌棉短纖+彈力絲)/高強(qiáng)滌綸長絲負(fù)泊松比復(fù)合紗的物理機(jī)械性能參數(shù)如下。其中，當(dāng)拉伸該滌棉短纖與氨綸絲的彈力包芯紗/高強(qiáng)滌綸長絲的復(fù)合紗時(shí)，棉短纖與氨綸絲的彈力包芯紗由伸直變?yōu)槁菪獍p；高強(qiáng)滌綸長絲束由螺旋外包纏變?yōu)樯熘毙炯?，即該?fù)合紗的徑向變形為正值、復(fù)合紗的外觀直徑變粗，理論粗細(xì)增加率δ為0.783，呈負(fù)泊松比性質(zhì)，理論最大負(fù)泊松比為-0.4635；實(shí)測(cè)結(jié)果為-0.4354較高，說明該紗變粗的能力較大。而實(shí)測(cè)/理論負(fù)泊松比值小于1(0.939)的原因是因?yàn)槔碚摬此杀戎凳窃诩僭O(shè)短纖維束與長絲束外觀直徑不變的前提下，而紗線在拉伸過程中滌棉短纖須條和氨綸絲均會(huì)發(fā)生因螺旋伸長引起的收縮和壓扁，使得滌棉短纖與氨綸絲的彈力包芯紗的外觀直徑d減小，因此實(shí)測(cè)/理論負(fù)泊松比的比值小于1，但彈力絲的收縮可以忽略不計(jì)，且彈性繃緊又降低了短纖維的相互滑移而導(dǎo)致的彈力包芯紗的直徑減小和增大其復(fù)位性。

實(shí)施例3：紡制玄武巖短纖紗/碳纖維長絲復(fù)合的負(fù)泊松比復(fù)合紗

采用上述本發(fā)明的超喂非對(duì)稱二軸系復(fù)合紡紗裝置，按照上述方式將碳纖維長絲束喂入超喂機(jī)構(gòu)2的握持輥對(duì)，而后超喂進(jìn)入預(yù)包繞管1，出預(yù)包繞管出紗口12呈軸向與紡制玄武巖短纖須條匯聚加捻成紗，具體工藝參數(shù)和成紗實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表中所示。紡制而成的玄武巖短纖/碳纖維長絲負(fù)泊松比復(fù)合紗的物理機(jī)械性能參數(shù)如下。其中，當(dāng)拉伸該玄武巖短纖/碳纖維長絲復(fù)合紗時(shí)，武巖短纖須條由伸直變?yōu)槁菪獍p；碳纖維長絲束由螺旋外包纏變?yōu)樯熘毙炯?，即?fù)合紗的徑向變形為正值、復(fù)合紗的外觀直徑變粗，理論粗細(xì)增加率δ為0.8525，呈負(fù)泊松比性質(zhì)，理論最大負(fù)泊松比為-0.5461；實(shí)測(cè)結(jié)果為-0.5387較高，說明該紗變粗的能力較大。而實(shí)測(cè)/理論負(fù)泊松比比值略小于1(為0.986)的原因在于，初始外包纏的碳纖維長絲束非圓形，并有點(diǎn)嵌入有捻武巖短纖須條中，故小于d；拉伸后碳纖維長絲束圓整化，變?yōu)閐，。因此，實(shí)測(cè)/理論負(fù)泊松比值相近。

實(shí)施例4：紡制不銹鋼短纖+彈力絲/不銹鋼長絲復(fù)合的負(fù)泊松比復(fù)合紗

采用上述本發(fā)明的預(yù)包繞管復(fù)合紡紗裝置與工藝，按照上述方式將彈力絲(耐高溫橡膠絲)同軸喂入前羅拉鉗口6并直接被不銹鋼短纖須條包纏，將不銹鋼長絲束喂入超喂機(jī)構(gòu)2的握持輥對(duì)，而后超喂進(jìn)入預(yù)包繞管1，出預(yù)包繞管出紗口12呈軸向與紡制玄武巖短纖須條匯聚加捻成紗，具體工藝參數(shù)和成紗實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表中所示。紡制而成的(不銹鋼短纖+彈力絲)/不銹鋼長絲負(fù)泊松比復(fù)合紗的物理機(jī)械性能參數(shù)如下。其中，當(dāng)拉伸該不銹鋼短纖與耐高溫橡膠絲的彈力包芯紗/不銹鋼長絲束的復(fù)合紗時(shí)，不銹鋼短纖與耐高溫橡膠絲的彈力包芯紗由伸直變?yōu)槁菪獍p；不銹鋼長絲束由螺旋外包纏變?yōu)樯熘毙炯?，即該?fù)合紗的徑向變形為正值、復(fù)合紗的外觀直徑變粗，理論粗細(xì)增加率δ為0.8824，呈負(fù)泊松比性質(zhì)，理論最大負(fù)泊松比為-1.1802；實(shí)測(cè)結(jié)果為-1.1733高，說明該紗變粗的能力較大。而實(shí)測(cè)/理論負(fù)泊松比值小于1(0.994)的原因是因?yàn)槔碚摬此杀戎凳窃诩僭O(shè)短纖維束與長絲束外觀直徑不變的前提下，而紗線在拉伸過程中滌棉短纖須條和氨綸絲均會(huì)發(fā)生因螺旋伸長引起的收縮和壓扁，使得不銹鋼短纖與氨綸絲的彈力包芯紗的外觀直徑d減小，因此實(shí)測(cè)/理論負(fù)泊松比的比值小于1，但彈力絲的收縮可以忽略不計(jì)，且彈性繃緊又降低了短纖維的相互滑移而導(dǎo)致的致彈力包芯紗的直徑減小和增大其復(fù)位性。

環(huán)錠細(xì)紗機(jī)預(yù)包繞管復(fù)合紡紗工藝參數(shù)與紗線負(fù)泊松比性質(zhì)指標(biāo)

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明任何形式上和實(shí)質(zhì)上的限制，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明方法的前提下，還將可以做出若干改進(jìn)和補(bǔ)充，這些改進(jìn)和補(bǔ)充也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，當(dāng)可利用以上所揭示的技術(shù)內(nèi)容而做出的些許更動(dòng)、修飾與演變的等同變化，均為本發(fā)明的等效實(shí)施例；同時(shí)，凡依據(jù)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)技術(shù)對(duì)上述實(shí)施例所作的任何等同變化的更動(dòng)、修飾與演變，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。