一種碳纖維包芯紗織物的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明給出一種碳纖維包芯紗織物生產(chǎn)方法，碳纖維長絲束為芯紗，包括碳纖維長絲束預(yù)處理：將碳纖維長絲束筒置于整經(jīng)架上，經(jīng)漿紗機(jī)、烘干機(jī)對碳纖維長絲束進(jìn)行上漿，被漿料包覆的碳纖維長絲束再卷繞到經(jīng)軸上；經(jīng)軸退繞：將經(jīng)軸上的碳纖維絲束按順序退繞到改裝后的整經(jīng)架筒子上；包芯紗紡制：將預(yù)處理后的碳纖維長絲束經(jīng)棉紡細(xì)紗機(jī)的包芯紗裝置喂入前羅拉鉗口，短纖維粗紗從棉紡細(xì)紗機(jī)喇叭口喂入后羅拉，經(jīng)牽伸后的短纖維須條在前羅拉鉗口處對碳纖維長絲束進(jìn)行包裹，而后兩者共同加捻得到碳纖維包芯紗；織物加工：將含有漿料的碳纖維包芯紗進(jìn)行織造，經(jīng)退漿裝置，將包覆在碳纖維長絲束上的漿退去、洗凈，再經(jīng)護(hù)理液護(hù)理后烘干。
【專利說明】
一種碳纖維包芯紗織物的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及到新型織物領(lǐng)域，具體涉及到一種碳纖維包芯紗織物的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳纖維，是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由 片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石 墨材料。碳纖維"外柔內(nèi)剛"，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量 的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。目前，碳纖維主要作為增強(qiáng)材料應(yīng)用在工業(yè) 方面，在服用方面卻很少涉及，若能用在服裝上，作為防護(hù)服使用，將具有防切割，耐高溫， 耐腐蝕，抗電磁屏蔽等性能，雖然碳纖維長絲在軸向上有很強(qiáng)的拉伸性能，但纖維初始模量 高，剪切強(qiáng)度低，彎曲多后易折斷且不宜與皮膚接觸。若將紡織短纖維包覆在碳纖維長絲束 上，則能有很好的服用性能和功能性。
[0003] 若直接將碳纖維長絲束與紡織短纖維紡成包芯紗的話，由于短纖維會在碳纖維長 絲束上加捻纏繞，其作用力會使碳纖維長絲束在切向上產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)移扭曲，再因紡紗過 程中的張力作用，碳纖維長絲束外圍長絲會發(fā)生斷裂或扭曲，導(dǎo)致碳纖維包芯紗上弱環(huán)增 多，軸向強(qiáng)力下降，雖仍有較大強(qiáng)力，但與原先的碳纖維長絲束相比，軸向強(qiáng)力大大減弱。 [0004]由此，本發(fā)明給出一種碳纖維包芯紗織物的生產(chǎn)方法，該工藝通過在碳纖維長絲 束上采用特殊的預(yù)處理工藝使其能與紡織短纖維一起在棉紡細(xì)紗機(jī)上紡成碳纖維包芯紗， 紡成的碳纖維包芯紗在軸向上能保持原有的強(qiáng)力，在切向方向上因為有短纖維的包覆而具 有一定的抗彎曲能力，不易脆裂，繼而使得加工得到的織物具有優(yōu)異的防護(hù)功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是給出一種碳纖維包芯紗織物生產(chǎn)方法，將碳纖維應(yīng)用于服用方 面，充分發(fā)揮出碳纖維高強(qiáng)力，防切割，耐高溫，耐腐蝕，抗電磁屏蔽等功能性，保護(hù)人體不 受傷害。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種碳纖維包芯紗，由碳纖維長 絲束與短纖維組成，所述碳纖維長絲束為芯紗，所述短纖維為外包紗。
[0007] 為實現(xiàn)上述碳纖維包芯織物的生產(chǎn)，本發(fā)明采用如下的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：
[0008] 第一步，碳纖維長絲束預(yù)處理:將碳纖維長絲束筒置于整經(jīng)架上，經(jīng)漿紗機(jī)、烘干 機(jī)對碳纖維長絲束進(jìn)行上漿，被漿料包覆的碳纖維長絲束再卷繞到經(jīng)軸上；
[0009] 第二步，經(jīng)軸退繞:將經(jīng)軸上的碳纖維絲束按順序退繞到改裝后的整經(jīng)架筒子上； [0010]第三步，包芯紗紡制：將預(yù)處理后的碳纖維長絲束經(jīng)棉紡細(xì)紗機(jī)的包芯紗裝置喂 入前羅拉鉗口，短纖維粗紗從棉紡細(xì)紗機(jī)喇叭口喂入后羅拉，而后經(jīng)中羅拉和前羅拉的牽 伸作用后輸出到前羅拉鉗口得到短纖維須條，短纖維須條在前羅拉鉗口處對碳纖維長絲束 進(jìn)行包裹，而后兩者共同加捻得到碳纖維包芯紗；
[0011]第四步，織物加工:將含有漿料的碳纖維包芯紗進(jìn)行織造，經(jīng)退漿裝置，將包覆在 碳纖維長絲束上的漿退去、洗凈，再經(jīng)護(hù)理液護(hù)理后烘干，最終加工得到具有一定親膚效果 的碳纖維包芯紗織物。
[0012] 采用上述生產(chǎn)工藝，可獲得成紗質(zhì)量較優(yōu)的碳纖維包芯紗織物。第一步對碳纖維 長絲束進(jìn)行預(yù)處理，將漿料包覆在碳纖維長絲束表面，可增強(qiáng)單絲間的粘合力，使單絲在外 力作用下不易滑移變形，同時使長絲束整體外表面更加圓潤光滑，在紡制時能減少與短纖 維的相互作用力，減少弱環(huán)的產(chǎn)生;第二步將預(yù)處理后的碳纖維長絲束卷繞在筒子上，方便 運輸;第三步在棉紡包芯紗裝置上紡包芯紗，以碳纖維長絲束為芯絲，外包紡織短纖維，可 增強(qiáng)碳纖維長絲束的彎曲性能，保護(hù)芯絲，得到的碳纖維包芯紗能用于服用;第四步將碳纖 維包芯紗內(nèi)的漿料退去，并用護(hù)理液護(hù)理烘干，可改善包芯紗內(nèi)在環(huán)境，柔軟度增加，提高 織物整體質(zhì)量。
[0013] 本發(fā)明工藝進(jìn)一步完善的技術(shù)方案如下：
[0014] 優(yōu)選地，第一步中，碳纖維長絲束的規(guī)格為1K或3K;
[0015] 優(yōu)選地，第一步中，碳纖維漿料采用適用于碳纖維的明膠漿料，能與碳纖維很好的 粘合，粘合后表面較為均勻，漿料包覆效果好，單絲不易分散，從而提高單絲間的作用力，改 善碳纖維絲束外表面；
[0016] 優(yōu)選地，第一步中，烘干機(jī)中的溫度要控制好，采用90°C預(yù)烘干，110-120°c烘干， 使?jié){料能很好的包覆碳纖維束；
[0017] 優(yōu)選地，第一步中，采用小批量的碳纖維束卷繞在經(jīng)軸上，上漿時纖維束間不接 觸，以免烘干后相互粘合在一起或?qū)е律蠞{不勻；
[0018] 優(yōu)選地，第二步中，在改裝后的碳纖維整經(jīng)架上設(shè)有驅(qū)動裝置，筒子裝上后，可以 直接將碳纖維束均勻的卷繞在筒子上；
[0019] 優(yōu)選地，第三步中，包芯紗紡制中，碳纖維長絲束由積極轉(zhuǎn)動的送絲輥退繞后，經(jīng) 過裝在搖架上的導(dǎo)絲輪，由集聚空心前羅拉與前膠輥的后鉗口喂入牽伸機(jī)構(gòu)，短纖維粗紗 由后羅拉喂入，而后經(jīng)中羅拉和聚集空心前羅拉的牽伸作用后，與碳纖維長絲束匯合，經(jīng)阻 捻膠輥后，加捻形成包芯紗，使得紡成的碳纖維包芯紗仍保持著原先碳纖維長絲束的強(qiáng)力， 在前膠輥與阻捻膠輥之間加裝有氣流導(dǎo)向裝置，提高集聚效果；
[0020] 優(yōu)選地，第三步中，喇叭口是雙口的，可以喂入一根粗紗或兩根粗紗；
[0021] 優(yōu)選地，第三步中，碳纖維包芯紗號數(shù)在60-400tex之間；
[0022]優(yōu)選地，第四步中，退漿工藝中將剛形成的碳纖維包芯紗織物經(jīng)40_50°C的熱水煮 練，放置8-10小時將漿料退去；
[0023]優(yōu)選地，第四步中，護(hù)理工藝中加入陽離子柔軟劑、護(hù)理劑使煮練后的碳纖維織物 手感、親膚效果更好。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明生產(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖：
[0025]具體的實施方式：
[0026]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但是本發(fā)明不限于所給出的例子。 實施例
[0027] 以在QFA1528細(xì)紗機(jī)上加裝芯絲喂入裝置后紡制104tex碳纖維包芯紗織成碳纖維 包芯紗織物為例。
[0028]其生產(chǎn)的具體方案如下：將碳纖維長絲束先進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)上漿工序、烘干工序?qū)?碳纖維長絲束進(jìn)行上漿卷繞到經(jīng)軸上;再經(jīng)改裝后的整經(jīng)架將上漿后的碳纖維絲束轉(zhuǎn)繞到 筒子上，為在細(xì)紗機(jī)上紡包芯紗做準(zhǔn)備;采用紡賽絡(luò)包芯紗工藝將一根棉粗紗與一根滌綸 粗紗從喇叭口喂入，碳纖維長絲束從芯絲喂入裝置喂入，制得碳纖維包芯紗。
[0029] (1)預(yù)處理工序:采用1K碳纖維長絲束，號數(shù)為67tex，經(jīng)上漿、烘干工序?qū)μ祭w維 長絲束進(jìn)行上
[0030] 漿預(yù)處理。
[0031] (2)上漿工序:漿料主要由粘著劑、增韌劑、浸透劑、柔軟劑、吸濕劑組成，將碳纖維 長絲束先分組卷繞到經(jīng)軸上，再經(jīng)漿料槽上漿，形成良好的漿膜。上漿速度50m/min，上漿溫 度 8〇°C，壓輥壓力2〇_3〇N/cm〇
[0032] (3)烘干工序:90°C左右預(yù)烘干，110_120°C左右烘干，烘干后卷繞到經(jīng)軸上。
[0033] (4)將經(jīng)軸上被漿料包覆的碳纖維長絲束分組退繞到筒子架的筒子上，為在細(xì)紗 機(jī)上紡包芯紗做準(zhǔn)備。
[0034] (5)細(xì)紗工序:碳纖維長絲束1由積極轉(zhuǎn)動的送絲輥2退繞后，經(jīng)過裝在搖架上的導(dǎo) 絲輪3,由集聚空心前羅拉7與前膠輥9的后鉗口喂入牽伸機(jī)構(gòu)，短纖維粗紗4包括4.2g/10m 的棉粗紗和滌綸粗紗由雙喇叭口由后羅拉5喂入，而后經(jīng)中羅拉6和聚集空心前羅拉的牽伸 作用后，與碳纖維長絲束匯合，經(jīng)阻捻膠輥11后，加捻形成104tex包芯紗，在前膠輥與阻捻 膠輥之間加裝有氣流導(dǎo)向裝置10，其中總牽伸倍數(shù)控制在22.7，細(xì)紗機(jī)轉(zhuǎn)速控制在9000r/ min，捻系數(shù)控制在325。
[0035] 經(jīng)檢測，根據(jù)上述方法生產(chǎn)的碳纖維包芯紗的各項指標(biāo)如下：
[0036]
[0037]~(6)織造工序:按2/1斜紋組織將碳纖維包芯紗織成織物。
[0038] (7)退漿工序:將剛形成的碳纖維包芯紗織物經(jīng)40-50 °C的熱水煮練，在退漿池中 放置8-10小時將漿料退去。
[0039] (8)護(hù)理工序:加入柔軟劑、護(hù)理劑使煮練后的碳纖維織物手感、親膚效果更好。
[0040] 經(jīng)檢測，根據(jù)上述方法生產(chǎn)的碳纖維包芯紗織物的各項指標(biāo)如下：
[0041]
【主權(quán)項】
1. 一種碳纖維包芯紗織物的生產(chǎn)方法，由碳纖維長絲束與短纖維組成，所述碳纖維長 絲束為芯紗，所述短纖維為外包紗，其特征是:包括以下步驟： 第一步，碳纖維長絲束預(yù)處理:將碳纖維長絲束筒置于整經(jīng)架上，經(jīng)漿紗機(jī)、烘干機(jī)對 碳纖維長絲束進(jìn)行上漿，被漿料包覆的碳纖維長絲束再卷繞到經(jīng)軸上； 第二步，經(jīng)軸退繞:將經(jīng)軸上的碳纖維絲束按順序退繞到改裝后的整經(jīng)架筒子上； 第三步，包芯紗紡制：將預(yù)處理后的碳纖維長絲束經(jīng)棉紡細(xì)紗機(jī)的包芯紗裝置喂入前 羅拉鉗口，短纖維粗紗從棉紡細(xì)紗機(jī)喇叭口喂入后羅拉，而后經(jīng)中羅拉和前羅拉的牽伸作 用后輸出到前羅拉鉗口得到短纖維須條，短纖維須條在前羅拉鉗口處對碳纖維長絲束進(jìn)行 包裹，而后兩者共同加捻得到碳纖維包芯紗； 第四步，織物加工:將含有漿料的碳纖維包芯紗進(jìn)行織造，經(jīng)退漿裝置，將包覆在碳纖 維長絲束上的漿退去、洗凈，再經(jīng)護(hù)理液護(hù)理后烘干，最終加工得到具有一定親膚效果的碳 纖維包芯紗織物。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維包芯紗織物的生產(chǎn)方法，其特征是:第一步中，碳 纖維長絲束的規(guī)格為IK或3K;碳纖維漿料采用適用于碳纖維的明膠漿料，能與碳纖維很好 的粘合，粘合后表面較為均勻，漿料包覆效果好，單絲不易分散，從而提高單絲間的作用力， 改善碳纖維絲束外表面;烘干機(jī)中的溫度要控制好，采用90°C預(yù)烘干，110-120°C烘干，使?jié){ 料能很好的包覆碳纖維束;采用小批量的碳纖維束卷繞在經(jīng)軸上，上漿時纖維束間不接觸， 以免烘干后相互粘合在一起或?qū)е律蠞{不勻。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維包芯紗織物的生產(chǎn)方法，其特征是:第二步中，在 改裝后的碳纖維整經(jīng)架上設(shè)有驅(qū)動裝置，筒子裝上后，可以直接將碳纖維束均勻的卷繞在 筒子上。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維包芯紗織物的生產(chǎn)方法，其特征是:第三步中，包 芯紗紡制中，碳纖維長絲束由積極轉(zhuǎn)動的送絲輥退繞后，經(jīng)過裝在搖架上的導(dǎo)絲輪，由集聚 空心前羅拉與前膠輥的后鉗口喂入牽伸機(jī)構(gòu)，短纖維粗紗由后羅拉喂入，而后經(jīng)中羅拉和 聚集空心前羅拉的牽伸作用后，與碳纖維長絲束匯合，經(jīng)阻捻膠輥后，加捻形成包芯紗，使 得紡成的碳纖維包芯紗仍保持著原先碳纖維長絲束的強(qiáng)力，在前膠輥與阻捻膠輥之間加裝 有氣流導(dǎo)向裝置，提高集聚效果；喇叭口是雙口的，可以喂入一根粗紗或兩根粗紗;碳纖維 包芯紗號數(shù)在60-400tex之間。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維包芯紗織物的生產(chǎn)方法，其特征是:退漿工藝中將 剛形成的碳纖維包芯紗織物經(jīng)40_50°C的熱水煮練，放置8-10小時將漿料退去；護(hù)理工藝中 加入陽離子柔軟劑、護(hù)理劑使煮練后的碳纖維織物手感、親膚效果更好。
【文檔編號】D02G3/36GK105951239SQ201610574251
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月20日
【發(fā)明人】劉新金, 劉陳濤, 蘇旭中, 謝春萍, 徐伯俊, 賀文慧
【申請人】江南大學(xué)