CN108396428A - 一种高刚度脆性纤维短流程倍捻成纱的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高刚度脆性纤维短流程倍捻成纱的方法，属纺织技术领域。本发明利用高刚度脆性纤维易制成无纺柔性面材的特点，采用将高刚度脆性纤维原料制成的无纺柔性面材卷装置于分切机上，无纺面材分切成纤维条带，快速制成一种条带状高刚度脆性纤的预聚体，然后采用倍捻机的倍捻盘倍捻作用，将条带状高刚度脆性纤维的预聚体直接连续转变成为线性圆柱状纱线，本发明的成纱方法打破了高刚度脆性纤维难以传统梳理收集成条的技术瓶颈，改变了纤维条带结构形态，免去并条、粗纱等一系列工序，有效解决了高刚度脆性纤维难以成纱的问题。本发明方法工序流程短，易于推广应用。

Description

一种高刚度脆性纤维短流程倍捻成纱的方法

技术领域

本发明涉及一种高刚度脆性纤维短流程倍捻成纱的方法，属纺织技术领域。

背景技术

用于服装的纺织面料可分为三大类：机织(梭织)、针织与非织造面料。机织和针织面料是由纱线或长丝经过织造工艺织成的；非织造面料(又称无纺布)是由纺织纤维经粘合、熔合或其它机械、化学方法加工而成。机织面料是经纱与纬纱相互垂直交织在一起形成的织物，织物组织有平纹、斜纹、缎纹以及由上述三种基本组织及由其交相变化所形成的组织。针织面料是将纱线或长丝构成线圈，再把线圈相互串套而成，由于针织物的线圈结构特征，单位长度内储纱量较多，因此大多有很好的弹性。机织和针织都属于传统纺织加工范畴，传统纺织采用先纺、后织工序，具体机织步骤为：散纤维开松除杂、混合、梳理、精梳、一道并条、二道并条、粗纱、细纱、络筒、整经、浆纱、穿结经、纬纱准备、织造；具体纬编针织步骤为：散纤维开松除杂、混合、梳理、精梳、一道并条、二道并条、粗纱、细纱、络筒、热定型、纬编针织。传统纺织加工中，有三大技术问题：首先传统环锭纺由散纤维加工成纱线所需工序多、流程长、用工多，耗时多、成本高，高效质短流程纺纱是解决缩短纺织流程的基础；第二，纺纱细纱工序后的织造准备和织造工序流程较长、运行速度高，对纱线耐磨、强度、毛羽等品质要求较高，纱线毛羽多易造成针织纱线绕钩针断针或机织开口不清使得引纬效率降低，纱线耐磨和强度低导致机织经纱断头频率高、织造效率低，最终产品质量差；第三，虽然传统环锭纺纱成纱抱合力高、所纺纱支范围广，但纺纱受纤维长度、刚度、纤维根数等因素的制约，特别是纤维长度过短(长度小于20毫米)，成纱过程中纤维内外转移抱合力不足、成纱强力低、纺纱断头频繁、无法连续纺纱。

为解决传统环锭纺纱工序流程长的问题，各种自由端高速纺纱技术应运而生。涡流纺纱是利用固定不动的涡流纺纱管，来代替高速回转的纺纱杯和纺纱锭子、钢丝圈进行纺纱的一种新型纺纱方法。由于用涡流代替机械的加捻和凝聚作用而不需要回转的机件，因而具有速度快、产量高、工艺流程短、制成率高等优势。但是喷气涡流纺是通过涡流推动自由端纱尾作环形高速回转加捻而成纱，属于自由端非握持纺纱，导致纺纱过程中对纤维的握持力不足，纤维内外转移程度低，纤维抱合程度差，纺纱强力较低，因此抱合力差、长度短、刚度大、具有弯曲蓬松的纤维都无法进行涡流纺成纱。摩擦纺纱是一种工艺流程短、设备简易、低速高产的纺纱方法，以机械与空气相结合来吸附凝聚纤维，在吸附凝聚纤维的同时，借助摩擦力由回转尘笼摩擦辊对须条进行搓动加捻成纱。但摩擦纺纱线为层捻包缠结构成纱，纱线内部纤维之间缺少内外转移，纤维之间抱合力差，成纱强力低。因此，当纤维弯曲刚度大、长度过短时，尘笼搓捻无法有效转曲、缠绕和加捻成纱，摩擦纺纱成纱难度大、成纱品质低。转杯纺纱所用原料为纤维粗条，不同于环锭纺纱时所用的粗纱，不需经过多道细致的牵伸和梳理，就能直接喂入转杯纺纱机进行转杯纺纱，且转杯纺纱转杯纺纱转杯纺纱加捻与卷绕分开进行，纺纱速度不受纱线卷装影响，转杯转动速度极高，因此转杯纺纱具有纺纱速度高、卷装大、成本低，对原料要求低等优势。但是，转杯纺纱机理为纤维在纱条自由端以搭接的方式成纱，易造成纺纱过程中搭接在纱体外层的纤维受到的控制力小，致使转杯纺纱对纤维握持成形控制能力差，不适合抱合力差、长度短、刚度大、具有弯曲蓬松的纤维纺纱。综上所述，与传统环锭纺纱技术相比，各自由端纺纱大大提升了纺纱速度，通过取消粗纱工序来缩短流程；但自由端纺纱仍无法避开梳理成条、精梳、并条等传统工序，流程仍较长，而且自由端成纱原理决定了成纱抱合力不足、成纱强力低，抱合力差、长度短、刚度大、具有弯曲蓬松的难纺纤维不能进行连续有效地高品质自由端纺纱。

为解决传统环锭纺、自由端纺纱过程中，纤维长度过短(长度小于20毫米)，成纱过程中纤维内外转移抱合力不足、成纱强力低、纺纱断头频繁、无法连续纺纱的技术问题，常采用长丝、短纤维复合成纱法。中国专利公开号CN101492843B，公开日2010年5月12日，发明创造名称为一种嵌入式***定位纺纱方法，该公案公开的嵌入纺是将两根长丝以一定间距喂入前罗拉，将两根须条分别以一定间距左右对称地喂入前罗拉，形成一侧的长丝与该侧短纤维须条先预包缠，然后再与另一侧预包缠后的复合纱线须条进行汇合加捻，形成结构更加复杂的复合纱线；嵌入纺的纱线成形区为长丝形成大的对称性锐角三角形状的成纱区，两根须条喂入到长丝构成的锐角三角形的成纱区，使得长丝能够对短纤维须条进行有效的自动接触和捕捉式缠绕，扩展了可纺纤维种类、纱线支数范围，实现难纺纤维须条能够顺利进行环锭纺成纱。中国专利公开号CN103215700B，公开日2016年01月06日，发明创造名称为一种生产花式纱的涡流复合纺纱方法，实质上公开了一种载体长丝与短纤维进行夹持式涡流纺纱，有效捕捉短纤维，使得较短长度的纤维能够被有效纺入纱体内，实现了难纺短纤维须条能够顺利进行涡流纺成纱。虽然上述能够一定程度解决难纺纤维无法成纱的问题，但是上述技术并未得到大面积采用，关键在于上述技术仍采用纤维条或粗纱作为对应的工序原料，恰恰超短纤维、高刚度脆性纤维、高回弹超蓬松纤维、粉状材料等难纺原料难以生产出纤维条或粗纱。由此可见将超短纤维、高刚度脆性纤维、高回弹超蓬松纤维、粉状材料等难纺原料等难纺原料直接制成纵向有序排列的圆柱状抱合式线性体非常困难，因此短流程生产出超短纤维、高刚度脆性纤维、高回弹超蓬松纤维、粉状材料等难纺原料的连续线性体，供高效夹持嵌入纤维的纺纱***使用，是解决难纺原料顺利纺纱的关键。

非织造不再需要纺纱、织布工序，只将纤维或者长丝进行定向或随机排列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成无纺布；与一根一根的纱线交织、编结在一起而形成织物的传统纺织加工相比，非织造布通常为一步法完成(如采用聚丙烯粒料为原料，经高温熔融、喷丝、铺纲、热压卷取连续一步法生产而成聚丙烯无纺布)，突破了传统纺织原理，具有工艺流程短、生产速率快，产量高、成本低、用途广、原料来源多等优势。根据非织造关键技术方法不同，主要分为：水刺法、针刺法、熔喷法、纺粘法、热轧粘合法、缝编法、复合法等。水刺法是将高压微细水流喷射到一层或多层纤维网上，使纤维相互缠结在一起，从而使纤网得以加固而具备一定强力，根据所加工的产品品质要求不同，分为两种工艺路线：A.纤维原料→开松混和→梳理→铺网→牵伸→预湿(水处理循环)→正反水刺(水处理循环)→后整理→烘燥→卷绕；B.纤维原料→开松混和→梳理杂乱成网→预湿(水处理循环)→正反水刺(水处理循环)→后整理→烘燥→卷绕。流程A对纤网纵横向强力比的调节较好，适用于生产水刺合成革基布；流程B适合于生产水刺卫材。针刺法是干法无纺成形的一种，是利用刺针的穿刺作用，将蓬松的纤网加固成布。熔喷法是聚合物挤压法非织造工艺中的一种，其工艺原是利用高速热空气对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸，由此形成超细纤维并凝聚在凝网帘或滚筒上，并依靠自身粘合而成为非织造布，具体工艺过程为：聚合物喂入--熔融挤出--纤维形成--纤维冷却--成网--加固成布。纺粘法也是熔融纺丝成网法，属于一步法成布非织造技术，它是利用化学纤维纺丝的方法，在聚合物纺丝成形过程中通过骤冷的空气对挤出的熔体细丝进行冷却，使细丝在冷却过程中受到拉伸气流作用，形成连续长丝，然后在凝网帘上成网，并铺放在成网帘上，再经固结装置处理后形成纺粘法非织造布。为实现多组份、各种非织布复合性能，常采用复合法非织造技术，如：SM、SMS、SMSMS、CS、CSC等复合形式(S代表纺粘法非织造、M代表熔喷法非织造、C代表热轧粘合法非织造)。随着纤维材料在各领域应用技术的不断发展，纳米纤维材料成为研究和功能应用的热点课题。纳米纤维直径处在1nm-100nm范围内，具有孔隙率高、比表面积大、长径比大、表面能和活性高等性能优势，体现出优异的增强、抗菌、拒水、过滤等功能，应用在分离过滤、生物医疗、能源材料、聚合物增强、光电传感等各领域。随着纳米纤维应用领域的扩展和需求，纳米纤维的成形制备技术也得到了进一步开发与创新；到目前为止，纳米纤维的制备方法主要包括化学法、相分离法、自组装法和纺丝加工法等。而纺丝加工法被认为是规模化制备高聚物纳米纤维最有前景的方法，主要包括静电纺丝法、双组份复合纺丝法、熔喷法和激光拉伸法等。其中激光超声波拉伸法是利用激光照射来加热纤维，同时在超声波条件下对其进行拉伸，产生约为105倍的拉伸比，制备出纳米纤维丝，属于一种常规长丝后加工方法；除此之外，其他的纳米纺丝方法也都直接涉及到喷丝头，共同之处在于：采用喷丝协同牵伸作用，使得纤维直径达到纳米尺度。中国知识产权局2016年11月11日公开的发明专利“多重响应性的可控过滤静电纺纳米纤维膜及其制备方法”，专利申请号ZL201611005678.4，该申请公案提供了一种将温敏性和PH响应性聚合物溶液置入静电纺丝仪，经静电纺丝仪喷射铺放形成纳米纤维膜的方法。静电纺的关键问题在于静电纺丝属于非积极握持拉伸纺丝，静电射流在成丝过程中形成泰勒锥，射流纤维很难进行有效的高倍牵伸，牵伸不足致使纳米纤维内大分子排列取向度差、纳米纤维细度有待进一步细化，强力过低和尺度有待进一步细化；另外泰勒锥形态的成丝过程导致静电纺所得纤维不能进行纵向有序排铺放，难以将所纺纤维进行线性收集和聚拢，主要用于生产纳米纤维膜材料。中国知识产权局2016年08月29日公开的发明专利“一种同轴离心纺丝装置及方法”，专利申请号ZL201610753443.7，该申请公案提供了一种通过在同轴离心管上设置内外多层针头，实现高速旋转同轴离心管进行规模化生产超细纤维、甚至纳米纤维的离心纺丝方法；中国知识产权局2016年12月14日公开的发明专利“一种二氧化钛/聚偏氟乙烯微/纳纤维膜及其离心纺制备方法”，专利申请号ZL201611154055.3，该申请公案提供了一种将自制的锐钛矿型TiO2与聚偏氟乙烯(PVDF)两者混合制取的离心纺丝溶液，在离心纺丝机上进行离心纺丝，制成微纳纤维膜的方法。离心纺的关键问题在于通过高速旋转离心作用喷丝，所喷射的射流成丝相应地呈圆环式铺放成丝，难以将所纺纤维进行纵向有序排列、线性收集和聚拢，主要用于生产纳米纤维膜材料；离心纺丝过程中，也属于非积极握持拉伸纺丝，离心射流牵伸力受转速、空气阻力等因素制约，导致纺丝的牵伸不足，牵伸不足致使纳米纤维内大分子排列取向度差、纳米纤维细度有待进一步细化，强力过低和尺度有待进一步细化。但纳米纤维直径太小，造成纳米纤维绝对强力过低、易磨损，涂覆在织物表面易磨损脱落，存在涂覆纺织制品功能持久性差，导致纳米纤维只能少量进行铺网加工成纳米纤维膜，而无法进行常规的牵伸、加捻成纱，严重制约纳米纤维的工业化应用。如将纳米纤维加工成宏观，将可采用现代纺织手段生产出各类功能医用、功能服装、工业面料等制品，将突破传统纺织产品性能和价值，应用前景广阔。因此，纳米纺丝生产中牵伸不足致使纳米纤维内大分子排列取向度差、纳米纤维细度有待进一步细化，强力过低和尺度有待进一步细化又导致粘附和耐久性差，涂覆在织物表面易磨损脱落、不能常规纺纱加工，导致纳米纤维在纺织工业化生产中，只能加工成无纺布或纳米膜，无法进行高速短流程纺织加工，严重制约纳米纤维的纺织工业化应用。由此可见，无纺非织造成网或成膜工艺不仅工序流程非常短，而且特别容易将各种超短纤维、高刚度脆性纤维、高回弹超蓬松纤维、粉状材料等难纺原料等难纺原料制成满足后序加工应用所需强度的面状或片状集合体，赋予产品较高的强度、蓬松度、柔软性、透气性和亲水性。但是纳米纤维无纺膜、常规细度纤维非织造布存在如下缺陷：1)无纺布强度和耐久性较差，无法与传统纺织布相媲美，不能代替传统纺织服装产品使用；2)不能像其他布料一样清洗，难以用于服装面料；3)纤维按一定方向排列、易从直角方向裂开等。因此将超弱(纳米纤维等)、超短(短绒)、高刚度脆性(碳纤、玻纤、石英纤维等)、高回弹超蓬松性(羽绒状纤维)、粉状(纤维晶须、碳纳米管、石墨烯、各种纳米微球、纳米粒子)等难纺材料制成无纺膜或非织造布的面状或片状集合体，再将面状或片状集合体快速转变成具有传统纺织品，增加织物强度和耐用性，同时保留无纺膜、非织造布蓬松、透气、柔软、抗菌等性能，是解决无纺膜、非织造布技术缺点、拓展非织产品应用领域的关键。

针对该技术关键，中国专利公开号CN202247124U，公开日2012年05月30日，发明创造名称为一种双向包覆的无纺布扁条花式纱线，该纱线由一根无纺布扁条作为芯纱、两根单丝双向包覆芯纱，其中无纺布扁条并未加捻抱合，只是外层包覆长丝，本质上是一种花式线，与传统加捻抱合纱线结构迥异；中国专利公开号CN2670389Y，公开日2005年01月12日，发明创造名称为一种无纺布制蓬松型纱线，该纱线为无纺布纵向热压构成的连续式扁状压着条，此压着条本身纤维趋向纵向排列，并且热压软化黏合成密实状态，而压着条两外侧具有未压着的蓬松纤维毛。显然，上述两种公案提供的纱线虽然具有一定强力的线性连续特征，但是纱线形态结构为扁条态，缺少纤维加捻抱合式圆柱形结构，与常规纺织纱线结构迥异，不适应常规纺织设备走纱及导纱通道，不能真正地融入常规批量化纱线织造设备和生产工艺，并没有解决超弱(纳米纤维等)、超短(短绒)、高刚度脆性(碳纤、玻纤、石英纤维等)、高回弹超蓬松性(羽绒状纤维)、粉状(纤维晶须、碳纳米管、石墨烯、各种纳米微球、纳米粒子)等难纺材料如何进行纺纱、织造的技术问题，因此目前超短纤维一般应用于造纸业、复合材料的加强填充料、植绒类产品开发。

发明内容

为解决难纺材料难以成纱的问题，本发明目的在于提供一种高刚度脆性纤维短流程倍捻成纱的方法。为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：

一种高刚度脆性纤维短流程倍捻成纱的方法，该方法按以下步骤进行：

A无纺柔性面材分切成纤维条带

将高刚性脆性纤维原料制成的面密度为50-300克/平方米的无纺柔性面材卷装，置于裁切机上，将无纺面材分切成线密度为90-600克/千米的纤维条带，每根纤维条带分别卷绕筒管上，形成筒管卷装；

B纤维条带倍捻成纱

将筒管卷装分别置于倍捻机的储纱罐中，从筒管卷装上退绕下来的每根纤维条带分别穿过倍捻机锭翼，进入倍捻机空心锭的中空轴内，依次经中空轴内的张力器、倍捻机定位套筒中的进纱管，从倍捻机加捻盘的出纱管出口引出，再穿过导纱环、进入到引纱罗拉钳口处，在引纱罗拉钳口与张力器共同作用下，位于张力器至引纱罗拉钳口段的纤维条带受到牵拉作用力，牵拉作用力牵引纤维条带内部纤维沿条带长度方向伸展、增加纤维取向，在内磁钢和安装在倍捻机台上的固定磁钢共同作用下，储纱罐、静止盘静止不动，锭带带动倍捻机的加捻盘以3000-7000转/分钟的转速进行回转，对位于锭翼和加捻盘之间的张紧的纤维条带实施一次加捻作用，一次加捻作用力立体扭转纤维条带内部纤维进行紧密抱合、增加纤维间抱合，线性片状的纤维条带转变成为线性圆柱状的纱线，线性圆柱状纱线从加捻盘出纱管出口引出，在进入引纱罗拉钳口之前，受到回转加捻盘的二次加捻作用，二次加捻作用力立体扭转纱线内部纤维，进一步增加纱线内纤维间抱合，最终形成细度为100-620特克斯的纱线，形成的纱线再依次经过导纱钩、导纱横动装置、槽筒，最终卷绕到筒管上。

由于采用了以上技术方案，与现有技术相比，本发明的一种高刚度脆性纤维短流程倍捻成纱的方法，其优点在于：本发明将高刚性脆性纤维原料制成的面密度为50-300克/平方米的无纺柔性面材卷装，置于裁切机上，将无纺面材分切成线密度为90-600克/千米的纤维条带，巧妙利用了高刚性脆性纤维易于随机铺放、毡化形成的无纺柔性面材的特征，快速制成一种条带状高刚性脆性纤维的柔性预聚体，打破了超短纤维难以传统梳理收集成条的技术瓶颈，为难纺纤维条直接加捻成纱做好准备，免去了传统纺纱的前纺多次牵伸并条、熟条牵伸加捻制成粗纱等一系列工序，大幅缩短传统纺纱时纤维制条流程。采用倍捻机的引纱罗拉钳口与张力器共同对位于张力器至引纱罗拉钳口段的纤维条带进行牵拉作用，牵拉作用力牵引纤维条带内部纤维沿条带长度方向伸展、增加纤维取向，改变了纤维条带中高刚度脆性纤维过于散乱、随机分布的形态；采用倍捻机的加捻盘对位于张力器至引纱罗拉钳口段的纤维条带进行一次旋转施加二倍加捻，加捻作用力立体扭转纤维条带内部纤维进行紧密抱合、增加纤维间抱合，线性片状的纤维条带转变成为线性圆柱状的纱线，改变了纤维条带中短纤维过于松散、随机分布的形态，解决了无捻扁条或扁纱中高刚度脆性纤维抱合紧度小、非圆柱状难以适应纺织加工要求等技术问题，不仅高效倍捻加工出纱线，而且省略了传统纺纱的细纱牵伸、细纱加捻成管纱、再将管纱进行络筒加工成筒纱等工序，进一步有效缩短成纱流程。本发明采用了高刚度脆性难纺纤维的无纺柔性面材分切成纤维条带、纤维条带倍捻成纱两个步骤，实现了高刚度脆性纤维的短流程成纱，解决了高刚度脆性纤维以成纱的技术难题，为高刚度脆性纤维制成高功能高品质纱线及服装面料提供快捷、有效的方法。本发明方法成纱优势显著、流程短，易于大面积推广应用。

附图说明

图1为本发明的短流程倍捻成纱的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种高刚度脆性纤维短流程倍捻成纱的方法作进一步详细描述。

见附图。

一种高刚度脆性纤维短流程倍捻成纱的方法，该方法按以下步骤进行：

A无纺柔性面材分切成纤维条带

将高刚性脆性纤维原料制成的面密度为50-300克/平方米的无纺柔性面材卷装，置于裁切机上，将无纺面材分切成线密度为90-600克/千米的纤维条带，每根纤维条带分别卷绕筒管上，形成筒管卷装；该步骤巧妙利用了高刚性脆性纤维易于随机铺放、毡化形成的无纺柔性面材的特征，将高刚性脆性纤维的无纺柔性面材直接精确均匀分切成纤维条带，快速制成一种条带状高刚性脆性纤维的柔性预聚体，打破了高刚性脆性纤维难以传统梳理收集成条的技术瓶颈，为难纺纤维条直接加捻成纱做好准备，免去了传统纺纱的前纺多次牵伸并条、熟条牵伸加捻制成粗纱等一系列工序，大幅缩短传统纺纱时纤维制条流程。

B纤维条带倍捻成纱

将筒管卷装分别置于倍捻机的储纱罐中，从筒管卷装上退绕下来的每根纤维条带分别穿过倍捻机锭翼，进入倍捻机空心锭的中空轴内，依次经中空轴内的张力器、倍捻机定位套筒中的进纱管，从倍捻机加捻盘的出纱管出口引出，再穿过导纱环、进入到引纱罗拉钳口处，在引纱罗拉钳口与张力器共同作用下，位于张力器至引纱罗拉钳口段的纤维条带受到牵拉作用力，牵拉作用力牵引纤维条带内部纤维沿条带长度方向伸展、增加纤维取向，改变了纤维条带中高刚度脆性纤维过于散乱、随机分布的形态，在内磁钢和安装在倍捻机台上的固定磁钢共同作用下，储纱罐、静止盘静止不动，锭带带动倍捻机的加捻盘以3000-7000转/分钟的转速进行回转，对位于锭翼和加捻盘之间的张紧的纤维条带实施一次加捻作用，一次加捻作用力立体扭转纤维条带内部纤维进行紧密抱合、增加纤维间抱合，线性片状的纤维条带转变成为线性圆柱状的纱线，解决了无捻扁条或扁纱中高刚度脆性纤维抱合紧度小、非圆柱状难以适应纺织加工要求等技术问题，线性圆柱状纱线从加捻盘出纱管出口引出，在进入引纱罗拉钳口之前，受到回转加捻盘的二次加捻作用，二次加捻作用力立体扭转纱线内部纤维，进一步增加纱线内纤维间抱合，最终形成细度为100-620特克斯的纱线，形成的纱线再依次经过导纱钩、导纱横动装置、槽筒，最终卷绕到筒管上，不仅高效倍捻加工出纱线，而且省略了传统纺纱的细纱牵伸、细纱加捻成管纱，再将管纱进行络筒加工成筒纱等工序，进一步有效缩短成纱流程。

下面结合不同材质的高刚度脆性纤维短流程成纱过程，对本发明的具体应用作进一步详细阐述。

实施例1采用高刚度脆性碳纤维进行短流程成纱

碳纤维弹性模量大、摩擦系数大、脆性高，这就使得其表面较为粗糙且弯曲易折断，难以直接采用常规加捻的方式进行扭转弯曲成纱；因此碳纤维型材成形时，碳纤维避免较大扭转弯曲，易于加工成柔性的毡、带、纸等型材。此外，传统使用中碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。为解决碳纤维难以直接扭转弯曲成纱的技术难题，首先将短切成一定长度的碳纤维通过干(湿)法成型新工艺制成碳纤维薄毡，具有纤维分布均匀、表面平整、透气性高、吸附性强的特点，再将薄膜毡绕装在纸管上，制成面密度为50克/平方米的无纺柔性面材卷装；然后采用本发明进行短流程成纱，具体步骤为：

A无纺柔性面材分切成纤维条带

将高刚性脆性纤维原料制成的面密度为50克/平方米的无纺柔性面材卷装，置于裁切机上，将无纺面材分切成线密度为90克/千米的纤维条带，每根纤维条带分别卷绕筒管上，形成筒管卷装；该步骤巧妙利用了碳纤维易于随机铺放、毡化形成的无纺柔性面材的特征，将碳纤维无纺柔性面材直接精确均匀分切成纤维条带，快速制成一种条带状碳纤维的柔性预聚体，打破了碳纤维难以传统梳理收集成条的技术瓶颈，为难纺纤维条直接加捻成纱做好准备，免去了传统纺纱的前纺多次牵伸并条、熟条牵伸加捻制成粗纱等一系列工序，大幅缩短传统纺纱时纤维制条流程。

B纤维条带倍捻成纱

将筒管卷装分别置于倍捻机的储纱罐中，从筒管卷装上退绕下来的每根纤维条带分别穿过倍捻机锭翼，进入倍捻机空心锭的中空轴内，依次经中空轴内的张力器、倍捻机定位套筒中的进纱管，从倍捻机加捻盘的出纱管出口引出，再穿过导纱环、进入到引纱罗拉钳口处，在引纱罗拉钳口与张力器共同作用下，位于张力器至引纱罗拉钳口段的纤维条带受到牵拉作用力，牵拉作用力牵引纤维条带内部纤维沿条带长度方向伸展、增加纤维取向，改变了纤维条带中碳纤维过于散乱、随机分布的形态，在内磁钢和安装在倍捻机台上的固定磁钢共同作用下，储纱罐、静止盘静止不动，锭带带动倍捻机的加捻盘以7000转/分钟的转速进行回转，对位于锭翼和加捻盘之间的张紧的纤维条带实施一次加捻作用，一次加捻作用力立体扭转纤维条带内部纤维进行紧密抱合、增加纤维间抱合，线性片状的纤维条带转变成为线性圆柱状的纱线，解决了无捻扁条或扁纱中高刚度脆性碳纤维抱合紧度小、非圆柱状难以适应纺织加工要求等技术问题，线性圆柱状纱线从加捻盘出纱管出口引出，在进入引纱罗拉钳口之前，受到回转加捻盘的二次加捻作用，二次加捻作用力立体扭转纱线内部纤维，进一步增加纱线内纤维间抱合，最终形成细度为100特克斯的纱线，形成的纱线再依次经过导纱钩、导纱横动装置、槽筒，最终卷绕到筒管上，不仅高效倍捻加工出纱线，而且省略了传统纺纱的细纱牵伸、细纱加捻成管纱，再将管纱进行络筒加工成筒纱等工序，进一步有效缩短成纱流程。

实施例2采用高刚度脆性玻璃纤维进行短流程成纱

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。因此玻璃纤维直接加捻成纱易脆断，一般用来制作无捻纱、玻璃毡。将玻纤粗纱短切成50mm，随机铺放在预先放置在传送带上的底材上，然后用带倒钩的针进行针刺，针将短切纤维刺进底材中，而钩针又将一些纤维向上带起形成三维结构，形成短切玻璃纤维针刺毡。所用底材可以是玻璃纤维或其它纤维的稀织物，这种针刺毡有绒毛感，其主要用途包括用作隔热隔声材料、衬热材料、过滤材料。再将针刺玻璃纤维毡绕装在纸管上，制成面密度为300克/平方米的无纺柔性面材卷装；然后采用本发明进行短流程成纱，具体步骤为：

A无纺柔性面材分切成纤维条带

将高刚性脆性纤维原料制成的面密度为300克/平方米的无纺柔性面材卷装，置于裁切机上，将无纺面材分切成线密度为600克/千米的纤维条带，每根纤维条带分别卷绕筒管上，形成筒管卷装；该步骤巧妙利用了玻璃纤维易于随机铺放、毡化形成的无纺柔性面材的特征，将玻璃纤维无纺柔性面材直接精确均匀分切成纤维条带，快速制成一种条带状玻璃纤维的柔性预聚体，打破了玻璃纤维难以传统梳理收集成条的技术瓶颈，为难纺纤维条直接加捻成纱做好准备，免去了传统纺纱的前纺多次牵伸并条、熟条牵伸加捻制成粗纱等一系列工序，大幅缩短传统纺纱时纤维制条流程。

B纤维条带倍捻成纱

将筒管卷装分别置于倍捻机的储纱罐中，从筒管卷装上退绕下来的每根纤维条带分别穿过倍捻机锭翼，进入倍捻机空心锭的中空轴内，依次经中空轴内的张力器、倍捻机定位套筒中的进纱管，从倍捻机加捻盘的出纱管出口引出，再穿过导纱环、进入到引纱罗拉钳口处，在引纱罗拉钳口与张力器共同作用下，位于张力器至引纱罗拉钳口段的纤维条带受到牵拉作用力，牵拉作用力牵引纤维条带内部纤维沿条带长度方向伸展、增加纤维取向，改变了纤维条带中碳纤维过于散乱、随机分布的形态，在内磁钢和安装在倍捻机台上的固定磁钢共同作用下，储纱罐、静止盘静止不动，锭带带动倍捻机的加捻盘以3000转/分钟的转速进行回转，对位于锭翼和加捻盘之间的张紧的纤维条带实施一次加捻作用，一次加捻作用力立体扭转纤维条带内部纤维进行紧密抱合、增加纤维间抱合，线性片状的纤维条带转变成为线性圆柱状的纱线，解决了无捻扁条或扁纱中高刚度脆性碳纤维抱合紧度小、非圆柱状难以适应纺织加工要求等技术问题，线性圆柱状纱线从加捻盘出纱管出口引出，在进入引纱罗拉钳口之前，受到回转加捻盘的二次加捻作用，二次加捻作用力立体扭转纱线内部纤维，进一步增加纱线内纤维间抱合，最终形成细度为620特克斯的纱线，形成的纱线再依次经过导纱钩、导纱横动装置、槽筒，最终卷绕到筒管上，不仅高效倍捻加工出纱线，而且省略了传统纺纱的细纱牵伸、细纱加捻成管纱，再将管纱进行络筒加工成筒纱等工序，进一步有效缩短成纱流程。

Claims (1)

1.一种高刚度脆性纤维短流程倍捻成纱的方法，其特征在于，所述的方法按以下步骤进行：

A无纺柔性面材分切成纤维条带

将高刚性脆性纤维原料制成的面密度为50-300克/平方米的无纺柔性面材卷装，置于裁切机上，将无纺面材分切成线密度为90-600克/千米的纤维条带，每根纤维条带分别卷绕筒管上，形成筒管卷装；

B纤维条带倍捻成纱

将筒管卷装分别置于倍捻机的储纱罐中，从筒管卷装上退绕下来的每根纤维条带分别穿过倍捻机锭翼，进入倍捻机空心锭的中空轴内，依次经中空轴内的张力器、倍捻机定位套筒中的进纱管，从倍捻机加捻盘的出纱管出口引出，再穿过导纱环、进入到引纱罗拉钳口处，在引纱罗拉钳口与张力器共同作用下，位于张力器至引纱罗拉钳口段的纤维条带受到牵拉作用力，牵拉作用力牵引纤维条带内部纤维沿条带长度方向伸展、增加纤维取向，在内磁钢和安装在倍捻机台上的固定磁钢共同作用下，储纱罐、静止盘静止不动，锭带带动倍捻机的加捻盘以3000-7000转/分钟的转速进行回转，对位于锭翼和加捻盘之间的张紧的纤维条带实施一次加捻作用，一次加捻作用力立体扭转纤维条带内部纤维进行紧密抱合、增加纤维间抱合，线性片状的纤维条带转变成为线性圆柱状的纱线，线性圆柱状纱线从加捻盘出纱管出口引出，在进入引纱罗拉钳口之前，受到回转加捻盘的二次加捻作用，二次加捻作用力立体扭转纱线内部纤维，进一步增加纱线内纤维间抱合，最终形成细度为100-620特克斯的纱线，形成的纱线再依次经过导纱钩、导纱横动装置、槽筒，最终卷绕到筒管上。