一种用于混纺纱的金属纤维和轧辊

摘要

本发明公开了一种于混纺纱的金属纤维和轧辊，该轧辊用于轧制金属纤维，轧辊为柱状，在轧辊的外周设有若干轮齿，每个轮齿的齿高相同，垂直于轧辊的轴向方向上，轮齿顶部的轮廓为第一圆弧段，轮齿齿槽的轮廓为第二圆弧段，第一圆弧段和第二圆弧段具有相同的曲率半径，轮齿齿廓的轮廓为第一直线段，第一直线段分别与第一圆弧段和第二圆弧段相切。本发明设计的轧辊压制的具有特定形状的金属纤维可以明显提高纤维的均匀度和牢度，这种轧辊在压制过程中金属纤维被压断的概率下降了70%以上。

权利要求

1.一种用于混纺纱的金属纤维轧制的轧辊，轧辊为柱状，在轧辊的外周设有若干轮齿，每个轮齿的齿高相同，其特征在于，垂直于轧辊的轴向方向上，轮齿顶部的轮廓为第一圆弧段，轮齿齿槽的轮廓为第二圆弧段，第一圆弧段和第二圆弧段具有相同的曲率半径，轮齿齿廓的轮廓为第一直线段，第一直线段分别与第一圆弧段和第二圆弧段相切；

每个轮齿的齿高均为0.5-2.5mm；第一圆弧段和第二圆弧段的曲率半径为0.5-2.5mm；

第一圆弧段的弧长与第二圆弧段的弧长之比为1.3-1.6；第一圆弧段的弧长为0.8-1.8mm。

2.如权利要求1所述的轧辊，第一圆弧段和第二圆弧段的曲率半径均为R，第一圆弧段的弧长为S1，第二圆弧段的弧长为S2；其特征在于，R=0.8-1.0mm，S1 /S2=1.31-1.35；或R=1.1-1.3mm，S1 /S2=1.36-1.40；或R=1.4-1.55mm，S1 /S2=1.41-1.44；或R=1.6-1.8mm，S1 /S2=1.45-1.49；或R=1.9-2.1mm，S1 /S2=1.50-1.55。

3.一种用于混纺纱的金属纤维，其特征在于，所述金属纤维由权利要求1或2所述的轧辊轧制得到；所述金属纤维呈波浪形，该波浪形的波峰为第三圆弧段，波谷为第四圆弧段，第三圆弧段和第四圆弧段的曲率半径相同，第三圆弧段和第四圆弧段之间由第二直线段连接，第二直线段与第三圆弧段和第四圆弧段均相切。

4.如权利要求3所述的金属纤维，其特征在于，所述金属纤维的材质为不锈钢、铁铬铝、镍或镍合金。

5.如权利要求3所述的金属纤维，其特征在于，所述金属纤维的直径为1-50微米。

说明书

一种用于混纺纱的金属纤维和轧辊

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于混纺纱的金属纤维和轧辊，属于金属纤维混纺技术领域。

背景技术

[0002] 随着功能面料的需求越来越旺盛，市场对金属纤维混纺纱种类的需求就越来越多，质量标准也越来越高，因此金属纤维混纺纱过程要求就更加严格。最新研究表明，金属纤维混纺纱质量的两个重要指标：混合均匀度及纱线的牢度，与混纺的两种或多种纤维本身的形状有极大关系，混纺的两种或多种纤维其本身的形状相似或相近，混纺的均匀度及牢度就越好。天然纤维(如棉，麻，毛等)本身均有其特征的形状，人工合成的有机纤维(如锦纶，涤纶，丙纶，晴纶等)工艺固定，其纤维形状也就固定了。因此金属纤维混纺纱的好坏与金属纤维本身的形状就密切相关了。

[0003] 目前金属纤维生产厂家为了使金属纤维具有一定的蓬松度便于混合纺织，都选用轧辊轧制，基本上能满足金属纤维蓬松度要求。但金属纤维的形状类似于折线，轧辊本身并未做出多少变化，因而轧制出的金属纤维形状也没有什么变化，基本一致，对于纤维纱混纺的形状匹配问题基本没有考虑。因此这种金属混纺纱产品的均匀度及牢度相对较差，只能作为初级产品使用，其实也就限制了金属纤维混纺纱的更进一步的应用。所以在后续混纺纱的编织过程中，断纱的情况常常发生。

发明内容

[0004] 本发明解决的技术问题是，纺织纤维与金属纤维的均匀度和匹配度不好，结合不牢，导致混纺纱在纺纱过程常常出现纱线不均和断纱的情形。

[0005] 本发明的技术方案是，提供一种轧辊，用于轧制合适的金属纤维，轧辊为柱状，在轧辊的外周设有若干轮齿，每个轮齿的齿高相同，垂直于轧辊的轴向方向上，轮齿顶部的轮廓为第一圆弧段，轮齿齿槽的轮廓为第二圆弧段，第一圆弧段和第二圆弧段具有相同的曲率半径，轮齿齿廓的轮廓为第一直线段，第一直线段分别与第一圆弧段和第二圆弧段相切。

[0006] 为便于理解，本发明对上述结构进行进一步解释：对于特定的一个轮齿，具有一个齿顶，所以本发明所说的第一圆弧段的长度就是齿顶弧形的长度。很显然地，齿顶弧形是向外凸出的。而对于齿槽的圆弧段，由于一个齿顶的两侧均有齿槽，所以第二圆弧段的长度实际可以是任意一个齿槽的槽底的长度。当然以两个槽底最低点之间的部分作为一个独立的轮齿来理解的话，一个轮齿的轮廓依次由：半个第二圆弧段、第一直线段、第一圆弧段、第一直线段、半个第二圆弧段组成，且该结构的轮廓是左右对称的结构，其对称轴是第一圆弧段的最高点与第一圆弧段的圆心的连线。以轴线为参考，第一圆弧段位于上端，第二圆弧段位于下端，所以第一圆弧段、第二圆弧段可分别称为上弧段和下弧段。

[0007] 本发明的轧辊是用于轧制(或者说压制)金属纤维的辊，一般是利用对辊来进行压制不同形状的花纹，所以本发明的轧辊也可以称为压花轮。

[0008] 对于纺织过程中所需要的何种形状的金属纤维，并没有统一的认识。虽然纺织技术中需要提高混纺纱的均匀度和牢度，但是对此并不知晓何种形状的金属纤维才是理想的纤维形状。为了能使得金属纤维与丝线能够缠绕，一般来说，将金属纤维压制成折线型的结构。

[0009] 目前，关于普通混纺纱的均匀度和牢度，现在有一些评价方法。但金属纤维混纺纱，因金属纤维的特殊性，暂未发现相应的方法来直接进行测试，大部分依靠经验来判断，其中均匀度可以理解为金属纤维和其他纤维分布的均匀程度，牢度可以理解为金属纤维与混纺纱结合的牢固程度，与强度较为类似。

[0010] 均匀度的评价，我们自己设计了简易测试方法：取10个混纺纱样品，各5.000克，用浓硫酸溶解，然后抽滤，再洗净烘干称重，得出10个结果，取平均值。单个结果减平均值的绝对值然后除以平均值，最大偏差0％，均匀度计20，最大偏差≥10％，均匀度计0，以此类推。

[0011] 混纺纱牢度的评价，我们采用我们自制的牢度仪进行测试：剪取一定长度的金属纤维混纺纱，在金属纤维混纺纱一端固定长度用浓硫酸溶解金属纤维混纺纱中的非金属纤维而露出金属纤维，用自制的夹子夹住其两端，上自制的牢度仪上测试，纱线两端拉断所用的力即为牢度，单位为cN。

[0012] 本发明进一步提供一种用于混纺纱的金属纤维，所述金属纤维呈波浪形，该波浪形的波峰为第三圆弧段，波谷为第四圆弧段，第三圆弧段和第四圆弧段的曲率半径相同，第三圆弧段和第四圆弧段之间由第二直线段连接，第二直线段与第三圆弧段和第四圆弧段均相切。本发明意外地发现这种金属纤维与折线型的金属纤维相比，在混纺纱中具有更好地均匀度和牢度。

[0013] 对于金属纤维生产厂家，使用轧辊类设备轧制，常常会把金属纤维扎断而使纤维报废，吨金属纤维压断次数约为30次，降低了产品的合格率，增加成本。本发明使用上述轧辊轧制上述金属纤维发现，每吨金属纤维轧制(压花)过程中压断纤维的次数由30次降为2～3次。

[0014] 优选地，每个轮齿的齿高均为0.5-2.5mm。

[0015] 优选地，第一圆弧段和第二圆弧段的曲率半径为0.5-2.5mm。

[0016] 优选地，第一圆弧段的弧长与第二圆弧段的弧长之比为1.3-1.6。

[0017] 优选地，第一圆弧的弧长为0.8-1.8mm。

[0018] 优选地，第一圆弧段和第二圆弧段的曲率半径均为R，第一圆弧段的弧长为S1，第二圆弧段的弧长为S2；

[0019] R＝0.8-1.0mm，S1/S2＝1.31-1.35；此种压花轮压制的金属纤维与棉纤维的混纺效果最佳。

[0020] R＝1.1-1.3mm，S1/S2＝1.36-1.40；此种压花轮压制的金属纤维与苎麻纤维的混纺效果最佳。

[0021] R＝1.4-1.55mm，S1/S2＝1.41-1.44；此种压花轮压制的金属纤维与腈纶纤维的混纺效果最佳。

[0022] R＝1.6-1.8mm，S1/S2＝1.45-1.49；此种压花轮压制的金属纤维与涤纶纤维的混纺效果最佳。

[0023] R＝1.9-2.1mm，S1/S2＝1.50-1.55。此种压花轮压制的金属纤维与羊毛纤维的混纺效果最佳。

[0024] 优选地，所述金属纤维的材质为不锈钢、铁铬铝、镍或镍合金。

[0025] 优选地，所述金属纤维的直径为1-50微米。

[0026] 本发明进一步提供一种用于混纺纱的金属纤维，所述金属纤维由上述的轧辊轧制得到。

[0027] 本发明的金属纤维主要是由以下制备方法得到：先通过集束拉拔法制备金属纤维复合线(简称复合线)，该金属纤维复合线中包括包覆材料、隔离材料和金属纤维(一般达成百上千根)，包覆材料、隔离材料常常选用铜，金属纤维常常选用不锈钢和铁铬铝，对于不同的应用领域还可以选择其他的材质，如金属银(上述复合线的制备过程均属于现有技术)。本发明将金属纤维复合线通过对辊，轧制得到具有一定形状的金属纤维复合线，再将金属纤维复合线通过化学分离或电化学分离除去包覆材料和隔离材料，就可以得到可相互分离的单根的金属纤维。

[0028] 混纺纱可根据不同的用途来决定金属纤维的材质和掺量，掺量可为5％，10％或20％等。其中最为熟知的混纺产品为孕妇的防辐射服。

[0029] 本发明的有益效果是，本发明设计的轧辊压制的具有特定形状的金属纤维可以明显提高纤维的均匀度和牢度，并且这种轧辊在压制过程中金属纤维被压断的概率下降了70％以上。

附图说明

[0030] 图1表示现有技术中轧制金属纤维的装置；

[0031] 图2表示本发明设计的轧制金属纤维的轧辊；

[0032] 图3表示本发明设计的轧制金属纤维的轧辊的局部放大图。

具体实施方式

[0033] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。

[0034] 现有技术中轧制金属纤维的装置可以参考实用新型专利201520743805.5，其结构如图1所示，当然这种装置还具有很多变形或新型的结构。本发明针对其中的轧辊进行改进。

[0035] 如图2所示，金属纤维复合线2位于两个相对设置的轧辊1之间被轧制，金属纤维复合线2的形状与轧辊1的外形轮廓保持一致。

[0036] 如图3所示，轧辊1的表面有很多齿，用于轧制不同的形状的金属纤维，该齿环轧辊1设置，绕称为轮齿，轮齿的特别之处在于轮齿的顶部(齿顶)和齿槽(两个齿之间的凹陷部分)均为弧形，且其曲率半径相同，且中间的部分(齿廓)为平面，与齿顶和齿槽的圆弧面均相切。这种设计在金属纤维加工领域属于首创。我们可以通过调整圆弧的曲率半径R，得出不同的金属纤维形状，相对应于混纺不同类型之纤维。可以调节齿顶的高度(图3中的字母h)，来得到不同弯曲程度的金属纤维。

[0037] 以下实施例和对比例均以齿数25个，轧辊半径37mm为基础设计。

[0038] 以下实施例和对比例均按申请人自己设计的方法进行评价，具体评价方法如下：

[0039] 均匀度的评价，我们自己设计了简易测试方法：取10个混纺纱样品，各5.000克，用浓硫酸溶解，然后抽滤，再洗净烘干称重，得出10个结果，取平均值。单个结果减平均值的绝对值然后除以平均值，最大偏差0％，均匀度计20，最大偏差≥10％，均匀度计0，以此类推。

[0040] 混纺纱牢度的评价，我们采用改装的强力仪进行测试：剪取10厘米长的金属纤维混纺纱，将金属纤维混纺纱一端约1厘米长浸入浓硫酸中溶解金属纤维混纺纱中的非金属纤维，取出，用滤纸吸掉其上的硫酸，再水洗吹干，露出金属纤维。用铜夹子夹住其两端，挂在牢度仪上下挂钩上，再在挂钩两断自动加力，直到纱线两端断开为止。拉断所用的力即为牢度，单位为cN。

[0041] 实施例1：辊齿曲率半径R＝0.9，上、下弧段的长度比为1.32，用此种压花轮压制用集束拉拔法生产的不锈钢纤维复合线50公斤，然后可以参考中国发明专利(201410374513.9-一种复合线分离工艺及其设备)，将隔离材料及包覆材料与纤维分离而得到成品纤维25公斤左右。

[0042] 然后联系了江苏某纺纱厂进行混纺实验。其纺纱设备为FA306A。选取了棉纤维，苎麻纤维，腈纶纤维，涤纶纤维与羊毛纤维等五种纤维。

[0043] 混纺实验完毕后，厂家技术员按其经验判断混纺效果。我们取样按我们自己的方法进行测试均匀度及牢度。测试结果见下表：

[0044]

[0045] 金属纤维换为铁铬铝纤维后，结果与上述结论一致。可以看出，这种齿形设计适合于与棉纤维混纺，效果最佳。

[0046] 实施例2：辊齿曲率半径R＝1.2，上、下弧段的长度比为1.38，用此种压花轮压制用集束拉拔法生产的不锈钢纤维复合线50公斤，然后可以参考中国发明专利(201410374513.9-一种复合线分离工艺及其设备)，将隔离材料及包覆材料与纤维分离而得到成品纤维25公斤左右。

[0047] 然后联系了江苏某纺纱厂进行混纺实验。其纺纱设备为FA306A。选取了棉纤维，苎麻纤维，腈纶纤维，涤纶纤维与羊毛纤维等五种纤维。

[0048] 混纺实验完毕后，厂家技术员按其经验判断混纺效果。我们取样按我们自己的方法进行测试均匀度及牢度。测试结果见下表：

[0049]

[0050] 金属纤维换为铁铬铝纤维后，结果与上述结论一致。可以看出，这种齿形设计适合于与苎麻纤维混纺，效果最佳。

[0051] 实施例3：辊齿曲率半径R＝1.5，上、下弧段的长度比为1.42，用此种压花轮压制用集束拉拔法生产的不锈钢纤维复合线50公斤，然后可以参考中国发明专利(201410374513.9-一种复合线分离工艺及其设备)，将隔离材料及包覆材料与纤维分离而得到成品纤维25公斤左右。

[0052] 然后联系了江苏某纺纱厂进行混纺实验。其纺纱设备为FA306A。选取了棉纤维，苎麻纤维，腈纶纤维，涤纶纤维与羊毛纤维等五种纤维。

[0053] 混纺实验完毕后，厂家技术员按其经验判断混纺效果。我们取样按我们自己的方法进行测试均匀度及牢度。测试结果见下表：

[0054]

[0055] 金属纤维换为铁铬铝纤维后，结果与上述结论一致。可以看出，这种齿形设计适合于与腈纶纤维混纺，效果最佳。

[0056] 实施例4：辊齿曲率半径R＝1.7，上、下弧段的长度比为1.46，用此种压花轮压制用集束拉拔法生产的不锈钢纤维复合线50公斤，然后可以参考中国发明专利(201410374513.9-一种复合线分离工艺及其设备)，将隔离材料及包覆材料与纤维分离而得到成品纤维25公斤左右。

[0057] 然后联系了江苏某纺纱厂进行混纺实验。其纺纱设备为FA306A。选取了棉纤维，苎麻纤维，腈纶纤维，涤纶纤维与羊毛纤维等五种纤维。

[0058] 混纺实验完毕后，厂家技术员按其经验判断混纺效果。我们取样按我们自己的方法进行测试均匀度及牢度。测试结果见下表：

[0059]

[0060] 金属纤维换为铁铬铝纤维后，结果与上述结论一致。可以看出，这种齿形设计适合于与涤纶纤维混纺，效果最佳。

[0061] 实施例5：辊齿曲率半径R＝2.0，上、下弧段的长度比为1.53，用此种压花轮压制用集束拉拔法生产的不锈钢纤维复合线50公斤，然后可以参考中国发明专利(201410374513.9-一种复合线分离工艺及其设备)，将隔离材料及包覆材料与纤维分离而得到成品纤维25公斤左右。

[0062] 然后联系了江苏某纺纱厂进行混纺实验。其纺纱设备为FA306A。选取了棉纤维，苎麻纤维，腈纶纤维，涤纶纤维与羊毛纤维等五种纤维。

[0063] 混纺实验完毕后，厂家技术员按其经验判断混纺效果。我们取样按我们自己的方法进行测试均匀度及牢度。测试结果见下表：

[0064]

[0065] 金属纤维换为铁铬铝纤维后，结果与上述结论一致。可以看出，这种齿形设计适合于与羊毛纤维混纺，效果最佳。

[0066] 对比例

[0067] 采用现有技术(即实用新型专利201520743805.5)中轧制金属纤维的装置，轧辊的辊轮的轮齿为三角形，相应地，得到的金属纤维呈折线状。生产25公斤成品金属纤维，同样在江苏某厂进行混纺实验。结果见下表：

[0068]

[0069] 金属纤维换为铁铬铝纤维后，结果与上述结论一致。与棉纤维混纺，相对其他4种纤维稍好一点，某些场合可能勉强可用。但在轧制过程中，复合线扎断次数较多。25公斤纤维轧制过程中就断了5次。