專利名稱：：一種防割紗線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及功能紗線技術(shù)，具體為一種以高強高模聚乙烯長絲為芯紗，以芳綸長絲為外包紗，經(jīng)二維編織所制成的防割紗線。
背景技術(shù)：
：美國"9.11"事件之后，個體防護材料得到了迅速發(fā)展，各種防彈材料、防刺防割材料等方面的研究受到廣泛關(guān)注。在我國，槍械的管制非常嚴格，相對而言，來自槍械的威脅遠遠小于來自刀械和刺物的威脅。因此，防割防刺產(chǎn)品的研發(fā)具有更為重要的意義。目前，商業(yè)化生產(chǎn)的防割紗線大多以單一材料為主，纖維原料主要包括芳綸纖維、高強聚乙烯纖維、尼龍纖維、蜘蛛絲纖維等，也有采用金屬細絲的。此外復合防割紗線也有一些研究。防割紗線通常用針織方法來生產(chǎn)具有防割功能的防護織物或服裝。例如，美國專利(USP6266951)曾公開過一種防割針織紗線，它是由外包纖維包纏在金屬芯絲上制成的。該紗線除具有較好的防割功能外，還同時具有抗菌性能。具體說，該防割紗線是一種多組份的紗線，包括一根作為芯紗的柔軟的不銹鋼線，直徑為25.4101.6^im(0.0010.004英寸)；外包纖維是加有抗菌劑的防割滌綸絲，有兩層，均為240旦，它們以相反的方向纏繞。第一包纏層以275.6472轉(zhuǎn)/米(712轉(zhuǎn)/英寸)包纏芯紗，第二包纏層同樣以275.6472轉(zhuǎn)/米(712轉(zhuǎn)/英寸)包纏芯紗，產(chǎn)品紗線的整體捻度為315捻/米(8轉(zhuǎn)/英寸)。該紗線的不足之處在于線密度較大，在針織過程中成圈效果不佳，難以實現(xiàn)高密度編織。又例如，國際專利(W09749849)中也公開了一種高緊度的芳綸防刺機織物。該織物的紗線細度為100500dtex，紗線中的長絲細度最好低于1.67dtex，可防尖利物體，如錐子、尖鉆和冰鑿等的穿刺。但該織物采用緊密的平紋組織織造成型，層與層之間相互獨立，未縫合一起，不利于防刺或防割。另一件國際專利(W09727769)公開了比利時Bekaert公司開發(fā)的了一種不銹鋼防護插板，可用作防刺背心材料。該技術(shù)所采用的紗線為一種不銹鋼絲多股線結(jié)構(gòu)。該專利指出，不銹鋼長絲與尖利刺物的夾角為90度時，防刺材料的防刺性能最低，而兩者傾斜時，防刺性能可顯著提高。因為尖利刺物與防刺材料(不銹鋼長絲)之間的夾角難以預測，因此采用不同捻距和捻角的多股線結(jié)構(gòu)有助于提高防刺性能。該紗線結(jié)構(gòu)由2個以上的股線構(gòu)成。每個股線又由兩組長絲構(gòu)成，每組長絲的捻距和捻角以及股線的捻距和捻角都不同。該專利還指出，長絲直徑越大，防刺性能越高，但考慮到成本和靈活性等因素，長絲細度一般為0.050.45mm?，F(xiàn)有技術(shù)文獻表明，目前的防割紗線大多以單一材料為主，例如高強聚乙烯纖維、芳綸纖維或高強尼龍以及金屬絲或蜘蛛絲等，紗線結(jié)構(gòu)大多以股線為主。在申請人檢索的范圍內(nèi)，未見與下述本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容相同的報道。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，設(shè)計一種防割紗線。該防割紗線具有良好的防割或防切功能，并且結(jié)構(gòu)簡單，成型容易，生產(chǎn)效率高，便于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明解決所述防割紗線技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計一種防割紗線，其特征在于該防割紗線是采用二維編織成型方法制造出來的皮芯復合紗線，其芯紗為高強聚乙烯纖維無捻長絲，細度為400—1200旦；其外包紗為芳綸纖維長絲弱捻紗，捻度《25捻/10厘米，細度為150—200旦；所述芯紗與外包紗的體積比為0.05—0.5，并且采用編織角為P的二維編織成型方法使外包紗均勻包縛在芯紗外面，所述編織角P為15_45°，該二維編織成型方法使用的二維編織機的攜紗器個數(shù)為8—16中的偶數(shù)個。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明防割紗線是在大量實驗研究的基礎(chǔ)上采用了兩種纖維紗線編織的復合結(jié)構(gòu)，集合了兩種纖維紗線的防割性能，既利用了高強聚乙烯纖維的高強度、重量輕、韌性好的特點，又充分發(fā)揮了芳綸纖維模量高、抗切割性能強的特點。本發(fā)明防割紗線采用了二維編織成型方法，設(shè)計了二維編織多錠包纏結(jié)構(gòu)，使紗線表面形成了有一定規(guī)律的交織結(jié)構(gòu)，因此在抗切割過程中具有了與機織物抗切割相類似的特點，紗線的整體抗切割性大大提高，同時由于采用長絲纖維紗作為芯紗，因此在切割過程中又可以承受很大的拉伸力。此外，由于編織角P設(shè)計為15—45°，因此在其橫截面(最小截面)上可以保持較大的纖維截面來承受切割過程中的剪應力。實驗表明，與其它種類的防割紗線相比，本發(fā)明防割紗線所設(shè)計的二維編織皮芯復合紗結(jié)構(gòu)具有非常出色的抗切割性能。例如，實施例1(參見圖5中的曲線2，對應于B8GHP)，在線密度很低(3312旦，參見表1中的B8部分)的條件下，其抗切割短裂強度達到了30cN/Tex，顯著高于(B8系列內(nèi))其它種類的二維包纏復合紗，而同時其抗切割模量除略低于曲線1(B8KP，參見圖5)夕卜，也顯著高于(B8系列內(nèi))其它種類的二維包纏復合紗。圖1是本發(fā)明所述防割紗線一種實施例的實物結(jié)構(gòu)照片圖；圖2是本發(fā)明所述防割紗線一種實施例的實物外觀形狀照片圖；圖3是本發(fā)明所述防割紗線一種實施例所采用的帶有8個攜紗器的二維編織機編織成型原理示意圖，箭頭方向為成型后的紗線輸出方向；其中l(wèi)-外包紗，2-芯紗，3-防割紗線，4-攜紗器;圖4是本發(fā)明所述防割紗線一種實施例的二維編織方法編織原理的紗線運動軌跡示意圖，其中黑實線是一種運動軌跡，細雙線為另一種運動軌跡；圖5是本發(fā)明所述防割紗線一種實施例的抗切割測試曲線對比圖。具體實施方式下面結(jié)合實施例及其附圖進一步敘述本發(fā)明。本發(fā)明設(shè)計的防割紗線3(參見圖1一4)，其特征是采用二維編織成型方法制造出來的一種皮芯復合紗線，其芯紗2為高強聚乙烯纖維無捻長絲，細度為400—1200旦;其外包紗(也稱外包編織紗)l為芳輪纖維長絲弱捻紗，捻度《25捻/10厘米，細度為150—200旦；所述芯紗2與外包紗1的體積比為0.05一O.5，并且采用編織角為3的二維編織成型方法使外包紗1均勻包縛在芯紗2外面，所述編織角P為15—45。；該二維編織成型方法使用的二維編織機的攜紗器個數(shù)為8—16中的偶數(shù)個。針對目前防割紗線大多為單一材料的缺點，本發(fā)明防割紗線設(shè)計了一種至少包括兩種組分的皮芯復合結(jié)構(gòu)的防割紗線3。它不僅可以充分發(fā)揮防割紗線中每種組分的抗切割性能，同時又考慮到紗線內(nèi)外層結(jié)構(gòu)和抗切割截面設(shè)計。一般地講，在抗切割或抗穿刺(例如匕首的穿刺)過程中，紗線及其織物主要承受兩種應力的作用一種為紗線的軸向拉伸，另一種為沿紗線橫截面的切割。本發(fā)明防割紗線3研發(fā)過程中，針對目前商業(yè)化生產(chǎn)的各種可用于防割紗線的纖維原料，包括高強聚乙烯、芳綸、碳纖維、玻璃纖維、高強滌綸以及尼龍纖維等，制作了大量的紗線樣品實驗，包括長絲紗、短纖紗、加捻紗、股線以及二維編織外包紗等(參見表1)。研究表明，不同的纖維或紗線原料對上述兩種應力的反應是不同的，甚至有很大區(qū)別，有的纖維拉伸性能很好，但沿橫截面的抗切割性能卻較差(例如碳纖維)；有的纖維拉伸性能較差，而沿橫截面的抗切割性能卻較好(例如高強滌綸纖維)。本發(fā)明的防割紗線3既要求具有很好的拉伸性能，同時又要求具有很好的沿橫截面的抗切割性能。為此，本發(fā)明首先對防割紗線使用原的料進行了篩選。根據(jù)實驗，選用了所述兩種性能均很好的高強高模聚乙烯纖維無捻長絲和芳綸加(弱)捻長絲進行復合編織成型。在紗線結(jié)構(gòu)形式上采用了皮芯復合結(jié)構(gòu)。高強高模聚乙烯纖維長絲處于防割紗線3的芯層或內(nèi)層，以便發(fā)揮其出色的拉伸性能；芳綸加捻長絲處于防割紗線3的皮層或外層，以便發(fā)揮其出色的沿橫截面抗切割性能。其次，為了使皮層外包紗l良好地覆蓋內(nèi)層芯紗2，同時又避免包覆過緊(研究表明，外包紗1包覆過緊也會使防割紗線3的抗切割性能下降)，本發(fā)明采用了8—16中的偶數(shù)個錠子進行編織，實施例為8錠編織；第三，為了使沿二維編織復合防割紗線3的各個橫截面上抗切割纖維面積(即所有纖維在切割面上橫截面的總和)在纖維總量一定的情況下達到最佳值，編織角P采用了15_45°。研究表明，編織角P為45。時，可以獲得較理想的防割效果。但這不意味著45度以外的編織角不可行。本發(fā)明防割紗線所設(shè)計的二維編織成型方法由兩個紗線系統(tǒng)組成，即芯紗2和外包紗l。因此，本發(fā)明防割紗線的成型設(shè)備需要在傳統(tǒng)的二維編織機(包括編織紗線(即外包紗l)喂入機構(gòu)、成紗器和提取機構(gòu))基礎(chǔ)上進行簡單改造，即在傳統(tǒng)的二維編織機上的軌道盤中心增設(shè)增加芯紗2的喂入裝置或機構(gòu)。這種簡單的改造，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不經(jīng)創(chuàng)造性勞動即可以做到。本發(fā)明設(shè)計的防割紗線成型方法，采用如下工藝步驟l根據(jù)防割紗線結(jié)構(gòu)要求，在成型設(shè)備(二維編織機)8—16個中的偶數(shù)個紗錠中確定所用紗錠的數(shù)目；實施例采用了8個紗錠(參見圖3);2.按照選擇的紗錠數(shù)目，準備相應數(shù)目的外包紗紗管，并放置在成型設(shè)備的攜紗器4上，注意要將外包紗紗管均勻地分別放置在兩個運動軌道上(參見圖4);3.通過所述成型設(shè)備的芯紗喂入裝置沿防割紗線的最終成型方向(即防割紗線的軸向)喂入芯紗2，并經(jīng)成紗器后，固定在成型設(shè)備的提取機構(gòu)上；4.按設(shè)計編織角的要求編織外包紗1，并與芯紗2—起通過成紗器，成型為防割紗線后，固定在成型設(shè)備的提取機構(gòu)上。本發(fā)明所述的編織成型方法采用這樣一種工藝即在每一組中，一組紗線朝著紗管的中心運動，而另一組的紗線則朝著紗管的外緣運動。在同一時刻，紗線不但沿著紗管的半徑方向向里和向外運動，而且還沿著紗管的圓周方向運動。具體說，本發(fā)明在編織成型時，外包紗l分為兩組，分別在"8"字型軌道盤上同時運動，同一組中的所有紗線都沿同一方向順時針或逆時針運動編織，而另一組中的所有紗線的運動方向則與之相反，都沿同一方向逆時針或順時針運動編織(參見圖4)，從而形成交織結(jié)構(gòu)的外包編織紗1。在成型后的防割紗線3結(jié)構(gòu)中，外包紗1與最終紗線即防割紗線的成型方向所夾的角度相同(即編織角P，范圍一般為15。到45。之間，但方向相反，即±0二±(15°—45°)。而且，一組中的一根紗線不會與本組或同一組中的任何其它的紗線相交叉。本發(fā)明防割紗線采用的成型方法簡單，既繼承了傳統(tǒng)二維編織紗的成型特點，又與芯紗適當?shù)匕`復合，使紗線中纖維的取向更加合理，非常有利于紗線抗切割性能的提高。本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。下面給出本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明不受具體實施例的限制實施例l以實測值1125旦的高強聚乙烯無捻長絲為芯紗2，其斷裂強度為16克/旦；以實測值264.4旦的芳綸纖維加捻長絲為外包紗1，捻度為24捻/10厘米，斷裂強度為18克/旦；芯紗2與外包紗1的體積比為0.25，采用帶有8個攜紗器4的成型設(shè)備(二維編織機)和編織角為45。的二維編織成型方法編織制造出防割紗線3。經(jīng)測試，成型后的防割紗線(參見附圖1、2)具有很好的抗切割性能或防割性能(參見圖5中的曲線2)，其抗切割短裂強度達到了30cN/Tex。實施例2以實測值1125旦的高強聚乙烯無捻長絲為芯紗2，其斷裂強度為16克/旦；以實測值1420旦的芳綸纖維加捻長絲為外包紗1，捻度為21捻/10厘米，斷裂強度為17克/旦，芯紗2與外包紗1的體積比為0.1，采用帶有8個攜紗器4的二維編織機進行二維編織，編織角為45。。經(jīng)測試，成型后的防割紗線(參見附圖1、2)具有很好的抗切性能或防割性能(參見圖7中的曲線1)，其抗切割斷裂強度達到了22cN/Tex。表1防割紗線研究實驗采用原料規(guī)格明細表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表l中的符號說明S-長絲，無捻；T-加捻紗；P-股線；B-二維編織外包紗；K-芳綸(較粗，800旦以上)；HP-高強聚乙烯；HG-高強玻璃纖維；GG-普通玻璃纖維；C-碳纖維；N-尼龍；GK-芳綸(較細，150旦到200旦)8-8錠；16-16錠。權(quán)利要求1.一種防割紗線，其特征在于該防割紗線是采用二維編織成型方法制造出來的皮芯復合紗線，其芯紗為高強聚乙烯纖維無捻長絲，細度為400-1200旦；其外包紗為芳綸纖維長絲弱捻紗，捻度≤25捻/10厘米，細度為150-200旦；所述芯紗與外包紗的體積比為0.05-0.5，并且采用編織角為β的二維編織成型方法使外包紗均勻包縛在芯紗外面，所述編織角β為15-45°，該二維編織成型方法使用的二維編織機的攜紗器個數(shù)為8-16中的偶數(shù)個。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防割紗線，其特征在于該防割紗線以高強聚乙烯無捻長絲為芯紗；以芳綸纖維加捻長絲為外包紗，捻度為24捻/10厘米；芯紗與外包紗的體積比為0.25，采用帶有8個攜紗器的二維編織機和編織角為45。的二維編織成型方法編織制造。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防割紗線，其特征在于該防割紗線以高強聚乙烯無捻長絲為芯紗；以芳綸纖維加捻長絲為外包紗，捻度為21捻/10厘米；芯紗與外包紗的體積比為0.1，采用帶有8個攜紗器的二維編織機和編織角為45。的二維編織成型方法編織制造。全文摘要本發(fā)明涉及一種防割紗線，其特征在于該防割紗線是采用二維編織成型方法制造出來的皮芯復合紗線，其芯紗為高強聚乙烯纖維無捻長絲，細度為400-1200旦；其外包紗為芳綸纖維長絲弱捻紗，捻度≤25捻/10厘米，細度為150-200旦；所述芯紗與外包紗的體積比為0.05-0.5，并且采用編織角為β的二維編織成型方法使外包紗均勻包縛在芯紗外面，所述編織角β為15-45°，該二維編織成型方法使用的二維編織機的攜紗器個數(shù)為8-16中的偶數(shù)個。本發(fā)明防割紗線具有良好的抗切割性能。文檔編號D02G3/36GK101235577SQ20081005232公開日2008年8月6日申請日期2008年2月26日優(yōu)先權(quán)日2008年2月26日發(fā)明者劉梁森,姜亞明,蕊畢申請人:天津工業(yè)大學