氧化铝复合纱线的成型方法及包缠装置

本发明涉及特种纤维，尤其涉及一种氧化铝复合纱线的成型方法及包缠装置。

背景技术：

1、氧化铝长丝纤维具有高强度、高模量、超常的耐热性和耐高温氧化性，主要应用于高温隔热材料、高强度复合材料、过滤材料、电子器件绝缘材料以及耐火材料等，但是氧化铝长丝纤维的成本相对较高。氧化铝长丝在织造过程中损伤大，若用短纤维纱线包缠在长丝外侧，则能增强其使用寿命同时降低成本。但是氧化铝使用温度高，普通纤维无法在高温环境保持稳定。氧化铝短纤维满足使用要求，将其与氧化铝长丝纤维复合，不仅可以有效提升纱线的强度，增强使用寿命，同时能降低成本。但是氧化铝短纤维韧性差，抱和力差，在纺纱过程中容易损伤，导致其难以进行纺纱。

2、近年来，研究者们对复合纱线的制备进行了大量的研究工作。公开号为cn108728959a的专利提供了一种双组份高效抗菌消臭的纱线及其制备方法和应用，该纱线由z向加捻的铜改性聚丙烯腈纤维与主纤维共混纺纱制得，主纤维包括棉纤维、涤纶纤维、粘胶纤维或莫代尔纤维，纺纱加工工序中，主纤维和铜改性聚丙烯腈纤维共混，梳理，再进行并条，粗纱，细纱，后加工等步骤，得到双组份高效抗菌消臭的纱线，将两根纱线s向加捻形成股线。通过共混可以辅助成纱，然而该方法制备过程需要进行牵伸加捻工艺，而氧化铝短纤维脆性较大，进行牵伸加捻可能使其断裂，因此，该方法不适用于脆性较大的氧化铝短纤维。

3、公开号为cn110055647a的专利提供了一种反向双层包缠结构负泊松比纱线及四通道空心锭纺纱装置，应用两根高模、低伸长的长丝纤维对柔性蓬松的短纤须条进行反向包缠，形成复合纱线的自锁结构，低张力时短纤须条呈直线被长丝包缠，高张力时短纤须条呈螺旋线反向包缠长丝。然而该装置无法有效控制张力，导致在包缠过程中张力的变化会引起包缠方向的变化，从而影响包缠效果。此外，张力的多次变化可能导致氧化铝短纤维条的断裂。

4、公开号为cn111455505a的专利提供了一种短纤维/长丝交缠复合纺纱装置及方法，将短纤维条和长丝悬挂于悬挂架上，分别通过牵伸装置和张力器，送入交缠混合器中，交缠复合器产生的涡流旋转空气能吹散长丝纤维束，并使长丝中纤维与短纤维纱产生交缠复合，然后输入至加捻卷绕机构中。该方法虽然可以控制张力，但需要将短纤维条导入牵伸装置中，依然不适用于氧化铝长丝与短纤复合纱线的制备。

5、授权公告号为cn101124355b的专利公开了一种混杂碳纤维细纱和使用了该混杂碳纤维细纱的混杂碳纤维细纱织物，该纱线芯部是长碳纤维，周围是短碳纤维，纺纱过程中涉及多次牵伸，这会对氧化铝短纤维造成损害。

6、目前长丝与短纤维复合纺纱的改进方法主要集中在细纱机前罗拉前后的位置上，采用不同的方式形成包芯结构、长丝包缠短纤维结构或两种结合的包芯包缠结构。然而，这些方法多采用加捻捻回的方式，会导致纱线经历二次加捻或解捻过程。特别是对于短纤维纱线而言，其纱线强力主要来源于捻度，二次加捻或解捻会对纱线的力学性能造成损伤，而氧化铝短纤维纱线由于抗剪切力较小，容易发生断裂。而且包纱过程中的牵伸工艺会导致氧化铝短纤维断裂。可见，现有技术无法解决氧化铝短纤维纱线脆性大，成纱困难的问题。

7、有鉴于此，有必要设计一种改进的氧化铝复合纱线的成型方法及包缠装置，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种氧化铝复合纱线的成型方法及包缠装置，成型方法可以改善氧化铝短纤维纱线相对脆弱易断裂，不易成纱，以及纱线复合过程中张力变化明显的问题，最终获得力学性能良好的氧化铝长丝短纤维复合纱线，增加氧化铝长丝的使用寿命。包缠装置相比于传统的轴心旋转式包缠装置，放纱机构上的石英长丝或复合包缠纱线不会沿轴向扭转，从而不会损坏石英长丝或复合包缠纱线，使得包缠效果好。

2、为实现上述发明目的，本发明提供了一种氧化铝复合纱线的成型方法，先将氧化铝短纤维和第二纤维共混、梳理，得到粗条；接着将多根所述粗条并条，得到氧化铝短纤维条；再将石英长丝包裹在所述氧化铝短纤维条外侧经牵伸，得到复合包缠纱线；最后将所述复合包缠纱线包裹在氧化铝长丝外侧，得到氧化铝复合纱线。

3、作为本发明的进一步改进，包括如下步骤：

4、s1.将氧化铝短纤维和第二纤维按顺序抓取、共混、梳理后，得到粗条；

5、s2.将步骤s1得到的若干根所述粗条通过并条装置合并，得到氧化铝短纤维条；

6、s3.将步骤s2得到的所述氧化铝短纤维条和石英长丝通过包缠装置，使所述石英长丝包裹于所述氧化铝短纤维条外侧，经牵伸装置牵伸后得到复合包缠纱线；

7、s4.将步骤s3得到的所述复合包缠纱线和氧化铝长丝通过所述包缠装置，使所述复合包缠纱线包裹于所述氧化铝长丝外侧，得到氧化铝复合纱线。

8、作为本发明的进一步改进，步骤s1中，所述第二纤维为玻璃纤维、棉纤维、麻纤维、羊毛、腈纶纤维、聚芳醚纤维、聚四氟乙烯纤维中的一种或多种。

9、作为本发明的进一步改进，步骤s3中，所述牵伸装置的牵伸倍数为2-5倍。

10、本发明还提供了一种上述所述的包缠装置，包括驱动电机和与所述驱动电机连接的行星旋转盘；所述行星旋转盘包括行星架以及设置于所述行星架上的内齿轮、中心齿轮和行星轮；所述内齿轮位于外圈，所述中心齿轮位于所述内齿轮的中心，所述行星轮设置于所述内齿轮和所述中心齿轮之间、且同时与所述内齿轮和所述中心齿轮啮合连接；所述中心齿轮的中心设有贯穿所述中心齿轮和所述行星架的空心轴，所述行星轮上设有放纱机构；所述氧化铝短纤维条穿过所述空心轴，所述石英长丝缠绕在所述放纱机构上，所述驱动电机工作，带动所述中心齿轮转动，进而带动所述行星轮自传同时绕所述中心齿轮公转，将所述石英长丝包裹在所述氧化铝短纤维条上；

11、或者，所述氧化铝长丝穿过所述空心轴，所述复合包缠纱线缠绕在所述放纱机构上，所述驱动电机工作，将所述复合包缠纱线包裹在所述氧化铝长丝上。

12、作为本发明的进一步改进，所述放纱机构包括设置于所述行星轮中心的棘轮、位于所述棘轮上方的放纱筒以及用于控制所述棘轮的启停的自动升降机构。

13、作为本发明的进一步改进，所述自动升降机构包括固定轴以及从上到下依次设置于所述固定轴上的螺母、滑块以及压缩弹簧，所述滑块上安装有第二导纱勾和倾斜设置的铰链；当缠绕在所述放纱筒上的石英长丝或者复合包缠纱线在放纱过程中处于松弛状态时，所述滑块下降，使所述铰链靠近所述棘轮的一端卡合在所述棘轮的齿轮上，进而使所述棘轮停止转动；当缠绕在所述放纱筒上的石英长丝或者复合包缠纱线在放纱过程中张紧状态时，所述滑块上升，使所述铰链从所述棘轮的齿轮上脱离，进而使所述棘轮继续转动。

14、作为本发明的进一步改进，所述驱动电机的输出轴上设有主动齿轮，所述主动齿轮啮合连接有从动齿轮；所述从动齿轮和所述中心齿轮同轴设置，所述空心轴依次贯穿所述中心齿轮、所述行星旋转盘以及所述从动齿轮；所述中心齿轮和所述空心轴之间设有胀紧套，所述驱动电机工作，带动所述主动齿轮转动，从而带动所述从动齿轮转动，进而带动所述中心齿轮转动。

15、作为本发明的进一步改进，所述行星架的上下两侧均设置第一导纱勾，所述第一导纱勾的中心与所述空心轴的中心同轴设置，所述第一导纱勾用于导引所述氧化铝短纤维条或者所述氧化铝长丝；所述行星轮上设有用于导引所述石英长丝或者所述复合包缠纱线的第三导纱勾。

16、作为本发明的进一步改进，还包括用于安装所述驱动电机和所述行星旋转盘的支撑架。

17、本发明的有益效果是：

18、(1)本发明提供的氧化铝复合纱线的成型方法，先将氧化铝短纤维和第二纤维共混、梳理，得到均匀松散的粗条；接着将多根粗条并条，提高其拉伸强度，得到氧化铝短纤维条；再将石英长丝包裹在氧化铝短纤维条外侧经牵伸，进一步增加其强度，防止后续牵伸和包缠工艺而断裂，得到复合包缠纱线；最后将复合包缠纱线包裹在氧化铝长丝外侧，得到力学性能优异、且耐高温的氧化铝复合纱线。本发明的成型方法，可以改善氧化铝短纤维纱线相对脆弱易断裂，不易成纱，以及纱线复合过程中张力变化明显的问题，最终获得力学性能良好的氧化铝长丝短纤维复合纱线。同时采用氧化铝短纤维形成纱线，短纤维纱线较长丝便宜，减少了长丝的用量，降低了生产成本。另外，通过长丝与短纤纱线复合以及牵伸工艺，提升了氧化铝复合纱线的线密度。

19、(2)本发明提供的包缠装置，通过设置驱动电机和行星旋转盘，使行星旋转盘上的行星轮自传的同时绕中心齿轮公转，从而使放纱机构上的石英长丝或者复合包缠纱线获得张力，进而将石英长丝或者复合包缠纱线以非轴心旋转式包覆方式均匀包裹于氧化铝短纤维条或者氧化铝长丝表面。本发明的包缠装置相比于传统的包缠装置(传统的包缠装置包缠纱线与被包缠纱线在同一轴线上，即轴心旋转式包覆)，放纱机构上的石英长丝或复合包缠纱线不会沿轴向扭转，从而不会损坏石英长丝或复合包缠纱线，使得包缠效果好。

20、(3)本发明提供的包缠装置通过设置自动升降机构。利用棘轮和铰链的运动配合，可以实现石英长丝或复合包缠纱线张力的均匀控制，在解缠时不会加捻或解捻，进一步提高包缠效果。