本發(fā)明涉及可負泊松比變形的復(fù)合紗及其復(fù)合紡紗技術(shù)，是反常態(tài)的負泊松比紡織品及其制備新技術(shù)。

背景技術(shù)：

負泊松比紗線是指沿紗線軸向拉伸時，紗線徑向會發(fā)生非常態(tài)收縮的膨脹變形，即紗線的外觀直徑會因拉伸而變粗的紗線。

相近的有美國專利(phook，usesofauxeticfibers，專利號：us8002879b2，2011)主要內(nèi)容為負泊松比纖維集合體的物理特征指標以及負泊松比纖維集合體的各類用途。此類負泊松比纖維體可用于：互聯(lián)的負泊松比纖維體集合，可以是平行排列的纖維集合體、機織物、針織物、非織造布、氈等織物形式，或這些織物的多層疊合體。其定義的組成成分包括兩種，第一組份為高彈性模量的長絲材料，如碳纖維、玻璃纖維、凱夫拉、芳綸纖維、聚酯纖維、bet纖維或天然纖維棉等；第二組份為彈性模量低于第一組份彈性模量的長絲材料，如硅氧烷橡膠、天然橡膠或者尼龍纖維等。此專利涉及內(nèi)容包含負泊松比紗線、負泊松比織物以及由以上材料復(fù)合而成的負泊松比復(fù)合材料，并列舉了以上專利產(chǎn)品的各種應(yīng)用以及應(yīng)用方法。例如，利用負泊松比材料的多孔性儲存抗菌劑用于醫(yī)學領(lǐng)域，利用多層負泊松比織物疊加進行高氣壓分散等。但此專利均用長絲、且第二組分的構(gòu)成材料僅局限于彈性長絲，并且為主要強調(diào)的是對負泊松比材料多孔性的形成方法與應(yīng)用，專利中并未涉及負泊松比紗線的具體紡紗方法。

美國專利(m.kburns，j.rwright，k.eevans，fibrousassembly，專利號：us201i/0209557a1)也提供了一種負泊松比的纖維集合體，該纖維集合體涉及包括兩種組份的負泊松比紗線，但其組成均采用化纖長絲與上述專利相同。該專利中給出了負泊松比紗線的結(jié)構(gòu)為彈性相對較小的組份以螺旋的形式纏繞在彈性相對較大的組份(芯紗)上。同時，該專利中明確地給出了芯紗的線密度、直徑大小以及被包繞角度。但在負泊松比紗線的紡制上，僅簡單地描述為將較高模量的長絲纏繞在彈性較好的芯紗上，并沒有實現(xiàn)連續(xù)同一紡紗機的紡紗工藝方法，且在對負泊松比紗線組成成分的選擇范圍相對較窄，僅限于長絲。

美國專利(wanduklee，sangsoolee，cholwohkoh，jinheo，moisturesensitiveauxeticmaterial，專利號：us0039088a1，2011)提出的材料的負泊松比效應(yīng)為對濕度敏感的包纏長絲在外部濕度變化時產(chǎn)生收縮，導致芯紗彎曲，引起紗線直徑增大。專利中涉及到對負泊松比紗線結(jié)構(gòu)的描述，并未提出具體的紡紗裝置及方法，且該紗線結(jié)構(gòu)易存在捻度不勻及穩(wěn)定性等問題。

中國專利(胡紅，劉世瑞，專利號：cn103361811a，2013)提出了一種負泊松比紗線結(jié)構(gòu)及其制造方法。該紗線結(jié)構(gòu)通過將拉伸模量較大的第一紗線和拉伸模量較小的第二紗線相間排列同時喂入槽孔，并在轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動下匯聚加捻形成負泊松比紗線，當受到拉伸作用時，兩組紗線相互擠壓因模量不同產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)移，從而達到負泊松比效應(yīng)。該方法要求第一紗線和第二紗線根數(shù)相同且均在2根以上，由于該紗線結(jié)構(gòu)主要通過對各組分的加捻作用形成，因此為了提供紗線的成形結(jié)構(gòu)，對紗線種類的選擇局限性強，同時也限制了負泊松比紗線的應(yīng)用領(lǐng)域。同時，在復(fù)合紡紗的機構(gòu)和原理上完全不同。

w.miller等人在文章(wmiller，p.bhook，c.wsmith，xwang，k.eevans，themanufactureandcharacterizationofanovel，lowmodulus，negativepoisson’sratiocomposite，compositesscienceandtechnology，2009(69)：651-655)中首次給出了負泊松比紗線的概念，稱其結(jié)構(gòu)為雙螺旋紗，并采用細度較小的超高分子聚乙烯長絲作為包繞紗，細度較大的聚氨酯長絲作為芯紗進行了試驗驗證。其只是提供了理論結(jié)構(gòu)和采用最為容易倂絲，即均為長絲的方法，實施了聚乙烯長絲包繞氨綸長絲的負泊松比紗線的成形。

j.r.wright等人(j.rwright，k.eevans，m.rsloan，thehelicalauxeticyarn-anovelstructureforcompositesandtextiles；geometry，manufactureandmechanicalproperties，mechanicsofmaterials，2011(43)：476-486)給出了一種簡易的負泊松比紗線的成形方法，設(shè)備主要有喂入卷軸裝置、包繞卷軸裝置、卷繞軸裝置以及三者各自的驅(qū)動電機裝置。芯紗從喂入軸以某一固定速度退繞下來平行穿過有中心孔眼的包繞軸，包繞軸垂直于喂入軸轉(zhuǎn)動，包纏紗從包繞軸退繞下來，經(jīng)導紗鉤及張力裝置后在卷繞軸前與芯紗以一定的角度匯聚并在包繞軸的帶動下發(fā)生包繞，勻速纏繞在卷繞軸上，從而形成負泊松比紗線。喂入軸與卷繞軸相互平行，包繞軸垂直位于兩者之間。

j.r.wright等人(j.rwright，m.kburns，ejames，m.rsloan，k.eevans，onthedesignandcharacterizationoflow-stiffnessauxeticyamsandfabrics，textileresearchjournal，2012，82(7)：645-654)在文章中提到的紡制負泊松比紗線方法的基礎(chǔ)上，采用聚酯纖維、聚酰胺纖維分別與橡膠絲組合而成的負泊松比紗線，對該類紗線的物理機械性能進行了研究，并以此為依據(jù)得出了影響負泊松比效應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)；w.miller等人(w.miller，z.ren，c.wsmith，k.eevans，anegativepoisson’sratiocarbonfibercompositeusinganegativepoisson’sratioyarnreinforcement，compositesscienceandtechnology，2012(72)：761-766)采用碳纖維束與尼龍長絲復(fù)合的螺旋包纏紗及其復(fù)合材料也具備負泊松比效應(yīng)。此兩者著重研究了其負泊松比性能，即只提供紗線，并未在紡紗方法上做任何論述。

周銘的碩士論文(周銘.負泊松比紗線的結(jié)構(gòu)成形及建模表征.東華大學，2014.)圍繞負泊松比紗線的設(shè)計、制備與理論分析，基于有限元分析法探討具有負泊松比效應(yīng)的紗線的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并利用帶有超喂裝置和開槽前羅拉的環(huán)錠紡紡紗設(shè)備制備負泊松比紗線，并通過建立紗線拉伸條件下的幾何結(jié)構(gòu)模型，明晰紗線負泊松比效應(yīng)的原因。

s.bhattacharya等人(bhattacharyas，zhanggh，ghitao，evanske.thevariationinpoisson’sratiocausedbyinteractionsbetweencoreandwrapinhelicalcompositeauxeticyams.compositesscienceandtechnology.2014，102：87-93.)在螺旋結(jié)構(gòu)拉脹紗的基礎(chǔ)上討論了包纏紗與芯紗的模量差引起的芯紗的凹陷效應(yīng)以及其對紗線泊松比的影響，同時通過選擇合適的紗線模量與結(jié)構(gòu)參數(shù)得到了負泊松比為-13.52的拉脹紗。

teik-chenglim(limt-c.semi-auxeticyarns.physicastatussolidi(b).2014，251：273-280.)提出了一種半拉脹紗線的結(jié)構(gòu)和成形方法，即將不可伸長的細線組分以三角形的模式貫穿在較粗且具有彈性的組分中，紗線在拉伸作用下，在豎直方向上具有拉脹效應(yīng)，而在水平方向上為普通的紗線特點。同時也對兩個平面方向上的泊松比進行了對比分析。除了三角形模式之外，還提出了一些其它的方式，如梯形波形、矩形波形和正弦波形等。

g.h.zhang等人(zhanggh，ghitao，evanske.thefabricationandmechanicalpropertiesofanovel3-componentauxeticstructureforcomposites.compositesscienceandtechnology.2015，117：257-267.)提出了一種新型的三組分拉脹紗，即剛性包纏紗作為第一組分螺旋纏繞在第二組分彈性芯紗上，并由第三組分進行管狀涂層處理。其中采用具有捻度的超高分子量聚乙烯復(fù)絲作為包纏紗，經(jīng)過脫氣、成膜固化處理的硅橡膠凝膠作為芯紗，最后用硅橡膠凝膠以成膜的方式進行管狀涂層，主要討論了涂層厚度對紗線泊松比及力學性能的影響。文中提出的紗線結(jié)構(gòu)在一定程度上可以提高其穩(wěn)定性，但同時也限制了其拉脹效應(yīng)的大小，在實際生產(chǎn)中以及應(yīng)用方面都具有較大的局限性。

apurvsibal等人(sibala，rawala.designstrategyforauxeticdualhelixyarnsystems.materialsletters.2015，161：740-742.)通過對不同細度紗線制備得到的雙螺旋拉脹紗的負泊松比的研究，提出可以簡單地通過減小紗線直徑至微米到納米尺度來獲得較大負泊松比的雙螺旋拉脹紗。

g.h.zhang等人(zhangg，ghitao，linc，evanske.varyingtheperformanceofhelicalauxeticyarnsbyalteringcomponentpropertiesandgeometry.compositestructures.2016，140：369-377.)對螺旋拉脹紗三個關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)參數(shù)，即芯紗與包纏紗的直徑比、初始包纏角和各組分模量進行了一系列的研究，并得出結(jié)論為較大的直徑比、較小的包纏角和較大的模量差并合理配置可以得到較大范圍的拉脹效應(yīng)以擴大紗線的應(yīng)用領(lǐng)域。

綜上所述，以上給出的專利和已有的研究，均有以下兩個問題沒有涉及或解決：第一，負泊松比紗線能否突破僅在最為簡單的彈性長絲/長絲組合中制備的限制，走向更為實用的短纖須條/長絲的復(fù)合結(jié)構(gòu)紗，因為短纖維紗通常更軟、更易變形，而很難得不到較高的負泊松比，甚至負的泊松比；第二，負泊松比紗線的成形還只是一般的長絲/長絲復(fù)并的間斷式生產(chǎn)制造，能否在傳統(tǒng)紡紗機上實現(xiàn)高模量長絲同步與高捻度、高彈性成紗的短纖須條一步法復(fù)合紡紗，是負泊松比長/短復(fù)合結(jié)構(gòu)紗成形的關(guān)鍵技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何實現(xiàn)負泊松比復(fù)合紗線在傳統(tǒng)環(huán)錠細紗機上的加工制造。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種負泊松比紗的三軸系錐筒式復(fù)合紡紗裝置，其特征在于：包括環(huán)錠細紗機，環(huán)錠細紗機的前羅拉后側(cè)設(shè)有用于對短纖須條產(chǎn)生定位和集束作用的集束器，和用于控制彈力絲預(yù)張力及位置、將彈力絲喂入集束器、使其與短纖須條包纏形成有回彈功能的彈力紗的欠喂加彈器；環(huán)錠細紗機的前羅拉前側(cè)設(shè)有用于將剛性長絲束展開的展平板，和用于對剛性長絲束繼續(xù)展開并以設(shè)定包纏角喂入包繞、使彈力紗被剛性長絲束包纏形成負泊松比紗的錐筒；展平板上游設(shè)有用于使剛性長絲束產(chǎn)生因成紗螺旋軌跡所需超喂量的超喂器。

優(yōu)選地，所述展平板上設(shè)有用于展平剛性長絲束的展平槽，展平槽的槽面為雙曲面，即由垂直于剛性長絲束移動方向的展平曲面和順剛性長絲束移動方向的上頂曲面組成；展平槽上設(shè)有導向槽，展平槽下端連接用于對導向槽的上下位置和喂入方向進行調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)動位移桿。

優(yōu)選地，所述錐筒為圓臺形的、表面和內(nèi)壁光滑、并且表面帶有接續(xù)所述彈力紗所必須的引紗斜槽的錐筒；錐筒上端為進紗口，錐筒下端為出紗口，進紗口口徑大于出紗口，以保證進出彈力紗的通順與光滑化，同時使外表面的剛性長絲束能保持包繞張力和下滑展平；所述引紗斜槽的傾斜方向與剛性長絲束的包繞絲的螺旋方向交叉，以回避包繞絲的滑入。

優(yōu)選地，所述超喂器為能夠提供剛性長絲束包纏時所必須的螺旋軌跡相對于直線軌跡的超喂量的喂入裝置；所述超喂器的超喂比為(1-cosβ)/cosβ，其中，β為包纏角。

優(yōu)選地，所述集束器通過左右移動來調(diào)節(jié)短纖須條的定位和使短纖須條能相對集中呈圓形，以減少成紗的毛羽及加捻的不均勻。

優(yōu)選地，所述欠喂加彈器根據(jù)彈力紗的彈性要求，提供穩(wěn)定的預(yù)張力，即產(chǎn)生欠喂并控制與短纖須條的匯聚角θ1+θ2；其中，θ1為彈力絲的軸線與彈力紗的軸線的夾角，稱短彈力絲匯聚；θ2為短纖須條的軸線與彈力紗的軸線的夾角，稱短纖須條匯聚角。

優(yōu)選地，所述剛性長絲為高模量滌綸長絲、高模量丙綸長絲、芳綸長絲、高強高模聚乙烯長絲、碳纖維長絲、金屬絲、玻璃纖維長絲、玄武巖纖維長絲中的一種。

優(yōu)選地，所述短纖須條為常用紡織纖維、芳綸、芳砜綸、玄武巖纖維、金屬纖維中的一種短纖維紗條。

優(yōu)選地，所述彈力絲是為用于增大加捻成紗后的所述短纖須條的回彈性而引入的彈性纖維，用于與所述短纖須條包纏形成有形狀記憶功能的彈力紗。

本發(fā)明還提供了一種負泊松比紗的三軸系錐筒式復(fù)合紡紗方法，采用上述的負泊松比紗的三軸系錐筒式復(fù)合紡紗裝置，其特征在于，步驟為：

步驟一：三軸系同步喂入

剛性長絲束經(jīng)超喂器形成所需的超喂，喂入展平板的導向槽，此為軸i；短纖須條經(jīng)集束器定位和聚攏作用喂入前羅拉鉗口，此為軸ii；彈力絲經(jīng)欠喂加彈器施加預(yù)張力和調(diào)整定位后，喂入前羅拉鉗口，此為軸iii；

步驟二：匯聚成紗與展開包繞

同步從前羅拉鉗口輸出的軸ii短纖須條和軸iii彈力絲匯聚加捻成二軸系復(fù)合的彈力紗，然后彈力紗進入錐筒，并在由大到小的管內(nèi)壁作用下，毛羽向后倒伏和圓整光潔化；同步剛性長絲束在展平板的展開曲面的作用下展開，在上頂曲面的作用下，加大摩擦而展平，并以設(shè)定的角度及上下位置包繞于錐筒上，并在錐筒的斜面作用下沿錐筒外表面下滑，到達出紗口；

步驟三：包纏成負泊松比紗

從錐筒的出紗口輸出的光潔圓整的彈力紗，立即被剛性長絲束的包繞絲所包纏而形成三軸系復(fù)合的負泊松比紗。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

①在普通環(huán)錠細紗機上安裝一個由前上羅拉驅(qū)動或步進電機驅(qū)動的超喂機構(gòu)，就可以解決較細、松的剛性長絲束的喂入與穩(wěn)定包纏的問題，安裝方便，簡潔實用；

②剛性長絲束的超喂量可以方便地調(diào)節(jié)并穩(wěn)定輸出，以滿足剛性長絲束對有捻短纖須條的無或低張力的包纏；

③采用短纖須條位于紡程的中心軸且不發(fā)生偏向的中心狀態(tài)，以獲得最大的上傳捻度，即負泊松比復(fù)合結(jié)構(gòu)紗的捻度，使有捻短線須條更為緊密、彈性和圓整，并能提供最大的泊松比和最強的形狀記憶，既能產(chǎn)生螺旋、又能記憶復(fù)位伸直；

④采用松結(jié)構(gòu)的剛性長絲束，既能減少紡紗損傷和扁平化展開，又能在包纏彎曲中平整化而減少長絲束的可見直徑，使拉伸時的負泊松比更大；

⑤采用有捻短纖須條的粗和彈性與長絲束的細和剛性間的巧妙結(jié)合進行非對稱復(fù)合紡紗，賦予了該紗線不同于傳統(tǒng)紗線(軸向拉伸的正泊松比)的負泊松比性質(zhì)；

⑥本發(fā)明制造的負泊松比復(fù)合結(jié)構(gòu)紗具有更明顯的負泊松比效應(yīng)。

附圖說明

圖1是環(huán)錠細紗機超喂非對稱二(三)軸系負泊松比紗復(fù)合紡紗機構(gòu)的俯視圖；

圖2是環(huán)錠細紗機超喂非對稱二軸系負泊松比紗復(fù)合紡紗機構(gòu)的側(cè)視圖；

圖3是復(fù)合紡所得負泊松比復(fù)合結(jié)構(gòu)紗拉伸前后的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-剛性長絲束；2-超喂器，21-圓臺握持輥，22-調(diào)速羅拉，23-橋接羅拉；3-展平板，31-展平曲面，32-上頂曲面，33-導向槽，34-轉(zhuǎn)動位移桿；4-錐筒，41-引紗斜槽，42-進紗口，43-出紗口；5-短纖須條；6-集束器；7-彈力絲；8-欠喂加彈器，81-握持輥，82-張力盤；9-定位導紗鉤負泊松比紗，92-彈力紗；102-前羅拉鉗口。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。

下述各實施例的負泊松比復(fù)合結(jié)構(gòu)紗均采用本發(fā)明的機構(gòu)配置和工藝設(shè)置，如圖1和圖2所示。

負泊松比紗的三軸系錐筒式復(fù)合紡紗裝置，包括環(huán)錠細紗機，環(huán)錠細紗機的前羅拉后側(cè)設(shè)有用于對短纖須條5產(chǎn)生定位和集束作用的集束器6，和用于控制彈力絲7預(yù)張力及位置、將彈力絲7喂入集束器6、使其與短纖須條5包纏形成有回彈功能的彈力紗92的欠喂加彈器8；環(huán)錠細紗機的前羅拉前側(cè)設(shè)有用于將剛性長絲束1展開的展平板3，和用于對剛性長絲束1繼續(xù)展開并以設(shè)定包纏角喂入包繞、使彈力紗92被剛性長絲束1包纏形成負泊松比紗9的錐筒4；展平板3上游設(shè)有用于使剛性長絲束1產(chǎn)生因成紗螺旋軌跡所需超喂量的超喂器2。

超喂器2是由橋接羅拉23、被橋接羅拉23驅(qū)動的調(diào)速羅拉22、與調(diào)速羅拉22通過連接軸連接驅(qū)動并能卷繞握持剛性長絲束1的圓臺握持輥21等構(gòu)成。

展平板3上設(shè)有用于展平剛性長絲束1的展平槽，展平槽的槽面為雙曲面，即由垂直于剛性長絲束1移動方向的展平曲面31和順剛性長絲束1移動方向的上頂曲面32組成；展平槽上設(shè)有導向槽33，展平槽下端連接用于對導向槽33的上下位置和喂入方向進行調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)動位移桿34。

錐筒4為圓臺形的、表面和內(nèi)壁光滑、并且表面帶有接續(xù)所述彈力紗92所必須的引紗斜槽41的錐筒；錐筒上端為進紗口42，錐筒下端為出紗口43，進紗口口徑大于出紗口，以保證進出彈力紗92的通順與光滑化，同時使外表面的剛性長絲束1能保持包繞張力和下滑展平；所述引紗斜槽41的傾斜方向與剛性長絲束1的包繞絲的螺旋方向交叉，以回避包繞絲的滑入。

超喂器2為能夠提供剛性長絲束1包纏時所必須的螺旋軌跡相對于直線軌跡的超喂量的喂入裝置。

集束器6通過左右移動來調(diào)節(jié)短纖須條5的定位和使短纖須條5能相對集中呈圓形，以減少成紗的毛羽及加捻的不均勻。

欠喂加彈器由握持輥81和張力盤82組成。欠喂加彈器8根據(jù)彈力紗92的彈性要求，提供穩(wěn)定的預(yù)張力，即產(chǎn)生欠喂并控制與短纖須條5的匯聚角θ1+θ2；其中，θ1為彈力絲7的軸線與彈力紗92的軸線的夾角，稱短彈力絲匯聚；θ2為短纖須條5的軸線與彈力紗92的軸線的夾角，稱短纖須條匯聚角。

本發(fā)明的原理是，在常態(tài)下，較為剛性、相對較細軟、較高拉伸膜量的長絲束，外包纏于彈性較大、相對較粗硬、較低拉伸膜量的有捻短纖須條的復(fù)合結(jié)構(gòu)紗體，當該紗體受到拉伸作用時，剛性長絲束伸直，而有捻短纖須條由伸直狀態(tài)轉(zhuǎn)為螺旋包纏而變粗，形成該復(fù)合結(jié)構(gòu)紗體徑向的負泊松比變形。

所得的負泊松比復(fù)合結(jié)構(gòu)紗的基本結(jié)構(gòu)如圖3所示，在拉伸前是剛性長絲束1包纏彈力紗92的負泊松比復(fù)合結(jié)構(gòu)紗9；拉伸后即變?yōu)閺椓?2螺旋在外而剛性長絲束1卻伸直在內(nèi)，形成由粗細d+2d變粗為2d+d，其中d為包纏彈力紗92的直徑；d為剛性長絲束1的直徑。顯然，負泊松比復(fù)合紗9的粗細增加率δ為δ＝(d-d)/(d+2d)。

負泊松比紗的三軸系錐筒式復(fù)合紡紗方法，采用上述的負泊松比紗的三軸系錐筒式復(fù)合紡紗裝置，其特征在于，步驟為：

步驟一：三軸系同步喂入

剛性長絲束1經(jīng)超喂器2形成所需的超喂，喂入展平板3的導向槽33，此為軸i；短纖須條5經(jīng)集束器6定位和聚攏作用喂入前羅拉鉗口102，此為軸ii；彈力絲7經(jīng)欠喂加彈器8施加預(yù)張力和調(diào)整定位后，喂入前羅拉鉗口102，此為軸iii；

步驟二：匯聚成紗與展開包繞

同步從前羅拉鉗口102輸出的軸ii短纖須條5和軸iii彈力絲7匯聚加捻成二軸系復(fù)合的彈力紗92，然后彈力紗92進入錐筒4，并在由大到小的管內(nèi)壁作用下，毛羽向后倒伏和圓整光潔化；同步剛性長絲束1在展平板3的展開曲面31的作用下展開，在上頂曲面32的作用下，加大摩擦而展平，并以設(shè)定的角度及上下位置包繞于錐筒4上，并在錐筒4的斜面作用下沿錐筒4外表面下滑，到達出紗口43；

步驟三：包纏成負泊松比紗

從錐筒4的出紗口43輸出的光潔圓整的彈力紗92，立即被剛性長絲束4的包繞絲所包纏而形成三軸系復(fù)合的負泊松比紗9。

下述具體的所述負泊松比紗及其復(fù)合紡紗的實施例1-2是對不同纖維及線密度，即選用不同的剛性長絲束、不同短纖維的粗紗須條、不同的直徑比和不同的復(fù)合紡紗工藝參數(shù)，即錠速、前羅拉轉(zhuǎn)速、超喂羅拉轉(zhuǎn)速、捻度。按照本發(fā)明的環(huán)錠細紗機超喂非對稱三軸系復(fù)合紡紗機構(gòu)和紡紗方法進行，并紡制出具有負泊松比的復(fù)合結(jié)構(gòu)紗線。

對于紡制好的負泊松比紗，測量其有捻短纖須條平均直徑，長絲束平均直徑，負泊松比紗的外觀直徑；采用單紗強伸儀進行拉伸性能測試，并采用微焦高頻攝像儀記錄拉伸過程中紗線縱向、橫向的變化，計算紗線拉伸過程中的泊松比值v，是指紗線徑向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的比值的負值v＝εx/εy。其中εx為紗線的徑向應(yīng)變，εy為紗線的軸向應(yīng)變。具體實施例與復(fù)合紡紗工藝參數(shù)實施數(shù)據(jù)和成紗實測數(shù)據(jù)如表所示。

實施例1：紡制滌棉短纖+彈力絲/高強滌綸長絲復(fù)合的負泊松比復(fù)合結(jié)構(gòu)紗

采用上述本發(fā)明的超喂非對稱三軸系復(fù)合紡紗裝置與工藝，按照上述方式將彈力絲(氨綸)同軸喂入前羅拉鉗口并直接被滌棉短纖須條包纏，將高強滌綸長絲束喂入超喂機構(gòu)的圓臺握持輥對，而后超喂進入前羅拉鉗口，從前羅拉前鉗口輸出后以22°匯聚角與包纏有彈力絲的棉滌短纖須條匯聚加捻成紗，具體工藝參數(shù)和成紗實測數(shù)據(jù)如表中所示。紡制而成的(滌棉短纖+彈力絲)/高強滌綸長絲負泊松比復(fù)合結(jié)構(gòu)紗的物理機械性能參數(shù)如下。其中，當拉伸該滌棉短纖與氨綸絲的彈力包芯紗/高強滌綸長絲的復(fù)合結(jié)構(gòu)紗時，棉短纖與氨綸絲的彈力包芯紗由伸直變?yōu)槁菪獍p；高強滌綸長絲束由螺旋外包纏變?yōu)樯熘毙炯?，即該?fù)合結(jié)構(gòu)紗的徑向變形為正值、復(fù)合結(jié)構(gòu)紗的外觀直徑變粗，理論粗細增加率δ為0.76，呈負泊松比性質(zhì)，理論最大負泊松比為-0.3800；實測結(jié)果為-0.3667較高，說明該紗變粗的能力較大。而實測/理論負泊松比值小于1(0.965)的原因是因為理論泊松比值是在假設(shè)短纖維束與長絲束外觀直徑不變的前提下，而紗線在拉伸過程中滌棉短纖須條和氨綸絲均會發(fā)生因螺旋伸長引起的收縮和壓扁，使得滌棉短纖與氨綸絲的彈力包芯紗的外觀直徑d減小，因此實測/理論負泊松比的比值小于1，但彈力絲的收縮可以忽略不計，且彈性繃緊又降低了短纖維的相互滑移而導致的致彈力包芯紗的直徑減小和增大其復(fù)位性。

實施例2：紡制不銹鋼短纖+彈力絲/不銹鋼長絲復(fù)合的負泊松比復(fù)合結(jié)構(gòu)紗

采用上述本發(fā)明的超喂非對稱三軸系復(fù)合紡紗裝置與工藝，按照上述方式將彈力絲(耐高溫橡膠絲)同軸喂入前羅拉鉗口并直接被不銹鋼短纖須條包纏，將不銹鋼長絲束喂入超喂機構(gòu)的圓臺握持輥對，而后超喂進入前羅拉鉗口，從前羅拉前鉗口輸出后以58°匯聚角與包纏有耐高溫橡膠絲的不銹鋼短纖須條匯聚加捻成紗，具體工藝參數(shù)和成紗實測數(shù)據(jù)如表中所示。紡制而成的(不銹鋼短纖+彈力絲)/不銹鋼長絲負泊松比復(fù)合結(jié)構(gòu)紗的物理機械性能參數(shù)如下。其中，當拉伸該不銹鋼短纖與耐高溫橡膠絲的彈力包芯紗/不銹鋼長絲束的復(fù)合結(jié)構(gòu)紗時，不銹鋼短纖與耐高溫橡膠絲的彈力包芯紗由伸直變?yōu)槁菪獍p；不銹鋼長絲束由螺旋外包纏變?yōu)樯熘毙炯啠丛搹?fù)合結(jié)構(gòu)紗的徑向變形為正值、復(fù)合結(jié)構(gòu)紗的外觀直徑變粗，理論粗細增加率δ為0.8636，呈負泊松比性質(zhì)，理論最大負泊松比為-0.9805；實測結(jié)果為-0.9743較高，說明該紗變粗的能力較大。而實測/理論負泊松比值小于1(0.994)的原因是因為理論泊松比值是在假設(shè)短纖維束與長絲束外觀直徑不變的前提下，而紗線在拉伸過程中滌棉短纖須條和氨綸絲均會發(fā)生因螺旋伸長引起的收縮和壓扁，使得滌棉短纖與氨綸絲的彈力包芯紗的外觀直徑d減小，因此實測/理論負泊松比的比值小于1，但彈力絲的收縮可以忽略不計，且彈性繃緊又降低了短纖維的相互滑移而導致的致彈力包芯紗的直徑減小和增大其復(fù)位性。

環(huán)錠細紗機超喂非對稱三軸系復(fù)合紡紗工藝參數(shù)與紗線負泊松比性質(zhì)指標

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明任何形式上和實質(zhì)上的限制，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明方法的前提下，還將可以做出若干改進和補充，這些改進和補充也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。凡熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，當可利用以上所揭示的技術(shù)內(nèi)容而做出的些許更動、修飾與演變的等同變化，均為本發(fā)明的等效實施例；同時，凡依據(jù)本發(fā)明的實質(zhì)技術(shù)對上述實施例所作的任何等同變化的更動、修飾與演變，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。