一种变弹性导电纱线及其制备方法与流程

1.本发明属于纺纱技术领域，涉及柔性可穿戴电子器件技术领域，特别涉及一种变弹性导电纱线的制备方法。
技术背景
2.随着科学技术的进步，智能可穿戴设备越来越多的走进人们的日常生活中。可穿戴技术通过融合纺织、材料、传感器、人工智能、互联网等技术，对人体相关信息进行收集、处理和反馈，制备应用于纺织服装领域的智能可穿戴产品，实现监测人体健康、信息传递、通信、人机交互等特定功能，增加服装的功能性、舒适性和时尚性。可穿戴技术成为商业、医学、军事和航空航天等领域的研究热点。尤其在可穿戴感知手套、可穿戴体育用品、特种用可穿戴设备、时尚性可穿戴设备等方向具有广阔的应用前景。导电材料则是可穿戴设备中连接元器件之间必不可少的材料，因用于可穿戴设备，柔性、可拉伸性是是两个重要的指标，因此，本身作为柔性材料的纺织纤维，将其与导电材料复合制备柔性导电材料是目前应用最多且效果最好的方法。
3.目前，纤维基柔性导电纱线多采用两种制备方法：一种是外层为纺织纤维，内层为导电材料的复合结构纱；另一种是在纱线外层涂覆导电介质。后者需要科学的设计织物结构实现人体接触服装的电绝缘性要求，应用受到限制，且在拉伸变形时，电阻值不稳定，很难实现同时具备导电性、柔性、且在发生变形时保持电阻不变的性能。
4.本发明利用包覆纱技术，将导电包芯纱包覆在弹性纤维长丝的表面，且导电包芯纱在弹性纤维长丝表面包覆时，根据弹性纤维长丝牵伸倍数的变化规律，在一个循环周期内，弹性纤维长丝牵伸倍数逐渐增大，使得不同纱段的纱线的拉伸及回复性能有所差异。在一定范围内，弹性纤维长丝牵伸倍数越大，纱线的可拉伸性增大。本发明的变弹性导电纱线，导电包芯纱呈螺旋状包覆在弹性纤维长丝表面，在拉伸该导电纱线时，螺旋缠绕在弹性纤维长丝表面的导电包芯纱彼此之间绝缘，且能够沿所述弹性纤维长丝的延伸方向延伸运动，兼具导电性、柔性、变形时电阻稳定的性能。可广泛应用于可穿戴设备领域，尤其适合应用于手肘、膝盖等对弹性性能要求不一致的部位。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种弹性可变，且兼具柔性及电阻稳定性的导电纱线及其制备方法。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
7.s1，采用环锭纺纺制导电包芯纱，利用环锭纺细纱机，将预定量的纤维粗纱经喇叭口喂入后进入牵伸区牵伸，牵伸后得到的纤维须条被前罗拉按压；
8.导电纤维长丝经第一退绕机构、第一导丝轮后，从前罗拉口喂入，与纤维须条加捻包缠形成导电包芯纱；所述导电包芯纱的芯纱为导电纤维长丝，所述导电包芯纱的外包层为纤维粗纱；
9.s2，采用环锭纺制备弹性导电纱，导电包芯纱与弹性纤维长丝分别对应经第二退绕机构和第二导丝轮、第三退绕机构和第三导丝轮，同时从第二前罗拉口喂入，加捻包缠形成弹性导电纱。所述弹性导电纱线的芯纱为弹性纤维长丝，所述弹性导电纱线的外包层为导电包芯纱。
10.所述导电包芯纱经过的第二退绕机构中导丝辊的速度保持不变，使导电包芯纱的牵伸倍数不变；所述弹性纤维长丝经过的第三退绕机构中导丝辊的速度呈周期性变化，使弹性纤维长丝的牵伸倍数呈周期性变化。
11.作为优选的技术方案：
12.如上所述的一种变弹性导电纱线及其制备方法，所述纤维粗纱为导电性能差，力学性能优异的短纤维，如涤纶、尼龙；所述导电纤维长丝为导电性能优良的金属长丝或镀层导电纤维长丝。
13.如上所述的一种变弹性导电纱线及其制备方法，所述弹性纤维长丝牵伸倍数的周期性变化，其周期性变化规律为：
[0014][0015]
其中，r指弹性纤维长丝牵伸倍数，纱线长度变化的一个周期为l1 l2 l3，l1、l2、l3分别为一个周期内不同区段的长度，l为纱线在一个周期内所处的长度位置。
[0016]
如上所述的一种变弹性导电纱线及其制备方法，所述l1的长度为1～3cm，l2的长度为3～5cm，l3的长度为1～3cm。
[0017]
如上所述的一种变弹性导电纱线及其制备方法，所述变弹性导电纱线由导电包芯纱包覆弹性纤维长丝而成，所述导电包芯纱由短纤包覆导电纤维长丝而成，短纤起绝缘及增加柔性的作用，导电包芯纱纱支范围为10～60英支。
[0018]
本发明提供了一种变弹性导电纱线，其不同纱段的可拉伸性及回弹性随弹性纤维长丝牵伸倍数的不同而有所差异，兼具柔性及电阻稳定性，适用于可穿戴设备中手肘、膝盖等对弹性要求不一致的部位。
[0019]
本发明提供了所述导电纱线的制备方法，所述制备方法包括导电包芯纱的制备，变弹性导电纱线的制备。利用弹性纤维长丝退绕机构中导丝辊速度的周期性变化，使得弹性纤维长丝牵伸倍数产生周期性变化，从而使不同纱段导电纱线的可拉伸性及回弹性产生差异。
[0020]
本发明的有益效果为：本发明变弹性导电纱线的外包纱为导电包芯纱，导电包芯纱以具有纤维柔性特点的导电长丝为芯纱，以纺织短纤为外包纱，使得导电长丝表面绝缘的同时仍保留柔性；本发明变弹性导电纱线的芯纱为弹性纤维长丝，弹性纤维长丝牵伸倍数在不同纱段呈周期性变化，不同纱段对弹性纤维长丝的弹性利用程度不同，使得制得导电纱线不同纱段的可拉伸性及回弹性有所差异，在用做可穿戴设备的智能导线、柔性电极等方面具有极大的优势，特别适合用于手肘、膝盖等对弹性要求不一致的部位。
附图说明
[0021]
图1为本发明变弹性导电包芯纱的制备方法中步骤s1的工艺示意图。
[0022]
图2为本发明变弹性导电包芯纱的制备方法中步骤s2的工艺示意图。
[0023]1‑
粗纱；2
‑
导纱钩；3
‑
喇叭口；4
‑
后罗拉牵伸对；5
‑
中罗拉牵伸对；61
‑
前上皮辊；62
‑
前下罗拉；7
‑
导电纤维长丝；8
‑
导纱钩；9
‑
细纱管；10
‑
导电包芯纱；11
‑
导纱钩；12
‑
第一导丝轮；13
‑
弹性纤维长丝；21
‑
导纱钩；22
‑
第二导丝轮；31
‑
第三退绕机构；32
‑
第三导丝轮；100
‑
变弹性导电包芯纱。
具体实施方式
[0024]
为了更清楚的说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的变弹性导电纱线及其制备方法做进一步的说明。
[0025]
一种变弹性导电纱线及其制备方法，包括如下步骤：
[0026]
s1，采用环锭纺纺制导电包芯纱，采用如图1所示的装置，将预定量的纤维粗纱经喇叭口喂入后进入牵伸区牵伸，牵伸后得到的纤维须条被前罗拉按压；导电纤维长丝经第一退绕机构、第一导丝轮后，从前罗拉口喂入，与纤维须条加捻包缠形成导电包芯纱；所述导电包芯纱的芯纱为导电纤维长丝，外包层为纤维粗纱；
[0027]
s2，采用环锭纺制备弹性导电纱，采用如图2所示的装置，导电包芯纱与弹性纤维长丝分别对应经第二退绕机构和第二导丝轮、第三退绕机构和第三导丝轮，同时从第二前罗拉口喂入，加捻包缠形成弹性导电纱。所述弹性导电纱线的芯纱为弹性纤维长丝，外包层为导电包芯纱。所述导电包芯纱经过的第二退绕机构中导丝辊的速度保持不变，使导电包芯纱的牵伸倍数不变；所述弹性纤维长丝经过的第三退绕机构中导丝辊的速度呈周期性变化，使弹性纤维长丝的牵伸倍数呈周期性变化，其周期性变化规律为：
[0028][0029]
其中，r指弹性纤维长丝牵伸倍数，纱线长度变化的一个周期为l1 l2 l3，l1、l2、l3分别为一个周期内不同区段的长度，l为纱线在一个周期内所处的长度位置。
[0030]
实施例1
[0031]
导电包芯纱外包层为1.2d*38mm涤纶短纤，芯层为25d镀银尼龙纱，经环锭纺方法纺制而成，导电包芯纱的纱线支数为32s，捻度为800捻/米；弹性纤维长丝为40d氨纶，l1的长度为2cm，l2的长度为4cm，l3的长度为2cm。
[0032]
制得的变弹性导电纱线l1段的最小弹性断裂伸长率为20％，在50g负荷下弹性回复率为55％，l2段的最小弹性断裂伸长率为30％，在50g负荷下弹性回复率为45％，l3段的最小弹性断裂伸长率为25％，在50g负荷下弹性回复率为50％。在整体拉伸变形率为30％时，所述变弹性导电纱线的电阻变化率在6％以内。
[0033]
实施例2
[0034]
导电包芯纱外包层为1.2d*38mm锦纶短纤，芯层为50d镀银尼龙纱，经环锭纺方法纺制而成，导电包芯纱的纱线支数为21s，捻度为800捻/米；弹性纤维长丝为70d氨纶，l1的
长度为3cm，l2的长度为5cm，l3的长度为3cm。
[0035]
制得的变弹性导电纱线l1段的最小弹性断裂伸长率为25％，在50g负荷下弹性回复率为65％，l2段的最小弹性断裂伸长率为35％，在50g负荷下弹性回复率为55％，l3段的最小弹性断裂伸长率为30％，在50g负荷下弹性回复率为60％。在整体拉伸变形率为30％时，所述变弹性导电纱线的电阻变化率在6％以内。
[0036]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述只是说明本发明的原理。任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，不经过创造性劳动想到的变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。本发明的保护范围应以权利要求书所限定的保护范围为准。