一种强韧结构棉纱的制备方法

技术领域

本申请涉及纺织材料技术领域，特别涉及一种强韧结构棉纱的制备方法。

背景技术

棉是一种纤维素纤维，纤维素含量占95％左右，另外还少量的可溶性糖类、蜡质、蛋白质、脂肪、灰分等伴生物。棉纤维具有扁平、带状、自身转曲形态，横截面呈不规则的中空腰圆形。

棉纤维是一种应用最为广泛的天然纤维，在纺织原料中占据着重要地位。由于其纺织品亲肤柔软、吸湿性好等特点得到人们的喜爱。但是因为棉纱的力学性能较差，在生产织造的过程中经常会发生断纱等问题，从而导致了棉纱在纺织中应用受到了局限。

为了解决棉纱力学性能较差的缺点，目前常见的方法是将棉纱进行包浆和处理或与其他化学纤维混纺。包浆处理会消耗大量原料且后续还要进行退浆后处理；混纺技术可以较好的提高棉纱的力学性能，但是会影响其织物的手感，并且化纤的使用也会增加不可再生资源的消耗。

对于提高棉纱的力学性能，关键在于提高棉纤维自身的强度，以及增强棉纤维之间的抱合力。

发明内容

本申请的目的是提供一种强韧结构棉纱的制备方法，以解决如何在不与其他化学纤维混纺的基础上，提高棉纱力学性能的问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案为：

一方面，本申请提供了一种强韧结构棉纱的制备方法，包括：

S1、获取天然棉纱样本，所述天然棉纱样本具有中腔结构，所述中腔结构沿所述天然棉纱样本的轴向延伸；

S2、将所述天然棉纱样本浸入盛有碱溶液的玻璃容器中，去除所述天然棉纱样本中的杂质，得到处理后棉纱样本，所述处理后棉纱样本保留了所述天然棉纱样本的中腔结构；

S3、将所述处理后棉纱样本浸入盛有去离子水的玻璃容器中，去除所述处理后棉纱样本中残留的碱溶液以及步骤S2中未去除干净的杂质，得到浸洗后棉纱样本；

S4、将所述浸洗后棉纱样本进行烘干，得到干燥后棉纱样本；

S5、沿所述干燥后棉纱样本的径向对所述干燥后棉纱样本进行热压，使所述干燥后棉纱样本的中腔结构塌陷，得到强韧结构棉纱。

在一种可能的实现方式中，所述步骤S2中，所述碱溶液至少包括氢氧化钠、亚硫酸钠中的一种或多种组合。

在一种可能的实现方式中，所述步骤S1中，所述天然棉纱样本的原料至少包括新疆长绒棉、埃及棉、海岛棉、陆地棉中的其中一种。

在一种可能的实现方式中，所述步骤S5中，所述沿所述干燥后棉纱样本的径向对所述干燥后棉纱样本进行热压，包括：

沿所述干燥后棉纱样本的径向对所述干燥后棉纱样本进行扁平热压或均匀热压。

在一种可能的实现方式中，所述步骤S5中，所述沿所述干燥后棉纱样本的径向对所述干燥后棉纱样本进行热压时的热压温度为20-120℃。

在一种可能的实现方式中，所述步骤S5中，所述沿所述干燥后棉纱样本的径向对所述干燥后棉纱样本进行热压时施加的压力为0.5-10MPa。

在一种可能的实现方式中，所述步骤S2中，所述将所述天然棉纱样本浸入盛有碱溶液的玻璃容器中的时间为10-100s。

在一种可能的实现方式中，所述步骤S4中，所述将所述浸洗后棉纱样本进行烘干时的烘干温度为60-150℃。

另一方面，本申请还提供了一种编织线，所述编织线根据如上任一所述的强韧结构棉纱的制备方法制备得到的强韧结构棉纱编织而成，包括：

将多根所述强韧结构棉纱在编织机的锭子上绕丝后进行编织。

在一种可能的实现方式中，所述将多根所述强韧结构棉纱在编织机的锭子上绕丝后进行编织时的编织节距为1-9mm、编织转速为10-150rpm、编织弹簧直径为0.6-0.8mm。

本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本申请使用化学处理将天然棉纱中的可溶性糖类、蜡质、蛋白质、脂肪、灰分等杂质成分去除，处理后的棉纱保留了天然棉纱的中腔结构，其中细胞壁的纤维素纳米纤维排列整齐，经热压技术处理后使得棉纱的中腔结构塌陷，此时细胞壁交错在一起，相邻的纤维素纳米纤维之间形成氢键，进而实现了在不与其他化学纤维混纺的基础上，提高了棉纱的力学性能，保留了棉纱原本的优点。

并且，由该强韧结构棉纱编织而成的编织线，可以在一台编织机上完成，工艺调整方便，产品粗细、长度可调节性强。

另外，本申请仅在前期进行化学处理，且使用的化学物质安全无毒，整个过程安全环保。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1示出了本申请一个示例性实施例提供的一种强韧结构棉纱的制备方法的流程示意图；

图2示出了本申请一个示例性实施例提供的一种强韧结构棉纱的棉纤维的结构示意图；

图3示出了本申请一个示例性实施例提供的一种强韧结构棉纱热压时的状态示意图；

图4示出了本申请一个示例性实施例提供的一种强韧结构棉纱热压后的状态示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图和实施例对本申请作更进一步的说明。

首先，对本申请实施例中涉及的名词进行简单的介绍：

天然棉纱，指纯棉纤维经纺纱工艺加工而成的纱。

实施例一

图1示出了本申请一个示例性实施例提供的一种强韧结构棉纱的制备方法的流程示意图，该方法包括以下步骤：

步骤S1、获取天然棉纱样本，天然棉纱样本具有中腔结构，中腔结构沿天然棉纱样本的轴向延伸。

详细而言，天然棉纱样本由若干棉纤维组成，请参阅图2，每根棉纤维均具有中腔结构1、次生层2、初生层3以及果胶蜡质层4。

可选地，天然棉纱样本的原料包括但不限于新疆长绒棉、埃及棉、海岛棉、陆地棉中的其中一种。

可选地，天然棉纱的纺纱方式包括但不限于环锭纺、涡流纺、紧密纺、溶意纺、赛络纺以及紧密赛络纺。

步骤S2、将天然棉纱样本浸入盛有碱溶液的玻璃容器中，去除天然棉纱样本中的杂质，得到处理后棉纱样本，处理后棉纱样本保留了天然棉纱样本的中腔结构。

在本申请实施例中，天然棉纱样本中的杂质指可溶性糖类、蜡质、蛋白质、脂肪、灰分等杂质成分。

可选地，将天然棉纱样本浸入盛有碱溶液的玻璃容器中的时间为10-100s。

可选地，碱溶液至少包括氢氧化钠、亚硫酸钠中的一种或多种组合。

步骤S3、将处理后棉纱样本浸入盛有去离子水的玻璃容器中，去除处理后棉纱样本中残留的碱溶液以及步骤S2中未去除干净的杂质，得到浸洗后棉纱样本。

可选地，将处理后棉纱样本浸入盛有去离子水的玻璃容器中浸洗的次数为2-6次。

步骤S4、将浸洗后棉纱样本进行烘干，得到干燥后棉纱样本。

可选地，将浸洗后棉纱样本进行烘干时的烘干温度为60-150℃。

步骤S5、沿干燥后棉纱样本的径向对干燥后棉纱样本进行热压，使干燥后棉纱样本的中腔结构塌陷，得到强韧结构棉纱。

在本申请实施例中，沿干燥后棉纱样本的径向对干燥后棉纱样本进行热压，包括：沿干燥后棉纱样本的径向对干燥后棉纱样本进行扁平热压或均匀热压。

优选地，采用如图3所示的均匀热压效果较好，其热压过程使用仪器为一种可移动热压机，此热压机分成两部分上层为不可移动热压板，下层为可平移热压板。工作时，将干燥后棉纱样本5置于第一热压板6与第二热压板7之间，在第一热压板6和第二热压板7对干燥后棉纱样本5进行热压的同时，第二热压板7会相对于第一热压板6平移，使干燥后棉纱样本5在热压时各个方向均匀受力。需要说明的是，第二热压板7的平移方向与干燥后棉纱样本5的轴向垂直。

而扁平热压，即第一热压板6垂直向下对置于第二热压板7上的干燥后棉纱样本5进行热压，扁平热压以及均匀热压后得到的强韧结构棉纱示意图如图4所示，可以看到强韧结构棉纱5内若干棉纤维的中腔结构1均呈塌陷状，中腔结构1的细胞壁之间无任何空隙。

可选地，沿干燥后棉纱样本的径向对干燥后棉纱样本进行热压时的热压温度为20-120℃。

可选地，沿干燥后棉纱样本的径向对干燥后棉纱样本进行热压时施加的压力为0.5-10MPa。

此外，本申请还提供了一种编织线，编织线使用如上强韧结构棉纱的制备方法制备得到的强韧结构棉纱编织而成，包括：

将多根强韧结构棉纱在编织机的锭子上绕丝后进行编织。

可选地，将多根强韧结构棉纱在编织机的锭子上绕丝后进行编织时的编织节距为1-9mm、编织转速为10-150rpm、编织弹簧直径为0.6-0.8mm。

可选地，编织机的锭子数包括但不限于8锭、12锭或16锭。

综上所述，本申请使用化学处理将天然棉纱中的可溶性糖类、蜡质、蛋白质、脂肪、灰分等杂质成分去除，处理后的棉纱保留了天然棉纱的中腔结构，其中细胞壁的纤维素纳米纤维排列整齐，经热压技术处理后使得棉纱的中腔结构塌陷，此时细胞壁交错在一起，相邻的纤维素纳米纤维之间形成氢键，进而实现了在不与其他化学纤维混纺的基础上，提高了棉纱的力学性能，保留了棉纱原本的优点。并且，由该强韧结构棉纱编织而成的编织线，可以在一台编织机上完成，工艺调整方便，产品粗细、长度可调节性强。另外，本申请仅在前期进行化学处理，且使用的化学物质安全无毒，整个过程安全环保。

为了更好的理解本申请，下面提供三个具体实施例对本申请作更进一步的说明。需要说明的是，该具体实施例所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，不限定本申请保护的范围。

实施例二

一种强韧结构棉纱的制备方法，包括：

步骤S1、获取天然棉纱样本；

步骤S2、使用5wt％氢氧化钠处理天然棉纱样本，将天然棉纱样本浸入盛有氢氧化钠的玻璃容器中30s，除去天然棉纱样本中的杂质，得到处理后棉纱样本；

步骤S3、使用去离子水浸洗处理后棉纱样本3次，除去处理后棉纱样本中的残留碱溶液以及步骤S2中未处理干净的杂质，得到浸洗后棉纱样本；

步骤S4、将浸洗后棉纱样本进行烘干，烘干温度为100℃，烘干时间为12h，得到干燥后棉纱样本；

步骤S5、将干燥后棉纱样本进行扁平热压或均匀热压处理，热压时施加的压力为5MPa，热压温度为100℃，热压时间为4h，得到强韧结构棉纱。

步骤S6、将强韧结构棉纱在编织机的锭子上绕丝后进行编织，编织节距设置为4.63mm，编织时使用0.7mm的弹簧来控制编织时纱线张力。

效果说明：

在本实施例中，编织完成得到的编织线样本直径为1mm，整体长度为2000mm。此实施方案由于碱浓度过低，在处理过程中不能清除掉大部分杂质以及完全破坏细胞壁结构，因为不能达到很好的增强效果。经测试，未经过任何处理的棉纱编织线断裂强度为82.36N，断裂伸长率为30.42％；经过上述实施方案后得到的棉纱编织线断裂强度为73.59N，断裂伸长率为27.82％。

实施例三

一种强韧结构棉纱的制备方法，包括：

步骤S1、获取天然棉纱样本；

步骤S2、使用50wt％氢氧化钠处理天然棉纱样本，将天然棉纱样本浸入盛有氢氧化钠的玻璃容器中60s，除去天然棉纱样本中的杂质，得到处理后棉纱样本；

步骤S3、使用去离子水浸洗处理后棉纱样本5次，除去处理后棉纱样本中的残留碱溶液以及步骤S2中未处理干净的杂质，得到浸洗后棉纱样本；

步骤S4、将浸洗后棉纱样本进行烘干，烘干温度为100℃，烘干时间为12h，得到干燥后棉纱样本；

步骤S5、将干燥后棉纱样本进行扁平热压或均匀热压处理，热压时施加的压力为10MPa，热压温度为100℃，热压时间为24h，得到强韧结构棉纱。

步骤S6、将强韧结构棉纱在编织机的锭子上绕丝后进行编织，编织节距设置为4.63mm，编织时使用0.7mm的弹簧来控制编织时纱线张力。

效果说明：

在本实施例中，编织完成得到的编织线样本直径为1mm，整体长度为2000mm。此实施方案由于碱浓度过高并且热压压力以及时间过长，导致棉纱破坏程度过于严重，从而导致最后的棉纱不能达到很好的增强效果。经测试，未经过任何处理的棉纱编织线断裂强度为82.36N，断裂伸长率为30.42％；经过上述实施方案后得到的棉纱编织线断裂强度为48.40N，断裂伸长率为21.09％。

实施例四

一种强韧结构棉纱的制备方法，包括：

步骤S1、获取天然棉纱样本；

步骤S2、使用25wt％氢氧化钠处理天然棉纱样本，将天然棉纱样本浸入盛有氢氧化钠的玻璃容器中30s，除去天然棉纱样本中的杂质，得到处理后棉纱样本；

步骤S3、使用去离子水浸洗处理后棉纱样本5次，除去处理后棉纱样本中的残留碱溶液以及步骤S2中未处理干净的杂质，得到浸洗后棉纱样本；

步骤S4、将浸洗后棉纱样本进行烘干，烘干温度为100℃，烘干时间为12h，得到干燥后棉纱样本；

步骤S5、将干燥后棉纱样本进行扁平热压或均匀热压处理，热压时施加的压力为5MPa，热压温度为100℃，热压时间为12h，得到强韧结构棉纱。

步骤S6、将强韧结构棉纱在编织机的锭子上绕丝后进行编织，编织节距设置为4.63mm，编织时使用0.7mm的弹簧来控制编织时纱线张力。

效果说明：

在本实施例中，编织完成得到的编织线样本直径为1mm，整体长度为2000mm。此实施方案由于碱浓度以及热压压力以及时间较为合适，在除去棉纱杂质的同时保留棉纤维的结构，经过热压处理后，得到的棉纱有较为良好的提升。经测试，未经过任何处理的棉纱编织线断裂强度为82.36N，断裂伸长率为30.42％；经过上述实施方案后得到的棉纱编织线断裂强度为125.68N，断裂伸长率为22.97％。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。