一种空心纱的制备方法及其空心纱和书包

技术领域

本发明属于空心纱生产技术领域，具体涉及一种空心纱的制备方法、一种空心纱以及一种由空心纱制成的书包。

背景技术

纱线的研究一直作为纺织品开发的主要方面，得到广泛的重视，为了降低纱线的重量，达到轻盈的目的，设计出了空心纱，空心纱即是纤维中间是空的一种纱线。

但是现有的空心纱的制备还存在一些的问题：为了降低纱线的重量，会导致纱线的物理性质变弱，比如拉伸强度、耐磨性、耐高温，另外现有的空心纱的制备过程中采用的水溶性纤维，在进行水解后，会在空心纱内表面残留一些杂质，导致空心纱内部的杂质增多，影响空心纱的质量，为此我们提出一种空心纱的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空心纱的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明第一方面的技术方案提供了一种空心纱的制备方法，包括以下步骤：

S1.水溶性纤维制备：按以下重量份计准备原料，聚乙烯醇纤维68-78份，海藻纤维40-46份，聚丙烯晴纤维16-18份，聚丁二酸丁酯12-14份，羧甲基纤维素纤维32-36份，聚乙烯醇6-12份，十二烷基苯磺酸钠12-14份，醋酸乙烯树脂4-7份，将上述原料充分混合，得水溶性纤维；

S2.中心纱制备：将S1中制得的6-8根水溶性纤维并合喂入并条机，制成一根纤维条，通过牵伸将纤维条抽长拉细到原来的程度，用反复并合的方法完成纤维的混合，得水溶性纤维纱，再将水溶性纤维纱加工成不同支数和不同捻度的第一粗纱，最后将第一粗纱喂入细纱机中进行牵伸，并将牵伸后的须条加上适当的捻度，得第一细纱，将纺成的第一细纱按一定成形要求卷绕在筒管上，得到中心纱；

S3.玻璃纤维制备：所述玻璃纤维包括以下重量份计的原料：二氧化硅58-62份、三氧化二铝22-26份、氧化镁10-15份、氧化铯1-3份、氧化钨1-3份、氧化铍0.1-0.4份、三氧化二铁0.3-0.6份和氧化锂0.1-0.2份；

S4.棉纤维处理：取棉纤维，对所述棉纤维进行抗菌处理，得抗菌棉纤维；

S5.包覆纱制备：将S3中制备的玻璃纤维与S4中制备的抗菌棉纤维并合喂入并条机，制成一根纤维条，通过牵伸将纤维条抽长拉细到原来的程度，用反复并合的方法完成纤维的混合，得混合纱，再将混合纱加工成不同支数和不同捻度的第二粗纱，最后将第二粗纱喂入细纱机中进行牵伸，并将牵伸后的须条加上适当的捻度，得第二细纱，将纺成的第二细纱按一定成形要求卷绕在筒管上，得到包覆纱；

S6.空心纱制备：使中心纱置于中间，将两根包覆纱分别置于中心纱的两边，进行并条处理，使两根包覆纱包裹中心纱，所得纱体通过水解去除水溶性纤维的中心纱，即得空心纱；

S7.干燥：对S6中获得的空心纱进行烘干处理，得成品空心纱。

优选的，所述S1中水溶性纤维制备：按以下重量份计准备原料，聚乙烯醇纤维72份，海藻纤维42份，聚丙烯晴纤维17份，聚丁二酸丁酯13份，羧甲基纤维素纤维34份，聚乙烯醇8份，十二烷基苯磺酸钠13份，醋酸乙烯树脂6份，将上述原料充分混合，得水溶性纤维。

优选的，所述S1中海藻纤维的制备方法包括：

S101.纺丝液的制备：将海带提取的海藻酸钠在室温下溶于水，经高速搅拌制成质量百分比4-6％的海藻酸钠水溶液，经过滤、脱泡后得到海藻酸钠纺丝液；

S102.湿法纺丝：海藻酸钠纺丝液通过连接管进入喷丝头，在喷丝头上有两个输入系统，每个输入口对应一个喷丝口，分为内外喷丝口，经过喷丝口进入到CaCI2溶液的凝固浴中，发生离子交换，形成海藻酸钠长丝；

S103.成型：将海藻酸钠长丝经拉伸后被导入洗涤浴中，经热空气烘干，然后卷绕到绕线筒上，制得海藻纤维。

优选的，所述喷丝头的外喷丝口纺丝液注射速度为3-6ml/min，内喷丝口纺丝液注射速度为12-16ml/min。

优选的，所述玻璃纤维包括以下重量份计的原料：二氧化硅60份、三氧化二铝24份、氧化镁13份、氧化铯2份、氧化钨2份、氧化铍0.3份、三氧化二铁0.5份和氧化锂0.15份。

优选的，所述S3中玻璃纤维制备包括以下步骤：

S301.按重量份计取原料，混合均匀配制成配合料；

S302.将所述配合料置于熔制玻璃用铂锗柑锅中，边搅拌边熔融，得到澄清、均化的玻璃液；

S303.把熔制好的玻璃液流放到耐热钢板上，冷却后得到玻璃块；

S304.将一定质量的玻璃块置于单孔拉丝柑祸内，调节玻璃液的温度、液面高度以及拉丝机的转速，制备得到玻璃纤维。

优选的，所述S302中铂锗柑锅的温度在1500-1600℃范围内，且所述熔融的时间为20-26h。

优选的，所述S4中对所述棉纤维进行抗菌处理的具体步骤包括：

S401.向乙醇中加入姜黄素和过氧化二碳酸二环己酯，搅拌，得到乙醇溶液；

S402.对棉纤维进行预处理，随后于保护气体气氛下将棉纤维置于乙醇溶液中进行接枝反应，随后洗涤、烘干，即得抗菌棉纤维。

优选的，所述S401中过氧化二碳酸二环己酯与姜黄素的质量比为0.2-0.5：100。

优选的，所述S7中烘干处理的温度设置为60-80℃，烘干时间为30-90min。

本发明第二方面的技术方案提供了一种由本发明第一方面中任一技术方案提供的制备方法制成的空心纱。

本发明第三方面的技术方案提供了一种由本发明第二方面技术方案提供的空心纱制成的书包。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明中采用的水溶性纤维，具有优良的稳定性，在空气中不易氧化，在遇水之前具有一定的机械强度，同时遇水即溶，从而为空心纱的生产提供方便，且能够防止空心纱的中心残留杂质影响空心纱的质量。

(2)本发明中采用的玻璃纤维，具有较高的抗拉伸功能以及高耐磨性和耐高温性，从而使得制得的空心纱具有较高的抗拉伸功能以及高耐磨性和耐高温性，有利于在减重的同时增强空心纱的物理特性。

(3)本发明中采用的棉纤维经过抗菌处理，得到抗菌棉纤维，从而使得制得的空心纱具有良好的抗菌性，从而提高了空心纱的抑菌效果。

(4)空心纱制作的书包比普通牛津布制作的书包在重量上轻量10％以上，减轻了学生的负担,减少了背部和肩部的压力,降低了患上脊柱疾病的风险；

(5)空心纱书包更轻量使得它能够轻松携带。无论是学生在校园里还是旅行者在旅途中,都可以轻松地携带轻便书包。

(6)空心纱书包的环保性能也更好，减少了材料的浪费和对环境的损害。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种空心纱的制备方法，包括以下步骤：

S1.水溶性纤维制备：按以下重量份计准备原料，聚乙烯醇纤维68份，海藻纤维40份，聚丙烯晴纤维16份，聚丁二酸丁酯12份，羧甲基纤维素纤维32份，聚乙烯醇6份，十二烷基苯磺酸钠12份，醋酸乙烯树脂4份，将上述原料充分混合，得水溶性纤维；

S2.中心纱制备：将S1中制得的6根水溶性纤维并合喂入并条机，制成一根纤维条，通过牵伸将纤维条抽长拉细到原来的程度，用反复并合的方法完成纤维的混合，得水溶性纤维纱，再将水溶性纤维纱加工成不同支数和不同捻度的第一粗纱，最后将第一粗纱喂入细纱机中进行牵伸，并将牵伸后的须条加上适当的捻度，得第一细纱，将纺成的第一细纱按一定成形要求卷绕在筒管上，得到中心纱；

需要说明的是，在该步骤以及其他实施例的类似步骤中，粗纱和细纱均是相对而言，即粗纱是相对细纱而言的，并不是对具体尺寸的限定；所述的原来的程度，如由6根水溶性纤维制成一根纤维条的粗细和长度与每根水溶性纤维的粗细和长度相同或相近即可，在此对具体尺寸并不做限定。

S3.玻璃纤维制备：所述玻璃纤维包括以下重量份计的原料：二氧化硅58份、三氧化二铝22份、氧化镁10份、氧化铯1份、氧化钨1份、氧化铍0.1份、三氧化二铁0.3份和氧化锂0.1份；

S4.棉纤维处理：取棉纤维，对所述棉纤维进行抗菌处理，得抗菌棉纤维；

S5.包覆纱制备：将S3中制备的玻璃纤维与S4中制备的抗菌棉纤维并合喂入并条机，制成一根纤维条，通过牵伸将纤维条抽长拉细到原来的程度，用反复并合的方法完成纤维的混合，得混合纱，再将混合纱加工成不同支数和不同捻度的第二粗纱，最后将第二粗纱喂入细纱机中进行牵伸，并将牵伸后的须条加上适当的捻度，得第二细纱，将纺成的第二细纱按一定成形要求卷绕在筒管上，得到包覆纱；

S6.空心纱制备：使中心纱置于中间，将两根包覆纱分别置于中心纱的两边，进行并条处理，使两根包覆纱包裹中心纱，所得纱体通过水解去除水溶性纤维的中心纱，即得空心纱；

S7.干燥：对S6中获得的空心纱进行烘干处理，得成品空心纱。

本实施例中，优选的，所述S1中海藻纤维的制备方法包括：

S101.纺丝液的制备：将海带提取的海藻酸钠在室温下溶于水，经高速搅拌制成质量百分比4％的海藻酸钠水溶液，经过滤、脱泡后得到海藻酸钠纺丝液；

S102.湿法纺丝：海藻酸钠纺丝液通过连接管进入喷丝头，在喷丝头上有两个输入系统，每个输入口对应一个喷丝口，分为内外喷丝口，经过喷丝口进入到CaCI2溶液的凝固浴中，发生离子交换，形成海藻酸钠长丝；

S103.成型：将海藻酸钠长丝经拉伸后被导入洗涤浴中，经热空气烘干，然后卷绕到绕线筒上，制得海藻纤维。

本实施例中，优选的，所述喷丝头的外喷丝口纺丝液注射速度为3ml/min，内喷丝口纺丝液注射速度为12ml/min。

本实施例中，优选的，所述S3中玻璃纤维制备包括以下步骤：

S301.按重量份计取原料，混合均匀配制成配合料；

S302.将所述配合料置于熔制玻璃用铂锗柑锅中，边搅拌边熔融，得到澄清、均化的玻璃液；

S303.把熔制好的玻璃液流放到耐热钢板上，冷却后得到玻璃块；

S304.将一定质量的玻璃块置于单孔拉丝柑祸内，调节玻璃液的温度、液面高度以及拉丝机的转速，制备得到玻璃纤维。

本实施例中，优选的，所述S302中铂锗柑锅的温度在1500℃范围内，且所述熔融的时间为20h。

本实施例中，优选的，所述S4中对所述棉纤维进行抗菌处理的具体步骤包括：

S401.向乙醇中加入姜黄素和过氧化二碳酸二环己酯，搅拌，得到乙醇溶液；

S402.对棉纤维进行预处理，随后于保护气体气氛下将棉纤维置于乙醇溶液中进行接枝反应，随后洗涤、烘干，即得抗菌棉纤维。

本实施例中，优选的，所述S401中过氧化二碳酸二环己酯与姜黄素的质量比为0.2：100。

本实施例中，优选的，所述S7中烘干处理的温度设置为60℃，烘干时间为30min。

实施例2

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种空心纱的制备方法，包括以下步骤：

S1.水溶性纤维制备：按以下重量份计准备原料，聚乙烯醇纤维78份，海藻纤维46份，聚丙烯晴纤维18份，聚丁二酸丁酯14份，羧甲基纤维素纤维36份，聚乙烯醇12份，十二烷基苯磺酸钠14份，醋酸乙烯树脂7份，将上述原料充分混合，得水溶性纤维；

S2.中心纱制备：将S1中制得的8根水溶性纤维并合喂入并条机，制成一根纤维条，通过牵伸将纤维条抽长拉细到原来的程度，用反复并合的方法完成纤维的混合，得水溶性纤维纱，再将水溶性纤维纱加工成不同支数和不同捻度的第一粗纱，最后将第一粗纱喂入细纱机中进行牵伸，并将牵伸后的须条加上适当的捻度，得第一细纱，将纺成的第一细纱按一定成形要求卷绕在筒管上，得到中心纱；

S3.玻璃纤维制备：所述玻璃纤维包括以下重量份计的原料：二氧化硅62份、三氧化二铝26份、氧化镁15份、氧化铯3份、氧化钨3份、氧化铍0.4份、三氧化二铁0.6份和氧化锂0.2份；

S4.棉纤维处理：取棉纤维，对所述棉纤维进行抗菌处理，得抗菌棉纤维；

S5.包覆纱制备：将S3中制备的玻璃纤维与S4中制备的抗菌棉纤维并合喂入并条机，制成一根纤维条，通过牵伸将纤维条抽长拉细到原来的程度，用反复并合的方法完成纤维的混合，得混合纱，再将混合纱加工成不同支数和不同捻度的第二粗纱，最后将第二粗纱喂入细纱机中进行牵伸，并将牵伸后的须条加上适当的捻度，得第二细纱，将纺成的第二细纱按一定成形要求卷绕在筒管上，得到包覆纱；

S6.空心纱制备：使中心纱置于中间，将两根包覆纱分别置于中心纱的两边，进行并条处理，使两根包覆纱包裹中心纱，所得纱体通过水解去除水溶性纤维的中心纱，即得空心纱；

S7.干燥：对S6中获得的空心纱进行烘干处理，得成品空心纱。

本实施例中，优选的，所述S1中海藻纤维的制备方法包括：

S101.纺丝液的制备：将海带提取的海藻酸钠在室温下溶于水，经高速搅拌制成质量百分比6％的海藻酸钠水溶液，经过滤、脱泡后得到海藻酸钠纺丝液；

S102.湿法纺丝：海藻酸钠纺丝液通过连接管进入喷丝头，在喷丝头上有两个输入系统，每个输入口对应一个喷丝口，分为内外喷丝口，经过喷丝口进入到CaCI2溶液的凝固浴中，发生离子交换，形成海藻酸钠长丝；

S103.成型：将海藻酸钠长丝经拉伸后被导入洗涤浴中，经热空气烘干，然后卷绕到绕线筒上，制得海藻纤维。

本实施例中，优选的，所述喷丝头的外喷丝口纺丝液注射速度为6ml/min，内喷丝口纺丝液注射速度为16ml/min。

本实施例中，优选的，所述S3中玻璃纤维制备包括以下步骤：

S301.按重量份计取原料，混合均匀配制成配合料；

S302.将所述配合料置于熔制玻璃用铂锗柑锅中，边搅拌边熔融，得到澄清、均化的玻璃液；

S303.把熔制好的玻璃液流放到耐热钢板上，冷却后得到玻璃块；

S304.将一定质量的玻璃块置于单孔拉丝柑祸内，调节玻璃液的温度、液面高度以及拉丝机的转速，制备得到玻璃纤维。

本实施例中，优选的，所述S302中铂锗柑锅的温度在1600℃范围内，且所述熔融的时间为26h。

本实施例中，优选的，所述S4中对所述棉纤维进行抗菌处理的具体步骤包括：

S401.向乙醇中加入姜黄素和过氧化二碳酸二环己酯，搅拌，得到乙醇溶液；

S402.对棉纤维进行预处理，随后于保护气体气氛下将棉纤维置于乙醇溶液中进行接枝反应，随后洗涤、烘干，即得抗菌棉纤维。

本实施例中，优选的，所述S401中过氧化二碳酸二环己酯与姜黄素的质量比为0.5：100。

本实施例中，优选的，所述S7中烘干处理的温度设置为80℃，烘干时间为90min。

实施例3

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种空心纱的制备方法，包括以下步骤：

S1.水溶性纤维制备：按以下重量份计准备原料，聚乙烯醇纤维72份，海藻纤维42份，聚丙烯晴纤维17份，聚丁二酸丁酯13份，羧甲基纤维素纤维34份，聚乙烯醇8份，十二烷基苯磺酸钠13份，醋酸乙烯树脂6份，将上述原料充分混合，得水溶性纤维；

S2.中心纱制备：将S1中制得的6根水溶性纤维并合喂入并条机，制成一根纤维条，通过牵伸将纤维条抽长拉细到原来的程度，用反复并合的方法完成纤维的混合，得水溶性纤维纱，再将水溶性纤维纱加工成不同支数和不同捻度的第一粗纱，最后将第一粗纱喂入细纱机中进行牵伸，并将牵伸后的须条加上适当的捻度，得第一细纱，将纺成的第一细纱按一定成形要求卷绕在筒管上，得到中心纱；

S3.玻璃纤维制备：所述玻璃纤维包括以下重量份计的原料：二氧化硅60份、三氧化二铝24份、氧化镁13份、氧化铯2份、氧化钨2份、氧化铍0.3份、三氧化二铁0.5份和氧化锂0.15份；

S4.棉纤维处理：取棉纤维，对所述棉纤维进行抗菌处理，得抗菌棉纤维；

S5.包覆纱制备：将S3中制备的玻璃纤维与S4中制备的抗菌棉纤维并合喂入并条机，制成一根纤维条，通过牵伸将纤维条抽长拉细到原来的程度，用反复并合的方法完成纤维的混合，得混合纱，再将混合纱加工成不同支数和不同捻度的第二粗纱，最后将第二粗纱喂入细纱机中进行牵伸，并将牵伸后的须条加上适当的捻度，得第二细纱，将纺成的第二细纱按一定成形要求卷绕在筒管上，得到包覆纱；

S6.空心纱制备：使中心纱置于中间，将两根包覆纱分别置于中心纱的两边，进行并条处理，使两根包覆纱包裹中心纱，所得纱体通过水解去除水溶性纤维的中心纱，即得空心纱；

S7.干燥：对S6中获得的空心纱进行烘干处理，得成品空心纱。

本实施例中，优选的，所述S1中海藻纤维的制备方法包括：

S101.纺丝液的制备：将海带提取的海藻酸钠在室温下溶于水，经高速搅拌制成质量百分比5％的海藻酸钠水溶液，经过滤、脱泡后得到海藻酸钠纺丝液；

S102.湿法纺丝：海藻酸钠纺丝液通过连接管进入喷丝头，在喷丝头上有两个输入系统，每个输入口对应一个喷丝口，分为内外喷丝口，经过喷丝口进入到CaCI2溶液的凝固浴中，发生离子交换，形成海藻酸钠长丝；

S103.成型：将海藻酸钠长丝经拉伸后被导入洗涤浴中，经热空气烘干，然后卷绕到绕线筒上，制得海藻纤维。

本实施例中，优选的，所述喷丝头的外喷丝口纺丝液注射速度为4ml/min，内喷丝口纺丝液注射速度为14ml/min。

本实施例中，优选的，所述S3中玻璃纤维制备包括以下步骤：

S301.按重量份计取原料，混合均匀配制成配合料；

S302.将所述配合料置于熔制玻璃用铂锗柑锅中，边搅拌边熔融，得到澄清、均化的玻璃液；

S303.把熔制好的玻璃液流放到耐热钢板上，冷却后得到玻璃块；

S304.将一定质量的玻璃块置于单孔拉丝柑祸内，调节玻璃液的温度、液面高度以及拉丝机的转速，制备得到玻璃纤维。

本实施例中，优选的，所述S302中铂锗柑锅的温度在1550℃范围内，且所述熔融的时间为25h。

本实施例中，优选的，所述S4中对所述棉纤维进行抗菌处理的具体步骤包括：

S401.向乙醇中加入姜黄素和过氧化二碳酸二环己酯，搅拌，得到乙醇溶液；

S402.对棉纤维进行预处理，随后于保护气体气氛下将棉纤维置于乙醇溶液中进行接枝反应，随后洗涤、烘干，即得抗菌棉纤维。

本实施例中，优选的，所述S401中过氧化二碳酸二环己酯与姜黄素的质量比为0.3：100。

本实施例中，优选的，所述S7中烘干处理的温度设置为70℃，烘干时间为60min。

选取传统的工艺的空心纱和本发明工艺的空心纱进行以下实验，实验内容和结果如下表

通过各项实验可以发现，实施例1、实施例2和实施例3中制备的空心纱的抗拉伸功能、耐磨性、耐高温性、抗菌性皆得到提高，且实施例3为最佳实施例。

本发明的原理及优点：

本发明中采用的水溶性纤维，具有优良的稳定性，在空气中不易氧化，在遇水之前具有一定的机械强度，同时遇水即溶，从而为空心纱的生产提供方便，且能够防止空心纱的中心残留杂质影响空心纱的质量；本发明中采用的玻璃纤维，具有较高的抗拉伸功能以及高耐磨性和耐高温性，从而使得制得的空心纱具有较高的抗拉伸功能以及高耐磨性和耐高温性，有利于在减重的同时增强空心纱的物理特性；本发明中采用的棉纤维经过抗菌处理，得到抗菌棉纤维，从而使得制得的空心纱具有良好的抗菌性，从而提高了空心纱的抑菌效果。

本发明提供的制备方法制成的空心纱可用于书包(如双肩背包、单肩背包、手提包或电脑包)或者行李箱(如拉杆箱)。

采用上述空心纱的书包具有：

1、空心纱制作的书包比普通牛津布制作的书包在重量上轻量10％以上，减轻了学生的负担,减少了背部和肩部的压力,降低了患上脊柱疾病的风险；

2、空心纱书包更轻量使得它能够轻松携带。无论是学生在校园里还是旅行者在旅途中,都可以轻松地携带轻便书包。

3、空心纱书包的环保性能也更好，减少了材料的浪费和对环境的损害。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。