CN100348410C - 一种空间布膜结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空间布膜结构及其制造方法，本发明的空间布膜的结构，其中包含立体空间织物，该立体空间织物通过复数个中间连接纤维将上、下纤维组织层撑开，以形成本发明的空气夹层，用以实施其抗冲击、隔温、导热、透气与弹性强度，并使用至少一高分子膜粘着于所述立体空间织物的至少一表面，以形成较佳的遮蔽、隔离或环境阻抗能力，本发明是使用低压固着制程，将所述高分子膜贴合于立体空间织物，通过该制程可使制品获得较佳的空气夹层间距。
Description
技术领域
本发明涉及一种空间布膜结构及其制造方法，尤其是指一种含有空气夹层空间的立体织物强化薄膜的结构及其制造方法，其主要是利用低压固着制程形成所述空气夹层空间，以应用于室外屏蔽物或空间隔离材。
背景技术
一般用于室外屏蔽物、空间隔离材或相关应用、衍生、延伸性用途的织物，请参阅图1A，其为现有技术中的单层膜结构的温度与气流分布示意图，如图所示，由于该屏障物为单层膜10’，所以外界的日照温度是直接透过该结构而令屏障物的内部温度升温，其中高温气流16’是位于屏障物内部的上方，而气流的进口12’与出口14’位于下方，并无法达到通过气流18’将高温带走的目的。
请参阅图1B，其为现有技术中的二重膜(双层膜)的温度与气流分布示意图；如图所示，该二重膜20’虽在内部多一层内膜22’，将高温气流24’阻隔于内膜22’内的区域，以空气当做阻隔物，但其内部的温度还是相当高，高温气流26’与高温气流24’的温度相差不大，且气流的进口210’与出口220’位于下方，也无法达到通过气流28’将高温带走的目的。
续请参阅图2A与图2B，其为现有技术中的三层复合布膜与多层复合布膜的结构示意图；如图所示，虽然其结构有所改良，三层复合布膜30’包含有下织物32’、平纹梭织物34’与上织物36’，多层复合布膜40’包含织物基材42’、界面活性剂44’及多孔性PTFE膜46’的结构，但都只是使其厚度加厚，并没有改善热量直接透过该结构而进入内部的缺点。
目前，美国专利6,319,864揭示了一种将两种不同结构的织物与一层不透气、不透水的高分子膜以粘着剂进行贴合，而达到防水、保温、隔热效果的三层结构织物；美国专利5,849,395揭示了运用特殊制程使贴合在可分离式薄板上的高分子膜经过处理后，将织物上的薄板移除，使高分子膜形成二维的网状结构，而达到可渗透的效果；美国专利4,954,388揭示了一种具有耐摩擦及耐撕裂的多层复合薄膜，利用多孔性的PTFE膜为强化织物材质，在EPTFE薄膜与织物复合物中夹入高分子进行贴合，以应用于电磁隔离材；美国专利5,692,935揭示了一种由织物及热封性复合薄膜所贴合而成的复合织物，可阻隔固体、液体及气体，其复合薄膜的内、外层膜是由线性低密度聚乙烯贴合而成，而中间层则为聚酰氨聚合物。
在二维织物强化布膜中(一重膜或称单层膜)，如美国专利6,319,864与美国专利5,849,395，加重二维织物强化结构设计，包含梭织物、经编织物、夹网织物、粘合织物等的平面织物强化布膜，结构特征在于变换平面360度方向强度与韧性设计，但其缺点在于缺乏厚度向空间的光、热与力学效能的阻抗与隔离效应，尤其面对冷热环境冲击下，内外部温度快速传递，而使隔离效能容易因时间因素而消失，以致例如在夏季艳阳下，蓬体或屏障物等应用物的内部环境便容易突显出高温闷热等缺失。
针对前述二维织物强化布膜的缺失，一种将两款布膜经由定距缝接的方式，以形成固定间距的二重膜结构被研制出来，其固定间距需灌入气体并排序保持，以形成厚度向的空气夹层空间，其目的在于运用厚度向空间的空气层功能，以达到高效能的隔离阻隔的目的，但其具有制造尚须分段加工设计、无法精细控制空间隔距、工程繁琐庞大以及需长时间维持内部气压供应等缺点。
因此，如何针对上述问题而提出一种新颖的空间布膜结构及其制造方法，不仅可改善传统缺乏厚度向空间的光、热与力学效能的阻抗与隔离效应的缺点，又可以精简制程，长久以来一直是使用者所殷切盼望的，而本发明人基于多年从事于相关产品的研究、开发、及销售实务经验，乃思及改良的意念，穷其个人的专业知识，经多方研究设计、专题探讨，终于研究出一种改良的空间布膜结构及其制造方法，可解决上述的问题。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种可有效改善传统缺乏厚度向空间的光、热与力学效能的阻抗与隔离效应的缺点，又可以精简制程的空间布膜结构及其制造方法。
为达上述目的，本发明提供的空间布膜结构，其主要包括：立体空间织物，包含定间距空气夹层立体空间结构；至少一粘接层，位于所述立体空间织物的至少一表面；以及至少一高分子膜(优选为高分子布膜)，与至少一粘接层相连接。
由于本发明的空间布膜结构具有空气夹层，所以其抗冲击、隔温、导热、透气与弹性强度等性能均较好，并且本发明使用高分子膜粘着于立体空间织物的至少一表面，而具有较佳的遮蔽、隔离或环境阻抗能力。
根据本发明的具体实施方案，所述定间距空气夹层立体空间结构具体包含：下纤维组织层；上纤维组织层；以及定间距空气夹层，其是通过复数个中间连接纤维将所述上纤维组织层与下纤维组织层予以支撑并分开而形成，其中所述连接纤维优选为硬挺性纤维。
而本发明中的立体空间织物可以优选为经向针织物(Warp Knitting)、平面间隔织物或是蜂巢间隔织物等；粘接层可以优选选自EVA、PE、PVC或聚酯类树脂所组成群组的其中之一；高分子膜可以优选选自PTFE、PVC、PP或PE所组成群组的其中之一。
同时，本发明还提供了一种空间布膜结构的制造方法，其主要步骤包括：在一立体织物的至少一表面加入粘着剂粉末，并予以预热；利用低压固着制程将至少一高分子膜贴合于前述立体织物的至少一表面；以及卷取含有高分子膜的立体织物。
本发明的方法中，是使用低压固着制程而将高分子膜贴合于立体空间织物，通过该制程可令制品获得较佳的空气夹层间距。这里所述的低压固着制程优选可以为平面贴合制程、淋膜制程、涂层制程或是被胶粘着制程。
总之，本发明提供了一种空间布膜结构及其制造方法，其使用定间距空气夹层的立体结构，而具有空气夹层所特别增进的抗冲压、隔温、导热与弹性强度等特性，更具有高度轻量化效益的产业实用性。
并且，本发明提供的空间布膜结构及其制造方法，其中所述定间距空气夹层的立体结构为一体成型的纤维结构体，使性能的稳定性得到最佳化控制，同时缩短加工制程，并降低应用品的维护需求，尤其具有厚度向的复数个连接纤维支撑力，可稳定控制空气夹层的空间尺寸与效能，且大幅提升布膜厚度向的力学特征，并可增进平面向力学阻抗能力。
同时，本发明的空间布膜结构及其制造方法，通过使用低压固着制程，还可避免对中间连接纤维的因高温以及压力的压损伤害，以将所述定距空气夹层的尺寸与特性发挥。
附图说明
图1A为传统技术的单层膜结构的温度与气流分布示意图；
图1B为传统技术的二重膜的温度与气流分布示意图；
图2A为传统技术的三层复合布膜的结构示意图；
图2B为传统技术的多层复合布膜的结构示意图；
图3为本发明的一优选实施例的空间布膜的制造流程框图；
图4为本发明的一优选实施例的空间布膜的制造流程示意图；
图5为本发明的一优选实施例的空间布膜的结构示意图。
图号简单说明：
10’单层膜 12’进口 14’出口 16’高温气流
18’气流 20’二重膜 22’内膜 24’高温气流
26’高温气流 210’进口 220’出口 28’气流
30’三层复合布膜 32’下织物 34’平纹梭织物 36’上织物
40’多层复合布膜 42’织物基材 44’界面活性剂
46’多孔性PTFE膜 10空间布膜结构 12立体空间织物
120定间距空气夹层立体空间结构 1240下纤维组织层
1220上纤维组织层 1260定间距空气夹层 1262中间连接纤维
14粘接层 16高分子布膜 20立体空间织物 30粉末控制器
40预热机 50高分子膜 60低压固着制程 70自动卷取机
具体实施方式
为使阅读者对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，现列举优选的实施例并配合附图详细说明如后：
请参阅图3，其为本发明的一优选实施例的空间布膜的制造流程框图；如图所示，本发明提供的空间布膜结构的制造方法，其主要步骤包括：
步骤S10，将一立体织物的至少一表面加入粘着剂粉末，并予以预热；
步骤S12，利用低压固着制程将至少一高分子膜贴合于前述立体织物的至少一表面；以及
步骤S14，卷取含有高分子膜的立体织物。
请参阅图4，其为本发明的一优选实施例的空间布膜的制造流程示意图；如图所示，将立体空间织物20，例如：经向针织物(Warp Knitting)、平面间隔织物或蜂巢间隔织物，先用粉末控制器30将粘着剂，例如：EVA、PE、PVC或聚酯类树脂所组成群组中的其中之一，洒于所述立体空间织物20的上方，再使用预热机40将粘着剂预热使其成熔融态，然后使用低压固着制程60将一高分子膜50贴合于立体空间织物20的上方，再以自动卷取机70进行卷取；其中所述低压固着制程60可为平面贴合制程、淋膜制程、涂层制程或为被胶粘着制程。
本发明所揭露的低压固着法(低压固着制程)，可避免传统技术所使用的布膜惯用的滚压贴合所产生的高温及高压，并可减少对中间连接纤维的压损伤害，从而不会严重影响空气夹层的尺寸与特性发挥。
请参阅图5，其为本发明的一优选实施例的空间布膜的结构示意图；如图所示，本发明提供的空间布膜结构10，其主要结构包括有：立体空间织物12，该立体空间织物12包含定间距空气夹层立体空间结构120；粘接层14，其位于立体空间织物12的至少一表面；以及高分子布膜16，其与至少一粘接层14相连接。其中，所述定间距空气夹层立体空间结构120包含有下纤维组织层1240、上纤维组织层1220、以及定间距空气夹层1260，其通过复数个中间连接纤维1262将上纤维组织层1220与下纤维组织层1240予以支撑并分开以形成定间距空气夹层1260；所述高分子膜是选自PTFE、PVC、PP或PE所组成的群组的其中之一。
通过本发明的结构，可使得日照热量反射率达到70％，再通过其中立体空间织物的结构使得热吸收率达15％，最后通过本发明的空间布膜结构进入的热量仅剩15％，所以，本发明的空间布膜用在遮阳耐候或节能采光领域非常适用，例如：可应用于温室、保育室、花房、养殖场、议事厅、卖场等无阴影环境的温度与光线气候调节。
下面以一实际例子做一说明。
| 一般帆布 | 本发明的空间布膜A | 本发明的空间布膜B | 本发明的空间布膜C | |
| 厚度(h)mm | 1.54 | 1.68 | 8.04 | 9.22 |
| 热传导系数(λ*10-3)W.m-1.k-1 | 47.1 | 54.5 | 78.5 | 73.4 |
| 散热性(a*10-6)m2.s-1 | 0.064 | 0.121 | 0.255 | 0.3113 |
| 吸热性(b)W.m2.s-1/2.k-1 | 186 | 156 | 155 | 131 |
| 热阻抗(r*10-3)k.m2.w-1 | 15.8 | 30.8 | 102 | 126 |
| 热流密度比值(p) | 2.07 | 5.99 | 8.89 | 9.67 |
注：表中的厚度h包含空间夹层的厚度。
由表中可以看出，本发明随布膜厚度向空间距离增加所提升的效益：
1、热传导系数增加～～水平向热对流性提升；
2、散热性增加～～环境温度均匀性提升；
3、吸热性降低～～局部聚热性下降；
4、热阻抗性增加～～垂直向断热性提升；
5、热流密度比值提升～～散热速度提升。
本发明的空间布膜主要技术在于一种具永久性内部空间的纤维结构体复合膜材设计、组成与成形方法，并用以形成特定性能与环境阻抗能力。因此，本发明所涉及的主要技术领域包含：形成永久内部空间结构体的纤维设计、载体设计与成形、表面基材设计、空间布膜的制造方法等织造与整理加工技术；应用特征则侧重于力学的弹性阻抗能力、温度与光线等环境行为的阻抗性等；运用特殊纤维结构体成形技术，使其自然形成必要的空气夹层功能。其中，高分子膜材主要用以提供环境条件变化的阻抗性，纤维结构体主要赋予力学特征，而空气夹层除高效能的阻隔设计外，尤其赋予较佳的轻量化效益；纤维结构体采用一体成型的同步设计方法，除用以精简制程外，尤其用以精密控制空气夹层的空间尺寸与效能设计，且高分子膜材与纤维结构体采用低压固着法，用以降低对纤维结构体空气夹层间距设定的影响，以立体结构物取代平面结构物，而使布膜功能大幅提升，又以空气夹层方式，增进空间布膜的抗冲击、隔温、导热、透气与弹性强度等特征，而低压固着法，可显著回避一般布膜惯用的滚压贴合所产生的高温高压对中间连结纤维的压损伤害，具有很大的技术进步性。
并且，本发明以一体成型的纤维结构体，使性能的稳定性得到最佳化控制，同时缩短加工制程，并降低应用品的维护需求，尤其具有厚度向的多数连结纤维支撑力，可稳定控制空气夹层的空间尺寸与效能，且大幅提升布膜厚度向的力学特征，并可增进平面向力学阻抗能力，并以空气夹层高度赋予空间布膜特性，不仅大幅降低原料需求与加工成本，尤其具有快捷的生产制程与高度轻量化效益。
综上所述，本发明确实具有新颖性、进步性并可供产业利用，爰依法提出本申请。
以上所述，仅为本发明的一优选实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，举凡依本发明所述的形状、构造、特征及精神所做的均等变化与修饰，均应包括于本发明的保护范围内。
Claims (12)
1、一种空间布膜结构，其主要包括：
立体空间织物，包含定间距空气夹层立体空间结构；所述定间距空气夹层立体空间结构包含：
下纤维组织层；
上纤维组织层；以及
定间距空气夹层，其是通过复数个中间连接纤维将所述上纤维
组织层与下纤维组织层予以支撑并分开而形成；
至少一粘接层，位于所述立体空间织物的至少一表面；以及
至少一高分子布膜，其与所述至少一粘接层相连接。
2、如权利要求1所述的空间布膜结构，其中所述连接纤维为硬挺性纤维。
3、如权利要求1所述的空间布膜结构，其中所述立体空间织物为经向针织物。
4、如权利要求1所述的空间布膜结构，其中所述立体空间织物为平面间隔织物。
5、如权利要求1所述的空间布膜结构，其中所述立体空间织物为蜂巢间隔织物。
6、如权利要求1所述的空间布膜结构，其中所述粘接层选自EVA、PE、PVC或聚酯类树脂所组成群组的其中之一。
7、如权利要求1所述的空间布膜结构，其中所述高分子膜选自PTFE、PVC、PP或PE所组成群组的其中之一。
8、一种空间布膜结构的制造方法，其主要步骤包括：
在一立体织物的至少一表面加入粘着剂粉末，并予以预热；所述立体织物包含定间距空气夹层立体空间结构，定间距空气夹层立体空间结构包含：
下纤维组织层；
上纤维组织层；以及
定间距空气夹层，其是通过复数个中间连接纤维将所述上纤维
组织层与下纤维组织层予以支撑并分开而形成；
利用低压固着制程将至少一高分子膜贴合于前述立体织物的至少一表面；以及
卷取含有高分子膜的立体织物。
9、如权利要求8所述的空间布膜结构的制造方法，其中所述低压固着制程为平面贴合制程。
10、如权利要求8所述的空间布膜结构的制造方法，其中所述低压固着制程为淋膜制程。
11、如权利要求8所述的空间布膜结构的制造方法，其中所述低压固着制程为涂层制程。
12、如权利要求8所述的空间布膜结构的制造方法，其中所述低压固着制程为被胶粘着制程。
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