CN107904785B - 一种柔弹拉胀网格非织面料的制备装置、方法及用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔弹拉胀网格非织面料的制备装置，为表面刻有拉胀结构的凹凸浮雕形状的电熨斗，所述电熨斗具有用于供给液体、粉末、蒸汽中任意一种或几种的组合物的加热供液装置，触摸装置与加热供液装置连接，触摸装置上设有温液组合调控开关，温液组合调控开关与加热供液装置连接。本发明还提供了柔弹拉胀网格非织面料的制备方法，在非织造布生产过程中，将雕有拉胀结构的熨斗压在非织造布上，以热熔融的方式将非织造布印出拉胀结构，再对其进行加固，可得柔弹拉胀网格非织面料。本发明还提供了柔弹拉胀网格非织面料的用途，适用于制作医疗用品、人体防护用具、功能纺织品、普通防护用品。本发明加工简便，成本低，效率高，适用原材料广。

Description

一种柔弹拉胀网格非织面料的制备装置、方法及用途

技术领域

本发明属于非织造材料技术领域，具体涉及一种利用电熨斗式热熔法制备的柔弹拉胀网格非织面料的制备装置、方法及用途。

背景技术

自然界已发现多种具有负泊松比效应的物质，经研究发现，具有负泊松比效应的材料拥有传统材料所没有的特殊性能，且其剪切刚度、断裂韧性、抗压能力、同向曲率、能量吸收能力、渗透性等比之传统材料都有所提高。这些优良的力学性能使负泊松比材料在汽车工业、人体防护、航空航天、生物医学及国防等领域有潜在应用。

目前，负泊松比结构材料的研究多集中在泡沫和聚合物材料中，纺织材料报道较少，虽有相关的二维负泊松结构纺织材料的编织和针织结构设计方法，具有较好的平面拉胀效应，但其制作繁琐，生产效率低。且需要专门改进的针织设备，成本较高，难以满足市场上的大量需求。

非织造布的发展之所以一直保持着较高的增长速度，是与它的工艺和产品特点分不开的。从工艺特点上讲，非织造布除保留了纺织的开松、梳理等前纺工序外，几乎完全省略了传统纺织在纺纱方面的并条、粗纱、细纱、络筒等工序以及织造方面的整经、浆纱、织造(或针织)，以很短的工序、很高的效率(生产速度一般可达到10～300m/min)和自动化程度形成纤维制品。从产品结构上讲，非织造布多为由单纤维组成的三维结构，而非传统纺织那样是由纱线交织而成的两维结构，因此它具有微孔透气、优良的表面覆盖性、尺寸稳定性和梯度过滤等性能。鉴于非织造布的工艺及结构特性，使它通过不同的工艺可以生产出传统纺织难以加工的特定产品，如重达2000g/m²、轻达3g/m²的产品；能够屏蔽细菌的微孔结构产品；具有蓬松保暖特性的絮胎产品；能够形成梯度过滤的高效过滤产品；能够防止细菌交叉感染和防化学的医用用即弃产品和防护用品；具有抗顶破能力且具反滤性能的土工产品；能够被人体接受的人工器官以及具有高强度、低质量的军用和航天材料等等，在医疗、卫生、土工、过滤等很多领域都显示出其优于传统纺织品的使用性能。

如何方便、快捷、高效、低成本地制备具有负泊松比效应的非织造布，是本领域技术人员致力于解决的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制备方法简单、生产效率高、适用范围广、生产成本低的柔弹拉胀网格非织面料的制备装置、方法及用途。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种柔弹拉胀网格非织面料的制备装置，其特征在于：为表面刻有拉胀结构的凹凸浮雕形状的电熨斗，所述电熨斗具有用于供给液体、粉末、蒸汽中任意一种或几种的组合物的加热供液装置，触摸装置与加热供液装置连接，触摸装置上设有温液组合调控开关，温液组合调控开关与加热供液装置连接。

优选地，所述触摸装置包括手柄，隔热垫包覆于手柄外部；所述加热供液装置由底板和浮雕板组成，手柄与底板连接，浮雕板设于底板上，浮雕板表面刻有拉胀结构的凹凸浮雕形状；所述温液组合调控开关包括温度显示屏和温控开关，温度显示屏和温控开关均设于手柄上，并露于隔热垫外部；浮雕板内设有温度传感器、加热元件和控制板，控制板连接温度传感器、加热元件、温度显示屏和温控开关；底板上设有流量控制装置。

优选地，所述拉胀结构的凹凸浮雕形状为蜂窝拓扑结构、正十二面体、三角格栅、中心旋转矩形、中心旋转三角形、中心旋转四面体、手性蜂窝、中心旋转多面体、铰接六角形、铰接四边形、铰接三角形中一种或多种的组合；蜂窝拓扑结构为内凹六边形、内凹菱形、人字形、星形网络或双箭头形。

优选地，所述拉胀结构的凹凸浮雕形状通过减材加工或增材加工获得，所述减材加工为机械刻、刀刻、光刻、激光刻、离子刻、电子刻或化学蚀刻，所述增材加工为3D打印。

本发明还提供了一种柔弹拉胀网格非织面料的制备方法，采用上述的柔弹拉胀网格非织面料的制备装置，其特征在于：将表面刻有拉胀结构的凹凸浮雕形状的电熨斗压在非织造布上，以热熔融的方式将非织造布印出拉胀网格，以液体润湿的方式增强非织造布的拉胀网格，再复合常规的非织造布加固方式对其进行加固，得到柔弹拉胀网格非织面料。

优选地，所述常规的非织造布加固方式包括加热、加压、针刺、水刺、拉伸、定型、化学粘合、抗菌处理、阻燃处理、防缩处理、碳化处理中的一种或几种的组合。

优选地，所述电熨斗通过将加热后的拉胀结构的凹凸浮雕形状以一定的压力压在非织造布上，对于热塑性的化学纤维形成的非织造布，电熨斗将非织造布挤压成拉胀结构网格，且位于网格处的纤维因受到电熨斗加热而粘结加固，形成柔弹拉胀网格非织面料；

所述电熨斗通过将加热后的拉胀结构的凹凸浮雕形状以一定的压力压在非织造布上，对于非热塑性纤维形成的非织造布，电熨斗将非织造布挤压成拉胀结构网格，且位于网格处的纤维受到电熨斗喷出的液体、或粉末、或蒸汽、或其组合物而粘结加固，形成柔弹拉胀网格非织面料：

所述电熨斗通过将加热后的拉胀结构的凹凸浮雕形状以一定的压力压在非织造布上，对于热塑性纤维和非热塑性纤维混合形成的非织造布，电熨斗将非织造布挤压成拉胀结构网格，且位于网格处的纤维受到电熨斗加热，和喷出的液体、或粉末、或蒸汽、或其组合物而粘结加固，形成柔弹拉胀网格非织面料。

优选地，所述柔弹拉胀网格非织面料的制备方法包括以下步骤：

步骤1：准备所述表面刻有拉胀结构的凹凸浮雕形状的电熨斗；

步骤2：调节温液组合调控开关的温度以及液体、或粉末、或蒸汽、或其组合物的流量至设定值；

步骤3：待加热供液装置达到设定温度，以及液体、或粉末、或蒸汽、或其组合物达到设定流量，将电熨斗的凹凸浮雕部分压入非织造生产过程中已生产成型的纤维网中，通过挤压非织造布制备拉胀结构的非织造布网格；

步骤4：将拉胀结构的非织造布网格复合常规的非织造布加固方式进行加固处理，提高拉胀结构的非织造布网格的力学性能或赋予其它功能。

优选地，所述非织造布包括任何成网方法制备的非织造布，包括：干法非织造布、湿法非织造布、纺粘非织造布、熔喷非织造布、纺粘/熔喷非织造布；

所述非织造布包括任何加固方法制备的非织造布，包括：水刺非织造布、针刺非织造布、热粘合非织造布、化学粘合非织造布、缝编非织造布。

本发明还提供了上述的柔弹拉胀网格非织面料的制备方法所制备的柔弹拉胀网格非织面料的用途，其特征在于：所述柔弹拉胀网格非织面料适用于制作医疗用品、人体防护用具、功能纺织品、普通防护用品；所述医疗用品包括人造成形瓣膜、人造血管、食管内支架；所述人体防护用具包括汽车安全带、汽车坐垫、靠背、睡垫、床垫、运动防护服装及装备、赛车服、防震手套、防震头盔；所述功能纺织品包括缓冲、防弹防刺、减振、隔热、水杯垫、滤网、口罩、防护隔离套、耳机膜纺织品；所述普通防护用品包括童装、孕妇装、文胸、网袋、窗帘。

本发明提供了一种电熨斗式热熔法制备柔弹拉胀网格非织面料的装置，可以方便快捷地制成具有负泊松比效应的柔弹拉胀网格材料。过用电熨斗熨烫刚成形的纤网，制备出具有不同花纹效应的柔弹拉胀网格。电熨斗底部浮雕图案大小不一，形状各异，根据应用方向和需求的不同，所制备的二维负泊松比纺织材料的性能、形状、厚度尺寸不同。所制备的材料适用于医疗保健、人体防护、运输、深海作业、航天航空、汽车制造等各个领域。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明可以快速生成柔弹拉胀网格材料，整个制作过程简便易操作，工艺简单，成本低廉，对环境友好。

(2)本发明提供的电熨斗大小可以设置，既可使用手工铺层的小规模作坊，也可使用机械化的大规模生产。

(3)本发明适用范围广，适用于任何成网方法制备的非织造布、各种加固方法制备的非织造布，适用于各种天然纤维和化学纤维原料。

(4)本发明根据材料性能和使用目的不同，采用具有不同形状、尺寸浮雕的电熨斗，可以得到各种尺寸、形状结构、和拉胀效应的柔弹拉胀面料。

附图说明

图1为柔弹拉胀网格非织面料的制备装置示意图；

图2为内凹六角形柔弹拉胀网格非织面料示意图；

图3为人字形拉胀网格非织面料示意图；

图4为双箭头形拉胀网格非织面料示意图；

图5为星型拉胀网格非织面料示意图；

图6为三角形拉胀网格非织面料示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

图1为柔弹拉胀网格非织面料的制备装置示意图，所述的柔弹拉胀网格非织面料的制备装置为表面刻有拉胀结构的凹凸浮雕形状的电熨斗，由触摸装置1、加热供液装置2和温液组合调控开关3等组成。触摸装置1由手柄11和隔热垫12组成；加热供液装置2由底板21和浮雕板22组成；温液组合调控开关3由温度显示屏31和温控开关32组成。隔热垫12包覆于手柄11外部，手柄11与底板21连接，浮雕板22设于底板21上，浮雕板22表面刻有拉胀结构的凹凸浮雕形状；温度显示屏31和温控开关32设于手柄11上，并露于隔热垫12外部。介质由底板21供给至浮雕板22，并喷出。浮雕板22内设有温度传感器、加热元件和控制板，控制板连接温度传感器、加热元件、温度显示屏31和温控开关32，实现浮雕板22的温度可调。底板21上设有流量控制装置。

其中，浮雕板22表面的拉胀结构的凹凸浮雕形状，包括内凹六边形、内凹菱形、人字形、星形网络、双箭头形等蜂窝拓扑结构；正十二面体、三角格栅、中心旋转矩形、中心旋转三角形、中心旋转四面体、手性蜂窝、中心旋转多面体、铰接六角形、铰接四边形、铰接三角形及其组合等。所制备的非织面料具有拉胀网状结构和拉胀效应。

浮雕板22表面的拉胀结构的凹凸浮雕形状，可通过减材加工或增材加工获得，减材加工包括机械刻、刀刻、光刻、激光刻、离子刻、电子刻、化学蚀刻等，增材加工如3D打印等。

上述柔弹拉胀网格非织面料的制备装置具有温度可调的功能，还有供给液体、或粉末、或蒸汽、或上述组合物的功能。将浮雕板22压在非织造布上，以热熔融的方式将非织造布印出拉胀网格，以液体润湿的方式增强非织造布的拉胀网格，再复合常规的非织造布加固方式对其进行加固，可得柔弹拉胀网格非织面料。

所述的复合常规的非织造布加固方式包括加热、加压、针刺、水刺、拉伸、定型、化学粘合、抗菌处理、阻燃处理、防缩处理、碳化处理及其组合。

电熨斗通过将加热后的拉胀结构的凹凸浮雕形状以一定的压力压在非织造布上，对于热塑性的化学纤维形成非织造布，电熨斗将非织造布挤压成拉胀结构网格，且位于网格处的纤维受到高温的影响而粘结加固，形成柔弹拉胀网格非织面料。

电熨斗通过将加热后的拉胀结构的凹凸浮雕形状以一定的压力压在非织造布上，对于非热塑性纤维形成的非织造布，电熨斗将非织造布挤压成拉胀结构网格，且位于网格处的纤维受到电熨斗喷出的液体、或粉末、或蒸汽、或上述组合物而粘结加固，形成柔弹拉胀网格非织面料。

电熨斗通过将加热后的拉胀结构的凹凸浮雕形状以一定的压力压在非织造布上，对于热塑性纤维和非热塑性纤维混合形成的非织造布，电熨斗将非织造布挤压成拉胀结构网格，且位于网格处的纤维受到电熨斗高温，和喷出的液体、或粉末、或蒸汽、或上述组合物而粘结加固，形成柔弹拉胀网格非织面料。

上述柔弹拉胀网格非织面料的制备装置制备柔弹拉胀网格非织面料的方法，包括以下步骤：

(a)准备凹凸浮雕形状为拉胀结构的电熨斗；

(b)调节温液组合调控开关3的温度以及液体、或粉末、或蒸汽、或上述组合物的流量，待加热供液装置2的浮雕板22达到设定温度、底板21输出的液体、或粉末、或蒸汽、或上述组合物达到设定流量；

(c)将电熨斗板22压入非织造生产过程中已生产成型的纤维网中，通过挤压非织造布制备拉胀结构的非织造布网格；

(d)根据后续处理要求，再将拉胀结构的非织造布网格复合常规的非织造布加固方式进行加固等后处理，提高拉胀结构的非织造布网格的力学性能或赋予其功能。

上述柔弹拉胀网格非织面料的制备装置适用于任何成网方法制备的非织造布，包括干法非织造布、湿法非织造布、纺粘非织造布、熔喷非织造布、纺粘/熔喷非织造布等；也适应于任何加固方法制备的非织造布，包括：水刺非织造布、针刺非织造布、热粘合非织造布、化学粘合非织造布、缝编非织造布等。

上述柔弹拉胀网格非织面料的制备装置所制备的柔弹拉胀网格非织面料，具有拉胀网状结构和拉胀效应，其形状多样，结构尺寸不一，可设计成不同拉胀尺度的网格面料。可以用做人造成形瓣膜、人造血管、食管内支架等医疗用品，汽车安全带、汽车坐垫、靠背、睡垫、床垫、运动防护服装及装备、赛车服、防震手套、防震头盔等人体防护用具，缓冲、防弹防刺、减振、隔热、水杯垫、滤网、口罩、防护隔离套、耳机膜等等功能纺织品；童装、孕妇装、文胸、网袋、窗帘等普通防护用品。

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。本发明涉及的一种各向异性弹性拉胀面料的制备方法及用途，具体涉及如下5个实施例。实施例1-5中的原材料及设备为国家重点研发计划(2016YFC0802802)资助项目。下面具体介绍5个实施例：实施例1双箭头形汽车空调过滤布；实施例2内凹六角形涤纶擦拭布；实施例3星型深海渔网箱管材成形方法Lyocell尿不湿；实施例4人字形竹纤维手术衣；实施例5三角形维纶口罩。

对5个实施例所涉及的构成部件进行对应的参数设置，包括(1)模具的设计，根据最终产品的质量、厚度尺寸要求，设计模具的尺寸，浮雕形状、深度、浮雕槽宽度等；(2)纤维的选择，根据产品质量和性能要求，选择具有一定形态、性能的增强纤维；(3)纤维网成型方式和加固方式，根据产品质量、性能要求，以及纤维的性能，选择非织造布成型方式和加固方式；(4)成型参数设计，根据非织造布性能和用途，设计相应的成型参数，比如熨烫温度、冷却时间等。5个实施例的设置参数见表1所示。

表1 5个实施例的发明设置参数表

实施例1～5所制备的柔弹拉胀网格非织面料的形状分别如图4、图2、图5、图3、图6所示。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种柔弹拉胀网格非织面料的制备装置，其特征在于：为表面刻有拉胀结构的凹凸浮雕形状的电熨斗，所述电熨斗具有用于供给液体、粉末、蒸汽中任意一种或几种的组合物的加热供液装置(2)，触摸装置(1)与加热供液装置(2)连接，触摸装置(1)上设有温液组合调控开关(3)，温液组合调控开关(3)与加热供液装置(2)连接。

2.如权利要求1所述的一种柔弹拉胀网格非织面料的制备装置，其特征在于：所述触摸装置(1)包括手柄(11)，隔热垫(12)包覆于手柄(11)外部；所述加热供液装置(2)由底板(21)和浮雕板(22)组成，手柄(11)与底板(21)连接，浮雕板(22)设于底板(21)上，浮雕板(22)表面刻有拉胀结构的凹凸浮雕形状；所述温液组合调控开关(3)包括温度显示屏(31)和温控开关(32)，温度显示屏(31)和温控开关(32)均设于手柄(11)上，并露于隔热垫(12)外部；浮雕板(22)内设有温度传感器、加热元件和控制板，控制板连接温度传感器、加热元件、温度显示屏(31)和温控开关(32)；底板(21)上设有流量控制装置。

3.如权利要求1或2所述的一种柔弹拉胀网格非织面料的制备装置，其特征在于：所述拉胀结构的凹凸浮雕形状为蜂窝拓扑结构、正十二面体、三角格栅、中心旋转矩形、中心旋转三角形、中心旋转四面体、手性蜂窝、中心旋转多面体、铰接六角形、铰接四边形、铰接三角形中一种或多种的组合；蜂窝拓扑结构为内凹六边形、内凹菱形、人字形、星形网络或双箭头形。

4.如权利要求1或2所述的一种柔弹拉胀网格非织面料的制备装置，其特征在于：所述拉胀结构的凹凸浮雕形状通过减材加工或增材加工获得，所述减材加工为机械刻、刀刻、光刻、激光刻、离子刻、电子刻或化学蚀刻，所述增材加工为3D打印。

5.一种柔弹拉胀网格非织面料的制备方法，采用如权利要求1～4任一项所述的柔弹拉胀网格非织面料的制备装置，其特征在于：将表面刻有拉胀结构的凹凸浮雕形状的电熨斗压在非织造布上，以热熔融的方式将非织造布印出拉胀网格，以液体润湿的方式增强非织造布的拉胀网格，再复合常规的非织造布加固方式对其进行加固，得到柔弹拉胀网格非织面料。

6.如权利要求5所述的一种柔弹拉胀网格非织面料的制备方法，其特征在于：所述常规的非织造布加固方式包括加热、加压、针刺、水刺、拉伸、定型、化学粘合、抗菌处理、阻燃处理、防缩处理、碳化处理中的一种或几种的组合。

7.如权利要求5所述的一种柔弹拉胀网格非织面料的制备方法，其特征在于：所述电熨斗通过将加热后的拉胀结构的凹凸浮雕形状以一定的压力压在非织造布上，对于热塑性的化学纤维形成的非织造布，电熨斗将非织造布挤压成拉胀结构网格，且位于网格处的纤维因受到电熨斗加热而粘结加固，形成柔弹拉胀网格非织面料；

所述电熨斗通过将加热后的拉胀结构的凹凸浮雕形状以一定的压力压在非织造布上，对于非热塑性纤维形成的非织造布，电熨斗将非织造布挤压成拉胀结构网格，且位于网格处的纤维受到电熨斗喷出的液体、或粉末、或蒸汽、或其组合物而粘结加固，形成柔弹拉胀网格非织面料；

所述电熨斗通过将加热后的拉胀结构的凹凸浮雕形状以一定的压力压在非织造布上，对于热塑性纤维和非热塑性纤维混合形成的非织造布，电熨斗将非织造布挤压成拉胀结构网格，且位于网格处的纤维受到电熨斗加热，和喷出的液体、或粉末、或蒸汽、或其组合物而粘结加固，形成柔弹拉胀网格非织面料。

8.如权利要求5所述的一种柔弹拉胀网格非织面料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：准备所述表面刻有拉胀结构的凹凸浮雕形状的电熨斗；

步骤2：调节温液组合调控开关(3)的温度以及液体、或粉末、或蒸汽、或其组合物的流量至设定值；

步骤3：待加热供液装置(2)达到设定温度，以及液体、或粉末、或蒸汽、或其组合物达到设定流量，将电熨斗的凹凸浮雕部分压入非织造生产过程中已生产成型的纤维网中，通过挤压非织造布制备拉胀结构的非织造布网格；

步骤4：将拉胀结构的非织造布网格复合常规的非织造布加固方式进行加固处理，提高拉胀结构的非织造布网格的力学性能或赋予其它功能。

9.如权利要求5所述的一种柔弹拉胀网格非织面料的制备方法，其特征在于：所述非织造布包括任何成网方法制备的非织造布，包括：干法非织造布、湿法非织造布、纺粘非织造布、熔喷非织造布、纺粘/熔喷非织造布；

所述非织造布包括任何加固方法制备的非织造布，包括：水刺非织造布、针刺非织造布、热粘合非织造布、化学粘合非织造布、缝编非织造布。

10.一种如权利要求5～9任一项所述的柔弹拉胀网格非织面料的制备方法所制备的柔弹拉胀网格非织面料的用途，其特征在于：所述柔弹拉胀网格非织面料适用于制作医疗用品、人体防护用具、功能纺织品、普通防护用品；所述医疗用品包括人造成形瓣膜、人造血管、食管内支架；所述人体防护用具包括汽车安全带、汽车坐垫、靠背、睡垫、床垫、运动防护服装及装备、赛车服、防震手套、防震头盔；所述功能纺织品包括缓冲、防弹防刺、减振、隔热、水杯垫、滤网、口罩、防护隔离套、耳机膜纺织品；所述普通防护用品包括童装、孕妇装、文胸、网袋、窗帘。

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