CN108045048B - 三维间隔织物增强空间膜材及其制备方法和加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三维间隔织物增强空间膜材及其制备方法和加工装置，制备方法为在三维间隔织物运行过程中，先沿织物运行方向施加张力并保持不变使得织物内间隔丝处于竖直伸直状态，再在织物的顶层布面沿与织物运行方向垂直的方向开口，开口的长度等于织物的幅宽，使织物上下两层水平相错，间隔丝处于倾斜绷紧状态，最后复合织物与膜材料制得三维间隔织物增强空间膜材。加工装置包括顺序排列的给布辊、张力辊、上浆机构、定型机构、贴合机构、后处理机构和收集机构。最终制得产品具有包括多个膜材料层及位于膜材料层之间的织物层的复合层结构，织物内的间隔丝活动自由且无黏连。本发明制备方法工艺简单，加工装置结构简单，产品力学性能优良。

Description

三维间隔织物增强空间膜材及其制备方法和加工装置
技术领域
本发明属于纺织新材料领域，涉及一种三维间隔织物增强空间膜材及其制备方法和加工装置。
背景技术
随着社会的进步，人们对纺织品的要求越来越高，对材料的研发热情高涨。当下市场上涌现了许多新兴高性能材料。面对各种新兴高性能材料的不断冲击，纺织复合材料的进展也相当快。
目前传统的复合材料多为刚性材料，其以织物预构件中高取向纱线为优势结构，经过树脂固化后制得。尽管其具有高强、高模及抗拉伸性强等特性，可用于广告、工业等场景，但是其刚性较大，在许多场景如充气结构、农用、防护用及医用下并不适用。
为了克服以上刚性复合材料的缺陷，以大隔距间隔织物为增强体，在织物两面以涂贴工艺与聚合物基体结合制作的大隔距间隔增强织物柔性复合材料是一种可行的方案。这种工艺不仅可充分利用高性能增强织物自身物理性能，还可充分利用织物大隔距的特点，从而生产得到超大间隔经编间隔织物柔性复合材料，由于其上下两层织物与聚合物复合加固，因而物理力学性能如抗撕裂、抗剥离、拉伸力强等性能以及气密性好、耐老化、耐紫外线、耐腐蚀等化学性能得以大大提高。利用其耐久性好、可循环使用、结构稳定、厚度调节范围广的特点，可用作医用气垫床、轮椅坐垫、包扎固定和功能康复用品等，可避免人体因久坐而造成的局部发热，减缓潮湿的感觉；利用其良好的抗压性，易充气、便携带的特点，加之轻量化和三维立体结构便于安装的优势，其在运动和娱乐救护用项目中应用十分广泛，如柔性集装箱、卡车篷布、充气冲浪板、无支架帐篷、帐篷用床垫、救护床垫等；利用其便于折叠存放，良好气密性、耐海水、耐油污、耐老化、耐磨性优异、轻质高强的特点，应用于军用、民用救生艇，还可作为军用冲锋舟和水路两用桥。当前该类新兴柔性空间膜材料的研发已经取得了一定成果，但是可发展和可改善的空间仍然很大。
专利CN102794967A公开了一种空间网布复合材料及其制备方法。其制备工艺主要为：(1)空间网布涂刮上浆：将空间网布两层面两边对齐，然后在两层面上分别涂刮糊剂上浆，然后烘干处理；(2)预热：将上浆烘干后的空间网布导入预热辊加热，并准备和PVC底膜及PVC面膜共同导入到贴合机中；(3)贴合：在贴合机中，从上至下按照PVC面膜层、空间网布层、PVC底膜层顺序将三者在160-170℃、25-45Kgf、生产线传动速度4-6m/min条件下对齐贴合。该发明虽然产品性能较好，但其空间网布使用的涂刮上浆方式易刮伤织物表面，且糊剂容易渗入织物内部粘结间隔丝，影响间隔丝受力均匀性。
专利CN105666963A公开了一种拉丝网布复合材料及其制备方法。该种拉丝网布复合材料主要包括PVC层、第一涂层、第二涂层和拉丝网布层。其中第一涂层和第二涂层分别为拉丝网布层两层面上的预制复合层涂层，在第一、二涂层外侧分别再贴合PVC层，从而得到该拉丝网布复合材料。该发明通过提高两道涂层浆料的粘度以提升其产品的气密性，所贴合的PVC膜也起到了提高材料气密性的作用。虽然该发明明显改善了材料的气密性问题，但对产品其他性能提升并不明显，且由于浆料的粘度较大，对上浆速率、上浆效果甚至产品质量都产生了不良影响。
专利CN104890307A公开了一种高强拉丝气垫材料及其生产工艺。该材料由上至下有第一PVC膜、第一网格布、拉丝布、第二网格布、第二PVC膜。其中PVC膜与网格布采用粘接，网格布与拉丝布采用编织连接。其主要工艺改进为：(1)所用PVC膜采用四轮压延制得；(2)骨架材料涂胶方式为横向水平移动辊涂上浆，然后竖直向上进入烘箱烘干；(3)预定型骨架材料与PVC膜于贴合温度190℃、贴合压力430N、贴合速度4m/min条件下贴合得到材料。该发明提升了产品的机械性能，但由于该专利上浆方式为水平移动，浆料容易过多渗透到织物内部，粘结两层面及两层面中间的间隔丝，而且骨架材料为网格布与拉丝布二次编织，并非一次编织成型，工序复杂，力学性能不稳定，生产效率低。
因此，开发一种产品内间隔丝不黏连、力学性能优良且工艺简单的三维间隔织物增强空间膜材极具现实意义。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的产品内间隔丝黏连、力学性能不佳及工艺复杂的缺陷，本发明提供了一种产品内间隔丝不黏连、力学性能优良且工艺简单的三维间隔织物增强空间膜材及其制备方法，还提供了一种加工本发明的三维间隔织物增强空间膜材的装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
三维间隔织物增强空间膜材，具有复合层结构，复合层主要由多个膜材料层以及位于膜材料层之间的经编间隔织物层构成，经编间隔织物内的间隔丝活动自由且无黏连。
本发明的三维间隔织物增强空间膜材表面光滑平整、涂贴均匀，内部间隔丝活动自由、各处无黏联，膜材整体表现较柔软，不仅保留了普通材料的特性，而且部分机械性能明显得到了提高。本发明的三维间隔织物增强空间膜材中的间隔丝活动自由，致使经编间隔织物两侧层面的相对活动范围变大，两层面间距可调范围增大，产品设计应用范围更广；当产品密闭充气时，由于间隔丝活动自由，各间隔丝可在一定范围内自动调节，外表面膨胀后更加平整，外表面受力更均匀，突兀点受磨损发生概率低，产品使用寿命更长久；间隔丝的密度可以任意设计，可以每个横列均有间隔丝，也可以间隔不同的横列布置间隔丝，可以根据产品最终应用的要求设定不同编织情况。
作为优选的技术方案：
如上所述的三维间隔织物增强空间膜材，所述复合层结构为五层结构，自上而下分别为膜材料层I、浆料a层I、经编间隔织物层、浆料a层II和膜材料层II，对应的各层的厚度分别为0.2～0.5mm、0.05～0.3mm、100～400mm、0.1～0.2mm和0.2～0.5mm，其中经编间隔织物层的厚度为间隔丝处于伸直状态时经编间隔织物的厚度。可根据实际需求设置各层厚度。
如上所述的三维间隔织物增强空间膜材，所述膜材料为PVC夹网布，具有五层结构，自上而下分别为纯PVC膜层I、浆料b层I、机织物层、浆料b层II和纯PVC膜层II，对应的各层的厚度分别为0.05～0.2mm、0.05～0.2mm、0.1～0.4mm、0.05～0.2mm和0.05～0.2mm。机织物可以为常规的平纹、斜纹等机织物，也可以采用双轴向经编织物。通过选择不同纱线细度的纱线原料，不同经纬密度的织物作为该增强织物，如选用1000D涤纶丝为经纬纱线。
如上所述的三维间隔织物增强空间膜材，所述浆料a和浆料b为粘度2000～3500cps的EPVC糊状树脂，EPVC糊状树脂中各组分及其重量份数如下：
所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂，所述稳定剂为Ca/Zn类稳定剂。
如上所述的三维间隔织物增强空间膜材，所述邻苯二甲酸酯类增塑剂为DOP、DBP、BBP或DINP，所述Ca/Zn类稳定剂为CaSt2/ZnSt2。
本发明还提供了制备如上所述的三维间隔织物增强空间膜材的方法，在三维间隔织物运行过程中，首先沿织物运行方向施加张力保持织物内间隔丝处于竖直伸直状态，然后保持张力不变在织物的顶层布面上沿与织物运行方向垂直的方向开口，开口的长度等于织物的幅宽，使得织物上下两层水平相错，织物内间隔丝处于倾斜绷紧状态，最后将开口处理后的织物与膜材料复合制得三维间隔织物增强空间膜材。
本发明通过沿与织物运行方向垂直的方向在受张力作用的织物顶层布面开口，织物开口处在张力作用下呈“V”型撕开状，使开口处后边(靠近织物卷方向)的间隔织物上下两表面层水平相错，保障织物中间的间隔丝处于倾斜绷紧状态，避免了在上浆时由于间隔丝与面层粘结而无法伸直导致间隔丝方向的整体强力较低，避免了在后续工艺中间隔丝因放置不当而裸露外侧或打卷，织物表面因松弛滑脱造成贴膜不平等。同时，织物上下两面相互贴合绷紧，在后续同时双面上浆过程中，不会因为间隔丝裸露、折曲、堆积、表面不平而影响成品的质量和效果。
作为优选的技术方案：
如上所述的方法，所述三维间隔织物运行的速度为3.5～4m/min，所述张力的大小以保证间隔丝处于伸直状态为宜，范围为200～1000N/m，所述开口时对开口进行高压喷射处理，目的是去除织物表面的灰尘、杂质及各类短纤维杂质等，高压的压力为0.2～0.8MPa。
如上所述的方法，所述织物与膜材料复合的具体步骤如下：
(1)上浆：在织物自下而上运行过程中进行双面辊涂上浆，织物在上浆位置处受侧面辊涂加压，弯曲形成一定的包围角，浆料涂敷量为150～200g/m2；本发明通过保持织物的弯曲状态进行双侧面辊涂加压，增大了上浆面积，提高了上浆效率，可通过对织物弯曲程度进行调节以改变辊涂压力；
(2)预定型：在织物自下而上运行过程中进行预定型，预定型的温度为160～180℃；对织物进行预定型是为了使较为流动的浆料固化或半固化，减短渗透时间，并增大上浆面积，上浆面积增大，浆料涂覆更为均匀，浆料层更薄，渗透率低；
(3)烘干定型：在织物水平运行过程中进行烘干定型，烘干的温度为160～180℃，烘干的速度为3～6m/min；
(4)贴合：以定型后的织物为基材，双面贴合膜材料，贴合的温度为190～200℃，贴合的压力为50～90MPa；本发明在贴合时，两层PVC夹网布膜材夹着上浆织物同时进入双加热辊贴合，与单加热辊和橡胶辊配合的单面贴合相比，实现了织物两面同时贴合的要求，生产效率高；
(5)冷却和印花：冷却温度为30～40℃；
(6)收集：以由下而上平铺叠放的形式收集。
由下而上平铺叠放是因为收集材料为双层面，两层面相对活动灵活，不易对齐固定；如果采用传统筒轴卷取收集的话，筒轴表面因摩擦力而带动与其接触的里层面材料转动，而非接触纸筒层面材料发生滞后，即产生里、外两层面圆周向线速度差，且随着卷曲半径增大，里、外两层面线速度差变大，因两层间有间隔丝阻碍错位运动，于是在卷曲时容易发生层面错位凸起，此凸起越卷越大，同时卷绕层压力越卷越大，若不及时矫正，长时间定型后很难消除，成为褶皱疵点，此问题严重影响产品品相及质量；而采用由下而上平铺叠放时，通过逐层缩短平铺长度，再通过平板隔层，不但实现了小空间大收集量，而且折曲处没有外力压迫，摊平后相对更容易恢复，对品相质量损失小，能够满足应用的要求。
本发明还提供一种加工如上所述的三维间隔织物增强空间膜材的装置，主要由沿三维间隔织物运行方向排列的给布辊、张力辊、上浆机构、定型机构、贴合机构、后处理机构和收集机构组成；
所述张力辊由沿织物运行方向排列的张力辊Ⅰ、张力辊Ⅱ和张力辊Ⅲ组成，张力辊Ⅰ、张力辊Ⅱ和张力辊Ⅲ的辊心呈三角形分布，给布辊、张力辊Ⅰ和张力辊Ⅲ位于同一水平面上；
所述上浆机构位于张力辊的上方，由上浆辊Ⅰ、上浆辊Ⅱ和分别为两上浆辊提供浆料的两浆槽组成，上浆辊Ⅱ位于上浆辊Ⅰ的上方，上浆辊Ⅰ与上浆辊Ⅱ左右交错，且上浆辊Ⅱ与上浆辊Ⅰ辊心的水平间距小于二者的辊径之和的一半，这样保证织物通上浆辊时可以受到侧向压力；
所述定型机构包括红外加热装置、多个导向辊及整体烘箱，红外加热装置和多个导向辊均安装在整体烘箱内，红外加热装置的进口和出口位于垂直方向，多个导向辊位于红外加热装置上方，且相互平行排列；本发明的红外加热装置安装在紧邻上浆辊的上方，是为了尽快对上浆后的织物进行预定型，使较为流动的浆料固化或半固化，减短渗透时间，再次是增大上浆面积，使浆料涂覆更为均匀，浆料层更薄，渗透率更低；
所述贴合机构包括两贴合辊以及分别与两贴合辊配合的膜材料输送辊；
所述后处理机构包括冷却辊和印花辊。
作为优选的技术方案：
如上所述的装置，所述红外加热装置的进口与上浆辊Ⅱ最上方边缘的垂直距离为10～20cm，所述两贴合辊之间的间隙为0～10mm，具体可根据织物厚度进行调节。
发明原理：
本发明通过沿与织物运行方向垂直的方向在受张力作用的织物顶层布面开口，织物开口处在张力作用下呈“V”型撕开状，使开口处后边(靠近织物卷方向)的间隔织物上下两表面层水平相错，保障织物中间的间隔丝处于倾斜绷紧状态，若中间间隔丝未伸直而处于无约束的自由状态时，在涂层过程中会受到各种力的作用，间隔丝处于随机无序松弛状态，间隔丝可能会在涂层时与涂层树脂黏连，造成表面的涂层树脂渗入间隔丝内部孔隙，造成上下表层与间隔丝的粘连不清，影响涂层效果和最终产品的质量；另外，开口上下层错位拉伸，间隔丝伸直绷紧，避免了在上浆时由于间隔丝与面层粘结而无法伸直导致间隔丝方向的整体强力较低，避免了在后续工艺中间隔丝因放置不当而裸露外侧或打卷，织物表面因松弛滑脱造成贴膜不平等。同时，织物上下两面相互贴合绷紧，在后续同时双面上浆过程中，不会因为间隔丝裸露、折曲、堆积、表面不平而影响成品的质量和效果。
同时，本发明还对织物的上浆工艺进行了改进，在织物自下而上运行过程中进行双面辊涂上浆，织物在上浆位置处受侧面辊涂加压，弯曲形成一定的包围角，首先，由于上浆方式为辊涂而非刮刀，可有效减少对织物的损伤，防止浆料向织物内部的间隔丝渗透，解决了横向上压力既不能过大也不可过小的苛刻问题，易于微调压力，实现了完整、饱满、不渗透的上浆效果，其次，由于上浆是在织物自下而上的运行过程中进行的，而不是在织物水平运行过程中进行的，克服了由于重力的影响导致的浆料容易向织物内部间隔丝渗透的问题，有效避免了间隔丝黏连，最后采用侧面辊涂加压增大了上浆面积，提高了上浆效率，还可通过对织物弯曲程度进行调节以改变辊涂压力。
为了进一步防止浆料渗透，降低浆料渗透率，本发明还对上浆后织物的烘干工艺进行了改进，在紧邻上浆辊的上方安装红外加热装置使得织物在上浆结束的第一时间进行预定型，此时织物依然保持自下而上的运行状态，浆料来不及渗透到织物内部就发生了固化或半固化，然后再进行烘干定型，实现浆料的完全固化。
为了进一步防止浆料渗透，降低浆料渗透率，本发明还对浆料配方进行了改进，通过选用合适的组分并调整各组分的含量，保持浆料粘度适宜且不容易渗透到织物内部。
此外，为了提高产品的质量，本发明还采用由下而上平铺叠放的方式收集产品，这是因为产品为双层面，两层面相对活动灵活，不易对齐固定，如果采用传统筒轴卷取收集的话，筒轴表面因摩擦力而带动与其接触的里层面材料转动，而非接触纸筒层面材料发生滞后，即产生里、外两层面圆周向线速度差，且随着卷取半径增大，里、外两层面线速度差变大，因两层间有间隔丝阻碍错位运动，于是在卷曲时容易发生层面错位凸起，此凸起越卷越大，同时卷绕层压力越卷越大，若不及时矫正，长时间定型后很难消除，成为褶皱疵点，严重影响品相及质量。而采用由下而上平铺叠放时，通过逐层缩短平铺长度和平板隔层，不但实现了小空间大收集量，而且折曲处没有外力压迫，摊平后相对更容易恢复，对品相质量损失小，能够满足应用的要求。
本发明通过采用以上技术手段制得的三维间隔织物增强空间膜材，具有复合层结构，其中经编间隔织物内的间隔丝活动自由且无黏连，间隔丝的受力均匀性好、取向度高、自调节适应能力高，产品具有良好的力学性能，突兀点受磨损发生概率低，产品使用寿命更长久。
有益效果：
(1)本发明的一种三维间隔织物增强空间膜材的制备方法，工艺简单，操作简便，成本低廉，兼顾了经济性与适用性；
(2)本发明的一种三维间隔织物增强空间膜材的加工装置，设备结构简单，设计布局合理；
(3)本发明的一种三维间隔织物增强空间膜材，产品中经编间隔织物内的间隔丝活动自由且无黏连，提升了间隔丝的受力均匀性、取向度和自调节适应能力；
(4)本发明的一种三维间隔织物增强空间膜材，力学性能优良，突兀点受磨损发生概率低，耐用性好。
附图说明
图1为本发明的织物顶层布面开口处的状态图；
图2为本发明的三维间隔织物增强空间膜材复合层的结构示意图；
图3为本发明的膜材料层的结构示意图；
图4为本发明的三维间隔织物增强空间膜材的加工装置结构示意图；
图5为侧面无压力接触式上浆机构示意图；
图6为侧面有压力轧辊式上浆机构示意图；
图7为本发明的上浆机构示意图；
其中，101-膜材料层I，102-浆料a层I，103-经编间隔织物层，104-浆料a层II，105-膜材料层II；201-PVC膜层I，202-浆料b层I，203-机织物层，204-浆料b层II，205-纯PVC膜层II；301-间隔织物上表面，302-间隔织物下表面，303-间隔丝，304-织物运行方向；1-给布辊，2-织物，3-张力辊，3.1-张力辊Ⅰ，3.2-张力辊Ⅱ，3.3-张力辊Ⅲ，4-浆槽，5-浆料，6.1-上浆辊Ⅰ，6.2-上浆辊Ⅱ，7-红外加热装置，8-导向辊，9-整体烘箱，10-贴合辊，11-PVC夹网布，12-冷却辊，13-三维间隔织物增强空间膜材，14-印花辊。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
三维间隔织物增强空间膜材的制备方法，具体步骤如下：
(1)开口：开口处状态如图1所示，在三维间隔织物运行过程中，首先沿织物运行方向304施加张力保持织物2内间隔丝303处于竖直伸直状态，然后保持张力不变在织物的顶层布面即间隔织物上表面301上沿与织物运行方向304垂直的方向开口，开口的长度等于织物2的幅宽，织物开口处在张力作用下呈“V”型撕开状，使得间隔织物上表面301与间隔织物下表面302水平相错，织物2内间隔丝303处于倾斜绷紧状态，最后对开口进行高压喷射处理，其中三维间隔织物运行的速度为3.5m/min，施加的张力为800N/m，高压喷射处理的压力为0.3MPa；
(2)上浆：在织物自下而上运行过程中进行双面辊涂上浆，织物在上浆位置处受侧面辊涂加压，弯曲形成一定的包围角，浆料涂敷量为150g/m2；
(3)预定型：在织物自下而上运行过程中进行预定型，预定型的温度为160℃；
(4)烘干定型：在织物水平运行过程中进行烘干定型，烘干的温度为160℃，烘干的速度为6m/min；
(5)贴合：以定型后的织物为基材，双面贴合膜材料，贴合的温度为190℃，贴合的压力为50MPa；
(6)冷却和印花：冷却温度为35℃；
(7)收集：以由下而上平铺叠放的形式收集得到三维间隔织物增强空间膜材。
最终制备出的三维间隔织物增强空间膜材，具有复合层结构，复合层主要由多个膜材料层以及位于膜材料层之间的经编间隔织物层构成，经编间隔织物内的间隔丝活动自由且无黏连。复合层结构具体为五层结构，如图2所示，自上而下分别为膜材料层I 101、浆料a层I 102、经编间隔织物层103、浆料a层II 104和膜材料层II 105，对应的各层的厚度分别为0.20mm、0.05mm、100mm、0.10mm和0.20mm，其中经编间隔织物采用1000D涤纶丝为间隔丝，间隔丝密度为25根/(40×40)mm，厚度方向拉伸强度为80N/根，经编间隔织物层的厚度为间隔丝处于伸直状态时经编间隔织物的厚度。膜材料为PVC夹网布，具有五层结构，如图3所示，自上而下分别为纯PVC膜层I 201、浆料b层I 202、机织物层203、浆料b层II 204和纯PVC膜层II 205，对应的各层的厚度分别为0.05mm、0.05mm、0.1mm、0.05mm和0.05mm。其中机织物选用经纬密度为9*9根/cm，纵横向强力为2600N/50mm的平纹机织物，浆料a和浆料b为粘度2800cps的EPVC糊状树脂，EPVC糊状树脂中各组分及其重量份数为：
制备的三维间隔织物增强空间膜材的经向拉伸断裂力为2806.84N/5cm；纬向拉伸断裂力为2643.70N/5cm；经向撕裂力为662.04N；纬向撕裂力为767.90N。三维间隔织物增强空间膜材的间隔丝方向拉伸力为628N，这是由于间隔丝活动自由后，取向度高，自调节适应能力提高导致的。
对比例1
一种三维间隔织物增强空间膜材的制备方法，与实施例1基本一致，不同的是不进行步骤(1)中的开口处理，步骤(2)～(7)具体工艺及所使用的织物都与实施例1一致，所制备出的三维间隔织物增强空间膜材同样具有五层结构：即自上而下分别为膜材料层I 101、浆料a层I 102、经编间隔织物层103、浆料a层II 104和膜材料层II 105，各层的厚度也与实施例1保持一致。制备的三维间隔织物增强空间膜材的经向拉伸断裂力为2049.27N/5cm，相比于本发明制备的复合层材料降低了26.99％；纬向拉伸断裂力为2395.46N/5cm，相比于本发明制备的复合层材料降低了9.39％；经向撕裂力为506.4N，相比于本发明制备的复合层材料降低了23.5％；纬向撕裂力为606.8N，相比于本发明制备的复合层材料降低了20.72％。三维间隔织物增强空间膜材的间隔丝方向拉伸力较低，为506N。由此可以看出，本发明在进行侧面辊涂上浆处理前先对间隔织物进行开口处理，开口处理后由于间隔织物上下两表面层水平相错，保障织物中间的间隔丝处于倾斜绷紧状态，在一定程度上避免了上浆时由于间隔丝与面层粘结而无法伸直导致的间隔丝方向的整体强力较低的问题，开口处理对成品的质量和效果的提升以及对最终所制得的膜材强度的提高起到了关键性的作用。
实施例2
三维间隔织物增强空间膜材的制备方法，具体步骤如下：
(1)开口：具体方式与实施例1一致，其中三维间隔织物运行的速度为3.8m/min，施加张力的大小为500N/m，高压喷射处理的压力为0.7MPa。
(2)上浆：在织物自下而上运行过程中进行双面辊涂上浆，织物在上浆位置处受侧面辊涂加压，弯曲形成一定的包围角，浆料涂敷量为160g/m2；
(3)预定型：在织物自下而上运行过程中进行预定型，预定型的温度为180℃；
(4)烘干定型：在织物水平运行过程中进行烘干定型，烘干的温度为170℃，烘干的速度为4.5m/min；
(5)贴合：以定型后的织物为基材，双面贴合膜材料，贴合的温度为193℃，贴合的压力为80MPa；
(6)冷却和印花：冷却温度为36℃；
(7)收集：以由下而上平铺叠放的形式收集得到三维间隔织物增强空间膜材。
最终制备出的三维间隔织物增强空间膜材，具有复合层结构，复合层主要由多个膜材料层以及位于膜材料层之间的经编间隔织物层构成，经编间隔织物内的间隔丝活动自由且无黏连。复合层结构具体为五层结构，自上而下分别为膜材料层I、浆料a层I、经编间隔织物层、浆料a层II和膜材料层II，对应的各层的厚度分别为0.22mm、0.15mm、200mm、0.15mm和0.22mm，其中经编间隔织物采用1000D涤纶丝为间隔丝，间隔丝密度为25根/(40×40)mm，厚度方向拉伸强度为83N/根，经编间隔织物层的厚度为间隔丝处于伸直状态时经编间隔织物的厚度。膜材料为PVC夹网布，具有五层结构，自上而下分别为纯PVC膜层I、浆料b层I、机织物层、浆料b层II和纯PVC膜层II，对应的各层的厚度分别为0.1mm、0.05mm、0.13mm、0.05mm和0.1mm。其中机织物选用经纬密度为9*9根/cm，纵横向强力为2800N/50mm的斜纹机织物，浆料a和浆料b为粘度3000cps的EPVC糊状树脂，EPVC糊状树脂中各组分及其重量份数为：
制备的三维间隔织物增强空间膜材的经向拉伸断裂力为2912.3N/5cm；纬向拉伸断裂力为2754.6N/5cm；经向撕裂力为708.7N；纬向撕裂力为782.2N；三维间隔织物增强空间膜材的间隔丝方向拉伸力为803.4N。
实施例3
三维间隔织物增强空间膜材的制备方法，具体步骤如下：
(1)开口：具体方式与实施例1一致，其中三维间隔织物运行的速度为3.7m/min，施加张力的大小为1000N/m，高压喷射处理的压力为0.5MPa。
(2)上浆：在织物自下而上运行过程中进行双面辊涂上浆，织物在上浆位置处受侧面辊涂加压，弯曲形成一定的包围角，浆料涂敷量为175g/m2；
(3)预定型：在织物自下而上运行过程中进行预定型，预定型的温度为160℃；
(4)烘干定型：在织物水平运行过程中进行烘干定型，烘干的温度为180℃，烘干的速度为4m/min；
(5)贴合：以定型后的织物为基材，双面贴合膜材料，贴合的温度为198℃，贴合的压力为60MPa；
(6)冷却和印花：冷却温度为33℃；
(7)收集：以由下而上平铺叠放的形式收集。
最终制备出的三维间隔织物增强空间膜材，具有复合层结构，复合层主要由多个膜材料层以及位于膜材料层之间的经编间隔织物层构成，经编间隔织物内的间隔丝活动自由且无黏连。复合层结构具体为五层结构，自上而下分别为膜材料层I、浆料a层I、经编间隔织物层、浆料a层II和膜材料层II，对应的各层的厚度分别为0.25mm、0.05mm、400mm、0.2mm和0.25mm，其中经编间隔织物采用1000D涤纶丝为间隔丝，间隔丝密度为25根/(40×40)mm，厚度方向拉伸强度85N/根，经编间隔织物层的厚度为间隔丝处于伸直状态时经编间隔织物的厚度。膜材料为PVC夹网布，具有五层结构，自上而下分别为纯PVC膜层I、浆料b层I、机织物层、浆料b层II和纯PVC膜层II，对应的各层的厚度分别为0.1mm、0.15mm、0.3mm、0.15mm和0.1mm。其中机织物选用经纬密度为9*9根/cm，纵横向强力为2700N/50mm的双轴向经编织物，浆料a和浆料b为粘度2000cps的EPVC糊状树脂，EPVC糊状树脂中各组分及其重量份数为：
制备的三维间隔织物增强空间膜材的经向拉伸断裂力为2886.4N/5cm；纬向拉伸断裂力为2803.7N/5cm；经向撕裂力为633.4N；纬向撕裂力为728.6N；三维间隔织物增强空间膜材的间隔丝方向拉伸力为812.6N。
实施例4
三维间隔织物增强空间膜材的制备方法，具体步骤如下：
(1)开口：具体方式与实施例1一致，其中三维间隔织物运行的速度为4m/min，施加张力的大小为600N/m，高压喷射处理的压力为0.2MPa。
(2)上浆：在织物自下而上运行过程中进行双面辊涂上浆，织物在上浆位置处受侧面辊涂加压，弯曲形成一定的包围角，浆料涂敷量为200g/m2；
(3)预定型：在织物自下而上运行过程中进行预定型，预定型的温度为170℃；
(4)烘干定型：在织物水平运行过程中进行烘干定型，烘干的温度为160℃，烘干的速度为3m/min；
(5)贴合：以定型后的织物为基材，双面贴合膜材料，贴合的温度为200℃，贴合的压力为70MPa；
(6)冷却和印花：冷却温度为30℃；
(7)收集：以由下而上平铺叠放的形式收集得到三维间隔织物增强空间膜材。
最终制备出的三维间隔织物增强空间膜材，具有复合层结构，复合层主要由多个膜材料层以及位于膜材料层之间的经编间隔织物层构成，经编间隔织物内的间隔丝活动自由且无黏连。复合层结构具体为五层结构，自上而下分别为膜材料层I、浆料a层I、经编间隔织物层、浆料a层II和膜材料层II，对应的各层的厚度分别为0.3mm、0.15mm、100mm、0.15mm和0.3mm，其中经编间隔织物采用1000D涤纶丝为间隔丝，间隔丝密度为25根/(40×40)mm，厚度方向拉伸强度88N/根，经编间隔织物层的厚度为间隔丝处于伸直状态时经编间隔织物的厚度。膜材料为PVC夹网布，具有五层结构，自上而下分别为纯PVC膜层I、浆料b层I、机织物层、浆料b层II和纯PVC膜层II，对应的各层的厚度分别为0.15mm、0.2mm、0.3mm、0.2mm和0.15mm。其中机织物选用经纬密度为14*14根/cm，纵横向强力为3700N/50mm的平纹机织物，浆料a和浆料b为粘度3200cps的EPVC糊状树脂，EPVC糊状树脂中各组分及其重量份数为：
制备的三维间隔织物增强空间膜材的经向拉伸断裂力为3954.6N/5cm；纬向拉伸断裂力为3826.3N/5cm；经向撕裂力为733.5N；纬向撕裂力为748.2N；三维间隔织物增强空间膜材的间隔丝方向拉伸力为674.8N。
实施例5
三维间隔织物增强空间膜材的制备方法：具体步骤如下：
(1)开口：具体方式与实施例1一致，其中三维间隔织物运行的速度为3.6m/min，施加张力的大小为850N/m，高压喷射处理的压力为0.5MPa。
(2)上浆：在织物自下而上运行过程中进行双面辊涂上浆，织物在上浆位置处受侧面辊涂加压，弯曲形成一定的包围角，浆料涂敷量为180g/m2；
(3)预定型：在织物自下而上运行过程中进行预定型，预定型的温度为180℃；
(4)烘干定型：在织物水平运行过程中进行烘干定型，烘干的温度为170℃，烘干的速度为5m/min；
(5)贴合：以定型后的织物为基材，双面贴合膜材料，贴合的温度为198℃，贴合的压力为90MPa；
(6)冷却和印花：冷却温度为40℃；
(7)收集：以由下而上平铺叠放的形式收集得到三维间隔织物增强空间膜材。
最终制备出的三维间隔织物增强空间膜材，具有复合层结构，复合层主要由多个膜材料层以及位于膜材料层之间的经编间隔织物层构成，经编间隔织物内的间隔丝活动自由且无黏连。复合层结构具体为五层结构，自上而下分别为膜材料层I、浆料a层I、经编间隔织物层、浆料a层II和膜材料层II，对应的各层的厚度分别为0.5mm、0.3mm、300mm、0.1mm和0.5mm，其中经编间隔织物采用1000D涤纶丝为间隔丝，间隔丝密度为25根/(40×40)mm，厚度方向拉伸强度90N/根，经编间隔织物层的厚度为间隔丝处于伸直状态时经编间隔织物的厚度。膜材料为PVC夹网布，具有五层结构，自上而下分别为纯PVC膜层I、浆料b层I、机织物层、浆料b层II和纯PVC膜层II，对应的各层的厚度分别为0.2mm、0.15mm、0.3mm、0.15mm和0.2mm。其中机织物选用经纬密度为14*14根/cm，纵横向强力为3600N/50mm的斜纹机织物，浆料a和浆料b为粘度3500cps的EPVC糊状树脂，EPVC糊状树脂中各组分及其重量份数为：
制备的三维间隔织物增强空间膜材的经向拉伸断裂力为3645.3N/5cm；纬向拉伸断裂力为3726.7N/5cm；经向撕裂力为753.4N；纬向撕裂力为767.3N；三维间隔织物增强空间膜材的间隔丝方向拉伸力为798.4N。
实施例6
三维间隔织物增强空间膜材的制备方法：具体步骤如下：
(1)开口：具体方式与实施例1一致，其中三维间隔织物运行的速度为3.5m/min，施加张力的大小为200N/m，高压喷射处理的压力为0.8MPa。
(2)上浆：在织物自下而上运行过程中进行双面辊涂上浆，织物在上浆位置处受侧面辊涂加压，弯曲形成一定的包围角，浆料涂敷量为200g/m2；
(3)预定型：在织物自下而上运行过程中进行预定型，预定型的温度为180℃；
(4)烘干定型：在织物水平运行过程中进行烘干定型，烘干的温度为180℃，烘干的速度为3m/min；
(5)贴合：以定型后的织物为基材，双面贴合膜材料，贴合的温度为190℃，贴合的压力为90MPa；
(6)冷却和印花：冷却温度为40℃；
(7)收集：以由下而上平铺叠放的形式收集得到三维间隔织物增强空间膜材。
最终制备出的三维间隔织物增强空间膜材，具有复合层结构，复合层主要由多个膜材料层以及位于膜材料层之间的经编间隔织物层构成，经编间隔织物内的间隔丝活动自由且无黏连。复合层结构具体为五层结构，自上而下分别为膜材料层I、浆料a层I、经编间隔织物层、浆料a层II和膜材料层II，对应的各层的厚度分别为0.3mm、0.15mm、400mm、0.15mm和0.3mm，其中经编间隔织物采用1000D涤纶丝为间隔丝，间隔丝密度为25根/(40×40)mm，厚度方向拉伸强度82N/根，经编间隔织物层的厚度为间隔丝处于伸直状态时经编间隔织物的厚度。膜材料为PVC夹网布，具有五层结构，自上而下分别为纯PVC膜层I、浆料b层I、机织物层、浆料b层II和纯PVC膜层II，对应的各层的厚度分别为0.05mm、0.1mm、0.4mm、0.08mm和0.05mm。其中机织物选用经纬密度为14*14根/cm，纵横向强力为3800N/50mm的双轴向经编织物，浆料a和浆料b为粘度2400cps的EPVC糊状树脂，EPVC糊状树脂中各组分及其重量份数为：
制备的三维间隔织物增强空间膜材的经向拉伸断裂力为4022.6N/5cm；纬向拉伸断裂力为3976.5N/5cm；经向撕裂力为916.8N；纬向撕裂力为877.5N；三维间隔织物增强空间膜材的间隔丝方向拉伸力为824.6N。
实施例7
加工实施例1～6的三维间隔织物增强空间膜材的装置，如图4所示，主要由沿三维间隔织物运行方向排列的给布辊1、张力辊3、上浆机构、定型机构、贴合机构、后处理机构和收集机构组成；
张力辊3由沿织物运行方向排列的张力辊Ⅰ3.1、张力辊Ⅱ3.2和张力辊Ⅲ3.3组成，张力辊Ⅰ3.1、张力辊Ⅱ3.2和张力辊Ⅲ3.3的辊心呈三角形分布，给布辊1、张力辊Ⅰ3.1和张力辊Ⅲ3.3位于同一水平面上；
上浆机构位于张力辊3的上方，由上浆辊Ⅰ6.1、上浆辊Ⅱ6.2和分别为两上浆辊提供浆料5的两浆槽4组成，上浆辊Ⅱ6.2位于上浆辊Ⅰ6.1的上方，上浆辊Ⅰ6.1与上浆辊Ⅱ6.2左右交错，且上浆辊Ⅱ6.2与上浆辊Ⅰ6.1辊心的水平间距小于二者的辊径之和的一半，这样保证织物通过上浆辊时可以受到侧向压力；
定型机构包括红外加热装置7、多个导向辊8及整体烘箱9，红外加热装置7和多个导向辊8均安装在整体烘箱9内，红外加热装置7的进口和出口位于垂直方向，多个导向辊8位于红外加热装置9上方，且相互平行排列，红外加热装置9的进口与上浆辊Ⅱ6.2最上方边缘的垂直距离为10～20cm；
贴合机构包括两贴合辊10以及分别与两贴合辊10配合的膜材料输送辊，两贴合辊之间的间隙为0～10mm，具体可根据织物厚度进行调节；
后处理机构包括冷却辊12和印花辊14。
织物2经过上浆完毕后制得织物预制体同PVC夹网布11一同进入贴合辊10贴合处理，经过冷却辊12冷却降温得到本发明的三维间隔织物增强空间膜材13，经过印花辊14印花后的产品采用平铺叠放收集法，此方法与卷取收集相比可避免空间膜材卷取过程中因内、外两层卷取速度不一而出现鼓包、筒斜等问题。
现有技术的上浆机构主要分为两类；一类为侧面无压力接触式如图5所示，织物在上浆机构间呈竖直状态，两侧上浆辊仅接触织物对其并无压力；另一类为侧面有压力轧辊式如图6所示，织物竖直方向运动，两侧上浆辊在同一位置对织物进行上浆，两上浆辊的辊心处与同一水平面，对上浆辊加压保持对织物的水平方向的压力。
本发明的上浆机构如图7所示，采用侧面辊涂加压上浆技术，上浆辊Ⅰ6.1和上浆辊Ⅱ6.2左右交错，例如横向将上浆辊Ⅱ6.2向左推动约5cm，上浆位置处织物2略呈“S型”，织物先后经上浆辊Ⅰ6.1和上浆辊Ⅱ6.2加压后，由竖直变成了弯曲，与现有技术的上浆方法相比，这样做可以增大上浆面积，提高上浆效率。
通过上述方法及使用的装置制得的所得三维间隔织物增强空间膜材表面涂层光滑平整、涂贴均匀，间隔丝活动自由、各处无黏联，膜材整体表现较柔软，不仅保留了普通材料的特性，而且部分机械性能明显得到了提高，具有较好的推广价值。

Claims (10)

1.三维间隔织物增强空间膜材的制备方法，其特征是：在三维间隔织物运行过程中，首先沿织物运行方向施加张力保持织物内间隔丝处于伸直状态，然后保持张力不变在织物的顶层布面上沿与织物运行方向垂直的方向开口，开口的长度等于织物的幅宽，使得织物上下两层水平相错，织物内间隔丝处于倾斜绷紧状态，最后将开口处理后的织物与膜材料复合制得三维间隔织物增强空间膜材。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述三维间隔织物运行的速度为3.5～4m/min，所述张力的大小为200～1000N/m，所述开口时对开口进行高压喷射处理，高压的压力为0.2～0.8MPa。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述织物与膜材料复合的具体步骤如下：
(1)上浆：在织物自下而上运行过程中进行双面辊涂上浆，织物在上浆位置处受侧面辊涂加压，弯曲形成一定的包围角，浆料涂敷量为150～200g/m2；
(2)预定型：在织物自下而上运行过程中进行预定型，预定型的温度为160～180℃；
(3)烘干定型：在织物水平运行过程中进行烘干定型，烘干的温度为160～180℃，烘干的速度为3～6m/min；
(4)贴合：以定型后的织物为基材，双面贴合膜材料，贴合的温度为190～200℃，贴合的压力为50～90MPa；
(5)冷却和印花：冷却温度为30～40℃；
(6)收集：以由下而上平铺叠放的形式收集。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，三维间隔织物增强空间膜材具有复合层结构，复合层主要由多个膜材料层以及位于膜材料层之间的经编间隔织物层构成，经编间隔织物内的间隔丝活动自由且无黏连。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述复合层结构为五层结构，自上而下分别为膜材料层I、浆料a层I、经编间隔织物层、浆料a层II和膜材料层II，对应的各层的厚度分别为0.2～0.5mm、0.05～0.3mm、100～400mm、0.1～0.2mm和0.2～0.5mm，其中经编间隔织物层的厚度为间隔丝处于伸直状态时经编间隔织物的厚度。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述膜材料为PVC夹网布，具有五层结构，自上而下分别为纯PVC膜层I、浆料b层I、机织物层、浆料b层II和纯PVC膜层II，对应的各层的厚度分别为0.05～0.2mm、0.05～0.2mm、0.1～0.4mm、0.05～0.2mm和0.05～0.2mm。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述浆料a和浆料b为粘度2000～3500cps的EPVC糊状树脂，EPVC糊状树脂中各组分及其重量份数如下：
所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂，所述稳定剂为Ca/Zn类稳定剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述邻苯二甲酸酯类增塑剂为DOP、DBP、BBP或DINP，所述Ca/Zn类稳定剂为CaSt2/ZnSt2。
9.加工如权利要求4～8任一项所述的制备方法制备得到的三维间隔织物增强空间膜材的装置，其特征是：主要由沿三维间隔织物运行方向排列的给布辊、张力辊、上浆机构、定型机构、贴合机构、后处理机构和收集机构组成；
所述张力辊由沿织物运行方向排列的张力辊Ⅰ、张力辊Ⅱ和张力辊Ⅲ组成，张力辊Ⅰ、张力辊Ⅱ和张力辊Ⅲ的辊心呈三角形分布，给布辊、张力辊Ⅰ和张力辊Ⅲ位于同一水平面上；
所述上浆机构位于张力辊的上方，由上浆辊Ⅰ、上浆辊Ⅱ和分别为两上浆辊提供浆料的两浆槽组成，上浆辊Ⅱ位于上浆辊Ⅰ的上方，上浆辊Ⅰ与上浆辊Ⅱ左右交错，且上浆辊Ⅱ与上浆辊Ⅰ辊心的水平间距小于二者的辊径之和的一半；
所述定型机构包括红外加热装置、多个导向辊及整体烘箱，红外加热装置和多个导向辊均安装在整体烘箱内，红外加热装置的进口和出口位于垂直方向，多个导向辊位于红外加热装置上方，且相互平行排列；
所述贴合机构包括两贴合辊以及分别与两贴合辊配合的膜材料输送辊；
所述后处理机构包括冷却辊和印花辊。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述红外加热装置的进口与上浆辊Ⅱ最上方边缘的垂直距离为10～20cm，所述两贴合辊之间的间隙为0～10mm。
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