CN111660713A - 3d面料、立体布艺产品及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供3D面料、立体布艺产品及其制造方法，其中3D面料具有印花表层、中间发泡层和底层，所述中间发泡层按照印花表层的图案轮廓被热压粘合；其制造方法是用液压机一步热压复合布片形成3D面料。本发明可高效地大面积地制作丰富立体层次/表面细节的立体布艺产品，让布艺产品在整体形态和表面质感更加接近其设计拟态的自然物。进一步提升了量产布艺产品的拟态化。
Description
技术领域
本发明涉及一种新工艺的面料及其应用，具体涉及一种3D面料、立体布艺产品及其制造方法。
背景技术
对于靠垫、抱枕等布艺生活用品，出现目前普遍采用布片车缝结合聚酯纤维填充物的方式批量制造，形态通常是采用各种几何形状的扁平物，目前常见的形式如CN304038861S公开的坐垫(水果) 。
如CN101298731A所公开的车用面料的3D轧花工艺，是将面料与薄海绵的复合层经雕刻花纹的压辊处理，融化需凹陷部分的海绵，形成高度差在10mm以内的凹凸图案。类似的产品还有鹅卵石地垫，复合层在模具挤压时采用超声波等高频方式结合面层和背面PVC层，形成高低两种状态的表面。此类工艺虽然可以在产品表面实现立体感，但压辊只能成型重复单元纹理的凹凸，用于表达简单线条，几乎无表面细节，无法成型不同层次的形状。而超声波随着压合面积增大，成本几何级数上升，其应用局限在成型丝圈地垫表面的文字或小型图案。
对于布艺产品等快速消费品，亟需设计一种高效快速量产的立体表面成型工艺，突破现有3D轧花的限制，丰富立体布艺产品的表面层次和质感，实现产品的升级。
发明内容
发明目的：为解决上述技术问题，本发明提供一种新工艺的3D面料，以及该3D面料在立体布艺产品的应用，并提供相应的制造方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的3D面料，括印花表层、中间发泡层和底层，所述印花表层和底层按照印花表层的图案轮廓被热压粘合，位于热压粘合区域的中间发泡层被熔融压缩，形成凹凸表面。
具体地，所述印花表层是含有热塑性纤维的布片，所述布片表面的印刷图案在凹凸表面的凹部与凸部相对应不同的颜色。
具体地，所述中间发泡层是聚氨酯发泡层，聚氨酯发泡层的厚度为2~20mm，优选为8mm。
具体地，所述印刷图案在不同颜色之间衔接有过渡色，在视觉上可以补偿量产压合过程中可能产生的偏差。
本发明同时提供一种立体布艺产品，采用上述的3D面料作为立体表面，采用两片及以上的3D面料边缘反面车缝，翻转后即可成型，壳体式的结构的内部空腔既可以纤维填充作为抱枕，也可作为储物空间，配合开口/拉链等结构将立体布艺产品做成包袋等具备收纳功能的布艺产品或工艺鞋的鞋头等产品。
上述3D面料的制造方法，是将表层面料、发泡层和底纱复合成复合布片，在复合布片的表面印刷图案，在复合布片底部布置金属模具，金属模具的形状与凹凸表面相匹配；在复合布片的顶部的下压板底部布置硅胶发泡板，复合布片与硅胶发泡板被加热状态的金属模具压合在液压机平台上；发泡层按照印花表层的图案轮廓被熔融压缩形成凹部，其余部分发泡层与面料保留形成凸部。
金属模具和硅胶发泡板的位置可以互换，也可以在复合布片上方布置液压机构和金属模具，在复合布片下方与平台之间布置硅胶发泡板，所述金属模具的形状与凹凸表面相匹配，复合布片与硅胶发泡板被加热状态的金属模具压合在液压机平台上，发泡层按照印花表层的图案轮廓被熔融压缩形成凹部，其余部分发泡层与面料保留形成凸部。
但当液压机采用顶部硅胶发泡板的布置形式时，布片从底部放入底部模具更加方便进行定位，确保布片的对齐。
具体地，将加热状态下金属模具的形状与布片的印刷图案轮廓相互对齐，金属模具优选为铝模，按照铝模工作温度加热膨胀后的尺寸轮廓，印刷布片表面的图案。
具体地，金属模具的加热温度为200~250摄氏度，压合的压力为314-471kg，硅胶发泡板的厚度是10-15mm。
使用时，金属模具在热压时，复合布片部分印刷图案与硅胶发泡板同时发生发生形变，热压结束后金属模具上升，硅胶发泡板恢复变形，复合布片部分印刷图案中间的聚氨酯发泡层被热熔定型，一次热压成型凹凸层次感的3D面料。
面料优先选用含有热塑性纤维的面料，如含氨纶化纤面料，凹凸表面成形于布片的印花（印刷图案）上，印刷图案与凹凸表面共同形成具有丰富色彩与立体层次感的布艺表面。在复合布片印刷图案布片的周围留有一定宽度的用于车缝的边沿，并在边沿上印制mark点/线等定位标志，可以在液压机上安装激光定位点，或定位边框，确保复合布片装入模具时的位置准确，成型立体面料的表面凹凸结构与印刷图案对应。
印刷图案布片采用现有的热升华转印工艺制作，采用写真机在转印纸上印刷出各种复杂的设计图案或照片，然后在热转印机上把图案或照片中的墨水热升华融入布片的纤维中，设计图案或照片可以是动植物，也可以是具有形状的各种物品，比如原木，硬币等，成型的3D面料具有与动植物或物品相似的立体层次/表面细节，例如印刷图案是榴莲，就将复合布片表面热压出弧度和各种棱状凸起，印刷图案是玉米，就印刷玉米粒，热压出颗粒间的沟槽，复合布片的形状设计成榴莲/玉米的一半壳体或几分之一壳体，车缝成型后，可以内部留空作具备收纳功能的个性布艺包，也可以内部填充纤维作为更具弹性的抱枕。
使用上述方法制造的立体布艺产品，由表面印刷图案与凹凸表面共同形成具有丰富色彩与立体层次感的布艺表面。
采用本发明的方法，可以制造各种立体布艺产品，如背包、工艺鞋、靠垫、地垫或抱枕。布艺产品的形态可以模仿自然物，如动植物，也可以是各种卡通形象。还可以采用整块3D面料制成各种浮雕/立体形态的布艺装饰表面。
采用本发明的工艺制作的立体布艺玉米抱枕，表面采用与玉米表面颜色与凹凸感一致的3D面料，抱枕具有整体与玉米类似的外轮廓和表面纹理，即具备鲜艳的颜色和还具有丰富的表面颗粒及颗粒间凹槽，相比现有平面印刷产品在触感和视觉上更具冲击力。
有益效果：本发明采用一步法将复合发泡内层的复合布片热压形成3D面料，采用液压加热金属压花模具，结合背衬的硅胶发泡板，在热压时利用温度，液压的压力和金属模具挤入硅胶发泡板的形变，将复合布片中间的发泡层熔融并贴合在面料与底纱之间，一次成型具备凹凸层次感的3D面料。相比现有的成型工艺，显著地提高了生产效率，而且采用3D立体压花可以在布片表面形成更为丰富的立体层次和表面细节，具备极高的生产效率和质量一致性，提升了产品的竞争力。进一步提升了量产布艺产品的拟态化，赋予工业化制造的布艺产品接近自然物的丰富色彩与立体层次感，用创新的工艺和设计，提升了布艺产品的附加值。
附图说明
图1是本发明实施例的工作流程图；
图2是本发明实施例一中采用的3D压花设备原理图；
图3是本发明实施例二中采用的3D压花设备的结构示意图；
图4是本发明实施例中制造的3D表面原木抱枕的效果图。
具体实施方式
实施例一：
本实施例的立体布艺产品制造方法流程如图1所示，是用包含表层面料、发泡层和底纱的复合布片，在其表层面料上印刷图案，在复合布片两侧分别布置硅胶发泡板和金属模具，加热后金属模具的形状与印刷图案及凹凸表面相匹配，复合布片与硅胶发泡板被加热状态的金属模具挤压，发泡层按照印花表层的图案轮廓被熔融压缩形成凹部，其余部分发泡层与面料保留形成凸部。
发泡层采用8mm厚的海绵时，金属模具的工作温度为210摄氏度，压合的压力为314kg，硅胶发泡板的厚度是12mm，压合时间30秒。液压加热金属压花模具，结合背衬的硅胶发泡板，在热压时利用温度，液压的压力和金属模具挤入硅胶发泡板的形变，将复合布片中间的发泡层熔融并贴合在面料与底纱之间，一步法成型具备凹凸层次感的3D面料。
布艺产品相比服装具备更为广阔的创作空间，本发明的工艺适合量产大面积的3D面料，非常适合制作整体形态的立体造型，例如直接将抱枕的外轮廓做成水果，蔬菜等形态，利用凹凸压花表面成形于布片的印刷图案上，印刷图案与凹凸细节相辅相成，更为贴近布艺产品所模拟的实物，令立体布艺产品的拟态化更强，让工业化制造的布艺产品可以同自然物一般同时具有丰富色彩与立体层次感，用创新的工艺和设计，为布艺这一传统行业注入了全新的活力，提高了产品的差异化和市场竞争力。
制造原理如图2所示，3D压花设备包括液压驱动的下压板1，其底部固定硅胶发泡板（图中未示出），金属模具3放置在底部平台，在热压时，复合布片4夹设在金属模具3与硅胶发泡板之间，一步完成熔融成型。硅胶发泡板可以采购现有的硅胶发泡板，热转印烫画机硅胶垫。
实施例二：
如图3所示，3D压花设备包括模具5、液压缸6、压板7和机架。机架作为整个3D压花设备的支撑结构，固定安装在地面上。机架的上端设置有水平工作台。两条直线导轨9固定安装在水平工作台上，两条直线导轨9相互平行。两条直线导轨9上分别设置有滑台。滑台可以沿着直线导轨9来回移动。模具5的底板固定安装在滑台上。模具5可以随着滑台一起沿着直线导轨9运动。压板7设置在模具5的上方。压板7 的上端与液压缸6的活塞杆连接。活塞杆在液压缸6的驱动下，带动压板7上下运动。
其中，压板7的下端设置有硅胶发泡板8。模具5包括印模和边框，印模固定安装在边框内。边框用于对复合布片的定位。
直线导轨9上设置有定位块。定位块用于限制滑台在直线导轨9上的运动范围，进而对模具5起到定位的作用。定位块包括第一定位块、第二定位块和第三定位块。其中，第一定位块为固定定位块，固定安装在直线导轨9的左端部，用于定位模具5刚好位于压板7的正下方，此位置为模具5运动的左侧极限位置。第二定位块和第三定位块为活动定位块。第二定位块配合第一定位块可以将模具5锁紧在压板7的正下方。第三固定块安装在直线导轨9的右端部，用于限制模具5运动的右侧极限位置。
使用3D压花设备制作本实施例的3D面料，包括以下步骤：
步骤一、复合布片置于模具5内，复合布片贴合边框的内表面，边框用于对复合布片进行定位；
步骤二、模具5运动至左侧极限位置，模具5刚好位于压板7的正下方，锁定第二定位块，在第一定位块和第二定位块的配合下，模具5被定位和锁紧；
步骤三、液压缸6推动活塞杆，带动压板7向复合布片运动，液压缸6可以提供314-471kg的压合压力，首先对复合布片进行预压2-5秒，然后增压4-8秒，加热模具5至210摄氏度，热压时保持30秒压合时间，利用温度，压力和金属模具挤入硅胶发泡板的形变，将复合布片中间的发泡层熔融并贴合在面料与底纱之间，一步法成型具备凹凸层次感的3D面料；
步骤四、热压完成后，压板7抬起，第二定位块放松，模具5运动至右侧极限位置，进行冷却。
本实施例中3D压花设备的模具5可以根据不同的产品需求进行更换。
图4是上述工艺的一种应用举例，采用本发明工艺制作的一种原木报枕，周壁具有类似树皮表面纹理的3D面料，两端具有印刷的年轮，整块矩形3D面料与两块圆形布片缝制成抱枕袋后，内部填充整块圆柱形海绵。
本发明为立体布艺产品的制造提供了一种全新的思路与方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上仅是以示例的方式提供的优选实施方式。本领域技术人员可以在不偏离本发明的情况下想到许多更改、改变和替代。应当理解，在实践本发明的过程中可以采用对本文所描述的本发明实施方式的各种替代方案。所附权利要求旨在限定本发明的范围，并因此覆盖这些权利要求及其等效项的范围内的方法和结构。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种3D面料，包括印花表层、中间发泡层和底层，其特征在于：所述中间发泡层按照印花表层的图案轮廓被热压粘合，形成凹凸表面。
2.根据权利要求1所述的3D面料，其特征在于：所述印花表层是含有热塑性纤维的布片，所述布片表面的印刷图案在凹凸表面的凹部与凸部相对应不同的颜色。
3.根据权利要求1所述的3D面料，其特征在于：所述中间发泡层是厚度为2~20mm的聚氨酯发泡层。
4.根据权利要求2所述的3D面料，其特征在于：所述印刷图案在不同颜色之间衔接有过渡色。
5.一种立体布艺产品，其特征在于：具有由权利要求1-4所述的3D面料制成的立体表面。
6.根据权利要求1所述3D面料的制造方法，其特征在于：在复合布片的表层面料上印刷图案，所述复合布片包括表层、发泡层和底纱；在复合布片一侧布置金属模具，所述金属模具的形状与凹凸表面相匹配；在复合布片的另一侧布置硅胶发泡板，复合布片与硅胶发泡板被加热状态的金属模具压合在液压机平台上；发泡层按照印花表层的图案轮廓被熔融压缩形成凹部，其余部分发泡层与面料保留形成凸部。
7.根据权利要求6所述的3D面料的制造方法，其特征在于：加热状态下金属模具的形状与布片的印刷图案轮廓相互对齐。
8.根据权利要求6所述的3D面料的制造方法，其特征在于：金属模具的加热温度为200~250摄氏度，压合的压力为314-471kg，硅胶发泡板的厚度选用10-15mm。
9.根据权利要求6所述的3D面料的制造方法，其特征在于：金属模具在热压时，复合布片部分印刷图案与硅胶发泡板同时发生发生形变，热压结束后金属模具上升，硅胶发泡板恢复变形，复合布片部分印刷图案中间的聚氨酯发泡层被热熔定型，一次热压成型凹凸层次感的3D面料。
10.根据权利要求6所述的3D面料的制造方法，其特征在于：液压机液压缸驱动平板与贴设在平板上的硅胶发泡下压，金属模具放置在液压机平台上。
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