CN111775551A - 一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法和设备,包括:纤维肌理网络夹芯与转印纸贴合,以相同的速度绕经一加热辊,通过所述加热辊对所述纤维肌理网络夹芯及所述转印纸加热至一热转印温度,使所述转印纸上的染料转印于所述纤维肌理网络夹芯上;对经过转印处理的所述纤维肌理网络夹芯施加纵向应力和横向应力;其中,所述热转印温度为180℃~250℃,热转印加热时间为5s~50s。本发明通过对热转印后的纤维肌理网络夹芯施加纵向应力和横向应力,消除了由热转印引起的纤维肌理网络夹芯的收缩应力,使纤维肌理网络夹芯平整、减少收缩,避免出现表面褶皱或不平整的情况。

Description

一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法和设备
技术领域
本发明涉及热转印技术,尤其涉及一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法和设备。
背景技术
热转移印花(也称热转印)是近几年来国际上逐渐兴起的一种印染新工艺。首先,用印刷技术将特殊的染料(水性或者油性热升华染料),把所有需要的花色图案印刷到特种的纸上,制成带有各种花式的转移印花纸(也称转印纸),然后在转移印花机上,将转移印花纸上印有图案的一面与被印织物密合后,通过加热和压力的作用,使印花纸的染料产生升华作用,转移到被印织物上,在被印织物上形成所需的各种图案。
纤维肌理网络夹芯是一种兼具抗裂和肌理的纤维构造层,内含有纤维形成的三维互贯网络结构,能够在物体表面制作肌理。物体可为建筑物或建筑物的部分(如内墙、外墙、柱、屋顶、地面),也可以是建筑物装饰材料,如装饰板、瓷砖等,也可以是雕塑、广告牌、家具等。纤维肌理网络夹芯优选为纺织、非织造无纺布技术、浇注、模压、3D打印等方法中的一种或多种获得,例如通过纺织技术、和/或非织造无纺布技术获得,如静电纺丝技术等。纤维肌理网络夹芯制作方法包括:熔融喷丝,将纤维丝喷出层叠,然后热压将层内、层间纤维分别连接。
实际应用中,纤维肌理网络夹芯贴覆于物体表面涂敷的第一层涂层上,第一层涂层的涂料浸润纤维,并渗入到三维互贯网络结构的网孔内,纤维肌理网络夹芯表面涂覆第二层涂层,施压使第二层涂层的涂料浸润三维互贯网络结构纤维、浸入到三维互贯网络结构的网孔内,形成夹芯涂层。位于三维互贯网络结构的网孔表面的涂料向内形成较大塌陷、而位于纤维表面的涂层受到纤维阻挡没有下陷或形成较小下陷,形成凹凸立体肌理,从而获得立体花纹的装饰效果。
纤维肌理网络夹芯在现有的热转印设备上转移印花,会产生温差引起的收缩变形,导致印花纤维肌理网络夹芯的尺寸变形。纤维肌理网络夹芯的变形严重影响了其在浸渗涂覆复合涂层中的应用。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法和设备,以消除热转印过程中产生的收缩变形。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法,包括:
纤维肌理网络夹芯与转印纸贴合,以相同的速度绕经一加热辊,通过所述加热辊对所述纤维肌理网络夹芯及所述转印纸加热至一热转印温度,使所述转印纸上的染料转印于所述纤维肌理网络夹芯上;
对经过转印处理的所述纤维肌理网络夹芯施加纵向应力和横向应力;
其中,所述热转印温度为180℃~250℃,热转印加热时间为5s~50s。
一种纤维肌理网络夹芯的热转印设备,包括:
加热辊,所述加热辊内设有加热器,所述加热器对所述加热辊的表面进行加热;
转印纸收放卷机构,所述转印纸收放卷机构包括转印纸放卷辊和转印纸收卷辊;所述转印纸放卷辊位于所述加热辊的上游,所述转印纸收卷辊位于所述加热辊的下游;转印纸从所述转印纸放卷辊进行放卷,环绕所述加热辊后,在所述转印纸收卷辊进行收卷;
纤维肌理网络夹芯收放卷机构,所述纤维肌理网络夹芯收放卷机构包括纤维肌理网络夹芯放卷辊、至少一个展平辊和纤维肌理网络夹芯收卷辊;所述纤维肌理网络夹芯放卷辊位于所述加热辊的上游,所述展平辊位于所述加热辊的下游、所述纤维肌理网络夹芯收卷辊的上游;纤维肌理网络夹芯从所述纤维肌理网络夹芯放卷辊进行放卷,环绕所述加热辊后,经至少一个展平辊,在所述纤维肌理网络夹芯收卷辊进行收卷;
衬纸收放卷机构,所述衬纸收放卷机构包括衬纸放卷辊和衬纸收卷辊;所述衬纸放卷辊位于所述加热辊的上游,所述衬纸收卷辊位于所述加热辊的下游;衬纸从所述衬纸放卷辊进行放卷,环绕所述加热辊后,在所述衬纸收卷辊进行收卷;
其中,沿所述加热辊的表面,所述纤维肌理网络夹芯的前进路径位于所述转印纸的前进路径和所述衬纸的前进路径之间;且所述转印纸、所述纤维肌理网络夹芯和所述衬纸的进给速度保持相同。
优选地,所述纵向应力和所述横向应力的施加时间可以是大于、等于、小于所述纤维肌理网络夹芯由热转印引起的收缩变形时间,优选为大于、等于所述所述纤维肌理网络夹芯由热转印引起的收缩变形时间。
优选地,所述纵向应力和所述横向应力的施加力值大于等于所述纤维肌理网络夹芯由热转印引起的收缩应力。
优选地,所述横向应力与所述纵向应力成正比关系。
优选地,所述热转印温度为210℃~230℃。
优选地,所述热转印加热时间为10s~30s。
优选地,所述转印纸从所述转印纸放卷辊放卷至进入所述加热辊前,绕经第一导辊。
优选地,所述纤维肌理网络夹芯收放卷机构还包括张力调节装置,所述张力调节装置设置在所述纤维肌理网络夹芯放卷辊的下游、所述加热辊的上游,包括平行设置的第一张紧辊和第二张紧辊;所述第一张紧辊和所述第二张紧辊之间存在供所述纤维肌理网络夹芯穿过的间隙,所述纤维肌理网络夹芯从所述第一张紧辊和所述第二张紧辊之间的间隙穿过,且与所述第一张紧辊和所述第二张紧辊相抵触。
更优选地,所述第二张紧辊固定设置,所述第一张紧辊可相对于所述第二张紧辊上下滑动,且所述第一张紧辊的滑动方向与其轴向方向垂直。
更优选地,所述第一张紧辊和所述第二张紧辊可绕轴向转动,张力调节装置还包括转速调节装置,用于控制所述第一张紧辊和/或所述第二张紧辊的转速。
更优选地,所述第一张紧辊和所述第二张紧辊固定设置,所述第一张紧辊和/或所述第二张紧辊的表面的不同区域与所述纤维肌理网络夹芯之间的摩擦力不同;张力调节装置还包括角度调节装置,用于控制所述第一张紧辊和/或所述第二张紧辊的与纤维肌理网络夹芯接触的表面。
优选地,所述展平辊在所述纤维肌理网络夹芯收卷辊的牵引力下转动,给热转印后的纤维肌理网络夹芯施加一个纵向应力;同时,所述展平辊在轴向方向给热转印后的纤维肌理网络夹芯施加一个横向应力。
更优选地,所述展平辊为圆柱形直辊,其圆柱形辊面上自中央向两侧对称分布有螺旋形凹槽,当所述纤维肌理网络夹芯接触所述展平辊的辊面时,与辊面上自中央向两侧的螺旋形凹槽产生摩擦,螺旋形凹槽将所述纤维肌理网络夹芯扩向两端。
更优选地,所述展平辊包括芯轴和套设在所述芯轴的外部的辊筒;所述辊筒的外壁的中部固定设置有沿周向均匀分布的多根固定开幅条,每根所述固定开幅条的两端分别设置有能够沿轴向移动的移动开幅条,所述固定开幅条和所述移动开幅条拼合组成辊面;所述芯轴上对称设置有两个螺旋形的轨道槽,两个所述轨道槽分布在所述固定开幅条所在的位置的两侧;每根所述移动开幅条上径向向内延伸设置有滑块,所述辊筒上对应每个滑块所在的位置开设有轴向延伸的长形通孔,每个所述滑块穿过对应的所述长形通孔、配合嵌设于所述轨道槽内;
所述移动开幅条在嵌入所述轨道槽的所述滑块的导向作用下,沿所述芯轴的轴向方向往复地外扩或内缩运动,给热转印后的纤维肌理网络夹芯施加横向应力;其中,当所述纤维肌理网络夹芯接触所述移动开幅条后,所述移动开辐条向所述辊筒的外端运动,给所述纤维肌理网络夹芯施加横向应力,当所述纤维肌理网络夹芯离开所述移动开幅条后,所述移动开辐条恢复原位,等待再与后续的纤维肌理网络夹芯接触。
进一步地,所述辊筒转动一圈,所述辊筒上的一条移动开幅条从内缩状态向所述辊筒的外端移动成为外扩状态,然后再回至内缩状态,完成一个来回的轴向移动,其上的所述滑块沿着所述轨道槽的一侧边向外端滑动,然后沿着所述轨道槽的另一侧边滑动回至内端。
优选地,所述纤维肌理网络夹芯放卷辊、所述纤维肌理网络夹芯收卷辊、所述转印纸放卷辊和所述转印纸收卷辊中的一种或几种分别独立地连接有驱动电机,并在各自的驱动电机的驱动下转动。
更优选地,所述纤维肌理网络夹芯收卷辊上设置有压力传感器,所述压力传感器与一控制器通信连接,所述控制器与所述纤维肌理网络夹芯放卷辊的驱动电机、和/或所述纤维肌理网络夹芯收卷辊的驱动电机、和/或所述转印纸放卷辊的驱动电机、和/或所述转印纸收卷辊的驱动电机通信连接。
进一步地,所述纤维肌理网络夹芯放卷辊、所述转印纸放卷辊和所述衬纸放卷辊上均设置有角速度传感器,根据各辊直径的不同,设定不同的角速度,使得所述纤维肌理网络夹芯、所述转印纸和所述衬纸的进给速度保持相同。
优选地,所述加热辊的外部包有耐热滚动加压毛毯,所述耐热滚动加压毛毯套设于多个转轴上,多个所述转轴环绕所述加热辊分布,使所述耐热滚动加压毛毯半包围压覆于所述加热辊的表面,且随所述加热辊的转动而转动;所述耐热滚动加压毛毯与所述加热辊的表面之间留有供所述转印纸、所述纤维肌理网络夹芯和所述衬纸通过的空隙;
其中,所述耐热滚动加压毛毯与所述加热辊的表面之间,从所述耐热滚动加压毛毯向所述加热辊方向,依次是所述衬纸、所述纤维肌理网络夹芯和所述转印纸。
更优选地,所述耐热滚动加压毛毯选用耐高温的针刺毛毡,材质优选为芳纶等耐高温的纤维。
更优选地,所述转轴可调节所述耐热滚动加压毛毯的指向所述加热辊方向的张力,即调节所述耐热滚动加压毛毯对所述衬纸、所述纤维肌理网络夹芯和所述转印纸的压力。
进一步地,所述转轴可沿水平方向靠近或远离所述加热辊。
进一步地,所述转轴可沿所述加热辊的表面运动。
优选地,所述衬纸为毛边纸,所述衬纸的毛面抵触于所述纤维肌理网络夹芯。
优选地,所述纤维肌理网络夹芯,包括纤维、以及所述纤维之间的空隙形成的交叉的网孔。
更优选地,所述纤维肌理网络夹芯的纤维的直径为1μm-5000μm,更优选为1μm-1000μm,更优选为1μm-100μm,更优选为1μm-50μm,更优选为5μm-50μm,更优选为5μm-40μm。
本发明上述内容中,所述纤维肌理网络夹芯的厚度优选为0.1mm-10mm,更优选为0.01mm-5mm,更优选为0.1-1mm,更优选为0.1-0.5mm,更优选为0.2-0.4mm,如0.25mm、0.28mm、0.3mm、0.33mm、0.35mm、0.37mm等。
更优选地,所述纤维之间的空隙形成立体交叉的网孔,所述纤维的排列为二维分布,更优选为三维立体分布。
进一步地,所述纤维至少包括水平、竖直、倾斜方向的纤维,并且更优选地,至少部分纤维中,每一条纤维同时存在水平部分、竖直部分、倾斜方向部分中至少两种,或三种。
更进一步地,所述纤维的水平部分、竖直部分、倾斜方向部分中的任意一种或几种相互交叉,和/或纤维的水平部分、竖直部分、倾斜方向部分中的任意一种或几种与另一条或多条纤维的水平部分、竖直部分、倾斜方向部分中的任意一种或几种相互交叉。
进一步地,所述网孔至少包括水平、竖直、倾斜方向的网孔,其中,水平、竖直、倾斜方向的网孔中的一种或几种与其他一个或多个水平、竖直、倾斜方向的网孔中的一种或几种相互连通。
本发明上述内容中,所述纤维肌理网络夹芯的网孔的孔径优选为0.01mm-10mm,更优选为0.1mm-5mm,更优选为0.1mm-3mm,更优选为0.1mm-1mm。
本发明上述内容中,所述纤维肌理网络夹芯的密度优选为1-300g/m2,更优选为10-200g/m2,更优选为15-150g/m2,更优选为20-100g/m2,更优选为20-50g/m2
本发明上述内容中所述“倾斜”,是指与水平和竖直方向均呈非0度夹角。所述“水平”是在水平面内,所述“竖直”是在竖直面内。即,所述“水平”、“竖直”、“倾斜”不属于同一平面。
本发明上述内容中所述“水平部分”可以是在同一水平面内,或不同水平面内;所述“竖直部分”可以是在同一竖直面内,或不同竖直面内;所述“倾斜方向部分”可以是在同一倾斜面内,或不同倾斜面内。
在本发明的更优选实施例中,纤维为多层排布,同层纤维之间围成第一网孔,各层纤维之间至少部分相互交叉围成第二网孔,至少部分第一网孔和第二网孔之间相相互贯通,形成三维互贯网络结构。
本发明上述内容中,所述纤维肌理网络夹芯的纤维之间的连接点可以是熔接、化学粘结等连接方式中的一种或几种,并优选为熔接;连接点的数量优选为1%-100%。
本发明上述内容中,所述连接点的数量是指纤维连接点个数占纤维交叉点个数的百分比。
本发明上述内容中,所述纤维肌理网络夹芯可以是金属、塑料、橡胶、纤维等材料制备,并优选为纤维材料制备,所述纤维可以是无机纤维、有机纤维中的任意一种或几种,并可以是人工合成纤维、天然纤维(包括天然纤维改性)、天然纤维加工后获得的再生纤维、金属纤维、合金纤维中的任意一种或几种。
在更优选实施例中,所述纤维可以是选自:聚酰胺(尼龙6、尼龙66等)、聚酰亚胺(如P84纤维)、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酯(如PET、PBT等)、芳纶(如芳纶1414、芳纶1313等,具体如杜邦公司的Kevlar、Nomex,帝人公司Twaron、Technora,泰和新材公司的Taparan等)、聚苯硫醚等合成纤维中的任意一种或几种,但也可以是玻璃纤维等。
其中,所述纤维肌理网络夹芯的纤维截面形状可以是一种或多种规则和/或不规则形状,如至少包括圆形、椭圆形、半圆形、多边形(如三角形、四边形、五边形、六边形)、五角星、腰果形、波纹形、哑铃形等形状中的一种或几种,并优选为圆形、椭圆形中的一种或几种。
与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下有益效果:
1)提供一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法,通过控制加热辊的温度和转速,使得加热贴合持续结束时,纤维肌理网络夹芯的转移印花过程完成;通过对热转印后的纤维肌理网络夹芯施加纵向应力和横向应力,消除了由热转印引起的纤维肌理网络夹芯的收缩应力,使纤维肌理网络夹芯平整、减少收缩,避免出现表面褶皱或不平整的情况,热转印过的纤维肌理网络夹芯的图案均一性好,更加美观,质量更高。
2)提供了一种纤维肌理网络夹芯的热转印设备,能够支持上述纤维肌理网络夹芯的热转印方法的实施。
附图说明
构成本申请的一部分附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1是本发明实施例公开的热转印方法的流程示意图。
图2是本发明实施例的一种纤维肌理网络夹芯的热转印设备的结构示意图。
图3是本发明的纤维肌理网络夹芯结构示意图。
图4是本发明实施例的第一张紧辊和第二张紧辊的结构示意图,其中第一张紧辊处于第一位置。
图5A是本发明实施例的第一张紧辊和第二张紧辊的结构示意图,其中第一张紧辊处于第二位置。
图5B是本发明另一实施例的第一张紧辊和第二张紧辊的结构示意图。
图6是本发明优选实施例的展平辊的结构示意图(不含辊筒)。
图7是本发明优选实施例的展平辊的部分剖面图。
图8是热转印后的纤维肌理网络夹芯产生收缩应力的结构示意图。
图9是热转印后的纤维肌理网络夹芯表面出现褶皱或不平整的效果示意图。
图10是不使用展平辊进行热转印后的纤维肌理网络夹芯效果示意图。
图11是使用展平辊进行热转印后的纤维肌理网络夹芯消除横向收缩应力和纵向收缩应力后的效果示意图。
图例说明:
101、转印纸放卷辊;102、转印纸收卷辊;
201、纤维肌理网络夹芯放卷辊;202、第一展平辊;203、第二展平辊;204、纤维肌理网络夹芯收卷辊;205、第一张紧辊;206、第二张紧辊;
2021、芯轴;2022、辊筒;2023、轴承座;2024、固定开幅条;2025、移动开幅条;2026、轨道槽;2027、滑块;
301、衬纸放卷辊;302、衬纸收卷辊;
401、加热辊;402、耐热滚动加压毛毯;
501、第一导辊;
601、连接点;602、网孔;603、斜向纤维;604、纵向纤维;605、横向纤维。
具体实施方式
本发明提供一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法和设备,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序,应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。此外,术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明提供一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法和设备,用于纤维肌理网络夹芯的热转移印花,通过对热转印后的纤维肌理网络夹芯施加纵向应力和横向应力,消除了由热转印引起的纤维肌理网络夹芯的收缩应力。
实施例:
如图1所示,一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法,包括:
纤维肌理网络夹芯与转印纸贴合,以相同的速度绕经一加热辊,通过所述加热辊对所述纤维肌理网络夹芯及所述转印纸加热至一热转印温度,使所述转印纸上的染料转印于所述纤维肌理网络夹芯上;对经过转印处理的所述纤维肌理网络夹芯施加纵向应力和横向应力。其中,所述热转印温度为180℃~250℃,优选为210℃~230℃;热转印加热时间为5s~50s,优选为10s~30s。
本发明中,所述纵向应力和所述横向应力的施加时间可以是大于、等于、小于所述纤维肌理网络夹芯由热转印引起的收缩变形时间,优选为大于、等于所述所述纤维肌理网络夹芯由热转印引起的收缩变形时间。所述纵向应力和所述横向应力的施加力值大于等于所述纤维肌理网络夹芯由热转印引起的收缩应力。所述横向应力与所述纵向应力成正比关系。
如图2所示,一种纤维肌理网络夹芯的热转印设备,包括:
加热辊401,所述加热辊401内设有加热器,所述加热器对所述加热辊401的表面进行加热;
转印纸收放卷机构,所述转印纸收放卷机构包括转印纸放卷辊101和转印纸收卷辊102;所述转印纸放卷辊101位于所述加热辊401的上游,所述转印纸收卷辊102位于所述加热辊401的下游;转印纸从所述转印纸放卷辊101进行放卷,环绕所述加热辊401后,在所述转印纸收卷辊102进行收卷;
纤维肌理网络夹芯收放卷机构,所述纤维肌理网络夹芯收放卷机构包括纤维肌理网络夹芯放卷辊201、至少一个展平辊和纤维肌理网络夹芯收卷辊204;所述纤维肌理网络夹芯放卷辊201位于所述加热辊401的上游,所述展平辊位于所述加热辊401的下游、所述纤维肌理网络夹芯收卷辊204的上游;纤维肌理网络夹芯从所述纤维肌理网络夹芯放卷辊201进行放卷,环绕所述加热辊401后,经至少一个展平辊,在所述纤维肌理网络夹芯收卷辊204进行收卷;
衬纸收放卷机构,所述衬纸收放卷机构包括衬纸放卷辊301和衬纸收卷辊302;所述衬纸放卷辊301位于所述加热辊401的上游,所述衬纸收卷辊302位于所述加热辊401的下游;衬纸从所述衬纸放卷辊301进行放卷,环绕所述加热辊后401,在所述衬纸收卷辊302进行收卷;
其中,沿所述加热辊401的表面,所述纤维肌理网络夹芯的前进路径位于所述转印纸的前进路径和所述衬纸的前进路径之间;且所述转印纸、所述纤维肌理网络夹芯和所述衬纸的进给速度保持相同。
上述热转印设备中,所述纤维肌理网络夹芯收卷辊204用于将经过热转印的纤维肌理网络夹芯回收;所述转印纸收卷辊102用于将绕经所述加热辊401后分离的转印纸回收;所述衬纸收卷辊302用于将绕经所述加热辊401后分离的衬纸回收。
所述纤维肌理网络夹芯放卷辊201、所述纤维肌理网络夹芯收卷辊204、所述转印纸放卷辊101和所述转印纸收卷辊102中的一种或几种分别独立地连接有驱动电机(图中未示出),并在各自的驱动电机的驱动下转动。纤维肌理网络夹芯收卷辊204转动所产生的牵引力为热转印过的纤维肌理网络夹芯施加了纵向应力。
所述纤维肌理网络夹芯收卷辊204上设置有压力传感器(图中未示出),所述压力传感器与一控制器(图中未示出)通信连接,所述控制器与所述纤维肌理网络夹芯放卷辊201的驱动电机、和/或所述纤维肌理网络夹芯收卷辊204的驱动电机、和/或所述转印纸放卷辊101的驱动电机、和/或所述转印纸收卷辊102的驱动电机通信连接。
所述纤维肌理网络夹芯放卷辊201、所述转印纸放卷辊101和所述衬纸放卷辊301上均设置有角速度传感器(图中未示出),根据各辊直径的不同,设定不同的角速度,使得所述纤维肌理网络夹芯、所述转印纸和所述衬纸的进给速度保持相同。
此外,所述一种纤维肌理网络夹芯的热转印设备还包括至少一个导辊,起到了牵引、导向的作用。例如,所述转印纸从所述转印纸放卷辊101放卷至进入所述加热辊401前,可以绕经第一导辊501。
(一)纤维肌理网络夹芯
本发明的纤维肌理网络夹芯内含有纤维形成的三维互贯网络结构,纤维包括水平纤维、竖直纤维和倾斜方向的纤维,图3给出了纤维肌理网络夹芯的结构示意图。
参照图3,在同一平面内,横向纤维605与纵向纤维604以及斜向纤维603相互交叉,交叉的纤维围成网孔602。纤维之间的交叉点至少部分连接在一起形成连接点601,连接点601可以是熔接、化学粘结等连接方式中的一种或几种,本实施例中优选为熔接。
纤维连接点个数占纤维交叉点个数的百分比可以是1%-100%,即交叉点可以都形成连接点,但是也可以只是部分交叉点形成连接点。如图2,标记605所指的横向纤维与标记604所指的纵向纤维之间的交叉点没有形成连接点,但标记605所指的横向纤维与标记603所指的斜向纤维之间的交叉点、标记604所指的纵向纤维与标记603所指的斜向纤维之间的交叉点均形成连接点601。
应当理解的是,本发明的纤维肌理网络夹芯为三维立体结构,即纤维并不全部在同一个平面内排布,实际上存在水平、竖直、倾斜方向的纤维,水平、竖直、倾斜方向的纤维相互交叉,并形成至少部分连接点。另外,由于纤维具有较大的长度,每一条纤维都有可能是存在多个水平部分、竖直部分和倾斜方向部分,而且多个水平部分、多个竖直部分、或多个倾斜方向部分可能存在于、或也可能并不存在于同一个水平面、竖直面或倾斜面内。
本发明中,所述纤维肌理网络夹芯可以是金属、塑料、橡胶、纤维等材料制备,并优选为纤维材料制备,所述纤维可以是无机纤维、有机纤维中的任意一种或几种,并可以是人工合成纤维、天然纤维(包括天然纤维改性)、天然纤维加工后获得的再生纤维、金属纤维、合金纤维中的任意一种或几种。
在更优选实施例中,所述纤维可以是选自:聚酰胺(尼龙6、尼龙66等)、聚酰亚胺(如P84纤维)、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酯(如PET、PBT等)、芳纶(如芳纶1414、芳纶1313等,具体如杜邦公司的Kevlar、Nomex,帝人公司Twaron、Technora,泰和新材公司的Taparan等)、聚苯硫醚等合成纤维中的任意一种或几种,但也可以是玻璃纤维等。
其中,所述纤维肌理网络夹芯的纤维截面形状可以是一种或多种规则和/或不规则形状,如至少包括圆形、椭圆形、半圆形、多边形(如三角形、四边形、五边形、六边形)、五角星、腰果形、波纹形、哑铃形等形状中的一种或几种,并优选为圆形、椭圆形中的一种或几种。
本发明中,所述纤维肌理网络夹芯优选为纺织(包括非织造纺织材料、无纺布技术)、浇注、模压、3D打印等方法中的一种或多种获得。尤其优选为通过无纺布技术、和/或非织造纺织材料技术获得,如静电纺丝技术等。在更优选实施例中,所述纤维肌理网络夹芯制作方法包括:熔融喷丝,将纤维丝喷出层叠,然后热压将层内、层间纤维分别连接。
(二)加热辊
所述加热辊401内设有加热器(图中未示出),所述加热器对所述加热辊401的表面进行加热,让加热辊401加热到适宜温度进行热转移印花,设置适宜的高温可以促使印花转移得更完全。加热辊401内的温度优选为210℃~230℃。所述转印纸、所述纤维肌理网络夹芯和所述衬纸环绕所述加热辊401的时间为10s~30s。
在一种优选实施例中,所述加热辊401的外部包有耐热滚动加压毛毯402,所述耐热滚动加压毛毯402套设于多个转轴上,多个所述转轴环绕所述加热辊401分布,使所述耐热滚动加压毛毯402半包围压覆于所述加热辊401的表面,且随所述加热辊401的转动而转动;所述耐热滚动加压毛毯402与所述加热辊401的表面之间留有供所述转印纸、所述纤维肌理网络夹芯和所述衬纸通过的空隙,所述耐热滚动加压毛毯402与所述加热辊401的表面之间,从所述耐热滚动加压毛毯402向所述加热辊401方向,依次是所述衬纸、所述纤维肌理网络夹芯和所述转印纸。
在一种更优选实施例中,所述转轴可调节所述耐热滚动加压毛毯402的指向所述加热辊401方向的张力,即调节所述耐热滚动加压毛毯402对所述衬纸、所述纤维肌理网络夹芯和所述转印纸的压力。例如,所述转轴可沿水平方向靠近或远离所述加热辊401,或者,所述转轴可沿所述加热辊401的表面运动,使得所述转印纸、所述纤维肌理网络夹芯以及所述衬纸被所述耐热滚动加压毛毯402的弧形约束,所述转印纸压贴于所述加热辊401,所述纤维肌理网络夹芯压贴于所述转印纸,所述衬纸压贴于所述纤维肌理网络夹芯,从而实现更好地转移印花。其中,所述耐热滚动加压毛毯402选用耐高温的针刺毛毡,材质优选为芳纶等耐高温的纤维。
在一种优选实施例中,所述加热辊401上还设置有测温点(图中未示出)。设置测温点可以随时测量所述加热辊的温度,保证温度的恒定,提高转印的质量。
(三)衬纸
所述衬纸位于所述纤维肌理网络夹芯和所述耐热滚动加压毛毯402之间,且与所述纤维肌理网络夹芯一起传动,使得所述转印纸上的染料穿过所述纤维肌理网络夹芯的网孔,印在所述衬纸上,避免所述耐热滚动加压毛毯402被染料沾染后导致纤维肌理网络夹芯的背面沾染颜料,从而影响转印的品质。
衬纸与纤维肌理网络夹芯的传动速度设置为相同,避免了衬纸与纤维肌理网络夹芯之间发生相对滑动,而导致吸附在衬纸上的染料又沾染纤维肌理网络夹芯的背面,影响转印的品质。
所述衬纸为毛边纸,毛边纸的吸收性能好,可将染料快速吸收。毛边纸分为毛面和光滑面,毛面比较粗糙,吸收性能更强。所述衬纸的毛面抵触于所述纤维肌理网络夹芯,毛面的粗糙性质,增大了衬纸与纤维肌理网络夹芯之间的摩擦力,避免了衬纸与纤维肌理网络夹芯之间产生相对滑动。
(四)张力调节装置
在一种优选实施例中,所述纤维肌理网络夹芯收放卷机构还包括张力调节装置,所述张力调节装置设置在所述纤维肌理网络夹芯放卷辊201的下游、所述加热辊401的上游,对所述纤维肌理网络夹芯在进入所述加热辊401之前进行张紧。
参阅图2,所述张力调节装置包括:
平行设置的第一张紧辊205和第二张紧辊206;所述第一张紧辊205和所述第二张紧辊206之间存在供所述纤维肌理网络夹芯穿过的间隙,所述纤维肌理网络夹芯从所述第一张紧辊205和所述第二张紧辊206之间的间隙穿过,且与所述第一张紧辊205和所述第二张紧辊206相抵触。
在一种优选实施例中,所述第二张紧辊206固定设置,所述第一张紧辊205可相对于所述第二张紧辊206上下滑动,且所述第一张紧辊205的滑动方向与其轴向方向垂直。所述纤维肌理网络夹芯从所述纤维肌理网络夹芯放卷辊201进行放卷,绕经所述第一张紧辊205和所述第二张紧辊206之间的间隙后,环绕所述加热辊401。
具体地,参阅图4,假设从所述第一张紧辊205绕出的纤维肌理网络夹芯给所述第一张紧辊205的拉力为第一端的拉力,当第一端的拉力没有超过阈值时,所述第一张紧辊205的重力大于第一端的拉力,所述第一张紧辊205处于第一位置。参阅图5A,当第一端的拉力超过阈值时,所述第一张紧辊205的重力小于第一端的拉力,所述纤维肌理网络夹芯拉动所述第一张紧辊205,使得所述第一张紧辊205向接近所述第二张紧辊206的方向运动,进而使得所述第一张紧辊205处于第二位置。所述第二位置高于所述第一位置。
所述第一张紧辊205从所述第一位置移动至所述第二位置,从而使所述纤维肌理网络夹芯上的张力处于平衡状态,可有效防止起皱现象出现。此时,当所述纤维肌理网络夹芯的张力从大于所述第一张紧辊205的重力开始减小时,所述第一张紧辊205又再次从第二位置向第一位置移动,直至移动至最低点的第一位置。
可以理解的是,本实施例中所述的上下滑动仅仅是根据图示方向为方便描述而定义的,在实际情况中,其可根据所述张力调节装置安装的方向而改变。
在另一种优选实施例中,所述第一张紧辊205和所述第二张紧辊206可绕轴向转动,张力调节装置还包括转速调节装置,用于控制所述第一张紧辊205和/或所述第二张紧辊206的转速,增减纤维肌理网络夹芯和两个张紧辊之间的摩擦力,从而调节了纤维肌理网络夹芯的张力。
在另一种优选实施例中,参阅图5B,所述第一张紧辊205和所述第二张紧辊206固定设置,所述第一张紧辊205和/或所述第二张紧辊206的表面的不同区域与所述纤维肌理网络夹芯之间的摩擦力不同;张力调节装置还包括角度调节装置,用于控制所述第一张紧辊205和/或所述第二张紧辊206的与纤维肌理网络夹芯接触的表面,从而改变纤维肌理网络夹芯和两个张紧辊之间的摩擦力。
(五)展平辊
如图8所示,纤维肌理网络夹芯在现有的热转印设备上转移印花,会因温差引起纵向方向的收缩应力和横向方向的收缩应力,导致印花质量下降,表面出现褶皱或不平整的情况,如图9所示。
在加热辊401的下游设置展平辊,可以消除由热转印引起的纤维肌理网络夹芯的收缩应力。
在一种优选实施例中,所述展平辊为圆柱形直辊,其圆柱形辊面上自中央向两侧对称分布有螺旋形凹槽(图中未示出)。当所述纤维肌理网络夹芯接触所述展平辊的辊面时,与辊面上自中央向两侧的螺旋形凹槽产生摩擦,螺旋形凹槽将所述纤维肌理网络夹芯扩向两端,同时还能增大所述展平辊与所述纤维肌理网络夹芯之间的摩擦力,提升了热转印过的纤维肌理网络夹芯在横向方向的展平效果。
在另一种优选实施例中,参阅图6、图7所示,所述展平辊包括芯轴2021和套设在所述芯轴2021的外部的辊筒2022;所述芯轴2021的两端部与所述辊筒2022之间分别设置有轴承座2023;所述辊筒2022的外壁的中部固定设置有沿周向均匀分布的多根固定开幅条2024,每根所述固定开幅条2024的两端分别设置有能够沿轴向移动的移动开幅条2025,所述固定开幅条2024和所述移动开幅条2025拼合组成辊面。
在一种更优选实施例中,所述芯轴2021上对称设置有两个螺旋形的轨道槽2026,两个所述轨道槽2026分布在所述固定开幅条2024所在的位置的两侧;每根所述移动开幅条2025上径向向内延伸设置有滑块2027,所述辊筒2022上对应每个滑块2027所在的位置开设有轴向延伸的长形通孔,每个所述滑块2027穿过对应的所述长形通孔、配合嵌设于所述轨道槽2026内;每根固定开幅条2024的两端的两根移动开幅条2025随所述辊筒2022的转动沿所述轨道槽2026同时朝向所述固定开幅条2024滑动或同时背离所述固定开幅条2024滑动。
热转印后的纤维肌理网络夹芯在纤维肌理网络夹芯收卷辊204的牵引力下带动所述展平辊旋转,移动开幅条2025会在嵌入轨道槽2026的滑块2027的导向作用下,沿芯轴2021的轴向方向往复地外扩或内缩运动,给热转印后的纤维肌理网络夹芯施加一个横向应力,从而实现纤维肌理网络夹芯在横向方向的展平。其中,当所述纤维肌理网络夹芯接触所述移动开幅条2025后,所述移动开辐条2025向所述辊筒2022的外端运动,给所述纤维肌理网络夹芯施加横向应力,当所述纤维肌理网络夹芯离开所述移动开幅条2025后,所述移动开辐条2025恢复原位,等待再与后续的纤维肌理网络夹芯接触。
具体地,辊筒2022转动一圈,辊筒2022上的一条移动开幅条2025正好从内缩状态向辊筒2022的外端移动成为外扩状态,然后再回至内缩状态,做了一个来回的轴向移动,其上的滑块2027则是沿着轨道槽2026的一侧边向外端滑动,然后沿着轨道槽2026的另一侧边滑动回至内端。
在另一种更优选实施例中,每根所述移动开幅条2025连接有驱动装置(图中未示出,所述驱动装置驱动所述移动开幅条2025在所述芯轴2021的轴向方向沿所述芯轴2021的表面作往返运动。
在上述实施例中,纤维肌理网络夹芯收卷辊204的转动给热转印后的纤维肌理网络夹芯施加一个纵向应力,消除了因热转印而引起的纵向方向的收缩变形。
纤维肌理网络夹芯收卷辊204可以通过调整驱动电机的转动速度来改变纤维肌理网络夹芯收卷辊204的收卷速度,以形成不同的纵向应力和横向应力。针对不同收缩值的纤维肌理网络夹芯的热转印,可调整纵向应力,进行热转移印花,并观察其变形,方便地消除纤维肌理网络夹芯因热转印而引起的收缩变形。
应当理解的是,上述两种实施例中,所述展平辊的个数可以设置为一个或多个。如图2所示,例如,设置两个展平辊,包括轴向方向互相平行的第一展平辊202和第二展平辊203,所述第一展平辊202设置在所述加热辊401的下游,所述第二展平辊203设置在所述第一展平辊202的下游、所述纤维肌理网络夹芯收卷辊204的上游。所述展平辊的个数根据所述纤维肌理网络夹芯转印后的实际展平效果来设定。
图10是不使用展平辊进行热转印后的纤维肌理网络夹芯效果示意图。如图10所示,由于不使用展平辊,仅通过单向拉伸,热转印后的纤维肌理网络夹芯只能在单向消除收缩应力,表面仍然出现褶皱或不平整的现象。参照图8,这是由于本申请纤维肌理网络夹芯的纤维之间存在部分连接点,纤维在热转印过程中受热发生变形,会在连接点的作用下,带动周围纤维一起发生形变,从而形成褶皱、鼓包等不平整等问题(参照图9)。一般纺织纤维布,不存在连接点,纤维之间仅仅相互接触,在单向拉伸后,能够解决不平整问题。图11是本申请热转印后的纤维肌理网络夹芯消除横向收缩应力和纵向收缩应力后的效果示意图。如图11所示,本申请在给予双向拉力的情况下,热转印后的纤维肌理网络夹芯同时消除横向收缩应力和纵向收缩应力,纤维肌理网络夹芯表面平整,褶皱或不平整的现象完全消失。
综上所述,本发明提供的一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法和设备,通过对热转印后的纤维肌理网络夹芯施加纵向应力和横向应力,消除了由热转印引起的纤维肌理网络夹芯的收缩应力,使纤维肌理网络夹芯平整、减少收缩,避免出现表面褶皱或不平整的情况,热转印过的纤维肌理网络夹芯的图案均一性好,更加美观,质量更高。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述,但其只是作为范例,本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言,任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此,在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改,都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法,其特征在于,包括:
纤维肌理网络夹芯与转印纸贴合,以相同的速度绕经一加热辊,通过所述加热辊对所述纤维肌理网络夹芯及所述转印纸加热至一热转印温度,使所述转印纸上的染料转印于所述纤维肌理网络夹芯上;
对经过转印处理的所述纤维肌理网络夹芯施加纵向应力和横向应力;
其中,所述热转印温度为180℃~250℃,热转印加热时间为5s~50s。
2.根据权利要求1所述的一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法,其特征在于:所述热转印温度为210℃~230℃。
3.根据权利要求1所述的一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法,其特征在于:所述热转印加热时间为10s~30s。
4.根据权利要求1所述的一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法,其特征在于:所述纤维肌理网络夹芯,包括纤维、以及所述纤维之间的空隙形成的交叉的网孔。
5.根据权利要求1所述的一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法,其特征在于:所述转印纸从转印纸放卷辊进行放卷,环绕所述加热辊后,在转印纸收卷辊进行收卷;
所述纤维肌理网络夹芯从纤维肌理网络夹芯放卷辊进行放卷,环绕所述加热辊后,经至少一个展平辊,在纤维肌理网络夹芯收卷辊进行收卷;
衬纸从衬纸放卷辊进行放卷,环绕所述加热辊后,在衬纸收卷辊进行收卷;
其中,沿所述加热辊的表面,所述纤维肌理网络夹芯的前进路径位于所述转印纸的前进路径和所述衬纸的前进路径之间;且所述转印纸、所述纤维肌理网络夹芯和所述衬纸的进给速度保持相同。
6.根据权利要求5所述的一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法,其特征在于:所述展平辊在所述纤维肌理网络夹芯收卷辊的牵引力下转动,给热转印后的纤维肌理网络夹芯施加一个纵向应力;同时,所述展平辊在轴向方向给热转印后的纤维肌理网络夹芯施加一个横向应力。
7.根据权利要求6所述的一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法,其特征在于:所述展平辊为圆柱形直辊,其圆柱形辊面上自中央向两侧对称分布有螺旋形凹槽,当所述纤维肌理网络夹芯接触所述展平辊的辊面时,与辊面上自中央向两侧的螺旋形凹槽产生摩擦,螺旋形凹槽将所述纤维肌理网络夹芯扩向两端。
8.根据权利要求6所述的一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法,其特征在于:所述展平辊包括芯轴和套设在所述芯轴的外部的辊筒;所述辊筒的外壁的中部固定设置有沿周向均匀分布的多根固定开幅条,每根所述固定开幅条的两端分别设置有能够沿轴向移动的移动开幅条,所述固定开幅条和所述移动开幅条拼合组成辊面;所述芯轴上对称设置有两个螺旋形的轨道槽,两个所述轨道槽分布在所述固定开幅条所在的位置的两侧;每根所述移动开幅条上径向向内延伸设置有滑块,所述辊筒上对应每个滑块所在的位置开设有轴向延伸的长形通孔,每个所述滑块穿过对应的所述长形通孔、配合嵌设于所述轨道槽内;
所述移动开幅条在嵌入所述轨道槽的所述滑块的导向作用下,沿所述芯轴的轴向方向往复地外扩或内缩运动,给热转印后的纤维肌理网络夹芯施加横向应力;其中,当所述纤维肌理网络夹芯接触所述移动开幅条后,所述移动开辐条向所述辊筒的外端运动,给所述纤维肌理网络夹芯施加横向应力,当所述纤维肌理网络夹芯离开所述移动开幅条后,所述移动开辐条恢复原位,等待再与后续的纤维肌理网络夹芯接触。
9.一种纤维肌理网络夹芯的热转印设备,其特征在于,包括:
加热辊,所述加热辊内设有加热器,所述加热器对所述加热辊的表面进行加热;
转印纸收放卷机构,所述转印纸收放卷机构包括转印纸放卷辊和转印纸收卷辊;所述转印纸放卷辊位于所述加热辊的上游,所述转印纸收卷辊位于所述加热辊的下游;
纤维肌理网络夹芯收放卷机构,所述纤维肌理网络夹芯收放卷机构包括纤维肌理网络夹芯放卷辊、至少一个展平辊和纤维肌理网络夹芯收卷辊;所述纤维肌理网络夹芯放卷辊位于所述加热辊的上游,所述展平辊位于所述加热辊的下游、所述纤维肌理网络夹芯收卷辊的上游;
衬纸收放卷机构,所述衬纸收放卷机构包括衬纸放卷辊和衬纸收卷辊;所述衬纸放卷辊位于所述加热辊的上游,所述衬纸收卷辊位于所述加热辊的下游。
10.根据权利要求9所述的一种纤维肌理网络夹芯的热转印方法,其特征在于:所述纤维肌理网络夹芯收放卷机构还包括张力调节装置,所述张力调节装置设置在所述纤维肌理网络夹芯放卷辊的下游、所述加热辊的上游,包括平行设置的第一张紧辊和第二张紧辊;所述第一张紧辊和所述第二张紧辊之间存在供纤维肌理网络夹芯穿过的间隙。
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