CN114392518B - 一种高吸水性树脂复合填充袋及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高吸水性树脂复合填充袋，包括袋体1，袋体1包括外表层3，内表层4，以及中间层5，外表层3、内表层4与中间层5固定在一起，中间层5由外层6、内层7和位于两者之间的立体网状结构层8构成，立体网状结构层8包括互相连通的不规则网状容置空间9，高吸水性树脂粉末10容置于容置空间9内。解决了现有技术中使用聚丙烯酸钠树脂粉末作为沙袋填料，袋体强度、抗撕扯度和支撑度不够的问题，并且袋体阻水效果更好，可以防止填充物流失。

Description

一种高吸水性树脂复合填充袋及其制造方法

技术领域

本发明涉及抢险和消防设备技术领域，尤其是防灾减灾用轻便自膨胀式高吸水性树脂填充袋领域，具体涉及一种高吸水性树脂复合填充袋及其制造方法。

背景技术

在防汛抢险或者消防抢险中，通常使用沙袋来进行阻水、隔水作业。其用途多为河道堵水加固，城市防洪，地下建筑防止进水，工程中排水挡水等。但是现有技术沙袋较为简单，一般选择塑料编织袋或者麻布编织袋，袋子本身并不挡水，使用时需要填入沙子或者泥土等挡水物，如果使用地土石条件不适合挖土填砂，则无法使用，进而影响抗汛时效性的问题。如果提前填充沙子，则沙袋重量和体积变得非常大，十分不利于运输和投送。

高吸水性树脂(Super Absorbent Resin，SAR)是一种含有羧基、酰胺基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型和三维网状结构的新型功能高分子材料，以聚丙烯酸钠树脂为代表。它不溶于水，也不溶于有机溶剂，并具有独特的性能-强吸水性和保水性。与传统的吸水材料如海绵、棉花、纤维素及硅胶相比，高吸水性树脂的吸水量大，能迅速吸收几十倍甚至几千倍自身重量的液态水，且保水性强，即使在受热加压下也不易失水，同时又具有高分子材料的一些特性。由于这些特点，对于高吸水性树脂的研究发展极为迅速，已被广泛应用于农林园艺、医疗卫生、食品工业、石油化工、建筑材料等众多领域。

高吸水性树脂发展很快，种类繁多，其分类方法也多，主要按原料来源、亲水化方法、亲水基团的种类、交联方法和制品形态进行分类，而最常用的分类方法是按原料来源分类，包括淀粉系高吸水性树脂，纤维素类高吸水性树脂，合成系高吸水性树脂，蛋白质系高吸水性树脂，共混与复合系高吸水性树脂等。

高吸水性树脂之所以能吸收自身质量几百倍甚至上千倍的水，因为它具备两个条件：一是它具有亲水性基团如羧基、羟基、酰胺基和磺酸基等，使吸水变成可能。二是它具有三维空间网络结构而不溶于水，使吸水变成现实。高吸水性树脂是具有亲水基团并轻度交联的三维网络聚合物，能吸收大量水分而溶胀又能保持住水分不外流，具有吸水倍率高、吸水速率快和保水性能强等优点。

现有技术中，也有采用高吸水性树脂作为阻水袋填充物的。

比如现有技术一公开了一种防汛沙袋，包括沙袋本体，所述沙袋本体内套接缝制的无纺布袋2，所述无纺布袋内装有沙子，所述无纺布袋内装还装有高吸水树脂，所述沙袋本体表面设置向内纵向折痕，所述沙袋本体纵向两端部设置轱辘，所述轱辘沿折痕向内折叠平置于沙袋本体表面。这种沙袋没有对沙袋的结构或者材质作出改变，只是将填充物从传统的沙土替换为高吸水性树脂，没有针对填充物的改变对外袋进行有针对性的改进，袋体本身的成型性能较差，不能很好的实现堆叠和阻水。

现有技术二公开了一种吸水膨胀土工网垫，包括格网层、麻织布袋层、透水无纺布袋层及高吸水树脂，其特征在于，所述格网层为最外层，所述麻织布袋层为中间层，所述透水无纺布袋层为最内层，所述格网层、麻织布袋层及透水无纺布袋层紧密缝制压合为一体，所述透水无纺布袋层内填充高吸水树脂。这种土工袋，只是将填充物从传统的沙土替换为高吸水性树脂，通过材质变换适当加强了外袋的防滑性能，袋体本身的成型性能和强度不理想。

现有技术三公开了一种抗冲击阻挡流体装置，其特征在于，包括：保护层，具有两层，两保护层连接形成袋状结构；内衬层，形成保护层内面，构成袋状结构的内衬；内层限位线，将两内衬层之间的空间分割成行列矩阵排列的容置单元；以及吸水材料层，填充在容置单元内。这种沙袋在将填充物从传统的沙土替换为高吸水性树脂后，设置了内衬层防止树脂粉末泄漏，但是对外袋结构没有做出改进，沙袋的整体结构强度和成型性能不理想。

有鉴于此，市场上需要这样一种复合填充袋，能够实现高吸水性树脂粉末和水的快速混合，并且能给袋子提供良好的结构强度和拉伸强度，能将吸水后的填充袋以适合于抢险的稳定形状堆叠。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高吸水性树脂复合填充袋，能够实现高吸水性树脂粉末和水的快速混合，给袋子提供良好的结构强度和拉伸强度，并且能将自膨胀后的填充袋稳定地保持在指定位置。

本发明的技术方案是，一种高吸水性树脂复合填充袋，包括袋体1，袋体1包括外表层3以及中间层5，外表层3与中间层5固定在一起，其特征在于，中间层5由外层6、内层7和位于两者之间的立体网状结构层8构成，立体网状结构层8包括互相连通的不规则网状容置空间9，高吸水性树脂粉末10容置于容置空间9内。

进一步的，占高吸水性树脂粉末10总重量90％以上的高吸水性树脂粉末10颗粒的控制尺寸在30-80目之间，立体网状结构层8的孔隙大小在与高吸水性树脂粉末10颗粒的控制尺寸基本一致。

进一步的，中间层5的立体网状结构层8的强度被配置为能够保证立体网状结构层8在与外层6和内层7接合后，还具有至少3mm的厚度。

进一步的，外层6、内层7和立体网状结构层8通过超声波焊点11连接在一起。

进一步的，超声波焊点11将中间层5分为若干个相对隔开的独立部分12。

进一步的，外层6和内层7具有导流槽13，导流槽13由超声波焊点11形成。

进一步的，超声波焊点11的焊接粘合强度，设置为在高吸水性树脂粉末10吸水后超声波焊点11被撑开。

进一步的，外表层3和中间层5之间的空隙填充所述高吸水性树脂粉末10，外表层3与中间层5通过缝制、粘结或者热合方式中一种或多种连接固定在一起。

进一步的，袋体1还包括内表层4，所述中间层5位于内表层4与外表层3之间，外表层3、内表层4与中间层5通过缝制、粘结或者热合方式中一种或多种连接固定在一起。

进一步的，高吸水性树脂粉末10是聚丙烯酸钠盐共聚物。进一步的，外表层3采用具有抗拉伸强度的亲水无纺布、帆布、尼龙布材料中一种，所述内表层4采用亲水无纺布材料。

进一步的，外层6和内层7采用孔隙尺寸大于100目的亲水无纺布材料。

进一步的，填充袋在被填充物2吸收膨胀填充后，形状呈正方体或者长方体。

进一步的，填充物2为高吸水性树脂粉末和/或沙子。

还公开了，一种高吸水性树脂复合填充袋的制造方法，包括如下步骤：

a.将待用高吸水性树脂粉末10总重90％以上的粉末颗粒的尺寸控制在30-80目之间；

b.对中间层5进行处理，使中间层5的立体网状结构层8包括互相连通的不规则网状容置空间9，容置空间9的孔隙大小相适应；

c.将立体网状结构层8临时固定于内层7上；

d.向立体网状结构层8添加符合规定颗粒大小的高吸水性树脂粉末10，粉末达到预定添加量时停止加料；

e.加料过程中水平振动内层7，使粉末充分进入立体网状结构层8互相连通的不规则网状容置空间9内；

f.将外层6覆盖在立体网状结构层8外表面；

g.采用超声波焊接将三层布料结构固定连接在一起；

h.将外表层3与中间层5、或者外表层3、内表层4与中间层5之间通过缝制、粘结或者热合方式中一种或多种连接固定在一起；

i.将袋体制成六面体，装填入填充物2或设置进入口。

与已有技术相比，本发明的优点体现在：

1、阻水效果好。在高吸水性树脂中，水能在很短的时间内大量进入三维网络，高吸水树脂吸水后形成一种弹性凝胶，并且这种凝胶粒子之间是紧密联结在一起的，之间并没有可供空气进入的空隙，可以在水凝胶状态下阻断水的流动，本发明使用的复合袋体，袋体本身就具有阻水作用，加上填充物的阻水功效，完全超越了传统沙袋的抢险和工程效果。此外，填充树脂吸水能力极强，并且可以持续吸收水分，即使一开始因为吸水条件不理想造成没有完全饱和吸水，也可以在堆垒成阻水墙后继续从河道或者雨水中吸水，完成最终的完全阻水和形态安定。

2、使用方便。在抗洪抢险中，如果现场无法短时间获得大量沙石，则传统沙袋就无法发挥作用。而本发明的填充袋，产品制造时已经将高吸水性树脂粉末填充进袋中，使用时只需用水浸泡、灌水或者喷水即可完成自膨胀，在抗洪抢险现场自膨胀效率非常高，可以在短时间内制作出大量长方体或正方体形状的阻水袋。

3、袋体强度提升。本发明的由于采用了创新结构和中间层，本发明能给整个袋体提供良好的结构强度和抗拉伸强度，应用这种创新的三明治结构后，袋体在浸水后，抗拉伸强度不会降低，耐撕扯，阻水，十分适用于抢险作业的恶劣现场环境。此外，对中间层的结构做出了进一步改进，使其具有互相连通的容置通道，我们将高吸水性树脂粉末尽量放入到互相连通的空间网状结构中，不会让粉末浮在中间层表面。一方面可以在未吸水状态下利用纤维形成的织网固定住粉末颗粒不让其移动，造成粉末分布的不均匀；另一方面可以在吸水状态下，利用互相连通的空间让吸水后形成的体积膨胀的凝胶可以相对移动，互相之间更紧密的粘结在一起，形成密封且不透气的保护层，进一步增强了袋体强度和阻水性能。

4、吸水后硬挺有型。利用中间层吸水后发生的自膨胀现象大大增加了袋体硬度，可以使得袋体的整体支撑强度增加，袋子撑开后硬挺有型，在堆叠使用过程中不容易变形和塌陷，袋体边缘的对齐性很好，方便土工作业。袋体在撑开的过程中，保证了内部填充空间的完全打开，不会影响内部填充物充分吸收水分。另外，填充物膨胀充分，有利于封闭细小的水流通路，并且增加填充袋的总重和叠放能力。

5、储存方便。高吸水树脂系高分子粉未，在贮藏、运输等方面安全，贮存(密闭防吸水)稳定性达二年以上，无毒性；由于致密无纺布层的作用，填充物粉末在运输和储存过程中不会出现跑粉漏粉的情况。使用过程中只吸收无污染的水，使用后，对人和环境无毒无污染，绿色环保。

6、用途广泛。本发明的填充袋，在防火消防领域也有很好的应用效果。在高温条件下，固定有大量自由水的高吸水性树脂有相当大的热容，失水时可消耗大量的热，形成了对热源的有效隔绝，如果搭建成墙状隔火带，十分有利于在火势较大的火场中保护人员的安全。在整个吸水凝胶中的树脂粉末含量一般是水重量的0.05～5％之间，一般在1％左右，只需很少的高吸水树脂粉末就可以形成大量的灭火凝胶，灭火防火效果极佳，并且可以持续吸收水分，避免填充袋之间的空隙没有被完全封闭，可以在较短时间内吸足水分形成强大的隔绝热源屏障。

总体来讲，本发明解决了现有技术中使用聚丙烯酸钠树脂粉末作为沙袋填料，袋体强度、抗撕扯度和支撑度不够的问题，保证了形状方正，增加了与地面的接触面积，避免了填充袋变为椭圆形发生不期望的移动，并且袋体阻水效果更好，可以防止漏粉和填充物流失。

附图说明

图1是本发明一实施例剖面结构示意图；

图2是本发明一实施例中间层结构示意图；

图3是本发明一实施例中间层外观示意图；

图4是本发明一实施例中间层外观示意图；

图5是本发明一实施例中间层剖面结构示意图；

图6是本发明一实施例立体网状结构层放大结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，下述实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参考图1-6，本发明涉及抢险和消防装备技术领域，公开了一种高吸水性树脂复合填充袋，包括袋体1，袋体1内可以容置填充物2，袋体1包括外表层3以及中间层5，外表层3与中间层5固定在一起，其特征在于，中间层5由外层6、内层7和位于两者之间的立体网状结构层8构成，立体网状结构层8包括互相连通的不规则网状容置空间9，高吸水性树脂粉末10容置于容置空间9内。

进一步的，袋体1还可以包括内表层4，所述中间层5位于内表层4与外表层3之间。通常情况下，本发明的都保持五层结构，但是在某些作业要求没有那么高的场合，也可以不设置内表层4。

本发明的复合填充袋可以应用的场合较多，堆叠后可用于抗洪抢险、堵水，也可以用于隔热。本发明的中间层布料以容置于立体网状纤维结构中的高吸水性树脂粉末10作为核心阻水和支撑材料，使用方式为使用前与水混合后，可以选择水流喷射在布料上，也可以浸于水中，直到容置空间9中的树脂粉末吸足了水分，形成不透气的凝胶层，对外可以挡水，防止水流的不断冲击，对内可以填充沙子或者吸水树脂等填充物，形成堆叠重物。在某些实施例中，我们在袋体1上设置有可开合灌水口，可以短时间内大量注入水，让填充袋迅速成型。使用前，应确保高吸水性树脂粉末10可以充分完成储水，形成致密互相黏结的凝胶。最好不出现有的部分吸水量足，而有的部分没有吸水的情况，因为堆叠过程中袋体1不可避免地会产生膨胀变形，没有吸到水的树脂粉末可能很长时间都不会吸到水形成凝胶膨胀起来，会造成填充空间没有被完全填满，影响实际的阻水效果。

高吸水性树脂粉末10本身并不防火阻水和隔热，所有的阻水和隔热功能都来自于吸水后的凝胶，因此，这些凝胶要覆盖整个需要阻水和隔热的面积，并且凝胶之间没有空气可以透过。因为通常情况下险情都会非常紧急，为了迅速完成吸水，在一些实施例中，我们设计了几层材料都采用亲水材料，通过这种设计可以很好地完成从洒水或泡水到吸水的过程。聚酯纤维制作的布料，很多情况下并不是透水和亲水的，甚至有的无纺布材料还是隔水的，这种情况就会让需要吸水的布料产生很大的困难，所以，为了让几层布料达到一个稳定顺畅的吸水状态，最好要设计为亲水层。

现有技术中，增加袋体强度一般有两种方式，一是更换强度更高的布料；二是增加袋体厚度或者层数，以达到增加耐磨性和抗拉伸强度的作用。但实际测试后发现，上述方法虽然强度指标有所增加，但是与理想的使用状态还是有很大差距，主要问题体现在袋体的抗拉伸强度和成型能力上，尤其是无纺布布料，如果不做特殊处理，即使制作的很厚或者增加层数，也无法达到理想的效果。如果将袋体表层处理成硬挺有型的状态，就会使得制造成本上升，袋子重量上升，并且运输中由于厚度较大而造成运输不便。在现有沙袋的基础上，在袋体内外层中间增加了一个特殊的夹层，也就是中间层5，夹层与外表层固定在一起。中间层5本身就是粘结或者焊接在一起的三明治结构，整体抗拉伸和撕扯的强度比较好，并且由于材质柔软轻便，加入中间层后，对袋体的可折叠性没有大的影响，也没有增加太多的重量，在未使用状态下对袋体的体积和重量影响不大。但是在使用过程中，可以明显增加袋体1的强度和成型能力。在吸入足量的水后，外层6和内层7之间的立体网状结构层8里面填充的高吸水性树脂粉末10会发生膨胀并填满容置空间9，进而在整个中间层5形成致密的粘结凝胶层。这些凝胶层会浸润袋体的所有布料层，并且处于空间网格结构的固定中，提高袋体1芯体部分的整体强度，包括抗拉伸撕扯强度和耐磨性。此外，吸水后，中间层5形成的凝胶层将袋体外表层3和内表层4中间的空隙完全填满并隔绝空气，使得袋体整体结构强度和抗拉伸强度进一步增强。并且袋体1会被六个膨胀起来的外表面3整体支撑起来，变为长方体形状，内部的填充物2可以充分吸收水分膨胀，达到我们预定的尺寸大小。成型效果和效率都远高于普通沙袋或者充填高分子树脂的普通沙袋，克服了现有技术中六边形沙袋袋体支撑强度不够、只能依靠填充物来定型、不容易堆叠成型的缺陷。此外，即使因为大幅度的拉拽或者抛掷造成外表层3损坏，也不会造成中间层5的损坏，更不会造成填充物2的泄露，非常适合在恶劣的户外抢险条件下使用。

此外，在隔热应用中，现有设计的填充袋袋体外表面被设计为具备一定强度、耐磨性和防火功能的硬质防火层或者隔热层，这种设计可以有效地防止织物表层在短时间内被烧毁，可以为内部的隔热材料提供持续的支撑，但是这种产品的吸水速度会受到严重影响，不能满足隔热布料短时间内大量吸水的要求。同时，因为布料成本昂贵，加工困难，导致实际应用中困难重重。对于本发明而言，因为中间层5的立体网状结构层8的存在，形成了互相连通的不规则网状容置空间9，高吸水性树脂粉末10容置于所述容置空间9内。容置空间9中储存有大量的高吸水性树脂粉末10，一旦持续吸水，会形成连续密实的凝胶隔热层。根据实验显示，可以直接将500-800度的高温阻挡在隔热布料外层，使得隔热材料内层的温度只有50度左右，隔热效果十分明显。此外，由于中间层的网状结构将吸水后的凝胶层牢牢固定在中间层布料上，本发明的中间层布料不再惧怕布料表层的烧毁。根据实验验证，即使外表层3布料直接烧毁，外层6有些地方直接烧穿，有些地方会烧的仅剩布料碳化后形成的残余碳网材料，但是外层6和外表层3无论变成什么样子，中间层5中凝胶层的完整性基本都得到了很好的保留。因此，隔热效能可以持续发挥作用。这其中，中间层5的拥有一定孔隙大小的立体网状结构层8起到了关键的作用。聚丙烯酸钠树脂粉末吸水后可以隔热灭火这是已经被证明的事情，但是迟迟不能在消防抢险领域有所突破，基本都是由于无法在高温和明火状态下实现凝胶的固定，凝胶脱落造成的。尤其是应急消防使用中，在堆叠防火墙时，吸水、搬运和码放的过程都会经历较为强烈的野蛮操作，不能因为几个大力动作就导致凝胶层破裂和结块。本发明正好可以满足上述要求，有很好的操作强度和隔热能力。

进一步的，占高吸水性树脂粉末10总重量90％以上的高吸水性树脂粉末10颗粒的控制尺寸在30-80目之间，立体网状结构层8的孔隙大小在与高吸水性树脂粉末10颗粒的控制尺寸基本一致。我们发现，如果不对树脂颗粒尺寸过筛筛选，在其吸水后也可以完成基本的阻隔水的作用，但是在填充袋的堆叠过程中，袋体的支撑强度还是有一些“软”。经过实验分析，我们认为这很可能是由于形成凝胶层的树脂颗粒平均尺寸偏小造成的。对于颗粒较小的树脂粉末，在吸水后与其他较大树脂粉末形成的凝胶层，互相之间挤压程度偏低，使得凝胶层虽然粘性表现好，但是支撑强度不强，因而即使吸满水后依然显得袋体壁偏软，很大程度上要依靠填充物2的填充量多寡来体现填充袋的强度，对填充和堆叠造成一些影响。因此，我们设计将树脂颗粒的平均尺寸适当调大。这样，在吸水后形成的凝胶层颗粒之间挤靠的更加紧密，支撑度更好，能形成更加硬挺有型的袋体壁，并且与立体网状结构层8的结合更加紧密。

此外，参考图6，由于立体网状结构层8需要承载高吸水性树脂粉末10的固定，因此，其孔隙应该与粉末10的颗粒大小相适应，即加工后形成的大部分网状空隙适于容纳粒度30-80目的树脂粉末，不能太小或者太大，否则可能导致树脂粉末无法进入容置空间或者不能很好地被固定。因为立体网状结构层8的孔隙本来就不会完全一致，在有些实施例中，我们可以设定90％以上的孔隙大小都在30-80目之间。至于在30-80目之间时，是偏大的孔隙还是偏小的孔隙多一些，这主要是根据预设过筛尺寸来大致确定，尽量与大多数树脂粉末颗粒的大小相适应。高吸水性树脂粉末10颗粒的尺寸需要根据不同用途控制在一定尺寸之间，这种符合一定大小要求的树脂粉末颗粒可以很好地固定在立体网状结构层8的容置空间9之中，小的颗粒很容易在网格空隙间无规则移动，大的颗粒则很难进入网格之间被固定。如果不区分高吸水性树脂粉末的颗粒大小而直接填入，很容易造成粉末的无规律自由移动和粉末的泄露，这是我们极力避免的。

尤其重要的是，30-80目的树脂粉末颗粒，在开始向高吸水性树脂复合填充袋中注水时，吸水与透水速率均较快。透水速率快，可以在较短时间内使得袋内的填充物达到吸水量的要求；吸水速率快，可以使得高吸水性树脂复合填充袋较快地成型。形成凝胶层后，凝胶之间弹性与粘性较强，整体强度有明显提高，互相之间可以在网格内保持良好的间距，既能实现网格中凝胶之间无空隙阻水隔绝空气的效果，同时吸水后整体的高吸水性树脂复合填充袋强度更大；且形成凝胶层时间符合要求，厚度和分布更加符合抗洪抢险要求。在水流冲击下，吸水颗粒不容易掉落，不容易分散，整体牢固度高。

进一步的，中间层5的立体网状结构层8的强度被配置为能够保证立体网状结构层8在与外层6和内层7接合后，还具有至少3mm的厚度。中间层5材料的选择有多种可能，比如采用符合要求的无纺布，生产实践中，无纺布生产厂家会给出满足各种参数和规格要求的标准产品，也可以根据客户的要求和需求调整配方和工艺条件，这都是该领域的常规操作方式，这种无纺布中间层的制作方法，并不是本发明所关注的，我们只关注最终是否形成空间网状结构，以及空隙的大小。立体网状结构的具体形态是各种各样，但是立体网状结构8包括互相连通的不规则网状容置空间9是必须的条件，参看图6，一是纤维之间要连接成网，二是网状结构之中有连通的容置空间5。只有满足这两个条件，才能更好地让粉末10进入并固定于合理位置，在使用前和使用中不掉粉不掉凝胶。此外，很重要的一点是立体网状结构8要具备一定强度，在内外层压合时仍然保持一定的厚度，在树脂粉末遇水膨胀后保持整体网状形态基本不改变，这样才能将具有一定厚度的凝胶层牢牢固定在立体网状结构中，在直接面对火焰时网格才不会断裂造成凝胶脱落。

进一步的，参考图3-5，外层6、内层7和立体网状结构层8通过超声波焊点11连接在一起。中间层5的压合无需使用胶水。由于采用了超声波点焊技术，本发明无需在外层和内层之间施加胶水，大大简化了工艺，并且也避免了胶水层对高吸水性树脂粉末物理状态的干扰，能让粉末更好地吸收注入的水分，更顺畅地膨胀充满整个外层和内层之间的容置空间。在将内外层压合在一起时，无需提供高温压合的操作条件，也不会因为多余的胶水受热融化影响树脂粉末吸收注入水的速度。相比于大部分现有技术的涂胶粘结模式，减少了多余工序，提高了粘结清洁性，消除了粘合剂层对树脂粉末吸水和保水的干扰，同时可以以较高的连接强度将三层布料结构结合在一起。此外，中间层5与外表层3和内表层4的接合，也可以采用相同的方法。

进一步的，超声波焊点11将中间层5分为若干个相对隔开的独立部分12。虽然我们进行了各种技术处理，但是由于粉末颗粒和三层布料的物理性质，相对移动是不可避免的，为了尽量减少这种相对移动带来的危害，我们用超声波焊点11替代了车缝线的一部分功能，将整块布料划分为若干个独立的部分，较好地保持了中间层5的完整性和支撑强度，在树脂粉末吸水膨胀后，可以完全地发挥出所有功效，组成完整均匀的凝胶层。

进一步的，外表层3具有导流槽13，导流槽13由超声波焊点11形成。外层的布料一定要透水性好，最好是较短时间(比如几十秒钟到数分钟)就完成水分的渗入。为此，我们利用超声波焊点11形成了导流槽13，加快了水分的导入。在设计上，我们希望外层6的吸水速率和透水速率达到较高水平，所以增设了导流槽13，其形状可以为弧形或者直线。当然，也可以利用导流槽13完成车缝线的功能，减少多余的超声波焊点11。利用这些导流槽13，填充物2也可以快速完成吸水过程，不至于出现内部还没有吸水，中间层5就已经不能让流动水通过的问题。

进一步的，超声波焊点11的焊接粘合强度，设置为在高吸水性树脂粉末10吸水后超声波焊点11被撑开。由于本发明在内外表层之间加入了中间层，在超声焊接中，合理选择超声强度就不会对内外表层造成破坏性损伤，接合效果好。此外，由于接合强度设定的并不是很强，所以在未吸水状态下，能够保证粉末颗粒的移动得到很好控制；而在达到阻燃隔热要求的最低吸水量后，由于树脂粉末体积不断膨胀，可以将超声波焊点撑开，相当于释放了被压缩的立体空间网状结构。这样，吸水后形成的全部凝胶又可以突破超声波焊点分割线的限制粘结在一起形成整体凝胶层，补强了焊点周围的隔热层，达到了更优秀的防护效果。

进一步的，外表层3采用具有抗拉强度的亲水无纺布、帆布、尼龙布材料，外层6和内层7采用孔隙尺寸大于100目的亲水无纺布材料，内表层4采用亲水无纺布材料。本发明在中间层5上使用了空隙很小的内层7和外层6，规定外层无纺布材料的孔隙尺寸，一方面可以很好地阻隔干燥粉末透过内层和外层造成粉末泄露，防止树脂粉末10的反向跑出；另一方面可以增加韧性。此外，在外表层3上，也可以采用一些比无纺布更加结实耐用的布料，弥补无纺布材料本身物理特性带来的不便。

进一步的，立体网状结构层8可以采用无纺布制作。立体网状结构层8材料的选择有多种可能，立体网状结构层的具体形态也是各种各样，但是立体网状结构层8包括互相连通的不规则网状容置空间9是必须的条件，参看图2-6，一是纤维之间要连接成立体网状，二是网状结构之中有连通的容置空间9。只有满足这两个条件，才能更好地让粉末10进入中间层5内部并固定于合理位置，在应急抢险中即使遇到大强度冲击也不会撕裂造成凝胶脱落或者出现缝隙。我们以前失败的实验表明，仅仅依靠表层和夹层将树脂粉末压紧是不能实现优秀阻水和隔热效果的，必须保证立体网状结构在压接后还能保持立体网状结构，树脂粉末在吸水后还是围绕着立体网状框架膨胀，而不是无预测性的随意移动。市面上无纺布供货商通常情况下会根据买方的要求，准确调整其产品的一些物理参数，比如三维网状结构的骨架强度、厚度，根据我们目前的实践，这是可以达到的。

进一步的，填充袋在被填充物2填充后，形状呈正方体或者长方体，填充物2为高吸水性树脂粉末和/或沙子。高吸水性树脂在吸水后，体积膨胀的倍数在100-300倍，并且速度很快，可以很好地完成作为填充物的功能，在堆叠状态下体积不会发生很大变化，但是在使用前体积非常小非常适合运输和储存。由于袋体的六个面都采用了中间层5的结构，使得吸水后袋体1六个表面的支撑性和强度都很好，填充物2膨胀后，可以很好的分布在正方体或者长方体袋体内，形状规整利于码放堆叠。此外，如果填充袋需要一定重量时，可以采用填充沙子的方案，增加重量，让堆叠墙体能经受住更大冲击。填充袋通常包括6个表面，内外表面之间通过走线、胶粘等方式固定在一起，形成立方体或者长方体，平时可平铺折叠存放。

进一步的，高吸水性树脂粉末10是聚丙烯酸钠盐共聚物。经我公司试验，并不是所有的高吸水性树脂粉末都能够达到最优的吸水膨胀效果，各种高吸水性树脂粉末之间的吸水混合以及状态转变的效果有明显不同，将吸了水之后的高吸水性树脂粉末形成的凝胶效果有一些区别。聚丙烯酸钠盐共聚物粉末的吸水速率、吸水倍数、粘度、密度等指标与本发明实际应用场合非常契合，可以达到优秀的应急抢险效果。

进一步的，外表层3与中间层5、或者外表层3、内表层4与中间层5之间通过缝制、粘结或者热合方式中一种或多种连接固定在一起。外表层3、内表层4与中间层5固定在一起后，相当于袋体1具备了五层复合结构，整体强度进一步提升，并且在防火墙应用中，可以做到不惧外表层3烧穿。在我们的实验中，经常会出现高达1000度以上的火焰直接灼烧，基本都会造成防护布料外层织物的毁坏或者消失。如果是传统的中间层，因为凝胶之间没有“骨架”相连，只是互相挤在一起，布料表层脱落后会造成凝胶的掉落，进而形成无凝胶保护的部位。很短时间内，这些部位就会被烧穿，导致隔热防护失败。对于本发明来讲，由于网状结构密布在凝胶内部和表面，对凝胶层的整体性起到了加强作用，会在布料的全部表面形成凝胶层，不会再像以前容易在某些薄弱点造成早期烧穿。这一点在火场中显得尤为重要，因为防护材料一点被突破，其他部分的完整也就失去了作用。

进一步的，外表层3和中间层5之间的空隙填充高吸水性树脂粉末10。当外表层3和中间层5之间的空隙填充高吸水性树脂粉末10后，在浸水后，外表层3被凝胶浸润，阻水效果显著提升，可以辅助提高整个填充袋的阻水性能。在防火墙应用中，可以保护中间层5基本不会被火焰烧穿。

此外，本发明还涉及一种高吸水性树脂复合填充袋的制造方法，用于制造包括如前面所述的复合填充袋中间层5的复合填充袋，包括如下步骤：

a.将待用高吸水性树脂粉末10颗粒的尺寸控制在30-80目之间；

b.对中间层5进行处理，使中间层5的立体网状结构层8包括互相连通的不规则网状容置空间9，容置空间9的孔隙大小相适应；

c.将立体网状结构层8临时固定于内层7上；

d.向立体网状结构层8添加符合规定颗粒大小的高吸水性树脂粉末10，粉末达到预定添加量时停止加料；

e.加料过程中水平振动内层7，使粉末充分进入立体网状结构层8互相连通的不规则网状容置空间9内；

f.将外层6覆盖在立体网状结构层8外表面；

g.采用超声波焊接将三层布料结构固定连接在一起；

h.将外表层3与中间层5、或者外表层3、内表层4与中间层5之间通过缝制、粘结或者热合方式中一种或多种连接固定在一起；

i.将袋体制成六面体，装填入填充物2或设置进入口。

这其中，在对粉末颗粒进行初步筛选获得一定尺寸大小的颗粒后，就要选择合适的材料制作立体网状结构层8，如果不满足我们成网和容置空间的要求，则还需要对原材料进行一定的处理，使其获得能够完成指定功能的结构。实践中可以使用打孔设备来处理立体网状结构层8，也可以在制作工艺中添加额外的处理步骤，使得立体网状结构层8的孔隙大小达到最佳。在制作中，为了让所有的高吸水性树脂粉末10都被放置于合适的位置，将网状空间填充满，需要利用额外的振动设备对填料过程进行适度干预，使得更多的粉末颗粒进入到网状空间内，并且互相之间的间距小到足以形成完整、致密的不透气凝胶隔热层。

进一步的，在步骤d后，对立体网状结构层8的外表面进行热风处理，使得立体网状结构层8的网状结构收缩、表面孔隙变小，将所述粉末10相对固定在容置空间9内。为了更好地在中间层网状结构中固定粉末颗粒，我们采用了额外的热风处理步骤，在预定量粉末10全部进入容置空间9后，让整个立体网状结构层8受热产生温度上升，进而引发纤维丝的变形和收缩，由于内部网状结构本来就是不规则的，所以热风处理对立体网状结构层8的内部不规则网状结构不会造成实质影响，但是可以使得网状结构向中间收缩，外表面的孔径变小，从而抱紧树脂粉末颗粒，形成更加牢固的网状结构，加强立体网状结构层8对粉末10的固定效果，并且在后续的燃烧中不会脱落。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高吸水性树脂复合填充袋，包括袋体(1)，所述袋体(1)包括外表层(3)以及中间层(5)，所述外表层(3)与中间层(5)固定在一起，其特征在于，所述中间层(5)由外层(6)、内层(7)和位于两者之间的立体网状结构层(8)构成，所述立体网状结构层(8)包括互相连通的不规则网状容置空间(9)，高吸水性树脂粉末(10)容置于所述容置空间(9)内；所述中间层(5)的立体网状结构层(8)的强度被配置为能够保证所述立体网状结构层(8)在与所述外层(6)和内层(7)接合后，还具有至少3mm的厚度；所述外层(6)、内层(7)和立体网状结构层(8)通过超声波焊点(11)连接在一起；所述超声波焊点(11)将所述中间层(5)分为若干个相对隔开的独立部分(12)；和/或所述外层(6)和内层(7)具有导流槽(13)，所述导流槽(13)由超声波焊点(11)形成；所述超声波焊点(11)的焊接粘合强度，设置为在所述高吸水性树脂粉末(10)吸水后所述超声波焊点(11)被撑开。

2.根据权利要求1所述的复合填充袋，其特征在于，占所述高吸水性树脂粉末(10)总重量90％以上的高吸水性树脂粉末(10)颗粒的控制尺寸在30-80目之间，所述立体网状结构层(8)的孔隙大小在与所述高吸水性树脂粉末(10)颗粒的控制尺寸基本一致。

3.根据权利要求1或2所述的复合填充袋，其特征在于，所述袋体(1)还包括内表层(4)，所述中间层(5)位于内表层(4)与外表层(3)之间，所述外表层(3)、内表层(4)与中间层(5)通过缝制、粘结或者热合方式中一种或多种连接固定在一起；所述内表层(4)采用亲水无纺布材料；所述外表层(3)采用具有抗拉伸强度的亲水无纺布、帆布、尼龙布材料中的一种。

4.根据权利要求1所述的复合填充袋，其特征在于，外表层(3)和中间层(5)之间的空隙填充所述高吸水性树脂粉末(10)，所述外表层(3)与中间层(5)通过缝制、粘结或者热合方式中一种或多种连接固定在一起；所述填充袋被填充后形状呈正方体或者长方体。

5.根据权利要求1所述的复合填充袋，其特征在于，所述高吸水性树脂粉末(10)是聚丙烯酸钠盐共聚物。

6.一种如权利要求1所述的高吸水性树脂复合填充袋的制造方法，包括如下步骤：

a)将待用高吸水性树脂粉末(10)总重90％以上的粉末颗粒的尺寸控制在30-80目之间；

b)对中间层(5)进行处理，使中间层(5)的立体网状结构层(8)包括互相连通的不规则网状容置空间(9)，容置空间(9)的孔隙大小相适应；

c)将立体网状结构层(8)临时固定于内层(7)上；

d)向立体网状结构层(8)添加符合规定颗粒大小的高吸水性树脂粉末(10)，粉末达到预定添加量时停止加料；

e)加料过程中水平振动内层(7)，使粉末充分进入立体网状结构层(8)互相连通的不规则网状容置空间(9)内；

f)将外层(6)覆盖在立体网状结构层(8)外表面；

g)采用超声波焊接将三层布料结构固定连接在一起；

h)将外表层(3)与中间层(5)、或者外表层(3)、内表层(4)与中间层(5)之间通过缝制、粘结或者热合方式中一种或多种连接固定在一起；

i)将袋体制成六面体，装填入填充物(2)或设置进入口。

Images