CN114801374A - 一种内置功能材料的三维包埋织物成形方法及其制备设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内置功能材料的三维包埋织物成形方法及其制备设备，采用织物面料快速立体定型、三维包埋状结构有效填充功能材料、二次缝合形成三维包埋织物，将采用阵列凸起状热压定型装置对裁切成型的二维织物面料快速热压定型形成具有三维凸起状结构的预定型织物，将无法包覆功能材料的传统二维平面织物面料直接转变成为三维凸起可有效负载、储存功能材料的包埋状织物，本发明的三维包埋状结构织物制备方法解决了功能材料难以有效包埋二维平面织物内部并实现耐摩擦、耐水洗的技术瓶颈，免去了三维立体织物织造过程中纱线张力控制、织物纹版设计等一系列复杂操作工序，克服了传统二维平面织物面料的平面状形态结构难以大量负载功能材料的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，具体为一种内置功能材料的三维包埋织物成形方法及其制备设备。
背景技术
织物是由细小柔长物通过交叉，绕结，连接构成的平软片块物，而用于服装的纺织面料可分为三大类：机织(梭织)、针织与非织造面料。机织和针织面料是由纱线或长丝经过织造工艺织成、存在绕结关系的纱线构成的；非织造面料(又称无纺布)是由纺织纤维经粘合、熔合或其它机械、化学方法加工而成、存在连接关系的纱线构成的。众多纱线构成稳定的关系后就形成了织物。交叉，绕结和连接是纱线能构成的三种稳定结构关系。使织物保持稳定的形态和特定力学性能。分析织物中的纱线组及其运行方向、运行规律和形成的关系，可以清晰地认识各种织物。同时，织物结构一般指织物的几何结构，是经纱和纬纱在织物中相互之间的空间关系。织物结构对织物的机械物理性能有很大的影响，而且会影响织物的外观效应。机织物、针织物、无纺织布等几大类织物各有不同的结构特点。机织面料是经纱与纬纱相互垂直交织在一起形成的织，织物组织有平纹、斜纹、缎纹以及由上述三种基本组织及由其交相变化所形成的组织。针织面料是将纱线或长丝构成线圈，再把线圈相互串套而成，由于针织物的线圈结构特征，单位长度内储纱量较多，因此大多有很好的弹性。但是这些织物通常都是以二维平面状，至多是以多层二维平面状的形式存在，而三维凸起状的织物既有良好的比表面积、储存空间，又有独特的织物手感风格和特性，可以克服传统二维织物存在的功能性缺陷。由于原料选择、加工方式等技术限制，传统二维平面状结构的织物存在一定的应用局限性。传统纺织加工中，有两个技术问题：一方面，通过常规二维平面状织物加工工艺去制备特种结构三维织物时所需工艺难、工序多、流程长、用工多，耗时多、成本高，高效质短流程织物制备是解决缩短特殊结构织物的基础；另一方面，随着科技的发展和社会的不断进步,人们对织物面料的要求越来越高,织物面料的功能性特征已经很难满足人们在特殊领域应用。
为解决三维凸起状的织物的制备技术难题，一些方法通过调控织造工艺来实现。如中国专利号CN110629378A，公开日2019.12.31，发明创造名称为一种间色凸起横条针织物的编织方法，这个申请公案使用一对或多针床的电脑横机，横机上设有多个喂纱嘴，在前后针床上的线圈可自由前后移动，各织针可单针选针进行线圈或浮线的编织，实现整体凸起横条编织和分段凸起横条编织。如中国专利号CN211645528U，公开日2019.11.01，发明创造名称为一种含凸起管状结构的阻燃织物，这个申请公案针对面料里形成空气层，当在遇到火焰或高温时表里层分开达到提高隔热性能的目的问题，提供了全新的含凸起管状结构的阻燃织物制备方法，通过调控单层部分和双层部分在经向上并列交替布置状态、里层热缩性纱线与表层的组合纱线出现表里层分层的现象，实现在双层部分形成凸起管状结构；中国专利号为CN100346020C，公开日为2007.10.31，发明创造名称为具有三维凸起的膨松薄片材料及其制造方法，以及由此制得的无纺布织物，他利用两组分纤维层局部熔融粘接后，通过熔融和固化具有比热可缩纤维的收缩起始温度更高的熔点的热可熔树脂而形成所述的连接点。通过第一纤维层的热收缩，第二纤维层在连接点之间形成大量的凸起，而使连接点成为凹陷，形成三维微凸结构非织造布，但是此方法操作复杂，非织造布表观三维形貌难以控制；中国专利号为CN109652920A，公开日为2019.4.19，发明创造名称为一种三维结构熔喷非织造布的制备设备，它利用熔喷纤维在高温高速热气流中自身粘合形成非织造布的特点，通过改变接收网帘表观结构并制备三维结构熔喷非织造布，但是此方法制备的熔喷非织造布表观三维结构难以定型、后序加工过程中三维形貌便无法保持，同时在制备微小三维结构单元时此方法的熔喷纤维无法准确辨析微小表观形貌，最后产品无法呈现稳定的三位形貌。虽然上述方法能够一定程度解决三维凸起状的织物的制备问题，但是上述技术并未得到大面积采用，关键在于上述技术需要织造过程中纱线张力控制、织物纹版设计等一系列复杂操作工序，又或者需要采用不同特性纤维收缩成凸起、难以精细调控凸起结构。
由此可见将传统二维织物直接制成三维凸起状的织物非常困难，这些技术都未能彻底突破传统织物二维交错状结构特征的瓶颈，二维交错状结构特征比表面积小、透气性不足、织物手感风格、功能性特征单一等问题凸显而至，一种具有三维阵列包埋结构的织物面料可以有效克服这些问题，通过表面三维凸起状结构、底部阵列中空凹陷状结构使织物的比表面积大大提高，并且加强了织物面料对功能材料的负载储存空间，但是一直缺少可以精准调控微凸结构单元形貌尺寸得到不同阵列形态的凸起状织物的制备方法，因此短流程生产出具有三维凸起状结构的织物、精确调控三维凸起状结构的织物的三维存储空间体积，一直缺少可以精准调控微凸结构单元形貌尺寸得到不同阵列形态的凸起状织物的制备方法，供高效填埋功能材料的织物制备系统使用，是解决功能材料大量填埋织物的关键。又如中国专利号CN1205750A，公开日1999.01.20，发明创造名称为三维热塑性纤维网眼织物，这个申请公案中纤维网眼织物是用热塑性纤维制成的织物经热机械变形后制成，并且半刚性且尺寸稳定的三维纤维网眼织物是由具有凸起和非必须的凹坑的织物制成，凸起具有可压缩性，在受压后能回复原状，这种纤维网眼织物特别用于缓冲和吸收冲击材料。但是这种方法所制备的织物成凸起网状，仅仅为了使其具有可压缩性性能，并无法在形成的凸起空间内填埋功能材料，导致此种方法制备的织物缺乏功能性。
高性能功能材料广泛应用于医药、生物、电子、军事以及航空包埋航天等领域，更是纺织品功能化的重要原料。功能化纺织品是由纺织加工而成；纺织加工的关键在于织物面料的制备。但功能材料存在颗粒小、连续性差、宏观长度短，无法满足工业织物制备要求、直接负载嵌入织物内遇到瓶颈。采用功能材料与纤维集合体复合成三位包埋状织物时，宏量包埋功能材料与柔性稳固结构成形相矛盾、难以同时实现。因此，如何实现宏量包埋、柔性稳固三维复合的织物成形和调构，是亟待解决的关键技术问题。
近年来，纺织行业不断运用新方法和新工艺对纺织品进行改性，以提高其质量和发展新品种，进而赋予纺织品各种新的功能，但现有工艺制备的功能性织物依旧无法满足市场对其功能特性、织物手感风格等需求。因此，应该加紧对织物面料的功能性研究，以提高织物面料的某些功能或开发出具有新型功能的织物面料,这样不仅可以极大地扩大织物面料的应用范围,还可以提高织物面料制品的质量、档次，增加织物面料的附加值。赋于纺织品新的功能在20世纪80年代开始还要求是单项性能的，如远红外辐射吸收性、抗紫外线辐射、抗静电、阻燃、防水、防油污性能等，也就是说只具备其中一项即可。但20世纪90年代中期以后，尤其是进入新世纪已经呈现出一个非常明确的概念，包括一些性能和功能也并非要求是单项性，而是要求纺织品具有多项功能性要求，如油田工作服，除要求具备抗静电性能之外，还要求具有抗油污性能。而对一些特殊作用的纺织品也提出了许许多多性能和功能的要求。因此在此背景下，对于新产品来说，除要求注意其风格、外观和手感等特征外，还要注意其功能性要求，而且是多项功能性要求。
具体针对不同的功能性织物面料来说，抗紫外线辐射在中国现在已提到议事日程上来，1999年据从中国华南测定，从广东到西藏有一条臭氧低空槽，2001年1月北极开始出现臭氧空洞，因此我国的服装面料应具备抗紫外线辐射功能，从而减少皮肤癌的发病率已经是刻不容缓的紧迫任务。无论是棉纤维、羊毛纤维和丝素蛋白纤维，其抗紫外线辐射功能都是非常低的，如果不经过特殊整理几乎没有抗紫外线辐射功能，因此一些抗紫外织物被大量生产。中国专利号CN102704261B，公开日2014.03.12，发明创造名称为清洁型抗紫外涂层织物，这个申请公案中设计了一种清洁型抗紫外涂层织物，通过对呈90°夹角的V型结构的基布外表面涂覆一紫外线反射层，基布内表面涂覆一紫外线吸收层来实现织物良好的抗紫外性能。但是这种方法所制备的织物成波浪状，表层抗紫外功能特性依靠涂敷形成，功能整理牢度差、多次水洗、摩擦后抗紫外性能严重下降。中国专利号CN101736594B，公开日2012.07.04，发明创造名称为抗菌抗紫外电磁屏蔽织物的制造方法，这个申请公案中将活化后的织物镀上金属层后，再将其外面涂覆上TiO2-PU涂层来实现抗紫外性能。但是这种方法所制备的织物依旧功能整理牢度差、多次水洗、摩擦后抗紫外性能严重下降。近年来，全球环境极端变化，对在恶劣寒冷的环境工作或执行任务的人员来说，保暖和防止身体受到伤害是首要的要求，同时保暖材料不能过于笨重而阻碍人的运动也具有同等重要性。在这种前提条件下，对服装的隔热保暖性提出了更高的要求。现有的保暖织物的结构通常用表层和里层包裹芯层，采用缝纫的方式固定芯、表、里三层，工艺简单，设备要求低，而且面料选择多样化。然而，在缝纫时会存在纤维被损坏甚至变形的情况，当然由于针眼而产生的羽绒钻绒现象也是目前羽绒服最大的问题。另外还有涂敷保暖材料的方法，通过涂层使织物表面变成良好的福射反射体，减少人体的热量的散失。纤维主要以散射的方式反射热辖射，并提出如果在纤维上涂上高折射系数的涂层就会提高反射热福射的能力，减少体内热量的散失，涂层之后等于封死了热气流、辐射线，直接通过织物的通道散失，消除了织物多孔的致命弱点。例如，中国专利公开号CN103603122B，公开日2015.08.19，发明创造名称为一种高透气保暖复合天鹅绒织物，通过将一个外编织壳层、一个内热层以及一个透气性的中间层三层复合而成，三层材料各不相同，将保暖和透气功效完美的结合在一起，同时解决了保暖和透气的问题，同时还具有美观大方的优点；中国专利公开号CN102628215B，公开日2013.07.03，发明创造名称为一种蓄热保暖织物整理剂及其制备方法，该发明创造通过提供一种具有良好的蓄热蓄能保暖功能和防紫外线功能的蓄热保暖织物整理剂，通过浸渍涂敷于织物表面达到保暖功能。除了上述的一些功能织物的制备方法，还有一系列覆膜技术、内部填埋、复合材料制备和功能整理等技术在功能织物面料上的应用也逐渐成熟，进一步改善了二维平面状结构的织物的功能性、舒适性和适应性，成为新型织物面料的主力军，最具有较大的后劲和发展潜力。但是上述的方法都无法实现大量功能材料在织物内有效稳固包覆于织物面料内、不易脱落、内置功能材料在织物面料中始终保持均匀稳定分布的技术问题，也无法改变传统织物的片状负载空间小的单一形态结构，实现了功能材料的稳固内置在三位包埋状织物面料内部，无法解决功能材料难以被有效包埋内置、织物面料表面负载的功能材料易于脱落影响织物手感风格、功能材料难以适应纺织加工要求等技术问题。
针对该技术问题，中国专利公开号CN 108286099 A，公开日2018.02.08，发明创造名称为一种内置微粒材料的纱线成形方法，该纱线采用无纺面材快速成条、双面胶有效粘接微粒材料，形成了内置微粒材料连续分布式的夹心状复合条带，然后利用倍捻机的倍捻盘倍捻作用快速成纱，形成内置微粒材料的纱线，本发明的成纱方法打破了微粒材料难以传统梳理收集成条的技术瓶颈；中国专利公开号CN 108166121 B，公开日2018.02.08，发明创造名称为一种羽绒状难纺纤维短流程复合成纱的方法，本发明利用了羽绒状纤维易制成无纺面材的特点，采用将羽绒状纤维原料制成的无纺面材卷装置于分切机上，通过翼锭粗纱机，将纤维条带与长丝复合加捻卷绕、直接连续转变成为线性圆柱状的复合纱条，本发明的复合成纱方法打破了羽绒状纤维难以传统梳理收集成条的技术瓶颈；中国专利公开号CN108396428 A，公开日2018.02.08，发明创造名称为一种高刚度脆性纤维短流程倍捻成纱的方法，本发明利用高刚度脆性纤维易制成无纺柔性面材的特点，采用将高刚度脆性纤维原料制成的无纺柔性面材卷装置于分切机上，快速制成一种条带状高刚度脆性纤的预聚体，然后通过倍捻机的倍捻盘倍捻作用，直接连续转变成为线性圆柱状纱线，本发明的成纱方法打破了高刚度脆性纤维难以传统梳理收集成条的技术瓶颈；中国专利公开号CN108286101 A，公开日2018.02.08，发明创造名称为一种内置粉体材料的复合纱线成形方法，本发明采用将无纺柔性面材分切成纤维条带S1和纤维条带S2，然后采用浸轧法将纤维条带S2与粉体浸轧结合而形成粉体条带S2′，最后采用翼锭加捻卷绕的方式将两根重合的纤维条带S1夹心一根粉体条带S2′所形成的复合条带进行复合加捻成纱，本发明的成纱方法实现了粉体材料的内置式短流程成纱，解决了粉体材料以复合成纱的技术难题。显然，上述四种公案提供的内置功能材料的纱线具有一定强力的线性连续特征，呈纤维加捻抱合式圆柱形结构纱线形态结构，解决了超弱(纳米纤维等)、超短(短绒)、高刚度脆性(碳纤、玻纤、石英纤维等)、高回弹超蓬松性(羽绒状纤维)、粉状(纤维晶须、碳纳米管、石墨烯、各种纳米微球、纳米粒子)等难纺材料如何进行纺纱、织造的技术问题，但是所纺纱线的直径粗、细度差、刚度大、柔软性差，只能进行机织，并且所制备的面料难以满足日常织物面料的服用性能，难以在常规纺织品中得到应用。因此，缺乏一种可在传统织物面料上高校短流程加工、可填埋大量功能材料、不影响织物传统服用性能、甚至具备更多功能特点的织物面料制备技术，一种内置功能材料的三维包埋织物成形方法亟需开发。
发明内容
为了传统二维平面织物面料的平面状形态结构难以大量负载功能材料的缺陷并提高织物面料的功能性、服用性能，本发明的目的在于提供一种内置功能材料的三维包埋织物成形方法及其制备设备，其实现了具有三维阵列包埋结构的织物面料的生产，大大提高了织物面料对功能材料的负载储存空间，并且宏观表面三维阵列凸起结构使织物面料具有特殊的织物风格、增加了织物的比表面积，且本发明操作方便，无附加能耗、机构合理、易于推广使用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供一种内置功能材料的三维包埋织物成形方法，包括以下步骤：
S1、制备具备凸起结构的三维织物面料F1，使得三维织物面料F1表面在100-300℃温度下热轧10-600S形成有三维凸起状且底部为中空凹陷状的呈阵列布置的多个凸起结构；
S2、将功能材料填埋于三维织物面料F1中凸起结构的中空凹陷结构内；
S3、对经上述步骤S2处理后的三维织物面料F1中的中空凹陷结构的开口进行缝合，形成具备内置功能材料闭合结构的三维复合包埋状织物F3；
S4、对步骤S3中的三维复合包埋状织物F3进行整理收集，得到具备织物服用性能和整理功能特性的三维复合包埋状织物F4。
进一步地，在上述步骤S3中，采用二维平面状织物F2与经上述步骤S2处理后的三维织物面料F1进行贴合，在贴合处采用热轧黏合、纱线固定、超声焊接中的至少一种，缝合线宽度范围为0.5-2mm，缝合形成具备内置功能材料闭合结构的三维复合包埋状织物F3。
进一步地，在上述步骤S4中，对步骤S3中的三维复合包埋状织物F3进行整理收集包括浸轧、浸渍、涂敷、印花、烘干工艺步骤，使得三维包埋织物表面F3三维凸起状结构与二维平面状结构位置分布赋予不同功能特性。
进一步地，三维织物面料F1表面上二维平面结构部位与阵列排布的表面三维凸起状结构、底部阵列中空凹陷状结构部位的面积比为1:2-1:8。
进一步地，三维织物面料F1的中阵列排布的表面三维凸起状结构、底部阵列中空凹陷状结构包括长度范围为1cm-200cm、宽度范围为1cm-5cm、间隔范围为1-2cm、高度范围为0.5-2cm的方形结构，直径范围为1cm-3cm、中心距间隔范围为2.5-8cm、高度范围为0.5-2cm的圆形结构。
进一步地，所述功能材料包括微纳粉体、微纳颗粒、块或球状固体、散纤维束、塑封溶液，其中微纳粉体的粒径范围为10μm-250μm，微纳颗粒的粒径范围为100μm-800μm，块或球状固体的尺寸范围为1000μm-5000μm，散纤维束的纤维直径范围为10-30μm、长度范围为1-5cm，塑封溶液的溶液含量范围为5ml-30ml；所述内置功能材料的三维包埋织物中，功能材料占三维包埋织物中三维凸起状的储存空间的体积百分比数为60-100％。
进一步地，所述微纳粉体包括碳纳米管粉体、二氧化钛粉体、石墨烯粉体或氧化铝粉体；所述微纳颗粒包括碳微球、有机硅微球或隔热泡沫粒；所述块或球状固体包括艾草或白芨；所述散纤维束包括聚酰亚胺纤维、木棉纤维或羊毛纤维；所述塑封溶液包括氯化钙溶液或氯化钠溶液。
第二方面，本申请实施例提供一种内置功能材料的三维包埋织物的制备设备，所述制备设备包括：具有阵列凸起结构的输送装置、热定型装置、填埋装置、横扫装置、缝合装置、后整理装置和卷绕装置，所述填埋装置、横扫装置、缝合装置布置于热定型装置上端，所述输送装置置于热定型装置一侧，所述后整理装置和卷绕装置依次置于所述热定型装置另一侧。
进一步地，所述热定型装置包括具有阵列凸起结构的热轧母版与具有阵列凹陷结构的热轧子版，所述热轧母版和热轧子版长度范围为1m-10m、宽度范围为1m-10m，所述热轧母版表面布满规则排列的、具有微凸形貌的三维结构，所述热轧子版表面布满规则排列的、与热轧母版表面形貌相切合的、具有微凹形貌的三维结构；其中所述热轧母版和热轧子版表面布满的规则排列的凸起结构单元和与之相切合的凹陷结构单元可为方块形、圆球形或异型形，凸起结构单元和之相切合的凹陷结构单元可呈单行式、多行式、正梯型或点状式阵列排布，热轧母版、热轧子版表面可排布约50～500个凸起、凹陷形貌单元，每一所述方块形凸起结构单元和与之相切合的凹陷结构单元的底面长度l为1cm-200cm，宽度d为1cm-5cm，突起高度h为0.5cm-2cm，方块形凸起结构单元间距x为0.1-2mm，每一所述圆球形凸起结构单元和与之相切合的凹陷结构单元的底面半径R为1cm-3cm，突起高度h为0.5cm-2cm，圆球形凸起结构单元中心距间隔x为2.5cm-8cm，每一所述异形凸起结构单元和与之相切合的凹陷结构单元的底面面积S为2cm2-30cm2，突起高度h为0.5cm-2cm，异形形凸起结构单元中心距间隔范围为x为3cm-8cm，热定型热轧母版和热轧子版对织物进行形貌修饰定型时的压力为4-20MPa，热定型处理时间为5-30min，热定型装置内温度范围为100-500℃，低于所述预定型织物的熔点。
进一步地，所述填埋装置内设置有与所述热轧子版中凹陷结构单元的规则排列位置相对应的喂料口；所述横扫装置设置于所述热轧子版上端的最边缘一侧，横扫装置一端设有毛刷，当填埋装置完成填埋工作时，横扫装置沿三维包埋织物的填埋开口侧二维平面横向移动，用于清扫三维包埋织物三维凸起状的储存空间溢出、缝合点处残留的功能材料，确保功能材料只填充于三维凸起状的储存空间中；所述缝合装置置于所述热轧子版上方，所述缝合装置对所述三维包埋织物进行缝合的头端包括焊接宽度为0.5-2mm、焊接间隙为0-1mm的超声波焊接仪、缝线宽度为0.5-1mm、缝线间隙0.1-1mm的缝纫装置和热压黏结宽度为0.5-2mm、黏结间隙为0-1mm的熔融热压黏结器中的至少一种，并与所述热轧子版中凹陷结构单元的规则排列位置的边缘相对应，沿三维凸起状结构边缘向外0.5-1mm处进行缝合。
由于采用了以上技术方案，与现有技术相比，本发明的一种内置功能材料的三维包埋织物成形方法及其制备设备，其优点在于：本发明采用了热定型制备具备凸起结构的三维织物面料、功能材料填埋三维凸起状的储存空间、二维平面状织物与填料三维织物面料高速缝合成型、内置功能材料的三维复合包埋状织物整理收集四个步骤，实现了功能材料的内置式短流程三维包埋状织物制备，解决了传统织物难以大量负载功能材料的技术难题，为功能材料制备成高功能高品质三维包埋状织物面料提供快捷、有效的方法及装置。本发明首先采用有阵列凸起结构的热定型装置对二维平面织物进行三维形貌修饰定型，打破了传统织物只具备单层片状或多层片状、难具有立体三维结构特征的制备难题，在握持热压下沿三维凸起结构单元产生形貌热定型修饰，织物面料原本的二维结构长宽不发生改变(即沿X、Y轴不发生形变)，仅在Z轴形成新的凸起单元，从而加工出具有三维形貌凸起结构单元的织物面料，实质上是快速制成了具有三维凸起状的储存空间的具有表面阵列三维凸起状结构、底部阵列中空凹陷状结构的预定型织物，将线性片状的织物面料转变成为三维立体具有凸起状结构单元的织物面料，为织物后续填埋功能材料做足准备；然后对预定型织物中具有三维凸起状的储存空间内均匀填埋功能材料，实质上制成了一种填埋功能材料的具备凸起结构的三维织物面料，克服了传统二维平面织物面料的平面状形态结构难以大量负载功能材料的缺陷，且三维织物面料中未受到热定型装置中阵列凸起结构位置定型处理的二维平面结构部位与阵列排布的表面三维凸起状结构、底部阵列中空凹陷状结构部位的面积比为1:2-1:8，使得三维织物面料可填埋大量、远超常规整理负载的功能材料，为织物具备优异的功能性提供良好条件；接着将采用高速缝合的方法将一块二维平面结构部位的织物面料与另一块阵列排布的表面三维凸起状结构、底部阵列中空凹陷状结构的三维织物面料沿三维凸起状结构边缘及二维平面贴合处紧密复合形成每个三维凸起结构均匀内置功能材料，实现了三维包埋状的储存空间实现闭合、有效稳固包覆功能材料于织物面料的三维包埋状的储存空间内、不易脱落、内置功能材料在三维包埋织物面料中始终保持均匀稳定分布，改变了传统织物的片状负载空间小的单一形态结构，实现了功能材料的稳固内置在三位包埋状织物面料内部，解决了功能材料难以被有效包埋内置、织物面料表面负载的功能材料易于脱落影响织物手感风格、功能材料难以适应纺织加工要求等技术问题，免去了三维立体织物织造过程中纱线张力控制、织物纹版设计等一系列复杂操作工序，快速成型、填埋、缝合形成三维包埋状织物，有效缩短加工生产流程。
附图说明
图1是本发明的一种内置功能材料的三维包埋织物成形方法的工艺流程图。
图2是本发明的一种内置功能材料的三维包埋织物整体示意图。
图3是本发明的一种内置功能材料的三维包埋织物分解示意图。
图4是本发明的内置功能材料的三维包埋织物中凸起构单元中不规则半球的表面积计算模型图。
图5是本发明的内置功能材料的三维包埋织物中凸起结构单元整体面积计算模型图。
图6是具有三维阵列微凸结构的熔喷布制备设备中微凸定型装置的示意图。
图中：100-三维复合包埋状织物，101-预定型织物，102-织物表面三维凸起状结构部位，103-织物表面底部阵列中空凹陷状结构部位，104-二维平面结构部位，105-功能材料，106-二维平面状织物，107-缝合线，108-功能整理部位；201-热定型子压辊，202-热定型装置，2021-具有阵列凸起结构的热轧母版，2022-与凸起结构相切合的具有阵列凹陷结构的热轧子版，203-填埋装置，204-横扫装置，205-缝合装置，206-后整理装置，207-卷绕装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种内置功能材料的三维包埋织物成形方法及其制备设备作进一步详细描述。
针对现有传统织物面料都是以纤维纱线二维交错状排布结构实现织物的整体构架，通常所说的三维织物也只是多层二维平面织物通过z轴纱线相连接形成三维结构，但是这些传统织物面料难以控制其具有阵列排布的异型凸起形貌特征，同时这些织物常常通过后整理工序赋予其功能性特征，但是这些功能整理后织物仅有表面能负载功能材料，功能材料负载量少、且负载牢度差、功能性寿命短暂、往往多次水洗、摩擦后就失去了它的功能性，并且功能化的整理导致织物表层性能功能层，影响了织物面料的服用性能和舒适性，因此二维结构的织物面料不能调和大量功能材料稳定均匀负载、织物手感风格舒适性和织物内外层功能差异化之间矛盾的技术缺陷，并且现在没有一种简单的、操作方便的、可实现控制内置功能材料的三维包埋结构形貌织物的织物面料加工方法及装置，为此，本发明提供一种内置功能材料的三维包埋织物成形方法及其制备设备，其改变传统织物面料的二维平面或三维多层平面结构，构筑了宏观表面微凸式且通过高速缝合使内部储存空间实现闭合、有效稳固包覆功能材料于织物面料的三维包埋状的储存空间内、不易脱落的新型织物面料，提高了织物面料的比表面积和三维凸起状储存空间的同时，实现了织物面料的三维空间阵列微凸结构形貌以及包埋大量功能材料的特征，且本发明操作方便，无附加能耗、机构合理、易于推广使用。
[A]制备具备凸起结构的三维织物面料
将面密度为5-500克/平方米的传统二维平面状织物从筒管卷装退绕下并置于裁切机上，将二维平面状织物裁切成面密度5-100克/平方米的可进行预定型处理的织物，然后将裁切至合适尺寸的二维平面状织物依次连续送入具有阵列凸起结构的热定型装置进行表观形貌进行修饰定型，经100-300℃的热轧成形处理10-600s后制得具有表面阵列三维凸起状结构、底部阵列中空凹陷状结构的预定型织物101，预定型织物101中阵列排布的表面三维凸起状结构102、底部阵列中空凹陷状结构部位103通过未受到热定型装置中阵列凸起结构位置定型处理的二维平面结构部位104相连接，预定型织物101中未受到热定型装置202中阵列凸起结构位置定型处理的二维平面结构部位104与阵列排布的表面三维凸起状结构102、底部阵列中空凹陷状结构部位103的面积比为1:2-1:8，三维包埋织物的中阵列排布的表面三维凸起状结构102、底部阵列中空凹陷状结构103包括长度范围为1cm-200cm、宽度范围为1cm-5cm、间隔范围为1-2cm、高度范围为0.5-2cm的方形结构，直径范围为1cm-3cm、中心距间隔范围为2.5-8cm、高度范围为0.5-2cm的圆形结构，以及基于上述形状所变形的异型结构包括菱形结构、椭圆形结构等；
[B]制备填埋功能材料的具备凸起结构的三维织物面料
将热定型装置202中具有阵列凸起结构的热轧母版2021与其凸起结构相切合的具有阵列凹陷结构的热轧子版2022分离，并将制备具备凸起结构的三维织物面料(F1)101固定于具有阵列凹陷结构的热轧子版2022上，且具备凸起结构的三维织物面料(F1)101中具有中空凹陷状结构103的填料开口侧朝上，填料装置203移至三维织物面料(F1)上方并与三维织物面料上阵列排布的三维凸起状的储存空间对合，进一步对具备凸起结构的三维织物面料上阵列排布的三维凸起状的储存空间中均匀填埋功能材料105，内置功能材料的三维包埋织物中包埋的功能材料105根据所需要的功能性可优选不同种类内置功能材料，包括粒径范围为10μm-250μm的碳纳米管粉体、二氧化钛粉体、石墨烯粉体、氧化铝等微纳粉体，粒径范围为100μm-800μm的碳微球、有机硅微球、隔热泡沫粒等微纳颗粒，尺寸范围为1000μm-5000μm的艾草、白芨等块或球状固体，直径范围为10-30μm、长度范围为1-5cm的聚酰亚胺纤维、木棉纤维、羊毛纤维等散纤维束，溶液含量范围为5ml-30ml的氯化钙溶液、氯化钠溶液等塑封溶液，其中功能材料105占三维包埋织物中三维凸起状的储存空间的体积百分比数为60-100％，清扫装置204沿织物的二维平面横移清扫织物三维凸起状的储存空间外溢出的功能材料，形成了负载功能材料均匀且连续分布的凸起态三维复合织物；
[C]内置功能材料的三维复合包埋状织物制备
将另一块的从筒管卷装退绕下来由天然纤维、化学纤维或高性能纤维制备的二维平面状机织织物、针织织物或无纺布织物(F2)106经输送进来置于固定于具有阵列凹陷结构的热轧子版2022上的具备凸起结构的三维织物面料(F1)上、与凸起结构的三维织物面料(F1)填埋功能材料的开口侧贴合，二维平面状织物106与具备凸起结构的三维织物面料(F1)101的二维平面状结构处相互重合，且功能材料位于二维平面状织物(F2)106与具备凸起结构的三维织物面料(F1)101贴合后内部的三维凸起状的储存空间中，形成包埋状的复合织物，并沿填埋功能材料105的凸起结构的三维织物面料(F1)的三维凸起状结构边缘及贴合处采用缝合装置205、缝合线107宽度范围为0.5-2mm的热轧黏合或纱线固定或超声焊接方法进行高速缝合使二维平面状织物(F2)106与具备凸起结构的三维织物面料(F1)101结合形成整体，增强二维平面状织物(F2)106与具备凸起结构的三维织物面料(F1)101对内置的功能材料105的保护能力，沿填埋功能材料105的凸起结构的三维织物面料(F1)的三维凸起状结构边缘及贴合处的高速缝合闭合使得功能材料105保持在三维凸起状结构单元内、在三维复合包埋状织物中始终保持以阵列单元均匀分布，制成三维复合包埋状织物(F3)100；
[D]内置功能材料的三维复合包埋状织物整理、收集
将三维复合包埋状织物(F3)100进行后序成形、裁剪、后整理加工，形成三维包埋状的储存空间实现闭合、有效稳固包覆功能材料于织物面料的三维包埋状的储存空间内，再将三维包埋织物送入后整理装置206进行后整理，包括通过浸轧、浸渍、涂敷、烘干步骤在所述三维包埋织物表面三维凸起状结构与二维平面状结构位置分布赋予不同功能特性108，形成兼具后整理特征及填埋材料功能性的三维复合包埋状织物，同时兼顾传统织物服用性能和后整理功能特征的三维复合包埋状织物(F4)，最终经卷绕装置207卷装收集到筒管上。
另附理论计算，参照附图4所示，首先假设织物面料任意一个不规则凸起结构单元为不规则半球体，设每个不规则半球体与之相临的半球体之间的距离为l，不规则半球体的高为h，底面半径为R。球的半径为r。则每个不规则半球体的表面积Sq可用下列积分公式求得：
其中，上式中的α满足以下公式：
接着对上述公式进行积分后可得：
根据公式cos2α+sin2α＝1可推出：
代入上述的面积公式后可得此不规则半球体的表面积Sq为：
Sq＝π(R2+h2) (5)
如附图5所示，假设每个凸起结构单元之间的距离相等且为l，那整个织物上凸起结构单元的总数N为(每个凸起结构单元距织物边缘距离皆为1/2)：
那整个凸起结构单元在织物上所占底面积Sp为
从而可以得到具有凸起结构单元的织物的表面积St为
经过整理可得公式(9)：
由此可见，具有凸起构单元的三维织物面料比表面积远远大于二维织物面料，同时可通过改变凸起结构单元形貌尺寸得到具有更大比表面积的三维包埋织物，因此三维包埋织物面料具有巨大的储存空间去填埋各种功能材料。
同时，参照附图6所示，本发明还提供一种内置功能材料的三维包埋织物成形方法的制备设备，包括由具有阵列凸起结构的输送装置201、热定型装置202、填埋装置203、横扫装置204、缝合装置205、后整理装置206和卷绕装置207，所述填埋装置203、横扫装置204、缝合装置205皆置于热定型装置上端202，且根据所述制备方法依次移动、分别置于热定型装置202上端，输送装置置201于热定型装置一侧，后整理装置206和卷绕装置207依次置于热定型装置另一侧。其中，具有阵列凸起结构的热定型装置202包括具有阵列凸起结构的热轧母版2021与其凸起结构相切合的具有阵列凹陷结构的热轧子版2022，所述热轧母版2021和热轧子版2022长度范围为1m-10m、宽度范围为1m-10m，其中所述热轧母版表面布满规则排列的、具有微凸形貌的三维结构，所述热轧子版表面布满规则排列的、与热轧母版表面形貌相切合的、具有微凹形貌的三维结构，并且热轧母版2021和热轧子版2022表面布满的规则排列的凸起结构单元和与之相切合的凹陷结构单元，凸起结构单元和之相切合的凹陷结构单元可呈单行式、多行式、正梯型、点状式等形式阵列排布，热轧母版、热轧子版表面可排布约50～500个凸起、凹陷形貌单元，可为方块形、圆球形、异型形等，每一方块形凸起结构单元和与之相切合的凹陷结构单元的底面长度l为1cm-200cm，宽度d为1cm-5cm，突起高度h为0.5cm-2cm，方块形凸起结构单元间距x为0.1-2mm，每一圆球形凸起结构单元和与之相切合的凹陷结构单元的底面半径R为1cm-3cm，突起高度h为0.5cm-2cm，圆球形凸起结构单元中心距间隔x为2.5cm-8cm，每一异形凸起结构单元和与之相切合的凹陷结构单元的底面面积S为2cm2-30cm2，突起高度h为0.5cm-2cm，异形形凸起结构单元中心距间隔范围为x为3cm-8cm；填埋装置203内设置与所述热轧子版2022中凹陷结构单元的规则排列位置相对应的喂料口，喂料口可稳定、均匀地输送不同种类功能材料；横扫装置204设置于所述热轧子版2022上端的最边缘一侧，横扫装置一端设有毛刷。缝合装置205置于所述热轧子版2022上方，缝合装置205对三维包埋织物进行缝合的头端包括焊接宽度为0.5-2mm、焊接间隙为0-1mm的超声波焊接仪、缝线宽度为0.5-1mm、缝线间隙0.1-1mm的缝纫装置和热压黏结宽度为0.5-2mm、黏结间隙为0-1mm的熔融热压黏结器。另外，后整理装置206安装在具有阵列凸起结构的热定型装置一侧，后整理装置206对三维包埋织物表面三维凸起状结构与二维平面状结构位置分布进行包括浸轧、浸渍、涂敷、烘干等整理工序的不同功能整理，最后卷绕装置207设置于后整理装置后侧对成型内置功能材料的三维包埋状织物进行卷绕收集。
制备时，热定型热轧母版2021和热轧子版2022对从输送装置201喂入的织物进行形貌修饰定型时的压力为4-20MPa，热定型处理时间为5-30min，热定型装置内温度范围为100-500℃，低于所述预定型织物的熔点，所产生100-300℃温度的高温使选用纤维再次熔融软化，并在握持热压下沿三维形貌微凸结构单元产生热定型，原本的二维结构长宽不发生改变(即沿X、Y轴不发生形变)，仅在Z轴形成新的凸起状形貌，从而加工出具有三维形貌微凸结构单元、有巨大储存空间的织物面料。当织物三维形貌结构固化后，热定型热轧母版2021移开，填埋装置203移动至对应位置，并以1mg/s-10mg/s速度均匀地向三维包埋织物中三维凸起状的储存空间输送碳纳米管粉体、二氧化钛粉体、石墨烯粉体、氧化铝粉体等微纳粉体；包括以1mg/s-200mg/s速度均匀地向三维包埋织物中三维凸起状的储存空间输送碳微球、有机硅微球、隔热泡沫粒等微纳颗粒；包括以1g/s-30g/s速度均匀地向三维包埋织物中三维凸起状的储存空间输送艾草、白芨等块或球状固体；包括以1mg/s-1g/s速度均匀地向三维包埋织物中三维凸起状的储存空间输送聚酰亚胺纤维、木棉纤维、羊毛纤维等散纤维束；包括以1ml/s-500ml/s速度均匀地向三维包埋织物中三维凸起状的储存空间输送氯化钙溶液、氯化钠溶液等塑封溶液，喂料口上端设置储料箱将所述不同种类功能材料储存于储料箱内以供喂料口稳定、均匀地输送。当填埋装置203完成填埋工作时，横扫装置204沿三维包埋织物的填埋开口侧二维XY轴平面横向移动，清扫三维包埋织物三维凸起状的储存空间溢出、缝合点处残留的功能材料，确保功能材料只填充于三维凸起状的储存空间中。完成功能材料的填埋后，输送装置201进一步喂入另一块二维平面状织物并与热轧子版2022上固定的三维结构织物贴合，此时缝合装置205开始工作，缝合装置205头端与热轧子版2022中凹陷结构单元的规则排列位置的边缘相对应，沿三维凸起状结构边缘向外0.5-1mm处进行缝合，形成三维包埋状的储存空间实现闭合、有效稳固包覆功能材料于织物面料的三维包埋状的储存空间内的三维复合包埋状织物。成型后的三维复合包埋状织物经裁剪加工进一步送入后整理装置206中对三维包埋织物进行后整理，包括通过浸轧、浸渍、涂敷、印花、烘干步骤在所述三维包埋织物表面三维凸起状结构与二维平面状结构位置分布赋予不同功能特性，当三维包埋织物加工成型后，卷绕装置207以1m/min-20m/min进行卷绕收集。同时可通过改变工艺参数以及凸起结构单元形貌特征和尺寸得到不同阵列形态的三维包埋状织物，并通过调控填埋功能材料的种类、数量赋予三维包埋状织物不同的功能性效果。
具体实施例
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。
实施例1内置羽绒纤维的三维复合包埋状涤纶针织织物成形
选用散纤维束是羽绒纤维，羽绒是“羽”和“绒”的混合物；绒朵是立体球状，由一个绒核和放射出的许多绒丝组成的朵状结构，类似于蒲公英。绒丝是由成千上万微小的鳞片叠加而成，每个鳞片都是中空的。每一根绒丝上都有很多的菱节，这些菱节中饱含着不流动的空气，形成了羽绒良好的保暖性；但羽绒纤维难以进行纺纱、织造，采用传统的涂覆、内置填塞法直接与纺织品复合，无法保证羽绒纤维的均匀分散排布、稳定结合以及织物良好的服用性能，导致保暖功能效率下降、容易脱落、难以任意裁切和加工使用。为解决该技术问题，采用本发明进行内置羽绒纤维的三维复合包埋状涤纶针织织物成形方法，具体步骤为：
第一步：制备具备凸起结构的三维涤纶针织织物面料，将面密度为120克/平方米的涤纶针织织物从筒管卷装退绕下并置于裁切机上，然后将裁切至200cm×100cm涤纶针织织物依次连续送入具有阵列凸起结构的热定型装置进行表观形貌进行修饰定型，经160℃的热轧成形处理300s后制得二维平面结构部位与阵列排布的表面三维凸起状结构、底部阵列中空凹陷状结构部位的面积比为1:3，表面三维凸起状结构、底部阵列中空凹陷状结构是直径为2cm、中心距间隔范围为3cm、高度范围为1.5cm的圆形结构的具有表面阵列三维凸起状结构、底部阵列中空凹陷状结构的、预定型三维涤纶针织织物；
第二步：制备填埋羽绒纤维的具备凸起结构的三维涤纶针织织物，将制备具备凸起结构的三维涤纶针织织物固定于具有阵列凹陷结构的热轧子版上，进一步对具备凸起结构的三维涤纶针织织物上阵列排布的三维凸起状的储存空间中均匀填埋直径为12μm、长度为1.6cm的羽绒纤维，羽绒纤维填充量占三维包埋涤纶针织织物中三维凸起状的储存空间的80％，形成了均匀且连续分布填充羽绒纤维的凸起态三维复合涤纶针织织物；
第三步，内置羽绒纤维的三维复合包埋状涤纶针织织物制备，将另一块的从筒管卷装退绕下来由涤纶针织织物经输送进来置于之前制备的凸起态三维复合涤纶针织织物上、与凸起结构的三维涤纶针织织物填埋羽绒纤维的开口侧贴合，并沿填埋羽绒纤维的凸起结构的三维涤纶针织织物的三维凸起状结构边缘及贴合处采用宽度为0.5mm的超声焊接方法进行高速缝合使二维涤纶针织织物与具备凸起结构的三维涤纶针织织物结合形成整体，沿填埋羽绒纤维的凸起结构的三维涤纶针织织物的三维凸起状结构边缘及贴合处的高速缝合闭合使得羽绒纤维保持在三维凸起状结构单元内、在三维复合包埋状织物中始终保持以阵列单元均匀分布，制成内置羽绒纤维的三维复合包埋状涤纶针织织物；
第四步，内置羽绒纤维的三维复合包埋状涤纶针织织物整理、收集，将内置羽绒纤维的三维复合包埋状织涤纶针织织物进行后序成形、裁剪、后整理加工，形成三维包埋状的储存空间实现闭合、有效稳固包覆羽绒纤维于织物面料的三维包埋状的储存空间内，形成兼具传统织物服用性能和保暖功能特征的三维复合包埋状涤纶针织织物，最终经卷绕装置卷装收集到筒管上。
经实验测试对比得出：采用本发明所制具有内置羽绒纤维的三维复合包埋状涤纶针织织物与对应传统二维结构的涤纶针织织物相比，比表面积增大约69％，保暖性能增大约220％，传导系数降低约66％，克罗值提高约212％，透气性降低约2.1％，断裂强力基本保持不变，具体参数如表1。
表1具有内置羽绒纤维的三维复合包埋状涤纶针织织物保暖性能对比
实施例2内置活性炭微球的三维复合包埋状无纺布织物成形
选用的活性炭微球粒径为800-1000微米，活性炭微球中富含纳米微孔结构，广泛用于空气过滤、甲醛吸附、水体过滤等领域，但活性炭微球难以复合成织物，采用传统的涂覆、浸渍法与纺织品复合，无法保证活性炭微球的均匀分散排布、稳定结合以及织物良好的服用性能，导致吸附和过滤功能效率下降、容易脱落难以任意裁切和加工使用。为解决该技术问题，采用本发明进行内置活性炭微球的三维涤纶针织复合织物面料成形方法，具体步骤为：
第一步：制备具备凸起结构的三维PP无纺布织物面料，将面密度为40克/平方米的PP无纺布从筒管卷装退绕下并置于裁切机上，然后将裁切至150cm×80cm无纺布依次连续送入具有阵列凸起结构的热定型装置进行表观形貌进行修饰定型，经130℃的热轧成形处理240s后制得二维平面结构部位与阵列排布的表面三维凸起状结构、底部阵列中空凹陷状结构部位的面积比为1:6，表面三维凸起状结构、底部阵列中空凹陷状结构是直径为4cm、中心距间隔范围为5.6cm、高度范围为2cm的圆形结构的具有表面阵列三维凸起状结构、底部阵列中空凹陷状结构的、预定型三维PP无纺布；
第二步：制备填埋活性炭微球的具备凸起结构的三维PP无纺布，将制备具备凸起结构的三维PP无纺布固定于具有阵列凹陷结构的热轧子版上，进一步对具备凸起结构的三维PP无纺布上阵列排布的三维凸起状的储存空间中均匀填埋粒径为600微米的活性炭微球，活性炭微球填充量占三维包埋PP无纺布中三维凸起状的储存空间的90％，形成了均匀且连续分布填充活性炭微球的凸起态三维复合PP无纺布；
第三步，内置活性炭微球的三维复合包埋状PP无纺布制备，将另一块的从筒管卷装退绕下来由无纺布经输送进来置于之前制备的凸起态三维复合无纺布上、与凸起结构的三维无纺布填埋活性炭微球的开口侧贴合，并沿填埋活性炭微球的凸起结构的三维PP无纺布的三维凸起状结构边缘及贴合处采用宽度为0.6mm的热压熔融黏结方法进行高速缝合使二维PP无纺布与具备凸起结构的三维PP无纺布结合形成整体，沿填埋活性炭微球的凸起结构的三维PP无纺布的三维凸起状结构边缘及贴合处的高速缝合闭合使得活性炭微球保持在三维凸起状结构单元内、在三维复合包埋状织物中始终保持以阵列单元均匀分布，制成内置木棉纤维的三维复合包埋状PP无纺布；
第四步，内置活性炭微球的三维复合包埋状PP无纺布整理、收集，将内置活性炭微球的三维复合包埋状PP无纺布进行后序成形、裁剪、后整理加工，形成三维包埋状的储存空间实现闭合、有效稳固包覆活性炭微球于织物面料的三维包埋状的储存空间内，形成兼具传统织物服用性能和吸附过滤功能特征的三维复合包埋状PP无纺布，最终经卷绕装置卷装收集到筒管上。
经实验测试对比得出：采用本发明所制具有内置活性炭微球的三维复合包埋状PP无纺布与对应传统二维结构的PP无纺布相比，比表面积增大约74％，对甲基蓝的吸附能力增大约442％，对碘液的吸附能力增大约501％，对溴酚蓝的吸附能力增大约361％，透气性提高约5.5％，断裂强力基本保持不变，具体参数如表1。
表1具有内置木棉纤维的三维复合包埋状涤纶针织织物保暖性能对比
由于本发明装置使用时，机构简单、操作便捷，消除了以往传统织物的二维结构存在结构单一、功能材料负载量小的矛盾性技术缺陷，得到的具有三维阵列包埋状结构的织物，大大提高了织物的比表面积和负载空间，并且三维包埋状的储存空间实现闭合、有效稳固包覆功能材料于织物面料的三维包埋状的储存空间内、不易脱落、内置功能材料在三维包埋织物面料中始终保持均匀稳定分布，改变了传统织物的片状负载空间小的单一形态结构，实现了功能材料的稳固内置在三位包埋状织物面料内部，解决了功能材料难以被有效包埋内置、织物面料表面负载的功能材料易于脱落影响织物手感风格、功能材料难以适应纺织加工要求等技术问题，且本发明操作方便，无附加能耗、机构合理、易于推广使用。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种内置功能材料的三维包埋织物成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备具备凸起结构的三维织物面料F1，使得三维织物面料F1表面在100-300℃温度下热轧10-600S形成有三维凸起状且底部为中空凹陷状的呈阵列布置的多个凸起结构；
S2、将功能材料填埋于三维织物面料F1中凸起结构的中空凹陷结构内；
S3、对经上述步骤S2处理后的三维织物面料F1中的中空凹陷结构的开口进行缝合，形成具备内置功能材料闭合结构的三维复合包埋状织物F3；
S4、对步骤S3中的三维复合包埋状织物F3进行整理收集，得到具备织物服用性能和整理功能特性的三维复合包埋状织物F4。
2.根据权利要求1所述的三维包埋织物成形方法，其特征在于，在上述步骤S3中，采用二维平面状织物F2与经上述步骤S2处理后的三维织物面料F1进行贴合，在贴合处采用热轧黏合、纱线固定、超声焊接中的至少一种，缝合线宽度范围为0.5-2mm，缝合形成具备内置功能材料闭合结构的三维复合包埋状织物F3。
3.根据权利要求1或2所述的三维包埋织物成形方法，其特征在于，在上述步骤S4中，对步骤S3中的三维复合包埋状织物F3进行整理收集包括浸轧、浸渍、涂敷、印花、烘干工艺步骤，使得三维包埋织物表面F3三维凸起状结构与二维平面状结构位置分布赋予不同功能特性。
4.根据权利要求1所述的三维包埋织物成形方法，其特征在于，三维织物面料F1表面上二维平面结构部位与阵列排布的表面三维凸起状结构、底部阵列中空凹陷状结构部位的面积比为1:2-1:8。
5.根据权利要求1或4所述的三维包埋织物成形方法，其特征在于，三维织物面料F1的中阵列排布的表面三维凸起状结构、底部阵列中空凹陷状结构包括长度范围为1cm-200cm、宽度范围为1cm-5cm、间隔范围为1-2cm、高度范围为0.5-2cm的方形结构，直径范围为1cm-3cm、中心距间隔范围为2.5-8cm、高度范围为0.5-2cm的圆形结构。
6.根据权利要求1所述的三维包埋织物成形方法，其特征在于，所述功能材料包括微纳粉体、微纳颗粒、块或球状固体、散纤维束、塑封溶液，其中微纳粉体的粒径范围为10μm-250μm，微纳颗粒的粒径范围为100μm-800μm，块或球状固体的尺寸范围为1000μm-5000μm，散纤维束的纤维直径范围为10-30μm、长度范围为1-5cm，塑封溶液的溶液含量范围为5ml-30ml；所述内置功能材料的三维包埋织物中，功能材料占三维包埋织物中三维凸起状的储存空间的体积百分比数为60-100％。
7.根据权利要求6所述的三维包埋织物成形方法，其特征在于，所述微纳粉体包括碳纳米管粉体、二氧化钛粉体、石墨烯粉体或氧化铝粉体；所述微纳颗粒包括碳微球、有机硅微球或隔热泡沫粒；所述块或球状固体包括艾草或白芨；所述散纤维束包括聚酰亚胺纤维、木棉纤维或羊毛纤维；所述塑封溶液包括氯化钙溶液或氯化钠溶液。
8.一种内置功能材料的三维包埋织物的制备设备，其特征在于，所述制备设备包括：具有阵列凸起结构的输送装置、热定型装置、填埋装置、横扫装置、缝合装置、后整理装置和卷绕装置，所述填埋装置、横扫装置、缝合装置布置于热定型装置上端，所述输送装置置于热定型装置一侧，所述后整理装置和卷绕装置依次置于所述热定型装置另一侧。
9.根据权利要求8所述的制备设备，其特征在于，所述热定型装置包括具有阵列凸起结构的热轧母版与具有阵列凹陷结构的热轧子版，所述热轧母版和热轧子版长度范围为1m-10m、宽度范围为1m-10m，所述热轧母版表面布满规则排列的、具有微凸形貌的三维结构，所述热轧子版表面布满规则排列的、与热轧母版表面形貌相切合的、具有微凹形貌的三维结构；其中所述热轧母版和热轧子版表面布满的规则排列的凸起结构单元和与之相切合的凹陷结构单元可为方块形、圆球形或异型形，凸起结构单元和之相切合的凹陷结构单元可呈单行式、多行式、正梯型或点状式阵列排布，热轧母版、热轧子版表面可排布约50～500个凸起、凹陷形貌单元，每一所述方块形凸起结构单元和与之相切合的凹陷结构单元的底面长度l为1cm-200cm，宽度d为1cm-5cm，突起高度h为0.5cm-2cm，方块形凸起结构单元间距x为0.1-2mm，每一所述圆球形凸起结构单元和与之相切合的凹陷结构单元的底面半径R为1cm-3cm，突起高度h为0.5cm-2cm，圆球形凸起结构单元中心距间隔x为2.5cm-8cm，每一所述异形凸起结构单元和与之相切合的凹陷结构单元的底面面积S为2cm2-30cm2，突起高度h为0.5cm-2cm，异形形凸起结构单元中心距间隔范围为x为3cm-8cm，热定型热轧母版和热轧子版对织物进行形貌修饰定型时的压力为4-20MPa，热定型处理时间为5-30min，热定型装置内温度范围为100-500℃，低于所述预定型织物的熔点。
10.根据权利要求8或9所述的制备设备，其特征在于，所述填埋装置内设置有与所述热轧子版中凹陷结构单元的规则排列位置相对应的喂料口；所述横扫装置设置于所述热轧子版上端的最边缘一侧，横扫装置一端设有毛刷，当填埋装置完成填埋工作时，横扫装置沿三维包埋织物的填埋开口侧二维平面横向移动，用于清扫三维包埋织物三维凸起状的储存空间溢出、缝合点处残留的功能材料，确保功能材料只填充于三维凸起状的储存空间中；所述缝合装置置于所述热轧子版上方，所述缝合装置对所述三维包埋织物进行缝合的头端包括焊接宽度为0.5-2mm、焊接间隙为0-1mm的超声波焊接仪、缝线宽度为0.5-1mm、缝线间隙0.1-1mm的缝纫装置和热压黏结宽度为0.5-2mm、黏结间隙为0-1mm的熔融热压黏结器中的至少一种，并与所述热轧子版中凹陷结构单元的规则排列位置的边缘相对应，沿三维凸起状结构边缘向外0.5-1mm处进行缝合。
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