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技术

本发明专利技术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，本发明专利技术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。以大量负载功能材料的缺陷。以大量负载功能材料的缺陷。

A forming method of three-dimensional embedded fabric with built-in functional materials and its preparation equipment

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术涉及纺织
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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，专利技术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，专利技术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，专利技术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，专利技术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。
[0004]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，专利技术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。
[0005]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。
[0006]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，还要求本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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
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300℃温度下热轧10
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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
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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
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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
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200cm、宽度范围为1cm
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5cm、间隔范围为1
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2cm、高度范围为0.5
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2cm的方形结构，直径范围为1cm
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3cm、中心距间隔范围为2.5
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8cm、高度范围为0.5
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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
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250μm，微纳颗粒的粒径范围为100μm
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800μm，块或球状固体的尺寸范围为1000μm
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5000μm，散纤维束的纤维直径范围为10
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30μm、长度范围为1
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5cm，塑封溶液的溶液含量范围为5ml
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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
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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...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐卫林，许多，郭玮琪，刘可帅，杨旺旺，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：