一种水刺用铜网3D提花网套及其制备方法和应用与流程

一种水刺用铜网3d提花网套及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于非织造材料技术领域，具体涉及一种水刺用铜网3d提花网套及其制备方法和应用。


背景技术：

2.水刺非织造工艺是利用高压水针将纤网穿透，使纤维中的纤网发生位移，从而相互缠结，使纤网固结制得水刺非织造材料。表面带有提花结构的水刺非织造材料深受广大消费者的喜爱，与常规的平纹水刺非织造材料相比，提花材料具有独特的花型，手感丰满，立体效果更好。
3.水刺机类型可分为：平网式水刺机、转鼓式水刺机、转鼓与平网相结合式水刺机。对于平网式水刺机和转鼓与平网式相结合的水刺机，通过更换不同组织结构的输网帘得到提花水刺非织造材料；对于转鼓式水刺机，通过更换网套得到提花水刺非织造材料。
4.输网帘主要采用高强度聚合物材料编织定型处理而成，为环形无缝网带，主要由聚酯丝或聚酯丝+金属丝织造而成，根据不同产品的提花需求，具有不同的目数。但水刺网帘易损坏，首先是拆卸包装时的钩挂和折痕，其次是正常工作时的跑偏打皱。
5.转鼓式水刺网套采用多层结构组成，外层为金属微孔圆网或目数较大的金属丝编织网，内层多为金属丝编织网，目数由外向里逐渐减小。目前主要的水刺提花网套为镍网，镍网网套根据花纹立体效果又分为普通平面提花网套和3d立体提花网套。普通平面镍提花网套采用腐蚀工艺制备而成，主要工艺流程为制备模具，多次镀镍的方法，此方法工艺复杂且形成图案因存在搭接点而不够逼真，影响水刺材料花型效果。3d立体镍提花网套采用数字机床雕刻制备，所形成的花型立体清晰，但此网套成本较高，由于提花水刺非织造材料产品生命周期较短，成本上水刺厂家难以接受。此外，当镍网开孔率高于15％时，由于镍硬度较高，水针反弹较多，纤维乱向缠结，导致布面平整效果较差，影响提花效果。
6.综上，如何研发一种制备工艺简单、成本降低且提花效果逼真、无搭接点的水刺用3d提花网套，是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种水刺用铜网3d提花网套，以传统用于造纸的铜网，针对水刺工艺进行适应性改造，从而利用铜网延展性好和易成型的优点将其作为提花套网外层。
8.为实现上述目的，本发明提供一种水刺用铜网3d提花网套：
9.包括三层网状结构，由内到外依次为：底网、夹层网和外层网，其中，底网为不锈钢冲孔板网；夹层网为不锈钢丝粗网；外层网为提花铜网。
10.在一优选的实施方式中，在所述夹层网外侧、所述外层网内侧还包括一层不锈钢丝细网。
11.在一优选的实施方式中，所述不锈钢冲孔板网开孔率为40％-60％；所述不锈钢丝
粗网目数为14-22目，丝径为0.4-0.5mm；所述不锈钢丝细网目数为80-120目，丝径为0.15-0.25mm；所述提花铜网目数为60-100目，丝径为0.15-0.3mm，提花深度0.5-2mm。
12.在一优选的实施方式中，所述提花铜网按重量份数计，包括以下元素：
13.铜90-98份、锡2-8份、磷0.1-0.4份。
14.在一优选的实施方式中，所述提花铜网由以下方法制备得到：
15.按原料配比熔炼得到锡磷铜丝、整经、织网、验网、裁网、退火、焊网即可得到提花铜网。
16.在一优选的实施方式中，所述退火步骤中，退火温度为200-260℃，退火时间为1-2h；所述焊网步骤中，焊网温度为500-600℃，焊网方式为螺旋焊接，形成的网格为菱形。
17.本发明的另一目的在于提供一种水刺用铜网3d提花网套的制备方法，首先，以阴阳模具的方式将外层提花铜网压制成型，再与底网、夹层网组装即得，制备方法简单，提花形状连续，立体感强，而且复杂花型无搭接点。
18.为实现上述目的，本发明提供一种水刺用铜网3d提花网套的制备方法，具体包括以下步骤：
19.(1)采用阴阳模具，将提花铜网直接压制成所需图案；
20.(2)按照网套结构，由内到外依次组装，即得。
21.本发明的另一目的在于提供一种水刺用铜网3d提花网套的应用，将制备得到的铜网3d提花网套与其他转鼓网套结合使用，可以广泛应用于40-200gsm的织物，均能起到良好的提花效果。
22.为实现上述目的，本发明提供一种无纺布水刺工艺，具体包括以下步骤：
23.水刺机共配置三个转鼓，织物依次经过第一转鼓网套、第二转鼓网套和第三转鼓网套，根据织物克重不同调整转鼓网套和水刺压力；
24.其中，第一转鼓网套和第二转鼓网套为三层网结构，由内到外依次为：底网、夹层网和外层网，底网为不锈钢冲孔板网、夹层网为14目不锈钢丝粗网、外层网为cp110镍网或100目不锈钢丝网；
25.第一转鼓网套水刺压力为10-30bar；第二转鼓网套水刺压力为50-150bar；
26.第三转鼓为前述水刺用铜网3d提花网套，水刺压力为80-180bar。
27.在一优选的实施方式中，所述根据织物克重不同调整转鼓网套和水刺压力，具体包括：
28.织物克重在40-100克：所述第一转鼓网套和第二转鼓网套的外层网均采用cp110镍网，第三转鼓网套为前述水刺用铜网3d提花网套，目数为60-100目；
29.织物克重在100-200克，所述第一转鼓网套和第二转鼓网套的外层网均采用100目不锈钢丝网，第三转鼓网套为前述水刺用铜网3d提花网套，目数为60-100目。
30.与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：
31.(1)本发明所提供的水刺用铜网3d提花网套，包括三层或四层结构，最外层以铜网取代现有水刺工艺所常规使用的镍网，充分利用了铜网延展性好的物理性能，制作3d提花网套时，仅需阴阳模具压制即可。解决了现有镍网3d网套采用机床雕刻方法，工艺复杂、造价较高，花型品种更换频繁，水刺厂难以承受高价网套的技术问题。而且，在相同开孔率下，铜网布面平整度较好，提花效果逼真自然。
0.25mm；所述提花铜网目数为60-100目，丝径为0.15-0.3mm，提花深度0.5-2mm；
51.更优选的，所述不锈钢冲孔板网开孔率为50％；所述不锈钢丝粗网目数为14目，丝径为0.4-0.5mm；所述不锈钢丝细网目数为100目，丝径为0.15-0.25mm；所述提花铜网目数为60-100目，丝径为0.15-0.3mm，提花深度0.5-2mm。
52.本发明中，设定底层开孔率为40％-60％可以为网套提供良好的支撑作用；不锈钢丝粗网目数为14-22目，丝径0.4-0.5mm，可以进一步起到四层结构的支撑作用，同时兼顾良好的透水性，避免底层冲孔板焊口导致的透水不均匀，从而布面产生水印；不锈钢丝细网目数为80-120目，丝径0.15-0.25mm，其网层密度高、支撑点多、网面平整，也利于提花铜网安装；最外层铜网提花网目数为60-100目，丝径0.15-0.3mm，提花深度0.5-2mm，既保证充足的透水率又能形成清晰的花纹。
53.另外，针对最外层网套，当开孔率高于15％时，若采用常规的镍网由于镍硬度较高，水针反弹较多，纤维乱向缠结，导致布面平整效果较差，影响提花效果；而采用本发明方案中的铜网，在相同开孔率下，铜网布面平整度较好，提花效果逼真自然。
54.在一优选的实施方式中，所述提花铜网按重量份数计，包括以下元素：
55.铜90-98份、锡2-8份、磷0.1-0.4份。
56.在铜网元素配比方面有如下考虑：由于锡的存在使本材料具有较好的延展性，有利于提花网套的制备，磷元素作为铜合金良好的脱氧剂，可以增加合金的流动性，并改进铜合金的工艺和机械性能，从而使本材料具有较好的耐磨性，提高水刺提花网套的使用寿命。而普通的铜网以磷铜、铝铜为主难以满足提花网套的制作工艺要求。用量方面，磷在铜锡合金中的溶解度为0.15％，如果含量过多，在热轧过程中易于产生热脆性，只能进行冷加工。含量过少无法起到相应效果。因此，针对水刺工艺需求将铜网元素配比设定为前述范围。
57.在一优选的实施方式中，所述提花铜网由以下方法制备得到：
58.按原料配比熔炼得到锡磷铜丝、整经、织网、验网、裁网、退火、焊网即可得到提花铜网。
59.进一步优选的，所述退火步骤中，退火温度为200-260℃，退火时间为1-2h；所述焊网步骤中，焊网温度为500-600℃，焊网方式为螺旋焊接，形成的网格为菱形。
60.螺旋焊接方式是本发明将铜网应用于水刺行业所进行的优化之一，传统铜网用于造纸，为增强力学强度多为正方形大网格，其实物图及焊接示意图如图3所示。而本发明将铜网应用于水刺行业后，水刺转鼓直径较小常规为517mm，且铜网提花网套制作工艺为逐层套装。若仍采用正方焊接铜网，焊接时需预留尺寸且套装时网套不能进行微调，安装难度较大；因此，本发明采用菱形螺旋焊接，套装时铜网可微调尺寸便于安装，具体实物图及焊接示意图如图2所示。
61.本发明的另一目的在于提供一种水刺用铜网3d提花网套的制备方法。
62.为实现上述目的，本发明提供一种水刺用铜网3d提花网套的制备方法，具体包括以下步骤：
63.(1)采用阴阳模具，将提花铜网直接压制成所需图案；
64.(2)按照网套结构，由内到外依次组装，即得。
65.相比于传统镍网的腐蚀或者数字机床雕刻工艺，本发明铜网因元素配比和制备工艺产生延展性好的优点，可直接采用模具压花成型，且提花效果更好。由图4可以直观看出，
针对复杂花型，提花铜网花型立体清晰，而提花镍网则有明显搭接点的问题。
66.步骤(2)中，所述由内到外依次组装具体指：依次将底网、夹层网和外层网，组装成三层水刺用铜网3d提花网套，或者，依次将底网、夹层网、不锈钢丝细网和外层网，组装成四层水刺用铜网3d提花网套；所述组装方式以本领域所熟知常规方式即可，本发明对此不作任何限定。
67.本发明的另一目的在于提供一种水刺用铜网3d提花网套的应用。
68.水刺机共配置三个转鼓，织物依次经过第一转鼓网套、第二转鼓网套和第三转鼓网套，根据织物克重不同调整转鼓网套和水刺压力；
69.其中，第一转鼓网套和第二转鼓网套为三层网结构，由内到外依次为：底网、夹层网和外层网，底网为不锈钢冲孔板网、夹层网为14目不锈钢丝粗网、外层网为110孔/平方厘米的镍网(cp110镍网)或100目不锈钢丝网；
70.第一转鼓网套水刺压力为10-30bar；第二转鼓网套水刺压力为50-150bar；
71.第三转鼓为前述水刺用铜网3d提花网套，水刺压力为80-180bar。
72.根据网套结构来看，第一转鼓网套和第二转鼓网套的底层、夹层的材质和参数均与本发明技术方案一致，不同之处在于最外层的材质和参数。本发明创造性的以铜网作为最外层材质，通过设计工艺参数及焊接方法，将其应用于水刺行业，从而在提花时可以阴阳模具压制成型，既能降低提花成本又能达到更好的工艺效果。
73.在一优选的实施方式中，所述根据织物克重不同调整转鼓网套和水刺压力，具体包括：
74.织物克重在40-100克：所述第一转鼓网套和第二转鼓网套的外层网均采用cp110镍网，第三转鼓网套为前述水刺用铜网3d提花网套，目数为60-100目；
75.织物克重在100-200克，所述第一转鼓网套和第二转鼓网套的外层网均采用100目不锈钢丝网，第三转鼓网套为前述水刺用铜网3d提花网套，目数为60-100目。
76.本发明中设计上述工艺参数是因为：当织物克重较低，容易穿透。因此第一转鼓网套和第二转鼓网套的外层网可采用cp110镍网，而当织物克数较高时，第一转鼓网套和第二转鼓网套的外层网采用100目不锈钢丝网，以提高透水率，节约能耗。
77.下面通过具体实施例详细说明本技术的技术方案：
78.若未特别指明，本发明中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，本发明中所用的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。本发明所用水刺机为德国fleissner公司aquajet水刺设备，所用锡磷铜丝购自扬州苏润特种网业有限公司。本发明中，所述cp110镍网为110孔/平方厘米的镍网。
79.在本发明中，重量份可以是μg、mg、g、kg等本领域公知的重量单位，也可以是其倍数，如1/10、1/100、10倍、100倍等。
80.实施例1
81.s1制备提花铜网：
82.将丝径为0.15mm的锡磷铜丝整经、平纹编织进行织网、验网、裁网、退火、(退火温度为200℃，退火时间为1h)、焊网(以500℃螺旋焊接方式)，得到目数为98目，具有菱形网格的提花铜网。
83.s2制备水刺用铜网3d提花网套：
84.(1)采用阴阳模具，在步骤s1得到的提花铜网上直接压制提花，形成所需图案，所述提花深度为0.8mm。
85.(2)按照网套结构由内到外的顺序，依次组装底网、夹层网、不锈钢丝细网和外层网，套装组合；
86.其中，底网为开孔率为50％的不锈钢冲孔板网；夹层网为目数14目、丝径为0.5mm的不锈钢丝粗网；不锈钢丝细网目数为100目，丝径为0.15mm；提花铜网为步骤s2(1)制备得到的，目数为98目，丝径为0.15mm，提花深度0.8mm。
87.s3制备低克重50gsm、15瓣菊花花型水刺无纺布：
88.水刺机共配置三个转鼓，织物依次经过第一转鼓网套、第二转鼓网套和第三转鼓网套，其中，第一转鼓网套和第二转鼓网套为三层网结构，由内到外依次为：底网、夹层网和外层网，底网和夹层网的材质和参数与步骤s2(2)中底网和夹层网一致，外层网为110孔/平方厘米的镍网(cp110镍网)。
89.第一转鼓网套的水刺压力为15bar、第二转鼓网套的水刺压力为50bar和第三转鼓网套的水刺压力为80bar。
90.采用阴阳模具压制得到的水刺用3d提花铜网如图5所示，将网套组装后经水刺机制备得到的织物实物图如图6所示，由图6可以看出，得到的花型立体饱满、连续，无搭接点。
91.实施例2
92.s1制备提花铜网：
93.将丝径为0.25mm的锡磷铜丝整经、平纹编织进行织网、验网、裁网、退火、(退火温度为200℃，退火时间为1h)、焊网(以500℃螺旋焊接方式)，得到目数为60目，具有菱形网格的提花铜网。
94.s2制备水刺用铜网3d提花网套：
95.(1)采用阴阳模具，在步骤s1得到的提花铜网上直接压制提花，形成所需图案，所述提花深度为1.2mm。
96.(2)按照网套结构由内到外的顺序，依次组装底网、夹层网、不锈钢丝细网和外层网，套装组合；
97.其中，底网为开孔率为50％的不锈钢冲孔板网；夹层网为目数14目、丝径为0.5mm的不锈钢丝粗网；不锈钢丝细网目数为100目，丝径为0.15mm；提花铜网为步骤s2(1)制备得到的，目数为60目，丝径为0.25mm，提花深度1.2mm。
98.s3制备高克重90gsm、小熊花型水刺无纺布：
99.水刺机共配置三个转鼓，织物依次经过第一转鼓网套、第二转鼓网套和第三转鼓网套，其中，第一转鼓网套和第二转鼓网套为三层网结构，由内到外依次为：底网、夹层网和外层网，底网和夹层网的材质和参数与步骤s2(2)中底网和夹层网一致，外层网为100目不锈钢丝网。
100.第一转鼓网套的水刺压力为20bar、第二转鼓网套的水刺压力为70bar和第三转鼓网套的水刺压力为115bar。
101.采用阴阳模具压制得到的水刺用3d提花铜网如图7所示，将网套组装后经水刺机制备得到的织物实物图如图8所示，由图8可以看出，针对高克重、复杂小熊图案提花后，其也呈现清晰饱满的特征，而且，表面均无搭接点影响提花效果，说明本发明提供的水刺用铜
网3d提花网套具有良好的实际应用前景。
102.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。