吸湿形变面料及其制备装置和制备方法与流程

本发明涉及一种面料及其制备技术，尤其涉及一种吸湿形变面料及其制备装置和制备方法。

背景技术：

随着体育运动观念的深入人心和各个国家对体育运动越来越重视，人们对运动服装的要求也越来越高，在运动服方面的科技投入也越来越大，新型纺织材料以及纺织技术的发展，功能性面料不断呈现，推动了功能性运动服装的发展，例如吸湿排汗、速干凉感、防泼水、防风、透湿、抗菌、抗静电、保暖透气、抗拉伸等。其中，体育运动过程中，最重要的问题是汗水的管理。如果能够根据人在运动过程中服装内部环境的变化即湿度变化来调整服装的透气性，这将为运动者提供更加优异的热湿舒适性。

对于根据服装内部环境即湿度变化来调节服装透气性和舒适性的功能，市面上已有一些产品，例如日本帝人开发的“mrtfiber”以及日本三菱公司开发的动感纤维“ventcool”。其中，帝人的“mrtfiber”是聚酯和聚酰胺双组份纤维，利用两组分的收缩率不同，吸湿后，纱线膨胀伸展程度不同，导致纱线弯曲，从而增大了纱线间的空隙，提高了面料的透气性，释放服装内部的湿热空气；干燥时纱线收缩，透气度减小，从而提供了运动时服装的热湿舒适性。动感纤维“ventcool”则是采用独有的纤维改性技术和复合纺丝技术，将强亲水性改性二醋酸酯纤维和弱亲水性三醋酸酯纤维复合纺丝而成。干燥时，改性二醋酸酯纤维水分挥发、收缩，使两种醋酸酯纤维间出现长短，纤维形成螺旋状卷曲。吸湿湿润时，改性二醋酸酯纤维吸湿、膨润、伸展，面料的透气性增大。然而，这两类纱线的生产工艺都比较繁琐复杂，而且成本高。因此，亟待通过一种简单可行的方法实现可根据服装内部环境即湿度变化来调节服装透气性和舒适性的面料来满足市场的需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种吸湿形变面料及其制备装置和制备方法，吸湿形变面料能够根据服装内部环境即湿度变化来调节服装透气性和舒适性，吸湿形变面料的制备装置和制备方法工艺简单可行。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一方面，本公开提出一种吸湿形变面料。所述吸湿形变面料包括基底层和附着在所述基底层的表面的吸湿膨胀层，吸湿膨胀层包括实体部分和镂空部分。

可选地，对于所述吸湿形变面料，所述吸湿膨胀层的原料包括聚氨酯材料。

可选地，对于所述吸湿形变面料，所述聚氨酯材料包括二苯基甲烷二异氰酸酯基聚醚型聚氨酯。

可选地，对于所述吸湿形变面料，所述吸湿膨胀层的原料还包括交联固化剂、抗氧剂、稳定剂和润滑剂中至少一种成分。

可选地，对于所述吸湿形变面料，所述吸湿膨胀层至少部分为点状、线状或者网格图案。

另一方面，本公开提出一种吸湿形变面料的制备装置。所述吸湿形变面料的制备装置包括加热板、沿着所述加热板的长边延伸的刮刀、印花辊和面料传输辊，加热板安装有刮刀的边靠近印花辊，面料传输辊的轴与印花辊的轴平行，面料在面料传输辊和印花辊之间传输。

可选地，对于所述吸湿形变面料的制备装置，所述印花辊的花型包括点状、线状和网格图案中至少一种图案。

又一方面，本公开提出一种吸湿形变面料的制备方法。所述吸湿形变面料的制备方法包括：将一边带有刮刀的加热板以设定斜度靠近印花辊，使得刮刀贴靠印花辊，启动加热板加热；将聚氨酯材料放置在加热板上熔融；聚氨酯材料在加热板上熔融后流到印花辊上，用刮刀将印花辊上未刻花型部位的聚氨酯熔体刮除，使印花辊的凹型花纹内留有聚氨酯熔体；启动面料传输，印花辊压印面料时，聚氨酯熔体进入粘接于面料表面的空穴或凹凸部分，通过固化形成机械引力，从而产生结合力；面料晾干，制得吸湿形变面料。

可选地，对于所述吸湿形变面料的制备方法，加热板的加热温度设置为100-150℃。

可选地，对于所述吸湿形变面料的制备方法，所述面料晾干包括面料在室温条件下静置设定天数。

与现有技术相比，本发明技术方案主要的优点如下：

本公开实施例的吸湿形变面料当面料吸湿后，印有花型图案处的面料吸湿膨胀凸起，接触身体部位出现凹凸状，此时面料不易黏着，保持了干爽的感觉。同时，与未印花面料相比，吸湿膨胀层吸湿膨胀使得印花面料被拉伸，此时纱线透气管道的长度可能减少，纱线间空隙增大，面料透气性增加，有利于释放服装内部的湿热空气，提高了服装的热湿舒适感；当面料干燥后，水分挥发后，面料恢复原状。基底层的面料选择范围广，不同材质的面料以及不同组织结构的面料均可适用，具有较好的普适性。另外，本公开实施例的吸湿形变面料水洗牢度高，经过水洗多次，吸湿膨胀变形效果仍然存在，具有较好的耐久性。本公开实施例的吸湿形变面料的制备装置和制备方法工艺简单、可行、成本低、适用面料材质和组织结构范围广，更容易满足市场的需求。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明另一个实施例提供的吸湿形变面料的制备装置的结构示意图；

图2为本发明又一个实施例提供的吸湿形变面料的制备方法的流程图；

图3为一个示例提供的长六边形印花涤氨面料吸水前后的变化的示意图；

图4为一个示例提供的钻石形印花涤氨面料吸水前后的变化的示意图；

图5为一个示例提供的雪花形印花涤氨面料吸水前后的变化的示意图；

图6为一个示例提供的线形六边形印花涤氨面料吸水前后的变化的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明一个实施例提供的吸湿形变面料包括基底层和附着在基底层的表面的吸湿膨胀层，吸湿膨胀层包括实体部分和镂空部分。进一步来说，吸湿膨胀层可以至少部分为点状、线状或者网格图案。点状、线状或者网格图案可以包括六边形、钻石形、雪花形、实心圆点、椭圆形、以及短线等等任意形状的单元格。

吸湿膨胀层的原料包括聚氨酯材料。聚氨酯材料包括mdi基聚醚型聚氨酯，其中，mdi是二苯基甲烷二异氰酸酯。除了mdi基聚醚型聚氨酯，吸湿膨胀层的原料还可以包括少量交联固化剂、抗氧剂、稳定剂和润滑剂中至少一种成分。聚氨酯材料经过加热熔融后交联固化，失去热溶胶的性质。固化后的聚氨酯材料吸水膨胀；干燥后，水分挥发，材料恢复原样。一般从高分子材料结构的角度分析，材料具有吸水膨胀性需要具备两个条件：一个是分子链中含有亲水的基团，另外一个是轻度交联形成三维网络结构。该实施例中的聚氨酯材料吸水膨胀的原理是二苯基甲烷二异氰酸酯基聚醚型聚氨酯中聚醚链段的醚键(-ch2-ch2-o-ch2-ch2-)中的氧原子有一对未成键的孤对电子，可以与水分子中的氢原子连接形成氢键，形成吸水功能。另一方面，聚氨酯材料中含有少量交联剂，当聚氨酯材料比如在120℃受热熔融后，助剂会发生架桥交联反应，形成轻度交联的三维网络，从而赋予聚氨酯材料可反复吸水膨胀的功能。

基底层的材料包括涤纶、锦纶、涤氨、锦氨的针织布和梭织布，以及全棉面料中至少一种材料。

图1为本发明另一个实施例提供的吸湿形变面料的制备装置的结构示意图。该实施例提供的吸湿形变面料的制备装置是对传统的凹版印花设备进行改造，将其与加热板相结合。如图1所示，该实施例的吸湿形变面料的制备装置包括加热板110、沿着加热板110的长边延伸的刮刀120、印花辊130和面料传输辊140。加热板110安装有刮刀120的边靠近印花辊130。面料传输辊140的轴与印花辊130的轴平行，面料150在面料传输辊140和印花辊130之间传输。其中，加热板110可以为长方形的电加热板。

印花辊130的花型可以包括点状、线状和网格图案中至少一种图案。点状、线状或者网格图案可以包括六边形、钻石形、雪花形、实心圆点、椭圆形、以及短线等等任意形状的单元格。作为一种可选实施方式，印花辊130的花型可以包括分散的六边形、分散的钻石形、分散的雪花形、分散的圆形、连续的六边形、以及连续的雪花形中至少一种花型。

图2为本发明又一个实施例提供的吸湿形变面料的制备方法的流程图。

如图2所示，在步骤s310，将一边带有刮刀的加热板以设定斜度靠近印花辊，使得刮刀贴靠印花辊，启动加热板加热。作为一种可选实施方式，将一边带有刮刀的长方形加热板以一定斜度靠近印花设备的印花辊，使得刮刀紧贴印花辊，打开加热板的加热按钮，开始加热。加热板的加热温度可以设置为100-150℃。

在步骤s220，将聚氨酯材料放置在加热板上熔融。作为一种可选实施方式，待加热板的温度稳定后，将聚氨酯材料放置在加热板上熔融。

在步骤s230，聚氨酯材料在加热板上熔融后流到印花辊上，利用刮刀将印花辊上未刻花型部位的聚氨酯熔体刮除，使印花辊的凹型花纹内留有聚氨酯熔体。

在步骤s240，启动面料传输，印花辊压印面料时，聚氨酯熔体进入粘接于面料表面的空穴或凹凸部分，通过固化形成机械引力，从而产生结合力。作为一种可选实施方式，当聚氨酯熔体均匀地涂满印花辊后，启动面料传输辊，印花辊压印面料时，聚氨酯熔体进入粘接于面料表面的空穴或凹凸部分，通过固化形成机械引力，从而产生结合力。

在步骤s250，面料晾干，制得吸湿形变面料。作为一种可选实施方式，面料经过吹风晾干，制得聚氨酯印花面料。面料在室温条件下静置设定天数，以便聚氨酯材料交联固化反应完全，最终制得可吸湿膨胀变形的聚氨酯印花面料。

采用该实施例的工艺制备的印花面料，当面料吸湿后，印有花型图案处的面料吸湿膨胀凸起，接触身体部位出现凹凸状，此时面料不易黏着，保持了干爽的感觉。同时，与未印花面料相比，聚氨酯吸湿膨胀使得印花面料被拉伸，此时纱线透气管道的长度可能减少，面料透气性增加，有利于释放服装内部的湿热空气，提高了服装的热湿舒适感；当面料干燥后，水分挥发后，面料恢复原状。本发明的吸湿形变面料基底面料选择范围广，不同材质的面料，例如涤纶、锦纶、涤氨、锦氨的针织布或者梭织布等，以及不同组织结构的面料均可适用，具有较好的普适性。另外，聚氨酯印花面料水洗牢度高，经过水洗多次，吸湿膨胀变形效果仍然存在，具有较好的耐久性。

下面，通过几个对比实验对本发明实施例的工艺制备的印花面料的性能进行详细说明。所采用的实验方法如下：面料吸收同面料重量的水后，即吸水率100％，在恒温恒湿的环境称取重量，计算吸水率后，按gb/t5453-1997测透气性，按照同样的方法依次测量30分钟、60分钟、120分钟、以及180分钟等不同时间的吸水率和透气性。

实验1

基底层的材料为涤氨面料，所印花型为长六边形。长六边形印花涤氨面料吸水前后的变化如图3所示。从图3可以看出，长六边形印花涤氨面料吸水后，吸湿膨胀层吸水膨胀。如果基底层作为贴肤面，吸汗后，基底层不贴身，增加了服装穿着的舒适感。

透气性测试结果分析：

表1在不同含水量下未印花涤氨面料和长六边形印花涤氨面料透气性的比较

从表1的对比结果可以看出，干态时，与未印花面料相比，长六边形印花涤氨面料中胶料束缚了织物表面的毛羽，织物透气管道的长度减少，透气孔径增大，透气性提高。对于未印花面料，当湿度增加后，水会占据织物的孔隙，并且容易在纤维间形成连续的水膜，所以透气性显著下降。但是印花面料在湿度增加的开始阶段，水分被聚氨酯胶料吸收膨胀，可能会拉动纱线，使得面料的透气性提高；随着湿度进一步增加，水会占据织物的孔隙，并且容易在纤维间形成连续的水膜，所以透气性下降。但是印花面料的透气性仍然比相同含水量的未印花面料具有显著的提高，因此，印花面料具有更优异的热湿舒适性。

实验2

基底层的材料为涤氨面料，所印花型为钻石形。钻石形印花涤氨面料吸水前后的变化如图4所示。从图4可以看出，钻石形印花涤氨面料吸水后，聚氨酯胶料吸水膨胀。如果基底层作为服装的贴肤面，基底层吸汗，以防止滴汗，增加了服装穿着的安全性。

透气性测试结果分析：

表2在不同含水量下未印花涤氨面料和钻石形印花涤氨面料透气性的比较

从表2的对比结果可以看出，干态时，与未印花面料相比，钻石形印花涤氨面料中胶料束缚了织物表面的毛羽，织物透气管道的长度减少，透气孔径增大，透气性提高。对于未印花面料，当湿度增加后，水会占据织物的孔隙，并且容易在纤维间形成连续的水膜，所以透气性显著下降。但是印花面料在湿度增加的开始阶段，水分被聚氨酯胶料吸收膨胀，可能会拉动纱线，使得面料透气性略微提高；随着湿度进一步增加，水会占据织物的孔隙，并且容易在纤维间形成连续的水膜，所以透气性下降。但是印花面料的透气性仍然比相同含水量的未印花面料具有显著的提高，因此，印花面料具有更优异的热湿舒适性。

实验3

基底层的材料为涤氨面料，所印花型为雪花形。雪花形印花涤氨面料吸水前后的变化如图5所示。从图5可以看出，雪花形印花涤氨面料吸水后，聚氨酯胶料吸水膨胀。如果基底层作为服装的贴肤面，吸汗后，基底层不贴身，增加了服装穿着的舒适感。

透气性测试结果分析：

表3在不同含水量下未印花涤氨面料和雪花形印花涤氨面料透气性的比较

从表3的对比结果可以看出，干态时，与未印花面料相比，雪花形印花涤氨面料中胶料束缚了织物表面的毛羽，织物透气管道的长度减少，透气孔径增大，透气性提高。对于未印花面料，当湿度增加后，水会占据织物的孔隙，并且容易在纤维间形成连续的水膜，所以透气性显著下降。但是印花面料在湿度增加的开始阶段，水分被聚氨酯胶料吸收膨胀，可能会拉动纱线，使得面料透气性略微提高；随着湿度进一步增加，水会占据织物的孔隙，并且容易在纤维间形成连续的水膜，所以透气性下降。但是印花面料的透气性仍然比相同含水量的未印花面料具有显著的提高，因此，印花面料具有更优异的热湿舒适性。

实验4

基底层的材料为涤氨面料，所印花型为线形六边形。线形六边形印花涤氨面料吸水前后的变化如图6所示。从图6可以看出，线形六边形印花涤氨面料吸水后，聚氨酯胶料吸水膨胀。如果基底层作为服装的贴肤面，吸汗后，基底层不贴身，增加了服装穿着的舒适感。

透气性测试结果分析：

表4在不同含水量下未印花涤氨面料和线形六边形印花涤氨面料透气性的比较

从表4的对比结果可以看出，干态时，与未印花面料相比，线形六边形印花涤氨面料中胶料束缚了织物表面的毛羽，织物透气管道的长度减少，透气孔径增大，透气性提高。对于未印花面料，当湿度增加后，水会占据织物的孔隙，并且容易在纤维间形成连续的水膜，所以透气性显著下降。但是印花面料在湿度增加的开始阶段，水分被聚氨酯胶料吸收膨胀，可能会拉动纱线，使得面料透气性略微提高；随着湿度进一步增加，水会占据织物的孔隙，并且容易在纤维间形成连续的水膜，所以透气性下降。但是印花面料的透气性仍然比相同含水量的未印花面料具有显著的提高，因此，印花面料具有更优异的热湿舒适性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的权利要求保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明权利要求的保护范围内。