层贴合材料及其制备方法与流程

本发明属于多层复合材料领域，特别适用于医疗及与需与人体皮肤直接接触的产品领域，尤其涉及一种层贴合材料及其制备方法。

背景技术：

在医疗器械、户外运动领域，用于与人体皮肤直接或间接接触的材料，如呼吸机头套、运动鞋鞋面、鞋垫等，通常采用多层不同性能的材料层复合制成。目前，常见的与人体皮肤直接或间接接触的复合层材料主要为纺织品-海棉-纺织品的层贴合材料，而贴合工艺主要分为两种：火贴和胶贴。

火贴是一种通过火焰均匀地灼烧海棉、使海绵表层达到熔融状态后，将纺织品与海棉熔融层平整压合在一起的贴合工艺。胶贴是通过胶水或胶膜将海棉与纺织材料粘合、同时进行热处理贴合各层的工艺。采用这两种贴合工艺，能够得到贴合效果良好的复合层材料。然而，也存在诸多局限性，主要表现在以下几个方面：

首先，采用火贴或胶贴制备的复合层材料，由于存在年胶层或海绵表面熔融或加热处理后会形成一层硬质熔融面，使得材料的透气性效果受到影响，影响产品的舒适度，进而限制了产品的应用领域；

其次，采用火贴或胶贴制备的复合层材料，由于各层材料紧密贴合在一起，在进行超声波冲切封边处理过程中，内层材料如海绵和表面层一起参与封边，导致内层材料参与程度高，造成材料边缘发硬，影响产品的舒适度，进而限制了产品的应用领域；

其次，由于火贴、胶贴制备复合层材料的生产复杂、操作繁琐、人力需求大、所需的生产设备能耗大，导致复合层材料的生产成本高；且火贴或胶贴制 备复合层材料容易造成环境污染，因此不环保；

此外，无纺布、纺织材料等不能通过火贴、胶贴方式贴合，导致复合层材料的发展受到限制。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种层贴合材料，旨在解决现有技术制备的复合层材料出现的边缘发硬、透气性差、生产工艺复杂、成本高、且不环保的问题。

本发明的另一目的在于提供一种层贴合材料的制备方法。

本发明是这样实现的，一种层贴合材料，包括依次设置的表面层、底面层和夹心层，所述层贴合材料上分布有封边孔，所述封边孔的孔壁面有熔接封边环，所述表面层和所述底面层通过所述熔接封边环连接，所述表面层、夹心层和底面层通过所述封边孔贴合。

以及，一种上述层贴合材料的制备方法，包括以下步骤：

提供依次层叠设置的表面层、夹心层和底面层，形成多层材料；

将所述多层材料进行超声波压焊封边处理，得到表面分布有封边孔的层贴合材料。

本发明提供的层贴合材料，首先，所述层贴合材料上分布有封边孔，提高了所述层贴合材料的透气性，提高了产品的舒适度；

其次，所述表面层和所述底面层通过所述封边孔连接，所述表面层、夹心层和底面层通过所述封边孔贴合，一方面，可以保证所述表面层、夹心层和底面层的稳定贴合，防止所述层贴合材料发生错位和变形；另一方面，本发明通过所述封边孔将所述表面层、夹心层和底面层连接在一起，由于所述层贴合材料中所述封边孔占据的位点面积较小，因此，在后续进行超声波冲切封边处理时，可以大幅度地减少熔合夹心层的参与程度，有效改善封边发硬问题、得到整体柔软的封边效果。具体的，当封边位置位于所述封边孔外时，可以得到平整、柔软的封边效果；当封边位置经过所述封边孔时，仅在所述封边孔处会出 现不平整、带封边环的封边效果，从而使得所述层贴合材料的整体封边效果得到大幅度地提高。

再次，本发明所述层贴合材料，所述夹心层可以选用多种材质的层结构，使得层贴合材料的产品领域可以扩大，如所述表面层和/地面层采用纺织材料层或无纺布材料层；所述夹心层可选择性地采用海绵、纺织材料、皮革材料、塑胶材料、无纺布材料、硅胶材料等。

此外，所述封边孔的设置，赋予所述层贴合材料丰富的立体手感，使得产品更具特色。

本发明提供的层贴合材料，应用领域广泛，可以用于医疗器械领域，如呼吸机头套，也可以用于户外运动领域，如运动鞋鞋面、鞋垫等。

本发明提供的层贴合材料的制备方法的制备方法，加工时无需添加其他辅助材料层，只需要通过超声波压焊封边处理即可实现多层材料的贴合，且超声波压合处理能够稳定贴合各层材料，防止所述层贴合材料发生错位和变形。

其次，所述超声波压合处理为物理贴合过程，不会产生有害物质，符合环保理念。

此外，所述所需的设备占地面积小(大约仅为火贴和胶贴的五分之一)，而且操作简单，只需一至两人便可轻松操作，因此可以极大降低加工成本，有效提升产品竞争力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的层贴合材料的立体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的层贴合材料的剖面结构示意图；

图3是本发明实施例提供的通过封边线进行封边处理的层贴合材料的立体结构示意图；

图4是本发明实施例提供的超声波压合处理制备封边孔的原理图；

图5是本发明实施例1提供的层贴合材料的剖面结构示意图；

图6是本发明实施例1提供的层贴合材料的俯视结构示意图；

图7是对比例1提供的火贴层贴合材料的剖面结构示意图；

图8是对比例2提供的胶贴层贴合材料的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

结合图1-3，本发明实施例提供了一种层贴合材料，包括依次设置的表面层1、夹心层2和底面层3，所述层贴合材料上分布有封边孔4，所述封边孔4的孔壁面有熔接封边环41，所述表面层1和所述底面层3通过所述熔接封边环41连接，所述表面层1、夹心层2和底面层3通过所述封边孔4贴合，如图1所示。

具体的，本发明实施例在层叠的所述表面层1、夹心层2和所述底面层3上形成所述封边孔4的同时，将所述表面层1和所述底面层3的材料进行融接形成熔接点411，如图2所示。所述封边孔4的所有熔接点411共同围成所述熔接封边环41，从而将所述夹心层2贴合包裹在表面材料(所述表面层1和所述底面层3)中。由此达到将所述表面层1、夹心层2和所述底面层3进行层叠压合的目的。通过该方法获得的所述层贴合材料，可以保证所述表面层1、夹心层2和底面层3的稳定贴合，防止所述层贴合材料发生错位和变形。

作为优选实施例，所述层贴合材料的边缘面有封边线5，所述表面层1和所述底面层3的边缘通过所述封边线5连接，如图3所示。由此，通过表面层1和所述底面层3在边缘处的连接，将所述夹心层2完全隐藏起来，得到外表美观、边缘整体封边效果优异的层贴合材料。具体的，当所述封边线5(即封边位置)位于所述封边孔4外时，可以得到平整、柔软的封边效果；当所述封边线5(即封边位置)经过所述封边孔4时，仅在所述封边孔4处会出现不平 整、带封边环的封边效果。由此得到的封边，熔合夹心层的参与程度大幅降低，从而使得所述层贴合材料的整体封边效果得到大幅度地提高，显著降低了边缘发硬的问题。本发明实施例所述封边线5可以根据实际需要获得的产品形状进行设置。

具体的，本发明实施例中，所述各层材料的选用，可以根据实际需要进行挑选。为了满足医疗器械和户外运动产品、特别是直接或间接接触皮肤的层贴合材料的舒适、安全的要求，作为优选实施例，所述表面层1为纺织材料层或无纺布材料层；和/或

所述夹心层2为海绵材料层、纺织材料层、皮革材料层、塑胶材料层、无纺布材料层、硅胶材料层中的至少一层；和/或

所述底面层3为纺织材料层或无纺布材料层。

所述表面层1和所述底面层3为相同或不同的材料层。作为优选实施例，为了提高所述表面层1和所述底面层3在所述熔接封边环41处的熔合效果，所述表面层1和所述底面层3为相同的材料层。

作为具体实施例，所述无纺布材料层包括但不限于涤纶材料层和尼龙材料层。

作为一个具体实施例，所述表面层1、底面层3、夹心层2均为纺织材料层，所述层贴合材料为纯纺织织物。

本发明实施例中，所述夹心层2的层数，可以根据所述层贴合材料的不同用途设置为单层结构或多层结构。进一步的，当所述夹心层2为多层结构时，可以采用一种或多种不同材料的层结构层叠实现。

本发明实施例中，所述封边孔4为所述表面层1和所述底面层3熔合连接时形成的孔结构，所述封边孔4在表面层1和所述底面层3的熔接处形成熔接封边环41。本发明实施例通过所述封边孔4将所述表面层1、夹心层2和底面层3贴合在一起，所述层贴合材料所有的所述封边孔4在贴合的同时都进行了封边处理，把所述夹心层2隐藏起来，使得整个产品外表美观。本发明实施例 所指的孔壁面是指形成所述封边孔4的壁面。

本发明实施例中，所述层贴合材料的厚度可以根据实际需要进行设置。作为优选实施例，所述层贴合材料的厚度为0.5-20毫米，具体可为0.5毫米、1毫米、5毫米、10毫米、15毫米、20毫米。

本发明实施例提供的层贴合材料，首先，所述层贴合材料上分布有封边孔，提高了所述层贴合材料的透气性，提高了产品的舒适度；

其次，所述表面层和所述底面层通过所述封边孔熔合连接，所述表面层、夹心层和底面层通过所述封边孔贴合，一方面，可以保证所述表面层、夹心层和底面层的稳定贴合，防止所述层贴合材料发生错位和变形；另一方面，本发明通过封边孔将所述表面层、夹心层和底面层连接在一起，由于所述层贴合材料中所述封边孔占据的位点面积较小，因此，所述夹心层贴合位点面积明显变小，在后续进行超声波冲切封边处理时，可以大幅度地减少所述夹心层的参与程度，有效改善封边发硬问题、得到整体柔软的封边效果。具体的，当封边位置位于所述封边孔外时，可以得到平整、柔软的封边效果；当封边位置经过所述封边孔时，仅在所述封边孔处会出现不平整、带封边环的封边效果，从而使得所述层贴合材料的整体封边效果得到大幅度地提高。

再次，本发明所述层贴合材料，所述夹心层可以选用多种材质的层结构，使得层贴合材料的产品领域可以扩大，如所述表面层和/地面层采用纺织材料层或无纺布材料层；所述夹心层可选择性地采用海绵、纺织材料、皮革材料、塑胶材料、无纺布材料、硅胶材料等。

此外，所述封边孔的设置，赋予所述层贴合材料丰富的立体手感，使得产品更具特色。

本发明实施例提供的层贴合材料，应用领域广泛，可以用于医疗器械领域，如呼吸机头套，也可以用于户外运动领域，如运动鞋鞋面、鞋垫等。

本发明实施例所述层贴合材料可以通过下述方法制备获得。

相应地，本发明实施例提供了一种层贴合材料的制备方法，包括以下步骤：

S01.提供依次层叠设置的表面层、夹心层和底面层，形成多层材料；

S02.将所述多层材料进行超声波压焊封边处理，得到表面分布有封边孔的层贴合材料。

具体的，上述步骤S01中，所述表面层、夹心层和底面层的材料、所述夹心层的层数设置等在上文中均已作陈述，为了节约篇幅，此处不再赘述。

上述步骤S02中，通过所述超声波压焊封边处理，在所述层贴合材料表面形成分布均匀的封边孔，所述封边孔通过所述表面层和所述底面层材料熔接形成。

本发明实施例通过采用具有与所述封边孔对应的齿模的超声波压合模具进行超声波压焊封边处理。所述超声波压焊封边处理通过超声波压焊和超声波封边实现。具体的，通过采用超声波持续发波技术将高频振动波传递到需焊接的层表面，所述齿模将各层材料贯穿，在贯穿的同时，快速地超声波使得所述表面层和所述底面层在压合位置处相互摩擦产生热量，进而使所述表面层和所述底面层材料通过点焊接熔接在一起，各熔接点一起形成一个封闭的熔接封边环，由此得到封边孔，最终实现整个多层材料的连接。所述封边孔的实现原理如图4所示。

本发明实施例中，所述超声波频率为常规的频率规格，具体为15KHz、20KHz、35KHz。

所述超声波压合处理的功率是影响所述层贴合材料封边效果的关键因素，当功率过小时，会导致各层材料贴合强度不够甚至无法贴合；当功率过大时，则会造成贴合点处烧焦或发硬。作为优选实施例，所述超声波压合处理的功率为500-6000W，包括500W、800W、1000W、1500W、2000W、2500W、4000W、4500W、6000W。

所述超声波压合处理的压力是影响所述层贴合材料封边效果的另一关键因，当压力过小时，各层材料间压合不紧密，贴合强度差甚至无法贴合；压力过大则会造成材料变形甚至损伤模具和设备。作为优选实施例，所述超声波压 合处理的压力为0.25-0.80MPa，包括0.25MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.80MPa。

本发明实施例中，当所述超声波压合处理采用超声波压合模具牵引齿模实现时，所述超声波压合处理的牵引速度优选为0.01-0.20m/s，优选的牵引速度可以获得封边效果优异的所述封边孔。所述牵引速度过慢，容易导致所述熔接封边环烧焦或发硬，速度过快则容易导致贴合不成功。

进一步的，在将所述多层材料进行超声波压焊封边处理后，还包括对所述层贴合材料进行超声波冲切处理，获得封边的所述层贴合材料。所述超声波冲切处理中，由于所述层贴合材料中所述封边孔占据的位点面积较小，因此，所述夹心层贴合位点面积明显变小，可以大幅度地减少熔合夹心层的参与程度，有效改善封边发硬问题、得到整体柔软的封边效果。具体的，当封边位置位于所述封边孔外时，可以得到平整、柔软的封边效果；当封边位置经过所述封边孔时，仅在所述封边孔处会出现不平整、带封边环的封边效果，从而使得所述层贴合材料的整体封边效果得到大幅度地提高。

本发明实施例提供的层贴合材料的制备方法的制备方法，加工时无需添加其他辅助材料层，只需要通过超声波压合处理即可实现多层材料的贴合，且超声波压合处理能够稳定贴合各层材料，防止所述层贴合材料发生错位和变形。

其次，所述超声波压合处理为物理贴合过程，不会产生有害物质，符合环保理念。

此外，所述所需的设备占地面积小(大约仅为火贴和胶贴的五分之一)，而且操作简单，只需一至两人便可轻松操作，因此可以极大降低加工成本，有效提升产品竞争力。

下面结合具体实施例进行说明。

实施例1

一种层贴合材料，如图5、6所示，包括依次设置的表面层、底面层和夹心 层，所述层贴合材料上分布有封边孔，所述封边孔的孔壁面有熔接封边环，所述表面层和所述底面层通过所述熔接封边环连接，所述表面层、夹心层和底面层通过所述封边孔贴合；

其中，所述表面层和所述底面层为尼龙材料，所述夹心层为硅胶。

所述贴合材料的制备方法，包括以下步骤：

S11.分别提供层叠设置的表面层、夹心层和底面层，形成多层材料；

S12.将所述多层材料进行超声波压焊封边处理，得到表面分布有封边孔的层贴合材料，其中，所述超声波频率为15KHz，超声波功率为4000W，牵引速度为0.2m/s，压力为0.45MPa。

实施例2

一种层贴合材料，包括依次设置的表面层、底面层和夹心层，所述层贴合材料上分布有封边孔，所述封边孔的孔壁面有熔接封边环，所述表面层和所述底面层通过所述熔接封边环连接，所述表面层、夹心层和底面层通过所述封边孔贴合；

其中，所述表面层和所述底面层为涤纶材料，所述夹心层为海绵。

所述贴合材料的制备方法，包括以下步骤：

S21.分别提供层叠设置的表面层、夹心层和底面层，形成多层材料；

S22.将所述多层材料进行超声波压焊封边处理，得到表面分布有封边孔的层贴合材料，其中，所述超声波频率为15KHz，超声波功率为4500W，牵引速度为0.15m/s，压力为0.60MPa。

实施例3

一种层贴合材料，包括依次设置的表面层、底面层和夹心层，所述层贴合材料上分布有封边孔，所述封边孔的孔壁面有熔接封边环，所述表面层和所述底面层通过所述熔接封边环连接，所述表面层、夹心层和底面层通过所述封边 孔贴合；

其中，所述表面层和所述底面层为纺织材料，所述夹心层为硅胶。

所述贴合材料的制备方法，包括以下步骤：

S31.分别提供层叠设置的表面层、夹心层和底面层，形成多层材料；

S32.将所述多层材料进行超声波压焊封边处理，得到表面分布有封边孔的层贴合材料，其中，所述超声波频率为15KHz，超声波功率为6000W，牵引速度为0.01m/s，压力为0.80MPa。

实施例4

一种层贴合材料，包括依次设置的表面层、底面层和夹心层，所述层贴合材料上分布有封边孔，所述封边孔的孔壁面有熔接封边环，所述表面层和所述底面层通过所述熔接封边环连接，所述表面层、夹心层和底面层通过所述封边孔贴合；

其中，所述表面层、所述夹心层和所述底面层均为纺织材料。

所述贴合材料的制备方法，包括以下步骤：

S41.分别提供层叠设置的表面层、夹心层和底面层，形成多层材料；

S42.将所述多层材料进行超声波压焊封边处理，得到表面分布有封边孔的层贴合材料，其中，所述超声波频率为35KHz，超声波功率为1500W，牵引速度为0.2m/s，压力为0.25MPa。

实施例5

一种层贴合材料，包括依次设置的表面层、底面层和夹心层，所述层贴合材料上分布有封边孔，所述封边孔的孔壁面有熔接封边环，所述表面层和所述底面层通过所述熔接封边环连接，所述表面层、夹心层和底面层通过所述封边孔贴合；

其中，所述表面层为无纺材料和所述底面层为纺织材料，所述夹心层为海 绵。

所述贴合材料的制备方法，包括以下步骤：

S51.分别提供层叠设置的表面层、夹心层和底面层，形成多层材料；

S52.将所述多层材料进行超声波压焊封边处理，得到表面分布有封边孔的层贴合材料，其中，所述超声波频率为20KHz，超声波功率为2000W，牵引速度为0.1m/s，压力为0.40MPa。

对比例1

一种火贴材料，如图7所示，包括括依次设置的表面层、底面层和夹心层，其中，所述表面层和底面层均为纺织材料，所述中间层为海绵材料，所述表面层和所述底面层通过火贴处理与所述夹心层贴合。

对比例2

一种胶贴材料，如图8所示，包括括依次设置的表面层、底面层和夹心层，其中，所述表面层和底面层均为纺织材料，所述中间层为海绵材料，所述表面层和所述底面层通过火贴处理与所述夹心层贴合。

将所述实施例1-5以及对比例1-2提供的贴合材料进行超声波冲切处理后，测试其封边效果，测试方法采用电动式利边测试仪GT-003对0.05mm厚度的1英寸聚四氟乙烯薄膜进行刮划，测试贴合材料边缘锋利程度，具体测试方法为：将聚四氟乙烯薄膜贴在电动式利边测试仪芯轴上，使芯轴沿待测样品的可触及边缘旋转360°，检查测试聚四氟乙烯薄膜被待测样品切割的长度。

测试效果以划痕长度显示，结果如下表1所示：

表1

由表1可见，采用本发明实施例所述超声波压合工艺制备的层贴合材料，其划痕长度可低至2mm，与火贴或胶贴处理获得的层贴合材料比较，本发明实施例所述层贴合材料具有更为柔软舒适的边缘，其封边效果优异。

由图5-8可见，本发明实施例所述层贴合材料，不仅外观美观，而且透气性强。更重要的是，由于本发明实施例所述层贴合材料中，所述夹心层参与超声波封边程度低，因此，具有较好的封边效果，其边缘柔软、舒适度高，适合用于医疗领域、户外运动领域，特别适用于制备与皮肤有着直接或间接接触的复合层材料产品，如护腕、运动鞋鞋面、鞋垫、呼吸机头套等。

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。