本發(fā)明涉及一種具有形狀記憶和可調(diào)尺寸的連續(xù)制備結(jié)構(gòu)穩(wěn)定柔性拉脹面料的方法，可用于服裝隔離防護(hù)墊、過濾材料、吸聲或隔音材料、復(fù)合材料等領(lǐng)域，屬于紡織服裝面料的加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

形狀記憶功能織物是指具有形態(tài)記憶功能的面料，也稱記憶布，或形態(tài)記憶布。它具有可塑性，且手感柔軟而且不用擔(dān)心有折痕的損傷。用該面料制成的服裝不用外力支撐，就可以獨(dú)立保持任意形態(tài)及呈現(xiàn)任意褶皺，用手輕拂后即可完全恢復(fù)平整狀態(tài)，不會留下任何折痕，保形具有永久性。目前市面上的形狀記憶面料多采用形狀記憶聚氨酯、PTT(聚對苯二甲酸丙二醇酯)纖維制作，雖然具有形狀記憶功能，但是在尺寸上卻不具有可調(diào)性，如孕婦服，隨著孕婦肚子增大可變長，但是其周長在變小，對腹中胎兒形成一定壓迫。因此，開發(fā)兼具可調(diào)尺度與形狀記憶功能的面料對于面料的舒適性和功能性發(fā)展都具有重要意義。而傳統(tǒng)針織與機(jī)織方式生產(chǎn)面料具有正泊松比，在變形時(shí)壓迫性不可避免，負(fù)泊松比效應(yīng)面料可提供面料的尺度可調(diào)性。

具有負(fù)泊松比效應(yīng)的材料又稱拉脹材料，即材料在拉伸時(shí)垂直于拉伸方向變寬，壓縮時(shí)材料變厚的現(xiàn)象，拉脹材料也被稱為21世紀(jì)16個(gè)智能材料之一，并不斷有具有拉脹效應(yīng)的泡沫材料、聚合材料和復(fù)合材料被制作出來。拉脹結(jié)構(gòu)采用柔性材料制作并呈現(xiàn)可以為其廣泛應(yīng)用提供基礎(chǔ)，目前利用拉脹結(jié)構(gòu)制備了多種拉脹紡織材料，包括拉脹紗線、拉脹織物等。

拉脹紗線的制備主要采用傳統(tǒng)正泊松比長絲通過螺旋結(jié)構(gòu)成形，使其在受軸向拉伸作用時(shí)，長絲組分由于模量不同而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變化，位置互換，表現(xiàn)為紗線的表觀直徑增大，如授予Hook的Uses of auxetic fibres(美國專利，發(fā)明專利號U.S.2011/8002879B2)，授予胡紅等人的一種負(fù)泊松比紗線結(jié)構(gòu)及其制造方法(發(fā)明專利號CN201210212844.3)；關(guān)于拉脹織物的制備主要采用針織結(jié)構(gòu)，在其中加入嵌入紗，使針織結(jié)構(gòu)在拉伸變形過程中由于嵌入紗的作用而打開空隙，形成拉脹效應(yīng)，如授予Starbuck等人的Fabrics having knit structures exhibiting auxetic properties and garments formed thereby(美國專利，發(fā)明專利號U.S.2008/0011021A1)，授予Anand等人的Auxetic knitted fabrics(美國專利，發(fā)明專利號WO2010/125397A1)，授予Ugbolue等人的Auxetic fabric structure and related fabrication methods(美國專利，發(fā)明專利號U.S.2014/8772187B2)；關(guān)于拉脹紡織品的應(yīng)用，可用于穿戴，如授予Blakely等人的Articles ofapparel with auxetic fabrics(美國專利，發(fā)明專利號U.S.2014/0109286A1)，可用于過濾，如授予Martin等人的Filtering face-piece respirator having an auxetic mesh in the mask body(美國專利，發(fā)明專利號U.S.2015/8967147B2)，可用于沖擊防護(hù)，如授予Rossow等人的Blast control blanket(美國專利，發(fā)明專利號U.S.2016/0040962A1)，授予Eberlein等人的Seating unit with auxetic support(美國專利，發(fā)明專利號U.S.2015/0320220A1)。

上述拉脹織物在制備過程中雖然采用了纖維或紗線，但主要工藝仍然是基于傳統(tǒng)的針織工藝，織物產(chǎn)品雖具有拉脹效應(yīng)，但結(jié)構(gòu)疏松，變形過大，產(chǎn)品在重復(fù)使用過程中穩(wěn)定性差，應(yīng)用前景十分有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提高拉脹織物在重復(fù)使用過程中的穩(wěn)定性。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案是提供了一種可調(diào)尺度與形狀記憶的柔性拉脹面料的制造方法，其特征在于，采用如下制備工藝：

(a)由可熱定形長絲、形狀記憶長絲和第三組分纖維復(fù)合構(gòu)成的紗線，從紗架上退繞，通過導(dǎo)紗器布置成拉脹圖案，且在拉脹圖案上通過物理方式進(jìn)行固結(jié)，形成拉脹面料，其中：拉脹圖案是能夠通過力學(xué)變形機(jī)理作用形成拉脹效應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖形；

形狀記憶長絲為具有多級玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、以及對應(yīng)多級高彈區(qū)的彈性長絲，使面料在重復(fù)使用中拉脹效應(yīng)具有形態(tài)保持性；

第三組分纖維為天然纖維、再生纖維或化學(xué)纖維，用于增加面料的觸感和視覺風(fēng)格、透通性及密度和緊度；

(b)將拉脹面料尺寸變大，拉伸面料至設(shè)定尺寸后，通過第一次熱定形工藝使熱定形長絲定形和使短纖維松弛定形，再通過設(shè)定溫度下的第二次熱定形工藝使形狀記憶長絲處于第二次熱定形工藝使用溫度下對應(yīng)的高彈區(qū)、且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，形成可調(diào)尺度的柔性拉脹面料；

或?qū)⒗浢媪铣叽缱冃?，將面料平鋪、并處于高溫條件下，使熱定形長絲和形狀記憶長絲應(yīng)力松弛、并回縮到對應(yīng)高溫下的尺寸，接著冷卻至熱定形長絲和形狀記憶長絲定形，再通過蒸汽處理使短纖維松弛定形，形成形狀記憶的柔性拉脹面料。

優(yōu)選地，所述形狀記憶長絲為至少有2級玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、以及對應(yīng)至少2級高彈區(qū)的彈性長絲，包括形狀記憶聚氨酯、形狀記憶聚酯；所述形狀記憶長絲的多級玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的最大值不高于拉脹面料的使用溫度；所述可熱定形長絲的玻璃化溫度高于柔性拉脹面料的使用溫度、以及洗滌或干洗的環(huán)境溫度。

優(yōu)選地，所述拉脹圖案為內(nèi)折疊結(jié)構(gòu)的拉脹結(jié)構(gòu)、手性旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的拉脹結(jié)構(gòu)、或內(nèi)旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的拉脹結(jié)構(gòu)，將可熱定形長絲、形狀記憶長絲和第三組分纖維布置為此種拉脹圖案并制成面料，借助結(jié)構(gòu)的變形賦予面料拉脹性。

優(yōu)選地，所述拉脹圖案包括內(nèi)凹六邊形、星形網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)凹菱形、正十二面體、三角格柵、中心旋轉(zhuǎn)矩形、中心旋轉(zhuǎn)三角形、中心旋轉(zhuǎn)四面體、手性蜂窩、中心旋轉(zhuǎn)多面體、鉸接六角形、鉸接四邊形、鉸接三角形等及其組合。

優(yōu)選地，所述拉脹圖案上鋪有紗線，且紗線在拉脹圖案的交點(diǎn)上形成物理固結(jié)，包括打結(jié)、套接、勾結(jié)及其組合。

優(yōu)選地，所述可熱定形長絲、形狀記憶長絲和第三組分纖維包括拉脹纖維、非拉脹纖維。

優(yōu)選地，所述可調(diào)尺度是指長度方向的伸長應(yīng)變不小于60％，所述的柔性拉脹面料在可調(diào)尺度范圍內(nèi)具有拉脹效應(yīng)。

優(yōu)選地，所述形狀記憶是指通過溫度處理、或力處理，使纖維發(fā)生形變，并穩(wěn)定在處理溫度或力處理狀態(tài)下的對應(yīng)長度；所述形狀記憶的柔性拉脹面料通過形狀記憶整理后，長度方向的收縮應(yīng)變不小于60％，所述柔性拉脹面料在收縮應(yīng)變范圍內(nèi)具有拉脹效應(yīng)。

本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供了一種可調(diào)尺度與形狀記憶的柔性拉脹面料，其特征在于，通過上述的方法形成的具有柔性、負(fù)泊松比效應(yīng)、形狀記憶回復(fù)、可調(diào)大小和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的柔性拉脹面料，所述柔性拉脹面料無需添加其他粘結(jié)劑，長度變長時(shí)徑向變寬，長度收縮時(shí)徑向變窄。

本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供了一種上述的可調(diào)尺度與形狀記憶的柔性拉脹面料的應(yīng)用，其特征在于，用于服裝，或用于包裹套、隔離防護(hù)墊、過濾材料、吸聲或隔音材料、復(fù)合材料。

本發(fā)明采用多組分長絲與纖維制造具有可調(diào)尺度與形狀記憶的柔性拉脹面料，不僅產(chǎn)品結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有重復(fù)使用后的拉脹性，還兼具尺度可調(diào)和形狀記憶功能，且由于使用不同組分制造，優(yōu)勢互補(bǔ)，織物總體風(fēng)格良好?？梢詮V泛應(yīng)用于具有高性能的服裝和特殊要求領(lǐng)域中。

本發(fā)明提供的一種可調(diào)尺度與形狀記憶的柔性拉脹面料及其制造方法，采用由可熱定形長絲、形狀記憶長絲和第三組分纖維復(fù)合構(gòu)成的紗線，制造成具有拉脹圖案結(jié)構(gòu)的柔性拉脹面料。該拉脹面料具有柔性，穿著舒適，可調(diào)尺度，該面料制備成的服裝在長度變長時(shí)、周長也變寬，在長度變短時(shí)、周長也變窄；尤其是作為孕婦服的面料，根據(jù)孕婦服長度變長的需求，將拉脹面料逐漸調(diào)大、定形，孕婦服變長了，周長也變長，對人體沒有壓迫；現(xiàn)有的形狀記憶孕婦服，變長了，但周長變小，對人體有壓迫。另外，孕婦服需要變回縮小時(shí)，通過形狀記憶回復(fù)，將拉脹面料逐漸回復(fù)到原來的長度，在長度變短時(shí)、周長也變小。本發(fā)明的特點(diǎn)在于柔性拉脹面料具有拉脹性和形狀記憶性，可用于服裝，尤其是孕婦服長度變長時(shí)，徑向變寬，對孕婦和胎兒都沒有壓迫束縛；兒童服裝隨著年齡增長可以尺寸變大，既減少浪費(fèi)、節(jié)省資源又省去父母們頻繁為他們購買服裝的困擾；也可以做成不同尺寸和用途的包裹套、隔離防護(hù)墊、過濾材料、吸聲或隔音材料、復(fù)合材料等。

本發(fā)明的原理在于選擇由可熱定形長絲、形狀記憶長絲和第三組分纖維復(fù)合構(gòu)成的紗線，制造成拉脹圖案，可以手工制作、也可以機(jī)械化批量生產(chǎn)；由紗線所形成的具有拉脹圖案的拉脹面料，在制造過程中，紗線在拉脹圖案的交點(diǎn)上通過物理方式進(jìn)行固結(jié)；且拉脹圖案是能夠通過拉伸、彎曲、旋轉(zhuǎn)、平移、鉸接等力學(xué)變形機(jī)理作用形成拉脹效應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖形；對于拉脹面料尺度變大，形成可調(diào)尺度的柔性拉脹面料，可通過熱定形工藝使熱定形長絲定形、形狀記憶長絲和短纖維松弛定形；將拉脹面料尺寸變小或至原來的尺寸，也通過高溫使熱定形長絲和形狀記憶長絲應(yīng)力松弛、并回縮原來的尺寸，接著冷卻至熱定形長絲和形狀記憶長絲定形，再通過蒸汽處理使短纖維松弛定形，形成形狀記憶的柔性拉脹面料。

本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果在于：

1)所制備的柔性拉脹面料具有尺寸可調(diào)和形狀記憶的功能，避免了拉脹面料變形大，使用中尺寸不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，且形狀記憶功能可以使其重復(fù)使用；

2)所制備的柔性拉脹面料無需添加其他粘結(jié)劑，即可具有柔性、負(fù)泊松比效應(yīng)、形狀記憶回復(fù)、可調(diào)大小和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的性能；

3)所述方法中第三組分纖維可以為天然纖維、再生纖維或化學(xué)纖維，可增加面料的觸感和視覺風(fēng)格、透通性及密度和緊度，改善面料結(jié)構(gòu)的疏松；

4)所述的一種可調(diào)尺度與形狀記憶的柔性拉脹面料的制造方法可以手工制作、也可以機(jī)械化批量生產(chǎn)；

5)本發(fā)明的特點(diǎn)在于柔性拉脹面料具有拉脹性和形狀記憶性，可用于服裝，尤其是孕婦服長度變長時(shí)，徑向變寬，對孕婦和胎兒都沒有壓迫束縛，且變形后可回復(fù)；兒童服裝隨著年齡增長可以尺寸變大，既減少浪費(fèi)、節(jié)省資源又省去父母們頻繁為他們購買服裝的困擾；也可以做成不同尺寸和用途的包裹套、隔離防護(hù)墊、過濾材料、吸聲或隔音材料、復(fù)合材料等。

附圖說明

圖1是雙箭頭結(jié)構(gòu)可調(diào)尺度與形狀記憶柔性拉脹面料示意圖；

圖2(a)是雙箭頭結(jié)構(gòu)可調(diào)尺度與形狀記憶柔性拉脹面料變形前示意圖；

圖2(b)是雙箭頭結(jié)構(gòu)可調(diào)尺度與形狀記憶柔性拉脹面料變形后示意圖；

圖3(a)是雙箭頭結(jié)構(gòu)可調(diào)尺度與形狀記憶柔性拉脹面料圖2(a)中局部放大示意圖；

圖3(b)是雙箭頭結(jié)構(gòu)可調(diào)尺度與形狀記憶柔性拉脹面料圖2(b)中局部放大示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

本發(fā)明提供了一種可調(diào)尺度與形狀記憶的柔性拉脹面料的制造方法，采用如下制備工藝：

(a)由可熱定形長絲、形狀記憶長絲和第三組分纖維復(fù)合構(gòu)成的紗線，從紗架上退繞，通過導(dǎo)紗器布置成拉脹圖案，且在拉脹圖案上通過物理方式進(jìn)行固結(jié)，形成拉脹面料，其中：拉脹圖案是能夠通過力學(xué)變形機(jī)理作用形成拉脹效應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖形；

形狀記憶長絲為具有多級玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、以及對應(yīng)多級高彈區(qū)的彈性長絲，；

所述形狀記憶長絲為至少有2級玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(多級玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的最大值不高于拉脹面料的使用溫度)、以及對應(yīng)至少2級高彈區(qū)的彈性長絲，使面料在重復(fù)使用中拉脹效應(yīng)具有形態(tài)保持性，包括形狀記憶聚氨酯、形狀記憶聚酯；

可熱定形長絲的玻璃化溫度高于柔性拉脹面料的使用溫度、以及洗滌或干洗的環(huán)境溫度；

第三組分纖維為天然纖維、再生纖維或化學(xué)纖維，用于增加面料的觸感和視覺風(fēng)格、透通性及密度和緊度；

可熱定形長絲、形狀記憶長絲和第三組分纖維包括拉脹纖維、非拉脹纖維；

拉脹圖案為內(nèi)折疊結(jié)構(gòu)的拉脹結(jié)構(gòu)、手性旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的拉脹結(jié)構(gòu)、或內(nèi)旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的拉脹結(jié)構(gòu)，將可熱定形長絲、形狀記憶長絲和第三組分纖維布置為此種拉脹圖案并制成面料，借助結(jié)構(gòu)的變形賦予面料拉脹性，包括內(nèi)凹六邊形、星形網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)凹菱形、正十二面體、三角格柵、中心旋轉(zhuǎn)矩形、中心旋轉(zhuǎn)三角形、中心旋轉(zhuǎn)四面體、手性蜂窩、中心旋轉(zhuǎn)多面體、鉸接六角形、鉸接四邊形、鉸接三角形等及其組合；

(b)將拉脹面料尺寸變大，拉伸面料至設(shè)定尺寸后，通過第一次熱定形工藝使熱定形長絲定形和使短纖維松弛定形，再通過設(shè)定溫度下的第二次熱定形工藝使形狀記憶長絲處于第二次熱定形工藝使用溫度下對應(yīng)的高彈區(qū)、且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，形成可調(diào)尺度的柔性拉脹面料；

或?qū)⒗浢媪铣叽缱冃?，將面料平鋪、并處于高溫條件下，使熱定形長絲和形狀記憶長絲應(yīng)力松弛、并回縮到對應(yīng)高溫下的尺寸，接著冷卻至熱定形長絲和形狀記憶長絲定形，再通過蒸汽處理使短纖維松弛定形，形成形狀記憶的柔性拉脹面料。

可調(diào)尺度是指長度方向的伸長應(yīng)變不小于60％，所述的柔性拉脹面料在可調(diào)尺度范圍內(nèi)具有拉脹效應(yīng)；

形狀記憶是指通過溫度處理、或力處理，使纖維發(fā)生形變，并穩(wěn)定在處理溫度或力處理狀態(tài)下的對應(yīng)長度；所述形狀記憶的柔性拉脹面料通過形狀記憶整理后，長度方向的收縮應(yīng)變不小于60％，所述柔性拉脹面料在收縮應(yīng)變范圍內(nèi)具有拉脹效應(yīng)。

本發(fā)明還提供了一種可調(diào)尺度與形狀記憶的柔性拉脹面料，通過上述的方法形成的具有柔性、負(fù)泊松比效應(yīng)、形狀記憶回復(fù)、可調(diào)大小和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的柔性拉脹面料，所述柔性拉脹面料無需添加其他粘結(jié)劑，長度變長時(shí)徑向變寬，長度收縮時(shí)徑向變窄。

形成的可調(diào)尺度與形狀記憶的柔性拉脹面料可用于孕婦服、兒童服等服裝，或用于包裹套、隔離防護(hù)墊、過濾材料、吸聲或隔音材料、復(fù)合材料。