[科普中國]-3D直立棉

3D直立棉簡稱3D棉是一種新型的環(huán)保型非織造立體材料，由締星纖維科技研發(fā)。材料具有如海綿狀的三維立體構(gòu)造的直立纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)或蜂窩狀纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)等，不同于傳統(tǒng)非織造材料的平行纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

簡介3D直立棉簡稱3D棉是一種新型的環(huán)保型非織造立體材料，由締星纖維科技研發(fā)。材料具有如海綿狀的三維立體構(gòu)造的直立纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)或蜂窩狀纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)等，不同于傳統(tǒng)非織造材料的平行纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)。3D棉因其特殊的物理構(gòu)造具有眾多海綿和其他普通纖維材料不可比擬的優(yōu)勢，如可循環(huán)回收使用，不易分解，不易發(fā)黃，不會產(chǎn)生有毒物質(zhì)，阻燃性能強(qiáng)，高回彈，高抗壓，輕質(zhì)感，永不變色，可循環(huán)利用，高透氣性、高排污性，易清潔、易晾曬，不易變形，不易滋生有害細(xì)菌，可操作性強(qiáng)，擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊，可廣泛運(yùn)用于文胸模杯，服裝/鞋材等襯墊、襯料應(yīng)，床墊、沙發(fā)、座椅等墊材填充，飛機(jī)、高鐵、汽車內(nèi)飾，醫(yī)療衛(wèi)生用品，吸音隔音材料，過濾材料，墻體保溫材料，廣告牌基材等1。

優(yōu)勢3D直立棉作為一種新型的環(huán)保型非織造材料，有著發(fā)泡型聚氨酯材料所不具備的更優(yōu)越的性能，不僅可取代發(fā)泡型聚氨酯材料在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，更能應(yīng)用于許多發(fā)泡型聚氨酯材料所不能適用的不同領(lǐng)域，在健康環(huán)保、節(jié)約能源等方面具有革命性的意義，具有巨大的市場空間和經(jīng)濟(jì)社會效益。

3D直立棉采用垂直成網(wǎng)非織造技術(shù)制成，其主體纖維網(wǎng)不是水平排列，而是垂直上下方向走向排列。有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.高回彈、高抗壓

纖維網(wǎng)的垂直方向排列和熱收縮纖維的使用使3D直立棉材料擁有了更好更柔和的觸感。立體結(jié)構(gòu)使產(chǎn)品在回復(fù)率上達(dá)到百分之九十以上，與普通產(chǎn)品相比可節(jié)約最多百分之二十的重量。受壓縮后，3D直立棉可以比非垂直成網(wǎng)材料高出30－60%的厚度和隔熱能力。從縱向側(cè)面觀察,非織造高彈性立體材料為直立纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)或蜂窩狀纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)等，不同于其它非織造材料的平行纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)。正是這種不同的鋪網(wǎng)方式，形成了完全不同結(jié)構(gòu)的材料，使材料獲得最大的彈性和抗壓性。通過多次獨(dú)立的試驗(yàn)反復(fù)驗(yàn)證. 在長期或反復(fù)承載后仍保持了良好的回彈性能，垂直成網(wǎng)材料在使用過程中能維持其功能性能。就此而言，其抗壓性和回彈性能接近于海綿。

2.高透氣性

3D直立棉的直立式結(jié)構(gòu)改變原來普通產(chǎn)品所存在的缺陷--厚度尺寸越厚，產(chǎn)品的透氣性越差的問題，運(yùn)用多層高密度無序結(jié)點(diǎn)網(wǎng)狀纖維，層層抗風(fēng)、層層通氣、達(dá)到透氣的最佳效果。

3.質(zhì)感輕

非織造高彈性立體材料由于其直立的結(jié)構(gòu)特性,使其擁有最輕的的重量, 達(dá)到相同性能的條件下，重量只有發(fā)泡型聚氨酯材料的50%,其他非織造型材料的60%1。

4.永不變黃

整個(gè)生產(chǎn)過程屬于物理變化過程，沒有添加任何化學(xué)藥劑，纖維化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在正常的日照下永不發(fā)現(xiàn)黃變現(xiàn)象，產(chǎn)品始終保持本白色，而海綿會因氧化引起黃變現(xiàn)象，影響產(chǎn)品質(zhì)量和美觀。

5.無毒環(huán)保

整個(gè)生產(chǎn)過程屬于物理變化過程，不存在化學(xué)反應(yīng)過程，所以整個(gè)生產(chǎn)環(huán)境干凈環(huán)保無污染，純纖維產(chǎn)品，沒有添加任何化學(xué)藥劑，可循環(huán)回收使用，對環(huán)境不產(chǎn)生危害，對人體不會有任何毒副作用。

6.更易清潔、更易干，過濾性能強(qiáng)

3D直立棉垂直鋪網(wǎng)成型工序形成的立體結(jié)構(gòu)，具有更好的排污性，易清潔、易晾曬，不易變形，不易滋生有害細(xì)菌。結(jié)合不同的參數(shù)，非織造高彈性立體材料可以做出滿足不同過濾要求的材料，用直立型纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)的非織造材料可以很準(zhǔn)確控制壓力降。

7.可操作性強(qiáng)

可按需求調(diào)整產(chǎn)品密度和厚度?？上髌?、可模壓，再做深產(chǎn)品加工，制成各種形狀和結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，如：床墊座椅等填充材料、過濾材料、汽車內(nèi)飾等。

8.擴(kuò)展性能強(qiáng)

純纖維產(chǎn)品的特性決定了3D棉材料有極強(qiáng)的擴(kuò)展性能，可以根據(jù)纖維材料的不同作產(chǎn)品的升級換代，使其可以根據(jù)產(chǎn)品所需的不同，隨意的選擇各種對身體有益的各種纖維材料，如蛋白纖維、抗菌纖維等，更甚至可加入中藥制成有治療功效產(chǎn)品，或加入香料制成永久留香的產(chǎn)品等。

9.3D直立棉與普通非織造材料、海綿的對比

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應(yīng)用領(lǐng)域1.文胸模杯填充

文胸是女性人體的“第二皮膚”，作為占有量最大的模杯文胸其主體填充材料絕大部分是以聚氨酯（PU）海綿模壓成型為主，聚氨酯海綿屬于化工產(chǎn)品其生產(chǎn)過程極不環(huán)保,且其使用過程中，有可能會釋放有毒，具刺激性，具致敏性化學(xué)物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)很不透氣并且容易滋生細(xì)菌生長，對人體健康帶來安全隱患。非織造高彈性立體材料用于取代傳統(tǒng)文胸里的PU海綿，該材料屬純纖維制品，卻具有海綿狀機(jī)理結(jié)構(gòu)，富有彈性，并且擁有比海綿更透氣，更輕盈、不易發(fā)黃等各項(xiàng)海綿所不具備的優(yōu)越的性能，還可加入保健、抗菌材料，充分體現(xiàn)安全、環(huán)保、健康的特點(diǎn)。

無化學(xué)粘膠劑高彈性無紡三維立體棉（3D棉）罩杯作為替代發(fā)泡型聚氨酯材料（PU海綿）罩杯在文胸上的應(yīng)用有如下的優(yōu)越性：

（1）柔軟、更輕、高透氣，吸濕排汗、穿戴更舒適。

（2）無毒、永不變黃，更易清潔、更易干、可機(jī)洗，更健康。

（3）生產(chǎn)過程更節(jié)能、更環(huán)保不會造成環(huán)境污染，有益生產(chǎn)工人身體健康。

（4）材料更易得，亦可根據(jù)產(chǎn)品所需做不同的產(chǎn)品材質(zhì)配方變化，使其具備極強(qiáng)的可升級擴(kuò)展性能。

2.床褥家具的應(yīng)用

3D棉極佳的抗壓性、回彈性及隔熱性、質(zhì)量輕、阻燃等特點(diǎn)是床褥填充物的首選，對人體無害。垂直成網(wǎng)的高篷松材料比非垂直成網(wǎng)材料顯示有更高的抗壓性能。因此，受壓縮后，垂直成網(wǎng)材料可以比非垂直成網(wǎng)材料高出30－60%的厚度和隔熱能力。能擁有比一般材料更優(yōu)秀的隔熱性，更加保暖，更加抗壓。

3.用于飛機(jī)、高鐵、汽車的座椅、內(nèi)飾等

汽車行業(yè)、床墊和家具方面的發(fā)展趨勢是用紡織材料代替不可回用的、不衛(wèi)生不環(huán)保的聚氨酯材料，那么非織造高彈性立體材料是最佳的選擇。

應(yīng)用事例：頂棚、門飾、衣帽架、行李箱、傳動(dòng)隔音、車頭隔音、地板隔音、儀表板隔音、A, B, C 柱、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋隔音、取代座椅海綿。

用做汽車等內(nèi)飾的優(yōu)點(diǎn):環(huán)保取代海綿,玻璃纖維,化學(xué)樹脂可循環(huán)使用,可用回用纖維，可加入抗菌纖維，增加產(chǎn)品的抗菌性。每輛車減輕重量可達(dá)15公斤，節(jié)約能源不含化學(xué)品,無氣味,車內(nèi)不起霧不受油，水的影響作為吸音材料,可針對噪音音頻調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)在組裝時(shí)操作工更安全阻燃,減少了安全隱患有很強(qiáng)的透氣性,不吸收水分。

已應(yīng)用的車型：美國：雪佛萊、卡迪拉克、通用HUMMER、福特、豐田歐洲：美洲豹、福特澳洲：三菱、通用HOLDEN

4.過濾材料

應(yīng)用事例：氣體和液體的預(yù)過濾材料；空氣過濾材料，如家用空調(diào)；工業(yè)空調(diào)的過濾材料；空調(diào)的降噪材料.

優(yōu)點(diǎn)：可以控制達(dá)到過濾效能的最小壓力降用V-LAP 可以很準(zhǔn)確控制壓力降.纖維的垂直排列使氣體更容易穿透,壓力降按需要減到最低.通過變化纖維旦數(shù),纖網(wǎng)重量,產(chǎn)品厚度和密度,可以改變壓力降。實(shí)際上，結(jié)合不同的參數(shù)，可以做出滿足不同過濾要求的材料。

5.容塵量大,使用壽命更長

過濾器容納塵埃的能力是衡量其使用壽命的尺度.已證明V-LAP 的結(jié)構(gòu)可以比同樣重量的普通交叉鋪網(wǎng)產(chǎn)品容納三倍重量的塵埃.這是因?yàn)閴m埃進(jìn)入材料,而不象其它過濾材料在表面結(jié)聚成一層.

6.過濾效率更高

已證明纖維網(wǎng)直立的結(jié)構(gòu)可以比同樣重量的普通交叉鋪網(wǎng)產(chǎn)品容納三倍重量的塵埃.這是因?yàn)閴m埃進(jìn)入材料,而不象其它過濾材料在表面結(jié)聚成一層. 而且如前所述,任何種類的纖維可以用在直立成型技術(shù)上,這意味著為了捕獲一定大小的顆粒,容易地確定所需要的材料結(jié)構(gòu),并保持其一致性。隨著顆粒負(fù)荷增加,過濾材料卻變得越來越有效率,但是由于容塵量大,可以使用的時(shí)間較長。

7.吸音隔音材料

優(yōu)點(diǎn)：

（1）直立型纖維結(jié)構(gòu)是最佳的吸音結(jié)構(gòu)；

（2）可針對噪音音頻調(diào)節(jié)產(chǎn)品結(jié)構(gòu),使其達(dá)到最佳的效果；

（3）環(huán)保無毒；

（4） 阻燃，減少了安全隱患。

應(yīng)用領(lǐng)域：

（1）汽車用吸音隔音材料；

（2）室內(nèi)吸音隔音材料；

（3）地鐵、地下工程、道路聲屏障；

（4）空調(diào)風(fēng)管、工廠機(jī)械設(shè)備、音箱設(shè)備等吸音隔音降噪材料。

8.醫(yī)療衛(wèi)生用品

優(yōu)點(diǎn)：

（1）無毒環(huán)保，可100%回收；

（2）高回彈，高抗壓，隨壓物改變曲線；

（3）質(zhì)輕柔軟，舒適耐用；

（4）吸濕，透氣性好，無悶熱感；

（5）阻燃，減少了安全隱患；

（6）易加工成型，做成不同款式；

（7）可加入抗菌纖維等增加產(chǎn)品的功能性和附加值。

應(yīng)用事例：

醫(yī)療用品的墊材、緩沖材料及過濾材料等。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)