[发明专利]一种二维负泊松织物的成型设备及方法

说明书

本发明涉及一种贯穿式制备具有高均匀拉胀结构的二维负泊松织物的成型设备及方法，其特征在于成型设备包括送针机构、送模机构、压针机构、接针机构、卡槽和可嵌套成形针的模具，卡槽的上方两侧设有送针机构和送膜机构、上方和下方设有压针机构和接针机构，送针机构将嵌套成型的针模具放置于卡槽上，送模机构将模具放置于接针机构上，压针机构压送成型针穿透织物后转移至接针机构上的模具内。该发明方法是将具有负泊松比结构形状的成型针贯穿织物层，使织物产生负泊松比形状，并具有二维负泊松比效应；且由于贯穿织物，织物所形成的拉胀结构高度均匀。本发明精简、高效，适用于织物、非织物、泡沫、橡胶、塑料、木材、金属及其复合材料等。

技术领域

本发明涉及一种贯穿式制备具有高均匀拉胀结构的二维负泊松织物的成型设备及方法，属于纺织材料与技术领域。

背景技术

自然界已发现多种具有负泊松比效应的物质，经研究发现具有负泊松比效应的材料拥有传统材料所没有的特殊性能，且其剪切刚度、断裂韧性、抗压能力、同向曲率、能量吸收能力、渗透性等比之传统材料都有所提高。这些优良的力学性能使负泊松比材料在汽车工业、人体防护、航空航天、生物医学及国防等领域有潜在应用。目前负泊松比结构材料的研究多集中在泡沫和聚合物材料中，纺织材料报道较少，虽有相关的二维负泊松结构纺织材料的编织和针织结构设计方法，具有较好的平面拉胀效应，但制作繁琐，生产效率低。且需要专门改进的针织设备，成本较高，难以满足市场上的大量需求。

发明内容

本发明的目的是：实现一种制备方法简单、生产效率高、适用范围广、生产成本低的二维负泊松比材料的加工方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种贯穿式制备具有高均匀拉胀结构的二维负泊松织物的成型设备，其特征在于，包括送针机构、送模机构、压针机构、接针机构、卡槽和可嵌套成型针的模具，成型针具有负泊松比结构形状，卡槽的上方两侧设有送针机构和送膜机构，卡槽的上方和下方设有压针机构和接针机构，其中：

送针机构，用于将已嵌套成型针的模具放置于卡槽上；

送模机构，用于将未嵌套成型针的模具放置于接针机构上；

压针机构，用于从上至下压送卡槽内模具嵌套的成型针，使成型针穿透固定在卡槽上的待成型材料，直至成型针转移至接针机构上的模具内。

优选地，所述送针机构与所述送模机构的结构相同，包括可在平面内360°转向的底座，在底座上设有可前后摆动的机械躯干，可前后摆动和竖直伸缩的机械手臂与机械躯干相连，可空间转向和前后摆动的机械手与机械手臂相连，机械手上设有可竖直伸缩的吸盘，吸盘依靠电气控制吸放所述模具；

所述模具的截面结构与所述成型针的截面结构及尺寸刚好允许所述成型针在一定大小的力的作用下卡住和穿过。

优选地，所述压针机构包含长压针和长压针的储针箱，长压针通过外力驱动将放置于卡槽内的模具上的成型针压出，穿透织物，并将成型针一直压入放置于接针机构上的模具内；

长压针直径小于所述成型针最大横截面相应尺寸，以便透过织物继续送针至接针台上的模具内，且长压针在储针箱内紧密排列，储针箱根据成型针横截面结构和尺寸不同，以及相邻两针间距离来安排相应的长压针运动。

优选地，所述卡槽为无盖通底的框架结构，底部中心通透，底部四围有边，其尺寸刚好卡住上方来的模具；

所述送针机构及所述送模机构进入卡槽内吸取模具。

优选地，所述接针机构包含负责放置模具的接针台，接针台四角含有一定高度用于撑起模具的螺丝钉。

优选地，所述成型针的底部横截面为负泊松比结构，其针体为锥形，长度根据待成型材料的性能与厚度来设定；

所述成型针的针边棱为圆棱，针尖为圆角；