3D打印技术在功能性纺织品中的应用与发展趋势

乔燕

摘要：近年来，随着社会的发展，我国的科学技术的发展也日新月异。人们接触3D打印技术的渠道和范围已经越来越广，但现阶段3D打印技术的整体运用限定在生产制造领域中，如果将其放在纺织复合材料的使用上则是高科技的创新。

关键词：3D打印技术;功能性纺织品;应用;发展趋势

引言

3D打印技术是一种通过逐层增加材料来生成三维实体的快速增材制造技术。3D打印技术使得产品的制造更加智能、精准和高效。近年来，3D打印技术得到了快速发展和广泛运用。它作为一种新的制造工艺，极大地推动了现代制造技术和控制技术的发展，同时带动了各个产业的优化升级。3D打印技术的进步为功能性纺织品的发展提供了契机。我国对功能性纺织品的需求量很大，主要是舒适功能纺织品，它们在医疗保健、卫生、防护及环保等领域运用广泛。功能性纺织品要具备舒适、卫生、防护、保健、可调节等功能，用于医疗和环保等领域时还要满足生物相容性和安全性等要求。

1、3D打印技术的发展沿革

1.1 3D打印技术的定义

3D打印技术虽然被称之为打印，但3D打印技术与传统的打印方式之间没有必然的关联性和相似性。从生产制造的角度上来说，将3D打印技术定义为一种全新的制造形式更为贴切。目前，已经投入使用的3D打印技术其工作原理是通过材料逐层添加制造三维物体的变革性、数字化增材制造技术，学名叫“添加制造”。美国ASTM2009年公布的定义是：一种与传统的材料去除加工方法相反的，基于三维数字模型的，采用逐层制造方式将材料结合起来的工艺，包括添加成型、添加工艺、添加技术、添加分层制造、分层制造和无模成型。

1.2 3D打印技术的使用范围

3D打印技术适用于所有基于数字模型形成的材料生产与制造工艺。随着3D打印技术在生产制造中使用频次的增加，已经有越来越多的企业相信，借助3D打印技术能够让现阶段的工业化生产格局向前提升若干个档次。在技术人员的不断努力下，目前的3D打印技术使用范围已经呈现出“多点开花”的局面，应进一步细分市场的基本結构，让3D打印技术更加适应市场的基本需求。现在，不仅有家用桌面级的小型3D打印机，也有工业生产的大型工业级3D打印机;目前能够完成3D打印效果的材料有塑料、金属、黏土和纺织复合材料等。

2、纺织品功能化

纺织品功能化是纺织品增加新的功能特性，可为产品创造附加值。增加的新功能可以对纺织产品的成功制作做出贡献。通常，功能化可用于实现紫外线防护、阻燃或防污性能。大多数纺织品的功能化应用是通过涂层技术或湿法整理完成的。区别于传统涂层技术，3D打印技术也可以进行功能化。通过3D打印，可以引入用于装饰和功能目的的结构元件。这种类型的功能化的专业术语是“结构功能化”或“具有3D结构的功能化”，它可通过3D数字打印机实现，并且可以进行小规模生产。除了结构功能化，3D打印也可以应用经典功能，但前提条件是印刷聚合物中含有相应的功能添加剂。如含有聚乳酸（PLA）纤维的3D打印颜料可呈现出不同的颜色，并具有荧光效果或金属效果。此外，印刷聚合物也可与UV稳定剂和阻燃剂组合应用。当然，也可通过整理工艺进行3D打印产品的表面功能化，但重要的前提条件是该3D打印产品的均匀整理和永久应用性。必须了解两种基材（打印件和纺织品）的化学特性及结构特性。例如，纺织品的亲水或疏水性能会影响打印件热塑性聚合物的润湿性能;结构性能包含了纺织结构的织物结构、纤维结构、粗糙度或毛羽等问题。如果已经确定了某些应用基材，则材料、织物或纤维结构不能轻易改变。通过磨砂抛光或粗糙化，可以改变纺织品基材的表面结构。

3、3D打印功能性纺织品的发展趋势

近年来，我国对功能性纺织品的需求逐渐增多，这在一定程度上推动了功能性纺织品的研究和开发进程。3D打印技术的逐步成熟与发展，推动功能性纺织品往智能化、多功能化的方向发展。3D打印功能性纺织品的发展趋势可以从以下方面体现：（1）智能化。将3D打印技术与功能性纺织品相结合，可促进我国医疗事业的发展，如制备智能绷带、智能穿戴设备等，同时也可促进我国军事事业和工业的发展，如开发带有传感器的服装等。目前，出现了将电子工业和纺织领域的生产工艺相结合制备智能纺织品的发展趋势。（2）环保。功能性纺织品的发展主要指向环保且可循环。3D打印材料层出不穷，目前已出现许多生态环保、可降解的3D打印材料，如利用植物资源制成的PLA（聚乳酸）。利用3D打印技术与传统功能性纺织品结合，可获得新型生物降解纺织品、可重复使用织物等环保型的功能性纺织品。（3）高性能。在传统纺织品中嵌入3D打印材料，可增强纺织品的某些性能。将3D打印技术和静电纺丝结合，得到了能快速响应和可设计性增强的水凝胶致动器。（4）形式多样化。3D打印技术在功能性纺织品中应用，比如在纺织品上直接打印3D打印材料，或将3D打印结构黏附于纺织品上，使得功能性纺织品的形式更加多样化，为功能性纺织品的发展提供更多的可能性。

结语

目前的工业技术发展很难突破不能直接利用3D打印技术制备功能性纺织品的局限，因为所得制品无法满足纺织品的舒适功能要求。随着社会经济和生活水平的提高，功能性纺织品将在保证其舒适、卫生、防护、保健、可调节等功能的前提下，往智能、环保、高性能及形式多样的方向发展。3D打印技术为此提供了一定的可能性。

参考文献：

[1]刘建平.不同组合的表面活性剂染整工作液制备及其应用性能[J].染整技术，2018，38（1）：22-26.

[2]姜冬莲.通过创新技术改进家居纺织品[J].染整技术，2018，38（1）：43-45.

辽宁轻工职业学院 辽宁 大连 116100