[科普中国]-3D直立棉

3D直立棉简称3D棉是一种新型的环保型非织造立体材料，由缔星纤维科技研发。材料具有如海绵状的三维立体构造的直立纤维网结构或蜂窝状纤维网结构等，不同于传统非织造材料的平行纤维网结构。

简介3D直立棉简称3D棉是一种新型的环保型非织造立体材料，由缔星纤维科技研发。材料具有如海绵状的三维立体构造的直立纤维网结构或蜂窝状纤维网结构等，不同于传统非织造材料的平行纤维网结构。3D棉因其特殊的物理构造具有众多海绵和其他普通纤维材料不可比拟的优势，如可循环回收使用，不易分解，不易发黄，不会产生有毒物质，阻燃性能强，高回弹，高抗压，轻质感，永不变色，可循环利用，高透气性、高排污性，易清洁、易晾晒，不易变形，不易滋生有害细菌，可操作性强，扩展性强等特点，应用前景广阔，可广泛运用于文胸模杯，服装/鞋材等衬垫、衬料应，床垫、沙发、座椅等垫材填充，飞机、高铁、汽车内饰，医疗卫生用品，吸音隔音材料，过滤材料，墙体保温材料，广告牌基材等1。

优势3D直立棉作为一种新型的环保型非织造材料，有着发泡型聚氨酯材料所不具备的更优越的性能，不仅可取代发泡型聚氨酯材料在不同领域的应用，更能应用于许多发泡型聚氨酯材料所不能适用的不同领域，在健康环保、节约能源等方面具有革命性的意义，具有巨大的市场空间和经济社会效益。

3D直立棉采用垂直成网非织造技术制成，其主体纤维网不是水平排列，而是垂直上下方向走向排列。有以下优点：

1.高回弹、高抗压

纤维网的垂直方向排列和热收缩纤维的使用使3D直立棉材料拥有了更好更柔和的触感。立体结构使产品在回复率上达到百分之九十以上，与普通产品相比可节约最多百分之二十的重量。受压缩后，3D直立棉可以比非垂直成网材料高出30－60%的厚度和隔热能力。从纵向侧面观察,非织造高弹性立体材料为直立纤维网结构或蜂窝状纤维网结构等，不同于其它非织造材料的平行纤维网结构。正是这种不同的铺网方式，形成了完全不同结构的材料，使材料获得最大的弹性和抗压性。通过多次独立的试验反复验证. 在长期或反复承载后仍保持了良好的回弹性能，垂直成网材料在使用过程中能维持其功能性能。就此而言，其抗压性和回弹性能接近于海绵。

2.高透气性

3D直立棉的直立式结构改变原来普通产品所存在的缺陷--厚度尺寸越厚，产品的透气性越差的问题，运用多层高密度无序结点网状纤维，层层抗风、层层通气、达到透气的最佳效果。

3.质感轻

非织造高弹性立体材料由于其直立的结构特性,使其拥有最轻的的重量, 达到相同性能的条件下，重量只有发泡型聚氨酯材料的50%,其他非织造型材料的60%1。

4.永不变黄

整个生产过程属于物理变化过程，没有添加任何化学药剂，纤维化学性质稳定，在正常的日照下永不发现黄变现象，产品始终保持本白色，而海绵会因氧化引起黄变现象，影响产品质量和美观。

5.无毒环保

整个生产过程属于物理变化过程，不存在化学反应过程，所以整个生产环境干净环保无污染，纯纤维产品，没有添加任何化学药剂，可循环回收使用，对环境不产生危害，对人体不会有任何毒副作用。

6.更易清洁、更易干，过滤性能强

3D直立棉垂直铺网成型工序形成的立体结构，具有更好的排污性，易清洁、易晾晒，不易变形，不易滋生有害细菌。结合不同的参数，非织造高弹性立体材料可以做出满足不同过滤要求的材料，用直立型纤维网结构的非织造材料可以很准确控制压力降。

7.可操作性强

可按需求调整产品密度和厚度。可削片、可模压，再做深产品加工，制成各种形状和结构的产品，如：床垫座椅等填充材料、过滤材料、汽车内饰等。

8.扩展性能强

纯纤维产品的特性决定了3D棉材料有极强的扩展性能，可以根据纤维材料的不同作产品的升级换代，使其可以根据产品所需的不同，随意的选择各种对身体有益的各种纤维材料，如蛋白纤维、抗菌纤维等，更甚至可加入中药制成有治疗功效产品，或加入香料制成永久留香的产品等。

9.3D直立棉与普通非织造材料、海绵的对比

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应用领域1.文胸模杯填充

文胸是女性人体的“第二皮肤”，作为占有量最大的模杯文胸其主体填充材料绝大部分是以聚氨酯（PU）海绵模压成型为主，聚氨酯海绵属于化工产品其生产过程极不环保,且其使用过程中，有可能会释放有毒，具刺激性，具致敏性化学物质，其结构很不透气并且容易滋生细菌生长，对人体健康带来安全隐患。非织造高弹性立体材料用于取代传统文胸里的PU海绵，该材料属纯纤维制品，却具有海绵状机理结构，富有弹性，并且拥有比海绵更透气，更轻盈、不易发黄等各项海绵所不具备的优越的性能，还可加入保健、抗菌材料，充分体现安全、环保、健康的特点。

无化学粘胶剂高弹性无纺三维立体棉（3D棉）罩杯作为替代发泡型聚氨酯材料（PU海绵）罩杯在文胸上的应用有如下的优越性：

（1）柔软、更轻、高透气，吸湿排汗、穿戴更舒适。

（2）无毒、永不变黄，更易清洁、更易干、可机洗，更健康。

（3）生产过程更节能、更环保不会造成环境污染，有益生产工人身体健康。

（4）材料更易得，亦可根据产品所需做不同的产品材质配方变化，使其具备极强的可升级扩展性能。

2.床褥家具的应用

3D棉极佳的抗压性、回弹性及隔热性、质量轻、阻燃等特点是床褥填充物的首选，对人体无害。垂直成网的高篷松材料比非垂直成网材料显示有更高的抗压性能。因此，受压缩后，垂直成网材料可以比非垂直成网材料高出30－60%的厚度和隔热能力。能拥有比一般材料更优秀的隔热性，更加保暖，更加抗压。

3.用于飞机、高铁、汽车的座椅、内饰等

汽车行业、床垫和家具方面的发展趋势是用纺织材料代替不可回用的、不卫生不环保的聚氨酯材料，那么非织造高弹性立体材料是最佳的选择。

应用事例：顶棚、门饰、衣帽架、行李箱、传动隔音、车头隔音、地板隔音、仪表板隔音、A, B, C 柱、发动机盖隔音、取代座椅海绵。

用做汽车等内饰的优点:环保取代海绵,玻璃纤维,化学树脂可循环使用,可用回用纤维，可加入抗菌纤维，增加产品的抗菌性。每辆车减轻重量可达15公斤，节约能源不含化学品,无气味,车内不起雾不受油，水的影响作为吸音材料,可针对噪音音频调节结构在组装时操作工更安全阻燃,减少了安全隐患有很强的透气性,不吸收水分。

已应用的车型：美国：雪佛莱、卡迪拉克、通用HUMMER、福特、丰田欧洲：美洲豹、福特澳洲：三菱、通用HOLDEN

4.过滤材料

应用事例：气体和液体的预过滤材料；空气过滤材料，如家用空调；工业空调的过滤材料；空调的降噪材料.

优点：可以控制达到过滤效能的最小压力降用V-LAP 可以很准确控制压力降.纤维的垂直排列使气体更容易穿透,压力降按需要减到最低.通过变化纤维旦数,纤网重量,产品厚度和密度,可以改变压力降。实际上，结合不同的参数，可以做出满足不同过滤要求的材料。

5.容尘量大,使用寿命更长

过滤器容纳尘埃的能力是衡量其使用寿命的尺度.已证明V-LAP 的结构可以比同样重量的普通交叉铺网产品容纳三倍重量的尘埃.这是因为尘埃进入材料,而不象其它过滤材料在表面结聚成一层.

6.过滤效率更高

已证明纤维网直立的结构可以比同样重量的普通交叉铺网产品容纳三倍重量的尘埃.这是因为尘埃进入材料,而不象其它过滤材料在表面结聚成一层. 而且如前所述,任何种类的纤维可以用在直立成型技术上,这意味着为了捕获一定大小的颗粒,容易地确定所需要的材料结构,并保持其一致性。随着颗粒负荷增加,过滤材料却变得越来越有效率,但是由于容尘量大,可以使用的时间较长。

7.吸音隔音材料

优点：

（1）直立型纤维结构是最佳的吸音结构；

（2）可针对噪音音频调节产品结构,使其达到最佳的效果；

（3）环保无毒；

（4） 阻燃，减少了安全隐患。

应用领域：

（1）汽车用吸音隔音材料；

（2）室内吸音隔音材料；

（3）地铁、地下工程、道路声屏障；

（4）空调风管、工厂机械设备、音箱设备等吸音隔音降噪材料。

8.医疗卫生用品

优点：

（1）无毒环保，可100%回收；

（2）高回弹，高抗压，随压物改变曲线；

（3）质轻柔软，舒适耐用；

（4）吸湿，透气性好，无闷热感；

（5）阻燃，减少了安全隐患；

（6）易加工成型，做成不同款式；

（7）可加入抗菌纤维等增加产品的功能性和附加值。

应用事例：

医疗用品的垫材、缓冲材料及过滤材料等。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学