发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的不够美观，且当人长期倚靠时，受力易变形的问题，提供一种符合人体脊柱自然生理曲度的座椅椅背及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种符合人体脊柱自然生理曲度的座椅椅背，座椅椅背的正面(即直接与人体背部接触的一面)所呈现的曲面形状与人体背部的曲面形状一致；座椅椅背主要由若干层椅背增强织物和热固性环氧树脂组成；

椅背增强织物是由经纱和纬纱交织即形成的单层平纹机织物，单层平纹机织物与人体背部的曲面形状一致；

单层平纹机织物上的所有经纱与任一呈弯曲状的经纱所在的平面平行；单层平纹机织物上的所有纬纱与任一呈弯曲状的纬纱所在的平面平行；单层平纹机织物上各处的经密相同，纬密相同；

所述座椅椅背中，椅背增强织物的含量为65～70wt％。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种符合人体脊柱自然生理曲度的座椅椅背，单层平纹机织物(即椅背增强织物)的经密λ_经为60～155根/10cm，纬密λ_纬为60～155根/10cm；纱线的纤度越大，相应的经密或者纬密越小；经纱和纬纱均为涤纶工业丝，涤纶工业丝的纤度都为1000～2500dtex，断裂强度7.0～7.5cN/dtex，断裂伸长率10～15％；若干层为1～3层。

如上所述的一种符合人体脊柱自然生理曲度的座椅椅背，椅背增强织物的贴服系数为98.5％以上。

本发明还提供制备如上所述的符合人体脊柱自然生理曲度的座椅椅背的方法，包括如下步骤：

(1)采用平纹织造工艺，并设置椅背增强织物织造区域，在形成椅背增强织物织造区域内的每个组织点时，按照人体背部曲面对应的第i根纬纱和第j根经纱形成的组织点的综眼高度h_ij，且在椅背增强织物织造区域四周(约10cm距离)设置单层的平纹机织物(采用现有技术中的平面机织物织造工艺织造)作为过渡，织造完成后，裁剪掉单层的平纹机织物，制得椅背增强织物；

椅背增强织物织造时，在对应的织口至第一排综丝区域内放置表面呈相同人体背部的曲面的栅格状支撑体；栅格状支撑体由等间距排列的多个薄板连接制成，薄板的厚度方向与纬纱方向相同，相邻薄板的间距为钢筘的相邻筘齿的间距，每个薄板的厚度小于钢筘的相邻筘齿间距的1/3；多个薄板的数量可以根据相邻薄板之间的间距和薄板的厚度与整个栅格状支撑体的宽度计算得到。

椅背增强织物织造时，在恒定张力下对每根经纱进行独立地被动送经。

引入的纬纱被钢筘打入织口处时，沿支撑体的上表面逐根分布的同时，又可支撑住经纱以保证所织造的曲面形态的稳定。

(2)采用树脂转移模塑成形工艺，先按照人体背部曲面制得预成型毛坯件(即模具)，再将若干层椅背增强织物依次叠放于预成型毛坯件上，以热固性环氧树脂为主要原料进行加工，依次经过密封、抽真空、注射树脂、固化和脱模，经整理制得座椅椅背。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种符合人体脊柱自然生理曲度的座椅椅背的制备方法，步骤(2)中的原料中还含有固化剂，且热固性环氧树脂(三聚氰酸环氧树脂)和固化剂(二乙胺基丙胺)的质量比为80～90:15～20。

如上所述的一种符合人体脊柱自然生理曲度的座椅椅背的制备方法，所述椅背增强织物的织造方法中，在形成每个组织点时是指引纬前、引纬后或者打纬后；薄板的材质为金属；

经纱的张力为50～70cN/根；纬纱的张力为30～40cN/根；

卷绕速度为1.1～5.3cm/min，打纬速度为16～18根/分钟；每一次打纬前调整每根经纱对应的综丝的综眼高度，且是通过将不同的综丝各自独立地与不同的升降机构连接，控制各综丝升降一定的高度实现的。

如上所述的一种符合人体脊柱自然生理曲度的座椅椅背的制备方法，在形成每个组织点时，还设置组织点到第一排综丝的综眼的水平距离为提综高度的2～5倍；提综高度为第一排综丝的综眼相较于引纬时纬纱所在水平面的高度。

如上所述的一种符合人体脊柱自然生理曲度的座椅椅背的制备方法，被动送经是指采用扭簧式张力调节装置。筒装经纱置于筒子架上，且每个筒子中引出的纱线配备有扭簧式张力调节装置，并维持送经过程中每根经纱的张力保持恒定。

本发明的机理如下：

现有技术中，三维织物与二维织物相比，在复合成型时不需要裁剪缝合，提高了织物的整体性，简化复合成型工艺，制得的椅背增强织物在整体的抗分层、抗冲击及耐疲劳性能上较二维机织物复合材料而言具有很大的优越性。

本发明的三维织物与现有技术中一体成型的三维织物相比，由于现有技术中的一体成型的三维织物上，三维曲面区域的纬纱所在平面不相互平行，且织物整体呈现出不同区域的经密和纬密不均匀，这种不均匀的织物结构，会导致织物在受力时，各区域的受力不均匀；而本发明的一体成型三维织物上，设置所有经纱与三维曲面区域的经纱所在的平面均平行，且所有纬纱与三维曲面区域的纬纱所在的平面均平行，在此基础上，且还保证各区域内的经纬密度均匀，则保证了一体成型三维织物的受力均匀。

为了制得本发明中的三维织物，本发明采用栅格状支撑体织造三维织物，与异形辊卷取方法相比，异形辊卷取方法的织造过程中，位于异形辊小端区域的线速度小于于位于异形辊大端区域的线速度，致使位于异形辊小端区域的纬纱密度大于位于异形辊大端区域的纬纱密度，则异形辊卷取方法所制备的三维织物的纬纱密度无法达到均匀；而本发明所采用的栅格状支撑体，是将多个平面薄板等间距排列且组合在一起，在织造时，薄板的厚度方向与纬纱方向相同，保证薄板可顺利进入钢筘筘齿之间，相邻薄板的间距为钢筘的相邻筘齿的间距，每个薄板的厚度小于钢筘的相邻筘齿间距的1/3，以保证薄板的存在不影响纱线的交织，则打纬时可以使纬纱等间距排列，在制成织物的投影方向，纬纱呈直线状，当以恒定速率卷绕时，纬纱密度是均匀的；经密是钢筘控制的，常规钢筘以及标准穿综过程能保证经密一致。

而且，织造三维织物的曲面区域时，依据曲面区域形态，通过综眼高度的控制，且使得不同高度曲面区域所在的经纱的送经量增加量不同，总的原则是：参与曲面区域上部区域织造的经纱所穿入的综眼高度高于参与曲面区域下部区域织造的经纱所穿入的综眼高度；织造过程中前梁和后梁的高度是一致的，也是保持不变的，当回至综平位置时的经纱所处的棕眼相对于前梁或后梁的高度为0时，经纱与纬纱交织形成平面区域，当回至综平位置时的经纱所处的棕眼相对于前梁或后梁的高度不为0时，经纱与纬纱交织形成曲面区域。

同时，本发明的栅格法所制备的曲面织物与所设计的形状的贴合度较优，栅格状支撑体的存在使得不需进行前期的设计上的优化以及后期贴合度的检测和修正，可实现贴合效果优良的同时又有更快地进行品种更换，本发明所制备的三维织物的贴服系数高，这是因为栅格状的表面形态决定了最终三维织物的形态，织造过程中纬纱被支撑体托起，经纱与纬纱交织，故可以保证经纬纱线皆完全贴服至栅格状支撑体上，故未下机是其贴服系数接近百分之百，而下机后会存在收缩、起皱等不可避免的问题，贴服系数会存在小范围的变化。

另外，本发明的方法中采用的栅格状支撑体的制备简单，而异形辊卷曲方法制备三维织物，与栅格状支撑体作用相对应的异形辊是三维形态的，其加工十分复杂。

椅背增强织物的织造过程中，椅背增强织物的送经适用于被动送经，这是因为，织造时，小曲率的三维织物的每根经纱的提综高度差异小，高的提综高度的经纱不会因为被过度拉出而超出被动送经系统中的张力装置(即保持恒定张力下)的长度调整空间，工艺简单，适用范围广。

被动送经的目的是为了保证送经量和张力可控且准确，从而保证织造的三维织物的密度均匀，在栅格状支撑体的支撑作用下，实现对贴服系数的技术要求。

本发明制备的座椅椅背中的增强体为一体成型的椅背增强织物(三维织物)，由于三维织物的密度均匀，在受力时，受力均匀，而且三维织物的贴服系数高，层层复合时，也不会产生层间差异，因此，相较于拼接增强体而言，力学性能更好，而且，当人长时间倚靠时，因三维织物的层间彼此支撑，不易产生形变，可以长时间保持其舒适性。而且，本发明采用的涤纶工业丝作为一体的结构，且符合人体背部曲线，十分美观和个体独特性。

有益效果

(1)本发明的一种符合人体脊柱自然生理曲度的座椅椅背的制备方法，可通过控制提综动程实现经纬纱在曲面相互交织，可制备拥有特定曲面形态的椅背增强织物；

(2)本发明的一种符合人体脊柱自然生理曲度的座椅椅背的制备方法，涤纶工业丝作为基础增强材料，热固型环氧树脂复合材料，通过采用一次性模压成型的整体式结构成型，具有强度高、比重轻、价格低、使用寿命长等优点；

(3)本发明的一种符合人体脊柱自然生理曲度的座椅椅背，依据人体最佳弧线走向所设计的椅背能够使得人体靠在椅背上时，脊柱呈现最佳状态，既保证了舒适性又满足人体脊柱健康。