弹性聚合物在增材制造方法中用于制造多孔体的用途技术

本发明专利技术涉及弹性聚合物在增材制造方法中用于制造多孔体的用途。具体地，多孔体（10,20）包括通过支柱（100）彼此连接的节点（200）的三维网络，以及存在于支柱（100）之间的空隙体积（300），其中支柱（100）的平均长度≥200μm至≤50mm，支柱（100）的平均厚度≥100μm至≤5mm。所述聚合物是选自如下的弹性体：热固性聚氨酯弹性体（PUR），热塑性共聚酰胺（TPA），热塑性共聚酯（TPC），热塑性烯烃基弹性体（TPO），苯乙烯嵌段共聚物（TPS），热塑性聚氨酯基弹性体（TPU），交联的热塑性烯烃基弹性体（TPV），热塑性聚氯乙烯基弹性体（PVC），热塑性硅酮基弹性体以及这些弹性体中的至少两种的组合。

【技术实现步骤摘要】
弹性聚合物在增材制造方法中用于制造多孔体的用途
本专利技术涉及弹性聚合物用于制造多孔体的用途，其中所述体包括通过支柱彼此连接的节点的三维网络以及所述支柱之间存在的空隙体积。所述体可以以支撑元件或支承元件的形式使用。
技术介绍
支撑元件或支承元件可以采取例如床垫的形式。这种床垫通常由泡沫材料组成，并且所述床垫可以特别地由多个重叠的泡沫层组成。为了增加这种床垫的卧铺舒适性，通常在床垫中进行所谓的分区（zoning）。这种分区形成分布在床垫面积上的具有不同弹性的区域，即不同的屈服度。这考虑到床垫在腿部区域中应当具有不同于例如后背区域的屈服度。在多层床垫中形成这种分区通常通过以局部方式将空腔结合到具有振动片的中间床垫层中来实现。在该中间床垫层的上侧和下侧上，在每种情况下都应用完全连续的上-和下床垫层。DE102015100816B3公开了一种用于制造由床垫、衬垫、座椅或座椅的一部分形成的身体支撑元件的方法，包括以下方法步骤：定义打印数据，其形成个人特定的三维支撑结构和通过3D打印机使用打印数据制造身体支撑元件。利用打印数据，可以通过3D打印机形成不同尺寸和/或不同数量的空腔来制造不同弹性的区域。据说，在根据DE102015100816B3的方法中，可以使用在通过3D打印机进行的打印方法中与粘合剂混合的弹性材料来实现身体支撑元件的制造。使用的弹性材料可以是弹性体材料，特别是塑料。3D打印机可以具有喷涂装置，在这种情况下，弹性材料从第一喷涂装置喷射和粘合剂从第二喷涂装置喷射。弹性材料可以是粉末形式。DE102015100816B3对弹性体材料是否形成多孔体没有任何声明。据说，通过3D打印机，根据打印数据，通过形成不同尺寸和/或不同数量的空腔来产生身体支撑元件的不同弹性的区域。为了获得床垫3的弹性的三维变化，可以在3D打印机中在床垫的特定位置处以受控的方式结合空腔。通过不经由第二喷涂装置喷射任何粘合剂来产生特定位置的空隙体积，使得通过第一喷涂装置喷射的弹性体材料不能在此与粘合剂粘合以形成材料结构。或者，也可以不经由第一喷涂装置喷射弹性体材料，从而不会浪费粉末弹性体材料。DE102015100816B3指出，用3D打印机产生的空腔可以具有任何期望的几何形状，并且这些可以特别地采用可以通过床垫的材料结构在所有侧面上包围的夹杂物的形式。此外，据说可以以不同的尺寸产生空腔，并且在这里特别可能产生非常小的空腔，这意味着能够实现床垫的弹性特性变化的特别高的空间分辨率。传统上，大量使用柔性聚氨酯泡沫以制造床垫、衬垫等，这在许多专利和非专利出版物中有记载。相比之下，与可以表征为通过增材法制造的泡沫的材料相关的报道较少见。Maiti,A等人发表的文章“3Dprintedcellularsolidoutperformstraditionalstochasticfoaminlong-termmechanicalresponse”,Sci.Rep.6,24871;doi:10.1038/srep24871(2016)描述了通过直接油墨书写方法制造的由聚二甲基硅氧烷弹性体（PDMS）形成的材料。该材料逐层构成，每层由直径为250μm的等间距PDMS圆柱体形成。WO2012/028747A1涉及一种通过增材层构建方法由构建材料制造三维物体的方法，其中计算构建材料的材料特性的演变和要制造的物体的限定特性、包括网格结构的物体的内部结构，并且通过增材层构建方法制造具有该内部结构的三维物体，使得其具有限定特性。WO2015/197515A1涉及热塑性聚氨酯粉末在用于制造热塑性制品的粉末基增材制造方法中的用途。在身体支撑元件（例如床垫或衬垫）中对舒适感的重要标准是元件的材料允许空气通过元件与周围空气交换的程度。没有这种空气交换，不可能从人体去除热量，这导致出汗增加，或者不可能使得来自人体出汗或洗涤过程的潮湿空气输送出去。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是至少部分克服现有技术的至少一个缺点。本专利技术解决的另一个问题是指定弹性聚合物用于制造适用于承载流汗身体的多孔体的用途，其中该多孔体优化了空气交换（为流汗身体提供最好的舒适性）。本专利技术解决的另一个问题是指定弹性聚合物用于制造多孔体的用途，其中该多孔体在用户感觉的舒适性方面与传统的床垫或衬垫相当。本专利技术解决的另外一个问题是指定弹性聚合物用于制造多孔体的用途，其中可以以非常具有成本效益和/或个体化和/或资源节约的方式制造所述多孔体。根据本专利技术，通过具有权利要求1的特征的用途来解决这些问题中的至少一个。有益的扩展方案描述在从属权利要求中。它们可以根据需要组合，除非从上下文中清楚地看出相反的情况。在弹性聚合物在增材制造方法中用于制造多孔体的本专利技术用途中，所述多孔体包括通过支柱彼此连接的节点的三维网络以及在支柱之间存在的空隙体积，其中所述支柱具有≥200μm至≤50mm的平均长度，并且所述支柱具有≥100μm至≤5mm的平均厚度。此外，在本专利技术用途中，聚合物是选自如下的弹性体：热固性聚氨酯弹性体（PUR），热塑性共聚酰胺（TPA），热塑性共聚酯（TPC），热塑性烯烃基弹性体（TPO），苯乙烯嵌段共聚物（TPS），热塑性聚氨酯基弹性体（TPU），交联的热塑性烯烃基弹性体（TPV），热塑性聚氯乙烯基弹性体（PVC），热塑性硅酮基弹性体以及这些弹性体中的至少两种的组合。也可能是这些弹性体的≥3、≥4或≥5种的组合。在本专利技术的上下文中，当根据DIN53504的拉伸试验显示≥50％的断裂伸长率时，该聚合物是弹性的。在这种情况下，待制造的所述体可以具有例如在40％压缩后≤5％的压缩永久变形（DINISO815-1）。弹性聚合物还可以包含其它添加剂，例如填料，稳定剂等，还可以含有其它聚合物。弹性聚合物中的添加剂的总含量优选为≥0.1重量％至≤10重量％，更优选为≥1重量％至≤5重量％。多孔体结合了常规床垫或衬垫的优点与由多孔结构产生并且在常规泡沫中不可实现的通风性。所述多孔体可以以增材制造方法在其结构的垂直构建中没有外部支撑元件的情况下制造。通过增材制造方法，可以实现个体化匹配，例如设想为床垫的多孔体的缓冲性能的个体化匹配。“个体化”在这里表示不仅可以制造单独的部件，而且可以根据需要和作为方法的一部分在不同的位置处调整支撑元件或支承元件的缓冲性能。因此，例如，可以根据解剖学要求或需要为客户单独地制造床垫。为了例如在躺在床垫上时实现最佳的压力分布，首先可以将身体的压力分布记录在表面传感器上，并且使用由此获得的数据用于床垫的个体化。然后以本身已知的方式将数据发送到增材制造方法。所述方法可以例如选自熔融分层（熔丝制造，FFF或熔融沉积建模，FDM），喷墨打印，光聚合物喷射，立体光刻，选择性激光烧结，基于数字光加工的增材制造系统，连续液体界面生产，选择性激光熔融，基于粘合剂喷射的增材制造，基于多喷射熔融的增材制造，高速烧结工艺和层压对象建模。增材制造方法优选为烧结法或熔融分层法。在本专利技术的上下文中，烧结方法是使用热塑性粉末，特别是为了逐层制造制品的方法。在这方面，通过所谓的涂布机，施加薄层粉末，然后通过能量源选择性地熔融。这里的周边粉末支撑组件几何形状。因此，可以以比FDM方法更经济可行的方式制造复杂的几何形状。此外，各种制品可以以本文档来自技高网...

【技术保护点】
弹性聚合物在增材制造方法中用于制造多孔体（10, 20）的用途，其特征在于多孔体（10, 20）包括通过支柱（100）彼此连接的节点（200）的三维网络，以及存在于支柱（100）之间的空隙体积（300），其中支柱（100）的平均长度≥200μm至≤50mm，支柱（100）的平均厚度≥100μm至≤5mm，所述聚合物是选自如下的弹性体：热固性聚氨酯弹性体（PUR），热塑性共聚酰胺（TPA），热塑性共聚酯（TPC），热塑性烯烃基弹性体（TPO），苯乙烯嵌段共聚物（TPS），热塑性聚氨酯基弹性体（TPU），交联的热塑性烯烃基弹性体（TPV），热塑性聚氯乙烯基弹性体（PVC），热塑性硅酮基弹性体以及这些弹性体中的至少两种的组合。

【技术特征摘要】
2016.09.13 EP 16188555.31.弹性聚合物在增材制造方法中用于制造多孔体（10,20）的用途，其特征在于多孔体（10,20）包括通过支柱（100）彼此连接的节点（200）的三维网络，以及存在于支柱（100）之间的空隙体积（300），其中支柱（100）的平均长度≥200μm至≤50mm，支柱（100）的平均厚度≥100μm至≤5mm，所述聚合物是选自如下的弹性体：热固性聚氨酯弹性体（PUR），热塑性共聚酰胺（TPA），热塑性共聚酯（TPC），热塑性烯烃基弹性体（TPO），苯乙烯嵌段共聚物（TPS），热塑性聚氨酯基弹性体（TPU），交联的热塑性烯烃基弹性体（TPV），热塑性聚氯乙烯基弹性体（PVC），热塑性硅酮基弹性体以及这些弹性体中的至少两种的组合。2.根据权利要求1所述的用途，其中所述弹性体是热塑性弹性体，并且具有≥20℃至≤240℃的熔融范围（DSC，差示扫描量热法；以加热速率5K/min的第二次加热），≥40至≤98的根据DINISO7619-1的肖氏A硬度和≥25至≤90cm3/10min的根据ISO1133（190℃，10kg）的熔体体积速率（MVR）。3.根据权利要求1所述的用途，其中所述弹性体是热塑性弹性体，并且具有≥20℃至≤200℃的熔融范围（DSC，差示扫描量热法；以加热速率5K/min的第二次加热），≥40至≤98的根据DINISO7619-1的肖氏A硬度和≥25至≤90cm3/10min的根据ISO1133（190℃，10kg）的熔体体积速率（MVR）。4.根据权利要求1、2或3所述的用途，其中所述弹性体是热塑性弹性体，并且具有≥20℃至≤200℃的熔融范围（DSC，差示扫描量热法；以加热速率5K/min的第二次加热），≥40至≤98的根据DINISO7619-1的肖氏A硬度，5至15cm3/10min的根据ISO1133（10kg）在温度T下的熔体体积速率（MVR），以及≤90cm3/10min的在该温度T增加20℃的情况下熔体体积速率（10kg）的变化。5.根据权利要求1至4中任一项所述的用途，其中所述弹性体是由以下组分的反应获得的热塑性聚氨酯弹性体：a）至少一种有机二异氰酸酯b）至少一种具有对异氰酸酯基团呈反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：D阿奇坦，T贝斯根，N德吉奥吉奥，L阿克巴斯，R瓦格纳，P雷彻尔特，J赫特蒂格，
申请(专利权)人：科思创德国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE