[发明专利]弹性聚合物在增材制造方法中用于制造多孔体的用途

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

DE 10 2015 100 816 B3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DE 10 2015 100 816 B3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。

DE 10 2015 100 816 B3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。

DE 10 2015 100 816 B3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 “3D printed cellular solid outperformstraditional stochastic foam in long-term mechanical response”, 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。