CN115003490A - 成形设备、成形方法、组合产品、组合产品制造方法、假发基底、假发和假发制造方法 - Google Patents

成形设备、成形方法、组合产品、组合产品制造方法、假发基底、假发和假发制造方法 Download PDF

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Abstract

该成形设备包括成形单元，该成形单元通过成形材料在安装在成形台上的成形目标上形成成形产品，并将成形材料排出到成形目标上；以及控制单元，该控制单元基于成形目标的特征值来控制该成形目标和成形单元之间的距离。

Description

成形设备、成形方法、组合产品、组合产品制造方法、假发基 底、假发和假发制造方法
技术领域
本发明涉及成形设备、成形方法、组合产品、组合产品制造方法、假发基底(base)、假发和假发制造方法。
背景技术
对于形成三维结构的设备已经提出了各种建议。例如，已经提出了使用热塑性树脂作为成形材料的三维成形设备(例如，参见专利文献1)。
此外，越来越需要使用三维成形设备在诸如织物的目标上形成三维结构。
发明内容
本发明要解决的问题
然而，存在一个问题，即专利文献1中公开的三维成形设备在成形材料和其上放置成形材料的目标之间具有低粘附力，并且成形材料可能容易脱落。
本公开是鉴于上述问题而做出的，并且旨在获得在成形材料和其上放置成形材料的目标之间具有高度粘附性的成形产品。
用于解决该问题的方法
根据本公开的一个方面，提供了一种成形设备，该成形设备被配置为使用成形材料在放置在成形台上的目标上形成成形产品。该成形设备包括成形单元，该成形单元被配置成将成形材料排出到目标上；以及控制单元，该控制单元被配置为基于目标的特征值控制目标和成形单元之间的距离。
本发明的有益效果
根据本公开，可以获得在成形材料和目标之间具有高粘附力的成形产品。
附图说明
图1是根据本实施例的三维成形设备的总体视图。
图2是示出根据本实施例的三维成形设备的挤压装置的内部结构的局部截面图。
图3是示出根据本实施例的三维成形设备的硬件配置的框图。
图4是示出根据本实施例的三维成形设备将成形材料层叠到目标上的状态的图。
图5是示出由根据本实施例的三维成形设备通过在目标上层叠成形材料而形成的成形层的视图。
图6是示出通过使用根据本实施例的三维成形设备形成的成形产品的剥离强度的测量结果的图。
图7是示出通过使用根据本实施例的三维成形设备形成的成形产品的剥离强度的测量结果的图。
图8是示出通过使用根据本实施例的三维成形设备形成的成形产品的剥离强度的测量结果的图。
图9是示出通过使用根据本实施例的三维成形设备形成的成形产品的剥离强度的测量结果的图。
图10是示出由根据本实施例的三维成形设备形成的成形产品的剥离强度的测量结果的图。
图11是示出由根据本实施例的三维成形设备形成的成形产品的剥离强度的测量结果的图。
图12是根据本实施例的三维成形设备的变型的示意图。
图13是示出根据本实施例的三维成形设备的变型的硬件配置的框图。
图14是示出了使用根据本实施例的三维成形设备形成一体化片材(integratedsheet)的方法的图。
图15是示出了使用根据本实施例的三维成形设备形成一体化片材的方法的图。
图16是示出通过使用根据本实施例的三维成形设备形成的一体化片材的视图。
图17是示出通过使用根据本实施例的三维成形设备形成的一体化片材的视图。
图18是示出用于形成通过使用根据本实施例的三维成形设备形成的一体化片材的方法的视图。
图19是示出用于形成通过使用根据本实施例的三维成形设备形成的一体化片材的方法的视图。
图20是示出在使用根据本实施例的三维成形设备形成的一体化片材上进行的除臭效果试验的结果的视图。
图21是示出在使用根据本实施例的三维成形设备形成的一体化片材上进行的除臭效果试验的结果的视图。
图22是示出在使用根据本实施例的三维成形设备形成的一体化片材上进行的除臭效果试验的结果的视图。
图23是示出在使用根据本实施例的三维成形设备形成的一体化片材上进行的除臭效果试验的结果的视图。
图24是示出在使用根据本实施例的三维成形设备形成的一体化片材上执行的耐洗性试验的结果的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述用于实施本发明的模式。在下面的描述中，附图中描绘的相同元件可以用相同的附图标记表示，并且可以省略重复的描述。
在下文中，将参照附图详细描述根据本实施例的三维成形设备1。应当注意，本发明不限于本实施例。
图1描绘了根据本实施例的三维成形设备1的概况。图1中的水平方向是X轴方向，深度方向是Y轴方向，垂直方向是Z轴方向。
三维成形设备1包括成形台20和壳体11内的挤压装置30。三维成形设备还包括控制装置40。
成形台20是放置目标TG的台。在本实施例中，目标TG是织物或者是网状的片材。成形台20被配置成在Z轴方向上移动放置表面S。通过在Z方向上移动成形台20的放置表面S，可以调节成形台20相对于挤压装置30在高度方向上的位置。在本实施例中，目标TG和用于排出成形材料的成形单元(喷嘴端)之间的距离由控制单元调节。基于目标TG的特征值来控制距离的调节，并且控制单元可以是控制装置40的一部分，或者可以是用于手动调节距离的控制器。
挤压装置30将成形材料挤压到放置在成形台20上的目标TG上，并层叠成形层PL。挤压装置30由沿X轴方向延伸的X轴驱动轴51可移动地保持。当X轴驱动马达52旋转X轴驱动轴51时，挤压装置30在X轴方向上移动。X轴驱动马达52由沿Y轴方向延伸的Y轴驱动轴61可移动地保持。当Y轴驱动轴61通过Y轴驱动马达62旋转时，X轴驱动马达52在Y轴方向上移动。随着X轴驱动马达52在Y轴方向上移动，挤压装置30也在Y轴方向上移动。X轴驱动轴51、X轴驱动马达52、Y轴驱动轴61和Y轴驱动马达62允许挤压装置30在X轴方向和Y轴方向上移动。
在根据本实施例的三维成形设备1中，成形台20在Z轴方向上移动，挤压装置30在X轴方向和Y轴方向上移动。然而，移动方法不限于这种方法，只要成形台20和挤压装置30相对于彼此移动，并且可以适当地采用不同的移动方法。
接下来，将描述挤压装置30。
图2是描绘根据本实施例的三维成形设备1的挤压装置30的内部结构的局部截面图。挤压装置30包括垂直于成形台20定位的圆筒31。在图2中，圆筒31由沿着包括圆筒31的中心轴线的平面截取的截面图描绘。挤压装置30包括位于圆筒31下端的成形喷嘴32。在图2中，描绘了沿着包括成形喷嘴32的中心轴线的平面截取的截面图。挤压装置30包括螺杆34，螺杆34由螺杆马达33在圆筒31内旋转。螺杆34用于供应从料斗37供应的粒状成形材料(树脂材料)熔融后的成形材料，并且将熔融的成形材料供应到成形喷嘴32，该料斗37将在后面描述。挤压装置30包括圆筒加热器31h，用于在圆筒31的周壁表面上加热圆筒31的内部。在图2中，加热器用交叉线表示。挤压装置30包括位于圆筒31上方的料斗37，用于将成形材料(树脂材料)供应到圆筒31的内部。料斗37储存粒状成形材料(树脂材料)。挤出设备30还包括喷嘴加热器32h，用于保持成形喷嘴32中熔融树脂的温度恒定。
挤压装置30还可以包括位于螺杆34远端的齿轮泵35。齿轮泵35通过齿轮泵马达36旋转齿轮将成形材料(树脂材料)输送到成形喷嘴32。由于使用齿轮泵35，齿轮泵35的齿轮的旋转由齿轮泵马达36控制，并且熔融树脂由齿轮泵35供给。因此，喷嘴中不太可能发生堵塞，并且可以有效地防止低粘度树脂的滴落。齿轮泵35包括齿轮泵加热器35h，以保持齿轮泵35内的成形材料(树脂材料)的温度恒定。
图3是示出根据本实施例的三维成形设备1的硬件配置的框图。三维成形设备1包括控制装置40。控制装置40被配置为包括微处理单元(MPU)、存储器、各种电路等的微型计算机。如图3所示，控制装置40电连接到各种元件。
三维成形设备1包括用于检测挤压装置30的X轴位置的X坐标检测器55。X坐标检测器55的检测结果被发送到控制装置40。控制装置40基于X坐标检测器55的检测结果驱动X轴驱动马达52。控制装置40驱动X轴驱动马达52，以将挤压装置30移动到所需的X轴位置，并因此将成形喷嘴32移动到所需的X轴位置。
三维成形设备1包括用于检测挤压装置30的Y轴位置的Y坐标检测器65。Y坐标检测器65的检测结果被发送到控制装置40。控制装置40基于Y坐标检测器65的检测结果驱动Y轴驱动马达62。控制装置40驱动Y轴驱动马达62，以将挤压装置30移动到所需的Y轴位置，并因此将成形喷嘴32移动到所需的Y轴位置。
控制装置40控制成形台20以将放置表面S移动到所需的Z轴位置。
控制装置40通过控制挤压装置30和成形台20的移动，将挤压装置30和成形台20之间的相对三维位置移动到所需的三维位置。
此外，控制装置40控制挤压装置30的螺杆马达33和齿轮泵马达36，以挤压所需量的成形材料。当挤压成形材料时，控制圆筒加热器31h、喷嘴加热器32h和齿轮泵加热器35h，以使成形材料具有所需的温度。
图4是示出根据本实施例的三维成形设备1将成形材料层叠到目标TG上的状态的图。作为目标TG的网形式的织物或片材通过带TP等被紧固到成形台20的放置表面S。通过挤压装置30的成形喷嘴32将成形材料排出到目标TG上。当排出成形材料时，在成形喷嘴32和目标TG之间提供间隙g。具有喷嘴直径d的成形喷嘴32以预定的恒定喷嘴速度在箭头D1的方向上移动，并排出熔融的成形材料以层叠成形层PL。成形材料被排出以形成成形产品。
图5是示出由根据本实施例的三维成形设备1通过将成形材料层叠到目标TG上而形成的成形层PL的图。图5示意性地描绘了由三维成形设备1在1秒钟内形成的一片成形层PL。
现在将描述在典型的三维成形设备中流量FR和喷嘴端与成形台之间的间隙之间的关系。流量FR是1秒钟内从喷嘴排出的树脂体积。流量的单位是mm3/s(立方毫米每秒)。通过将流量除以作为喷嘴线速度的喷嘴速度v(单位：mm/s(毫米/秒))，并且除以喷嘴直径d(单位：mm(毫米))，可以计算出最佳间隙g0，其是用于层叠成形层PL的最佳间隙。也就是说，最佳间隙g0可以通过公式1来计算。
Figure BDA0003750963770000061
在层叠图5所示的成形层PL的实验中，喷嘴直径d被设定为1mm，喷嘴速度v被设定为50mm/s，流量FR被设定为15mm3/s。在这些条件下，层叠成形层PL的最佳间隙g0为0.3mm。
这里，将描述目标TG是织物的情况。然而，当替代地使用网形式的片时，也可以类似地获得根据本发明的实施例和变型的有利效果。当在织物上形成三维产品时，很难在织物上形成产品，因为例如织物可能已经起皱或折皱。此外，还存在一个问题，即由于织物和三维产品之间存在低的粘附力，织物可能在施加后很快脱落。三维产品是指通过排出成形材料并将多层层叠在一起而形成的成品。因此，相互层叠的多个成形层(成形层的集合体)可以简单地称为成形产品。特别是由于在织物上形成三维产品的特性，需要即使在洗涤时产品也不易剥落的粘附性。发明人已经进行了研究，以确定上述用于将成形材料层叠到织物上的间隙应该调节到的值。在这点上，已经假定孔隙率(其为织物的特征值)与期望的间隙密切相关，并且获得了孔隙率和剥离试验结果之间的关系，在剥离试验中成形产品从织物上剥离。
首先，现在将描述织物的孔隙率。为了获得孔隙率，参见日本纺织机械学会出版的Fiber Engineering(Vol.40,No.2(1987))的“Stratification of Fabric usingPorosity”中的“3.1Porosity of Silk Fabric”等，已经被使用。孔隙度用于确定织物密度。在计算孔隙率时，织物的垂直和水平密度分别转换成生丝织物的密度，以便在相同的基础上评估旦尼尔差异和密度差异。这样通过转换获得的密度将被称为转换密度。孔隙度(单位：％)将使用转换后的密度获得。
公式2-4描述了织物孔隙率PS的公式。Kup表示纵向覆盖系数，Kwf表示水平覆盖系数，Nup表示转换的垂直密度(单位：纤维数/cm)，Nuf表示转换的水平密度(单位：纤维数/cm)，Kmax表示最大覆盖系数，α表示转换系数。
Figure BDA0003750963770000071
Figure BDA0003750963770000072
Figure BDA0003750963770000073
表1描述了每种织物材料的最大覆盖系数Kmax和转换系数α。
[表1]
Figure BDA0003750963770000074
使用公式2至4，获得本实验中使用的每种织物的孔隙率，如表2所示。
[表2]
Figure BDA0003750963770000081
在本实验的实验方法中使用了两种类型的排出树脂。一种排出树脂是丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)树脂。ABS树脂具有高的纵向弹性模量(2-3GPa)。ABS树脂是例如由AsahiKasei Corporation制造的STYLAC(注册商标)。另一种排出树脂是苯乙烯热塑性弹性体。苯乙烯热塑性弹性体具有低的纵向弹性模量(3.5MPa)。苯乙烯热塑性弹性体是例如由三菱化学公司(Mitsubishi Chemical Corporation)制造的TEFABLOC(注册商标)。
纵向弹性模量也称为杨氏模量，是拉伸试验中相对于应力的斜率，由下式表示：
σ＝Eε
在该公式中，σ表示拉伸应力，E表示纵向弹性模量，ε表示应变。
对于表2中所示的每种织物，在改变间隙的情况下，形成每个尺寸为1cm×5cm的矩形成形产品。然后，进行剥离试验以测量相应的结合强度。
排出到织物上的树脂和织物之间的粘附力通过下面描述的剥离试验来测量。第一层通过在X轴方向将材料施加到具有表2中描述的样品号的每种织物上而形成，第二层通过在Y轴方向施加材料而形成，从而形成两层成形产品，它们每个是尺寸为1cm×5cm的矩形。然后，将形成的产品从短侧端稍微移开，并用薄膜卡盘固定。然后通过薄膜卡盘以300毫米/分钟的负载速度在垂直方向上相对于产品成90度角提起产品。由Imada有限公司制造的测力计、测压元件和薄膜卡盘用于试验。
在本试验中，使用了图1所示的丸粒(pellet)型三维成形设备。两种树脂排出时的喷嘴温度为240℃,并且不调节成形台的温度。图6是示出由根据本实施例的三维成形设备1形成的成形产品的剥离强度的测量结果的图。图6是将ABS树脂层叠到织物上的结果。
在直接排出到成形台20上的情况下，可以设定上述最佳间隙g0用于层叠。然而，当层叠到织物上时，如图6所示，在间隙小于计算的最佳间隙g0(这里为0.3mm)的情况下，获得了更高的剥离试验强度(结合强度)。然而，获得高结合强度的最佳间隙范围取决于织物类型，并且这种最佳间隙范围不能明确确定。
因此，本申请的发明人一直在努力研究，以便明确地确定最佳间隙，并且已经发现，对于任何类型的织物，通过使用该类型织物的孔隙率来转换间隙g的值，可以明确地确定最佳间隙。具体而言，图4等中描绘的间隙g应当被转换成基于公式5中描绘的一种织物的孔隙率的转换间隙g1。
Figure BDA0003750963770000091
图7是用于解释当间隙g被转换成转换后的间隙g1时关于根据本实施例的三维成形设备1的剥离强度的测量结果的图。在图7中，当间隙g被转换为转换后的间隙g1时，在转换后的间隙g1小于最佳间隙g0(0.3mm)的范围内，剥离强度几乎是恒定的。也就是说，对于具有样品号1至7的织物，由于基于织物的孔隙率转换间隙g，具体地，由于根据公式5转换间隙g，可以确定结合强度急剧增加的转换间隙。然后，发现如果间隙g满足由公式6定义的条件，则获得高粘合成形产品。
Figure BDA0003750963770000101
此外，当目标是织物时，喷嘴可以更靠近织物，使得喷嘴与织物接触。此外，即使当喷嘴高度从喷嘴接触织物的高度进一步降低时，树脂也可以从喷嘴中排出。在下文中，将描述喷嘴高度比与织物接触的高度进一步降低的情况。
图8是示出当根据本实施例的三维成形设备1的喷嘴用于与织物接触的层叠时剥离强度的测量结果的图。在图8中，喷嘴与织物接触的高度被称为0mm。因此，在图8的测量结果中，间隙g为负，因为喷嘴与织物接触。
在图8中，喷嘴在间隙g(图8中能够测量的间隙)负侧的下限位置对于每种织物是不规则不同的。该下限位置处的间隙被称为临界喷嘴间隙gL。当超过临界喷嘴间隙gL时，在所有织物中出现诸如喷嘴排出缺陷或偏离所需排出宽度的缺陷。因此，本申请的发明人发现，临界喷嘴间隙gL可以通过基于公式7计算间隙g2来确定。注意，t表示织物的厚度。
Figure BDA0003750963770000102
表3描述了每个样品号的临界喷嘴间隙gL和计算间隙g2。临界喷嘴间隙gL和计算间隙g2之间的比率也在表3中示出。临界喷嘴间隙g与计算间隙g2的比值约为1。换句话说，发现下限的喷嘴位置可以通过使用公式7来计算。
[表3]
Figure BDA0003750963770000111
因此，发现如果间隙g满足由公式8定义的条件，则可以形成不引起任何缺陷的成形产品。
Figure BDA0003750963770000121
接下来，为了研究本发明的实施例和变型是否适用于各种树脂，试验了具有低纵向弹性模量(3.5MPa)的苯乙烯热塑性弹性体，而不是具有高纵向弹性模量(2-3GPa)的ABS树脂。
图9和10是示出使用根据本实施例的三维成形设备1形成的成形产品的剥离强度的测量结果的图。图11是示出当根据本实施例的三维成形设备1的喷嘴在层叠过程中与织物接触时形成的成形产品的剥离强度的测量结果的图。可以看出，即使使用低纵向弹性模量的树脂，在小于如图7中计算的最佳间隙的间隙范围内，剥离试验强度(粘附强度)也较高。然而，根据织物的类型，具有高结合强度的最佳间隙范围不同，并且最佳间隙范围不能明确确定。
本申请的发明人努力研究以明确地获得间隙，并且发现，对于苯乙烯热塑性弹性体，如在使用ABS树脂的情况下，通过使用织物的孔隙率转换间隙g的值，可以明确地获得任何织物的最佳间隙值。也就是说，发现使用基于公式5的计算，对于图10的曲线图中描绘的各个织物，可以使结合强度出现急剧增加时的转换间隙大致相同。
在图11中，与图8中一样，喷嘴在间隙g(图11中能够测量的间隙)的负侧的下限位置对于各个织物不规则地不同。下限位置处的间隙被称为临界喷嘴间隙gL。表4描述了每个样品号的临界喷嘴间隙gL和计算间隙g2。临界喷嘴间隙gL和计算间隙g2之间的比率也在表4中描绘。临界喷嘴间隙gL与计算间隙g2的比值大约为1。也就是说，发现临界喷嘴间隙gL可以通过基于公式7计算间隙g2来确定。
[表4]
Figure BDA0003750963770000131
换句话说，发现对于具有低纵向弹性模量的苯乙烯热塑性弹性体，通过使用小于通过与用于具有高纵向弹性模量的ABS树脂的转换相同的转换获得的转换值的间隙，可以获得具有高结合强度的成形产品。换句话说，发明人已经能够证明，对于纵向弹性模量相差近1000倍的树脂，可以获得相同或相似的结果。
然而，因为与ABS树脂相比，苯乙烯热塑性弹性体的纵向弹性模量太低，所以剥离强度往往小于ABS树脂的剥离强度。
基于上述结果，控制装置40控制目标TG和成形喷嘴32之间的距离，即，基于目标TG的特征值控制间隙g。具体地，控制装置40以这样的方式控制目标TG和成形喷嘴32的定位，使得间隙g满足由公式6和公式8定义的条件，公式6和公式8至少包括目标TG的厚度和孔隙率作为目标TG的特征值。此外，根据本实施例的三维成形设备1用于执行三维成形方法，其中使用成形材料在放置在成形台20上的目标TG上形成三维产品。成形喷嘴32是成形单元的示例，喷嘴直径是延伸端直径的示例，控制装置40是控制单元的示例。
<有利效果>
利用本实施例的三维成形设备1，可以获得有利的效果，即织物或网形式的片材与成形产品之间的粘附力变得显著更高。
此外，根据本实施例的三维成形设备1，纵向弹性模量不超过5MPa的软树脂、玻璃化转变温度Tg不超过40℃的树脂或形状记忆聚合物可用于在织物或网形式的片材上形成成形产品。
关于本发明的实施例和变型，目的是允许将成形产品直接形成在织物上或网形式的片材上，特别是对于成形产品以与人体皮肤直接接触的方式使用的情况，希望通过熔融和排出软树脂来形成成形产品。
然而，在使用细丝的熔融沉积成形(FDM)方法中，不能形成纵向弹性模量为5MPa或更小的软树脂细丝，并且排出该细丝。原因在于，当使用齿轮挤出纵向弹性模量为5MPa或更小的软细丝时，会出现诸如弯曲的缺陷。
形状记忆聚合物可用作适用于本发明的实施例和变型的材料，旨在使用树脂在织物上或网形式的片材上形成成形产品。
形状记忆聚合物是这样一种聚合物，使得当加热到某一温度以上时，即使在使用该聚合物模制后由此已经变形的成形产品上施加力之后，该成形产品也能恢复其原始形状。主要的形状记忆聚合物包括聚降冰片烯、反式聚异戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氨酯等。
如上所述，当执行使用树脂直接在织物或网形式的片材上形成成形产品的方法时，这是本发明的实施例和变型的目的，由于形状记忆功能，在接近人体体温的温度下恢复到初始形状，因此期望成形产品适合人体。此外，作为形状记忆聚合物的特征，水蒸气透过率在高于玻璃化转变温度(Tg)的温度下增加。换句话说，因为即使产品直接与人的皮肤接触使用，也可以防止出汗，所以容易获得舒适的穿着感觉，因此，形状记忆聚合物可以说是一种理想的材料。
此外，在本发明的旨在优化织物的上述间隙值以便能够直接在织物上形成成形产品的本实施例和变型中，希望通过熔融和排出软树脂来形成成形产品，特别是当成形产品以直接与人体皮肤接触的方式使用时。如果使用玻璃化转变温度(Tg)为40℃或更低的树脂作为形状记忆聚合物来形成成形产品，则该树脂在人体温度下会变软，并且对人体皮肤感觉柔和。此外，在Tg或更高的温度下，树脂恢复到原始形状，其记忆保存在树脂中。因此，该树脂适用于需要更好贴身性能的内衣或服装。然而，在过去，具有低Tg的形状记忆聚合物在室温下变得太软，因此，通过使用细丝的FDM方法不能获得稳定的成形产品。
因此，具有圆筒、螺杆和喷嘴的挤出设备用于通过设置在圆筒中的加热器加热和熔融供给到圆筒中的树脂材料。因此，通过使用具有圆筒、螺杆和喷嘴的挤出设备，可以使用纵向弹性模量为5MPa或更小的软树脂、玻璃化转变温度Tg为40℃或更小的树脂或形状记忆聚合物在织物或网形式的片材上形成成形产品。
此外，根据本实施例的三维成形设备1，可以在目标TG上形成成形产品，而不会导致目标TG起皱或折皱。在根据本实施例的三维成形设备1中，使用带等将目标TG附着到成形台上。
例如，作为将织物或网形式的片材紧固到成形台上的方法，有使用夹子紧固织物或网形式的片材的四个角的方法，通过使用辊向织物或网形式的片材施加张力来紧固织物或网形式的片材的方法，等等。
<变型>
在实施例的以上描述中，已经描述了使用丸粒的三维成形设备。在下文中，将描述使用缠绕在卷轴上的树脂细丝的三维成形设备。
图12描绘了作为根据本实施例的三维成形设备1的变型的三维成形设备101的概况。图13是示出三维成形设备101的硬件配置的框图，该三维成形设备101是根据本实施例的三维成形设备1的变型。
图12的三维成形设备101是使用FDM方法的三维成形设备，在该FDM方法中，缠绕在卷轴180上的细丝形式的树脂被熔融并以熔融状态被施加。
三维成形设备101包括壳体111、成形台120、缠绕有细丝F的卷轴180和排出模块130。
三维成形设备101包括冷却块132和加热块。冷却块可以设置在加热块的顶部。结果，细丝F可以在被加热块加热和熔融之前被冷却块132冷却。冷却块132包括冷却源(未示出)以冷却细丝F。通过使用冷却块132预先冷却细丝F，可以防止细丝F在细丝F到达加热块之前被加热块产生的热量加热和熔融。结果，可以防止熔融细丝F回流到排出模块130的顶部，防止熔融细丝F的挤压阻力增加，或者防止由于熔融细丝F的凝固而堵塞挤压机131。
加热块包括作为热源的加热器(未示出)和未示出的用于检测控制加热器的温度的温度传感器(例如热电偶等)。加热块加热并熔融通过挤压机131供给到排出模块130的树脂，并将熔融的树脂供给到排出喷嘴133。
设置在排出模块130下端的排出喷嘴133以挤压线性延伸树脂的方式将从加热块供应的熔融或半熔融树脂排出到成形台120上。排出的树脂被冷却和固化，从而层叠所需形状的层。排出喷嘴133以将线性延伸的树脂挤压到已经层叠的层上的方式重复地排出熔融状态的树脂或半熔融状态的树脂，从而层叠新的层，因此，多个层相互层叠。以这种方式，三维成形设备101在织物或网形式的片材上形成三维产品，以生产组合产品MO。
排出模块130由紧固构件可移动地保持到在三维成形设备101的水平方向(X轴方向)上延伸的X轴驱动轴151。排出模块130可以通过X轴驱动马达152的驱动力在三维成形设备101的水平方向(X轴方向)上移动。
X轴驱动马达152沿着在三维成形设备101的深度方向(Y轴方向)上延伸的Y轴驱动轴161被可移动地保持。当X轴驱动轴151通过Y轴驱动马达162的驱动力与X轴驱动马达152一起沿着Y轴方向移动时，排出模块130沿着Y轴方向移动。
Z轴驱动轴171和引导轴175和176穿过成形台120，并且成形台120沿着在三维成形设备101的垂直方向(在Z轴方向)上延伸的Z轴驱动轴可移动地被保持。成形台120通过Z轴驱动马达172的驱动力在三维成形设备101的垂直方向(Z轴方向)上移动。成形台120可以设置有成形产品加热单元121，该成形产品加热单元121被配置为加热目标TG和通过层压放置在目标TG上的成形产品。
当树脂反复熔融和排出时，随着时间的推移，排出喷嘴133的外围部分可能会被熔融的树脂等弄脏。因此，设置在三维成形设备101中的清洁刷191用于周期性地清洁排出喷嘴133的外围部分，从而可以防止细丝粘附到排出喷嘴133的前端。
优选在熔融树脂的温度完全降低之前进行这种清洁操作，以防止粘附。在这种情况下，清洁刷优选由耐热构件制成。
在清洁操作期间通过抛光产生的粉末可以被收集在设置在三维成形设备中的集尘箱190中，并被周期性地排出，或者可以设置抽吸路径以将粉末排出到三维成形设备1的外部。
三维成形设备101还可以包括用于冷却集尘箱190的侧面冷却单元192。
应当注意，在其上形成成形产品的目标TG可以是织物(布)。例如，可以使用使用天然纤维或化学纤维的织物。目标TG也可以是树脂、橡胶或纤维网形式的片材。作为网格的具体形状，可以选择任何网格形状，例如正方形、三角形、菱形、蜂窝状等；并且网孔尺寸可以确定为任何尺寸。目标TG不限于织物的布状态，成形产品也可以在成品如内衣、鞋、衣服等的状态下在织物(布)上形成。此外，目标TG可以是皮革或纤维和皮革的混合物等。
根据本发明实施例的三维成形设备不限于根据本实施例和变型的三维成形设备，并且可以是任何类型的三维成形设备，只要该设备在织物或网形式的片材上形成成形产品。此外，成形材料的原材料的形式不限于上述的丸粒或细丝，并且可以使用任何形式的材料，只要该材料可以用于在织物上或网形式的片材上形成成形产品。
此外，成形单元不限于根据上述实施例的成形喷嘴32或根据本实施例的变型的排出模块130，并且可以是被配置成将成形材料排出到织物上或网形式的片材上以形成成形产品的任何单元。
<应用示例>
将描述适用于使用根据本实施例的三维成形设备或三维成形方法生产的产品。
[一体化片材]
现在将描述通过使用根据本实施例的三维成形设备1将形状记忆聚合物层压以在织物或网形式的片材上形成成形产品而产生的一体化片材。本实施例的一体化片材有希望用于需要形状记忆功能的应用，例如需要贴合身体特性的任何应用。
作为具体示例，将描述用作使用根据本实施例的三维成形设备1生产的假发基底的假发基底。
(假发基底)
因病脱发或头发稀疏的人想要适合他们头部形状的假发。
日本专利号5016447公开了一种在假发基底上植入毛发的假发。此外，还公开了一种假发，其中假发基底包括与头部接触的第一网构件和用于将毛发植入头部的第二网构件，其中第一网构件和第二网构件通过使用连接编织线缠绕而连接在一起。
通过加热和模制诸如成为假发基底的网的材料来制造假发，以使假发基底适合使用假发的人的头部形状。因此，由于制造假发的加热和模制过程、假发的长期使用、假发的反复清洗等原因，附着在织物上的亲水材料可能容易被去除。因此，假发不太耐用。由于从各个方向施加的力，例如由于水平运动或扭曲，由于与某物摩擦，具有双网状结构的传统假发的形状容易变形。从如此变形的假发恢复原始形状是困难的。
因此，根据本实施例的三维成形设备1用于通过使用一体化片材来生产假发基底，所述一体化片材通过将柔软的形状记忆聚合物层压在织物上或网形式的片材上而形成，用于以后使用其形状记忆功能。通过使用根据本实施例的三维成形设备1，织物或网形式的片材与形状记忆聚合物之间的粘附力可以显著增加。也就是说，柔软的形状记忆聚合物可以紧密地粘附到植入毛发的织物或网形式的片材上。此外，成形产品可以由形状记忆聚合物直接在二维织物上或网形式的片材上形成。因此，可以以简单和低成本的方式获得其中由形状记忆聚合物制成的成形产品的图案与网一体化的片材(一体化片材)。
(一体化片材(假发基底)的制造方法)
现在将描述用于制造作为一体化片材的示例的假发基底的方法。
(1)在网上使用形状记忆聚合物形成成形产品
图14是示出使用根据本实施例的三维成形设备1形成一体化片材的方法的图。具体地，图14是示出如何在放置在成形台20上的基底网210上形成成形产品的示意图。
使用根据本实施例的三维成形设备1来生产一体化片材。首先，将作为假发基底的基底网210安装并紧固到成形台20的放置表面S上。作为基底网210，织物或网形式的片材用于毛发植入。在本实施例中，基底网210的厚度为0.15毫米，孔隙率为82％，由尼龙制成。三维成形设备1被设定为具有6.25mm3/秒的喷嘴排出速度和50mm/秒的喷嘴最大速度。然后，成形产品在基底网210和成形喷嘴32之间形成0mm的间隙。这些条件满足上述公式6和公式8的条件。
使用双面带将基底网210紧紧地固定到成形台20上。成形台20的温度可以适当改变。在本示例中，成形台20的温度没有改变。圆筒加热器31h使得可以在四个位置设定各自的温度；实际上，160℃、180℃、200℃和190℃的温度是从这四个位置的上侧设定的。然后，如箭头D2所示移动成形喷嘴32以形成所需的形状，成形材料以熔融状态从成形喷嘴32排出，并且成形层PL被层叠。作为作为形状记忆聚合物排出的树脂，使用由SMP TechnologiesInc.制造的#2520(玻璃化转变点25℃,熔点180-190℃)。
当三维成形设备1用于形成包括四个层的成形产品时，每层厚度为0.25mm，椭圆形状，长轴长度为15cm，短轴长度为10cm，蜂窝结构(蜂窝单元尺寸为5mm)，使用喷嘴直径为0.5mm的喷嘴。形成该成形产品所需的时间为18分钟。
(2)从台上取下假发基底
图15是示出使用根据本实施例的三维成形设备1来形成一体化片材的方法的图。具体地，图15是示出从成形台20移除其上层压有成形层PL的基底网210(假发基底)的图。
其上层压有成形层PL的基底网210(假发基底)从成形台20上移除。从层压有成形层PL的基底网210(假发基底)的一端，沿箭头D3的方向拉动基底网210，以移除基底网210。当移除假发基底时，小心地移除基底网210和形状记忆聚合物，以便不损害基底网210和形状记忆聚合物之间的粘附。此时，双面带可以一起移除，以实现更仔细的移除。
图16和图17是示出通过使用根据本实施例的三维成形设备1形成的一体化片材的图。具体而言，图16描绘了包括成形层220的假发基底200，在成形层220中，形状记忆聚合物被用于形成网格结构(网形式的片材的示例)。图17描绘了包括成形层221的假发基底201，其中形状记忆聚合物用于形成蜂窝结构。
图16和17是形状记忆聚合物被层压成椭圆形的示例，该椭圆形具有15cm的长轴长度和10cm的短轴长度。基底网210被植入毛发以最终形成假发。为了将毛发植入基底网210，理想的是网的网孔密度高于聚合物的网孔密度。所使用的基底网210具有由尼龙制成的网格结构，并且具有1mm的网孔尺寸。网格结构和形状记忆聚合物的蜂窝结构的网孔尺寸各自优选在大约3至10mm的范围内。
(3)三维形状的形状记忆过程
接下来，在层压有成形层PL的基底网210(假发基底)上执行形状记忆过程，使得基底网210在其中具有假发形状的记忆。也就是说，使层压有成形层PL的基底网210(假发基底)的形状根据使用者头部的形状而改变，并且形状改变后的形状记忆保持在由形状记忆聚合物制成的成形层PL中。
图18是示出使用根据本实施例的三维成形设备1形成一体化片材的方法的图。具体地，图18描绘了改变假发基底200的形状以适合人体模型头部300的形状的过程。
假发基底200的边缘被紧固到人体模型头部300上，同时假发基底200在箭头D4的方向上被均匀地拉动，从而不会使假发基底200起皱或折皱。在人体模型头部300上，绘制了人脸等，但是只要能够表现出人的头部的形状，就不一定需要人脸。优选地，人体模型头部300基于特定人的头部形状的三维数据形成(通过层压形成)。人体模型头部300例如由三维打印机形成。人体模型头部300的材料没有特别限制，只要它容易以低成本成形即可。人体模型头部300可以由例如ABS树脂、聚乳酸(PLA)树脂等制成。人体模型头部300可以通过使用数控(NC)切割机切割来形成。当使用NC切割机形成人体模型头部300时，人体模型头部300的材料优选为易于切割的聚氨酯泡沫。可以使用别针、带子、钩子等将假发基底200的边缘固定到人体模型头部300上。然而，只要作为一体化片材的假发基底200能够均匀地受力并且不被损坏，具体的方法不限于使用销、带、钩等。人体模型头部300是头部形状的物理模型的示例。
在本实施例中，通过将假发基底200固定到人体模型头部300上，假发基底200的形状被改变以适应人体模型头部300的形状。此后，将形状改变后的状态在预定温度(例如80℃)下保持预定时间(例如4小时)，使得形状改变后的形状能够作为记忆保持在形成于假发基底200中的形状记忆聚合物中。用于该形状记忆过程的预定时间和预定温度条件不限于上述条件。例如，保持时间可以缩短，温度可以升高。
因此，通过以无褶皱或无折皱的方式将一体化片材(假发基底200)紧固到使用特定人的三维数据生产的人体模型头部300，可以生产三维个性化的假发基底200，以允许一体化片材在其中保持与期望的头部形状一致的形状记忆。
(4)在形状记忆过程之后移除假发基底
图19是示出使用根据本实施例的三维成形设备1来形成一体化片材的方法的图。具体地，图19描绘了从人体模型头部300移除的假发基底200。
其中保持形状记忆的一体化片材(假发基底200)是如图19所示的三维假发基底200。与使用模制剂以三维方式成形的传统网的形状保持力相比，假发基底200的形状保持力大大提高。此外，证实了即使假发基底的形状由于洗涤等而变形，通过使假发基底相对于相同的记忆聚合物具有玻璃化转变点或更高的玻璃化转变点(在这种情况下，大约为人体温度)，形状恢复到通过形状记忆功能在假发基底中保持记忆的形状。此外，这些效应具有重复性。
(5)完成
为了提供用于将假发基底紧固到假发佩戴者头部的紧固单元，紧固基底网构件被缝合并与假发基底200的周边部分结合成一体化。紧固基底网构件在假发基底200的外周边缘内侧1mm和内侧20mm的位置处缝合到假发基底200上。然后，移除紧固基底网构件的不需要的部分。然后，根据假发佩戴者的头发状况，在紧固基底网构件上设置多个紧固销。
然后，毛发(毛发材料)被植入到假发基底200上。假发基底再次紧固到人体模型头部300上，并且钩针插入假发基底200的网中。在头发(头发材料)被钩到钩针的钩部之后，头发被束缚到钩部并被植入。植入的毛发(头发)是天然毛发(毛发材料)还是人造毛发(毛发材料)；并且通过将折叠线经由钩部绑定到网构件上而被植入，所述折叠线是通过将毛发在其中心折叠而获得的。
尽管已经在上述项目(3)至(5)中描述了假发基底200，但是同样的方式也适用于假发基底201。形状记忆过程可以在毛发植入之前或之后进行。
(评估)
通过洗涤试验来评估通过使用根据本实施例的三维成形设备1如此生产的一体化片材。
在洗涤试验中，将3g香波溶解在2升30℃的温水中，然后将试验件(生产的假发基底200))浸入水中，通过在水中上下推动试验件，将试验件的前侧和后侧表面均匀手洗30秒，然后将水排出。然后用2升30℃的温水漂洗该试件30秒，并用毛巾夹住以除去水分。此后，将试件固定在人体模型头部，在60℃的干燥器温度下干燥试件10分钟。
在上述洗涤试验重复50次后，假发基底200的形状记忆聚合物没有发生剥离，并且几乎没有发生形状变形。
(有利效果)
通过这样使用根据本实施例的三维成形设备生产一体化片材(假发基底),能够获得其中树脂(形状记忆聚合物)牢固地粘附到织物或网形式的片材的一体化片材(假发基底)。此外，通过首先使用三维成形设备形成具有平面结构的假发基底，然后将假发基底适配到特定人的头部形状，以使假发基底执行形状记忆过程，从而能够以低成本容易且快速地生产出适配特定人的头部形状的假发基底。此外，树脂(形状记忆聚合物)具有进入织物或网形式的片材的纤维的结构，因此几乎与织物或网形式的片材成为一体化，因此假发基底可以具有能够承受实际使用的粘附性能。
此外，通过在根据本示例的假发基底中使用玻璃化转变点小于或等于人体体温的形状记忆聚合物，形状记忆聚合物的形状可以在人体体温下恢复和保持。因此，可以长时间保持期望的头部形状。由此，通过在假发基底中使用玻璃化转变点小于或等于人体体温的形状记忆聚合物，可以在人体体温下恢复和保持形状。
此外，根据本实施例的三维成形设备能够排出纵向弹性模量为5MPa或更小的软材料以形成成形产品。需要使用柔软材料作为具有贴身性能的材料。根据本实施例的三维成形设备包括挤出设备30，挤出设备30包括圆筒31、螺杆34、设置在圆筒31处的圆筒加热器31h和成形喷嘴32。挤压装置30可以排出纵向弹性模量为5MPa或更小的软材料，以形成用作具有贴身性能的产品的成形产品。
使用例如普通的三维打印机方法生产符合人头形状的假发是非常耗时和昂贵的。例如，使用诸如粉末烧结型或FDM型的三维打印机(通常使用支撑材料来生产三维假发)需要八个小时或更多时间来形成类似于上述形状的形状。此外，在使用这些系统的情况下，获得了作为假发相当坚硬的假发。此外，原则上与网成一体化是不可能的。
[具有除臭功能的一体化片材]
作为上述一体化片材，将描述进一步具有除臭功能的一体化片材。
当与人体接触使用时，具有贴身性能的材料会引起不舒服的“膨胀”,还会引起微生物生长并产生气味。汗液和皮肤废物产生了容易导致微生物生长的环境，从而导致气味、皮炎或湿疹。因此，作为使用具有贴身性能的材料的一体化片材，需要具有耐久性以及抑制微生物生长和防止产生令人不快的气味的功能一体化片材。因此，树脂(形状记忆聚合物)层压在织物或网形式的片材上，以提供足够的透湿性。
在本示例中，上述一体化片材(假发基底)的形状记忆聚合物包括选自至少具有抗菌活性或除臭性能的一组物质的功能材料。至少具有抗菌活性或除臭性能的物质包括例如沸石、过渡金属氧化物、活性炭等。
无机抗菌剂不仅防止由大肠杆菌的O157菌株或另一种微生物引起的对人和动物的直接损害，而且被高度评价为与有机抗菌剂相比具有优异的耐热性和持久的抗菌活性。最初，重点仅仅是为现有的工业产品提供新的抗菌活性能力。然而，利用抗菌剂的特性，其在耐热性和持续抗菌活性方面特别优异，已经导致生活环境的改善，即创造可持续和无菌的环境。
抗菌剂抑制微生物群的生长。换句话说，抗菌剂从根本上抑制了有机酸或含氮或含硫化合物的产生，这些化合物是由微生物代谢形成的，并且由于分子量小而容易挥发和扩散。控制微生物群生长的能力是除臭剂的功能之一。
含过渡金属离子的沸石的抗菌活性是通过抑制微生物代谢系统中酶的作用来实现的。含过渡金属离子的沸石，例如银离子，吸附到微生物的表面，并通过主动运输进入细菌。银离子与微生物体内代谢系统的各种酶反应，抑制代谢系统的各种酶的功能，并抑制微生物的生长。
在金属离子和气味剂的化学特性中，根据软硬酸碱理论(HSAB)，已知“硬酸”倾向于与“硬碱”形成稳定的化合物，“软酸”倾向于与“软碱”形成稳定的化合物(由F.A.Cotton、G.Wilkinson和P.L.Gauss合著，由Masayoshi Nakahara翻译(1979年)，"7Solvent,Solution,Acid,and Base"of"Basic Inorganic Chemistry(original secondedition)",pages 194-211,published by Baifukan)。这里，酸不仅指氢离子，还指包括金属离子的阳离子路易斯酸。“硬”和“软”的分类取决于离子的表面电荷和电子轨道的扩散。根据HSAB，银离子是一价阳离子，但由于其表面电荷小和离子半径大，所以是软酸；锌离子属于介于“硬”和“软”之间的酸。大多数有气味的物质属于碱的范畴。有机酸是酸，但是氢离子容易离解形成有机酸阴离子，因此，有机酸具有碱的状态。有机酸离子，如乙酸和异戊酸，也属于硬碱，因为氧原子表面电荷高。此外，氨和吡啶属于介于“硬”和“软”之间的碱，而硫化物和甲硫醇属于软碱。从HSAB理论的这些观点来看，以下试验结果描绘了每种金属离子的含量和去除各种气味物质的能力之间的大致比例关系。特别是，除去甲硫醇(一种含硫化合物)的试验结果描述了这种与银离子含量相关的趋势。
作为本示例中的过渡金属，属于长周期表中第3-12族的元素是优选的，并且从抗菌或除臭性能的角度来看，银、锌和铜是优选的。沸石优选含有至少一种过渡金属离子。在含过渡金属离子的沸石中，优选在沸石中含有0.1重量％至15重量％的一种或多种过渡金属离子。
(评价1：除臭效果试验)
现在将描述形状记忆聚合物的除臭性能的评估结果(除臭效果试验),该形状记忆聚合物包含一组至少具有抗菌活性或除臭性能的物质。
(试验1)2-壬烯醛
作为试验1，对2-壬烯醛进行除臭效果试验。
衰老气味是中年人和老年人的特征，并且已知衰老气味的主要原因是2-壬烯醛，一种不饱和醛。
在试验1中，使用网作为成形产品作为评估样品。该网具有的厚度为0.15毫米，孔隙率为82％，网的材料为尼龙，并且该网具有椭圆形形状，长轴长度为15厘米，短轴长度为10厘米。为了在用作目标的网上形成蜂窝结构(具有蜂窝单元尺寸：5mm),使用喷嘴直径为0.5mm的喷嘴来层压四层树脂，使得一层的厚度为0.25mm，并且生产出将网与树脂成为一体化的一体化片材。
作为基底树脂的树脂，由SMP Technologies,Inc.制造的#2520丸粒(具有25℃的玻璃化转变温度和180-190℃的熔点)分别与以下每一种2重量％的物质混合：1)沸石、2)活性炭、3)氧化银、4)氧化锌、5)氧化钛、6)含银离子的沸石以及7)含锌离子的沸石，它们属于至少具有抗菌活性或除臭性能的一组物质。也就是说，使用总共七种类型的树脂制备一体化片材(下文称为实施例样品)。上述混合物是平均粒径为约1至5μm的粉末。作为沸石，使用比表面积为600m2/g的沸石。作为对比示例，制备仅包含基底树脂的一体化片材(下文称为对比样品)。
将实施例样品和比较样品的七个样品中的每一个放入气味袋中，将其热封，然后用4L空气密封。然后，加入2-壬烯醛以达到设定的浓度(初始气体浓度：20ppm)。将添加了2-壬烯醛的样品在室温下静置，并在每个经过的时间(0、30、60和180分钟后)在DNPH(2,4-二硝基苯肼)筒中取出袋中的300ml的气体。通过使5ml乙腈通过气体截留的DNPH筒来洗脱DNPH衍生物。通过高效液相色谱测量洗脱的液体，以计算袋中2-壬烯醛的浓度。
具体的试剂等如下。
·气味袋(25厘米x 40厘米)：ARAM公司
·壬烯醛气体：由反式-2-壬烯醛产生的气体(一级，和光纯药株式会社(WakoPure Chemical corporation))
·DNPH墨盒：GL-Pak mini AERO DNPH(GL Sciences Inc.)
·高效液相色谱法
型号：LC-2010AHT(岛津公司(Shimadzu Corporation))
柱(column,色谱柱，柱)：反相酰胺，
Figure BDA0003750963770000251
毫米×25厘米
柱温：40℃
流动相：乙腈和水的混合物(乙腈：水＝4：1)
流动相流量：1.5毫升/分钟
测量波长：360纳米
注射量：40微升
图20是示出使用根据本实施例的三维成形设备形成的一体化片材的除臭效果试验(试验1)的结果的图。
从图20中可以看出，对2-壬烯醛的除臭效果是由于使每种树脂分别含有2重量％的以下不同物质而实现的：1)沸石、2)活性炭、3)氧化银、4)氧化锌、5)氧化钛、6)含银离子的沸石和7)含锌离子的沸石，它们属于至少具有抗菌活性或除臭性能的物质组。
(试验2)双乙酰
如试验2，对二乙酰进行除臭效果试验。
二乙酰是30岁至40岁中年人产生令人不快的油腻气味的病原体。皮肤特有的细菌如表皮葡萄球菌与代谢汗液中的乳酸产生二乙酰有关。
该试验方法与试验1的试验方法相同。
图21是示出通过使用根据本实施例的三维成形设备形成的一体化片材的除臭效果试验(试验2)的结果的图。
从图21中可以看出，对双乙酰的除臭效果是由于使每种树脂分别含有2重量％的以下不同物质而实现的：1)沸石、2)活性炭、3)氧化银、4)氧化锌、5)氧化钛、6)含银离子的沸石和7)含锌离子的沸石，它们属于至少具有抗菌活性或除臭性能的物质组。
(试验3)硫化氢
作为试验3，对硫化氢进行除臭效果试验。
硫化氢是臭鸡蛋发出臭味的原因。当硫被厌氧菌还原时会产生硫化氢。
试验方法与试验1的试验方法相同。
图22是示出使用根据本实施例的三维成形设备形成的一体化片材的除臭效果试验(试验3)的结果的图。
从图22中可以看出，对硫化氢的除臭效果是由于使每种树脂分别含有2重量％的以下不同物质而实现的：1)沸石、2)活性炭、3)氧化银、4)氧化锌、5)氧化钛、6)含银离子的沸石和7)含锌离子的沸石，它们属于至少具有抗菌活性或除臭性能的物质组。
(试验4)氨
作为试验4，对氨进行除臭效果试验。
氨是一种有刺激性气味的气体。氨是在人体肝脏降解蛋白质的过程中产生的。随着肝功能恶化，汗液和尿液会有氨味。
试验方法与试验1的试验方法相同。
图23是示出使用根据本实施例的三维成形设备形成的一体化片材的除臭效果试验(试验4)的结果的图。
从图23可以看出，对氨的除臭效果是由于使每种树脂分别含有2重量％的以下不同物质而实现的：1)沸石，2)活性炭，3)氧化银，4)氧化锌，5)氧化钛，6)含银离子的沸石，和7)含锌离子的沸石，它们属于至少具有抗菌活性或除臭性能的物质组。
如上所述，通过使用含有至少具有抗菌活性或除臭性能的物质组的树脂，实现了除臭效果，特别是通过使树脂含有含有过渡金属离子的沸石，实现了很好的效果。
(评价2：耐洗性试验)
评价了含有本示例的至少具有抗菌活性或除臭性能的物质组的树脂的耐洗性。作为本示例的一体化片材，使用了其中混合了含银离子的沸石并将混合物捏合的一体化片材。
通常，已知使用含有粘合剂(binder)树脂的分散液来将具有抗菌活性或除臭性能的功能性材料附着(或浸渍)到纤维上。例如，公开了包含分散在丙烯酸粘合剂中的银离子的沸石粉末的溶液用于通过将材料浸渍并涂覆到纤维上来获得功能性材料(例如，参见日本专利申请公开号08-246334、日本专利申请公开号10-292268、日本专利申请公开号2017-193793等)。
因此，作为比较示例，使用粘合剂来实施浸渍。通过将不含抗菌和除臭材料的形状记忆聚合物一体化到网中而制成的一体化片材使用粘合剂以2g/m2的量浸渍含银离子的沸石进行加工。作为丙烯酸粘合剂树脂，由Sinanen Zeomic有限公司提供的丙烯酸粘合剂“SZ-70”用于分散35重量％的含银离子的沸石。
洗涤试验如下进行：首先，将3g香波溶解在2升30℃的温水中，并将试验件浸入。然后，通过在水中上下推动试验件，将试验件的前侧表面和后侧表面同等地洗涤30秒，并将水排出。然后，用2升30℃的温水冲洗试验件30秒，用毛巾夹住试验件除去水。然后，使用干燥器在60℃的温度下干燥试验件10分钟。在本实验中，洗涤前30分钟内实现的除臭效果被假定为100％，并且洗涤被重复几次以检查每次洗涤后30分钟内除臭效果保持多少。
图24是示出使用根据本实施例的三维成形设备形成的一体化片材的耐洗性试验结果的图。
在洗涤试验中，对于在本示例中混合了含银离子的沸石并且捏合了该混合物的一体化片材(由虚线表示)，几乎没有观察到除臭效果的恶化。另一方面，对于使用粘合剂进行浸渍的比较示例(由实线表示)，除臭效果急剧恶化。
(评价3：抗菌活性试验)
现在将讨论使用根据本实施例的三维成形设备形成的一体化片材的抗菌活性。
从人体释放的大多数有气味的物质是由于生物代谢产生的，并且是在被代谢之前是体内蛋白质的一部分的化合物。通过本发明的抗菌机理，银离子和锌离子被结合到细菌中，并与含硫和含氮的蛋白质结合，从而抑制电子传递系统活性并破坏蛋白质的较高级结构。考虑到这些事实，除臭作用与抗菌作用密不可分。也就是说，本发明的抗菌能力是一种“主动”作用，其中银离子或锌离子被细菌洗脱和吸收，而除臭能力可以被看作是一种“被动”作用，其中根据本发明的实施例和变型的一体化片材对已经进入一体化片材的有气味物质起作用。
路易斯酸(如银和锌离子)杀灭细菌和除臭的能力取决于与各种路易斯碱形成化学键的能力。
如现在将描述的那样评价抗菌活性。根据日本工业标准(JIS)L 1902“试验纺织品的抗菌活性和功效”来评价抗菌活性。
在1/20NB的细菌悬浮液浓度、0.2ml的细菌液滴体积、37±1℃的储存温度和18±1小时的储存时间的条件下进行抗菌活性试验。抗菌活性的存在与否通过由下面所示的公式计算的杀菌活性值来评价。如果杀菌活性值为0或更高，则认为该一体化片材具有抗菌活性。
A：在未处理的织物中接种后立即分散细菌后收集的细菌数量
B：在处理过的织物中培养18小时后分散细菌后收集的细菌数量
杀菌活性值＝log A/B
抗菌活性试验的结果如表5所示。当使用沸石和活性炭时，几乎没有观察到抗菌活性，而当使用过渡金属氧化物时，观察到抗菌活性。当使用含有过渡金属离子的沸石时，观察到高抗菌活性。
[表5]
Figure BDA0003750963770000301
(有利效果)
根据本实施例，具有贴合身体特性的形状记忆聚合物被用于一体化片材中，其中树脂与织物或网形式的片材形成一体化，因此，一体化片材被设计成贴合人体。形状记忆聚合物紧密地粘附到织物或网上，并且不容易剥离，因此，一体化片材具有可靠性。此外，根据本实施例，一体化片材可以低成本容易且快速地成形。根据本实施例，除了这样使用具有贴身性能的材料之外，还可以提供一种功能组合产品，其抑制微生物生长，防止产生令人不快的气味，具有足够的透湿性，并且对于人体运动是耐用的。
织物或网形式的片材是基底材料的一示例。形状记忆聚合物是树脂主要材料的一示例。
已经参照实施例描述了成形设备、成形方法、组合产品、组合产品制造方法、假发基底、假发和假发制造方法。然而，本发明不限于这些实施例。在不脱离本发明的精神的情况下，可以修改每个实施例。例如，可以结合关于实施例和其他元件描述的结构。
本国际申请要求2020年1月22日提交的日本专利申请号2020-008112和2020年3月31日提交的日本专利申请号2020-063092的优先权。日本专利申请号2020-008112和日本专利申请号2020-063092的全部内容通过引用结合于此。
附图标记描述
1 三维成形设备
20 成形台
30 挤压装置
31 圆筒31h圆筒加热器
32 成形喷嘴
32h 喷嘴加热器
33 螺杆马达
34 螺杆
40 控制装置
101 三维成形设备
120 成形台
130 排出模块
200，201 假发基底
210 基底网
220、221 成形层
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开号2018-167405

Claims (21)

1.一种成形设备，该成形设备被配置成使用成形材料在放置在成形台上的目标上形成成形产品，该成形设备包括：
成形单元，该成形单元被配置为将成形材料排出到目标上；和
控制单元，该控制单元被配置为基于目标的特征值来控制目标和成形单元之间的距离。
2.根据权利要求1所述的成形设备，其中
特征值至少包括目标的厚度和孔隙率。
3.根据权利要求2所述的成形设备，其中
目标和成形单元之间的距离g(mm)满足由公式1定义的条件，
[公式1]
Figure FDA0003750963760000011
其中
t(mm)表示厚度，PS(％)表示孔隙率，FR(mm3/s)表示成形单元的流量，v(mm/s)表示成形单元的线速度，以及d(mm)表示成形单元的延伸端直径。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的成形设备，其中
目标是织物或网形式的片材。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的成形设备，其中
所述成形单元包括被配置为供应成形材料的圆筒、螺杆和设置在圆筒处的加热器，和
其中供应到圆筒内部的成形材料被加热并熔融。
6.一种使用成形材料对放置在成形台上的目标实施成形的成形方法，该成形方法包括：
控制所述目标和成形单元之间的距离，所述成形单元被配置为将所述成形材料排出到所述目标上，以使得所述距离变成基于所述目标的特征值的距离；以及从所述成形单元排出所述成形材料。
7.根据权利要求6所述的成形方法，其中
成形材料包括来自以下中的任一个：1)纵向弹性模量为5MPa或更小的树脂，2)玻璃化转变温度为40℃或更小的树脂，和3)形状记忆聚合物。
8.一种用于制造组合产品的方法，在该组合产品中，基底材料和树脂被一体化，该方法包括
控制所述基底材料和成形单元之间的距离，所述成形单元被配置为将树脂排出到所述基底材料，以使得所述距离变成基于所述基底材料的特征值的距离；以及从所述成形单元排出所述树脂，
其中，该树脂包括来自以下中的任一个：1)纵向弹性模量为5MPa或更小的树脂，2)玻璃化转变温度为40℃或更小的树脂，和3)形状记忆聚合物。
9.根据权利要求8所述的用于制造组合产品的方法，包括
将树脂排出到基底材料上，以使得树脂具有期望的形状。
10.一种组合产品，其中基底材料和成形为具有期望形状的树脂被一体化，
其中，该树脂包括以下中的任何一个：1)纵向弹性模量为5MPa或更小的树脂，2)玻璃化转变温度为40℃或更小的树脂，或3)形状记忆聚合物。
11.根据权利要求10所述的组合产品，其中
期望的形状是网形状。
12.根据权利要求10或11所述的组合产品，还包括功能材料。
13.根据权利要求12所述的组合产品，其中
功能性材料是具有抗菌活性或除臭性能的材料。
14.根据权利要求12或13所述的组合产品，其中
功能材料是选自沸石、过渡金属氧化物和活性炭这三种材料中的至少一种材料。
15.根据权利要求10-14中任一项所述的组合产品，具有其中所述基底材料和所述树脂被一体化的片材形状。
16.根据权利要求10-15中任一项所述的组合产品，其中
基底材料是织物或网形式的片材。
17.一种假发基底，包括
根据权利要求10-16中任一项所述的组合产品。
18.一种假发，包括：
根据权利要求17所述的假发基底；和
头发材料。
19.一种假发制造方法，该方法包括
改变根据权利要求17所述的假发基底的形状，使得所述假发基底具有与期望的头部形状一致的形状。
20.一种假发制造方法，该方法包括：
形成通过层压成形的头部形状的物理模型；和
改变根据权利要求17所述的假发基底的形状，使得所述假发基底具有与所述头部形状的物理模型一致的形状。
21.一种假发基底，其中基底材料和树脂被一体化，其中
基底材料包括织物或网形式的产品，
该树脂具有网形状，与基底材料一体化，并包括以下中的任何一个：1)纵向弹性模量为5MPa或更小的树脂，2)玻璃化转变温度为40℃或更小的树脂，或3)形状记忆聚合物。
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