TW202100623A - 自發性模板成型 - Google Patents

Abstract

一個三維組件在簡化成型作業中生產，將可膨脹基材(稱為胚料)加熱到其黏合材料熔點後壓縮熱黏合不織布，之後將壓縮的不織布冷卻，使其黏合材料硬化並將不織布纖維以具儲存動能的壓縮構造固定在一起。板子之形成可利用將二或多塊胚料層疊在一起及/或將胚料與其他材料(包括非膨脹材料)層疊在一起。數塊板子(胚料)可置入用於要製造的組件之模具的部分，板子在垂直、相鄰或甚至隨意方向疊置。此外，板子或胚料可切割形成可置入模具的部件所需形狀。在對模具中的板子或胚料或部件加熱後，黏合材料熔化，以允許不織布材料在一或多個方向膨脹，因而充滿整個模具或部分。在冷卻下，黏合材料再度硬化，並從模具取回模製組件。取決於所用板子性質，亦即其在材料和構造上可相同或不同，可用調整方式達到模製組件的物理性質。例如，一座椅或床墊可包括不織布膨脹後較軟頂層，下方為一層相對較硬的垂直疊置不織布或其他材料等等。而使自發式板子膨脹的蒸汽加熱改良，係利用控制用來膨脹可膨脹基材的蒸汽進入模具之速率，以及在可膨脹基材膨脹後對模具施加蒸汽壓力。

Description

自發性模板成型

相關申請案交叉參考

本申請案主張2020年2月12日提申之美國暫時申請案62/975,326號、2020年2月4日提申之美國暫時申請案62/970,060號、2019年7月26日提申之美國暫時申請案62/879,029號、2019年4月23日提申之美國暫時申請案62/837,235號及2019年3月19日提申之美國暫時申請案62/820,294號之優先權，各申請案之完整內容在此併入以供參考。

本發明一般係關於三維物體或其部分之成型，尤關於一種使用壓縮不織物材料做為一模具內的可膨脹基材的製程，以及在一簡化生產製程中用這些可膨脹基材生產包括座椅(汽車座椅、飛機座椅、船上座椅、辧公椅及其他傢具)、床墊等各種組件。另外，本發明之觀點包括提供具有定製性質的組件，其係藉由將可膨脹基材與具不同組分的其他可膨脹基材一起成型、將可膨脹基材與其他組件(毛氈、金屬、木材、稻草、橡膠、發泡體)一起成型，或將可膨脹基材與不同構造(例如相交、偏置等等)的其他可膨脹基材或不同尺寸和形狀的可膨脹基材一起成型，或依據不同配方將可膨脹基材一起成型。

聚氨酯(PU)是一種熱固性塑膠，其為異氰酸脂與最簡單形式的多元醇反應的產品，其他成分因不同理由在反應中加入，其中例如催化劑、發泡劑、鏈伸長劑、交連劑、色素及填料可用來依據顧客需求調整終端產品。混合的成分注入一個完全或部分封閉的空腔中，其將使最後的聚氨酯產品成形。

多年來已使用聚氨酯(PU)發泡體做為車子座椅、床墊、傢具等物中的緩衝材料，這些材料有成本、製造及其他優點。然而，已有努力要用可織的不織布材料來取代聚氨酯發泡體。可織的不織布材料(稱為“不織布”)在重量、成本和性能上具有優點。性能上，例如在一個人附近的不織布(例如靠近他或她的背部或臀部之車子座椅、靠近一個人的身體的床墊等等)為該人提供更舒適的感覺，亦即其會“較涼”，因為空氣能通過不織布，使得該人不會流很多汗。另外，不織布在“硬度”和較佳支撐因素方面可提供優點，讓不織布材料比PU發泡體在坐或躺方面相對更舒服。

聚氨酯之生產一般有不可忽視的健康、安全及環境上的衝擊，衛生及公共服務部的國家毒物計畫將甲苯二異氰酸酯(TDI,CAS No.26471-62-5)列為“合理地預期為人體致癌物”¹。甲苯二異氰酸酯“主要是用來製造撓性聚氨酯發泡體，以用於傢具、寢具、及汽車和飛機座椅”¹。聚氨酯的生產也有需要處理的各種有害空氣污染物排放點²。因此，聚氨酯加工有數個環境和安全合規要求，而在這個環保意識時代則為不利者。另外，聚氨 酯發泡體不易回收，且在多數場合係在其使用壽命終了時送到堆填區。相反地，所提議的不織布材料可完全回收，並可符合今日具環保意識消費者的目前期待。

對於撓性三維聚氨酯模製部件的需求成長，其變化例如從汽車、航空、航海和傢具到寢具特定組件，以及前述的工業部門，其用途僅限於設計者的想像力，因為聚氨酯可相當容易地調整成終端使用者規格。在內飾和床墊工業之例子，發泡體密度和壓入荷重變形(ILD)是終端使用者必須知道的重要特徵，其可移到汽車、航海和航空座位領域，但是因為耗油量而增加了減重限制。

本發明的一實施例是提供一種新方法來製造模製組件，包括但不限於寢具、傢具、汽車座椅、飛機座椅、船用座椅等等。

本發明的另一實施例是在諸如寢具、傢具、汽車座椅、飛機座椅、船用座椅等等的模製三維物體的製造中使用不織布材料。

本發明的又一實施例是提供蒸汽成型製程改良。

在不織布材料已廣泛用於寢具、傢具及汽車產業之下，本發明人已發展出一種製造/成型製程，其允許三維物體之有效且低成本製造，諸如可能用於寢具、傢具、汽車及其他產業者，其使用由不織布形成的壓縮胚料或板子或切塊。壓縮胚料或板子 或切塊是可膨脹基材，其可以預定模式(例如部件彼此頂部堆置或偏置等等)垂直堆疊置放或任意分布在一模具中，其亦可層疊在具有複合部件的非可膨脹基材，然後分布在模具內。可膨脹基材可有相同尺寸和形狀，或不同尺寸和形狀。另外，有不同組分(例如纖維種類不同、密度不同、垂直重疊纖維層數目不同、有或沒有非可膨脹層之不同)的可膨脹基材可依據設計成要達成製造者目標的配方而用於相同模具。加熱到可膨脹基材中的黏合材料熔點溫度以上，可膨脹基材膨脹而充填模具的全部或部分。加熱之後，三維物體在模具內被冷卻，因而允許黏合材料硬化。因此該製程產生至少一物體，其形狀至少部分是模具界定的結構。

在某些實施例中，可在具可膨脹基材的模具中放置一個鋼、聚合物或木質架體，形成三維物體後，三維物體將黏在或以其他方式結合在鋼、聚合物或木質架體。此方法可例如用於生產車子座椅(椅背或底座)或是用於火車、飛機和船的座椅。類似地，此方法可用來生產寢具(例如床墊、床墊上層物、枕頭等等)，墊子狀模製不織布部件定位以供人躺臥，而架體嵌在裡面。

此方法允許調整要以任何所需方式生產的三維物體之特性，舉例言之，取決於由模具中所用的可膨脹基材組分所決定的“配方”，可生產不同寢具或座具的穩定性或柔軟性。例如，具有不織布材料的較能膨脹層的層疊板可置放在一模具頂部，以便生產一座椅或床的表面層，個人與其接觸時因為空氣能流經膨脹後的不織布料而較軟和“較涼”。

此方法可用來製造幾乎是任何尺寸和形狀的三維物體，唯一的限制似乎是模具本身形狀。

在一例示性實施例中，一個三維物體是由以下製程形成。在熔化黏合材料後，一個不織布材料藉由在壓力下壓縮不織布而形成胚料。在壓縮程序期間的加熱可透過使用熱空氣、烤箱、感應線圈、紅外線、或其他提供熱能的手段。在被壓縮狀態下，不織布被冷卻，以便讓黏合材料再硬化(固化)，這可通過除熱及/或將冷空氣吹過胚料而簡單地完成。如此形成的胚料典型上的高度實質上小於不織布初始原料(例如預壓總成厚度的10%~50%；然而可使用不同厚度，首要要求是壓縮後尺寸至少小於不織布原始尺寸(其高度、寛度或長度)，較佳為小50%，小60%，小70%，小80%，小90%等等)。

若有需要，胚料可層疊在一起形成板子，或者胚料可與非可膨脹材料層疊在一起，諸如發泡體、織物(例如針織材料)、橡膠、金屬、金屬合金、聚合材料、陶瓷材料及紙材。若有需要，這些板子可利用CNC機器、銑床、剪刀或其他適當裝置而切割形成具有特定尺寸和形狀的部件。

胚料、板子或部件皆為“可膨脹基材”，在某些運用中，可膨脹基材可置放於一模具，以模製所需三維物體的形狀。精確切割部件的優點是製造者可將部件依序疊在模具中，使得在加熱下可利用一已膨脹基材將模具填滿(或至少部分填充所需區域)。然而，在其他應用中，一定數目的板子可簡單任意放入模具 內，取決於製造者規格，可膨脹基材可依特別順序置入模具內，以在一旦製成時得到三維物體不同特性(例如頂部和側面較軟而中間較硬等等)。這些特別順序，以及壓縮的不織布材料的選擇，以及要被併入模具中的任何非可膨脹材料，可視為將造成生產具調整的特性之三維物體的“配方”。例如，不同配方應可用於生產堅硬或柔軟床墊，或堅硬或柔軟座椅。

如前所討論，一架體或其他裝置，或簡單地其他材料，例如一金屬支撐架等等，亦可併入模具內，使得一旦製造成的三維物體固著或以其他方式連接到架體、裝置或材料。在模具部分被可膨脹基材填充時，模具被加熱，加熱使黏合材料變軟(亦即熔化)，這允許不織布纖維儲存的動能釋出，亦即不織布纖維在至少一維度(例如其被壓縮的維度)膨脹回到不織布材料在不織布壓縮之前的原始構造。取決於模具的充滿度，可膨脹基材將膨脹到充滿模具內部，且將呈現模具輪廓(例如平坦表面、彎曲表面等等)。膨脹之後，模具可冷卻(例如利用施加冷空氣、真空或其他方式)，且三維物體可從模具中取回。

本發明的其他觀點係針對可膨脹基材成型之改良，可在導入蒸汽熱之前藉由加壓空氣將模具壓縮而改良蒸汽加熱，接著允許蒸汽在減速下(藉由將一部分壓縮空氣排出模具)進入模具，當壓縮空氣排出模具外，加壓蒸汽允許流入模具內。預壓程序允許更均勻地施加蒸汽給模具中的可膨脹基材，並降低或消除對可膨脹基材之損害，而損害可能因為快速移動蒸汽和蒸汽合力 而造成。此外，蒸汽加熱之改良藉由使用一真空泵系統來協助在施加蒸汽熱給可膨脹基材後，將濕氣移除、蒸汽移除及相關熱移除。使用真空泵系統的另一結果包括可膨脹不織布改良為更均勻的膨脹。較佳者為模具被加熱到幾乎與導入模具的高壓飽合蒸汽的溫度相同，然而，排出的蒸汽留給要製造的三維物體大量殘餘熱，導致很難在沒有損害下將物體移出模具。藉由使用真空乾燥，模具中可能來自蒸汽或可膨脹基材本身中的某些材料的水可在低溫下蒸發。由於在施加蒸汽熱結束時在模具內施加真空壓力，殘餘濕氣從可膨脹不織物基材快速地蒸發，允許吸收產品的潛熱，因而允許三維產品更容易地從模具移除。此外，施加真空壓力亦允許可膨脹不織布基材更均勻膨脹。

10:不織布

12:不織布

14:不纖布

16:胚料

20:可膨脹基材

22:模具

24:機械臂

26:輸送帶

28:加熱站

30:膨脹後基材

31:可膨脹基材

32:胚料

32’:胚料

32”:胚料

33:可膨脹基材

34:胚料

34’:胚料

34”:胚料

35:非可膨脹層

35’:非可膨脹層

40:板子

41:板子

42:板子

43:板子

44:板子

45:板子

46:板子

48:模具

49:非可膨脹材料

50:部件

60:架體

62:模具

64:板子

64’:板子

66:板子

66’:板子

圖1為一纖維不織布材料的例示性等角視圖。

圖2為垂直重疊的纖維不織布材料的例示性側視圖。

圖3A和3B為概示側視圖，顯示纖維不織布材料在施加熱和壓力後增加密度和被壓縮，接著被冷卻以使黏合材料硬化，同時纖維不織布材料在其被壓縮狀態。

圖4A和4B顯示一簡化製程方法，其中置放在用於一床墊的模具內的可膨脹材料通過加熱而膨脹形成可從模具取回的床墊(或其他需要的三維物體)。

圖5A和5B為概示圖，顯示可膨脹板子的層疊後不同疊層，圖5A顯示沒有非膨脹層的一板子，圖5B顯示具有一或多層 非膨脹層的一板子。

圖6顯示一模具，其具有一些彼此疊在一起的板子，其他板子垂直地置放在模具內。

圖7顯示一模具，一架體定位在模具內，模具內有複數塊板子。

圖8A~8C為流程圖，陳述依據本發明的可膨脹基材的蒸汽成型之改良。

圖1顯示一不織布10材料的一例子，特別言之，本發明關於常稱為熱黏合不織布材料之使用，其中一纖維物質(亦即非“針織”或“編織”者)具有相鄰纖維於不同位置利用黏合材料結合在一起，不織布10具有高度、寛度和長度之維度(亦即其性質上為三維)。

“不織布”為利用數種手段的任一種結合在一起的自然及/或人造纖維或絲所製造的一片、匹或絮。不織布產品的製造已詳細描述在寇克-歐斯麥化學百科全書(Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology)的“不織布紡織物”(1984年7月第3版第16卷，約翰‧懷利及尚，第72-124頁)及1988年11月卡洛尼亞學術出版社出版的“不織布織物”。不織布在商業上可由數個製造商處取得。

圖2顯示垂直重疊的不織布12材料的一例子，垂直重疊可利用業界已知方法來進行，例如US 2008/0155787和US 7,591,049中所述，其內容在此併入以供參考。垂直重疊的不織布在商業上可由數個來源取得。由於重疊的構造，如圖2中所示者，不織布12在垂直方向更具剛性和彈性。

可用於依據所請求發明的不織布之纖維範圍大且包括任何纖維狀網絡，其在未造型環境中被加熱時在任何方向(亦即在垂直、水平或側向的至少其中一方向，且可能在所有方向)將膨脹至少5%。不織布能從數個商業來源取得，且可為垂直重疊構造或任意構造。當垂直重疊(V-Lap)製造的板子/胚料在一模具中膨脹且其方位相反於例如一個人的背部或臀部的重量時，垂直重疊(V-Lap)構造在支撐或舒適方面可提供一些優點。在實施本發明時，較佳使用V-lap不織布，且較佳地壓縮以形成板子，如下文將描述者。V-lap不織布一般將從原始高度尺寸壓縮50%、60%、70%、80%、90%等等，且在後續加熱下將能膨脹回到其原始高度尺寸或超過之。

本發明中實施的不織布通常上是從一纖維物質中製造，纖維包括黏合纖維及一或多個其他纖維，黏合纖維的熔點低於該一或多個其他纖維的熔點或分解溫度，亦即黏合纖維通常熔點為80~150℃〔聚酯是用於生產不織布的黏合纖維通常例子(彈性聚酯黏合纖維的例子包括商業上可從帝人株式會社、東麗化學韓國株式會社及匯維仕株式會社分別取得之ELK®、E-PLEX®及EMF型高彈性LMF)〕。一旦黏合纖維熔化，其一般沿著該一或多個其他纖維的外側黏著，在冷卻時將硬化以產生不織布，其主要 是該一或多個纖維物質中鄰近的纖維於不織布不同位置利用藉由黏合纖維熔化及再硬化所形成的黏合材料而固定在一起。這些不織布通常稱為熱黏合不織布，在本發明實施的熱黏合不織布將具有重量百分比至少5%的黏合材料，該一或多個其他纖維的重量百分比可高達95%。取決於物品製造者需求，黏合材料可構成不織布重量的5~50%，其餘為該一或多個其他纖維，或者是該一或多個其他纖維及額外材料。舉例言之，其他材料可包括但不限於阻燃化合物、芳香化合物、抗菌化合物或材料(例如銀粒或纖維)、聚合物塗層、金屬或陶瓷粒子等等。阻燃化學品/化合物例子包括但不限於磷酸及其衍生物、膦酸及其衍生物、硫酸及其衍生物、磺胺酸及其衍生物、硼酸、磷酸氫二銨、多磷酸胺、硫酸銨、氨基磺酸銨、氯化銨、溴化銨。

本發明實施中所用的不織布的黏合材料對該一或多個其他纖維的比率差異可以很大，可從黏合材料重量5%，一或多個其他纖維重量可高達95%；黏合材料重量10%，一或多個其他纖維重量可高達90%；黏合材料重量15%，一或多個其他纖維重量可高達85%；黏合材料重量20%，一或多個其他纖維重量可高達80%；黏合材料重量25%，一或多個其他纖維重量可高達75%；黏合材料重量30%，一或多個其他纖維重量可高達70%；黏合材料重量35%，一或多個其他纖維重量可高達65%；黏合材料重量40%，一或多個其他纖維重量可高達60%；黏合材料重量45%，一或多個其他纖維重量可高達55%；黏合材料重量50%， 一或多個其他纖維重量可高達50%；黏合材料重量55%，一或多個其他纖維重量可高達45%；黏合材料重量60%，一或多個其他纖維重量可高達40%；黏合材料重量65%，一或多個其他纖維重量可高達35%；黏合材料重量70%，一或多個其他纖維重量可高達30%；到黏合材料重量75%，一或多個其他纖維重量可高達25%等等。取決於應用，比率可從5：95到95：5。

可用於本發明實施的熱黏合不織布例子包括但不限於：

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的聚酯纖維製成的任何熱黏合不織布，可用於本發明實施的聚酯例子包括但不限於聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)和聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的聚丙烯腈纖維製成的任何熱黏合不織布；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的聚乙烯醇纖維(PVA)製成的任何熱黏合不織布；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的聚四氟乙烯(PTFE)，例如像鐵氟龍，製成的任何熱黏合不織布；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的聚醯胺纖維，例如像尼龍或貝綸(perlon)，製成的任何熱黏合不織布；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的羊毛纖維製成的任何熱黏合不織布；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的椰殼纖維製成的任何熱黏合不織布；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的大麻纖維製成的任何熱黏合不織布；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的亞麻纖維製成的任何熱黏合不織布；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的黃麻纖維製成的任何熱黏合不織布；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的棉纖維製成的任何熱黏合不織布；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的人造絲纖維，例如像嫘縈，製成的任何熱黏合不織布；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的聚乙烯纖維製成的任何熱黏合不織布；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的聚丙烯纖維製成的任何熱黏合不織布；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的克維拉(Kevlar)纖維製成的任何熱黏合不織布；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的Basofil纖維製成的任何熱黏合不織布；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的Belcotex纖維製成的任何熱黏合不織布；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的諾梅克斯(Nomex)纖維製成的任何熱黏合不織布；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的氧化聚丙烯腈(O-PAN)纖維製成的任何熱黏合不織布；

由高達95%的任何丹尼、任何纖維長度的天絲(Tencel)纖維製成的任何熱黏合不織布；及

由高達95%的上述任何纖維混合物或具其他有利纖維的任何纖維混合物製成的任何熱黏合不織布，有利纖維為例如提供抗菌的銀纖維、玄武岩纖維、天然纖維(例如棉、苧麻、椰纖維、大麻、蕉麻、劍麻、木棉、黃麻、亞麻(flax)、亞麻絲(linen)、紅麻、椰殼纖維、鳳梨纖麻、羊毛、羊絨和絲)、人造纖維(例如聚酯、尼龍、丙烯酸、醋酸鹽、聚烯、密胺纖維、彈性體纖維、聚苯并咪唑、芳綸纖維、聚烯亞胺纖維、改性丙烯酸、聚苯硫醚纖維、氧化聚丙烯腈(PAN)纖維、碳纖維、酚醛纖維、製成的纖維素纖維(例如嫘縈、萊賽爾(lyocell)、竹纖維、天絲(Tencel)和木代爾(Modal)、及製成的阻燃(FR)纖維素纖維(例如Visil.RTM.(樹脂轉注成型)，安芙賽阻燃纖維(Anti-Fcell),Daiwabo公司的電暈纖維(Daiwabo’s Corona fibers)，安芙麗阻燃纖維(Anti-Frayon),Sniace公司的阻燃嫘縈，及蘭精阻燃纖維(Lenzing FR))。

亦請注意空心纖維，例如空心聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，可用於本發明實施的不織布。另外，本發明實施中有用的不織布可用複合纖維(有時稱為皮芯纖維)來形成。用來生產本發 明實施中有用的不織布的黏合纖維包括皮芯纖維，皮是聚酯或其他低熔點材料。

應不能用於本發明實施的不織布例子包括：

由在黏合纖維熔點或更低溫度熔化的纖維製成的任何熱黏合不織布；及

由單一黏合劑製成的任何熱黏合不織布。

圖3A概示不織布14在壓縮前的高度尺寸，圖3B概示壓縮後高度尺寸實質上較小，且壓縮產品在此稱為一胚料16。在本發明一實施例中，製作胚料16是將不織布14加熱到黏合材料熔點以上，將纖維固定在一起，並在至少一維度對不織布14施加壓力。在不織布被壓縮後，不織布被冷卻，且允許黏合材料再硬化(亦即固化)，以在胚料16的壓縮狀態將纖維固定在一起。胚料16高度尺寸可為未壓縮狀態的不織布14高度一半至十分之一(甚至更小)，例如原始高度尺寸的50%、40%、30%、20%、10%等等。胚料16中的纖維有效地具有儲存動能，因為胚料16中的纖維方向不是在其原先不織布14形式時的自然方向。圖3A和3B顯示高度尺寸上的壓縮，請了解壓縮可在高度、寛度和長度尺寸的任一者或一或多者進行。冷卻胚料16使黏合材料硬化之進行可簡單地藉由熱移除、將空氣吹過胚料16或以其他手段冷卻，所需要的是使溫度降到黏合材料熔點以下而使其再硬化。如下文中將更詳細討論。再者，胚料16可層疊到其他胚料及/或其他非膨脹材料。

圖4A和4B顯示一簡化生產平台，其用以製造例如床 墊，依據本發明的一觀點，請了解大部分的任何其他三維物體(例如汽車座椅等等)可通過使用相同製程的相同生產平台來製造。在圖4A中，一可膨脹基材20(例如一胚料、一板子、一切割部件及/或這些的混合物和倍數個的其中一或多個)被置入或落入一模具22中，此可藉由手動或一機械臂24。將模具22關閉，之後利用例如輸送帶26送到一加熱站28。為了例示性目的，所示加熱站28有複數條管子以將熱空氣及/或蒸汽吹入模具22；然而，加熱站28可為一烤箱，或讓溫度上升到可膨脹基材20中的黏合材料熔點以上的其他裝置。一旦黏合材料熔化，可膨脹基材20允許膨脹回到原始狀態。如此進行時，可膨脹基材20可膨脹充滿模具的全部或一部分(圖4B中可看到整個模具被充滿)。圖4B顯示模具22在通過加熱站28後被冷卻和打開，且包括一膨脹後基材30。例如在床墊製造或汽車座椅製造程序中，膨脹後基材30可膨脹到配合模具20內部輪廓(例如平坦、彎曲等等)。冷卻可在加熱站28進行，可利用冷風或水、真空泵系統，或簡單地等待模具22冷卻下來。在冷卻期間，黏合材料在溫度掉到熔點以下時固化，使膨脹後材料30固定在一起成為一個模製三維物品。

圖5A顯示形式為一塊三層板子的一可膨脹基材31，其個別的胚料32、32’和32”可為上述圖3B所示的胚料結合在一起。胚料32、32’和32”的尺寸和形狀可為圖5A中所示者，或者其可有不同尺寸和形狀，取決於要生產的物品的模具和製造條件。此外，胚料32、32’和32”彼此有相同的纖維和黏合劑以及相同的纖維對黏 合劑之比率。或者，取決於製造者需求，胚料32、32’和32”可有不同的纖維構成對黏合材料之比率，或各層可有不同的纖維或組群。例如，若有需要底部胚料32”膨脹小於或大於頂部胚料32時，可以用不同胚料32、32’和32”。例如，胚料32、32’和32”的一或多個可由垂直重疊(V-Lap)不織布形成，而胚料32、32’和32”的一或多個可由非垂直重疊不織布形成。或者，胚料32、32’和32”的一或多個可由非可膨脹材料(例如紙、金屬、聚合物、陶瓷、發泡體等等)製成。

圖5B顯示形式為一塊五層板子的一可膨脹基材33，類似於圖5A，可膨脹基材33具有三個胚料34、34’和34”，且胚料34、34’和34”的尺寸、形狀、纖維構成、及纖維對黏合材料之比率(重量百分比)可相同或不同。然而，圖5B亦包括非可膨脹層35和35’，其彼此可為相同或不同。非可膨脹層35、35’可為幾乎任何材料，包括但不限於發泡體、織物、橡膠、金屬、金屬合金、聚合物、陶瓷、稻草及紙材料。這些非可膨脹層可加以選擇以提供要製造的三維產品之特性(例如剛性、抗水性、耐火性、磁性、抗輻射性等等)。各層可層疊在一起，以形成板子形式的可膨脹基材33。圖5B的可膨脹基材33和圖5A的可膨脹基材31可用與圖4A和4B中的可膨脹基材20之相同方式模製。

圖6顯示可置放在一模具48中的複數塊板子40、41、42、43、44、45和46，其可置放於彼此的頂部或垂直放置。在模具48中，板子40、42和45可在模具48中垂直膨脹，而板子41、43、 44和46可在模具48中橫向膨脹。板子在模具48中的安排可整齊置放或方向隨意(例如落入)。圖6亦顯示形式為一圓形“部件”50的一可膨脹基材，部件50可利用CNC機器、剪刀或可將一板子切成任何需要的形狀(例如圓形、多邊形或無定形)的一些其他切割裝置來製作。部件50可靠近板子40，且尺寸與板子40不同。圖6展示依據本發明的實質任何可膨脹基材20(胚料、板子或部件)得以模製，且一或多個可膨脹基材20可用於任何模製作業，且其可依特定順序(例如用以達到三維物體特定性質)或依隨意順序和位置放入模具48內。而且，由圖6可清楚看到非可膨脹材料49亦可置入模具48中可膨脹基材20不會膨脹充滿的區域，例如一塊發泡體或一片木材可放在板子45下方。這些方法有利地允許個人將最終產品客製化到所需特徵，例如尺寸、觀感和堅固性。

圖7顯示延伸進入一模具62的一架體60，在模具62內有二塊垂直方向的板子64和64’及二塊水平方向的板子66和66’。如上所討論，板子64和64’及66和66’可有相同或不同的尺寸、形狀、纖維構成、或纖維對黏合材料之比率(重量百分比)。圖7顯示模具62中的板子，亦可使用其他形式的可膨脹材料，包括部件50(見圖6)或胚料16(見圖3B)。二塊水平方向的板子66和66’分別置於架體60的上方和下方，架體60可為金屬、金屬合金、陶瓷、木材或一些其他非可膨脹材料。一旦圖7中的板子膨脹，可從模具62中取出的三維物體將具有固定在它裡面的架體60，架體60將黏結或以其他方式固定在可膨脹基材。

在一實施例中，依據本發明的三維複合物是利用包含下列步驟的一方法製作：

1)從不織布短纖維和黏合纖維產生二或多個胚料；

2)在熱的情況下將該二或多個胚料壓縮到一預定厚度，以形成一塊板子；

3)將板子切成一預定二維形狀，以製作一部件；及

4)在一模具內加熱部件，以產生一個三維複合物。

在一實施例中，可將依據最終產品功能(性質)挑選的一或多個特別選擇的短纖維混合，以形成一受控物質。受控物質是以特定的短纖維對黏合纖維重量百分比率來製作，不織布短纖維和黏合纖維被摻雜，使得黏合纖維濃度為約90%(重量百分比)到5%(重量百分比)，例如約10%~80%的黏合纖維，例如10%、20%30%、40%、50%、60%、70%或89%(重量百分比)。在一實施例中，特別選擇的黏合纖維為聚酯黏合纖維，而短纖維為聚酯短纖維。在另一實施例中，特別選擇的成捆黏合纖維為低熔點生物成分聚酯短纖維，而其他選擇的成捆短纖維為聚酯短纖維。在又一實施例中，有二個特別選擇的成捆黏合短纖維，亦即一低熔點生物成分聚酯短纖維和一彈性黏合纖維，以及其他特別選擇的成捆短纖維。

在一些實施例中，在短纖維和黏合纖維之外可包含其他纖維混合，例如可包含額外的纖維素纖維，諸如嫘縈或人造絲。在一些實施例中，可包含已處理以呈現一或多項性質的纖維， 諸如疏水性、親水性及抗菌性。

在特別較佳實施例中，如此製作的不織布為垂直重疊(V-Lap)不織布。

在一實施例中，一或多個胚料放在彼此的頂部、加熱、然後被壓縮(例如層疊)及冷卻(例如利用周圍空氣)到製作板子的所需整合厚度。胚料被加熱到約300~500℉，例如350~350℉或390~425℉。在另一觀點中，板子厚度小於胚料厚度總和。在另一實施例中，板子被切成二維形狀以製作部件，板子切成二維形狀是利用例如一模板和一液壓機或一自動化雙軸CNC切割機。

圖8A和8B顯示使用蒸汽加熱來對置入或落入一模具中的可膨脹基材時的不同改良，程序包括將蒸汽直接導入模具中，相反於如圖4A中所示的加熱模具外側，圖8A和8B中的類似標號標記類似元件。

特別參閱圖8A，模具較佳地加熱到溫度等於或大致等於將在步驟100導入模具的蒸汽，預熱模具將確保在使用蒸汽來加熱及膨脹置於模具中的可膨脹基材時，加熱將更均勻地從外側到內側，因而可膨脹材料的膨脹將更均勻。如步驟102所示，可膨脹基材置入預熱後的模具，如上文所討論，可膨脹基材可為一或多個胚料、一或多塊板子、一或多個切割部件、及其混合物。如上面所指出者，進料到模具內的可膨脹基材可為相同或不同。據前述製造配方使用不同板子可用來製作三維物體，物體的不同位置有不同性質(例如中心較硬，側面或頂面較軟等等)。在步驟104， 模具關閉，而在步驟106，所有到模具的閥皆關閉(例如蒸汽入口、壓縮空氣入口、排放口等等)。

如步驟108所示，模具內部被壓縮空氣加壓，以配合將被導入模具中的蒸汽之蒸汽壓力，這可利用開啟模具上的一閥及泵入壓縮空氣來達成，亦可使用其他氣體來對模具內部加壓。一旦加壓，在可由氣壓計或其他手段所決定下，用於壓縮空氣的閥在步驟110中再度關閉。

將蒸汽輸入模具空腔的閥在步驟112中緩緩開啟，該閥位置可在模具空腔任何位置，包括空腔的上部、下部和側部。由於以壓縮空氣對模具空腔預壓，蒸汽將不會立即流入模具。亦即，蒸汽壓力將會被模具中的加壓空氣平衡。為了讓蒸汽進入模具，模具空腔中的排放閥在步驟114被緩緩打開到所需位置和期間，這允許蒸汽進入及流經模具內部，因而裡面的可膨脹基材曝露在蒸汽熱，並允許它們膨脹。由於蒸汽進入是以控制方式為之，可膨脹基材的膨脹較均勻，這是製作有品質的三維物體所需者。

在導入蒸汽後，閥在步驟116被關閉，且在步驟118模具保持一段時間，在該期間可膨脹基材膨脹到充滿模具的全部或部分。經過必要時間後，蒸汽在步驟120排出模具，模具在步驟122開啟，且三維物體在步驟124從模具取回。

不必被理論所限制者為，一項核心思想(基於能量守恒、連續方程式、伯努力原理及牛頓第二運動定律)處理模具中發生的流體動力行為(在模製期間)，並增加參數控制，這在目前未 被現有製造方法管理，讓進到系統及從系統排出的能量整體速率慢下來。圖8A顯示先用壓縮空氣將模具加壓到等於蒸汽熱壓力的一個模內壓力，而非允許高壓蒸汽在大氣壓下進入模具。假定模具的輸入蒸汽壓力等於模具內壓力，蒸汽將不會流動，直到啟動一壓力差。藉由稍微開啟排放閥，我們將緩緩地降低模具內壓力，並且蒸汽將在蒸汽熱實質降速下開始流動，讓能量更均勻地施加到不織布可膨脹基材。蒸汽成型發明方法的例示性優點包括可膨脹基材更均勻地膨脹，在不織布基材膨脹後完全填充模具空腔，並可消除因為快速移動蒸汽和其總成力所造成的可膨脹基材之損壞。

圖8B與圖8A相同，除了增加步驟130、132和134。圖8B處理蒸汽在模具中的可膨脹基材留下可觀殘熱之問題，其處理是使用一真空泵系統來協助濕氣、蒸汽及相關熱之移除。已知者是將蒸汽加入較低溫度的環境將造成蒸汽凝結成液態水，鑒於此，蒸汽成型參數通常要求等於高壓飽和蒸汽溫度之模具溫度。在處理凝結問題之際，排放的蒸汽在部件留下大量殘熱，使得難以在無損害之下移除物品。

如圖8B可看到者，在將蒸汽從模具排放蒸汽壓力之後或伴隨排放，在步驟130中，一真空泵被用來在模具中抽真空，在抽真空後，模具在步驟132保持真空壓力一段時間。接著在步驟134，停止真空泵，並在步驟122開啟之前讓模具回到周圍溫度，而部件在步驟124移除。真空乾燥依據的現象是當一液體的蒸汽壓 力降低時，其沸點降低。一液體的沸點定義是液體的蒸汽壓力等於外界壓力，當液體上方壓力降低，需要引發沸騰的蒸汽壓力亦降低，且液體的沸點降低。藉由降低壓力，程序允許在低溫下汽化。殘餘濕氣從可膨脹不織布基材的快速蒸發(由於周圍低溫)從產品本身吸收相變必需潛熱，蒸發所需潛熱幾乎是從可感測熱得到，且由於殘餘濕氣蒸發，產品溫度降低，且產品可冷卻到能從模具安全移除的所需溫度。可膨脹不織布基材較均勻的膨脹方式可預期為與一條麵包較均勻發起來(業界已知在烘焙產品使用真空冷卻)是一致的；這在解決去模問題之餘是所要結果。

圖8C與圖8B類似，但包括額外步驟用於將模具加壓數次(208、210、212和214)、排放蒸汽壓力(216)及對模具施加真空壓力數次(218、220、222和224)。已發現者為，透過在模具內施加蒸汽時對模具進行一或多次控制加壓，及在將部件從模具移除之前控制模具內部的真空壓力施加，不織布可膨脹基材將在模具內更均勻地膨脹。

在圖8B中，請注意利用一氣體(例如壓縮空氣)在步驟108中預壓模具以配合蒸汽壓力設定點，可在可膨脹基材膨脹時提供數優點。圖8C顯示將以交替有序方式達到這些目的之特定製程。特別言之，在步驟208中，利用蒸汽將模具緩緩加壓到一特定蒸汽壓力設定點，如果可膨脹基材要充滿整個空腔，這可在整個模具空腔中進行，或者只在上或下模具中進行，諸如基材只在上或下模具中膨脹。在步驟210中，加壓模具在所需壓力下保持一段 時間。接著降低壓力，降幅較佳為所需設定點的20%~80%，方法是例如藉由將蒸汽一部分從模具排出。此程序在步驟214中重覆2~6次，此程序允許製造者有較大機會將蒸汽能量加到模具，確保施加蒸汽壓力時可膨脹基材較佳且較均勻的膨脹。

在圖8C之步驟216中，蒸汽壓力排出模具，諸如經過上模具中的一孔口，直到模具內部達到外界壓力。接著，於步驟118，在執行真空運作前，模具保持在周圍壓力一段時間。

在圖8C中，在開啟模具之前，在步驟218、220、222和224執行一真空泵運作中。如配合圖8B討論者，真空可將蒸汽殘留在模具中的熱以及可能出現在模具中的水或其他液體拉出。在步驟218中，對模具內部空腔抽真空，這可透過上模具的一孔口或其他手段達成。在步驟220，一旦模具內部達到一選定的真空壓力，該真空壓力維持一段時間，這使膨脹後的可膨脹基材受到一真空壓力，其有助於更均勻地膨脹不織布材料。在步驟222中，停止抽氣，且允許模具回到周圍壓力。在步驟224中，整個程序重覆2~6次，施加真空、模具在真空壓力下保持一段時間、及將真空壓力從模具中排出。施加真空壓力有助於移除可能出現在模具中的污染物，諸如水、其他流體、氣體、碎屑等等。此外，真空壓力協助將過多的熱從模具移除。最後，重覆施加真空壓力導致模具中產生的產品更均勻。

圖8A、8B和8C皆代表在模製自發式可膨脹基材時，可單獨實施或與其他製程結合的不同潛在製程。圖8A說明允許降 低讓蒸汽進入模具之速率，其係藉由用空氣先將模具加壓。圖8B說明在循環尾端增加一真空泵，以協助蒸發冷卻及板子更均勻的膨脹。圖8C顯示可用來增加到系統的能量之一系列蒸汽風(具部分蒸汽排放循環)，及增加熱量及濕氣移除速率的一系列真空循環。

為了執行有效率的真空冷卻，必須遵循數個考量，以確保真空室、真空泵及冷凍系統一起運作，以達到最佳及有效冷卻結果。

真空室：真空室係用來固持要被冷卻的產品，在所述方法中，真空室是容納可膨脹不織布基材的模具。

真空泵：真空泵將容納在真空室(例如模具)中的空氣清空，將熱濕空氣清空造成模具內部壓力降低，由於蒸發冷卻致使產品(亦即膨脹後的不織布物品)及容室內的溫降，當產品中的濕氣在真空室內的真空泵造成的降壓下蒸發時達成蒸發冷卻。要從真空室清除的空氣包括產品周圍的空氣，以及膨脹後不織布物品的開放結構中的空間中的空氣。真空系統應可有適當尺寸，以在可接受速率下降低真空冷卻器中的大氣壓力。尺寸過大的真空系統會增加額外的不必要的設備和操作成本，而尺寸過小的系統可能無法達成循環時間要件。

冷凍系統：用於真空冷卻器的冷凍系統，用來將從被冷卻時的產品蒸發的載熱蒸汽再度凝結，這允許真空系統繼續降低容室內的大氣壓力，造成產品進一步的冷卻。蒸汽的再凝結可防止濕氣進入真空泵，真空泵中過多的濕氣潛在地會在泵中的 潤滑油再度凝結，這導致當要清空容室時的性能和速度降低，而且亦將縮短真空泵的操作壽命。如上述解釋可明顯看出，一真空冷卻系統的各功能組件需要適當設計及尺寸，以防止彼此不利。一真空冷卻器需要一平衡系統來有效率地在可接受的循環時間及具成本效益下執行其工作。

請注意，如文中及後附申請專利範圍中所用，單數形式“一”及“該”包括複數，除非上下文清楚陳述另外者。請進一步注意，申請專利範圍可撰寫成排除任何可選元件。由是，此聲明意欲用來支撐陳述於申請專利範圍中與所請求元件陳述相關的“單獨”、“僅”及類似排它性字眼的陳述，或使用“負面”限制，諸如“其中沒有[一特定特徵或元件]”，或“除了[一特定特徵或元件]”，或“其中未具(包括等等)[一特定特徵或元件]”。

在已提供一範圍值下，請了解在該範圍的上下限之間的各居中值及任何其他所述者或該所述範圍的居中值，直至下限單位的十分之一，除非上下文清楚指出不同者，是包含在本發明內。這些較小範圍的上下限能獨立地包括在較小範圍且亦包含在本發明內，但受限於在該所述範圍中的任何特定排除極限。在所述範圍包括這些極限的一或二者之下，排除這些所包含極限的任一者或二者的範圍亦包含在本發明內。

閱讀本揭示的熟悉此技藝人士將很清楚，文中所描述和說明的每一個個別實施例具有個別組件和特徵，在不偏離本 發明的範圍或精神下，這些組件和特徵可立即分開或結合任何其他數個實施例特徵，任何已述方法可依已述事項順序或依任何邏輯上可行的任何其他順序進行。

本發明以下列非限制性例子進一步描述，其進一步說明本發明，但不是用來且不應解釋成限制本發明的範圍。

例子

例1

為了製造具有堅硬感覺的汽車座墊，三層重量百分比30%的帝人(TEIJIN)6dtex x 64毫米彈性黏合短纖維及重量百分比70%的滙維仕(HUVIS)3d x 51毫米中空乾的共軛捲曲聚酯短纖維，密度每平方米550公克，厚度30毫米，疊在彼此上方。此三層被加熱、壓縮及冷卻成一塊厚度約30毫米的板子，板子被切割，使其符合座墊模具外尺寸，以製成一部件，之後部件置入座墊模具空腔，且模具關閉並加熱到400℉ 150分鐘，在周圍溫度下冷卻90分鐘，足以形成汽車座墊。

例2

為了製造具有長毛絨感覺的汽車座墊，兩層重量百分比30%的帝人(TEIJIN)6dtex x 64毫米彈性黏合短纖維及重量百分比70%的滙維仕(HUVIS)3d x 51毫米中空乾的共軛捲曲聚酯短纖維，密度每平方米550公克，厚度30毫米，疊在彼此上方。此兩層被加熱、壓縮及冷卻成一塊厚度約20毫米的板子，板子被切割，使其符合座墊模具外尺寸，以形成一部件，之後部件置入座墊模 具空腔，且模具關閉並加熱到400℉ 150分鐘，在周圍溫度下冷卻90分鐘，足以形成汽車座墊。

例3

為了製造具有硬B面的汽車椅背，兩層密度每平方米550公克、厚度30毫米、重量百分比30%的帝人(TEIJIN)6dtex x 64毫米彈性黏合短纖維及重量百分比70%的滙維仕(HUVIS)3d x 51毫米中空乾的共軛捲曲聚酯短纖維，疊在一層密度每平方米400公克、厚度20毫米、重量百分比30%的滙維仕(HUVIS)4d x 51毫米低熔點生物成分coPET/PET皮/芯(皮熔點110℃)聚酯短纖維及重量百分比70%的6d x 51毫米再生機械捲曲聚酯短纖維之上方。此三層被加熱、壓縮及冷卻成一塊厚度約30毫米的板子，板子被切割，使其符合椅背模具外尺寸，以形成一部件，部件置入椅背模具空腔，且模具關閉並加熱到400℉ 150分鐘，在周圍溫度下冷卻90分鐘，足以形成具有硬B面的汽車椅背。

20:可膨脹基材

28:加熱站

30:膨脹後基材

Claims (76)

1. 一種製造一或多個三維物體之方法，包括：

   將由一不織布三維物質中纖維構成的一纖維不織布材料壓縮，其係利用該三維物質中至少一些相鄰纖維之間的黏合材料結合在一起，其中該不織布三維物質具有高度、長度和寛度維度，其中該黏合材料的熔點低於該纖維的熔點或分解溫度，

   其中該壓縮步驟包括將該黏合材料加熱到該熔點以上，並對該不織布材料施加一壓力，使得該不織布材料在至少一維度被壓縮到小於該不織布材料的一原始尺寸，及

   其中該壓縮步驟包括在該不織布被壓縮下將該黏合材料冷卻到該熔點以下，使得該纖維利用該黏合材料硬化而結合在一起，

   其中該壓縮步驟從該纖維不織布材料產生一或多個可膨脹基材，其厚度小於該原始尺寸，

   其中在壓縮熔化及後續黏合材料硬化後，藉由加熱一模具外側，該纖維不織布材料將在任一方向膨脹至少5%；

   將一或多個可膨脹基材置放於模具中；

   將模具中的該一或多個可膨脹基材加熱到該黏合材料熔點溫度以上，其中該一或多個可膨脹基材在該至少一維度膨脹，以至少部分填滿該模具，並形成包含一或多個膨脹後基材的至少一物體；

   將該至少一物體冷卻到黏合材料熔點以下，以固化黏合材料而為該至少一物體提供至少部分為模具界定的構造之形狀；及

   開啟模具並取回該至少一物體。
2. 依據請求項1之方法，其中置放步驟包括將多於一個可膨脹基材置放於模具中。
3. 依據請求項2之方法，其中該多於一個可膨脹基材是在模具內疊置於彼此的頂部。
4. 依據請求項2之方法，其中該多於一個可膨脹基材是彼此相鄰地置放在模具內。
5. 依據請求項1之方法，其中該置放步驟包括將與該一或多個 可膨脹基材不同的一或多個材料置放到模具中之步驟。
6. 依據請求項5之方法，其中該一或多個材料是選自由發泡體、織物、橡樛、金屬、金屬合金、聚合物、陶瓷及紙材料組成的群組。
7. 依據請求項1之方法，更包括將一或多個可膨脹基材層疊在一起以形成一或多層的板子之步驟，且其中該置放步驟是經由將該一或多層的板子置放到該模具中而完成。
8. 依據請求項7之方法，其中該一或多個可膨脹基材有相同尺寸和形狀且由相同纖維不織布材料形成。
9. 依據請求項7之方法，其中該一或多個可膨脹基材彼此不同處在於尺寸、形狀或由相同纖維不織布材料形成。
10. 依據請求項1之方法，更包括將一或多個可膨脹基材和一或多個非膨脹基材層疊在一起以形成一或多層的板子之步驟，且其中該置放步驟是經由將該一或多層的板子置放到該模具中而完成。
11. 依據請求項10之方法，其中該一或多個可膨脹基材有相同尺寸和形狀且由相同纖維不織布材料形成。
12. 依據請求項10之方法，其中該一或多個可膨脹基材彼此不同處在於尺寸、形狀或由相同纖維不織布材料形成。
13. 依據請求項10之方法，其中該一或多個非膨脹基材的尺寸和形狀與該一或多個可膨脹基材的至少其中一者相同。
14. 依據請求項10之方法，其中該一或多個非膨脹基材的尺寸或形狀與該一或多個可膨脹基材的至少其中一者不同。
15. 依據請求項10之方法，其中該一或多個非膨脹基材是選自由發泡體、織物、橡樛、金屬、金屬合金、聚合物、陶瓷及紙材料組成的群組。
16. 依據請求項1之方法，更包括以下步驟：

    利用下列任一者形成一或多層的板子：

    將一或多個可膨脹基材層疊在一起，或

    將至少一可膨脹基材和至少一非可膨脹基材層疊在一起； 及

    將該一或多層的板子切成特定尺寸的一或多個部件，且其中該置放步驟是將該一或多個部件置放到該模具中來完成。
17. 依據請求項16之方法，其中該一或多個部件包括垂直、側向或寬度尺寸至少其中一者相同的至少二部件。
18. 依據請求項16之方法，其中該一或多個部件包括垂直、側向或寬度尺寸至少其中一者不同的至少二部件。
19. 依據請求項1之方法，更包括將一裝置或材料定位在模具中之步驟，其中在該至少一物體從模具取回後，該至少一物體黏著或以其他方式固定在該裝置或材料上。
20. 依據請求項19之方法，其中該裝置或材料為一架體。
21. 依據請求項20之方法，其中該架體是由木材、聚合物、陶瓷或金屬製成。
22. 依據請求項20之方法，其中該一或多個可膨脹基材包括至少兩個可膨脹基材，且該置放步驟將至少一可膨脹基材置放在模具內的該裝置或材料的相對側。
23. 依據請求項1之方法，其中該加熱步驟包括：

    利用一氣體將模具加壓；及之後

    在將該氣體的一部分從模具釋放時或之後，將蒸汽導入模具中。
24. 依據請求項23之方法，其中氣體為空氣。
25. 依據請求項23之方法，其中加壓之執行是利用提升模具內壓力到一選定點，將壓力保持在該選定點一段選定時間，減壓到選定點的20%~80%，之後再度加壓模具到該選定點。
26. 依據請求項25之方法，其中加壓、減壓及再加壓的步驟重覆數次。
27. 依據請求項26之方法，其中該數次為2至6次。
28. 依據請求項23之方法，更包括：

    在該加熱步驟後及該開啟步驟前，將該模具內部抽真空壓力；及

    在該冷卻步驟之前、期間或之後，釋放真空壓力。
29. 依據請求項28之方法，更包括在開啟步驟前，重覆抽真空步驟和釋放步驟數次。
30. 依據請求項29之方法，其中重覆抽真空步驟和釋放步驟為2至6次。
31. 依據請求項1之方法，更包括：

    在該加熱步驟後及該開啟步驟前，將該模具內部抽真空壓力；及

    在該冷卻步驟之前、期間或之後，釋放真空壓力。
32. 依據請求項31之方法，更包括在開啟步驟前，重覆抽真空步驟和釋放步驟數次。
33. 依據請求項32之方法，其中重覆抽真空步驟和釋放步驟為2至6次。
34. 一種製造三維物體之方法，包括：

    將一或多個可膨脹基材置入一模具中，該一或多個可膨脹基材每一個是由下列步驟製作：

    將由一不織布三維物質中纖維構成的一纖維不織布材料壓縮，其係利用該三維物質中至少一些相鄰纖維之間的黏合材料結合在一起，其中該不織布三維物質具有高度、長度和寛度維度，其中該黏合材料的熔點低於該纖維的熔點或分解溫度，

    將該黏合材料加熱到該熔點以上，並對該不織布材料施加一壓力，使得該不織布材料在至少一維度被壓縮到小於該不織布材料的一原始尺寸，及之後

    在該不織布被壓縮下將該黏合材料冷卻到該熔點以下，使得該纖維利用該黏合材料硬化而結合在一起，

    其中壓縮從該纖維不織布材料產生一可膨脹基材，其厚度小於該原始尺寸，

    其中在壓縮熔化及後續黏合材料硬化後，藉由加熱模具外側，該纖維不織布材料將在任一方向膨脹至少5%；

    將模具中的該一或多個可膨脹基材加熱到該黏合材料熔點溫 度以上，其中該一或多個可膨脹基材在該至少一維度膨脹，以至少部分填滿該模具，並形成包含一或多個膨脹後基材的至少一物體；

    將該至少一物體冷卻到黏合材料熔點以下，以固化黏合材料而為該至少一物體提供至少部分為模具界定的構造之形狀；及

    開啟模具並取回該至少一物體。
35. 依據請求項34之方法，其中置放步驟包括將多於一個可膨脹基材置放於模具中。
36. 依據請求項35之方法，其中該多於一個可膨脹基材是在模具內疊置於彼此的頂部。
37. 依據請求項35之方法，其中該多於一個可膨脹基材是彼此相鄰地置放在模具內。
38. 依據請求項34之方法，其中該置放步驟包括將與該一或多個可膨脹材不同的一或多個材料置放到模具中之步驟。
39. 依據請求項38之方法，其中該一或多個材料是選自由發泡體、織物、橡樛、金屬、金屬合金、聚合物、陶瓷及紙材料組成的群組。
40. 依據請求項34之方法，更包括將一或多個可膨脹基材層疊在一起以形成一或多層的板子之步驟，且其中該置放步驟是經由將該一或多層的板子置放到該模具中而完成。
41. 依據請求項40之方法，其中該一或多個可膨脹基材有相同尺寸和形狀且由相同纖維不織布材料形成。
42. 依據請求項40之方法，其中該一或多個可膨脹基材彼此不同處在於尺寸、形狀或由相同纖維不織布材料形成。
43. 依據請求項34之方法，更包括將一或多個可膨脹基材和一或多個非膨脹基材層疊在一起以形成一或多層的板子之步驟，且其中該置放步驟是經由將該一或多層的板子置放到該模具中而完成。
44. 依據請求項43之方法，其中該一或多個可膨脹基材有相同尺寸和形狀且由相同纖維不織布材料形成。
45. 依據請求項43之方法，其中該一或多個可膨脹基材彼此不同處在於尺寸、形狀或由相同纖維不織布材料形成。
46. 依據請求項43之方法，其中該一或多個非膨脹基材的尺寸和形狀與該一或多個可膨脹基材的至少其中一者相同。
47. 依據請求項43之方法，其中該一或多個非膨脹基材的尺寸或形狀與該一或多個可膨脹基材的至少其中一者不同。
48. 依據請求項43之方法，其中該一或多個非膨脹基材是選自由發泡體、織物、橡樛、金屬、金屬合金、聚合物、陶瓷及紙材料組成的群組。
49. 依據請求項34之方法，更包括下列步驟：

    利用下列任一者形成一或多層的板子：

    將一或多個可膨脹基材層疊在一起，或

    將至少一可膨脹基材和至少一非可膨脹基材層疊在一起；及

    將該一或多層的板子切成特定尺寸的一或多個部件，且其中該置放步驟是將該一或多個部件置放到該模具中來完成。
50. 依據請求項49之方法，其中該一或多個部件包括垂直、側向或寬度尺寸至少其中一者相同的至少二部件。
51. 依據請求項49之方法，其中該一或多個部件包括垂直、側向或寬度尺寸至少其中一者不同的至少二部件。
52. 依據請求項34之方法，更包括將一裝置或材料定位在模具中之步驟，其中在該至少一物體從模具取回後，該至少一物體黏著或以其他方式固定在該裝置或材料上。
53. 依據請求項52之方法，其中該裝置或材料為一架體。
54. 依據請求項53之方法，其中該架體是由木材、聚合物、陶瓷或金屬製成。
55. 依據請求項52之方法，其中該一或多個可膨脹基材包括至少兩個可膨脹基材，且該置放步驟將至少一可膨脹基材置放在模具內的該裝置或材料的相對側。
56. 依據請求項34之方法，其中該加熱步驟包括：

    利用一氣體將模具加壓；及之後

    在將該氣體的一部分從模具釋放時或之後，將蒸汽導入模具中。
57. 依據請求項56之方法，其中氣體為空氣。
58. 依據請求項56之方法，其中加壓之執行是利用提升模具內壓力到一選定點，將壓力保持在該選定點一段選定時間，減壓到選定點的20%~80%，之後再度加壓模具到該選定點。
59. 依據請求項58之方法，其中加壓、減壓及再加壓的步驟重覆數次。
60. 依據請求項59之方法，其中該數次為2至6次。
61. 依據請求項56之方法，更包括：

    在該加熱步驟後及該開啟步驟前，將該模具內部抽真空壓力；及

    在該冷卻步驟之前、期間或之後，釋放真空壓力。
62. 依據請求項61之方法，更包括在開啟步驟前，重覆抽真空步驟和釋放步驟數次。
63. 依據請求項62之方法，其中重覆抽真空步驟和釋放步驟為2至6次。
64. 依據請求項34之方法，更包括：

    在該加熱步驟後及該開啟步驟前，將該模具內部抽真空壓力；及

    在該冷卻步驟之前、期間或之後，釋放真空壓力。
65. 依據請求項64之方法，更包括在開啟步驟前，重覆抽真空步驟和釋放步驟數次。
66. 依據請求項65之方法，其中重覆抽真空步驟和釋放步驟為2至6次。
67. 一種用來模製一物體之基材，包括：

    至少一胚料或板子，其層疊有至少一其他材料；

    其中該至少一胚料或板子包括由一不織布三維物質中纖維構成的一壓縮的纖維不織布材料，其係利用該三維物質中至少一 些相鄰纖維之間的黏合材料結合在一起，其中該不織布三維物質具有高度、長度和寛度維度，其中該黏合材料的熔點低於該纖維的熔點或分解溫度，

    其中壓縮的纖維不織布材料是由下列步驟形成：

    將該黏合材料加熱到該熔點以上，並對該不織布材料施加一壓力，使得該不織布材料在至少一維度被壓縮到小於該不織布材料的一原始尺寸，接著在該不織布被壓縮下將該黏合材料冷卻到該熔點以下，使得該纖維利用該黏合材料硬化而結合在一起，

    在壓縮熔化及後續黏合材料硬化後，藉由加熱一模具外側，該纖維不織布材料將在任一方向膨脹至少5%，且可膨脹以在模具內加熱下填充整個模具或部分。
68. 依據請求項67之基材，其中該至少一其他材料與該至少一胚料或板子相同。
69. 依據請求項67之基材，其中該至少一其他材料與該至少一胚料或板子有至少一差異。
70. 依據請求項69之基材，其中該至少一差異是選自由形狀和尺寸所組成的群組。
71. 依據請求項69之基材，其中該至少一差異是該至少一其他材料為非可膨脹。
72. 一種製造一個三維複合物之方法，包括下列步驟：

    從不織布短纖維和黏合纖維產生二或多個胚料；

    在有熱的情況下壓縮該二或多個胚料以形成一板子；

    將板子切成為一既定二維形狀以製作一部件；及

    在一模具內加熱部件以產生一個三維複合物。
73. 依據請求項72之方法，其中該至少一胚料的該黏合纖維是彈性黏合纖維或低熔點生物成分黏合纖維。
74. 依據請求項72之方法，其中該至少一胚料的該短纖維是聚酯短纖維。
75. 依據請求項72之方法，其中該至少一胚料的該黏合纖維是彈性黏合纖維，且該短纖維是聚酯短纖維。
76. 依據請求項72之方法，其中該至少一胚料的該黏合纖維是低熔點生物成分黏合纖維，且該短纖維是聚酯短纖維。

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