国民经济行业分类号：
C1921 | C1811 | C1932 | C1821 | C1819 | C1829
发明人：
玛丽亚·因特谢尔奥夫朗 | 菲利普·科恩 | 秦伊度 | 桑艺洲 | 赛维纳·瑞欣·余 | 威廉·本杰明·蒙哥马利·图
摘要：
本发明涉及一种制造包括至少一个三维轮廓的成衣的至少一部分的方法。所公开的方法包括提供纤维和溶剂混合物，所述纤维和溶剂混合物包括纤维和能够引起所述纤维之间产生多个共价键的溶剂。在许多实施例中，当向所述纤维和溶剂混合物提供例如热等催化剂时，形成所述多个共价键。过程可以使用例如3D打印机或模具形式进行。所使用的所述纤维可以是天然的、合成的或者天然和/或合成纤维的共混物。所述溶剂优选地包括离子盐水溶液。
技术问题语段：
目前的制衣过程存在效率低、劳动密集型、废料浪费等问题，导致纺织工业对地球环境造成负面影响。现有的修剪方法需要从一定长度的布上切割出形状再将这些片缝合在一起，需要寻找更高效、更环保的解决方案。
技术功效语段：
本发明的技术效果包括：1）设计者可以使用增材过程来制造成衣，实现传统成衣制造中无法获得的定制能力；2）成衣能够数字化并且易于传送，使得成衣制品可以在任何设备和供应品可用的地方进行本地生产；3）由于减少了对人工劳动的依赖而可能降低成本；4）成衣能够在设计阶段虚拟适配客户，然后被制造以匹配规格。
权利要求：
1.一种制造成衣的至少一部分的方法，所述方法包含以下步骤：
提供水性悬浮液，所述水性悬浮液包含至少一种类型的纤维和至少一种表面活性剂；
使所述水性悬浮液充气以产生泡沫；
提供模具，所述模具包括空隙，所述空隙具有用于服装制品的至少一个三维轮廓，并且所述模具还包括至少一个孔，所述至少一个孔的尺寸被设定成允许液体离开所述模具；
干燥所述泡沫，其中所述泡沫中的所述液体的至少一些通过所述模具中的所述至少一个孔离开所述模具；以及
从所述模具中移除成形的成衣。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将强度剂、泡沫稳定剂和软化剂中的至少一种添加到所述水性悬浮液中。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述泡沫稳定剂存在于所述水性悬浮液中，并且包括氯化钠、纤维素纳米纤维、氧化石墨烯、面粉或滑石粉、例如松香等强度剂、烷基烯酮二聚体、烷基琥珀酸酐、壳聚糖或聚酰胺-表氯醇中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述软化剂存在于所述水性悬浮液中，并且包括甘油、a-甘油单酯、山梨醇、尿素、聚乙二醇和甘露醇中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述模具包括至少一个凹痕，以使所述成衣的至少一部分具有与所述成衣的至少另一部分不同的厚度。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述模具包括为所述成衣提供纹理的多个凹痕。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述空隙限定在模制过程开始时的第一厚度和在所述模制过程结束时的第二厚度，其中所述第一厚度大于所述第二厚度。
8.一种制造成衣的至少一部分的方法，所述方法包含以下步骤：
提供至少一片预形成的非织造材料；
用溶剂、盐和粘合剂中的至少一种浸透所述非织造材料；
将浸透的非织造材料放置在模具中，所述模具包括空隙和至少一个孔，所述空隙具有用于服装制品的至少一个三维轮廓，所述至少一个孔的尺寸被设定成允许液体离开所述模具；
干燥所述浸透的非织造材料，其中所述浸透的非织造材料中的所述液体的至少一些通过所述模具中的所述至少一个孔离开所述模具，得到所述成衣；以及
从所述模具中移除成形的成衣。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述非织造材料中包括纤维素纤维，并且所述溶剂包含以下中的至少一种：A)N-甲基吗啉N-氧化物、尿素与氢氧化钠水溶液，B)硫脲与氢氧化钠水溶液，C)氧化锌与氢氧化钠水溶液，和D)氯化锂与二甲基乙酰胺。
10.根据权利要求8所述的方法，其进一步包含用至少一种反溶剂洗涤所述浸透的非织造材料的步骤。
11.一种制造成衣的至少一部分的方法，所述方法包含以下步骤：
提供纤维溶剂混合物，所述纤维溶剂混合物包含多根纤维和能够引起所述纤维之间产生多个共价键的溶剂；
将所述纤维和溶剂混合物提供至3D打印机；
向所述3D打印机提供数字文件形式的预定设计，使得所述纤维和溶剂混合物以预定图案从所述3D打印机挤出；以及
在所述纤维和溶剂混合物已经从所述3D打印机挤出并且所述多个共价键已经在所述纤维之间形成之后，从所述纤维和溶剂混合物中去除所述溶剂的至少一部分；
其中所述预定设计包括至少一个三维轮廓。
12.根据权利要求11所述的方法，其中当向所述纤维和溶剂混合物提供催化剂时，所述溶剂能够引起所述纤维之间产生共价键。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述方法进一步包含提供热作为所述催化剂以在所述纤维和溶剂混合物中引起所述纤维之间形成多个键的步骤。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所提供的基本上所有所述纤维具有在约0.1cm至约7.5cm之间的长度。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述纤维包括至少一些天然纤维。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述纤维包括全天然纤维。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述纤维包括至少一些合成纤维。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述纤维包括至少一些合成纤维。
19.根据权利要求11所述的方法，其中所述溶剂包括离子盐水溶液。
20.根据权利要求11所述的方法，其中成衣的所述至少一部分包括进入成衣。
21.根据权利要求11所述的方法，其中成衣的所述至少一部分在二次操作中附接到成衣的第二部分。
22.一种制造成衣的至少一部分的方法，所述方法包含以下步骤：
提供纤维和溶剂混合物，所述纤维和溶剂混合物包括多根纤维和能够引起所述纤维之间产生共价键的溶剂；
提供限定至少一个三维轮廓的模具形式；
将所述纤维和溶剂混合物提供至所述模具形式；以及
当所述纤维和溶剂混合物在所述模具形式上时，从所述纤维和溶剂混合物中去除所述溶剂的至少一部分。
23.根据权利要求22所述的方法，其中当向所述纤维和溶剂混合物提供催化剂时，所述溶剂能够引起所述纤维之间产生共价键。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述方法进一步包含提供热作为所述催化剂以在所述纤维和溶剂混合物中引起所述纤维之间形成多个键的步骤。
25.根据权利要求22所述的方法，其中所提供的基本上所有所述纤维具有在约0.1cm至约7.5cm之间的长度。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述纤维包括至少一些天然纤维。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述纤维包括全天然纤维。
28.根据权利要求25所述的方法，其中所述纤维包括至少一些合成纤维。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述纤维包括所有合成纤维。
30.根据权利要求22所述的方法，其中所述溶剂包括离子盐水溶液。
31.根据权利要求22所述的方法，其中成衣的所述至少一部分包括进入成衣。
32.根据权利要求22所述的方法，其中成衣的所述至少一部分在二次操作中附接到成衣的第二部分。
技术领域：
[0003]本发明总体上涉及成衣制造，更具体地，涉及用于制造具有至少一个三维轮廓的服装制品的方法。
背景技术：
[0004]目前的制衣过程一般由5个步骤组成：纤维加工、纱线纺纱、布织造、布切割和将切割的布片缝合在一起。每个步骤都是单独、低效且劳动密集型的过程，在步骤之间通常需要运输材料。废料(例如，被切割但未使用的布)通常被简单地丢弃，从而在该过程中增加浪费。
[0005]事实上，许多人认为目前的成衣生产方法对于地球来说是不可持续的。服装业每年产生全世界人类碳排放的大约8％至10％，大约20％的水污染，以及估计超过1500万吨的纺织废物。这种影响大部分源自上述制造过程中的低效率。
[0006]已经有许多尝试通过选择更好的原材料、定位生产和/或增加回收程序来减轻时尚工业的负面环境影响。虽然这些都很重要，但是它们的益处是受限的，因为目前的修剪方法是从一定长度的布上切割出形状再将这些片缝合在一起。因此，需要解决现有技术中的这些缺点。
发明内容：
[0007]根据本发明的一个方面，公开了一种制造包括至少一个三维轮廓的成衣的至少一部分的方法。在一个实施例中，该方法包含以下步骤：1)提供纤维和溶剂混合物，该纤维和溶剂混合物包括纤维与能够引起纤维之间产生共价键的溶剂相结合；2)将纤维和溶剂混合物提供至3D打印机；3)向3D打印机提供数字文件形式的预定成衣设计，使得纤维和溶剂混合物以预定图案从3D打印机挤出；以及4)在纤维和溶剂混合物已经从3D打印机挤出并且多个共价键已经在纤维之间形成之后，从纤维和溶剂混合物去除溶剂的至少一部分。在一些实施例中，向纤维和溶剂混合物提供催化剂以引起和/或控制纤维之间形成共价键的速率。例如，热通常是合适的催化剂。
[0008]根据本发明的另一方面，公开了一种制造包括至少一个三维轮廓的成衣的至少一部分的第二方法。该方法包括以下步骤：1)提供纤维和溶剂混合物，该纤维和溶剂混合物包括被分解成纤维素的纤维与能够在提供催化剂时引起纤维之间产生共价键的溶剂相结合；2)提供限定至少一个三维轮廓的模具形式；3)将纤维和溶剂混合物提供至模具形式；以及4)提供热量作为催化剂以在纤维和溶剂混合物中引起纤维之间形成多个键。
[0009]根据本发明的另一方面，公开了制造成衣的至少一部分的另一种方法。该方法包括提供水性悬浮液，该水性悬浮液包含至少一种类型的纤维和至少一种表面活性剂，将水性悬浮液充气以产生泡沫，以及提供模具，模具包括空隙，空隙具有用于服装制品的至少一个三维轮廓。模具包括至少一个孔，该至少一个孔的尺寸被设定成允许液体在模制过程中离开模具。将泡沫输送至模具，然后干燥，并且泡沫中的液体的至少一些通过模具中的至少一个孔离开模具。从模具中移除成形的成衣(或其一部分)。
[0010]根据本发明的又一方面，公开了制造成衣的至少一部分的另一种方法。该方法包括提供至少一片预形成的非织造材料，用溶剂、盐和粘合剂中的至少一种浸透非织造材料，以及将浸透的非织造材料置于模具中。模具包括空隙和至少一个孔，空隙具有用于服装制品的至少一个三维轮廓的，至少一个孔的尺寸被设定成允许液体离开模具。在干燥过程中，泡沫被干燥，并且泡沫中的液体的至少一些通过模具中的至少一个孔离开模具。从模具中移除成形的成衣(或其一部分)。
[0011]根据本发明的更进一步的方面，在任何上述实施例中使用的纤维可以包括至少一种或多种类型的天然纤维。可替代地，所使用的纤维可以包括一种或多种类型的合成纤维。在另一个替代方案中，可以使用合成纤维和天然纤维的共混物。
[0012]本发明的一个优点是减少或消除了在传统成衣制造中使用的几个步骤(例如，线制造、编织和切割)，从而得到更加环保和有效的方法。
[0013]本发明的另一优点允许设计者使用增材过程来制造成衣，以实现传统成衣制造中无法获得的定制能力。
[0014]本发明的另一优点是本发明使得成衣能够数字化并且易于传送，使得成衣制品可以在任何设备(例如，3D打印机)和供应品可用的地方进行本地生产。例如，成衣可以根据需要在最终用户的家中生产。
[0015]更进一步的优点是由于减少了对人工劳动的依赖而可能降低成本。
[0016]更进一步的优点是成衣能够在设计阶段虚拟适配客户，然后被制造以匹配规格。
具体实施方式：
[0027]本发明的一个实施例大体由图1中的数字10表示。如图所示，本发明包括服装制品或成衣，其包括至少一个通过使用纤维(优选地为天然纤维)、溶剂和(任选地)催化剂的增材过程而形成的三维轮廓，如本文所述。还具体描述了泡沫形成过程和干纤维成形过程。虽然本发明的方法当然都能够生产大致二维的纤维物体，但是本发明的效用在于能够产生能够形成服装制品的至少一部分的布状材料，其中服装制品在产生时具有至少一个三维轮廓。
[0028]如本文所使用，术语“成衣”和“服装制品”旨在具有相同的普通定义，并且在本公开中将可互换地使用。术语“非织造材料”在本文中是指由在平面中取向的纤维组成的织物，其中纤维、线或纱没有织造成规则图案并且通过物理或化学方式彼此粘合。术语“泡沫稳定剂”在本文中是指用于泡沫的将导致湿的泡沫能够更好地抵抗泡沫结构随时间分离和损失的任何添加剂。术语“软化剂”在本文中是指用于泡沫、纤维或非织造材料的将导致最终材料更具延展性、刚性降低或触感可感知更软的任何添加剂，或其任何组合。术语“强度剂”在本文中是指用于泡沫、纤维或非织造材料的将导致最终材料在干燥或湿润条件下更强或更硬的任何添加剂，或其任何组合。
[0029]在另一实施例中，例如如图2所示，服装制品10包括至少第一组件12和第二组件14，其中至少第一组件12通过本文公开的增材过程之一形成。如图3所示，图2的分离的组件12、14已经在第二过程中彼此附接，从而形成服装制品。尽管图1至3所示的实施例涉及裤子，但是本发明可应用于已知由人穿着的任何类型的服装制品，包括但不限于衬衫、短裤、连衣服、裙子、裤子、袜子、鞋类、背心、毛衣、围巾、帽子、手套、连指手套等。
[0030]本发明的方法包括提供包括纤维和溶剂的纤维和溶剂混合物，然后进行形成三维成衣的至少一部分的成形步骤(下面讨论)。在一些实施例中，在许多实施例中在形成步骤期间提供催化剂，以引起、促进或增强溶剂与纤维之间的化学反应，化学反应导致纤维之间的化学键合。本发明的形成步骤可以在任何已知方法中进行；然而，具有至少一个三维轮廓的成衣(或其部分)的三维打印和/或模制是优选的。可替换地，可以使用键合剂或胶水代替溶剂。
[0031]纤维可以是天然的或合成的。在天然纤维的情况下，可以使用原生的或回收的植物基材料，例如棉花、亚麻、大麻、粘胶纤维、木材、木棉、软木、农业废物、纸、细菌纤维素等。替代方案是菌丝体、胶原和羊毛/毛发。在使用之前，纤维的尺寸可以减小和/或分解为纤维的基本结构组分。例如，在某些植物基天然纤维的情况下，纤维可被分解成纤维素。在其它实例中，例如合成纤维，纤维的尺寸可以减小。纤维的实际尺寸可以根据应用和所需的最终产品而变化。
[0032]虽然天然纤维通常是优选的，因为它们是可生物降解的并且是可回收的，但本发明不限于此。例如，合成纤维，例如人造丝、尼龙、聚酯、丙烯酸类和氨纶是能够使用并且可具有特别效用的合成纤维的实例，因为它们可以被选择和/或设计成具有最终设计者期望的特性。
[0033]除了多种类型的天然纤维或多种类型的合成纤维的各种共混物之外，在一些实施例中，一些共混物可以包括一种或多种天然纤维和/或合成纤维一起用于形成服装制品。
[0034]当设计三维成衣时，可以考虑纤维的具体特性，例如纤维长度、孔隙率、卷曲和厚度。例如，更多的吸收性纤维，例如棉，由于它们的多孔性质而特别适合。类似地，纤维长度将影响最终产品的强度，较短的纤维通常导致较弱的材料。优选地，所使用的纤维的范围在约0.1cm至约7.5cm之间。通常认为短或较短的纤维包括长度在约0.1cm至约1.0cm范围内的纤维。长或较长的纤维包括长度在约1.0cm至约7.5cm之间的纤维。按重量计，所提供的纤维的量通常等于成衣(或其部分)中纤维的所需重量减去将在二次操作中移除的任何部分。
[0035]在本发明的方法中可以使用多种类型的溶剂。根据本发明的一个方面，使用包括离子盐水溶液的溶剂。还发现NMMO具有特别的效用。溶剂引起纤维在分子水平上键合在一起。这种分子(共价)键合在纤维之间产生键，因此它们将保持在一起，而不需要将胶水或其它材料引入混合物中。该化学过程的替代或补充可以是用作粘合剂的纤维素微丝。溶剂的第二种替代方案可以是天然来源的胶，例如甲基纤维素。优选地，只要可能，在闭环过程中使用溶剂，其中重复回收利用溶剂中的化学品和水。溶剂的类型、量和浓度取决于成衣的确切应用和类型。
[0036]为了使纤维和溶剂产生产生服装制品所需的键合，通常需要催化剂(例如热或冷)来引发、控制和/或加速反应。更具体地，在许多实施例中，热充当溶剂和天然纤维之间的化学反应的催化剂，允许通过共价结合而在分子水平上产生键。一般而言，催化剂的施用时间越长，形成的键越多。因此，最终产品将可能具有更高的结构稳定性。因此，设计者必须控制反应，使得发生所需的键合水平，从而产生所需的结果。例如，如果催化剂施加相对较短的时间段(例如，几毫秒)，则将形成较少的键，并且效果将是更柔韧、柔软的物体。相反地，催化剂施加的时间越长，将形成越多的键，并且效果将是更硬、更不柔韧的物体。热源可以是本领域技术人员已知的任何热源。然而，使用激光或通过以另一波长辐射的能量，例如超声，具有特别的效用。也可以通过与加热元件或超声振动源(例如，超声喇叭)直接接触或紧邻来应用替代的热源。可替代地，代替加热，催化剂可以是氧气或其它化学品/酶。
[0037]如上所述，可以使用几种不同的过程，包括但不限于3D打印和模制。
[0038]关于成衣的3D打印，打印机可以在增材过程中形成成衣。在3D打印机中以糊剂或凝胶的形式提供纤维和溶剂的组合。然后将混合物以预定的线或图案挤出，使得糊剂以一层或多层“印刷”到基底上。任选地，并且取决于材料的组成，当印刷线时，催化剂(例如，热)可以用机器挤出混合物的部分施加，或通过一些附加的加热元件(例如，激光、超声或其它波长，或通过超声振动)施加。一旦挤出后，混合物将结合在一起成为实线/形状，由连接到装置的计算机指示。最终，随着越来越多的材料以预定图案从3D打印机挤出，产生结果制品，其由具有轮廓的三维组成。在开始打印服装制品或其部分的增材过程之前，用户用要打印的服装制品的形状对3D打印机进行预编程。自然地，在考虑3D打印机的能力的固有限制的同时，设计者可以自由地创建几乎任何类型的服装制品或其部分。在印刷过程之后或期间，可使用凝结浴(例如水)来“交联”或在印刷材料内产生更多的键。然后，可以将结果材料在冷冻器中干燥或冷冻干燥，以在曾经有水的材料中保存间隙，从而使得结果材料保持柔性。
[0039]可替代地，3D打印机可从一定体积的混合物(无论是固体、液体还是粉末)开始。在这种情况下，通过激光、超声波或其它波长(由连接到装置的计算机引导)在特定点将热引入混合物。在已经被局部加热的纤维/溶剂混合物的体积内的不同位置处，将发生反应，得到其中发生键合的纤维固体。本质上，该过程从体积中雕刻出预定的三维形状。然后，可以洗涤或吹走混合物的剩余部分，仅留下硬化的3D形状。在至少一些情况下，未使用的部分可以在将来类似的过程中使用，以最小化或减少浪费。
[0040]如上所述，本发明还可以利用模制操作。在该过程中使用的模具形式可以是预定形状的正或负印模。为了使设计者在布、织物或成衣制造过程中获得新的灵巧性，模具可以是“固定的”(如在其中，不能被改变)或它可以是手动地(通过触摸)或机械地(通过连接装置的系统；例如，连接到模具的计算机，由此通过基于计算机的软件程序控制模具的尺寸和形状)雕刻/“成形”的。将含有纤维和溶剂混合物或浆料手动(例如倾倒)或使用自动化(例如经由注射模制过程)添加到模具外部(如果使用正印模)或模具内部(如果使用负印模)。在通过注塑方法将纤维和溶剂混合物添加到模具中的实施例中，可以使用小孔系统将浆料从储存容器输送到模具的表面(如果使用正印模)或内部(如果使用负印模)。取决于浆料的组成，一旦浆料被倾倒后，可能需要从浆料中移除水。模具中的一系列孔或至少一个孔可帮助移除水。任选地，并且取决于材料的组成，然后可以从上述合适的热源之一向纤维和溶剂混合物施加热。模具还可以包含热源；并且可以具有单独的储室，用于织物纤维、化学化合物、水、胶水、染料和/或混合物/浆料的其它关键成分。实质上，模具本身可以设计成以与上述类似3D打印机的工具类似的方式起作用。烘箱、热源、冷冻器或冷冻干燥器可用于帮助干燥材料。冷凝浴(例如水)也可用于在材料内产生进一步的键合。
[0041]在第一实施例中，水性悬浮液包含至少一种类型的纤维、至少一种表面活性剂和任选的强度剂、泡沫稳定剂和软化剂。通过任何已知的方式，例如机械搅拌或空气注入，将水性悬浮液充气以产生泡沫。然后将泡沫提供到具有预选几何形状的模具中。然后通过例如直接加热、红外辐射或冷冻干燥或其任何组合等各种方法干燥泡沫。最后，可对模制的成衣或其部分进行各种处理，例如纤维熔接、压延、强度处理、软化处理或染色，或它们的任何组合。
[0042]根据本发明的方法还包括一个可替代的实施例，其中使用至少一个预制的纤维无纺材料片来代替由泡沫产生的待经受各种处理(例如上面结合泡沫形成操作列出的那些)的纤维材料。
[0043]本实施例中的纤维可以是木质纤维素、纤维素、几丁质或蛋白性质的，来自任何原始或回收来源，天然或合成的，或其任何组合。再循环来源可以来自例如消费后/废衣物、农业废物的来源，或消费后/废纸通常是优选的。天然纤维可以来自木材或非木材来源。木材来源可以是软木树，例如松树、冷杉、铁杉、雪松或云杉，或硬木树，例如枫树、桦树、桉树和白杨。非木材来源可以包括植物和真菌纤维来源，例如棉花、大麻、黄麻、竹子、苎麻、芦苇、亚麻、木棉、菌丝体和甘蔗渣，或来自其它动物来源，例如壳聚糖、羊毛、丝、毛发、皮肤或毛皮，或其实验室生长或培养形式。合成纤维可以由再生纤维素形成，例如在粘胶人造丝、莱塞尔(lyocell)、铜纺或莫代尔的情况下。
[0044]水性悬浮液包含0.1至5重量％之间的纤维，以及包含0.01至2重量％的悬浮液的至少一种表面活性剂。表面活性剂可以是例如月桂基硫酸钠等阴离子表面活性剂、例如月桂基葡糖苷等非离子表面活性剂、例如烷基苯氯化铵等阳离子表面活性剂，或例如椰油酰胺基丙基甜菜碱等两性表面活性剂，或它们的任何组合。
[0045]悬浮液还可以含有改性剂，如泡沫稳定剂，例如氯化钠、纤维素纳米纤维、氧化石墨烯、面粉或滑石粉，强度剂如松香、烷基烯酮二聚体、烷基琥珀酸酐、壳聚糖或聚酰胺-表氯醇，和/或软化剂，例如甘油、a-甘油单酯、山梨醇、尿素、聚乙二醇或甘露醇，或其任何组合。一些改性剂在使用前需要溶解在溶剂中或其它处理。已发现壳聚糖具有特别的用途。例如，将浓度在0.1至10重量％之间的淀粉在水中在100℃与130℃之间的温度下蒸煮以溶解，将浓度在0.25至3重量％之间的壳聚糖溶解在含有3至5重量％乙酸的水溶液中，并且将0.5至3重量％之间的纤维素纳米纤维通过超声破碎分散，所有这些都在组合到悬浮液中之前进行。
[0046]然后将悬浮液充气以将空气引入悬浮液中以产生湿泡沫，以及彻底混合悬浮液的所有组分。总空气含量可以为20至90体积％之间。可以使用不同的方法进行充气，例如用有叶片的或无叶片的叶轮、磁力棒或有脊的或光滑的圆筒，用有或没有挡板或脊的混合容器进行机械涡流混合，以促进涡流形成和剪切。也可以使用非机械混合方法，例如空气注射，其中将尺寸受控的微米级气泡流入悬浮液中以产生气泡尺寸变化范围较窄的充分混合的泡沫。充气也可以通过其过程的任何组合来实现。
[0047]然后将湿泡沫倒入模具中以从泡沫中排出水并产生干泡沫，干泡沫构成非织造材料，非织造材料被结构化为具有至少一个三维轮廓的服装制品的形状。模具主要包括具有均匀分布的孔的正部分和负部分，孔通向从泡沫中排出水的通道。这些模具部分为具有至少一个三维轮廓的服装制品的形状。
[0048]模具还可以具有正模具和负模具形状的更细的筛网材料的次级组件，以提供细筛网，泡沫的纤维和固体成分不能通过该细筛网，同时允许水通过该细筛网排出。该筛网也可以从主模体上拆卸下来，并在进一步加工期间用作泡沫的稳定支撑。可替代地，模具可以包括简单的平面筛网以生产平坦的成品，或者包括传送带系统以生产连续的材料卷。
[0049]在从泡沫中排出水的过程中，加速和/或改善排水的质量的不同方法或通过其它方法移除水，如通过旋转施加真空压力、向心力，或通过真空袋、气袋或水袋或其任何组合施加压力。也可以应用加热方法，例如在模具内/周围对流加热、直接通过模具/从模具传导加热、在模具内/上辐射红外加热或其任何组合。加热通常在接近水的沸点下施加，通常在90℃至120℃之间。还可以应用冷干燥方法，例如在-50℃至-10℃之间的温度下冷冻，然后在-150℃至-90℃之间的温度和0.01mbar至0.05mbar之间的压力下冷冻干燥。
[0050]为了进行纤维熔接，然后用合适的溶剂浸透所生产的泡沫非织造材料。在纤维素纤维的情况下，可以使用适当的溶剂，例如N-甲基吗啉N-氧化物、尿素与氢氧化钠水溶液、硫脲与氢氧化钠水溶液、氧化锌与氢氧化钠水溶液、或氯化锂与二甲基乙酰胺，或其任何组合。对于氢氧化钠基溶剂，氢氧化钠的浓度可以为5至15重量％，其它组分的浓度为0.5至5重量％。
[0051]一旦非织造织物被浸透，纤维沿表面部分溶解以促进纤维之间的键合。然后，一些溶剂可能需要在-25℃至-10℃之间的温度下冷冻2小时至24小时之间的持续时间。然后，用20至120Pa的压力将浸透的非织造材料压制10至240分钟。可以通过不同的方法施加压力，例如直接称重、使用虎钳夹或气动/液压机、真空装袋、气袋、水袋或其任何组合。可在两片吸收材料之间进行压制，以促进均匀的压力以及移除过量的溶剂。在压制过程中，使纤维的部分溶解的表面接触，以允许纤维的熔融并实现较强的纤维键合和非织造结构的部分塌陷。一旦压制，用例如水、乙醇、异丙醇、丙酮或其任何组合等反溶剂洗涤非织造材料以移除溶剂，并在室温下干燥，产生更薄、更强、更柔韧的非织造材料，其具有更光滑的类似皮革的手感。
[0052]所生产的非织造材料经受各种处理，例如压延、强度处理、软化处理或染色或其任何组合。
[0053]在本发明的第二实施例中，将纤维直接施加到模具表面而不使用泡沫载体介质。此类纤维的可接受形式包括但不限于纤维棉絮、毛毡、纸、绒毛、松散纤维、薄纸和由例如以上列出的那些的例如棉、羊毛、木棉、黄麻、甲壳质或其任何组合等纤维源产生的非织造纺织物，其代替由先前描述的方法产生的干泡沫。
[0054]在该实施例中，纤维或非织造物或其任何组合在合适的溶剂中浸透，部分溶解纤维的表面以促进纤维之间的键合。例如，在纤维素纤维的情况下，可以使用适当的溶剂，例如N-甲基吗啉N-氧化物、尿素与氢氧化钠水溶液、硫脲与氢氧化钠水溶液、氧化锌与氢氧化钠水溶液、或氯化锂与二甲基乙酰胺，或其任何组合。对于氢氧化钠基溶剂，氢氧化钠的浓度可以为5至15重量％，其它组分的浓度为0.5至5重量％。在施用到纤维或非织造织材料上之前，溶剂还可以负载0.5至10重量％之间的溶解纤维素。溶剂可以通过各种方法施用，例如喷雾、浸渍、涂漆、挤出或丝网印刷或其任何组合。然后将浸透的材料直接施加到正模具或负模具或其组合上。模具还可以具有正模具或负模具形状的更细的筛网材料的次级组件，以提供细筛网，泡沫的纤维和固体成分不能通过该细筛网，同时允许水通过该细筛网排出。该筛网也可以从主模体上拆卸下来，并在进一步加工期间用作泡沫的稳定支撑。
[0055]然后，一些溶剂可能需要在-25℃至-10℃之间的温度下冷冻2小时至24小时之间的持续时间。然后，可用20至120Pa的压力将浸透的非织造材料压制10至240分钟。可以通过不同的方法施加压力，例如直接称重、使用虎钳夹或气动/液压机、真空装袋、气袋、水袋或其任何组合。可在两片吸收材料之间进行压制，以促进均匀的压力以及移除过量的溶剂。在浸透或压制之后，用例如水、乙醇、异丙醇、丙酮或硫酸或其任何组合等反溶剂洗涤非织造物以移除溶剂，并在室温下干燥，得到有内聚力的纤维焊接的非织造材料。
[0056]所生产的非织造材料经受各种处理，例如压延、强度处理、软化处理或染色或其任何组合。
[0057]在操作中，当利用3D打印过程时，天然纤维首先用溶剂分解或部分分解，产生可挤出并用作3D打印成型物体的油墨的糊剂/浆料。成衣是使用计算机和适当的软件设计的。然后，所得到的设计被传送到3D打印机，并且3D打印机通过增材过程打印三维成衣(或其部分)。在将纤维和溶剂混合物从印刷机中挤出预定的时间量之后立即提供热，以使溶剂和纤维之间发生化学反应。化学反应引起在纤维之间形成键(优选地为共价键)，形成具有所需轮廓的布状材料。
[0058]可替代地，如上所述，可以使用类似的方法，其中纤维和溶剂混合物以初始体积提供。然后，向混合物的特定部分施加热，从而在向纤维和溶剂混合物施加热的位置处产生化学反应。类似于上面提供的实例，三维布状物体由初始体积的混合物形成。该材料的剩余部分被移除并且可以任选地被重新使用。
[0059]在这两种情况下，根据所需效果，可以预先或在任何阶段将彩色染料引入该过程中。
[0060]现在参考其中成衣或其部分可以使用一种类型的模具形成的方法，模具使用具有包括至少一个轮廓的预定形状的形式。下文提供模制过程的示范性实施例。
[0061]在第一实例中，现在参考图4至5，描述了使用模具设备15将泡沫浇注到具有正侧和负侧的固定模具中的第一种方法。模具设备15包括真空室16、闭锁装置18、真空室密封件20、可移除盖22、下部多孔模具真空密封件24、下部多孔模具26、模制间隔件28、上部多孔模具30、真空室排放口32、压力计34和空气入口36。可移除盖22大致位于真空室16上方，在组件之间形成适当的密封。可移除盖具有被设计成接纳下部多孔模具26的内部开口。在所示的实施例中，上部多孔模具30大致位于下部多孔模具26中，下部多孔模具真空密封件24置于其间以产生合适的密封。模制间隔件28可放置在上部模具部分26和下部模具部分30之间，以界定其间的间隙(例如，参看图6)。
[0062]将具有分散纤维的溶液用搅拌器、混合器、共混机、压缩气体或将气体添加到溶液中的任何其它手段共混，以产生泡沫。泡沫在下部多孔模具26和上部多孔模具30之间被倾倒、挤出、喷射或释放到模具设备15中。两个模具部分26、30之间的距离最初比期望的成品宽。例如，对于大约1mm至2mm的所需最终厚度，初始模具可在模具部分26、30之间具有约1cm至4cm的空间。如果需要，可以通过从真空室16施加真空压力或施加离心力来帮助泡沫在模具壁上均匀分布。
[0063]模具部分26、30应该具有孔或以某种方式是多孔的，以允许在形成过程中排出液体。模具部分26、30中的孔的有效直径通常小于1mm，以允许液体从中通过，但防止模制材料离开模具部分26、30。实际尺寸可由设计者和所需的成品规定。当液体排出时，留下气泡。这些气泡(泡沫)通常表现为固体，即使在湿润时也是如此，并且允许干燥。当气泡干燥时，它们形成轻质且通常柔性的非织造键合结构。在干燥过程中，如果需要，泡沫的结构是可延展的，并且可以被操纵以使服装制品(或其部分)呈现不同于原始形状的形状。
[0064]现在参考图6和7，示出了两个模具部分26、30之间具有间隙的截面图(比较G1和G2)。图6大致示出了两个模具部分26、30，其在模制过程开始时的偏移(G1)大致大于图7所示的在成衣形成过程最后阶段的间隙(G2)。在一些实施例中，在模制过程开始时，模具部分26、30的互补部分之间的间隙G1可以是大约1cm至4cm。在一些实施例中，模具部分26、30的互补部分之间的间隙G2可以是大约1mm至2mm。
[0065]在期望减小泡沫厚度的实施例中，可使用以下的一项或多项组合：1)通过正模具部件和负模具部件施加的压力实现更小的偏移；2)用手或手持式工具施加压力；3)由真空袋、水袋或气动系统施加的压力；4)通过加热的模具施加压力和热；5)手持熨斗施加压力和热；和6)化学后处理，用于增强键或改善机械性能，例如但不限于柔软性、柔韧性和疏水性。此类处理包括但不限于：NMMO、MA处理、气相处理、甘油、PLA、离子液体。可以使用多种方法来改变模具部分之间的间隙。
[0066]另外，现在参照图8，内部可膨胀气泡44可安装在模具部分26、30之间，并通过空气入口46膨胀。当内部可膨胀气泡44膨胀时，内部可膨胀气泡44向模制部件施加压力，形成期望的形状。
[0067]如果需要，所得模制部件的厚度可在一些区域中比在其它区域中局部减小更多。例如，如图9和9A所示，一个或多个模具部分26、30可以包括一个或多个特征(例如，凹痕)48。凹痕48可用于多种目的，包括但不限于给成衣增加纹理。在具有不同局部厚度的区域的成衣中，每个区域的行为可以不同，从而允许一些区域例如比其它区域更灵活。这对于通常需要衬垫、马毛帆布、粘结或其它结构元件的衣物是有利的，因为在具有一种类型的材料的单件中可能获得类似的结果。减少不同元件的数量将具有这样的好处，即，允许在较少拆卸需要的情况下回收成衣。因此，也可以有利地消除完成成衣所需的手工劳动和/或二次操作。在第一实例中，总体上参考图4和5，描述了用模具成形松散和/或非织造纤维。干纤维可以通过拉伸/压入模具中成形为三维形状。纤维可作为棉絮、填料、毛毡、绒毛、切割或连续粗纱、松散纤维或其它非织造结构的纤维提供。将纤维用含有溶剂(例如NaOH/ZnO(8.1％/1.3％)溶液)、盐或粘合剂/胶的溶液浸透，然后压入模具中，然后干燥，然后漂洗。
[0068]在松散纤维、绒毛或切割粗纱的情况下，可以将纤维分散到液体中，并通过使用装有过滤器的真空装置将其拉向模具，该过滤器阻止纤维通过但允许液体通过。然后，可以从液体/纤维分散体取出模具，而真空仍然将纤维压制成形。模具上的纤维可以与真空分离并使其干燥。将干燥纤维置于冷冻器中，冷冻干燥，在室温下风干，或置于例如烘箱、红外加热器等加热装置中。
[0069]在棉絮、毛毡、填料或连续粗纱的情况下，纤维可以用溶剂(例如NaOH/ZnO(8.1％/1.3％)溶液)、盐或粘合剂/胶浸透，然后用手在模具上拉伸并压在表面或正模具或负模具上，或在正模具和负模具之间。然后通过将纤维置于冷冻器或冷冻干燥器中，使其在室温下风干，或将其置于例如烘箱或红外加热器等加热装置中使纤维干燥。
[0070]可替代地，在棉絮、毛毡、填料或连续粗纱的情况下，纤维可以用溶剂(例如NaOH/ZnO(8.1％/1.3％)溶液)、盐或粘合剂/胶浸透，然后插入高压模制系统中。模制系统将由具有正和负模具的液压机组成，其使用高压将材料形成为模具的形状。然后通过将纤维置于冷冻器或冷冻干燥器中，使其在室温下风干，或将其置于例如烘箱、红外加热器等加热装置中，使纤维干燥。
[0071]在第三实例中，纤维用溶剂分解或部分分解，从而产生浆料。将浆料置于浴中，并将具有与成衣所需形状互补的形状的成形过滤头浸入混合物中。该过滤器头或模具形式与真空相连。真空产生吸力，该吸力通过过滤器中的孔抽吸纤维和溶剂混合物中的水而不抽吸纤维。纤维不穿过过滤器的孔，因此它们紧贴模具的形状，产生具有至少一个三维轮廓的天然纤维层。热量可以直接从与模具接触或从外部热源施加，例如激光或其它类型的辐射、热金属或超声振动。热催化化学反应，以分子水平将纤维键合在一起。在真空关闭之后，此时键合的纤维从模制过滤器上剥离或吹走。成衣的纹理取决于模具的表面纹理和材料。
[0072]在第四实例中，纤维用溶剂分解或部分分解，从而产生纤维和溶剂混合物，优选地为凝胶或糊的形式。将纤维和溶剂混合