具聚氨酯立体装饰图案的鞋面及其所制成的鞋子的制作方法

本发明有关一种具聚氨酯(PU)立体装饰图案的鞋面及其制法以及所制成的鞋子，尤指一种以聚氨酯(PU)当3D打印材而利用3D打印方式以在一鞋面半成品的表面上打印成型至少一PU装饰单元，用以使鞋面及所制成的鞋子具有各种多样化立体装饰图案。

背景技术：

3D打印技术及其应用目前极为风行，相关的现有技术包含US 9,538,738、US 9,522,522、US 9,460,557、US 9,453,142等；又由网络可知，多家大鞋厂如NIKE、ADIDAS、Reebok等最近都投入3D列印制鞋的研发，看重的就是可节省不少成本，例如以往打造一双鞋子的原型，须要12名技师且制作时间须4至6星期，若改成3D打印，只须2名技师就能操作，且3D打印比一般生产线更省时，可大幅缩短工作时间。

在目前的制鞋领域中，虽然已存在一些利用3D打印技术来设计并制作一鞋子的先前技术，但目前的3D列印制鞋技术较偏向于制造高单价的客制化(custom-made)专属鞋子如高跟鞋或特殊用鞋，若要量产化制作非高单价的一般鞋子如慢跑鞋、各种球类运动鞋等，因为须同时顾虑到3D打印材、3D打印操作方式、量产化速度、鞋子功能(如配合运动的强度)、制作成本、或市场竞争力等多面向，因此目前尚未见有成熟的3D列印制鞋技术，尤其是使用于制作非高单价的一般运动鞋。

因此，在3D列印制鞋技术领域中，尤其是制作非高单价的一般运动鞋，如何兼顾及满足3D打印材、3D打印操作方式、量产化速度、鞋子功能(如配合运动的强度)、制作成本、或市场竞争力等多面向条件，此乃本发明主要解决的课题，本发明即针对上述课题提供最有效且最有利的解决方案。

技术实现要素：

本发明主要目的乃在于提供一种具聚氨酯(PU)立体装饰图案的鞋面及其制法以及所制成的鞋子，其中该制法包含下列步骤：提供一鞋面半成品，该鞋面半成品是形成而具有一鞋面形状；利用至少一3D打印装置，并以PU作为3D打印材供能由该3D打印装置所设的喷头喷出以进行3D打印；利用上述的3D打印方式，在该鞋面半成品的表面上打印成型至少一PU装饰单元，该PU装饰单元可依图案设计需要以形成各种多样化装饰图案；再进行硬化以完成一具PU立体装饰图案的鞋面；藉此可增加鞋子的外观装饰图案的多样化，并提升该鞋面及所制成的鞋子的工艺效率及市场竞争力。

在本发明中，用以作为3D打印材的PU包含：二液型PU(two components PU)、湿气硬化单液型PU(moisture curable one component PU)、热塑型PU(TPU，thermoplastic PU)，其中二液型PU是把反应迟缓的第一液在临使用前再用第二液加以混合；其中湿气硬化单液型PU是在3D打印成型之后再与空气中水分反应而硬化；其中热塑型PU(TPU)是先加热形成熔融状态再由3D打印装置的喷头喷出以进行打印。

在本发明一实施例中，当以二液型PU作为3D打印材时，其是将第一液如多氰酸酯类及第二液如多醇类，在临使用前混合，如把第一液及第二液引导至设在3D打印装置的喷头(喷嘴)之前的容室中供进行均匀混合，再使混合后的二液型PU在硬化之前由喷头喷出以打印在该鞋面半成品的表面上。

在本发明一实施例中，该至少一3D打印装置所设的喷头得具有不同的喷口尺寸，供在打印工艺中得选择适当的喷口尺寸以进行打印作业，藉以增进3D打印的工作效率。

在本发明一实施例中，该鞋面半成品摊平在3D打印装置的工作台平面上，使3D打印装置的喷头能快速地将PU打印在该鞋面半成品的表面上。

在本发明一实施例中，该鞋面半成品进一步利用本发明所使用的3D打印装置而直接以3D打印方式打印成型，藉此避免现有制鞋工艺在制造鞋面半成品时须先制作一鞋面成型模具的制作成本及后续修除鞋面半成品毛边的加工成本。

在本发明一实施例中，该鞋面半成品进一步先经加工作业以与鞋子的底材如内底、中底、外底的全部或其中一部分组合成一体，藉以构成一已具有鞋子形状的鞋子半成品，再使该鞋子半成品架设在可转动的治具上，以使该鞋子半成品得相对于3D打印装置的喷头进行转动，使喷头能快速地将PU打印在该鞋面半成品的表面上。

在本发明一实施例中，该鞋面半成品先与鞋子的底材包含内底、中底、外底全部组合成一体以构成一已具有鞋子形状的鞋子半成品，并进一步在该外底的底面上设置至少一凹槽，用以使3D打印装置的喷头能将PU分别打印在该鞋子半成品的鞋面的表面上及该至少一凹槽内，供可在该鞋子的鞋面的表面上及该外底的底面上能各成型具有至少一PU装饰单元。

附图说明

图1为本发明一实施例中3D打印装置的喷头在一鞋面半成品的表面上进行打印作业的立体示意图。

图2为图1所示鞋面半成品在3D打印完成后的立体示意图。

图3为图2中打印完成后的鞋面半成品进一步与鞋子底材组合的立体分解示意图。

图4为图3中组合完成的鞋子立体示意图。

图5为本发明中鞋面半成品先与鞋子底材(中底)组合的立体分解示意图。

图6为图5中鞋面半成品与鞋子底材组合形成的鞋子半成品的立体示意图。

图7为图6所示的鞋子半成品在进行3D打印的一侧面示意图。

图8为图7所示鞋子半成品在3D打印完成的一实施例立体示意图。

图9为图8所示3D打印完成的鞋子半成品再与鞋子底材(外底)组合的立体分解示意图。

图10为图9所示鞋子半成品与鞋子底材(外底)组合后的立体示意图。

图11为本发明中鞋面半成品先与鞋子底材(中底、外底)组合的立体分解示意图。

图12为图11中组合后的鞋子半成品的立体组合示意图。

图13为图12所示的鞋子半成品在鞋面上进行3D打印的侧面示意图。

图14为图12所示鞋子半成品在外底的底面上进行3D打印的立体示意图。

图15为图14中在外底的底面上进行3D打印的立体(底视角)示意图。

图16为图15中3D打印完成后的鞋子立体(上视角)示意图。

附图标记说明：10-鞋面半成品；10a-鞋面；11-鞋带孔；20-聚氨酯(PU)；20a-二液型PU；21-第一液；22-第二液；30-3D打印装置；31-喷头；32-容室；33-输送管；40-PU装饰单元；40a-浮凸图形；40b-浮凸图形；40c-浮凸线条；40d-浮凸线条；41-浮凸图形；50-底材；51-中底；52-外底；521-凹槽；60-鞋子；60a-鞋子半成品；60b-鞋子半成品。

具体实施方式

为使本发明更加明确详实，兹列举较佳实施例并配合下列图示，将本发明的结构及其技术特征详述如后；其中在图式中各部件的尺寸并非依实际比例绘示。

参考图1、图2所示，本发明提供一种具聚氨酯(PU)立体装饰图案的鞋面及其制法以及所制成的鞋子，其中该具聚氨酯立体装饰图案的鞋面如图2所示，其包含：一鞋面半成品10，其以鞋面材料制成而具有鞋面形状；及至少一PU装饰单元40，其利用至少一3D打印装置30且以聚氨酯(PU)20作为打印材，使通过3D打印装置30的喷头31喷出该聚氨酯20以打印在该鞋面半成品10的表面上并结合成一体而形成。

本发明的具聚氨酯(PU)立体装饰图案的鞋面的制法包含下列步骤：

步骤1：提供一鞋面半成品10。该鞋面半成品10可利用现有的制鞋工艺制成但不限制，例如利用合成皮革如聚氨酯(PU)、氯乙烯(PVC)、或其组合物当作鞋面材料，再藉成型加工作业，如先制作一鞋面成型模具，再藉该鞋面成型模具来进行浇注成型以形成一鞋面雏版，再修除鞋面雏版的毛边以完成一具有鞋面形状的鞋面半成品10如图1所示；其中，鞋面半成品10的形状包含如造型或鞋带孔11的位置及数目等并不限制，可依鞋面设计需要而做出不同形状变化。

步骤2：利用至少一3D打印装置30，并以聚氨酯(PU)20作为3D打印材。该PU包含：二液型PU(two components PU)、湿气硬化单液型PU(moisture curable one component PU)、热塑型PU(TPU，thermoplastic PU)。在此以二液型PU作为3D打印材为例说明但非用以限制本发明，例如把反应迟缓的第一液21如多氰酸酯类但不限制，用第二液22如多醇类但不限制，在临使用前混合，在此更以图1为例说明但不限制，第一液21及第二液22被分别以输送管33送至一设在3D打印装置30的喷头(喷嘴)31之前的容室32中以进行均匀混合，混合方式可以在该容室32内部设置搅拌机构(图未示)但不限制；再使混合后的二液型PU20a在混合硬化之前由喷头31喷出以3D打印在该鞋面半成品10的表面上。由于3D打印装置30中各部件的结构及其功能，皆能利用现有技术来完成，故3D打印装置30及其各部件如喷头31、容室32(或内部所设的搅拌机构)、输送管33等的详细结构及其功能，在此不再赘述。

步骤3：利用3D打印方式，在该鞋面半成品10的表面上打印成型出至少一PU装饰单元40。该PU装饰单元40可依预先的图案设计以形成各种多样化装饰图案，如图2中所示的浮凸图形40a、40b或浮凸线条40c、40d等但不限制，甚至可形成兼具鞋面强度补强功能的浮凸图形，如图2中所示的浮凸图形41即形成在该鞋面半成品10的鞋带孔11的周围位置，藉以增进该鞋带孔11的拉扯强度。

步骤4：再进行硬化以完成一具聚氨酯立体装饰图案的鞋面10a如图2所示。

此外，再利用步骤4所制成的鞋面10a来进行后续加工作业，如使鞋面10a与鞋子的底材50安装组合成一体的加工作业如图3所示，其中该鞋子的底材50一般是包含一内底(图未示)、一中底51及一外底52但不限制，如此即完成一鞋子60如图4所示，因此本发明能提升所制成的鞋子60的市场竞争力。

在本发明一实施例中，该3D打印装置30得设有多个具不同喷口尺寸的喷头31，如图1、图2所示设有二喷头31但不限制，其中各喷头31通过计算机程序设计而可分别各自作动或同步作动。此外，各喷头31更可被设计具有不同的喷口尺寸，供在3D打印工艺中能选择适当喷口尺寸的喷头31以针对不同的PU装饰单元40来进行打印成型作业，藉以增进各喷头31的工作效率。

参考图1、图2，该鞋面半成品10摊平在3D打印装置30的工作台平面上(图未示)，使3D打印装置30的喷头31能将打印材PU20快速地打印在该鞋面半成品10的表面上。

此外，为提升本发明的鞋面10a的工艺效率，步骤1中所提供的鞋面半成品10进一步可利用本发明所使用的3D打印装置30而直接以3D打印方式来打印成型，即利用3D打印装置30的喷头(喷嘴)31以打印成型该鞋面半成品10(参考图1中右边的喷头31所示)，藉此节省现有制鞋工艺须先制作一鞋面成型模具的制作成本及后续修除毛边的加工成本。

参考图5，在步骤1所提供的鞋面半成品10进一步可先利用其他的加工作业(如黏着压合作业)以与鞋子的底材50中的全部或一部分，如内底(图未示)、中底51或其组合但不限制，组合成一体，藉以先构成一已具有鞋面半成品10及鞋子雏形的鞋子半成品60a如图6所示；进一步再藉相配合设计的治具或夹具(图未示)，例如将该鞋子半成品60a套设在可转动的治具上，使该鞋子半成品60a得相对于3D打印装置30的喷头31进行角度调整的转动如图7中箭头A所示，藉此使3D打印装置30的喷头31能在该鞋子半成品60a的鞋面半成品10的表面上进行3D打印作业如图7所示，使打印材PU20得在鞋面半成品10的表面上打印成型出至少一PU装饰单元40如图8所示。

此外，再将已具有至少一PU装饰单元40的鞋子半成品60a进行后续加工作业，如进行鞋子半成品60a与底材50中的外底52(但不限制)组合成一体的加工作业如图9所示，如此即完成一鞋子60如图10所示，由于该鞋子60的鞋面上打印形成有至少一PU装饰单元40，故该鞋子60与现有鞋子不同且更具变化，因此本发明确实能提升所制成的鞋子60的市场竞争力。

参考图11，在步骤1所提供的鞋面半成品10进一步可先利用其他的加工作业(如黏着压合作业)以与鞋子的底材50如包含内底(图未示)、中底51、外底52全部组合成一体，藉以构成一已具有鞋子形状的鞋子半成品60b如图12所示，其中在该外底52的底面上(包含由底面向上延伸的侧缘部分)进一步设有至少一凹槽521，该凹槽521的形状及其在该外底52的底面上位置并不限制，其可随需要而变化设计，如图13、图14所示在该外底52的底面上设有多条不规则的横向凹槽521但不限制；进一步，再藉相配合设计的治具或夹具(图未示)，例如将该鞋子半成品60b套设在可转动的治具上(图未示)，以使该鞋子半成品60b得相对于该喷头31进行角度调整的转动如图13中箭头B所示，藉此使喷头31能在该鞋子半成品60b中的鞋面半成品10的表面上进行3D打印作业，用以在该鞋面半成品10的表面上打印形成至少一PU装饰单元40，在此称为第一PU装饰单元(40)。此外，该喷头31进一步能在该鞋子半成品60b中的外底52的底面上进行3D打印作业如图14所示，用以在该外底52的底面的各凹槽521内打印形成至少一PU装饰单元70如图14-15所示，在此称为第二PU装饰单元(70)；其中，当第二PU装饰单元70的打印成型厚度(高度)被设计为略高于(略凸出于)该外底52的底面时，第二PU装饰单元70不但具有装饰功能且更具有防滑功能。

此外，第二PU装饰单元70与第一PU装饰单元40的3D打印作业可以分开进行或连续进行，其中所述的分开进行乃是指喷头31可先在该鞋面半成品10的表面上打印完成全部的第一PU装饰单元40，之后再转动调整角度以使该鞋子半成品60b的外底52的底面朝向喷头31，供喷头31可针对外底52的底面的各凹槽521进行3D打印作业以打印完成全部的第二PU装饰单元70，即第一PU装饰单元40及第二PU装饰单元70是分开打印成型而形成分开状态。而所述的连续进行乃是指喷头31可以在该鞋面半成品10的表面上先打印其中一局部的第一PU装饰单元40如图13所示(或包含第二PU装饰单元70的侧缘部分)，此时再转动调整角度以使该鞋子半成品述60b的外底52的底面朝向喷头31，以使喷头31可连续地再针对该外底52的底面上进行3D打印作业以打印一局部的第二PU装饰单元70如图14所示，之后又转动调整角度以使该鞋子半成品60b上的鞋面半成品10再朝向喷头31，以使喷头31连续地再针对该鞋面半成品10的表面上进行3D打印作业以再打印一局部的第一PU装饰单元40(又回到如图13所示)，如此交叉地且连续地进行3D打印作业以完成全部的第一PU装饰单元40及第二PU装饰单元70；也就是，第一PU装饰单元40及第二PU装饰单元70的3D打印作业得通过该鞋子半成品60b的转动调整角度而交叉地且连续地进行打印作业，而打印完成后的第一PU装饰单元40及第二PU装饰单元70之间因为连续地且交叉地打印成型，以致有局部是形成连结状态如第15-16图所示；此外，由于第一PU装饰单元40及第二PU装饰单元70之间具有局部的连结状态，故可进一步增进鞋子60的结构强度。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本发明的保护范围内。