制造完全成形鞋面的方法与流程

本发明涉及一种制造完全成形鞋面的方法。

背景技术：

鞋子通常由若干个部件制成来为鞋子提供三维形状。例如鞋子鞋面可以由若干个不同的零件制成，所述零件例如是通过胶合、缝合或者焊接来结合的。虽然这些零件中的每个基本上包含平坦的、二维形状，但是合适地结合所述部件产生了具有三维形状的鞋面。

还已知的是在三维模具中成形鞋类部件。例如，US7178267B2公开了鞋类和鞋类结构以及用于成形鞋类或鞋类结构的复合部件的方法。在形成所述结构时，两种材料层叠置，以使得两种材料层彼此接触。

根据DE10217661A1，描述了一种由热塑性片材制造内底或者鞋底的方法，其中坯体被预热到塑化温度并且被放置在模制设备的鞋楦上。将夹紧在框架中的成形垫子从鞋楦上拉下,并且围绕鞋楦的上侧成切线地拉动垫子，直到框架位于工作台上。将该工作台、鞋楦和垫子之间的室排空来形成紧靠着鞋楦的垫子。

根据US9259877，可以使用柔性制造系统来将不同的材料层熔合在一起，以用于成形鞋类物品。该系统包括基部部分、中间构件和上部构件。该中间构件包括柔性膜。该中间构件可以用基部部分密封，并且可以提供真空，以在放置于基部部分上的材料层上方拉动柔性膜。

US3720971涉及真空和压力成形技术，用于使初始平坦的材料顺应至模制表面。该模制表面可以具有一形状，由此，仅仅通过弯曲操作，预成形的鞋面可转化成鞋楦的形状。可以通过如下方式达成模具形状：通过将一片有弹性地可弯曲材料(诸如未塑化的PVC)成形为所要求的鞋楦形状以成形一个壳，并且从鞋楦移除该壳之后，通过将相对的两侧向外延展使它部分地变平坦。

但是，现有技术中已知的方法部分地具有以下缺点：仅仅可以成形用于鞋子的相对小的零件或者不能被成形为它们的最终形状。例如，根据一些方法，不可能完全成形用于鞋子的整个鞋面，因为所使用的压力过低。此外，特别是当使用垫子或者膜时，所述材料层或者片在通过真空拉制时趋于形成褶皱，这不仅是美观问题，而且由于材料的不均匀分布会引起最终部件中的裂纹。同样，垫子或者膜引起额外的制造步骤以及需要提供的额外的机器零件。

因此，本发明的根本问题是提供一种制造用于鞋子的部件特别是完全成形的鞋子鞋面的方法，该方法至少部分地克服了上面提及的缺陷。

技术实现要素：

这个问题是至少部分地通过一种制造鞋子的部件的方法来解决，所述方法包含如下步骤：(a.)提供材料片；(b.)加热该材料片；(c.)通过将鞋楦移动到该材料片中来拉伸经加热的材料片，其中该鞋楦限定了所述部件的形状；以及(d.)在经拉伸的材料片和鞋楦之间施加低于环境压力的压力，以使该材料片顺应至该鞋楦；或者(e.)在经拉伸的材料片上施加高于环境压力的压力，以使该材料片顺应至该鞋楦。

根据本发明的方法，首先加热材料片，然后通过将限定该部件的形状的鞋楦移动到该材料片中来拉伸材料片。以此方式，在该材料片被拉伸并且初步顺应至鞋楦的形状之后，施加真空以使该材料片最终顺应至鞋楦。

本发明的优点是减少了用于制造鞋子的部件的加工步骤和机器部件。不同于使用一系列的单个步骤如切割、成形、缝合等，所述部件可以在单个加工步骤中围绕鞋楦被成形。通过在鞋楦上拉伸材料，所述材料可以完全围绕鞋楦成形，以制造大的部件，例如完全成形的鞋面。

此外，本发明人已经认识到，特别是拉伸经加热的材料片的步骤降低了在随后通过真空使材料片顺应至鞋楦的步骤中褶皱的形成。这也归因于不需要垫子或者膜这一事实。

根据本发明，提供了两个替代步骤，以便使材料片顺应至鞋楦。根据第一替代方案，将低于环境压力的压力施加到经拉伸的材料片和鞋楦之间(方法步骤d.)。根据第二替代方案，将高于环境压力的压力施加到经拉伸的材料片上(方法步骤e.)。应当注意的是，这些替代方案可以排他地执行，即，执行步骤d.或者执行步骤e.。替代地，可以执行这两种方法步骤，即，执行方法步骤d.和执行方法步骤e.。在后者的情况中，这两个替代方案可以同时地执行(即，在同一时间执行)，或者依次地执行(即，首先执行步骤d.，然后执行步骤e.，或者首先执行步骤e.，然后执行步骤d.)。

所述部件可以是完全成形的鞋子鞋面。“完全成形”在本文上下文中意味着，鞋面包含它的最终三维形状。可以省略将二维鞋面成形为三维形状的惯常的步骤，例如通过胶合、焊接或者缝合。

提供材料片的步骤可以包含将该材料片固定到框架中。因此，当将鞋楦移动到材料片中时，该材料片可以被牢固地保持就位。

该材料片可以在基本上无张紧的情况下被固定在框架中。因此，该片的任何拉伸归因于移动到该片中的鞋楦。以此方式，该片可以最佳地顺应至鞋楦的形状。替代地，所述材料可以通过松弛固定(lose fixation)或者用微张紧(slight tension)来紧固。

拉伸经加热的材料片的步骤可以包含减小框架和鞋楦之间的距离。因此，在本发明上下文中，将鞋楦移动到片中可以包含朝着片移动鞋楦，朝着鞋楦移动片，或者两种移动的组合。

所述鞋楦可以被固位到真空板。因此，该真空板可以在材料片和鞋楦之间产生真空，以使得该材料片最佳地顺应至鞋楦的形状。

替代地或额外地，该鞋楦可以适于在该材料片和鞋楦之间产生真空。例如，该鞋楦可以包含多孔材料和/或可以包含多个孔来允许排空位于鞋楦和材料片之间的空气。为此目的，所述鞋楦可以连接到真空源或者泵。

所述方法可以在加热室中执行。以此方式，热量可以均匀地施加到该材料片，这可以进一步减少褶皱的形成。替代地，所述材料可以例如在加热室中或者在加热器上被加热，然后被移动到真空形成器，在真空形成器处它被拉伸并且被施加压力。

拉伸经加热的材料片的步骤可以包含将该材料片的至少部分拉伸大约30％。本发明人已经认识到，这个拉伸量允许在没有失败的情况下形成围绕鞋楦的部件，并且允许所述部件(特别是完全成形的鞋面)保持它的新形状。此外，在这个拉伸量时，所述材料可以在无裂纹的情况下被带至鞋楦下方。

材料片的待被拉伸大约30％的部分可以位于鞋子鞋面的周界区域。例如，鞋子鞋面的后跟部分可以被拉伸大约30％。

通常来讲，经加热的材料片的拉伸可以根据位置和/或使用的材料而变化。

拉伸经加热的材料片的步骤包含在拉伸期间控制拉伸。以此方式，所述片可以被提供最佳的拉伸，之后通过真空使片顺应至鞋楦。因此，可以避免不均匀地拉伸所述片。

所述方法可以进一步包含冷却部件的步骤。因此，该部件可以永久性顺应至该部件的三维形状。

所述部件可以是鞋子的鞋面的一部分。具体地，该部件可以基本上是鞋子的整个鞋面。“基本上”在本文上下文中意味着，排除了如增强件(例如脚跟稳定器和鞋头)、鞋带、标识等的附加部件。但是，使用根据本发明的方法还可能避免任何增加的部件如鞋领滚边或者鞋舌。因此，通过本发明的方法，可以在自动工艺中的一个工艺步骤成形三维鞋面。方法步骤的有利组合避免了或者至少减少了褶皱的形成。

该方法可以进一步包含将内底板放置在鞋楦下方的步骤。因此，该内底板可以与所述部件直接集成。可以省略将内底板结合到所述部件的额外的步骤，这节约了加工时间和成本。例如，所述部件可以是如上所述的基本上整个鞋面，并且所述内底板可以直接集成到鞋面中，同时以其三维形状成形鞋面。

在拉伸经加热的材料片的步骤之前，该内底板可以被放置在鞋楦下方。因此，当使片顺应至鞋楦时，该内底板被布置在所得到的鞋面内部，即，在它的正确位置中。

所述方法可以进一步包含将内底板结合到鞋面的所述部分上的步骤。因此，该内底板可以在成形鞋面的所述部分的同时，永久性地固定到该鞋面的所述部分。可以省略附接该内底板的额外的、单独的步骤，这节约了制造时间和成本。

所述方法可以进一步包含将粘结剂施加到内底板和借助于粘结剂将内底板结合到鞋面的所述部分的步骤。粘结剂易于处置并且允许内底板和鞋面的所述部分之间的牢固的和耐久的连接。

所述方法可以进一步包含将内底板和鞋面的所述部分夹紧在鞋楦和真空板之间的步骤。这允许施加压力到该内底板和鞋面的所述部分，以便使两个零件结合。当使用粘结剂时(粘结剂经常需要施加压力来实现牢固的结合)是特别有利地。所述压力可以通过真空产生，使得不需要额外的压力源。

所述方法可以进一步包含通过使用加热线缆、振荡刀或者激光来从所述部件除去多余的材料的步骤。因此，移除了不应是最终部件的零件的剩余的材料。这优选地在所述部件仍然位于鞋楦上时完成的，使得该部件相对于线缆、刀或者激光是固定的。

所述方法可以进一步包含在部件中形成至少一个孔来移除鞋楦的步骤。有利地，这个孔形成最终部件的开口。例如，当形成鞋面的一部分或者基本上整个鞋面时，所述孔可以是前帮(throat)开口。

所述方法可以进一步包含拆解鞋楦来适于穿过所述孔的步骤。以此方式，所述孔可以小于完全展开的鞋楦。

在经拉伸的材料片上施加高于环境压力的压力的步骤可以在未在经拉伸的材料片上施加垫子或者膜的情况下执行。以此方式，可以省略额外的机器部件和方法步骤。

高于环境压力的压力可以通过气体或蒸汽施加到该经拉伸的材料片上。因此，所述压力可以均匀施加到该材料片上，这有助于使片均匀地顺应至鞋楦。

所述气体或者蒸汽可以与该经拉伸的材料片进行接触。因此，可以避免额外的垫子或者膜，因为该气体或者蒸汽可以直接将压力和热量施加到片上。

所述方法可以进一步包含加热该气体或者蒸汽的步骤。以此方式，该材料片变得更软且可以更好地顺应至鞋楦。

在经拉伸的材料片上施加高于环境压力的压力的步骤可以包括使至少一个囊状物充气，使得它与经拉伸的材料片的至少一部分进行接触。以此方式，可以额外地或者替代地使该片顺应至所述鞋楦。

本发明另一方面涉及一种用于鞋子的部件，所述部件是根据本文所述方法制造的。该部件可以是用于鞋子的鞋面的一部分。

附图说明

参考以下附图，将在下面描述本发明的目前优选的实施例和实施方案：

图1A、图1B：根据本发明的方法的一个实施方案的图示；

图2：根据本发明的方法，通过真空使片材顺应至鞋楦的实施例；

图3A、图3B：根据本发明的方法，通过真空使片顺应至鞋楦的另一实施例和片中的不同的拉伸量；

图4A、图4B：从部件移除多余材料的示例性图示；

图5：根据本发明方法的另一可选的步骤；

图6：适合于根据本发明方法的示例性鞋楦；

图7A-C：可以在本发明上下文中使用的设备；以及

图8A-C：根据本发明的第二替代实施方案的示例性图示。

具体实施方式

现在将参考图1A和图1B的图示来描述根据本发明的方法的一个示例性实施方案。通常，根据本发明的方法适合于制造整个鞋子鞋面及其零件，诸如鞋头(toe cap)、脚跟稳定器(heel counter)、鞋帮(vamp)部分、增强件等。该方法还可以用于制造鞋底结构，诸如外底、鞋底夹层和内底及其零件。

根据本发明的方法，在第一步骤中提供材料片。在图1A和1B中，这样的片是用附图标记11表示的。片在本文上下文中被理解为这样的物体，该物体具有小于它的长度和宽度的厚度。通常，片的厚度明显小于它的长度和宽度。应当注意的是，在本发明上下文中，片11可以具有任意形状，即矩形、方形、圆形、椭圆形等。

片11是由适合于加热时成形的材料制成。示例性材料包括合成聚氨酯、聚酯和热塑性聚氨酯(TPU)。片11优选是合成PU或者纺织材料，即由纤维制成，诸如织造、非织造、纬编、经编等。但是，还有可能使用非纺织材料，诸如塑性片、膜等。片11还可以包含加热时可以成形的材料的涂层。

下表呈现了用于片11的材料的不同选项。该表在第2列示出了材料类型，在第3列示出了简短的材料说明，在第4列示出了在100N载荷下的拉伸，在第5列示出了最佳模制时间，在第6列示出了最佳加热时间并且在最后一列示出了工作温度。

优选的是，材料片11在框架或者类似构造(图1A和1B中未示出)中是保持静止的。此外，片11优选地无张紧地保持，但是可以通过松弛固定或者用微张紧来紧固。

在本发明方法的接下来的步骤中，加热材料片11。如图1A中所例示的，可以借助于加热灯12来提供热量，加热灯12将大量的红外辐射辐射到片11上，以使得片11的温度上升。然而，也可以使用其他加热的手段。例如，材料片11可以被放置在加热室中，或者热量可以通过例如来自加热丝或者类似加热装置的热传导来提供。在一个实施方案中，加热室的侧面是陶瓷的且被加热。此外，虽然在图1A中材料片11的两侧均被加热，但是在其他实施方案中可以仅仅单侧被加热。

热量可以被调节为选择性地影响材料的性能，以调节鞋面的一部分。例如，热量可以被调节为使所述材料更柔韧，以实现在拉伸步骤之后稳定的且永久的变形。

典型地，将材料加热到120℃-160℃且持续大约60秒，但是通常，材料可以被加热到更高温度且持续不同的时间段。例如，具有聚氨酯涂层的非织造材料片可以被加热到200℃且持续40秒。重要的是，将材料加热直至所谓的“胶凝值(gel value)”，这允许在随后的步骤中的变形，并且允许随后冷却后的部件的最终、期望形状的维持。

在本发明方法的接下来的步骤中，通过将鞋楦13移动到材料片11中来拉伸经加热的材料片11，如图1B中由箭头例示的。通常，鞋楦13限定了最终部件的形状。因此，在图1A和图1B的实施例中，鞋楦13具有足部的形状。因此，所得到的部件将是整个鞋子鞋面。然而，如上面所解释的，用发明的方法可以制造用于鞋子的多种不同的部件。因此，鞋楦13的形状通常可以变化。

如图1B中例示的，当鞋楦被移动到片11中时，片11拉伸。因此，片11已经在一定程度上顺应至鞋楦13的形状。材料片11可以拉伸30％。通常，该拉伸可以横跨片11变化。例如，相比于其他区域，首先接触鞋楦的片11的区域会更多地被拉伸。

在接下来的步骤中，在所拉伸的材料片和鞋楦之间施加低于环境压力的压力，以使该材料片顺应至鞋楦。在图1A和图1B的实施例中，鞋楦13被固位在真空板14上。真空板14包含连接到真空源(在图1A和图1B的图示中未示出)的孔(在图1A和图1B的图示中未示出)。因此，鞋楦13和片11之间产生了相比于环境压力较低的压力，使片11顺应至鞋楦13。

还可能的是鞋楦13包含连接到真空源的孔。在这种情况中，鞋楦13无需被固位到真空板上。

在所述材料被加热且通过真空成形后，将它冷却到-10℃到5℃之间的温度。然而，通常可以使用不同的温度。这个冷却步骤使所成形的部件固定。

图2示出了根据本发明的方法的通过真空使材料片11顺应至鞋楦13的一个实施例。如这个实施例中可以看到的，片11可以保持在框架21中。在片11被拉伸之前，框架21有助于在无张紧的情况下将片11保持静止。它还吸收张紧力，该张紧力是在拉伸片11时在片11中产生的。

图3A和图3B示出了通过真空使片11顺应至鞋楦13的另一实施例。图3A和图3B主要示出了材料片11中拉伸的分布。在图3A中，鞋楦13沿着真空板和框架21的纵向轴线定位。在图3B中，鞋楦13相对于真空板和框架21对角地定位。通常，鞋楦在框架中的位置会影响材料消耗和框架尺寸。椭圆形放置的(oval placed)鞋楦可以在后跟中给予更大的材料余量，基于鞋楦形状，在后跟中需要更大的拉伸。

图3A和3B中用于PU涂覆的合成物的实施方案所实现的拉伸如下：鞋楦13的后跟区域和顶部充当了用于计算拉伸的参考。后跟区域是最关键的区域，这里实现了30％拉伸。在鞋子的脚趾区域中，所实现的拉伸小于10％。在鞋子的中部，所实现的拉伸是大约20％。如果在后跟区域没有实现足够的拉伸(在这种情况中是30％)，则在材料中形成褶皱。

在鞋楦上成形部件之后，可以除去多余的材料，如图4A和4B中所例示的。图4A以俯视图例示了一般原理。将加热的线缆回路放置在鞋楦13下方，并且如所例示的，在箭头方向上拉动该线缆。以此方式，所述回路尺寸减小并且最终接触多余的材料，所述多余的材料由于热量而熔融并且与部件分离，如图4B中所例示的。

替代地，多余的材料可以通过振荡刀或者激光移除，该振荡刀或者激光从鞋楦13下面切割多余的材料。

在本发明的一个实施方案中，在片11顺应至鞋楦13的形状之后，所得到的鞋面部件可以被固位到内底板(图中未示出)。该内底板可以在制造工艺开始时已经就位在鞋楦13下方。在该内底板上，施加了某种粘结剂，通过手工地、机器人或者预先施加的方式。例如，冷胶(cold cement)(例如，热熔体)可以预先施加，使得当材料在鞋楦下面卷绕时，该材料被结合到内底板上。

取决于用于片11的材料，所述材料可能已经开始围绕鞋楦13底部卷绕，如图2、图3A和图3B中可见。然而，这种卷绕效应不足以将所述材料完全附接到内底板上的胶上。鞋面材料到内底板的附接可以用不同于传统板鞋楦加工方法的方法来完成，其中使用加热的线缆来拉动鞋楦下方的材料并且将它固位到内底板上的冷胶上。这种加热的线缆可以是与上述切割多余的材料的线缆相同的线缆。真空板14可以具有例如10bar的压力势，并且可以用于将鞋面材料结合到内底板。替代地或者额外地，鞋面材料可以通过冲压机或类似物压靠着内底板。

图5例示了根据本发明方法的另一可选的步骤，当制造鞋面51或者其零件时该步骤是适用的。在这个步骤中，移除仍然位于鞋面51内部的鞋楦13。因此，将鞋面的进入(step-in)开口或者前帮开口切开，并且移除相应的材料52，以使鞋面51的制造完成并且允许移除鞋楦。然后鞋楦13被拆解，来允许将它从鞋面移除。

图6中示出了适合于根据本发明的方法的示例性鞋楦13。如可见的，鞋楦13由两个零件制成，即前零件61和后零件62，所述前零件61和后零件62通过接头连接，以允许这两个零件相对于彼此旋转。因此，当鞋楦13仍然位于鞋面51内部时可以被折叠，以允许通过鞋面51的前帮开口很容易地移除。

图7A、图7B、图7C示出可以在本发明的上下文中所使用的设备70。如图7B中最佳可见的，所述设备包含框架21，所述框架21沿着导轨71a和71b是可滑动的。框架21包含椭圆形切断器(oval cutout)72，材料片11可以被固定在切断器中，如图7C所中所示出的。本发明人已经发现，这种椭圆形形状优化了材料使用和材料拉伸。

借助于框架21，材料片11可以被放置在鞋楦13上方来执行如上面详细描述的方法步骤，即加热材料片11，通过将鞋楦13移动到材料片11中来拉伸经加热的材料片11，以及在经拉伸的材料片11和鞋楦13之间施加低于环境压力的压力来使材料片11顺应至鞋楦13。

图8A、图8B和图8C示出了一种根据本发明的替代方案的示例性实施方案，其中将高于环境压力的压力施加到经拉伸的材料片11上，以使该材料片顺应至鞋楦13。

如图8A中示出的，鞋楦13被移动到材料片13中，该材料片13被固定在室81的开口中。室81可以通过高于环境压力的压力来加压，以使得高于环境压力的压力施加到材料片13上。为此目的，室81包含第一阀82。在一个示例性实施方案中，将150℃-200℃(例如185℃)、具有4-6bar之间(例如5bar)的压力的加压蒸汽经由第一阀82传送进入到室81中。该蒸汽是通过蒸汽发生单元来提供的，但是也可以使用其他装置。

该室还包含第二阀83，该第二阀83可以被用于施加额外的热量。例如，额外的热量可以通过常规的热空气吹风机提供，以使热量上升大约200℃。在一个示例性实施方案中，经由阀83施加200℃-300℃之间的额外的热量。

在图8A、图8B和图8C的示例性实施方案中，室81还包含两个囊状物84a和84b，所述囊状物可以充气来将额外的压力施加到材料片13。在图8A中，这些囊状物是以放气状态示出，而在图8B和8C中，所述囊状物是以充气状态示出。

如图8C中借助于箭头所示出的，所述材料片的边缘可以被额外地折叠来使材料片11在周界边缘处顺应至鞋楦。为此目的，棒85a和85b将多余的材料推动到鞋楦13底部上，以封闭鞋楦上的材料。此外，可以使用夹具或者机械臂86来处置鞋楦13。