用于压制物体的表面的热压机以及用于热压制物体的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于压制物体的表面的热压机，该热压机用于将经加热的压头压向物体的表面。在一方面，热压机包括：热源；压头，该压头包括构造成符合物体的该表面的囊体；承载件，该承载件构造成将该物体保持成该表面面向压头的压制侧层；以及致动器，该致动器构造成使压头对物体的表面施加压力，并且至少部分符合物体的表面，由此将来自热源的热量施加到物体的表面。本实用新型还涉及一种用于热压制物体的系统。
【专利说明】
用于压制物体的表面的热压机以及用于热压制物体的系统
[0001 ]优先权
[0002] 本申请要求了2015年2月25日提交的美国临时专利申请号为62/120588的优先权， 该申请的全部内容在此以参照的方式纳入本文。
技术领域
[0003] 本实用新型涉及一种用于压制物体的表面的热压机以及用于热压制物体的系统。
【背景技术】
[0004] 现有技术中有大量的尝试来制造防水、透气的鞋子。早期制造这种鞋子的尝试包 括制造这样的鞋子，该鞋子由被处理成防水的皮革之类的鞋帮材料和由橡胶制成的鞋底组 成。这样，获得了一定的透气性。但是，这种类型的鞋子构造引起了几个问题。如果鞋帮材料 被制成真正防水的，它会失去它的透气的能力。另外，防水鞋底和鞋帮之间的连接区域变成 泄漏的主要来源，因为没有有效的方式来使连接区域防水。
[0005] 实现舒适的防水鞋的目标的替代方法涉及在鞋子中使用防水的插入件或足套。这 种方法在机器楦制的鞋子中特别有用，如在现有技术中所知的。这种防水的插入件如果由 合适的材料制成则具有透水汽的额外优势，这样当鞋子被穿上时，在鞋子里不会形成水汽。 在鞋类领域，防水又透水汽的材料通常被称为"功能"材料。这种功能材料的示例是可由马 里兰州埃尔克顿的W.L.戈尔联合有限公司以商标名GORE-TEX li可购得的多微孔膨胀型 聚四氟乙烯的隔膜材料。其他功能材料也已经被开发出来并且在现有技术中被熟知。
[0006] 其他方法包括用楦制工艺将防水透气的内衬材料固定到鞋帮内侧，并且将内衬材 料密封到防水垫圈或内底。已有多种不同的尝试以在衬垫材料与防水垫圈或内底粘结之 处提供耐久的防水密封件或连接件。这些尝试取得了不同程度的成功。
[0007] 在形成这种防水又透气的鞋子时经常导致的一个问题是，内衬或足套的插入会经 常导致较差匹配的鞋（即，由于内衬被插入到已定尺寸的鞋帮内而不合脚)和/或在内衬或 足套与鞋帮材料之间较差的附连，其尤其导致不理想的鞋子内侧的外观（即，内衬看起来是 褶皱的或从鞋帮上拉下来）。
[0008] 另一个问题是，由于为了制造防水鞋的产品通常需要多个额外层，所以灵活性会 严重受损。换言之，通常现有的防水鞋明显不如现有的非防水鞋灵活。
[0009] 因此，对于既耐久密封又灵活又制造起来经济的防水透气鞋的寻找还在继续。 【实用新型内容】
[0010] 此处描述了各种制造防水鞋和防水足套的方法和构造。在一方面，热压机包括:热 源;包括囊体的压头，该压头构造成符合物体的表面;承载件，该承载件构造成保持住物体 从而使表面面向压头的压制侧层；以及致动器，该致动器构造成引起压头将压力施加到物 体的表面并且至少部分地符合物体的表面，从而将热量从热源施加到物体的表面。此处也 描述制造防水鞋的方法。
[0011] 在另一方面，提供一种压制物体的表面的热压机，该热压机包括:热源;压头，该压 头包括构造成符合物体的表面的囊体，该囊体包括至少一层，其中该至少一层构造成从热 源接收热量;承载件，构造成保持住物体；以及致动器，构造成引起压头将压力施加到物体 的表面并且至少部分地符合物体的表面，从而通过该至少一个加热过的层将热量从热源施 加到物体的表面。
[0012] 在又一方面，提供一种热压制物体的系统，该系统包括热压机；以及放在热压机的 承载件上的物体，其中物体的表面面向热压机的压头，该压头包括构造成符合物体的表面 的囊体，该囊体包括至少一个层，其中该至少一个层构造成从热源接收热量。另外热压机可 操作以启动热压顺序，从而使热压机将热量施加到压头的加热侧层；用压头将压力施加到 物体的表面，从而使压头在特定量的时间内至少部分地符合物体的表面;并且经过特定量 的时间后，从物体的表面释放压力。
【附图说明】
[0013 ]图IA示出内衬和用于内衬的密封垫圈的侧视图。
[0014] 图IB示出密封垫圈的俯视图。
[0015] 图IC示出了内衬的仰视图。
[0016] 图2是示例热压机的前视图。
[0017] 图3A-3E是截面视图，示出用热压机将密封垫圈粘到内衬。
[0018] 图4A-4C是用于压头的示例囊体的截面视图。
[0019] 图5是示出示例密封垫圈的图。
[0020] 图6是操作热压机方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021 ]本公开涉及防水鞋和制造防水鞋的方法。
[0022]图IA示出内衬100和用于内衬的密封垫圈102的侧视图。内衬100由一种内衬材料 制造，其防水且透气（即，功能材料），比如透气聚合物隔膜。内衬100可以是内衬和鞋楦的组 合，该组合包括功能材料和其他材料。
[0023]本文所用的"可透水汽的"和"可透气的"可交互使用，并且指功能层的水汽传输阻 力系数小于SOOm^a/W-1。内衬100包括开口的顶部IOOa和底部100b。内衬顶部IOOa和底部 IOOb的接缝连结在一起，从而将内衬材料形成为鞋帮的大体对应的形状。内衬材料的各片 可以通过包括缝合、焊接、胶粘等技术连接在一起。
[0024]透气的聚合物隔膜可以通过借助隔膜内的孔或者通过溶液扩散机制被制造为透 气的。透气的聚合物隔膜可以从聚氨酯，聚酯，聚醚醚酮，聚酰胺，聚丙烯酸酯，共聚多醚酯 以及共聚醚氨化物中选择。在一方面，防水又透水汽的隔膜是多孔聚四氟乙烯的隔膜。在另 一方面，微孔聚四氟乙烯隔膜是如授予戈尔公司的美国专利文献号3953566和4187390所讲 授的膨胀型聚四氟乙烯隔膜。这种膨胀型聚四氟乙烯隔膜可从马里兰州埃尔克顿的W.L.戈 尔联合有限公司以商标名GORE-TEX k购得。
[0025]图IB示出了密封垫圈102的俯视图，其可以具有大致符合内衬100的底部IOOb形状 的形状。密封垫圈可以由多层合适的材料制造，例如下面参考图5的描述。
[0026] 密封垫圈102可以通过将密封垫圈102放置在内衬底部IOOb上并且将基本均匀的 压力和热量施加到密封垫圈102上而固定在内衬100上。热量导致了密封垫圈102的粘结层 流动并且将密封垫圈102粘结到内衬100上，由此在密封垫圈102和内衬100之间产生防水密 封。
[0027]图IC示出了带有一个密封边缘101的内衬100的底部100b。密封边缘101的内部用 虚线描绘出。底部IOOb包括功能材料，密封垫圈102粘附到该功能材料。内衬100的底部IOOb 可以包括不是防水和/或透气的材料、如纺织物或非织造材料。
[0028]图2是示例热压机200的前视图。热压机200可以将均匀或接近均匀的压力施加到 有轮廓的表面。热压机200可以用来施加压力和热量到密封垫圈102,以将密封垫圈102粘结 到内衬100。
[0029] 热压机200包括底座202,上部段204,以及控制单元206。上部段204包括内腔208， 物体被放入该内腔中以进行热压制。尽管只描绘了单个的内腔208,在一些实施方式中，机 器200包括多个内腔来实施多个并行或串联的热压顺序，以实现启动和压制效率。例如机器 200可以包括两个或更多并排的内腔。替代地，可以设想将可转动承载件用于将一个或多个 物体以顺序的方式引入该腔内。
[0030] 底座202包括对于物体的承载件210和控制面板212,控制面板可包括例如在热压 机上启动热压顺序的机构。控制单元206可以包括触摸屏214和控制面板216。控制单元206 和/或控制面板212可以包括用颜色编码的按钮，以便下述操作:通电，启动，紧急停止，以及 处理器参数校正。工艺参数校正可以例如是压制时间、压制温度以及压制期间施加的压力。
[0031] 在一些实施方式中，控制单元206包括可编程逻辑控制器(PLC) JLC可以存储工艺 参数并且控制热压机200以按照工艺参数来操作。PLC可以编程来实施不同的操作，例如记 录描述工艺条件的数据，检查生产数量，在数据通信网络上发送报告，以及在数据通信网 络上接收工艺参数。
[0032]在操作中，操作者将内衬100(即如上所述的内衬/楦组合)放入承载件210,例如放 在承载件210的支承构件218上。操作者可以是例如人员操作者或机器人或任何适合的机 器。操作者和/或机器200将内衬100定向成内衬的底部IOOb面向内腔208的顶部。密封垫圈 102放置在内衬100的底部IOOb上。该描绘的定向为示例定向，内衬的其他定向也设想为在 实用新型的范围之内。
[0033]操作者使用控制单元206和/或控制面板212在热压机200上启动热压顺序。承载件 210和内衬100在内腔208中运动，并且机器200将经加热的压力施加在密封垫圈102上，以将 密封垫圈102粘结在内衬100上。图3A-3C示出热压顺序的例子。
[0034]图3A-3C依序是示出用热压机200将密封垫圈102粘到内衬100的截面视图。热压机 200的上部段204包括致动器302,热源304和压头306。压头306放置在上部段204的内腔208 中。
[0035]致动器302可以实施为利用例如气动系统，液压系统，机电系统或一个或多个上述 组合。热源304可以实施为利用例如陶瓷加热器，红外闪光加热器，热空气加热器，热油（或 其他液体)加热器，加热的金属板，或者具有筒状加热器的金属块。
[0036]在图3A中，内衬100被放置到附连于承载件210的支承构件310上。支承构件310通 过在内衬的顶部IOOa内的开口接触内衬100 (即，楦IOOc所处的位置）以支承内衬100。内衬 的底部IOOb面朝压头306。支承构件310可以包括将内衬100固定到支承构件310的机构。 [0037]密封垫圈102放置在内衬100的底部IOOb上，这样密封垫圈102盖住内衬100的密封 边缘。在压制的准备过程中，从热源304而来的热量升高压头306的温度。
[0038] 在图3B中，承载件210在机器200的内腔208内通过通道308运动至压头306下方并 与其对准的位置。例如承载件210可以是轮子上的推车，并且操作者可以将承载件推入机器 200内的位置。在另一个例子中，承载件210可以借助传送带或任何合适的设备被移动到机 器200内，假设通道308合适地构造成便于承载件210出入。其他样例设备包括但不限于气 动的，机电的，液压的或其他合适的设备。
[0039] 在图3C中，致动器轴312引起压头306向下运动至内衬100。压头306接触密封垫圈 102,以对着内衬10向密封垫圈102施加压力。致动器302引起压头306至少部分地符合密封 垫圈102。经过设定的一段时间，压头306从内衬100被移走，留下密封垫圈102密封到内衬 100〇
[0040] 虽然图3C示出致动器302引起压头306移动，在一些实施方式中，机器可以引起承 载件210和/或支承构件310移动并将内衬100和密封垫圈102压入压头306内。压头360可以 在热压顺序中保持在位。
[0041]在一些实施方式中，机器200可适用于其他压制操作。例如压头306可以是模块化 的，这样它可以和其他模块交换，例如不同轮廓的垫。在一些实施方式中，机器200可适用于 将装饰元素压制到鞋帮的侧面或将鞋帮的各层压制到一起。例如防水又透气材料会被压制 和连结到鞋帮内侧。
[0042]图3D示出在一些另外的【具体实施方式】中，热源304可以被放置在内腔208的其他位 置，例如取决于热压机200的具体构造。在图3D中，该热源作为一个示例性替代位置被放置 在内腔208的底部处。
[0043]图3E示出压头306包括囊体400，其可以被放置在压头306之上或之内。
[0044]图4A是用于压头306的样例囊体400的截面视图。在这个例子中，囊体400包括四层 高温的硅酮隔膜402，404,406和408。应当理解，其他囊体构造也可设想为具有较少或较多 层。例如，囊体可以包括至少一层，其中该至少一层构造为通过该至少一层从热源接收热 量。一些层可以由其他材料制造，比如聚四氟乙烯。囊体400可以借助例如托架410或任何合 适的安装结构安装至致动器302和/或热源304。托架410可以由金属或复合型材料或其他任 何合适的能够经受阈值温度和压力的刚硬材料制成。在一些实施方式中，例如在图3A-3C中 所示，面向热源304的顶层402比其他层更厚，以便在密封步骤中允许有效的热量保持和传 递。例如在一个替代的【具体实施方式】中，顶层402可以是6毫米厚的硅橡胶，而其他层可以是 3毫米厚的硅橡胶材料。
[0045]各层被构造成每一层都可以相对于其他层独立地运动。例如，多层可以彼此叠置 地安装于托架410内。这允许囊体符合有轮廓的表面并且将均匀或接近均匀的压力施加到 有轮廓的表面。
[0046]在一些实施方式中，囊体400包括缓冲部段的一层412。缓冲部段中的每一个都可 以由硅橡胶制造，并且每个部段都可以有不同硬度的橡胶。其他可以被用作缓冲部段的材 料包括乙烯-乙酸乙烯，泡沫聚氨酯，聚四氟乙烯或任何具有热容性和压缩水蒸气传输阻力 的材料。缓冲部段层可有助于允许在囊体400内的各区域的独立移动，以符合有轮廓表面地 支承囊体400。
[0047] 在其他【具体实施方式】中，如在图4B中所示，该囊体400包括在缓冲部段的一层412 上的两层高温的硅酮隔膜402和404。在一些【具体实施方式】中，囊体400可以由提供足够支承 的材料构造而成并且由此不需要托架。
[0048] 在一些实施方式中，囊体包括用于接纳流体的位于托架和囊体各层之间的腔室。 流体可以包括气体和/或液体。如图4C所示，该机器可以通过使流体经由进入软管416流到 腔室414内而使囊体400充胀。例如机器200可以在完成一系列热压顺序前使囊体充胀。热源 可以例如被用来向内部区域注入经过加热的流体。流体可以通过出口软管418离开腔室 414〇
[0049]图5是示出示例密封垫圈102的图。密封垫圈102包括阻隔层504和粘结层502,该粘 结层面向内衬底部l〇〇b。阻隔层504可以是具有第一熔点的第一热塑性聚氨酯（TPU)，而粘 结层502可以是具有比第一熔点低的第二熔点的第二TPU。
[0050]由于粘结层502具有更低的熔点，粘结层502在热压顺序中开始流动，而阻隔层则 保持稳定。这允许粘结层502流动并且产生至内衬100的粘结，其中阻隔层504保持密封垫圈 102的结构。
[0051]图6是采用热压制物体的系统的样例工艺的流程图。系统由机器的操作者控制，并 且该热压机可以是图2的热压机200。
[0052]工艺参数被提供给热压机的控制系统（602)例如，操作者可以将工艺参数手动输 入到用户界面，或者操作者可以让控制系统从存储器或在数据通信网络上获取工艺参数。 [0053]物体被放置到热压机的承载件中（604)。物体的表面面向热压机的压头。例如，物 体可以被放置到支承构件并且固定到支承构件上。压头可以是比如图3A-3C的压头306,并 且支承构件可以是比如图3A-3C的支承构件310。
[0054]热压顺序(序列）被启动(606)。例如，操作者可以按下启动键，从而致使机器开始 热压顺序。
[0055]在一些实施方式中，机器施加范围从5镑每平方英寸（psi)到50镑每平方英寸 (psi)的压力。可选地，压力可以在15到45镑每平方英寸的范围内。压力可以在特定量的时 间内保持保持恒定，并且在一些实施方式中压力可以随时间变化，比如按照经过编程的时 间表。
[0056] 在一些实施方式中，机器可以加热压头5或15秒以达到在95摄氏度到200摄氏度之 间的温度。当机器正在将压力施加到物体的表面时，机器可以用热源停止施加热量，从而当 机器施加压力时压头冷却。
[0057]相比于一些传统技术类型，热压机200的特别的实施方式和/或操作热压机的方法 600可以提供一个或多个下述优势:产品质量可以被提高;更多防水和透气的内衬可以在给 定量的时间内被密封;更少的人员在密封内衬的工艺中被使用；生产地板的地板空间可以 被减少;用电量可以被减少，暴露于溶剂和漏气可以被减少或消除。
[0058] 给出本实用新型的上述讨论是用于说明和描述的目的。因此，在相关现有技术的 技术和知识内，与上述讲授相称的变动，修改和结合，是在本实用新型的范围内，包括例如 在可伸展内底的定义下超出上面描述的伸长率和负载。
[0059] 所附的权利要求被解释成包括本实用新型的其它替代实施例。
【主权项】
1. 一种用于压制物体的表面的热压机，所述热压机包括： 热源； 压头，所述压头包括囊体，所述囊体构造成符合所述物体的所述表面，所述囊体包括至 少一层，其中，所述至少一层构造成接收来自所述热源的热量； 承载件，所述承载件构造成保持住所述物体；以及 致动器，所述致动器构造成致使所述压头将压力施加于所述物体的所述表面，并且至 少部分地符合所述物体的所述表面，由此经由至少一个经加热的层将来自所述热源的热量 施加到所述物体的所述表面。2. 如权利要求1所述的热压机，其特征在于，所述囊体包括： 多个压制侧层，所述多个压制侧层连结在一起并且构造成彼此独立地运动；以及 连结在压制侧各层和热源之间的加热侧层，其中所述承载件构造成使所述物体的所述 表面面向所述压头的压制侧层。3. 如权利要求1所述的热压机，其特征在于，所述囊体包括用于接纳流体的内部区域。4. 如权利要求3所述的热压机，其特征在于，所述热压机包括充胀装置，以通过使流体 流入所述内部区域内来使囊体充胀。5. 如权利要求2所述的热压机，其特征在于，所述加热侧层有加热侧厚度，所述加热侧 厚度为压制侧层中的任一层的最大厚度的至少两倍。6. 如权利要求2所述的热压机，其特征在于，每个压制侧层和加热侧层都包含高温硅酮 隔膜。7. 如权利要求1所述的热压机，其特征在于，所述热源包括选自下组中的一个或多个： 陶瓷加热器，红外闪光加热器，热流体，加热的金属板以及热空气加热器。8. 如权利要求1所述的热压机，其特征在于，所述致动器包括气动系统。9. 如权利要求1所述的热压机，其特征在于，包括控制系统，所述控制系统构造成： 使所述热源将所述压头加热到特定温度;并且 在使所述热源加热所述压头后，使所述致动器移动压头，以将压力施加到物体的表面 上一特定时间，并且然后使所述压头从物体的表面移走。10. 如权利要求9所述的热压机，其特征在于，所述控制系统构造成致使所述致动器移 动所述压头，以将特定压力施加到物体的表面所述特定时间。11. 如权利要求9所述的热压机，其特征在于，所述控制系统构造成在数据通信网络上 发送报告。12. 如权利要求9所述的热压机，其特征在于，所述控制系统构造成在多个热压顺序的 过程中收集数据。13. 如权利要求1所述的热压机，其特征在于，该热压机能操作成使用液压系统来移动 压头。14. 如权利要求13所述的热压机，其特征在于，该热压机能操作成使用机械系统来移动 压头。15. -种用于热压制物体的系统，该系统包括： 热压机;和 放在所述热压机的承载件上的物体，其中，所述物体的表面面向所述热压机的压头，所 述压头包括囊体，该囊体构造成符合所述物体的表面，该囊体包括至少一层，其中该至少一 层构造成接收来自热源的热量； 其中该热压机能操作成启动热压顺序，由此使热压机： 将热量施加在所述压头的加热侧层； 用压头将压力施加到所述物体的表面，从而在特定量的时间内使所述压头至少部分地 符合物体的表面;并且 在所述特定量的时间之后，从物体的表面释放压力。16. 如权利要求15所述的系统，其特征在于： 该物体是具有鞋底区域和鞋帮足部区域的鞋内衬，该鞋内衬包括定向于鞋楦上的防水 又透水汽的功能层;并且 在鞋内衬的鞋底区域上放置密封垫圈后，鞋内衬被放置在承载件上，这样当热压机移 动压头至与鞋内衬的鞋底区域接触时，来自压头的加热侧层的热量致使密封垫圈的粘结剂 流动并且将密封垫圈粘附和密封到鞋内衬的鞋底区域。17. 如权利要求16所述的系统，其特征在于： 该密封垫圈包括阻隔层和粘结层;并且 密封垫圈被放置在内衬的表面上，包括将粘结层放置在内衬的表面上，这样所述阻隔 层面向所述压头。18. 如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述阻隔层包括具有第一熔点的第一热塑 性聚氨酯，并且所述粘结层包括具有比第一熔点低的第二熔点的第二热塑性聚氨酯。19. 如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述热压机的控制系统能操作成控制特定 的时间、特定的温度以将热量施加至压头，以及将特定量的压力施加到物体的表面。20. 如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述热压机的控制系统构造成在数据通信 网络上发送报告。21. 如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述囊体包括用于接纳流体的内部区域， 并且其中通过使流体流入囊体的内部区域来充胀囊体而启动热压顺序。22. 如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述囊体包括多个压制侧层，每个压制侧 层和加热侧层都包含高温硅酮隔膜。
【文档编号】A43D11/00GK205597299SQ201620142595
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年2月25日
【发明人】R·维纳, A·古波尼
【申请人】W.L.戈尔及同仁股份有限公司