并入有泡沫拉伸构件的流体填充的囊的制作方法

专利名称：并入有泡沫拉伸构件的流体填充的囊的制作方法
并入有泡沫拉伸构件的流体填充的嚢
背景技术：
传统的鞋类物品包括两个主要元件，鞋面和鞋底结构。鞋面具有用于脚 部的覆盖物，其牢固地下功能对于鞋底结构容纳和定位脚部。此外，鞋面可 具有保护脚部并提供透气的构造，由此冷却脚部并排汗。鞋底结构固定到鞋 面的下表面并大致定位在脚部和地面之间。除了緩冲地面反作用力并吸收能 量之外(即，赋予缓冲)，鞋底结构对诸如内旋这样的潜在的有害脚部运动 提供牵引和控制。因而，鞋面和鞋底结构协同地工作，以提供适于诸如走步 和跑步这样的各种体育活动的舒适结构。鞋面和鞋底结构的一般特征和构造 将在后文更详细地描述。
运动鞋类的鞋底结构通常具有层状结构，该结构包括强化舒适的内鞋 底、用聚合物泡沫形成的弹性中间鞋底和提供抗磨性和牵引的地面接触外鞋 底。用于中间鞋底的合适聚合物泡沫材料包括乙基醋酸乙烯酯
(ethylvinylacetate)或聚氨酯，其在所施加的载荷下弹性地压缩，以緩冲地 面反作用力并吸收能量。传统泡沫材料回弹地可压缩，部分地因为具有多个 开放或关闭的胞状物，所述胞状物限定了通常被气体占据的内部空间。即， 泡沫包括形成在材料中的包含有气体的气泡。但是，随着重复的挤压，多孔 结构会恶化，由此导致泡沫的回弹性降低。由此，中间鞋底的力的衰减和能 量的吸收特点会在鞋类物品的寿命范围内不断降低。
一种克服采用传统泡沫材料缺陷的方法披露于Rudy的美国专利号 4,183,456中，其中通过膨胀的插入物提供减震，该插入物用弹性体材料形成。 该插入物包括多个管状腔，所述腔大致纵向地延伸鞋类的整个长度。这些腔 彼此流体连通并共同地跨过鞋类的宽度延伸。Rudy的美国专利号4,219,945 披露了包封在泡沫材料中的膨胀插入物。插入物与包封材料的组合用作中间 鞋底。鞋面附接到包封材料的上表面且外鞋底或踩踏构件附接到下表面。
这种嚢通常用弹性体材料形成且结构为具有将一个或多个腔包封在其 中的上表面和下表面。这些腔通过将连接到流体压力源的喷嘴或针头插入到 形成在囊中的填充入口而被力口压到环境压力之上。在这些腔被加压之后，例如通过焊接将填充入口密封，然后将喷嘴移走。
该类型的嚢已经通过双薄膜技术制造，其中，两张分离的弹性体薄膜被 形成为具有嚢的总体外周形状。这两张随后沿它们各自的周边焊接在一起， 以形成密封结构，且这两张还在预定的内部区域处焊接，以赋予嚢所需的构 造。即内部焊接为嚢提供在所需位置具有预定形状和尺寸的腔。这种嚢已经 通过吹塑技术制造，其中，液化的弹性体材料被放在具有嚢所需形状和构造 的模具中。加压的空气迫使液化的弹性体材料靠在模具的那表面上并使得材 料在模具中硬化，由此形成具有所需形状和构造的嚢。
另一类型的是与鞋类应用的已有技术嚢披露于Rudy的美国专利号 4，906，502和5,083,361。这种类型的嚢形成为流体加压的且膨胀的结构，该 结构包括不透气密封的外屏障层，该外屏障层牢固地熔融在拉伸构件的大致 整个外表面上，该拉伸构件具有双壁织物芯的构造。拉伸构件包括第一和第 二外织物层，二者以预定的距离彼此正交地间隔开。连纱或漏纱(connecting or drop yarns) —一潜在地是具有多个独立纤维的多细丝纱线一一在各个织 物层的近端面或面对表面(facing surface)之间内部地延伸。漏纱的细丝形 成拉伸限制机制并锚固到各个织物层。制造双壁织物结构的合适方法为双针 头才奉的拉歇尔经编针织(double needle bar raschel knitting )。
美国专利号5,993,585和6,119,371,两个专利都授予Goodwin等，披露 了利用拉伸构件的嚢，但没有位于嚢上表面和下表面之间中间位置的周边接 缝。替代地，接缝临近嚢的上表面。这种设计的优点包括从最大侧壁弯曲的 区域去除了接缝并增加了嚢内部的可见性，包括连纱。用于形成这种类型的 嚢的过程涉及用模具形成壳体，该壳体包括下表面和侧壁。拉伸构件放在覆 盖板的顶部，且壳体一一随后从模具上去除一一放在遮盖板和拉伸构件上 方。经组装的壳体、覆盖板和拉伸构件随后#1移动到层压工位，在该处射频 能量将拉伸构件的相对侧融化到壳体和遮盖板并将壳体周边融化到遮盖板。 嚢随后被插入的流体加压，以便以拉伸状态放置连纱。
尽管鞋类物品中嚢的緩沖优点已经有记载，但是利用双壁织物芯部制造 嚢的已有技术的方法使得制造成本高且耗时。例如，通常通过附接热激活的 熔融剂层到芯部的外表面上，且随后加热嚢的部件使得熔融剂熔化，由此固 定芯部嚢的外层，双壁织物芯部被固定在嚢中，。特別是，将熔融剂加到芯 部的外表面很耗时且需要阿额外的制造步骤，由此使得总成本增加。因而，这种技术需要筒单的、更成本有效的具有拉伸构件的嚢。除了将从以下说明 书得知的其他优点，本发明满足了这个需要。

发明内容
本发明提供一种嚢，其包括密封的外屏障物、泡沫拉伸构件和流体。拉 伸构件位于屏障物中并连接到屏障物的相对侧。流体位于屏障物中，且流体 被加压，以在屏障物上施加向外的力并在拉伸构件中引起拉伸。嚢可并入到 鞋类物品中，例如，可形成鞋类的鞋底结构。此外，嚢可并入到各种其他产 品中。
在本发明的其他方面中，鞋类物品包括鞋面和鞋底结构。鞋面限定了用 于容纳脚部的内部空腔，且鞋底结构固定到鞋面。鞋底结构并入嚢，该嚢形 成中间鞋底的至少一部分，且嚢包括屏障物、拉伸构件和流体(例如气体、 液体或胶体)。屏障物被密封且用热塑性聚合物片状材料形成，且屏障物限 定了内部空间。拉伸构件用热塑性聚合物泡沫材料形成，且拉伸构件位于该 内部空间中并连4矣到屏障物的相对侧。流体位于该内部空间中。流体的至少 一部分与拉伸构件分开，且流体被加压，以在屏障物上施加向外的力并在4立 伸构件中引起拉伸。
本发明的另 一方面是制造用于鞋类物品的部件的方法。该方法包括的步
骤是形成屏障物，该屏障物限定了内部空间。泡沫构件定位在该内部空间
中并直接连接到屏障物的相对侧。此外，内部空间被加压，以在屏障物上施 加向外的力并在泡沫构件中引起拉伸。
具有本发明的新颖性的优点和特征在所附权利要求中特别指明。但是， 为了获得新颖的优点和特点的更好的理解，请参见随后的描述性内容和所附 附图，其描述并显示了涉及本发明的各种实施例和构思。


当接合所附附图进行阅读时，本发明的前述内容以及本发明的随后详细 描述将更易于理解。
图1为并入有根据本发明的第一嚢的鞋类物品的外正视图。
图2为第一嚢的透视图。
图3为第一嚢的侧向正视图。图4为第一嚢的俯^L图。
图5A为第一嚢的第一截面图，沿图4的5A-5A截线限定。
图5B为第一嚢的第二截面图，沿图4的5B-5B截线限定。
图6为第一嚢的拉伸构件部分的透视图。
图7为根据本发明的第二嚢的透视图。
图8为第二嚢的侧正视图。
图9为第二嚢的俯视图。
图IOA为第二嚢的第一截面图，沿图9的10A- IOA截线限定。
图IOB为第二嚢的第二截面图，沿图9的10B-10B截线限定。
图11为第二嚢的拉伸构件部分的透视图。
图12为并入有才艮据本发明的第三嚢的鞋类物品的外侧正-见图。
图13为第三嚢的透视图。
图14为第三嚢的侧正视图。
图15为第三嚢的前正视图。
图16为第三嚢的后正视图。
图17为第三嚢的俯视图。
图18A为第三嚢的第一截面图，沿图17的18A-18A截线限定。 图18B为第三嚢的第二截面图，沿图17的18B-18B截线限定。 图19为第三嚢的拉伸构件部分的透视图。 图20为根据本发明的第四嚢的透视图。 图21为第四嚢的侧正^L图。
图22A为第四嚢的第一截面图，沿图21的22A-22A截线限定。 图22B为第四嚢的第二截面图，沿图21的22B-22B截线限定。 图23为第四嚢的拉伸构件部分的透^f见图。 图24为根据本发明的第五嚢的透视图。 图25为第五嚢的侧正^f见图。
图26A为第五嚢的第一截面图，沿图25的26A-26A截线限定。 图26B为第五嚢的第二截面图，沿图25的26B-26B截线限定。 图27为根据本发明的第六嚢的透视图。 图28为第六嚢的侧正视图。
图29A为第六嚢的第一截面图，沿图28的29A-29A截线限定。图29B为第六囊的第二截面图，沿图28的29B - 29B截线限定。
图30和31为多孔结构的金属材料的透视图。
图32为用多孔结构金属材料形成的模具的透视图。
图33为部分地用多孔结构金属材料形成的^^莫具的透^L图。
图34为图33中所示模具的截面图，通过图33中的截线34限定。
具体实施例方式
随后的描述和所附附图披露了并入有根据本发明的流体填充嚢的各种 运动鞋类物品。与鞋类有关的该概念以及特别是流体填充的嚢参考具有适于 跑步的构造来披露。本发明不仅限于用于跑步的鞋类的设计，而且也可应用 于各种运动鞋的类型，例如包括篮球鞋、交叉运动训练鞋、走步鞋、网球鞋、 足球鞋和徒步旅行執。此外，本发明还可应用于通常被认为是非运动的鞋类 样式，包括舞蹈鞋、皮便鞋、凉鞋、工作靴。因而，本领域技术人员应理解， 除了在随后的材料和附图的显示中披露的具体样式，本文披露的构思应用于 各种鞋类样式。
除了鞋类，流体填充的嚢也可并入到各种其他产品中，例如包括用于承 载背包和高尔夫球包的带子、用于足球或曲棍球的緩冲部分或自行车座椅。 尽管流体填充的嚢适于各种类型的运动产品，但是流体填充的嚢也可并入到 非运动产品中，如膨胀床垫和压力感应座椅垫。因而，根据鞋类而在后文披
露的各种流体填充嚢可用于各种产品。
鞋类物品10显示于图1中并包括鞋面20和鞋底结构30。鞋面20具有 基本上常规的构造且包括多个元件，如纺织物、泡沫、和皮革材料，它们缝 制或粘接在一起以形成用于牢固且舒适地容纳脚部的内腔。鞋底结构30定 位在鞋面20下方且包括两个主要元件一一中间鞋底31和外鞋底32。中间鞋 底31固定到鞋面20的下表面，例如通过缝制或粘接，且功能是在鞋底结构 30冲击地面时緩沖力和吸收能量。即，中间鞋底31结构为例如在走步或跑 步过程中为脚部提供緩冲。外鞋底32固定到中间鞋底31的下表面并用耐久、 耐磨的材料形成，该材料适于与地面接合。此外，鞋底结构30可包括内鞋 底(未示出)，即薄的緩沖构件，位于腔中并临近脚部的足底表面，以增强 鞋类10的舒适性。
中间鞋底31主要用聚合物泡沫材料形成，如聚氨酯或乙烯醋酸乙烯酯，其包封流体填充嚢40。如图1所示，嚢40定位在中间鞋底31的脚跟区域中， 但是可定位在中间鞋底31的任何区域中，以获得所需的緩冲相应程度。进 而，中间鞋底31可包封具有嚢40的一般构造的多个流体填充嚢。嚢40可 仅部分地包封在中间鞋底31中或完全包封在中间鞋底31中。例如，嚢的一 些部分可从中间鞋底的侧表面突出，或嚢40的上表面可与中间鞋底的上表 面重合。替换地，中间鞋底31可在嚢40周围完全地延伸。因而，嚢40相 对于鞋类10的位置可在本发明的范围内非常宽泛地变化。
嚢40的主要元件，如图2-6所示，为外屏障物50和拉伸构件60。屏 障物50包括第一屏障层51和第二屏障层52, 二者不能被嚢40容纳的加压 流体所渗透。加压流体因此基本保持密封在嚢40中，用于长期使用，包括 鞋类10的期望寿命。第一屏障层51和第二屏障层52在它们各个周边周围 连接在一起，以形成周边连接部53并共同形成密封的腔室，在该腔室中具 有拉伸构件50和加压流体。
拉伸构件60为泡沫元件，其连接到第一屏障层51和第二屏障层52每 一个。拉伸构件60的上表面和下表面大致为平的且平行，且拉伸构件60显 示为具有连续的构造，其不包括任何孔或其他不连续结构。在本发明的其他 实施例中，拉伸构件60的上表面和下表面可以不是平的和不平行的，且各 种孔可延伸穿过或部分穿过拉伸构件。此外，形成拉伸构件各个部分的材料 的密度和可压缩性可以变化。例如，位于鞋类10外侧区域的拉伸构件60的 那部分具有与位于鞋类10的内侧区域的拉伸构件60的那部分具有不同的密 度，以便限制在跑步过程中脚部的内旋程度。
嚢40所含有的加压流体产生作用在屏障物50上的外力并趋于分开第一 屏障层51和第二屏障层52或向外施压在第一屏障物51和第二屏障层52上。 在没有拉伸构件60的情况下，通过加压力流体引起的向外的力将对嚢50赋 予一圆形或膨隆的构造。但是，拉伸构件60连接到第一屏障层51和第二屏 障层52每一个且限制第一屏障层51和第二屏障层52的分离。因而，拉伸 构件60通过流体被放置为拉伸状态且保持嚢50的大致平坦的构造，如图所 示的。
如上所述，拉伸构件60连接到第一屏障层51和第二屏障层52每一个。 各种连接方法可以采用，来将屏障物和拉伸构件60固定在一起，且拉伸方 法可以至少部分地通过选择用于屏障物50和拉伸构件60每一个的材料来确定。例如，粘接剂可用于在屏障物50用热塑性聚合物材料形成而拉伸构件
60用热固性聚合物材料形成时将部件进行连接。但是，当屏障物50和拉伸 构件60中的至少一个用热塑性聚合物材料形成时，直接连接可以是固定屏 障物50和拉伸构件50的有效方式。
如在本申请中所使用的，术语"直接连接"或其改变例，限定为是屏障 物50和拉伸构件50之间的固定技术，其包括熔化或软化屏障物50和拉伸 构件50中的至少一个，以使得屏障物50和拉伸构件60的材料在冷却时彼 此固定。通常，直接连接可包括熔化或软化屏障物50和拉伸构件60二者， 以使得材料在屏障物50和拉伸构件60之间的边界层上扩散且在冷却时固定 在一起。直接连接还可包括熔化或软化屏障物50和拉伸构件60中的仅一个， 以使得熔融的材料延伸进入通过另一材料形成的空缺或空腔，以由此在冷却 时将部件固定在一起。因而，屏障物50和拉伸构件60之间的直接连接通常 不涉及粘接剂的使用。而是，屏障物50和拉伸构件60直接彼此连接。
各种热塑性聚合物材料可用于屏障物50，包括聚氨酯(polyurethane )、 聚酯、聚酯型聚氨酯、和聚醚型聚氨酯。用于屏障物50的其他合适材料是 用热塑性聚氨酯与乙烯-乙烯醇共聚物(ethylene-vinyl alcohol copolymer )的 交替层形成的膜，如Mitchell等人的美国专利号5,713，141和5,952,065中披 露的。这种材料的改变例一一其中中央层用乙烯-乙烯醇共聚物形成；临近 中央层的两个层用热塑性聚氨酯形成；且外层用热塑性聚氨酯和乙烯-乙烯 醇共聚物再研磨材料形成一~"也可以使用。屏障物50还可用柔性微层膈膜 形成，其包括气体屏障材料和弹性体材料的交替层，如Bonk等人的美国专 利号6,082,025和6，127，026中披露的。此外，可以使用各种热塑性聚氨酯 橡胶，如Dow Chemical Company的产品PELLETHANE; BASF Corporation 的产品ELASTOLLAN;和B. R Goodrich Company的产品ESTANE，所有 这些产品要么是酯的或酯基的。以聚酯、聚醚、聚已酸内酯和聚已酸内酯的 大粒凝胶为基的其它热塑性聚氨酯可以使用，也可以使用氮塞材料(nitrogen blocking material )。其他的合适材料披露于Rudy的美国专利号4,183,156和 4,219,945。其他的合适材料包括含有水晶材料的热塑性膜，如Rudy的美国 专利号4，936，029和5,042,176中所披露的，以及包括聚酯型多元醇的聚氨 酯，如Bonk等人的美国专利号6,013,340、 6,203,868、和6，321 ,465所披露 的。热塑性和热固性聚合物材料可用于屏障物50。利用热塑性聚合物材料用
于屏障物50优于热固性聚合物材料的优点是第一屏障层51和第二屏障层52 可通过在周边连接部54的位置施加热而连接在一起。此外，第一屏障层51 和第二屏障层52可^皮加热并拉伸，以符合屏障物50的所需形状。而第一屏 障层51形成嚢40的上表面，第二屏障层52形成嚢50的下表面和侧壁的主 要部分。该构造将周边连接部53定位在上表面附近并促进了穿过侧壁的可 视性。替换地，周边连接部53都可定位在下表面附近或在上表面和下表面 之间的位置。周边连接部53因此延伸穿过侧壁，以使得第一屏障层51和第 二屏障层52形成大致相同的侧壁部分。因而，屏障物50和周边连接部53 的具体构造可在本发明的范围内显著地改变。
许多泡沫材料都适用于拉伸构件60。热固性聚合物泡沫，包括聚氨酯和 乙烯醋酸乙烯酯，可通过粘接剂使用或在直接连接涉及熔化或软化屏障物50 以使得熔融材料延伸到通过拉伸构件50的泡沫多孔结构形成的空腔中时使 用。当屏障物50和拉伸构件60用热塑性聚合物泡沫形成时，形成这两个部 件的材料可熔化或软化，以使得材料在屏障物50和拉伸构件60之间的边界 层上扩散并在冷却时固定在一起。直接连接因此可发生在屏障物50和拉伸 构件60之间，无论拉伸构件50是否用热固性或热塑性聚合物泡沫形成。热 塑性聚合物泡沫还具有带有比热固性聚合物泡沫更大的撕扯和剪切特性的 优点，且热塑性聚合物泡沫可重复使用或循环利用。
对于热塑性聚合物泡沫来说， 一种合适的材料是通过Huntsman International, L. L. C.生产的SMARTLITE商标的产品。该热塑性聚亚安酯泡 沫的合适型号具有的密度为0.65克每立方厘米且硬度为肖氏A尺度下57。 在本发明的其他实施例中，可使用的热塑性聚亚安酯泡沫具有0.50克每立方 厘米的密度和肖氏A尺度下85的石更度。因而，合适的聚合物泡沫的密度和 硬度可在本发明的范围内显著地改变。其他的合适材料是通过Trexel开发的 工艺来制造的。以MUCELL商标来引入和销售。该工艺涉及将诸如二氧化 碳或氮这样的超临界流体注入到热塑性聚聚氨酯中。大量的成核位置随后通 过显著且快速的压力下降而形成在热塑性聚氨酯中。晶胞的受控成长通过监 测跟随压力下降而产生的压力和温度来实现，且热塑性聚氨酯注入到模具 中，以形拉伸构件60。
嚢40含有的流体例如可以是Rudy的美国专利号4,340,626披露的气体，如六氟乙烷和硫化hexafluohde。此夕卜，流体可包括力口压的octafluorapropane 、 氮和空气。流体的压力例如可以从0到50磅每平方英寸表压。
参见图1，嚢40至少部分地被中间鞋底31的聚合物泡沫材料包封。在 走步、跑步或其他体育运动中，中间鞋底31和嚢40在脚部的脚跟和地面之 间挤压，由此緩沖地面反作用力并吸收能量(即沖击緩冲)。如上所述，拉 伸构件60连接到第一屏障层51和第二屏障层52的每个并通过加压流体而 处于拉伸状态。当嚢40在脚跟和脚部之间压缩时，因此，嚢40被挤压且拉 伸构件60中的拉伸状态緩解。在去掉通过脚部和地面造成的挤压力时，通 过流体引起的向外的力返回到拉伸构件60中的拉伸状态。
嚢40a显示于图7-11中且具有嚢40的一般构造，如上所述。因而， 嚢40a包括外屏障物50a和拉伸构件60a。屏障物50a包括第一屏障层51a 和第二屏障层52a, 二者基本对于嚢40a含有的加压流体不可渗透。第一屏 障层51a和第二屏障层52a在它们各自的周边周围连接在一起，以形成周边 连"fe部53a并共同地形成密封腔室，在该腔室中具有4立伸构件60a和加压流 体。
拉伸构件60a为泡沫构件，其连接到第一屏障层51a和第二屏障层52a 每一个。拉伸构件60a的上表面和下表面大致是平的且平行的。与嚢40相 反，特别是与拉伸构件60相反，拉伸构件60a限定了五个通道62a,这些通 道侧向地穿过拉伸构件60a延伸。在本发明的其他实施例中，拉伸构件60a 的上表面和下表面可以是非平坦的且非平行的，且各种通道62a可纵向地或 即纵向又才黄向地延伸穿过拉伸构件60a。
嚢40a含有的加压流体引起作用在屏障物50a上的向外的力，并趋于将 第一屏障层5la和第二屏障层52a分开或向外地施压在二者上。拉伸构件61a 通过流体而处于拉伸状态且保持嚢40a的大致平坦的构造，如图所示。如嚢 40那样，直接连接可以是有效的固定的屏障物50a和拉伸构件60a的方式。
鞋类物品10b显示在图12并包括鞋面20b和鞋底结构30b。鞋面20b 具有大致常规的构造且包括多个元件，如纺织物、泡沫和皮革材料，它们缝 合或粘接在一起，以形成用于牢固地且舒适地容纳脚部的内腔。鞋底结构30b 定位在鞋面20b下方且包括两个主要元件，中间鞋底31b和外鞋底32b。中 间鞋底31b例如通过缝合或粘接连接固定到鞋面20b的下表面，且功能是在 鞋底结构30冲击地面时緩沖力并吸收能量。中间鞋底31b包括嚢40b,其定位在鞋类10b的脚跟区域中。嚢40b的 第一表面固定到鞋面20b的下表面，且嚢40b的相对的第二表面固定到外鞋 底32b。与嚢40相反，由此嚢40b可与形成中间鞋底31b其他部分的聚合物 泡沫材料分开(即不被包封)。但是，在其他结构中，嚢40b可包封在形成 中间鞋底31b的聚合物泡沫材料中，或嚢40b可延伸穿过中间鞋底31b的纵 向长度，以支撑脚部的整个长度。
嚢40b的主要元件，如图13 - 19所示，为外屏障物50b和拉伸构件60b。 屏障物50b包括第一屏障层51b和第二屏障层52b, 二者对于嚢40b所含有 的流体大致不可渗透。嚢40b含有的加压流体在屏障物50b上引起向外的力， 并趋于将第一屏障层51b和第二屏障层52b分开或在二者上向外压。但是， 拉伸构件60b连接到第一屏障层51b和第二屏障层52b每一个并通过加压流 体而处于拉伸状态，由此限制了屏障物50b的向外运动。
第一屏障层51b和第二屏障层52b在它们各自的周边周围连接在一起并 形成周边连接部53b,并共同地形成密封腔室，在该腔室中具有拉伸构件60b 和加压流体。合适的用于屏障物50b的材料包括针对屏障物50所描述的任 何材料。拉伸构件60b为聚合物泡沫构件，其连接到屏障物50b。尽管粘接 连接可以用于固定屏障物50b和拉伸构件60b,但是直接连接在屏障物50b 和拉伸构件60b 二者用热塑性聚合物形成时也是合适的。因而，拉伸构件06b 的聚合物泡沫材料可以是Huntsman International, L. L. C生产的以 SMARTLITE为商标的热塑性聚合物泡沫，或也可以是Trexel开发的工艺来 制造的以MUCELL商标引入并销售的材料。其他合适的材料，无论是热塑 性或热固性的，可用于拉伸构件60b。
拉伸构件60,如上所述，具有这样的构造，其中连接到屏障物50的表 面二者是平坦且平行的。相反，拉伸构件60b包括具有凹入构造的上表面， 且拉伸构件60b包括大致平坦的下表面。上表面的凹入构造为嚢40b提供了 凹入的上部区域，该区域与鞋面20连结并形成用于牢固地容纳穿戴者脚跟 的下陷部。类似地，平坦的下表面为嚢40b提供大致平坦的构造，其连结到 外鞋底32b并形成用于接触地面的表面。拉伸构件60b的用于表面的各种轮 廓可从上述构造上进行各种改变。例如，下表面可在鞋类10的外后角部处 并入斜面，或两个表面都是平的。
尽管拉伸构件60在屏障物50的相对侧之间连续地延伸，但是拉伸构件60b包括多个交叉的通道61b和62b，这些通道延伸穿过聚合物泡沫材料。 通道61b纵向地从拉伸构件60b的前部延伸到拉伸构件60b的后部。类似地， 通道62b 一黄向地在拉伸构件60b的侧面之间延伸。通道61b和62b增加了拉 伸构件60b的可压缩性并降低了嚢40b的总重量。尽管拉伸构件60b如图所 示具有四个通道61b和六个通道62b，但是4壬何婆t量的通道61b和62b可以 预期地落入本发明的范围。此外，通道61b和62b可仅部分地延伸穿过拉伸 构件60b,而不是完全延伸穿过拉伸构件60b。
通道61b和62b去掉了拉伸构件60b的一些部分并形成多个柱体63b， 该柱体在拉伸构件60b的上下部分之间延伸。柱体63b的尺寸可以根据通道 61b和62b的量和尺寸来改变。柱体63b的尺寸对嚢40b的可压缩性有影响， 且本领域技术人员因此可平衡各种因素，如流体的压力和柱体63b的尺寸， 以修改或选择合适的可压缩性。能影响到嚢40b可压缩性的其他因素包括聚 合物泡沫材料的密度和嚢40b的厚度。嚢40b中的加压流体使拉伸构件60b 处于拉伸状态。尽管拉伸构件60b的上下部分处于拉伸状态，但是主要的拉 伸发生在柱体63b中。拉伸趋于拉长或加长柱体63b。因而，柱体63b的尺 寸也可被选择为限制柱体63b的拉长程度。
通道61b完全沿拉伸构件40b的纵向长度延伸并具有大致矩形的形状， 如图15和16所示。类似地，通道62完全地沿拉伸构件60b的横向宽度延 伸并具有大致卵形的形状，如图14所示。尽管这些是适用于通道61b和6力
的形状，^f旦是通道61b和62b可改变，以具有圓形、三角形、六边形或其他 规则或不规则的构造。通道61b和62b也显示为具有通过拉伸构件60b的长 度和宽度具有恒定的形状，但是可具有非恒定的变化的形状或变化的尺寸。 因而，通道61b和62b的构造可变化，以对拉伸构件60b的部分赋予不同的 可以实现或性能。例如，通道61b和62b在拉伸构件60b的后外部分可具有 较大的尺寸，以便降低在后外角部处的鞋底结构30b的总体可压缩性。
拉伸构件60b的上表面和下表面连接到屏障物50b。但是，拉伸构件60b 的侧表面可保持不连接到屏障物50b。嚢40b的侧壁可以由于嚢40b中流体 的压力而膨隆或向外突出。在一些实施例中，拉伸构件60b的侧表面可完全 或部分地连接到屏障物50b。
拉伸构件60b可通过注射模制工艺来形成，其中聚合物泡沫注射到具有 空腔的模具中，该空腔具有拉伸构件60b的大致形状。各种可去除的杆在对应于通道61b和62b的位置处延伸穿过空腔。在聚合物泡沫至少部分固化时， 这些杆可被去除且模具可打开，以允许去除拉伸构件60b。
参见图20-23，另一嚢40c显示为具有外屏障物50c和拉伸构件60c。 如前面实施例中那样，屏障物50c包括第一屏障层51c和第二屏障层52c， 二者对嚢40c所含有的加压流体不可渗透。嚢40c含有的加压流体在屏障物 50c上引起向外的力并趋于将第一屏障层51c和第二屏障层52c分开或在二 者上向外压。但是拉伸构件60c连接到第一屏障层51c和第二屏障层52c每 一个，且通过加压流体而处于拉伸状态，由此限制屏障物50c的向外运动。
第一屏障层51c和第二屏障层52c在它们各自的周边周围连接在一起， 以形成周边连接部53c并共同地形成密封的腔室，在该腔室中具有拉伸构件 60c和加压流体。合适的用于屏障物50c的材料包括针对屏障物50所描述的 任何材料。拉伸构件60c是连接到屏障物50c的聚合物泡沫构件。尽管粘接 剂连接可用于固定屏障物50c和拉伸构件60c，但是直接连接在屏障物50c 和拉伸构件60c二者都使用热塑性聚合物形成时也是合适的。因而，拉伸构 件06b的聚合物泡沫材料可以是Huntsman International, L. L. C生产的以 SMARTLITE为商标的热塑性聚合物泡沫，或也可以是Trexel开发的工艺来 制造的以MUCELL商标引入并销售的材料。其他合适的材料，无论是热塑 性或热固性的，可用于拉伸构件60c。
拉伸构件60b包括具有凹入构造的上表面，且拉伸构件60c包括大致平 坦的下表面。上表面的凹入构造为嚢40c提供了凹入的上部区域，该区域与 鞋面20连结并形成用于牢固地容纳穿戴者脚跟的下陷部。类似地，平坦的 下表面为嚢40c提供大致平坦的构造，其连结到外鞋底并形成用于接触地面 的表面。但是，拉伸构件60c的用于表面的各种轮廓可从上述构造上进行各 种改变。
4立伸构件60c包括多个交叉的通道61c和62c,这些通道延伸穿过或至 少部分地延伸到聚合物泡沫材并十并形成柱体63c,该柱体在拉伸构件60c的 上下部分之间延伸。通道61c在拉伸构件60c的侧面之间横向延伸。通道62c 延伸进入在后部中的聚合物泡沫材料中并形成径向构造。即，通道62c延伸 进入拉伸构件60c的半圆形后部周围的聚合物泡沫材料中，且通道62c交叉 该最后的通道61c。与拉伸构件60b相反，拉伸构件60c没有显示为具有纵 向延伸的通道，而是在其他实施例中具有纵向通道。通道61c和62c增加了拉伸构件60c的可压缩性并降低了嚢40c的总重量。
通道61c和62c构造为在不同区域选择性地增加或改变拉伸构件60c的 可压缩性。参见图21,在拉伸构件60c的前部区域中的通道61c为垂直方位 的。但是，随后的通道61c随着通道61c向后延伸而变为逐渐增加地倾斜或 非垂直的。此外，各种柱体63c也趋于在后部区域中比在前部区域中更加非 垂直。在压缩中，垂直的柱体63c将基本上提供比非垂直的或倾斜柱体63c 更大的支撑。因而，通道63c的方位可用来影响或构造在不同区域中的嚢 40c的可压缩性。进而，通道62c也具有非垂直的方位，以进一步增加在后 部区域中的嚢40c的可压缩性。
拉伸构件60c的上表面和下表面连接到屏障物50c。但是，拉伸构件60c 的侧表面可保持不连接到屏障物50c。嚢40c可由于嚢40c中流体的压力而 向外膨隆或突出。在一些实施例中，拉伸构件60c的侧表面可完全或部分地 连接到屏障物50c。
参见图24-26B,嚢40d显示为包括外屏障物50d和多个拉伸构件60d。 屏障物50d包括第一屏障层51d和第二屏障层52d, 二者对嚢40d所含有的 加压流体不可渗透。第一屏障层51d和第二屏障层52d在它们各自的周边周 围连接在一起，以形成周边连接部53d，并共同地形成密封腔室，在该腔室 中具有拉伸构件60d和加压流体。
拉伸构件60d为多个离散的泡沫构件，它们可具有柱体的构造，其连接 到第一屏障层51d和第二屏障层52d每一个。拉伸构件60d显示为具有基本 一致的尺寸，但在本发明的范围内可具有不同的尺寸，如高度和厚度。拉伸 构件60d的上表面和下表面大致是平的且平行的，但轮廓也可以提供嚢40d 的形状。
嚢40d含有的加压流体在屏障物40d上引起向外的力并趋于分离第 一屏 障层51d和第二屏障层52d或将二者向外压。拉伸构件60dd每一个通过流 体处于拉伸状态并保持如图所示的嚢40d的基本平坦的构造。对于嚢40，直 接连接可以是固定屏障物50d和拉伸构件60d的有效方式。
嚢40e显示于图27-29A中并具有嚢40的一顧:构造，如上所述。因而， 嚢40e包括外屏障物40e和拉伸构件60e。屏障物50e包括第一屏障层51e 和第二屏障层52e， 二者基本对嚢40e所含有的加压流体不可渗透。第一屏 障层51e和第二屏障层52e在它们各自的周边周围连接在一起，以形成周边连接部53e，并共同地形成密封腔室，在该腔室中具有拉伸构件60e和加压 流体。
拉伸构件60e为泡沫构件，其连接到第一屏障层51e和第二屏障层52e 每一个。拉伸构件60e的上表面和下表面基本是平的且平行的，但也可以有 轮廓(be contoured )。与嚢40相反，且特别是与拉伸构件60相反，拉伸构 件60e限定了垂直地延伸穿过拉伸构件60e的多个通道61e。
嚢40e含有的加压流体在屏障物50e上引起向外的力并将第一屏障层 51e和第二屏障层52e分开或将二者向外压。拉伸构件60e通过流体而处于 拉伸状态并保持如图的嚢40e的基本平坦的构造。如嚢40,直接连接可以是 固定屏障物50e和拉伸构件60e的有效方式。
可以用各种制造工艺来形成各种如上所述的拉伸构件50和60a_ 60e。 例如，拉伸构件60和60a - 60e可纟皮切割或其它方式用聚合物材料块形成， 或可以用其中一种模制工艺。作为例子，上述描述中拉伸构件60b可通过注 射模制工艺来形成，其中，聚合物泡沫注射到模具中，该模具具有拉伸构件 60b的大致形状的空腔。类似地，拉伸构件60、 60a和60c - 06e可通过注射 模制工艺形成，其中，聚合物泡沫被注射到模具中，该模具具有拉伸构件60、 60a和60c-60e中的一个的大致形状的空腔。还可以使用除了注射模制的模 制工艺。
用于形成各种拉伸构件60和60a- 60e的模具可以用各种材料来加工或 铸造，例如包括钢、铝或聚合物材料。在一些构造中，模具也可用多孔结构 金属材料100形成，如图30和31上述。如本领域所知的，多孔结构金属材 料100主要用金属基构件101形成(例如金属、金属合金、无定形金属、无 定形金属合金或其组合，其包括形成在其中的许多空穴102 (例如胞状物或 孔)，多孔结构金属材料100包括基本构件101和空穴102。因此，类似于聚 合物泡沫，多孔结构金属材料100限定了许多空穴102，其形成流体填充多 孔物，与基本金属相比这减少了多孔结构金属材料100的密度。因而，多孔 结构金属材料(cellular structure metal) 100也可4皮称为多孔泡沫(cellular foam)或多孑L金属泡沫(cellular metal foam )。
多孔结构金属材料100可具有的密度在没有多孔结构的基本金属密度的 百分之二和百分之九十八之间的范围。与非多孔金属相比，多孔结构金属材
料100因此例如具有的密度为不具有多孔结构的同 一金属材料密度的百分之二、百分之十、百分之二十五、百分之五十、百分之七十五、或百分之九十
五。尽管由于空穴102的存在而降低了结构材料的量，但是最终形成的多孔 结构金属材料IOO的材料保持足够的物理性质，例如强度、刚度、变形抵抗 性，以用在用于拉伸构件60和60a - 60e的模具中。
多孔结构金属材料100可具有开放的多孔结构或封闭的多孔结构。在开 放的多孔结构中，空穴102可相互连接或流体联通。作为一个例子，空气可 由于互连的空穴102而穿过多孔结构金属材料100,由此赋予多孔结构金属 材料100多孔或空气可渗透的性质。但是，在封闭多孔结构中，空穴102可 以是封闭的，以便防止流体连通。空穴10的任何所需尺寸范围可用在多孔 结构金属材料100中。多孔结构金属材料IOO也可具有任何所需的空穴102 的尺寸分布、空穴102的多种尺寸分布或空穴102的易于辨别的尺寸分布。
如图30所示，空穴102可大致形成在基本构件101的整个三维结构中。 多孔结构金属材料100的一个或多个表面在多孔结构金属材料100形成为模 具的至少一部分时可保持暴露出来。替换地，如果需要， 一个或多个多孔表 面可被覆盖或包住。图31显示了多孔结构金属材料100的另一构造，其中 空穴102被包住或被覆盖层103覆盖(例如涂覆、灌注、填充和/或覆盖)。 以这种方式，多孔结构金属材料100的暴露表面不会包括暴露的空穴102， 由此为模具提供平滑、 一致的表面和/或外观。这种类型的填充结构也可被称 为多孔结构金属材料复合物。覆盖层103可具有任何所需厚度(例如从10 埃到3cm或变化的厚度。覆盖层103也可直接遵循下层基本构件101的形状 或轮廓。覆盖层103可用聚合物材料形成，或覆盖层103可整体地用基本构 件102形成，作为与构成基本构件101的材料相同的薄的、实体板。作为具 体的例子，覆盖层103可以是薄铝层，整体地与铝基本构件101形成为一个 构件。
尽管任何所需类型的金属或其他材料可用于基本构件101，但是合适金 属材料的更具体的例子包括铝、钛、镍、铜、锌、碳、锆、鵠、铅、钼和/ 或组合及其合金(如镍铝合金、铅锡锑合金、黄铜等)。还有，制造多孔结 构材料的任何所需方法可以使用，而不脱离本发明，包括多孔结构金属材料 的商业制造者使用和所知的常规方法，如德国Saarbriicken的ALM ( Applied Lightweight Materials) GmbH; 奥i也利的Ranshofen的Alulight International GmbH;加拿大安大略米西索加的Cymat Corporation;加利福尼亚奥克兰的ERG Materials and Aerospace Corporation;韩国首尔的Foamtech Co., Ltd.;力口 拿大安大略的FiberNide Ltd.;德国Kaltenkirchen的Gleich GmbH;奥地利 Schwarzenau的Hiitte Klein- Reichenbach Ges.m.b.H;加拿大安大略多4仑多的 lnco Ltd.;韩国Choenan的Korea Metalfoam;日本Okegawa-shi的Mitsubishi Materials Corporation;德国德累斯顿的M-Pore GmbH;新喀里多尼亚 Hendersonville的Porvair Advanced Materials; 荷兰的Recemat International B.V.;罗得岛的普罗维登斯的Reade Advanced Materials;加拿大Watsonville 的Spectra-Mat, Inc.;法国Boussens的SAS Solea和力口拿大Pacoima的Ultramet Corporation此外，制造它们的各种材料和方法披露于美国专利号6,932,146、 6,866,084、 6,840,301 、 6,706,239、 6,592,787、 5,951,791 、 5，700，363和4,957,543。
参见图32,模具110显示为具有第一模具部分llla和相应的第二模具 部分lllb。第一^t具部分111a包括凹部112a,且第二^^莫具部分111b包括凹 部112b。当连结在一起时，凹部112a和112b共同形成具有大致等于4立伸构 件60e的外部尺寸的尺寸的空腔。具有带任何拉伸构件60和60a - 60d形状 的其他^^莫制部分也可以z使用。
模具部分111a和lllb至少部分地用多孔结构金属材料100形成。如上 所述，多孔结构金属材料100可具有开放的多孔结构，其中空穴102可以互 连或流体连通。在开放多孔结构中，空气由于互连的空穴102而穿过多孔结 构金属材料100,由此赋予多孔结构金属材料100多孔或空气渗透性能。用 实心材料形成的许多模具并入有通气口 ，该通气口允许空气或其他流体逸出 模具。多孔结构金属材料100的多孔或空气渗透性能允许通气口从模具110 上去掉。即，互连的空穴102足以——没有通气口——在形成拉伸构件60e 或拉伸构件60和60a-60d中的一个时允许空气或其它流体逸出才莫具110。 尽管通气口在模具110中不是必要的，但是通气口可以用于补足空穴102。 例如，如果模具110用具有封闭多孔结构的多孔结构金属材料100或具有覆 盖层103的多孔结构金属材料100形成，则可使用通气口。
当气体捕获在模具空腔中时，利用较高的注射压力来排走气体，这造成 较大的泡沫密度。(a)用具有通气口的实心金属制造的模具与(b)用具有 开放多孔结构而不具有通气口的多孔结构金属材料100制造的模具之间的对 比展示了形成模具的泡沫元件性能上的差异。更具体地，用具有开放多孔结 构而不具有通气口的多孔结构金属材料IOO制造的模具产生的泡沫元件具有的密度与用带有通气口的实心金属形成的模具所制造泡沫元件相比减少百
分之二十。即，使用多孔结构金属材料100产生具有较小密度的泡沫元件。 密度差异的解释与通气有关。通常，多孔结构金属材料100更有助于空气的
和其他气体从模具中的空腔转移到外部。即，可利用较低的注射压力，因为 更大的通气量允许被捕获的空气更容易地逸出。
用多孔结构金属材料100形成模具110的另 一优点与模具110的总体质 量有关。如上所述，多孔结构金属材料100的密度例如为不具有多孔结构的
同样金属材料的密度的百分之二、百分之十、百分之二十五、百分之五十、
百分之七十五、或百分之九十五。例如，如果模具110用不具有多孔结构的 同样金属材料密度的百分之五十密度的钢来形成，则所形成的模具110的质
量将是不具有多孔结构的同样金属材料所形成模具质量的一半。
模具110显示于图32中，大致用多孔结构金属材料100形成。参见图 33和34,模具110，显示为具有一对模具部分llla，和lllb'， 二者分别限定 了凹部112a，和112b，。尽管模具部分llla，和lllb，且基本用多孔结构金属材 料100形成，但仅限定了凹部112a，和112b，的模具部分llla，和lllb，的区域 用多孔结构金属材料100形成。即，模具部分llla，包括(a)用实心金属材 料形成的主要模具部分113a，和(b )用多孔结构金属材料100形成的插入模 具部分114a，。类似地，模具部分lllb，包括(a)用实心金属材料形成的主 要模具部分113b，和(b )用多孔结构金属材料100形成的插入模具部分114b，。 模具110，因此仅部分地用多孔结构金属材料100形成。为了允许空穴102具 有最大的通气程度，模具110，的形成凹部112a，和112b，的一些部分用多孔结 构金属材料100形成，而许多通气口 115，穿过每个主要模具部分113a，和 113b',以4是供凹部112a，和112b，中空气的通气。此外，冷却线116，穿过每 个主要模具部分113a，和112b，。在一些构造中，凹部112a和112b的表面可 部分地用实心金属材料形成或用具有覆盖层103的多孔结构金属材料100形 成。
插入模具部分114a，和114b，可永久地固定在主要冲莫具部分113a，和113b， 中。在一些构造中，插入才莫具部分114a，和H4b，可从主要才莫具部分113a，和 113b，上去掉，以允许有替换性。例如，如果多孔结构金属材料100损坏、聚 合物材料在其中饱和、或不再需要，则插入模具部分114a，和114b，可被去掉。 还有，如果鞋类元件具有与通过插入模具部分114a，和114b，的凹部112a，和112b'提供的形状所不同的形状，则插入^^莫具部分114a'和114b'可与另一插 入模具部分交换。因而，如图33所示的构造上的优点是用多孔结构金属材 料100形成的模具110，的部分是可去除的插入部，其可与另一插入部互换。
主要才莫具部分U3a，和113b，绕插入模具部分114a，和114b，的侧面延伸。 如图所示，每个插入才莫具部分114a，和114b，的仅一个表面(即限定了凹部 112a，和112b，的表面)暴露出来。该构造用于保护插入模具部分114a，和 114b，。与主要模具部分113a，和113b，的实心金属材料相比，插入模具部分 114a，和114b，的多孔结构金属材料100更脆弱。因而，模具部分llla，和lllb, 在制造过程中重复地打开和关闭时，主要模具部分113a，和113b，提供对脆弱 模具部分114a，和114b，的保护。
上述描述涉及将模具110用于形成用于鞋类嚢的聚合物泡沫元件。具有 模具110的一般特点的模具(即并入多孔结构金属材料100的模具)也用来 形成其他的鞋类部件，包括中间鞋底、外鞋底、内鞋底或鞋面的部件。替换 地，具有模具110的一般特点的模具可用于形成(a)用非鞋类应甩的部件 和(b)用非泡沫聚合物形成。因而，并入多孔结构金属材料100的模具可 用于各种鞋类部件，以及非鞋类元件和非泡沫元件。
在上文中和在涉及各种实施例的所附附图中披露了本发明。但是，披露 的目的是提供涉及本发明的各种特征和构思的例子，并不是限制本发明的范 围。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的如所附权利要求所限定的范 围内可对上述实施例作出各种改变和修改。
权利要求
1、一种模具，用于形成鞋类部件，该模具包括多孔结构金属材料，且该模具限定了具有鞋类部件形状的空腔。
2、 如权利要求1所述的模具，其中，空腔的形状为用于流体填充嚢的拉伸构件的形状。
3、 如权利要求1所述的模具，其中，多孔结构金属材料具有开放多孔 结构。
4、 如权利要求l所述的模具，其中，模具不具有通气口。
5、 一种制造聚合物泡沫元件的方法，该方法包括的步骤是 提供一模具，该模具至少部分地用多孔结构金属材料形成且具有带聚合物泡沫元件形状的空腔；和将聚合物泡沫材料定位在空腔内。
6、 如权利要求5所述的方法，其中，所述提供步骤包括将开放多孔结 构设置到多孔结构金属材料。
7、 如权利要求5所述的方法，其中，所述提供步骤包括将模具构造为 不具有通气口。
8、 如权利要求5所述的方法，还包括的步骤是将聚合物泡沫材料并入 到鞋类物品中。
9、 如权利要求5所述的方法，还包括的步骤是将聚合物泡沫材料并入 到流体填充嚢中。
10、 如权利要求9所述的方法，还包括的步骤是将流体填充嚢并入到鞋 类物品中。
11、 如权利要求5所述的方法，其中，所述定位步骤包括将聚合物泡沫 材料注射模制到空腔中。
12、 一种方法，用于制造具有拉伸构件的流体填充嚢，该方法包括的步 骤是提供一模具，该模具至少部分地用开放多孔结构金属材料形成且具有带 拉伸构件形状的空腔；通过将聚合物泡沫材料定位在空腔中来形成拉伸构件； 将拉伸构件定位在屏障物材料中并直接将拉伸构件连接到屏障物材料；对屏障物材料的内部进^亍密封和加压；和 将拉伸构件和屏障物材料并入到鞋类物品的鞋底结构中。
13、 一种模具，包括第一模具元件，具有第一主要部分和第一插入部分，第一主要部分用实心金属材料形成，且第一插入部分用多孔结构金属材料形成；和第二才莫具元件，具有第二主要部分和第二插入部分，该第二主要部分用实心金属材料形成，且第二插入部分用多孔结构金属材料形成，第 一插入部分和第二插入部分共同地限定用于容纳聚合物材料的空腔。
14、 如权利要求13所述的模具，其中，所述空腔的形状是用于流体填 充嚢的拉伸构件的形状。
15、 如权利要求13所述的模具，其中，多孔结构金属材料具有开放多 孔结构。
16、 如权利要求13所述的模具，其中，第一插入部分和第二插入部分 不具有通气口。
17、 如权利要求13所述的模具，其中，冷却线路穿过第一主要部分和 第二主要部分。
18、 如权利要求13所述'的模具，其中，通气结构穿过第一主要部分和 第二主要部分。
19、 如权利要求13所述的模具，其中，所述这些主要部分的每一个都 限定了容纳插入部分的凹陷部。
20、 如权利要求13所述的模具，其中，空腔的形状是鞋类部件的形状。
全文摘要
一种流体填充的囊，其可并入到鞋类或其他产品中。囊包括密封的外屏障物、泡沫拉伸构件和流体。拉伸构件位于屏障物中并连接到屏障物的相对侧。流体也位于屏障物中，且流体被加压，以在屏障物上引起向外的力并在拉伸构件中引起拉伸。
文档编号A43B21/28GK101516224SQ200780034588
公开日2009年8月26日 申请日期2007年8月14日 优先权日2006年9月19日
发明者埃里克·S·欣德勒 申请人:耐克国际有限公司