具有织物部件的发泡零件以及其制造的系统和方法
【专利摘要】本发明涉及具有附接到织物的发泡聚合物材料的零件以及用于形成该零件的系统和方法。一种将发泡聚合物材料附接到织物层的示例性方法包括：提供具有至少一个腔体和与该腔体流体连通的至少一个材料注射通道的模具；将织物设置跨过所述至少一个腔体；闭合模具；将未发泡的聚合物材料通过材料注射通道注入所述至少一个腔体中，其中，未发泡的聚合物材料在靠近所述至少一个腔体处渗入织物的至少一部分以将聚合物材料附接到织物层；以及使未发泡的聚合物材料发泡。
【专利说明】具有织物部件的发泡零件以及其制造的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
本申请要求2012年3月13日提交的美国临时专利申请序列号61/610，206的优先权和权益，该申请的公开内容以引用方式全文并入本文中。
【技术领域】
[0002]本发明大体上涉及发泡零件的领域，并且更具体地涉及鞋底以及其部件、以及用于制造其的系统和方法。
【背景技术】
[0003]制造运动鞋类的传统方法常常需要鞋底的模制以及模制的鞋底部分向预成形的鞋面的后续胶粘、缝合、或其它方式的附接。鞋底可包括诸如内底、中底和接触地面的外底的元件，这些元件成形在一起以形成一体的鞋底构造，该构造的柔韧性受用来构造鞋底的材料的柔韧性限制。虽然使用高柔韧性和轻质的材料可一定程度上减轻鞋的重量并增加由穿着者感受到的鞋的柔韧性，但传统的制造方法在保持所需程度的结构耐久性和运动鞋类所需的性能的同时限制了可实现的柔韧性和重量。
【发明内容】
[0004]需要制造鞋底部件以产生鞋类制品的改进方法，该制品具有真正轻型的结构和高度柔韧性，同时仍提供较高程度的性能、稳定性和耐久性。因此，本发明涉及具有附接到织物的发泡聚合物材料的零件、以及用于形成其的系统和方法，其中发泡部件在一个实施例中可形成鞋类制品的鞋底的至少一部分。
[0005]本发明的一方面包括一种将发泡聚合物材料附接到至少一个织物层的方法。该方法包括:提供包括至少一个腔体的模具；将未发泡的聚合物材料插入腔体中以用未发泡的聚合物材料部分地填充腔体；将至少一个织物层设置跨过腔体；以及闭合模具。该方法还包括:使未发泡的聚合物材料在腔体内发泡，其中，发泡聚合物材料在靠近腔体处渗入织物层的至少一部分以将发泡聚合物材料附接到织物层。
[0006]在一个实施例中，模具包括多个腔体，其中多个腔体例如布置成使得发泡聚合物材料和织物形成鞋类制品的鞋底的至少一部分。聚合物材料可包括选自聚合物、弹性体和热塑性塑料的材料，并且例如可包括或基本上由下列中的至少一种组成:乙烯-醋酸乙烯(EVA)、EVA共聚物、聚乙烯(PE)、氯化聚乙烯(CPE)、聚氨酯(PIS)、热塑性聚氨酯(TPU)、DuPont ? Suriyn?、吹塑橡胶、或热塑性橡胶(TPR)。
[0007]未发泡的聚合物材料还可包括至少一种起泡剂。在一个实施例中，使未发泡的聚合物材料发泡包括将腔体加热至起泡剂活化的温度或以上的温度。备选地，使未发泡的聚合物材料发泡可包括任何合适的手段，例如但不限于加热腔体、改变腔体内的压力、和/或将至少一种发泡剂引入腔体中的至少一种。
[0008]在一个实施例中，未发泡的聚合物材料的一个或多个实心粒料被插入所述至少一个腔体中的每一个中以用未发泡的聚合物材料部分地填充所述至少一个腔体中的每一个。备选地，未发泡的聚合物材料可作为多个实心粒料或作为液体插入所述至少一个腔体中。在发泡之前，未发泡的聚合物材料可将腔体填充至腔体的体积的约16-100%的体积。所述至少一个织物层可包括或基本上由一个或多个非织造织物层、织造织物层、和/或针织织物层组成。
[0009]本发明的另一方面包括一种将发泡聚合物材料附接到至少一个织物层的方法，该方法包括以下步骤:提供第一模具，该第一模具包括至少一个第一腔体和与所述至少一个第一腔体流体连通的至少一个材料注射通道；将至少一个织物层设置跨过所述至少一个第一腔体；以及闭合第一模具。该方法还包括:将未发泡的聚合物材料通过所述至少一个材料注射通道注入所述至少一个第一腔体，其中，未发泡的聚合物材料在靠近所述至少一个第一腔体处渗入织物层的至少一部分以将聚合物材料附接到织物层；以及使未发泡的聚合物材料发泡。
[0010]在一个实施例中，模具包括多个腔体，其中多个腔体例如布置成使得发泡聚合物材料和织物形成鞋类制品的鞋底的至少一部分。聚合物材料可包括选自聚合物、弹性体和热塑性塑料的材料，并且可包括或基本上由下列中的至少一种组成:乙烯-醋酸乙烯(EVA)、EVA共聚物、聚乙烯(PE)、氯化聚乙烯(CPE)、聚氨酯(PIS)、热塑性聚氨酯(TPU)、DuPont? Suriyn?、吹塑橡胶、或热塑性橡胶(TPR)。所述至少一个织物层可包括或基本上由非织造织物层、织造织物层、或针织织物层中的至少一种组成。
[0011]在一个实施例中，使未发泡的聚合物材料发泡包括从第一模具移除织物和附接的未发泡的聚合物材料；提供包括至少一个第二腔体的第二模具，所述至少一个第二腔体包括比所述至少一个第一腔体的体积大的体积；将织物层和附接的未发泡材料放置到第二模具中，使得未发泡的聚合物材料延伸进入所述至少一个第二腔体；闭合第二模具；以及使未发泡的聚合物材料在第二腔体内发泡。所述至少一个第二腔体可具有在所述至少一个第一腔体的体积的约1.1至6倍之间的体积、或所述至少一个第一腔体的体积的约1.1至3或4或约1.2至2、或约1.2至1.5倍的体积。未发泡的聚合物材料可包括至少一种起泡齐U。使未发泡的聚合物材料在第二腔体内发泡可包括将所述至少一个第二腔体加热至起泡剂活化的温度或以上的温度。此外，未发泡的聚合物材料可在起泡剂活化的温度以下的温度被注入所述至少一个第一腔体。
[0012]在一个实施例中，使未发泡的聚合物材料发泡包括在注射未发泡的聚合物材料之后使所述至少一个第一腔体膨胀以及使未发泡的聚合物材料在所述至少一个膨胀的第一腔体内发泡。所述至少一个第一腔体可以例如被膨胀至其未膨胀体积的约1.1至6倍、或其未膨胀体积的约1.1至3或4、或约1.2至2、或约1.2至1.5倍的体积。未发泡的聚合物材料可包括至少一种起泡剂。使未发泡的聚合物材料在膨胀的第一腔体内发泡可包括将所述至少一个膨胀的第一腔体加热至起泡剂活化的温度或以上的温度，而未发泡的聚合物材料可在起泡剂活化的温度以下的温度注入所述至少一个第一腔体中。
[0013]在一个实施例中，未发泡的聚合物材料在压力下被注入所述至少一个第一腔体，并且使未发泡的聚合物材料发泡包括打开第一模具以释放所述至少一个第一腔体内的压力的至少一部分。释放压力可包括或基本上由以下步骤组成:使包含腔体的第一模具部分与第二模具部分分离，使得聚合物材料在不受腔体的一个或多个壁限制的情况下自由发泡和膨胀；或者使腔体敞开至周围的大气环境，同时使腔体的至少一个壁回缩以提供发泡的聚合物材料的受控膨胀。
[0014]在一个实施例中，使未发泡的聚合物材料发泡包括:提供包括具有至少一个能回缩的壁的至少一个腔体的模具；以及通过使所述至少一个能回缩的壁回缩而使所述至少一个腔体膨胀，以使未发泡的聚合物材料发泡，其中，未发泡的聚合物材料包括至少一种起泡齐U，该起泡剂适于在使所述至少一个能回缩的壁回缩时从溶液中出来。在该实施例中，起泡剂可以例如作为在所述至少一个材料注射通道上游的温度和压力受控的混合装置内的超临界流体而被弓I入聚合物材料中。
[0015]本发明的另一方面包括一种将发泡聚合物材料附接到至少一个织物层的方法。该方法包括:提供模具，该模具包括由至少一个基底腔体连接的多个细长(elongate)腔体和与所述至少一个基底腔体和/或细长腔体中的至少一个流体连通的至少一个材料注射通道。该方法还包括:通过所述至少一个材料注射通道注射未发泡的聚合物材料以填充所述至少一个基底腔体和所述多个细长腔体；使未发泡的聚合物材料发泡，从而形成发泡的聚合物部件，其包括从至少一个基底部分延伸的多个细长的延伸部；从模具移除发泡的聚合物部件；将粘合剂设置在细长延伸部的远端上；将细长延伸部的远端粘附到至少一个织物层；以及从细长延伸部移除基底部分，从而留下结合到所述至少一个织物层的细长延伸部。
[0016]在一个实施例中，多个腔体布置成使得细长延伸部和织物形成鞋类制品的鞋底的至少一部分。未发泡的聚合物材料可包括至少一种起泡剂，并且使未发泡的聚合物材料发泡可包括加热未发泡的聚合物材料和/或改变施加到未发泡的聚合物材料的压力中的至少一个。
[0017]本发明的另一方面包括一种鞋类制品，其包括鞋面和鞋底，其中，鞋底包括渗入(或以其它方式附接到)织物层的发泡聚合物材料的多个分开的细长元件。
[0018]通过参照以下描述、附图和权利要求，这些和其它目的以及本文所公开的本发明的优点和特征将变得更加显而易见。此外，应当理解，本文所述各种实施例的特征不是互相排斥的，并且可以各种组合和排列存在。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]在附图中，贯穿不同视图，类似的附图标记通常是指相同的零件。另外，附图未必按比例绘制，而是会进行突出以示出本发明的原理。在以下描述中，参照附图描述本发明的各种实施例，在附图中:
图1A至图1F是根据本发明的一个实施例的将聚合物材料模制到织物的方法的示意图；
图2A至图2F是根据本发明的一个实施例的将聚合物材料模制到织物的另一种方法的示意图；
图3A至图3F是根据本发明的一个实施例的将多个聚合物材料元件模制到织物的另一种方法的示意图；
图4A至图4G是根据本发明的一个实施例的将多个聚合物材料元件模制到织物的另一种方法的示意图；
图5A至图5G是根据本发明的一个实施例的将多个聚合物材料元件模制到织物的另一种方法的示意图；
图6A至图6G是根据本发明的一个实施例的将多个聚合物材料元件模制到织物的另一种方法的示意图；
图7A至图7H是根据本发明的一个实施例的将多个聚合物材料元件模制到织物的另一种方法的示意图；
图8A是根据本发明的一个实施例的用于将多个聚合物材料元件模制到织物的模具的示意图；
图8B是根据本发明的一个实施例的用于将多个聚合物材料元件模制到织物的另一种模具的示意图；
图9A至图9E是根据本发明的一个实施例的将多个聚合物材料元件模制到织物的另一种方法的示意图；
图1OA至图1OE是根据本发明的一个实施例的将多个聚合物材料元件模制到织物的另一种方法的示意图；
图1lA至图1lE是根据本发明的一个实施例的将多个聚合物材料元件模制到织物的另一种方法的示意图；
图12A至图12D是根据本发明的各种实施例的用于将未发泡的聚合物材料模制到织物的示例性模具形状的示意图；
图13A至图13E是根据本发明的一个实施例的将多个聚合物材料元件模制到织物的另一种方法的示意图；
图14A至图14D是根据本发明的一个实施例的将多个聚合物材料元件模制到织物的另一种方法的示意图；
图15A至图KD是根据本发明的一个实施例的将多个聚合物材料元件模制到织物的另一种方法的示意图；
图16A至图16G是根据本发明的一个实施例的将多个聚合物材料元件结合到织物的方法的示意图；
图17A是根据本发明的一个实施例的用于形成鞋类制品的鞋底的模具部分的示意性平面图；
图17B是图17A的模具部分的示意性透视图；
图18是根据本发明的一个实施例的鞋类制品的鞋底的仰视图；
图19A是根据本发明的一个实施例的鞋类制品的侧视图；
图19B是图19A的鞋类制品的仰视图；
图20A是根据本发明的一个实施例的另一个鞋类制品的侧视图；
图20B是图20A的鞋类制品的仰视图；
图21A是根据本发明的一个实施例的用于另一个鞋类制品的鞋底元件的示意性平面图；
图21B是图21A的鞋底元件的另一个平面图；以及图21C是图21A的鞋底元件的透视图。
【具体实施方式】
[0020]本文所述本发明涉及用于将聚合物发泡制品附接到至少一个织物基底层以便例如在鞋类中使用的系统和方法以及由此形成的所得部件。本文所述系统和方法可用来制造用于鞋类的部件，例如但不限于鞋底或用于其的部件。在一个示例性实施例中，本文所述系统和方法可用来制造鞋底部件，其包括附接到基底织物层的多个分立的聚合物发泡元件，其中，织物层附接到鞋面以制造鞋、或者形成鞋自身的鞋面或鞋面的一部分。
[0021]在各种实施例中，本文所述方法和系统可用来制造具有附接到织物以在许多产品中使用的聚合物材料的零件。例如，这样的零件可形成鞋类制品的鞋底或鞋底的一部分和/或形成鞋类制品的鞋面的至少一部分。附接有聚合物材料的织物也可用来形成用于穿着者的上身和/或下身的衣服，其中聚合物材料可用于例如提供一体地附接到衣服的防护性覆盖物和填料。例如，在本发明的一些实施例中，模具可布置成制造泡沫和织物零件以用于多种目的，例如，提供用于衣服或运动附件的发泡的保护元件。附接有聚合物材料的织物也可在诸如但不限于防护性运动附件(例如，护肘、护腿、头盔等)、旅行箱和其它手提袋等的产品中使用。
[0022]聚合物材料可包括或基本上由聚合物、弹性体和/或热塑性塑料组成。例如，聚合物材料可以是乙烯-醋酸乙烯(EVA)、EVA共聚物、聚乙烯(PE)、氯化聚乙烯(CPE)、聚氨酯O3U)、热塑性聚氨酯(TPU)、DuPont ? Suriyn?、吹塑橡胶、或热塑性橡胶(TPR)。在一个示例性实施例中，聚合物材料是接触地面的EVA，即，这样的EVA:其被具体地配制以提供合适的性能、耐磨性和耐久性特性，从而允许它作为鞋底的接触地面表面使用。
[0023]起泡剂通常在发泡之前引入未发泡的聚合物材料中以便提供一种使聚合物材料发泡的手段。起泡剂可以所需的起泡剂含量引入聚合物材料混合物中。所需的起泡剂含量取决于特定过程，并且通常小于聚合物材料和起泡剂的重量的约15%，但在某些实施例中可使用更高含量的起泡剂。在许多实施例中，起泡剂含量小于约3%并且在一些实施例中小于约1%。在一个示例性实施例中，起泡剂含量在0.1%和2%之间、或在0.3%和0.9%之间、或更具体地在0.4%和0.75%之间。在一个备选实施例中，起泡剂含量可以小于聚合物材料和起泡剂的混合物的重量的约0.1%或甚至更低。
[0024]起泡剂可包括或基本上由本领域的普通技术人员已知的任何合适类型的化学或物理起泡剂组成，例如但不限于氮气、二氧化碳、烃类(例如，丙烷)、氯氟烃、惰性气体和/或它们的混合物。示例性起泡剂在美国专利
【发明者】C.J.沃劳塞克, S.B.墨菲, M.邓巴, P.Y.乔伊 申请人:新平衡运动鞋公司