專利名稱：熱成形流體填充囊的方法
相關(guān)申請的交叉引用該美國專利申請是部分繼續(xù)申請，要求以下美國專利申請的優(yōu)先權(quán)(a)2001年11月26日向美國專利和商標(biāo)局提交的專利申請序列號為09/995,003的美國專利申請，題為“熱成形囊結(jié)構(gòu)的方法”(ThermoformingA Bladder Structure)，以及(b)2004年2月23日提交給美國專利和商標(biāo)局的專利申請序列號為10/783,028的美國專利申請，題為“結(jié)合泡沫承拉構(gòu)件的流體填充囊”(Fluid-Filled Bladder Incorporating A Form TensileMember)，這些現(xiàn)有的美國專利申請的全部內(nèi)容在此引入作為參考。
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及熱成形用于多種用途(包括鞋類物品的鞋底)的流體填充囊的方法。
背景技術(shù)：
描述傳統(tǒng)的運動鞋類物品包括鞋面和鞋底結(jié)構(gòu)兩個主要組成部分。鞋面提供對足部的覆蓋物，其相對于鞋底結(jié)構(gòu)妥善地容納足和定位足部。此外，鞋面可以具有保護足部和提供透氣由此使足部涼爽并排出汗液的結(jié)構(gòu)。鞋底結(jié)構(gòu)固定到鞋面的下表面且通常設(shè)置在足部和地面之間。除了減弱地面的反作用力(即，給予緩沖)外，鞋底結(jié)構(gòu)可以提供附著摩擦力并控制可能有害的足部運動，如過度內(nèi)旋。因此，鞋面和鞋底結(jié)構(gòu)配合操作以提供舒適的結(jié)構(gòu)，其適用于廣泛的多種需移動的運動，如步行和跑步。以下將更詳細(xì)地論述鞋面和鞋底結(jié)構(gòu)的一般特征和構(gòu)造。
運動鞋的鞋底結(jié)構(gòu)通常呈層狀結(jié)構(gòu)，其包括增加舒適度的鞋鞋內(nèi)底、由聚合物泡沫材料形成的彈性鞋底夾層以及提供耐磨損和附著摩擦力的接觸地面的鞋鞋外底。用于鞋底夾層的合適的聚合物泡沫材料包括乙烯醋酸乙烯酯共聚物(ethylvinylacetate)或聚氨酯，其在所施加的載荷下彈性壓縮以減弱地面的反作用力并吸收能量。傳統(tǒng)的泡沫材料是可回彈壓縮的，部分歸因于包含多個敞開的或封閉的小室，其界定基本上由氣體代替的內(nèi)部容積。即，泡沫材料包括形成在材料中的封有氣體的氣泡。然而，經(jīng)過重復(fù)的壓縮后，小室結(jié)構(gòu)會劣化，從而導(dǎo)致泡沫的可壓縮性降低。因此，在鞋的使用期限內(nèi)鞋底夾層的力衰減特性和能量吸收特性可能會降低。
克服采用傳統(tǒng)泡沫材料的缺點的一種方法公開于Rudy的美國專利US4,183,156，在此引入作為參考，其中由彈性體材料制成的可膨脹嵌入物提供緩沖。此嵌入物包括多個管形室，在鞋的整個長度，其基本縱向延伸。該室相互之間流體連通，共同延伸橫跨鞋子的寬度。Rudy的美國專利US4,219,945，在此引入作為參考，公開了一種包封在泡沫材料內(nèi)的膨脹嵌入物。嵌入物與包封材料的組合用作鞋底夾層。鞋面連接到包封材料的上表面，鞋鞋外底或鞋底部分固定到下表面。
這樣的囊通常由一種彈性體材料制成，結(jié)構(gòu)為具有一個上表面或下表面，其包圍了其中的一個或更多室。通過向形成于囊中的填充入口(fillinlet)插入連接到流體壓力源的一個噴嘴或針狀物，室被加壓，超過環(huán)境壓力。在室被加壓后，例如通過焊接密封填充入口，以及移去噴嘴。
這類囊已通過雙膜技術(shù)制造，其中形成兩分離的彈性體薄膜薄片以提供囊的整體外圍形狀。然后把所述薄片沿著它們各自的周邊焊接在一起，以形成密封結(jié)構(gòu)，以及所述薄片還在預(yù)定的內(nèi)部區(qū)域處被焊接在一起，以賦予囊所期望的構(gòu)造。也就是說，該內(nèi)部焊接為囊提供具有在期望位置處的預(yù)定形狀和尺寸的室。這類囊還已由吹塑成形技術(shù)制造，其中液化的彈性體材料置于模具中，該模具具有所期望的囊的整體形狀和構(gòu)造。該模具在一個位置處設(shè)有開口，通過該開口提供加壓空氣。加壓空氣相對模具的內(nèi)表面推動液化的彈性體材料，并使該材料在模具內(nèi)硬化，從而制造出具有期望形狀和構(gòu)造的囊。
另一種現(xiàn)有技術(shù)中適用于鞋類應(yīng)用的囊公開于Rudy的美國專利US4,906,502和US5,083,361，在此引入作為參考。這種類型的囊形成為一種流體加壓且膨脹的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)包括密封的外隔層，其牢固地基本上熔合在一拉伸部件的整個外表面上，此拉伸部件具有雙面織物芯的構(gòu)造。此拉伸部件包括通常以預(yù)設(shè)距離相互隔開的第一和第二外織物層。大概以具有許多單根纖維的多絲紗線形式的連接的紗線或落紗(drop yarn)，向內(nèi)在相應(yīng)織物層的鄰近表面或面對的表面之間延伸。落下紗線的絲形成抑制張力(tensile)的裝置并錨定于各自的織物層。制造雙面織物結(jié)構(gòu)的合適方法是雙面經(jīng)編針織法(double needle bar raschel knitting)。
Goodwin等人的美國專利US5,993,585和US6,119,371，在此引入作為參考，公開了一種使用拉伸部件的囊，但不具有位于囊的上下表面中間的周邊縫合線。相反，縫合線位于接近囊的上表面。這種設(shè)計的優(yōu)點包括將縫合線從側(cè)壁撓曲最大的區(qū)域移開，以及增加了囊內(nèi)部，包括連接的紗線的可視性。用于制造這種類型的囊的過程包括使用模具來形成殼，其包括下表面和側(cè)壁。拉伸部件被放置在覆蓋薄片的頂部，以及從模具移開后，該殼被放置在覆蓋薄片和拉伸部件的之上。然后將組裝的殼、覆蓋薄片和拉伸部件移入層壓復(fù)合機(lamination station)，其中射頻能量將拉伸部件的相對側(cè)與殼和覆蓋薄片熔合起來，并將該殼的周邊與覆蓋薄片熔合起來。隨后通過注入流體，囊被加壓，使連接的紗線張緊。
利用雙面織物芯子制造囊的已有技術(shù)方法使得囊的制造成本高且費時。比如，通常通過將一層熱活性熔劑附著到芯子的外表面，使雙面織物芯子固定在囊內(nèi)，接著，加熱囊部件使熔劑熔化，從而固定囊的芯子、外表面。實際上，將熔劑加到芯子的外表面是很費時的，并且需要額外的制造步驟，因此增加了總成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種用于形成流體填充囊的方法。所述方法包括將至少一個芯子設(shè)置在熱塑性材料的第一薄片和第二薄片之間。在模具中壓縮第一薄片、第二薄片和芯子，這樣，模具的第一部分接觸鄰近芯子的第一薄片以將第一薄片連接到芯子，并且模具的第一部分接觸并基本上形成第一薄片的所有側(cè)壁區(qū)域以由所述側(cè)壁區(qū)域形成囊的側(cè)壁。模具的第二部分也接觸鄰近芯子的第二薄片，從而將第二薄片結(jié)合到芯子。另外，將第一薄片和第二薄片在芯子的外圍周圍壓合到一起，形成第二薄片和第一薄片的側(cè)壁之間的外圍結(jié)合部。
芯子可以是泡沫元件。在有些實施方案中，形成至少部分延伸穿過泡沫元件的通道，或者形成延伸穿過泡沫元件的多個通道。聚合物泡沫材料可以是可結(jié)合到第一薄片和第二薄片的熱塑性材料上的。在有些實施方案中，加熱第一薄片、第二薄片和芯子以便于囊部件的結(jié)合和成形。
當(dāng)囊部件在模具中的時候，可以將第一薄片的一部分形成為囊的基本上平的第一表面，且可以將第二薄片形成為囊的基本上平的第二表面，第一表面和第二表面基本平行。還可以在基本上與第二表面重合的位置形成外圍結(jié)合部。
芯子還可以是織物元件。在有些實施方案中，芯子具有第一外層和第二外層，兩個外層被間隔開，并由多個連接元件將兩個外層連接在一起。另外，可以將囊引入鞋類物品的鞋底結(jié)構(gòu)中。
所附權(quán)利要求詳細(xì)指出了表征本發(fā)明的優(yōu)點和新穎性特征。然而為了獲得更好的對優(yōu)點和新穎性特征的理解，應(yīng)參考以下描述和展示了涉及本發(fā)明的各種實施方案和概念的描述性內(nèi)容和附圖。
附圖描述結(jié)合附圖閱讀將能更好的理解前述發(fā)明概述和下述本發(fā)明的詳細(xì)描述。


圖1是結(jié)合了依據(jù)本發(fā)明的第一囊的鞋類物品的側(cè)視圖。
圖2是第一囊的透視圖。
圖3是第一囊的側(cè)視圖。
圖4是第一囊的俯視平面圖。
圖5A是第一囊的第一截面圖，由圖4中的剖面線5A-5A界定。
圖5B是第一囊的第二截面圖，由圖4中的剖面線5B-5B界定。
圖6是第一囊的承拉構(gòu)件部分的透視圖。
圖7是依據(jù)本發(fā)明的第二囊的透視圖。
圖8是第二囊的側(cè)視圖。
圖9是第二囊的俯視平面圖。
圖10A是第二囊的第一截面圖，由圖9中的剖面線10A-10A界定。
圖10B是第二囊的第二截面圖，由圖9中的剖面線10B-10B界定。
圖11是第二囊的承拉構(gòu)件部分的透視圖。
圖12是結(jié)合了依據(jù)本發(fā)明的第三囊的鞋類物品的側(cè)視圖。
圖13是第三囊的透視圖。
圖14是第三囊的側(cè)視圖。
圖15是第三囊的前視圖。
圖16是第三囊的后視圖。
圖17是第三囊的俯視平面圖。
圖18A是第三囊的第一截面圖，由圖17中的剖面線18A-18A界定。
圖18B是第三囊的第二截面圖，由圖17中的剖面線18B-18B界定。
圖19是第三囊的承拉構(gòu)件部分的透視圖。
圖20是依據(jù)本發(fā)明的第四囊的透視圖。
圖21是第四囊的側(cè)視圖。
圖22A是第四囊的第一截面圖，由圖21中的剖面線22A-22A界定。
圖22B是第四囊的第二截面圖，由圖21中的剖面線22B-22B界定。
圖23是第四囊的承拉構(gòu)件部分的透視圖。
圖24是依據(jù)本發(fā)明的第五囊的透視圖。
圖25是第五囊的側(cè)視圖。
圖26A是第五囊的第一截面圖，由圖25中的剖面線26A-26A界定。
圖26B是第五囊的第二截面圖，由圖21中的剖面線26B-26B界定。
圖27是依據(jù)本發(fā)明的第六囊的透視圖。
圖28是第六囊的側(cè)視圖。
圖29A是第六囊的第一截面圖，由圖28中的剖面線29A-29A界定。
圖29B是第六囊的第二截面圖，由圖28中的剖面線29B-29B界定。
圖30是結(jié)合了由依據(jù)本發(fā)明的方法形成的囊的鞋類物品的側(cè)視圖。
圖31A是由依據(jù)本發(fā)明的方法形成的囊的透視圖。
圖31B是圖31A中的囊的俯視平面圖。
圖31C是沿圖31B中的線31C-31C的截面圖。
圖32是依據(jù)本發(fā)明的下模具部分的分解透視圖。
圖33是依據(jù)本發(fā)明的上模具部分的分解透視圖。
圖34是下模具部分與上模具部分對齊的透視圖。
圖35A是沿圖34中的線35-35的第一截面圖，在上模具部分和下模具部分之間放置有未壓縮的囊部件。
圖35B是沿圖34中的線35-35的第二截面圖，在上模具部分和下模具部分之間放置有部分壓縮的囊部件。
圖35C是沿圖34中的線35-35的第三截面圖，在上模具部分和下模具部分之間放置有壓縮的囊部件。
圖36是包括四個未充氣囊的結(jié)合部件的透視圖。
圖37A是另一實施方案的相應(yīng)于圖35A的第一截面圖，其中包括泡沫芯子的未壓縮囊部件放置在上模具部分和下模具部分之間。
圖37B是所述另一實施方案的相應(yīng)于圖35B的第二截面圖，其中包括泡沫芯子的部分壓縮囊部件放置在上模具部分和下模具部分之間。
圖37C是所述另一實施方案的相應(yīng)于圖35C的第三截面圖，其中包括泡沫芯子的壓縮囊部件放置在上模具部分和下模具部分之間。
發(fā)明詳述以下描述和附圖公開了結(jié)合依據(jù)本發(fā)明的流體填充囊的各種運動型鞋類物品。參照具有適合跑步的構(gòu)型的鞋類物品，公開了與鞋類物品、尤其是流體填充囊有關(guān)的概念。然而本發(fā)明并不只限于為跑步而設(shè)計的鞋類，本發(fā)明還可以適用于許多運動型鞋類，比如包括籃球鞋、多用途訓(xùn)練鞋(crosstraining shoes)、步行鞋(walking shoes)、網(wǎng)球鞋、足球鞋和遠(yuǎn)足靴(hiking boots)。另外，本發(fā)明還可以適用于通常所認(rèn)為的非運動型鞋類物品，包括禮服鞋(dress shoes)、路夫鞋(loafer)、涼鞋(sandal)和工作鞋。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能認(rèn)識到除了以下材料所描述的和附圖所顯示的具體類型外，這里所公開的概念還適用于很多種鞋類。
除了鞋類物品外，流體填充囊還可以結(jié)合到多種其他產(chǎn)品中，比如包括用于攜帶背包和高爾夫球包的帶子、用于足球或曲棍球的緩沖墊或自行車座。盡管流體填充囊適合于各種運動類產(chǎn)品，但是流體填充囊還可以被結(jié)合進各種非運動類產(chǎn)品，比如充氣床墊和壓力傳感座墊(pressure-sensingseat cushion)。因此，以下根據(jù)鞋類物品公開的各種流體填充囊可以用于多種產(chǎn)品。
圖1描述了鞋類物品10，包括鞋面20和鞋底結(jié)構(gòu)30。鞋面20具有基本的常規(guī)構(gòu)型，包括縫合或膠著地結(jié)合到一起的多個元件，比如布料、泡沫材料和皮革材料，形成用于穩(wěn)固地和舒適地容納足部的內(nèi)部空間。鞋底結(jié)構(gòu)30設(shè)置在鞋面20之下，包括兩個主要組成部分，鞋底夾層31和鞋外底32。比如通過縫合或膠著地結(jié)合將鞋底夾層31固定到鞋面20的下表面，用于在鞋底結(jié)構(gòu)30踩壓地面時候緩沖壓力和吸收能量。也就是說，鞋底夾層31被設(shè)置成在走路或跑步時為足部提供緩沖，比如。鞋外底32被固定到鞋底夾層31的下表面，并由適于接觸地面的耐用、抗磨損材料形成。另外，鞋底結(jié)構(gòu)30可以包括鞋內(nèi)底(未顯示)，鞋內(nèi)底是薄的緩沖部件，位于所述空間內(nèi)并鄰近足部的腳底表面以提高鞋類物品10的舒適性。
鞋底夾層31主要由聚合物泡沫材料形成，比如聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(ethylvinylacetate)，鞋底夾層包封流體填充囊40。如圖1中所描述的，囊40設(shè)置在鞋底夾層31的鞋跟區(qū)域，但是也可以設(shè)置在鞋底夾層31的任何區(qū)域以獲得期望程度的緩沖響應(yīng)。而且，鞋底夾層31可以包封具有囊40的一般構(gòu)型的多個流體填充囊。囊40可以只是部分地包封在鞋底夾層31內(nèi)，或者整個都被包封在鞋底夾層31內(nèi)。比如，部分囊40可以從鞋底夾層31的側(cè)表面向外突出，或者囊40的上表面可以與鞋底夾層31的上表面重合。可替換地，鞋底夾層31可以在囊40之上延伸或完全圍繞囊40延伸。因此，囊40相對于鞋類物品10的位置可以在本發(fā)明范圍內(nèi)顯著變化。
如附圖2-6所示，囊40的主要組成部分是外隔離件50和承拉構(gòu)件60。隔離件50包括對囊40所容納的加壓流體基本上不可滲透的第一隔層51和第二隔層52。因此，在包括鞋10的預(yù)期壽命的期間，加壓流體通常保持密封在囊40內(nèi)。第一隔層51和第二隔層52沿著它們各自的周邊結(jié)合在一起以形成外圍結(jié)合部53，并配合形成密封室，承拉構(gòu)件60和加壓流體位于其中。
承拉構(gòu)件60是結(jié)合到第一隔層51和第二隔層52的每一個上的泡沫材料元件。承拉構(gòu)件60的上表面和下表面一般是平面的和平行的，且承拉構(gòu)件60被描述成具有不包括任何孔或其它不連續(xù)面的連續(xù)構(gòu)造。在本發(fā)明另外的實施方案中，承拉構(gòu)件60的上表面和下表面可以是非平面的和非平行的，且各種孔可以延伸穿過或部分穿過承拉構(gòu)件60。此外，形成承拉構(gòu)件60的不同部分的材料的密度和可壓縮性可以變化。例如，位于鞋10側(cè)面區(qū)域的承拉構(gòu)件60的一部分呈現(xiàn)出與位于鞋10中間區(qū)域的承拉構(gòu)件60的一部分不同的密度，以便在跑步時限制腳的內(nèi)旋程度。
囊40包含的加壓流體引起作用在隔離件50上的向外的力且趨向于分開第一隔層51和第二隔層52或以其它方式向外壓第一隔層51和第二隔層52。在沒有承拉構(gòu)件60的情況下，由加壓流體引起的向外的力為囊40賦予了圓形的或其它膨脹構(gòu)型。然而，承拉構(gòu)件60結(jié)合到第一隔層51和第二隔層52的每一個上，并限制第一隔層51和第二隔層52的分離。因此，承拉構(gòu)件60因流體而置于張力狀態(tài)，且一般保持附圖中所描繪的囊40的平面構(gòu)型。
如上所述，承拉構(gòu)件60結(jié)合到第一隔層51和第二隔層52的每一個上?？梢圆捎枚喾N結(jié)合方法以將隔離件50和承拉構(gòu)件60固定在一起，以及結(jié)合方法可以至少部分由選擇用于各隔離件50和承拉構(gòu)件60的材料來確定。例如，當(dāng)隔離件50由熱塑性聚合物材料形成且承拉構(gòu)件60由熱固性聚合物材料形成時，可以使用粘合劑來粘合部件。然而，當(dāng)隔離件50和承拉構(gòu)件60中的至少一個由熱塑性聚合物材料形成時，直接結(jié)合是固定隔離件50和承拉構(gòu)件60的有效方式。
在本申請內(nèi)使用，術(shù)語“直接結(jié)合”，或其派生詞被定義為一種在隔離件50和承拉構(gòu)件60之間的固定技術(shù)，其涉及熔化或軟化隔離件50和承拉構(gòu)件60中的至少一個，以使冷卻時，隔離件50和承拉構(gòu)件60的材料彼此之間被固定。一般來說，直接結(jié)合可涉及隔離件50和承拉構(gòu)件60都熔化或軟化，以使材料擴散穿過隔離件50和承拉構(gòu)件60之間的邊界層，并在冷卻時被固定在一起。直接結(jié)合還可涉及隔離件50和承拉構(gòu)件60中只有一個熔化或軟化，從而熔化的材料延伸進由其它材料形成的縫隙或空腔內(nèi)，由此以便冷卻時，使部件固定在一起。因此，在隔離件50和承拉構(gòu)件60間的直接結(jié)合一般并不涉及使用粘合劑。相反，隔離件50和承拉構(gòu)件60直接相互結(jié)合。
多種熱塑性聚合物材料可以用于隔離件50，包括聚氨酯、聚酯、聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯。用于隔離件50的另一種合適的材料是由熱塑性聚氨酯和乙烯-乙烯醇共聚物的交替層形成的膜，這公開在Mitchell等人的美國專利US5,713,141和US5,952,065中，此專利在此引入作為參考。還可使用對此材料的改變，其中中間層由乙烯-乙烯醇共聚物形成，鄰近中間層的兩層由熱塑性聚氨酯形成，以及外層由乙烯-乙烯醇共聚物和熱塑性聚氨酯的再研磨材料形成。隔離件50還可以由含有阻氣性材料或彈性材料的交替層的柔韌性微層膜形成，Bonk等人的美國專利US6,082,025和US6,127,026對此做了公開，兩個專利在此引入作為參考。此外，可以使用多種熱塑性氨基甲酸乙酯(urethane)，例如，Dow化學(xué)公司的產(chǎn)品PELLETHANE；BASF公司的產(chǎn)品ELASOLLAN；B.F.Goodrich公司的產(chǎn)品ESTANE，所有這些都是酯基或醚基的。還可以采用其它基于聚酯、聚醚、聚己酸內(nèi)酯和聚碳酸酯大粒凝膠的熱塑性氨基甲酸乙酯，以及還可以使用多類阻氮材料(nitrogen blocking material)。另外的合適材料在Rudy的US4,183,156和US4,219,945的美國專利中公開，其在此引入作為參考。此外，合適的材料包括含有晶體材料的熱塑性膜，Rudy的US4,936,029和US5,042,176的美國專利對此做了公開，該專利在此引入作為參考；以及含有聚酯多元醇的聚氨酯，其在Bonk等人的US6,013,340、US6,203,868和US6,321,465的美國專利中對此做了公開，也在此引入作為參考。
熱塑性和熱固性聚合物材料都可以用于隔離件50。使用熱塑性聚合物材料相比使用熱固性聚合物材料用于隔離件50的優(yōu)勢在于，第一隔層51和第二隔層52可以通過在外圍結(jié)合部53的位置處應(yīng)用加熱而結(jié)合在一起。此外，第一隔層51和第二隔層52可以被加熱并縫合以符合隔離件50的期望的形狀。第一隔層51形成囊40的上表面，而第二隔層52形成囊40的下表面和側(cè)壁的大部分。這種構(gòu)型使外圍結(jié)合部53鄰近上表面并促進經(jīng)由側(cè)壁的可見度?？蛇x擇地，外圍結(jié)合部53可以被設(shè)置在鄰近下表面或位于上表面和下表面之間的位置。因此，外圍結(jié)合部53可以延伸貫穿側(cè)壁，以使第一隔層51和第二隔層52形成側(cè)壁的基本相等的部分。因此，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，隔離件50的特定構(gòu)型和外圍結(jié)合部53的位置可以顯著變化。
多種泡沫材料適用于承拉構(gòu)件60。當(dāng)有粘合劑的情況下或當(dāng)直接結(jié)合涉及熔化或軟化隔離件50以使熔化的材料延伸進由承拉構(gòu)件60的泡沫材料小室形成的空腔內(nèi)時，可以使用熱固性聚合物泡沫，包括聚氨酯或乙烯醋酸乙烯酯共聚物。當(dāng)隔離件50和承拉構(gòu)件60都由熱塑性聚合物泡沫材料形成時，可以熔化或軟化形成這兩個部件的材料，以使該材料擴散穿過隔離件50和承拉構(gòu)件60之間的邊界層，并在冷卻時被固定在一起。因此，直接結(jié)合可發(fā)生在隔離件50和承拉構(gòu)件60之間，而不管承拉構(gòu)件60是由熱固性還是熱塑性聚合物泡沫材料形成。熱塑性聚合物泡沫材料還呈現(xiàn)出比熱固性聚合物泡沫材料大的撕裂性能和剪切性能的優(yōu)點，以及熱塑性聚合物泡沫材料是可以再利用或可回收的。
關(guān)于熱塑性聚合物泡沫材料，一種合適的材料由SMARTLITE商標(biāo)所歸屬的Huntsman International，L.L.C.制造。合適樣式的這種熱塑性聚氨酯泡沫材料具有每立方厘米0.65克的密度和肖氏硬度A標(biāo)尺上的57硬度值。在本發(fā)明的另外的實施方案中，可使用具有每立方厘米0.50克的密度和肖氏硬度A標(biāo)尺上的85硬度值的熱塑性聚氨酯泡沫材料。因此，合適的聚合物泡沫材料的密度和硬度在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以顯著變化。另一種合適的材料是由Trexel，Incorporated開發(fā)的工藝制造成的，并在市場上以MUCELL商標(biāo)銷售。該工藝涉及將超臨界流體，如二氧化碳或氮注入熱塑性聚氨酯中。接著通過相當(dāng)大且快速的壓力降，在熱塑性聚氨酯內(nèi)形成大量的成核位置?？椎氖芸卦鲩L通過在壓力降后監(jiān)測壓力和溫度來實現(xiàn)，以及熱塑性聚氨酯被注入模具內(nèi)以形成承拉構(gòu)件60。
囊40容納的流體可以是Rudy的US4,340,626的美國專利公開的任何氣體，如六氟乙烷和六氟化硫，該專利在此引入作為參考。此外，流體可以包括加壓的八氟丙烷(otcafluorapropane)、氮氣和空氣。流體的壓力范圍例如可以從表壓為0到每平方英寸50磅。
參考附圖1，囊40至少部分被鞋底夾層31的聚合物泡沫材料包封。走路、跑步或其他步行運動時，鞋底夾層31和囊40在腳的腳后跟和地面之間被壓縮，由此減弱了地面的反作用力并吸收能量(例如，給予緩沖)。如上所述，承拉構(gòu)件60被結(jié)合到第一隔層51和第二隔層52中的每一個且被加壓的流體置于張力狀態(tài)。由于囊40在腳后跟和足部之間被壓縮，因此，囊40被壓縮且承拉構(gòu)件60的張力被減緩。一旦去除由腳和地面引起的壓縮力，由流體產(chǎn)生的向外的力使承拉構(gòu)件60恢復(fù)張力狀態(tài)。
囊40a被描繪在附圖7-11中且具有如上所述的囊40的一般構(gòu)型。因此，囊40a包括外隔離件50a和承拉構(gòu)件60a。隔離構(gòu)件50a包括第一隔層51a和第二隔層52a，其基本上對囊40a包含的加壓流體不可滲透。第一隔層52a和第二隔層52a沿著其各自的外圍被結(jié)合在一起以形成外圍結(jié)合部，并配合形成密封的室，承拉構(gòu)件60a和加壓流體位于其中。
承拉構(gòu)件60a是泡沫材料構(gòu)件，其結(jié)合到第一隔層51a和第二隔層52a中的每一個。承拉構(gòu)件60a的上表面和下表面一般是平面的和平行的。與囊40相比，更具體地說與承拉構(gòu)件60相比，承拉構(gòu)件60a界定了5個橫向延伸穿過承拉構(gòu)件60a的通道62a。在本發(fā)明的另外的實施方案中，承拉構(gòu)件60a的上表面和下表面可以是非平面的和非平行的，以及各通道62a可以縱向或既橫向又縱向延伸穿過承拉構(gòu)件60a。
囊40a容納的加壓流體導(dǎo)致了作用在隔離件50a上的向外的力且趨向于分開第一隔層51a和第二隔層52a或以其它方式向外壓第一隔層51a和第二隔層52a。承拉構(gòu)件60a因流體而被置于張力狀態(tài)且保持在附圖中所描繪的囊40a的一般平面的構(gòu)型。與囊40一樣，直接結(jié)合可以是固定隔離件50a和承拉構(gòu)件60a的有效方式。
附圖12描述了鞋類10b，其包括鞋面20b和鞋底結(jié)構(gòu)30b。鞋面20b具有基本上傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)且包括多個組成部分，如織物、泡沫材料和皮革材料，其被縫合或膠著地結(jié)合在一起以形成用于穩(wěn)固且舒適地容納足的內(nèi)部空腔。鞋底結(jié)構(gòu)30b設(shè)置在鞋面20b之下且包括兩個主要組成部分，鞋底夾層31b和鞋外底32b。鞋底夾層31b如通過縫合或膠著地結(jié)合被固定到鞋面20b的下表面，且當(dāng)鞋底結(jié)構(gòu)30b踩壓地面時起削弱力和吸收能量的作用。
鞋底夾層31b包括囊40b，該囊位于鞋類10b的腳后跟區(qū)域。囊40b的第一表面被固定到鞋面20b的下表面，囊40b的相對的第二表面被固定到鞋外底32b。因此，與囊40相比，囊40b可以與形成鞋底夾層31b的其它部分的聚合物泡沫材料分開(即，未被包封)。然而，在另外的構(gòu)型中，囊40b可以被包封在形成鞋底夾層31b的聚合物泡沫材料內(nèi)，或者囊40b可以延伸穿過鞋底夾層31b的縱向長度以支撐整個足部長度。
如附圖13-19所示，囊40b的主要組成部分是外隔離件50b和承拉構(gòu)件60b。隔離件50b包括對囊40b所容納的加壓流體基本上不可滲透的第一隔層51b和第二隔層52b。囊40b包含的加壓流體導(dǎo)致作用在隔離件50b上的向外的力且趨向于分開第一隔層51b和第二隔層52b或以其它方式向外壓第一隔層51b和第二隔層52b。然而，承拉構(gòu)件60b被結(jié)合到第一隔層51b和第二隔層52b中的每一個，且被加壓流體置于張力狀態(tài)，由此限制了隔離件50b的向外移動。
第一隔層51b和第二隔層52b沿著其各自的外圍被結(jié)合在一起以形成外圍結(jié)合部53b，并配合形成密封的室，承拉構(gòu)件60b和加壓流體位于其中。用于隔離件50b的合適的材料包括以上關(guān)于隔離件50所述的材料中的任何一種。承拉構(gòu)件60b是結(jié)合到隔離件50b的聚合物泡沫材料構(gòu)件。雖然粘合劑結(jié)合可以被用來固定隔離件50b和承拉構(gòu)件60b，但是當(dāng)隔離件50b和承拉構(gòu)件60b都由熱塑性聚合物形成的話，直接結(jié)合法也可以是合適的。因此，承拉構(gòu)件60b的聚合物泡沫材料可以是由SMARTLITE商標(biāo)所歸屬的Huntsman International，L.L.C.制造的熱塑性聚氨酯泡沫材料，或者是由Trexel，Incorporated開發(fā)的工藝制造的，且以商標(biāo)MUCELL在市場上銷售的材料。其它合適的材料，無論是熱塑性還是熱固性都可以被用于承拉構(gòu)件60b。
如上所述，承拉構(gòu)件60具有一種構(gòu)型，其中結(jié)合到隔離件50的表面既是平面的又是平行的。與之相比，承拉構(gòu)件60b包括具有凹狀構(gòu)型的上表面，以及承拉構(gòu)件60b包括一般是平面的下表面。上表面的凹狀構(gòu)型提供了具有凹狀上部區(qū)域的囊40b，其與鞋面20b相連并形成了用于妥善地放置穿鞋者的腳后跟的凹陷區(qū)。類似地，平面的下表面提供具有大體平面構(gòu)型的囊40b，其與鞋外底32b相連并形成接觸地面的表面。用于承拉構(gòu)件60b的表面的各種輪廓可以顯著不同于上述的構(gòu)型。例如，下表面中可以在鞋10的后側(cè)向角落處引入一斜面，或者兩個表面可以是平面。
雖然承拉構(gòu)件60在隔離件50的相對側(cè)之間連續(xù)延伸，但是承拉構(gòu)件60b包括延伸穿過聚合物泡沫材料的多個相交的通道61b和62b。通道61b從承拉構(gòu)件60b的前部到承拉構(gòu)件60b的后部縱向延伸。類似地，通道62b在承拉構(gòu)件60b的兩側(cè)之間橫向延伸。通道61b和62b增加了承拉構(gòu)件60b的可壓縮性，并降低了囊40b的總重量。雖然承拉構(gòu)件60b被描繪成具有四個通道61b和六個通道62b，但是設(shè)想任何數(shù)目的通道61b和62b都落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，通道61b和62b可以僅部分延伸穿過承拉構(gòu)件60b，而不是完全延伸穿過承拉構(gòu)件60b。
通道61b和62b去除了部分承拉構(gòu)件60b并形成了在承拉構(gòu)件60b的上部和下部之間延伸的多個柱63b。柱63b的尺寸可以顯著變化，這取決于通道61b和62b的數(shù)量和尺寸。柱的尺寸對囊40b的可壓縮性有影響，且因此，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以權(quán)衡多種因素，如流體的壓力和柱63b的尺寸以改變或另外選擇合適的可壓縮性。影響囊40b的可壓縮性的其它因素可包括聚合物泡沫材料的密度和囊40b的厚度。囊40b內(nèi)的加壓流體使承拉構(gòu)件60b處于張力狀態(tài)。雖然承拉構(gòu)件60b的上部和下部呈張力狀態(tài)，但是大部分張力被導(dǎo)入柱63b。該張力趨向于拉伸或以其它方式延伸柱63b。因此，柱63b的尺寸也可以被選擇以限制柱63b的延伸程度。
如圖15和16所示，通道61b完全沿承拉構(gòu)件40b的縱向長度延伸且具有大體呈長方形的形狀。類似地，通道62b完全延伸穿過承拉構(gòu)件60b的橫向?qū)挾炔⒕哂写篌w呈橢圓形的形狀，這如圖14所示。雖然這些形狀是用于通道61b和62b的合適形狀，但是通道61b和62b的形狀可以變化以包括圓形、三角形、六角形或其它規(guī)則或非規(guī)則的構(gòu)型。通道61b和62b還被描繪成具有貫穿承拉構(gòu)件60b的長度和寬度的恒定形狀，但可以具有非恒定的、變化的形狀或變化的尺寸。因此，通道61b和62b的構(gòu)型可以改變以為承拉構(gòu)件60b的不同部分賦予不同的可壓縮性或不同的性能。例如，通道61b和62b在承拉構(gòu)件60b的后側(cè)向部分可以具有較大的尺寸以降低在后側(cè)向角落內(nèi)的鞋底結(jié)構(gòu)30b的整體可壓縮性。
承拉構(gòu)件60b的上表面和下表面被結(jié)合到隔離件50b。然而，承拉構(gòu)件60b的側(cè)表面可以保持為不結(jié)合到隔離件50b。囊40b的側(cè)壁可以因囊40b內(nèi)的流體壓力而膨脹或以其他方式向外凸出。在一些實施方案中，承拉構(gòu)件60b的側(cè)表面可以整體或部分地結(jié)合到隔離件50b。
承拉構(gòu)件60b可以通過注射成型工藝形成，其中聚合物泡沫材料被注入具有空腔的模具內(nèi)，其具有承拉構(gòu)件60b的大體形狀。多種可移動的桿可以在與通道61b和62b的位置相對應(yīng)的位置延伸穿過空腔。在至少部分固化聚合物泡沫材料的情況下，桿可以被移走，且模具可以被打開以允許移走承拉構(gòu)件60b。
參考附圖20-23，繪制出另一囊40c，其包括外隔離件50c和承拉構(gòu)件60c。如先前的實施方案，隔離件50c包括對囊40c所容納的加壓流體基本上不可滲透的第一隔層51c和第二隔層52c。囊40c容納的加壓流體導(dǎo)致了作用在隔離件50c上的向外的力且趨向于分開第一隔層51c和第二隔層52c或以其它方式向外壓第一隔層51c和第二隔層52c。然而，承拉構(gòu)件60c被結(jié)合到第一隔層51c和第二隔層52c中的每一個，且被加壓流體置于張力狀態(tài)，由此限制了隔離件50c的向外移動。
第一隔層51c和第二隔層52c沿著其各自的外圍被結(jié)合在一起以形成外圍結(jié)合部53c，并配合形成密封的室，承拉構(gòu)件60c和加壓流體位于其中。用于隔離件50c的合適的材料包括關(guān)于隔離件50上述的材料中的任何一種。承拉構(gòu)件60c是結(jié)合到隔離件50c的聚合物泡沫材料構(gòu)件。雖然粘合劑結(jié)合可以被用來固定隔離件50c和承拉構(gòu)件60c，但是當(dāng)隔離件50c和承拉構(gòu)件60c都由熱塑性聚合物形成的話，直接結(jié)合也可以是合適的。因此，承拉構(gòu)件60c的聚合物泡沫材料可以是由SMARTLITE商標(biāo)所歸屬的Huntsman International，L.L.C.制造的熱塑性聚氨酯泡沫材料，或者也可以是的通過在MUCELL商標(biāo)下的、組成公司且上市的Trexel提出的工藝所制造的材料。其它合適的材料，無論熱塑性還是熱固性都可以被用于承拉構(gòu)件60c。
承拉構(gòu)件60c包括具有凹狀構(gòu)型的上表面，以及承拉構(gòu)件60c包括大體是平面的下表面。上表面的凹狀構(gòu)型提供了具有凹狀上部區(qū)域的囊40c，其與鞋面相連并形成了用于妥善地放置穿鞋者的腳后跟的凹陷區(qū)。類似地，平面的下表面提供具有大體平面構(gòu)型的囊40c，其與鞋外底相連并形成接觸地面的表面。然而，用于承拉構(gòu)件60c的表面的多種輪廓可以顯著不同于上述的構(gòu)型。
承拉構(gòu)件60c包括多個通道61c和62c，其延伸穿過或者至少部分延伸進聚合物泡沫材料并行成了在承拉構(gòu)件60c的上部和下部之間延伸的柱63c。通道61c在承拉構(gòu)件60c的側(cè)面之間橫向延伸。通道62c延伸進后部的聚合物泡沫材料中并形成徑向構(gòu)型。也就是說，通道62c在承拉構(gòu)件60c的半圓形后部周圍延伸進聚合物泡沫材料中，以及通道62c與最后部的通道61c相交。與承拉構(gòu)件60b相比，承拉構(gòu)件60c并沒有被描繪成具有縱向延伸的通道，但在其它實施方案中可以具有縱向通道。通道61c和62c增加承拉構(gòu)件60c的可壓縮性而降低囊40c的總重量。
通道61c和62c被構(gòu)建以選擇性地增加或改變承拉構(gòu)件60c在不同區(qū)域的可壓縮性。參考附圖21，在承拉構(gòu)件60c的前區(qū)域的通道61c呈垂直向。但是接著，通道61c向后延伸時，其逐漸變斜或其他形式的非垂直向。此外，各柱63c也趨向于變得在前區(qū)域比在后區(qū)域更不垂直。相比較而言，垂直的柱63c一般比非垂直的柱或斜向柱提供更大的支撐。因此，通道63c的方向可以被用來影響或以其它方式設(shè)定囊40c在不同區(qū)域的可壓縮性。而且，通道62c還可以呈現(xiàn)非垂直的方向以進一步增加囊40c在后部區(qū)域的可壓縮性。
承拉構(gòu)件60c的上表面和下表面被結(jié)合到隔離件50c。然而承拉構(gòu)件60c的側(cè)表面可以保持為不結(jié)合到隔離件50c。囊40c的側(cè)壁可以因囊40c內(nèi)的流體壓力而膨脹或以其他方式向外凸出。在一些實施方案中，承拉構(gòu)件60c的側(cè)表面可以整體或部分地結(jié)合到隔離件50c。
參考附圖24-26B，囊40d被描繪成包括外隔離件50d和多個承拉構(gòu)件60d。隔離構(gòu)件50d包括第一隔層51d和第二隔層52d，其基本上對囊40d包含的加壓流體不可滲透。第一隔層52d和第二隔層52d沿著其各自的外圍被結(jié)合在一起以形成外圍結(jié)合部53d，并配合形成密封的室，承拉構(gòu)件60d和加壓流體位于其中。
承拉構(gòu)件60d是多個可以具有柱狀構(gòu)型的分離的泡沫材料構(gòu)件，其被結(jié)合到第一隔層51d和第二隔層52d的每一個。承拉構(gòu)件60d被描繪成具有大體統(tǒng)一的尺寸，但在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以具有不同的尺寸，如高度和厚度。承拉構(gòu)件60d的上表面和下表面是大體平面的和平行的，但也可以具有為囊40d提供的一形狀的輪廓。
囊40d容納的加壓流體導(dǎo)致了作用在隔離件50d上的向外的力，且趨向于分開第一隔層51d和第二隔層52d或以其它方式向外壓第一隔層51d和第二隔層52d。承拉構(gòu)件60d每一個因流體而被置于張力狀態(tài)，且保持在附圖中所描繪的囊40d的大體平面的構(gòu)型。至于囊40，直接結(jié)合法是固定隔離件50d和承拉構(gòu)件60d的有效方式。
如上所述，附圖27-29A中描繪了囊40e，且其具有如上所述的囊40的大體構(gòu)型。因此，囊40e包括外隔離件50e和承拉構(gòu)件60e。隔離構(gòu)件50e包括第一隔層51e和第二隔層52e，其對囊40e包含的加壓流體基本上不可滲透。第一隔層52e和第二隔層52e沿著其各自的外圍被結(jié)合在一起以形成外圍結(jié)合部53e，并配合形成密封的室，承拉構(gòu)件60e和加壓流體位于其中。
承拉構(gòu)件60e是泡沫材料構(gòu)件，其結(jié)合到第一隔層51e和第二隔層52e中的每一個。承拉構(gòu)件60e的上表面和下表面是大體平面的和平行的，但也可被構(gòu)造成曲面的。與囊40相比，更具體地說與承拉構(gòu)件60相比，承拉構(gòu)件60e界定了多個垂直延伸穿過承拉構(gòu)件60e的通道61e。
囊40e容納的加壓流體導(dǎo)致作用在隔離件50e上的向外的力，且趨向于分開第一隔層51e和第二隔層52e或以其它方式向外壓第一隔層51e和第二隔層52e。承拉構(gòu)件60e因流體被置于張力狀態(tài)，且保持在附圖中所描繪的囊40e的大體平面的構(gòu)型。如囊40，直接結(jié)合可以是固定隔離件50e和承拉構(gòu)件60e的有效方式。
圖30描述了一種鞋類物品100，具有鞋面100和鞋底結(jié)構(gòu)120。鞋面100被設(shè)置成容納穿鞋者的足部。提供位于足部和地面之間的耐用、吸震介質(zhì)的鞋底結(jié)構(gòu)120主要由鞋底夾層122和鞋外底124形成。依據(jù)以下所公開的方法形成的囊200被固定到鞋底夾層122的鞋跟區(qū)域且在鞋外底124之上。如圖30所描述的，鞋類物品100是運動鞋。然而，囊200可以用于其他類型的鞋類物品，包括禮服鞋、直排輪滑鞋(in-line skates)和靴子。
圖31A至圖31C所描述的囊200具有外部包封元件210、內(nèi)部芯子220、一對連接層232和234、流體240和進口250。外部包封元件210由連接在一起形成外圍結(jié)合部216的第一薄片212和第二薄片214形成。形成薄片212和214的材料可以是以上所述的用于隔離件50的各種材料中的任何一種。第一薄片212的合適厚度范圍是30至60密耳，優(yōu)選的厚度是50密耳，第二薄片214的合適厚度范圍是20至45密耳，優(yōu)選厚度是30密耳。對于薄片212和214也可以使用其他合適的厚度。如圖31A至圖31C所展示的，第一薄片212和第二薄片214由以下詳細(xì)描述的依據(jù)本發(fā)明的方法整體形成在芯子220的周圍。形成第一薄片212的材料可以被設(shè)置成通過側(cè)壁213可以看見芯子220。因此，第一薄片212可以是透明的、半透明的、光亮的或有色的以有助于芯子220的可見性。
芯子220可以由雙面織物元件形成，該雙面織物元件包括通常以預(yù)定的距離彼此間隔開的第一外部層222和第二外部層224。盡管芯子的厚度可以變化，但是適合于鞋類物品應(yīng)用的厚度范圍是8至15毫米，一個合適的范圍是大約14.5至15毫米。由包括多根絲的漏紗組成的連接元件226在外部層222和224之間延伸。漏紗絲(Drop yarn filament)形成張力限制元件，并被錨固到外部層222和224。制造芯子220的一種方法是雙面經(jīng)編針織(double needle bar Rschel knitting)。外部層222和224可由膨化變形紗(air-bulked yarn)形成或其他方式的變形絲(texturized yarn)形成，比如，假捻變形絲(false twist texturized yarn)，尤其是尼龍6、6和尼龍6的組合。連接元件226可以由類似的材料形成。
包括連接元件226的多根紗線可以被布置成由間隙227分隔開的帶子。與利用不斷開的連接紗線的雙面織物形成的芯子相比，間隙227的使用可以為芯子提供增強的可壓縮性。從側(cè)壁213看時，連接部件226和間隙227還可以提供吸引人的外觀。在雙面經(jīng)編針織時，通過在經(jīng)(縱)向上以一定的預(yù)先確定的針數(shù)省略連接的紗線，形成間隙227。三針向里、三針向外的編織產(chǎn)生合適的具有連接部件226的織物，其中連接部件226被間隙227分隔開。可以利用其他的向里的針和向外的針的編織圖案(knitting pattern of needles in and needles out)，比如，兩針向里兩針向外、四針向里兩針向外、兩針向里四針向外，或其任意組合。同樣，通過省略經(jīng)向的針數(shù)或選擇性地連續(xù)編織或不編織，可以形成縱向方向和橫向方向的間隙。
為了便于將第一外部層222結(jié)合到第一薄片212，在第一外部層222和第一薄片212之間設(shè)置第一連接層232。類似地，第二連接層234被設(shè)置在第二外部層224和第二薄片214之間。由與薄片212和214相同的熱塑性材料形成的連接層232和234被施用到外部層222和224上，以使連接層232和234滲透每個連接層232和234的一部分而沒有膠著到連接部件226上?？梢酝ㄟ^在250華氏溫度的壓機(press)的上部熱壓板(platen)和下部熱壓板之間以5psi壓縮材料大約5秒鐘來實現(xiàn)將連接層232和234連接到外部層222和224。Rudy的’361專利詳細(xì)論述了這種方法以及用于將連接材料應(yīng)用到織物層的其他合適方法。
囊200包含流體240，比如氮氣。其他合適的氣體，包括六氟乙烷(hexafluorethane)(比如，氟里昂，F(xiàn)-116)、六氟化硫(sulphurhexafluoride)、空氣、以及以上描述的適合于囊40或囊40a至40e包含的各種氣體。
囊200的整個制造過程通常包括以下步驟準(zhǔn)備、加熱、結(jié)合和充氣。在制造過程的各步驟之間，可以利用往返機構(gòu)(shuttle mechanism)或其他傳輸機構(gòu)來傳送囊200的零件。往返機構(gòu)可以包括往返機架(shuttle frame)、用于將囊零件固定到往返機架上的各種夾具，以及用于防止薄片212和214在加熱步驟中過早接觸的分隔物。在可替換的實施方案中，分隔物由防止接觸的具有2至5psi的流體層代替?？傊?，在準(zhǔn)備步驟期間，囊200的零件被組織、組裝和固定到往返機架上。一旦準(zhǔn)備好，囊零件就被傳送到烘箱里加熱預(yù)定的一段時間，以便達(dá)到期望的溫度。接著，往返機構(gòu)將零件傳送到模具300中，在模具300中，將薄片212牢固地結(jié)合到芯子220。接著，在大約相應(yīng)于第二薄片214的高度，薄片212和214被彼此結(jié)合以形成外圍結(jié)合部216。在結(jié)合之后，零件從往返機構(gòu)中移除，冷卻并被充氣到預(yù)期的壓力。
準(zhǔn)備步驟和連接步驟的一部分都可以在模具300的區(qū)域中發(fā)生。這樣，可以在模具300的區(qū)域內(nèi)布置和固定囊零件，然后將囊零件傳送到烘箱中加熱。在加熱后，材料退出烘箱并返回模具300的區(qū)域以用于結(jié)合。這種配置的優(yōu)點在于一個人就可以監(jiān)督準(zhǔn)備、加熱和結(jié)合步驟。而且，當(dāng)結(jié)合完成時，往返機架被準(zhǔn)確定位以用于下一循環(huán)，從而提高過程的效率。以下材料詳述了本發(fā)明的具體制造方法。
制造過程由將芯子220預(yù)定位(pre-tacking)到第一薄片212開始。這可以通過將芯子220定位到第一薄片212上并在熱壓機的壓板之間壓縮芯子220和第一薄片212來實現(xiàn)，這樣第一薄片212與連接層232結(jié)合在一起。如下詳述的，預(yù)定位確保將芯子220適當(dāng)?shù)囟ㄎ坏降谝槐∑?12上以用于模制過程。注意，如上所述的，連接層234是預(yù)先施用到外部層224上的，而不是預(yù)定位到第二薄片214上的。
當(dāng)預(yù)定位完成時，第一薄片212、芯子220，以及第二薄片214被定位到往返機架上，以使芯子220就位于薄片212和214之間。為了防止薄片212和214之間接觸，分隔物位于薄片212和214之間。也可以將充氣針定位在薄片212和214之間?？梢蚤]合位于往返機架上的夾具以便確保薄片212，214和芯子220以及充氣針牢固地定位。
接著，往返機架將囊200的零件傳送到烘箱中，該烘箱可以是用于熱成形的任何能夠?qū)崴苄圆牧霞訜岬竭m當(dāng)溫度的常規(guī)烘箱。典型的烘箱包括均勻升高薄片212和214的溫度的石英型輻射式加熱器(quartz typeradiant heater)。由于以下顯而易見的原因，第一薄片212的厚度可以比第二薄片214的厚度大。為了確保同等受熱，可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)相應(yīng)于第一薄片212的加熱元件的相對輸出值和相應(yīng)于第二薄片214的加熱元件的相對輸出值。
薄片212和214所加熱到的溫度取決于所使用的具體材料。應(yīng)將材料加熱到超過軟化溫度，但是低于熔點的溫度，以確保適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合。如上所提到的，薄片212和214可以由多種材料形成。第一合適材料包括熱塑性聚氨酯和乙烯-乙烯醇共聚物的交替層，其具有350到360度華氏溫度的熔化溫度。因此，第一材料應(yīng)被加熱到的溫度是300到320度華氏溫度之間。第二合適材料是由包括氣體阻隔材料和彈性體材料的交替層的柔性微層薄膜形成的，比如，熱塑性聚氨酯，它的熔化溫度在范圍350到360度華氏溫度之間。然而，第二材料被加熱的合適溫度在320到335度華氏溫度之間。加熱后，往返機架將零件傳送出烘箱，并將零件定位到模具300的下模具部分310和上模具部分350之間。
圖32至圖34描述了模具300，其具有這樣的構(gòu)型，其中可以同時制造四個囊200。本制造方法可以用于同時制造任何數(shù)量的囊200而并不限制于所描述的數(shù)量。下模具部分310單獨描述在圖32中以及與上模具部分350一起描述在圖34至圖35C中，下模具部分310包括下部板320和下部插入物330?？涨?21形成在下部板320的上表面上，并且恰當(dāng)?shù)剡x定空腔321的尺寸以容納下部插入物330?？涨?21的下表面包括一個或更多個真空口326。除了空腔321，下部板320的上表面包括從空腔321延伸的淺的、半圓形的通道324以及沿著通道324的兩邊且在空腔321的周圍延伸的凸出的隆起物325。
下部插入物330由軸肩螺釘322固定在空腔321內(nèi)，并放置到兩個模具彈簧(die spring)323上，以使未施加向下的力時，下部插入物330的一部分可以保持在下部板320的上表面之上的位置。然而，當(dāng)施加向下的力后，模具彈簧323壓縮，下部插入物330回縮到空腔321內(nèi)。下部插入物330的上表面包括限定下部插入物330的邊緣的外圍凹陷部分331。向下延伸并穿過下部插入物330的一連串的孔332形成在外圍凹陷部分331上，從而使外圍凹陷部分331與空腔321流體連通。如以下將要描述的，外圍凹陷部分331主要起形成側(cè)壁213的作用。因此，外圍凹陷部分331的特征，包括形成外圍凹陷部分331的表面的弧的長度，應(yīng)被選擇為能提供使外圍結(jié)合部216基本上位于第二薄片214的平面上的側(cè)壁高度。
單獨描述在圖33中以及與下模具部分310一起描述在圖34至圖35C中的上模具部分350，被設(shè)計成相應(yīng)于下模具部分310的各種元件。上模具部分350包括上部板360和上部插入物370。上部板360包括空腔361、相應(yīng)于下部板310的通道324的通道362、以及位于空腔361和通道362附近的隆起物363。用螺絲釘364將上部插入物370固定到空腔361，以使上部插入物370的下表面與隆起物363重合。注意，上部插入物370相對于上部板360是靜止的。與下部板320相似，上部板360包括真空口365。
當(dāng)模具300閉合時，下模具部分310和上模具部分350的相應(yīng)部分就定位在彼此靠近的位置。比如，下部插入物330和上部插入物370將被定位成部分下部插入物330正好位于上部插入物370的相應(yīng)部分的下方。同樣地，隆起物325和363被定位以使由通道324和362形成的柱形空間位于板320和360之間。
如果使用了往返機架，往返機架恰當(dāng)?shù)貙⒌谝槐∑?12、第二薄片214、芯子220以及連接層230定位在模具300的各部分之間，如圖35A所示的。注意，在圖35A中，連接部件226被描述成未伸展的狀態(tài)。下部模具部分310和上部模具部分350開始在零件之上閉合，這樣，下部插入部330在第一外部層222預(yù)定位到第一薄片212的區(qū)域接觸第一薄片212，上部插入物370在第二外部層224的區(qū)域接觸第二薄片214，從而壓縮插入物330和370之間的零件，如圖35B所描述的。插入物330和370的壓縮力，連同壓縮零件的升高的溫度永久性地分別將連接層232和234結(jié)合到薄片212和214。以這種方式，芯子被有效地結(jié)合到薄片212和214。
在結(jié)合芯子之后，通過將空氣由真空口326和365排出，可以在，如在外圍凹陷部分331內(nèi)以及在插入物330和370的外圍周圍內(nèi)形成范圍在28到29.5英寸汞柱的真空。應(yīng)注意，外圍凹陷部分331包括孔332。當(dāng)通過從真空口326抽吸空氣，抽空空腔321時，外圍凹陷部分331內(nèi)的空氣穿過孔332并進入空腔321內(nèi)。另外，通過穿過下部插入物330和空腔321的側(cè)面之間的間隙，排出下部插入物330的外周附近的空氣。用類似的方法形成上部插入物370的外圍周圍的真空。
形成真空的目的是牽拉薄片212和214使其接觸模具300的各個部分。這能保證薄片212和214依據(jù)模具300的輪廓恰當(dāng)?shù)爻尚巍Ｈ缟纤?，外圍凹陷部?31主要起形成側(cè)壁213的作用，并且被設(shè)置以使側(cè)壁213具有足夠的高度以將外圍結(jié)合部216定位在第二薄片214的平面上。如果側(cè)壁213沒有被適當(dāng)?shù)男纬桑敲赐鈬Y(jié)合部216可能也不會恰當(dāng)?shù)囟ㄎ?。注意，第一薄?12可以伸展以便延伸進外圍凹陷部分331并形成側(cè)壁213。如以上注意到的，薄片212和214的初始厚度之間的差異可以補償?shù)谝槐∑?12被伸展和拉伸進外圍凹陷部分331時可能出現(xiàn)的第一薄片212的變薄現(xiàn)象。
為了提供用于牽拉薄片212和214使其接觸模具300的各部分的第二種方法，芯子220的內(nèi)部區(qū)域可以被壓縮至大約60psi。在這個方法的準(zhǔn)備階段，注射針位于薄片212和214之間。有利地是，注射針可以被定位以使當(dāng)模具300閉合時，通道324和362能包封注射針。氣體可以從注射針噴出，以使薄片212和214能嚙合通道324和362的表面，從而形成薄片212和214之間的充氣導(dǎo)管。于是，氣體可以通過充氣導(dǎo)管，從而進入并壓縮芯子220的區(qū)域。結(jié)合真空條件，內(nèi)部壓力確保薄片212和214能接觸模具300的各部分，如圖35C所描述的。
當(dāng)模具300進一步閉合時，隆起物325和363將第一薄片212結(jié)合到第二薄片214，從而形成外圍結(jié)合部216。此外，連接通道324和362的部分隆起物325和363形成薄片212和214之間的結(jié)合部，該結(jié)合部形成上述充氣導(dǎo)管。
貫穿結(jié)合操作的各階段，如上所述的，下部插入物330的位置相對于空腔231而改變。最初，下部插入物330的上表面延伸到隆起物325之上，如圖34A所描述的。在將連接層232和234分別結(jié)合到薄片212和214的結(jié)合操作中，下部插入物330部分地回縮進空腔321。因此，模具彈簧323部分變位并向上壓，從而使薄片212和214、芯子220，以及連接層230處于受壓狀態(tài)，如圖35B所描述的。接著，模具300繼續(xù)閉合，下部插入物330完全回縮到空腔321內(nèi)，如圖35C所描述的。在這個位置，由于薄片212和214在隆起物325和363之間的壓縮，形成外圍結(jié)合部216。如以上所提到的，側(cè)壁213也是在這個階段通過將第一薄片212拉伸進外圍凹陷部分331內(nèi)而形成的。
當(dāng)結(jié)合完成時，打開模具300，移除如圖36所展示的結(jié)合部件400，并允許其冷卻。盡管加熱后薄片212和214的溫度在300和320華氏溫度之間，一旦從模具中移除，冷卻使溫度降低到140和150華氏溫度之間。在進一步的冷卻過后，可以通過充氣針和充氣導(dǎo)管將流體240注射進芯子220的區(qū)域。參照圖36，充氣導(dǎo)管被描述成260。接著，通過進一步結(jié)合第一薄片212和第二薄片214，密封進口250。接著，去除第一薄片212和第二薄片214的多余部分，從而形成囊200。作為可替換的方法，可以顛倒充氣和去除多余材料的順序。作為過程的最后一步，可以常規(guī)方法將囊200結(jié)合進鞋類物品的鞋底中。
以上材料公開了分別包括泡沫承拉構(gòu)件60和60a-60e的各種流體填充囊40和40a-40e，這些泡沫承拉構(gòu)件能有效地形成囊40和40a-40e的芯子。類似地，以上材料也公開了一種熱成形包括織物芯子220的囊200的方法。熱成形囊200的一般方法可以用于熱成形囊40和囊40a-40e中的任何一種。換句話說，可以利用熱成形方法以熱成形具有泡沫芯子的囊。
參照圖37A-圖37C，將描述熱成形帶有泡沫芯子的囊的一般方法。作為舉例，圖37A-圖37C描述適用于囊40a的方法。然而，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，該方法可用于囊40和囊40a-40e中的任何一種。如果使用了往返機架，往返機架恰當(dāng)?shù)貙⒌谝桓魧?1a、第二隔層52a，以及承拉構(gòu)件60a定位在模具300的各部分之間，如圖35A所描述的。下部模具部分310和上部模具部分350開始在各零件上閉合，以使下部插入物330在承拉構(gòu)件60a的區(qū)域接觸第二隔層52a，上部插入物370在承拉構(gòu)件60a的區(qū)域接觸第一隔層51a，從而壓縮插入物330和370之間的零件，如圖37B所描述的。插入物330和370的壓縮力，連同壓縮零件的升高的溫度永久性地將承拉構(gòu)件60a分別結(jié)合到層51a和層52a。
在將承拉構(gòu)件60a結(jié)合到層51a和52a之后，通過將空氣由真空口326和365排出，可以在，如在外圍凹陷部分331內(nèi)以及在插入物330和370的外圍周圍形成范圍在28到29.5英寸汞柱的真空。應(yīng)注意，外圍凹陷部分331包括孔332。當(dāng)通過從真空口326抽吸空氣，抽空空腔321時，外圍凹陷部分331內(nèi)的空氣穿過孔332進入空腔321。另外，通過穿過下部插入物330和空腔321的側(cè)面之間的間隙，排出下部插入物330的外圍周圍的空氣。用類似的方法形成上部插入物370的外圍周圍的真空。
形成真空的目的是牽拉層51a和52a使其接觸模具300的各部分。這能保證層51a和52a依據(jù)模具300的輪廓恰當(dāng)?shù)爻尚?。如上所述，外圍凹陷部?31主要起形成側(cè)壁231的作用，并且應(yīng)設(shè)置成囊40a的側(cè)壁具有足夠的高度以使外圍結(jié)合部216位于第二隔層52a的平面上。如果囊40a的側(cè)壁沒有被適當(dāng)?shù)男纬桑敲赐鈬Y(jié)合部216可能也不會恰當(dāng)?shù)囟ㄎ?。注意，第二隔?2a可以伸展以便延伸進外圍凹陷部分331并形成囊40a的側(cè)壁。層51a和52a的初始厚度之間的差異可以補償?shù)诙魧?1a被伸展和拉伸進外圍凹陷部分331時可能出現(xiàn)的第一隔層52a的變薄現(xiàn)象。
為了提供用于牽拉層51a和52a使其接觸模具300的各部分的第二種方法，承拉構(gòu)件60a的內(nèi)部區(qū)域可以被壓縮至大約60psi。在這個方法的準(zhǔn)備階段，注射針可以定位在層51a和52a之間。有利地是，注射針可以定位成當(dāng)模具300閉合時，通道324和362能包封注射針。氣體可以從注射針噴出，以使層51a和52a能嚙合通道324和362的表面，從而形成層51a和52a之間的充氣導(dǎo)管。于是，氣體可以通過充氣導(dǎo)管，從而進入并壓縮承拉構(gòu)件60a的區(qū)域。結(jié)合真空條件，內(nèi)部壓力確保層51a和52a能接觸模具300的各部分，如圖37C所描述的。
當(dāng)模具300進一步閉合時，隆起物325和363將第一隔層51a結(jié)合到第二隔層52a，從而形成外圍結(jié)合部216。此外，連接通道324和362的部分隆起物325和363形成層51a和52a的其他區(qū)域之間的結(jié)合部以形成充氣導(dǎo)管。
貫穿連接操作的各階段，如上所述的，下部插入物330的位置相對于空腔321而改變。最初，下部插入物330的上表面延伸到隆起物325之上，如圖37A所描述的。在將連接層232和234分別結(jié)合到薄片212和214的結(jié)合操作中，下部插入物330部分地回縮進空腔321。因此，模具彈簧323部分變位并向上壓，從而使層51a和52a、承拉構(gòu)件60a，以及連接層230處于受壓狀態(tài)，如圖37B所描述的。接著，模具300繼續(xù)閉合，下部插入物330完全后退到空腔321內(nèi)，如圖37C所描述的。在這個位置，由于層5 1a和52a在隆起物325和363之間的壓縮，形成外圍結(jié)合部216。如以上所提到的，囊40a的側(cè)壁也是在這個階段通過將第二阻隔層52a拉伸進外圍凹陷部分331內(nèi)而形成的。
當(dāng)結(jié)合完成時，打開模具300，移除囊40a以及層51a和52a的多余部分，并允許其冷卻。盡管加熱后層51a和52a的溫度在300和320華氏溫度之間，從模具中移除后，冷卻使溫度降低到140和150華氏溫度之間。在進一步的冷卻過后，可以通過注射針和充氣導(dǎo)管將流體注射進承拉構(gòu)件60a的區(qū)域。接著，去除第一阻隔層51a和第二阻隔層52a的多余部分，從而形成囊40a。作為可替換的方法，可以顛倒充氣和去除多余材料的順序。作為過程的最后一步，可以常規(guī)方法將囊40a結(jié)合進鞋類物品的鞋底中。
參考多種實施方，以上公開了本發(fā)明及其附圖。然而，公開的目的在于提供涉及本發(fā)明的各種特征和概念的實施例，而不是在于限制本發(fā)明的范圍。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，可以對上述實施方案做出多許多變化和修改而并不偏離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于形成流體填充囊的方法，所述方法包括以下步驟將至少一個芯子設(shè)置在熱塑性材料的第一薄片和第二薄片之間；以及將所述第一薄片結(jié)合到所述芯子，將所述第二薄片結(jié)合到所述芯子，以及通過在模具中壓縮所述第一薄片、所述第二薄片和所述芯子，在所述芯子的外圍周圍將所述第一薄片和所述第二薄片結(jié)合在一起，以使a)所述模具的第一部分接觸鄰近所述芯子的所述第一薄片以將所述第一薄片結(jié)合到所述芯子，所述模具的第一部分接觸并基本上成形所述第一薄片的所有側(cè)壁區(qū)域以由所述側(cè)壁區(qū)域形成所述囊的側(cè)壁，b)所述模具的第二部分接觸鄰近所述芯子的所述第二薄片，從而將所述第二薄片結(jié)合到所述芯子，以及c)將所述第一薄片和所述第二薄片在所述芯子的外圍周圍壓合在一起以形成所述第二薄片和所述第一薄片的所述側(cè)壁區(qū)域之間的外圍結(jié)合部。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括步驟將所述芯子選定為泡沫元件。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，進一步包括步驟形成至少部分延伸穿過所述泡沫元件的通道。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，進一步包括步驟形成延伸穿過所述泡沫元件的多個通道。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，進一步包括步驟選擇可以結(jié)合到所述第一薄片和所述第二薄片的熱塑性材料的聚合物泡沫材料。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，進一步包括步驟將聚合物泡沫材料選為所述第一薄片和所述第二薄片的熱塑性材料。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述結(jié)合步驟包括將所述芯子直接結(jié)合到所述第一薄片和所述第二薄片。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括步驟加熱所述第一薄片、所述第二薄片和所述芯子。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述結(jié)合步驟包括將所述第一薄片的一部分形成為所述囊的基本上平的第一表面，以及將所述第二薄片形成為所述囊的基本上平的第二表面，所述第一表面和所述第二表面基本上平行。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述結(jié)合步驟包括在與所述第二表面基本重合的位置形成所述外圍結(jié)合部。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述結(jié)合步驟包括在所述第一薄片和所述第二薄片的外部表面附近形成部分真空，所述部分真空牽拉所述第一薄片靠住所述模具的所述第一部分，牽拉所述第二薄片靠住所述模具的所述第二部分。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將芯子設(shè)置在所述第一薄片和所述第二薄片之間的所述步驟包括將所述芯子附著到所述第一薄片上。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括步驟將所述囊結(jié)合到一鞋類物品的鞋底結(jié)構(gòu)中。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括步驟將所述芯子選定為織物元件。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，進一步包括步驟將所述芯子選定為具有第一外部層和第二外部層，所述外部層被多個連接部件間隔開以及連接在一起。
16.一種用于形成流體填充囊的方法，所述方法包括以下步驟將由聚合物泡沫材料形成的芯子設(shè)置在熱塑性材料的第一薄片和第二薄片之間；以及將所述第一薄片結(jié)合到所述芯子，將所述第二薄片結(jié)合到所述芯子，以及通過在模具的第一部分和第二部分之間壓縮所述第一薄片、所述第二薄片和所述芯子，在所述芯子的外圍周圍將所述第一薄片和所述第二薄片結(jié)合在一起，以使a)所述模具的所述第一部分接觸鄰近所述芯子的所述第一薄片，從而將所述第一薄片結(jié)合到所述芯子，b)所述模具的所述第一部分將所述第一薄片的第一部分形成為所述囊的基本上平的第一表面，所述模具的所述第一部分接觸并基本上成形所述第一薄片的第二部分的全部以將所述第一薄片的所述第二部分形成為所述囊的側(cè)壁，c)所述模具的所述第二部分接觸鄰近所述芯子的所述第二薄片，從而將所述第二薄片結(jié)合到所述芯子，d)所述模具的所述第二部分將所述第二薄片形成為所述囊的基本上平的第二表面，所述第二表面基本上平行于所述第一表面，以及e)將所述第一薄片和所述第二薄片在所述芯子的外圍周圍壓合在一起以形成所述第二薄片和所述第一薄片的所述第二部分之間的外圍結(jié)合部，所述外圍結(jié)合部被定位在基本上與所述第二表面重合的位置。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，進一步包括步驟形成至少部分延伸穿過所述泡沫元件的通道。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，進一步包括步驟形成延伸穿過所述泡沫元件的多個通道。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，進一步包括步驟選擇可以結(jié)合到所述第一薄片和所述第二薄片的熱塑性材料的聚合物泡沫材料。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，進一步包括步驟將聚合物泡沫材料選為所述第一薄片和所述第二薄片的熱塑性材料。
21.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述結(jié)合步驟包括將所述芯子直接結(jié)合到所述第一薄片和所述第二薄片。
22.如權(quán)利要求16所述的方法，進一步包括步驟加熱所述第一薄片、所述第二薄片和所述芯子。
23.如權(quán)利要求16所述的方法，進一步包括步驟將所述囊結(jié)合到一鞋類物品的鞋底結(jié)構(gòu)中。
24.一種用于制造結(jié)合了囊的鞋類物品的方法，所述方法包括以下步驟將至少一個芯子設(shè)置在熱塑性材料的第一薄片和第二薄片之間，由聚合物泡沫材料形成的所述芯子界定至少部分延伸穿過所述泡沫材料的多個通道；將所述第一薄片結(jié)合到所述芯子，將所述第二薄片結(jié)合到所述芯子，以及通過在模具中壓縮所述第一薄片、所述第二薄片和所述芯子，在所述芯子的外圍周圍將所述第一薄片和所述第二薄片結(jié)合在一起，以及將加壓流體注入所述第一薄片和所述第二薄片之間的空間內(nèi)，以使a)所述模具的第一部分接觸鄰近所述芯子的第一薄片，所述加壓流體將所述第一薄片壓靠住所述模具的所述第一部分以將所述第一薄片結(jié)合到所述芯子，并且所述模具的所述第一部分接觸并基本上成形所述第一薄片的全部側(cè)壁區(qū)域以由所述側(cè)壁區(qū)域形成所述囊的側(cè)壁，所述側(cè)壁區(qū)域位于所述芯子的外圍周圍，b)所述模具的第二部分接觸鄰近所述芯子的所述第二薄片，且所述加壓流體將所述第二薄片壓靠住所述模具的所述第二部分以將所述第二薄片結(jié)合到所述芯子，以及c)將所述第一薄片和所述第二薄片在所述芯子的外圍周圍壓合在一起以形成所述第二薄片和所述第一薄片的所述側(cè)壁區(qū)域之間的外圍結(jié)合部；給所述囊加壓；以及在所述鞋類物品的鞋底結(jié)構(gòu)中，至少部分地包封所述囊。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，進一步包括步驟選擇可以結(jié)合到所述第一薄片和所述第二薄片的熱塑性材料的聚合物泡沫材料。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，進一步包括步驟將所述聚合物泡沫材料選定為所述第一薄片和所述第二薄片的熱塑性材料。
27.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述結(jié)合步驟包括將所述芯子直接結(jié)合到所述第一薄片和所述第二薄片。
28.如權(quán)利要求24所述的方法，進一步包括步驟加熱所述第一薄片、所述第二薄片和所述芯子。
全文摘要
公開了一種用于形成流體填充囊的方法。該方法包括將芯子設(shè)置在熱塑性材料的第一薄片和第二薄片之間。在模具中壓縮第一薄片、第二薄片和芯子，這樣，模具的第一部分接觸第一薄片以將第一薄片結(jié)合到芯子，并且模具的第一部分接觸并形成第一薄片的基本上全部的側(cè)壁以由該側(cè)壁區(qū)域形成囊的側(cè)壁。模具的第二部分也接觸第二薄片以將第二薄片結(jié)合到芯子。另外，將第一薄片和第二薄片在芯子的外圍周圍，壓合在一起以形成第二薄片和側(cè)壁之間的外圍結(jié)合部。
文檔編號A43B13/18GK101072520SQ200580042053
公開日2007年11月14日 申請日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者茲維·蘭普鮑特, 艾瑞克·史蒂芬·斯金勒 申請人:耐克國際有限公司