真空成型穿戴物的方法
阅读：566发布：2020-05-13
专利汇可以提供真空成型穿戴物的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且描述了在自动化过程中使用 真空 成型 来二维和三维成形穿戴物的方法。在二维方法中，穿戴物包括具有模塑至第一材料层中的三维特征的大致扁平形状。，下面是真空成型穿戴物的方法专利的具体信息内容。
1.一种穿戴物，所述穿戴物包括大致扁平形状，其由如下结构构成：
第一材料层，所述第一材料层由非透气性材料形成，其中所述第一材料层包括三维特征；
第二材料层，所述第二材料层由透气性材料形成，其中，第二材料层形成与所述第一材料层的锁定层，当所述穿戴物由所述大致扁平形状转变为三维结构时，所述锁定层保持三维特征的形状，其中当所述穿戴物由所述大致扁平形状转变为三维特征时，所述第二材料层通过具有少量延伸或不延伸来保持三维特征的形状，以及
其中，所述穿戴物包括具有气孔的成型板，所述成型板夹在所述第一材料层和所述第二材料层之间。
2.一种二维成型根据权利要求1所述的穿戴物的方法，所述方法包括：
将第一材料层的第一侧与单侧模具相邻放置，所述单侧模具包括切口位置；
将第二材料层与第一材料层的第二侧相邻放置；
对所述第一材料层的第一侧进行真空处理，使所述第一材料层模塑至单侧模具内的切口位置；
在所述单侧模具的切口位置之外的区域中将所述第二材料层粘合至所述第一材料层，其中当所述穿戴物由所述大致扁平形状转变为三维特征时，所述第二材料层通过具有少量延伸或不延伸来保持三维特征的形状，以及
其中，所述穿戴物包括具有气孔的成型板，所述成型板夹在所述第一材料层和所述第二材料层之间。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述方法进一步包括在对所述第一材料层的所述第一侧进行真空处理的同时，对所述第一材料层和所述第二材料层进行加热。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法进一步包括在将所述第一材料层的所述第一侧与所述单侧模具相邻放置之前，预加热至少所述第一材料层。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述方法进一步包括用第一材料层和第二材料层切割出穿戴物。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法进一步包括从所述第一材料层和所述第二材料层中分离切割出的穿戴物。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一材料层为非透气膜，而第二材料层为透气材料。
8.根据权利要求2所述的方法，所述方法进一步包括将成型板的侧边联接至鞋面，从而使所述第二材料层朝向穿戴者的脚部，以为穿戴者的脚部提供透气性和吸汗性。
9.根据权利要求2所述的方法，所述方法进一步包括将成型板的侧边联接至鞋面，从而使所述第一材料层面朝穿戴者的脚部以提供防水鞋面。
10.根据权利要求2所述的方法，其中，对所述第一材料层的所述第一侧进行真空处理不会导致所述第二材料层模塑至单侧模具内的切口位置。
11.根据权利要求2所述的方法，其中，穿戴物包括具有三维特征的大致扁平形状，其被模塑至所述第一材料层内。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述三维特征包括一个或多个凸压纹、凹压纹和纹理特征。
13.一种用于真空成型根据权利要求1所述的穿戴物的系统，所述系统包括：
框架，所述框架支撑包括单侧模具的真空吸附台面；
密封框架，所述密封框架联接至所述框架，并且设置在真空吸附台面的上方，其中，所述密封框架构造成围绕所述单侧模具；和
加热元件，所述加热元件滑动联接至所述密封框架上方的所述框架。
14.根据权利要求13所述的系统，进一步包括辊，所述辊联接至一对轨道，所述轨道设置在所述密封框架的相对侧中。
15.根据权利要求13所述的系统，进一步包括一个或多个与真空吸附台面相邻设置的加热元件。
16.根据权利要求13所述的系统，进一步包括切割工具，所述切割工具安装至所述真空吸附台面上方的所述框架。
17.根据权利要求13所述的系统，进一步包括取出装置，所述取出装置滑动联接至所述框架。
18.根据权利要求17所述的系统，进一步包括多个设置在所述取出装置上的伸缩臂。
真空成型穿戴物的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及使用二维和三维真空成型方法成型穿戴物。
背景技术
[0003] 例如，在特定情况下，已经用塑料材料取代了传统的鞋用材料，例如皮革，采用已知的真空成型技术可以将塑料材料模塑为特定形状。然而在许多情况下，三维成型塑料件通常缺少柔性，这会造成鞋穿戴不舒适。
[0004] 为了解决舒适性的问题，已做出多种尝试使塑料层之间包括缓冲衬垫或其他软质材料，随后使其真空成型在一起以形成三维部件。然而，因为缓冲层不直接接触穿戴者的脚部，塑料模塑的鞋仍然缺乏理想的舒适性和柔性。
[0005] 在一些情况中，所述缓冲衬垫可以附接于三维模塑部件的内表面中，然而由于再次将人工劳动引入回制造过程中，该附加步骤会降低通过真空模塑所获得效率。
[0006] 此外，即使真空成型可以使制造过程中的某些方面自动化，然而真空成型过程典型需要附加的人工步骤来将材料放置在模具中并将每个材料从模具中移除。
[0007] 因此，可以要求提供一种通过将穿戴物真空成型为单一件而提高制造效率的制造方法，此方式不会在过程中引入新的人工步骤，同时还能生产出具有理想柔性和舒适度的穿戴物。
发明内容
[0008] 本发明中使用的术语“发明”，“此发明”，“该发明”以及“本发明”广泛指代本发明和权利要求的全部主题。包含这些术语的表述应当理解为并非用于限制其中所描述的主题或并非用于限制本发明权利要求的含义或范围。本发明所覆盖的发明实施例由权利要求而不是由本发明内容限定。本发明内容高度概述了本发明的多个方面，并且介绍了具体实施方式中进一步描述的一些构思。本发明内容并不用于确定要求保护的主题的关键或基本特征，也不单独用于确定要求保护的主题的范围。应当通过参考本发明的整体说明书的相应部分、任何或全部附图以及每个权利要求来理解该主题。
[0009] 根据本发明的某些实施例，二维成型穿戴物的方法包括将第一材料层的第一侧与单侧模具相邻放置，所述单侧模具包括切口位置，将第二材料层与第一材料层的第二侧相邻放置，对第一材料层的第一侧进行真空处理，使得第一材料层模塑至单侧模具内的切口位置，以及在单侧模具的切口位置之外的区域内使第二材料层粘合至第一材料层。
[0010] 在一些实施例中，所述方法进一步包括在对第一材料层的第一侧进行真空处理的同时，对第一材料层和第二材料层进行加热。所述方法还包括在将第一材料层的第一侧与单侧模具相邻放置之前，预加热至少第一材料层。
[0011] 所述方法可以包括用第一材料层和第二材料层切割出穿戴物。在进一步的实施例中，所述方法包括从第一材料层和第二材料层中分离切割出的穿戴物。
[0012] 根据一些实施例，第一材料层为非透气膜，而第二材料层为透气材料。
[0013] 所述穿戴物可以包括具有气孔的成型板，所述成型板夹在第一材料层和第二材料层之间。在一些实施例中，所述方法包括将成型板的侧边联接至鞋面，从而使第二材料层朝向穿戴者的脚部，以为穿戴者的脚部提供透气性和吸汗性。所述方法还包括将成型板的侧边联接至鞋面，从而使第一材料层朝向穿戴者的脚部以提供防水鞋面。
[0014] 在一些实施例中，对第一材料层的第一侧进行真空处理不会导致第二材料层被模塑至单侧模具内的切口位置。
[0015] 在一些实施例中，穿戴物包括被模塑至第一材料层内的具有三维特征的大致扁平形状。所述三维特征包括一个或多个凸压纹、凹压纹和纹理特征。
[0016] 根据本发明的特定实施例，一种真空成型穿戴物的系统包括：支撑真空吸附台面的框架，所述真空吸附台面包括单侧模具；联接至框架并且设置在真空吸附台面上方的密封框架，其中所述密封框架设计为围绕单侧模具，以及滑动联接至密封框架上方的框架的加热元件。
[0017] 在一些实施例中，所述系统进一步包括联接至设置在密封框架的相对侧上的一对轨道上的辊。所述系统还可以包括一个或多个与真空吸附台面相邻设置的加热元件。在特定实施例中，所述系统进一步包括安装至真空吸附台面上方的框架的切割工具。
[0018] 在其他实施例中，所述系统进一步包括滑动联接至框架的取出装置。多个伸缩臂安装至真空吸附台面上的框架。
[0019] 根据本发明的特定实施例，一种包括大致扁平形状的穿戴物，所述扁平形状由非透气性材料构成的第一材料层和透气性材料构成的第二材料层形成，其中第一材料层包括三维特征，而第二材料层形成与第一材料层的锁定层，在穿戴物由大致扁平形状转变为三维结构时，所述锁定层保持三维特征的形状。
[0020] 在一些实施例中，当穿戴物由大致扁平形状通过少量延伸或不延伸转变为三维结构时，所述第二材料层保持三维特征的形状。
附图说明
[0021] 在下面的详细的说明书中，参考以下附图描述发明的实施例：
[0022] 附图1所示为根据本发明特定实施例的、由二维真空成型过程形成的穿戴物的立体图。
[0023] 附图2所示为根据本发明特定实施例的、在二维真空成型过程使用的真空吸附台面上的一对单侧模具的立体图。
[0024] 附图3所示为根据本发明特定实施例的、通过附图2的真空吸附台面在一对单侧模具上被真空成型的第一材料层的立体图。
[0025] 附图4所示为根据本发明特定实施例的、从第二材料层切割和分离的穿戴物的俯视图，所述第二材料层被层压至图3中被真空成型的第一材料层。
[0026] 附图5所示为由附图4的二维穿戴物形成的三维鞋面的立体图。
[0027] 附图6所示为由附图5的三维鞋面形成的鞋子的立体图。
[0028] 附图7所示为根据本发明的特定实施例的、在二维真空成型过程中使用的单侧模具的俯视图。
[0029] 附图8所示为根据本发明的特定实施例的、在二维真空成型过程中用附图7的单侧模具成形的二维穿戴物形成的鞋子的立体图。
[0030] 附图9所示为根据本发明的特定实施例的、在二维真空成型过程中使用的单侧模具的俯视图。
[0031] 附图10所示为根据本发明的特定实施例的、在二维真空成型过程中，由用附图9的单侧模具成形的二维穿戴物形成的鞋子的立体图。
[0032] 附图11所示为根据本发明的特定实施例的、在二维真空成型过程中使用的单侧模具的俯视图。
[0033] 附图12所示为根据本发明的特定实施例的、在二维真空成型过程中，由用附图11的单侧模具成形的二维穿戴物形成的鞋子的立体图。
[0034] 附图13所示为根据本发明的特定实施例的、在二维真空成型过程中使用的单侧模具的俯视图。
[0035] 附图14所示为根据本发明的特定实施例的、在二维真空成型过程中，由用附图13的单侧模具成形的二维穿戴物形成的鞋子的立体图。
[0036] 附图15所示为根据本发明的特定实施例的、在二维真空成型过程中使用的单侧模具，以及在二维真空成型过程中用单侧模具成形的板的俯视图。
[0037] 附图16所示为根据本发明的特定实施例的、在二维或三维真空成型过程中使用的材料层的俯视图。
[0038] 附图17所示为根据本发明的特定实施例的、用于实施二维真空成型过程的若干步骤的组件的原理示意图。
[0039] 附图18所示为根据本发明的特定实施例的、用于实施二维真空成型过程的层压步骤和真空成型的组件的原理示意图，所述组件与附图17，19和20的其他组件相配合。
[0040] 附图19所示为根据本发明的特定实施例的、用于实施二维或三维真空成型过程的若干步骤的组件的原理示意图。
[0041] 附图20所示为根据本发明的特定实施例的、用于实施二维或三维真空成型过程的若干步骤的组件的立体图。
[0042] 附图21所示为附图20的组件的后视立体图。
[0043] 附图22所示为附图20的用于实施预加热、真空成型和加热步骤的若干组件的局部立体图。
[0044] 附图23所示为附图20的用于实施真空成型和层压步骤的若干组件的局部立体图。
[0045] 附图24所示为附图20的用于实施切割和分离步骤的组件的局部立体图。
[0046] 附图25所示为附图20的用于实施从材料层中移除穿戴物的分离步骤的组件的局部立体图。
[0047] 附图26所示为被取出装置夹持的附图25的其中一个穿戴物的局部立体图。
[0048] 附图27所示为附图20的组件的另一立体图，示出附图25的穿戴物被转移至收集装置。
[0049] 附图28所示为根据本发明的特定实施例的，由三维真空成型过程形成的穿戴物的分解立体图。
[0050] 附图29所示为附图28的穿戴物的另一立体图。
[0051] 附图30所示为根据本发明的特定实施例的、用于三维真空成型过程的真空成型和层压步骤的组件的局部立体图，所述组件与附图19和20的其他组件相配合。
[0052] 附图31所示为根据本发明的特定实施例的、通过三维真空成型过程形成的多个穿戴物的立体图。
[0053] 附图32所示为根据本发明的特定实施例的、通过三维真空成型过程形成的多个穿戴物的立体图。
[0054] 附图33所示为根据本发明的特定实施例的、通过三维真空成型过程形成的穿戴物的立体图。
[0055] 附图34所示为根据本发明的特定实施例的、通过三维真空成型过程形成的穿戴物的局部立体图。
[0056] 附图35所示为根据本发明的特定实施例的、通过三维真空成型过程形成的穿戴物的立体图。
[0057] 附图36所示为根据本发明的特定实施例的、通过三维真空成型过程形成的多个穿戴物的立体图。
[0058] 附图37所示为根据本发明的特定实施例的、通过三维真空成型过程形成的穿戴物的立体图。
具体实施方式
[0059] 详细描述的本发明实施例的主题符合法定要求，但本说明书并不必须用于限定权利要求的范围。要求保护的主题可以用其他方式来体现，可以包括不同元件或步骤，以及可以与其他现有或将来的技术相结合。除明确描述单独步骤或元件设置的顺序时，本说明书不应理解为表示不同步骤或元件之中或之间任何的特定的顺序或设置。
[0060] 根据如附图1至37中所示的特定实施例，本发明包括服装、鞋类、体育用品和配饰(“穿戴物10”)，其中穿戴物10或组件由二维真空成型过程12或三维真空成型过程14中的至少一个形成。相关领域的一般技术人员会了解的是，二维真空成型过程12或三维真空成型过程14可以用于形成任何适于穿戴的物品或组件。
[0061] 二维和三维真空成型材料
[0062] 如附图16至27中最好地示出，材料层16、18中的至少一个包括在二维真空成型过程12和/或三维真空成型过程14中。第一材料层16包括适于通过真空成型模塑的材料。材料层16的实例包括但不限于非透气膜、人造和/或天然皮革、多种纤维织物和网状物，乙烯-醋酸乙烯酯(“EVA”)、聚氨酯(“PU”)、热塑性聚氨酯(“TPU”)、其他热塑性材料或具有与利于通过真空成型模塑相似性质的任何其他物质。第二材料层18包括透气材料，第二材料层的实例包括但不限于网状物、纤维织物或具有少量延伸性或不延伸的其他适于透气的材料。在特定的实施例中，所述第二材料层18可以包括透气材料，所述透气材料在特定的方向上具有有限量延伸，并且在其他方向上没有延伸。例如，2014年1月27日提交的申请号为14/165,468的美国申请，2014年1月27日提交的申请号为14/165,499美国申请，以及2014年4月7日提交的申请号为14/246,740的美国申请中所描述的材料。
[0063] 二维真空成型过程12和/或三维真空成型过程14可以包括附加层，所述附加层包括但不限于可伸缩纤维、夹层网状物、编织材料、无纺材料和其他相似材料。这些附加层可以设置在第一材料层16和第二材料层18之间、第一材料层16之下、第二材料层18之上或任何适当的组合。例如，附图16示出四层材料层的组合，该材料层可以在二位真空成型过程12或三维真空成型过程14中使用，其包括第一材料层16(可以是TPU材料)、第二材料层18(可以是EVA材料)、第三材料层20以及第四材料层22。所述第三材料层20包括但不限于“热熔胶”，所述“热熔胶”为热活化粘合层以及其他相似材料的通用名称。第四材料层22包括但不限于可伸缩纤维、夹层网状物、编织材料、无纺材料以及其他相似材料。
[0064] 如附图19所示的其他实施例中，三层材料层16、18、20的组合可以用于二维真空成型过程12或三维真空成型过程14中。相关领域的一般技术人员会了解的是：在二维真空成型过程12或三维真空成型过程14中可以使用材料层所需的任何适当的层数和组合以获得穿戴物10理想的性质和性能特征。
[0065] 二维真空成型过程
[0066] 根据附图17至27所示的一些实施例，所述二维真空成型过程12包括预加热步骤24、真空成型步骤26、加热步骤28、层压步骤30、冷却步骤32、切割步骤34和/或分离步骤36。
[0067] 预加热步骤
[0068] 在如附图17和附图19至22所示的这些实施例中，至少第一材料层16在预加热步骤24中被预热。相关领域一般技术人员会了解，可以通过任何适当的方法实现加热。所有的热传递方法(传导、对流和辐射)假定为全部合理可行。在特定实施例中，加热可以通过加热灯、蒸汽、摩擦或其他相似方法施加在材料处理辊上。
[0069] 在特定实施例中，一个或多个加热元件38可以用于实施预加热步骤24。例如，一系列带状加热器安装至铝板或陶瓷板上，其可以用作一个或两个加热元件38。如附图19所示的一些实施例中，一个加热元件38A设置在第一材料层16之下，而第二加热元件38B设置在第三材料层20之上。在这些实施例中，第二加热元件38B可以根据材料的类型、材料层的特定材料性质、模具设计的类型以及其他因素设置为不同于第一加热元件38A的温度。
[0070] 在如附图20至22所示的其他实施例中，第一材料层16的每侧都设置有加热元件38A、38B，而其他材料层并不经受预加热步骤24。相关领域的一般技术人员会了解，可以根据在二维真空成型过程12之后所需要或希望达到理想结果将任何适当的材料层的数量和组合引入预加热步骤24。
[0071] 至少第一材料层16的理想温度可以根据第二材料层16的材料类型和特定的材料性质和模具设计类型以及其他因素而改变。尤其是，所述预加热步骤24设计用于在真空成型步骤26中改善模塑第一材料层16的性能，同时材料层的加热不会达到使第二材料层18粘合至第一材料层16和/或任何其他介入材料层的温度。此外，第一材料层16结束预加热步骤24时的温度不应过高，第一材料层16延伸而不是移动，特别是如附图17至27所示在采用连续或半连续式二维真空成型过程12的实施例的情况下。
[0072] 一个或两个加热元件38A、38B可以连接至一个或多个定位装置40，所述定位装置40例如为气动驱动器，其设计用于控制加热元件38的垂直定位。在这些实施例中，定位装置
40可以构造成将一个或两个加热元件38A、38B设置成接触或紧密靠近材料层，所述材料层进入预加热步骤24经过一段特定时间周期，使得在应用真空成型步骤26之前使一个或多个材料层的温度升高达到理想值。在特定实施例中，定位装置40可以构造成在特定行程范围内调节第一加热元件38A的高度，同时第二加热元件38B保持静止，反之亦然，或者在特定行程范围内调节两个元件38A、38B的高度。根据特定实施例，所述特定行程范围约为2英寸，但是该范围可以根据层数、材料厚度、有效空间以及其他相关设计标准增加或减少。
40可以构造成将一个或两个加热元件38A、38B设置成接触或紧密靠近材料层，所述材料层进入预加热步骤24经过一段特定时间周期，使得在应用真空成型步骤26之前使一个或多个材料层的温度升高达到理想值。在特定实施例中，定位装置40可以构造成在特定行程范围内调节第一加热元件38A的高度，同时第二加热元件38B保持静止，反之亦然，或者在特定行程范围内调节两个元件38A、38B的高度。根据特定实施例，所述特定行程范围约为2英寸，但是该范围可以根据层数、材料厚度、有效空间以及其他相关设计标准增加或减少。
[0073] 真空成型步骤
[0074] 一旦第一材料层16和/或第二材料层18经预加热达到理想温度，随后将层16、18放置于单侧模具42上，所述单侧模具设置在真空吸附台面46上。特别地，将层16、18设置为使得第一材料层16接触模具42，并且第二材料层18设置在第一材料层16的相对侧。
[0075] 附图2、7、9、11、13和15示出的单侧模具42的实例，其用于获得多种穿戴物10的类型和形状。根据过程需要，模具材料包括但不限于丙烯酸(类)材料、陶瓷、各种金属、其他刚性和导热或绝缘材料。例如，模具42可以用激光切割工具、水射流(切割装置)、计算机数控(“CNC”)铣削机、或电火花加工机床(“EDM”)切割以提供切口位置44。如附图1、4至6、8、10、12、14、15所示，切口位置44可以用于生成多种效果、形状和/或整体组件，其包括但不限于凸压纹、凹压纹、纹理特征、内衬组件、周边切割和/或穿孔。为了设计的多样性，如附图8、10和12所示，各种颜色的多个材料层可以被用于模具42中的切口位置44上，从而露出穿戴物
10中多个材料层的颜色。
10中多个材料层的颜色。
[0076] 一旦材料层16、18被放置在模具42之上并且在真空吸附台面46的至少一部分之上，驱动与真空吸附台46相连的真空泵48向放置在真空吸附台面46上的模具42提供抽吸。在特定实施例中，可以包括增压箱92为真空吸附台面46提供附加的抽吸。由真空泵48产生的抽吸导致第一材料层16被吸入模具42内的切口位置44。由于第二材料层18是透气的，因此由真空泵48所产生的抽吸不会将第二材料层18吸入模具42内的切口位置44。因为二维真空成型过程中此时材料层还未经粘附的或彼此接合，第二材料层18相对不受实施真空的影响，但是第一材料层16(和任何位于第一材料层16和第二材料层18之间的任何其他非透气层)被模塑至切口位置44或被围绕模具42形状模塑。
[0077] 在如附图19所示的特定实施例中，真空吸附台面46可以连接至一个或多个定位装置50，所述定位装置50例如为气动驱动器，其控制真空吸附台面46的垂直定位。在这些实施例中，定位装置50可以构造成用于将位于真空吸附台面46上的模具42定位成与第一材料层16接触或紧密靠近。为了保证真空吸附台面46和第一材料层16之间完全密封，可以设置密封框架52，从而接触或极为紧密靠近第二材料层18。所述密封框架52还可以联接至定位装置50或者可以安装在固定位置上。因此，所述定位装置50可以构造成用于在特定行程范围内调节真空吸附台面46的高度，同时密封框架52保持不动，或者反之亦然，或者在特定行程范围内调节真空吸附台面46和密封框架52的高度。根据特定的实施例，所述特定行程范围约为2英寸，但是该范围可以根据层数、材料厚度、有效空间以及其他相关设计标准增加或减少。
[0078] 加热步骤
[0079] 在如附图17、19和附图21至22所示的实施例中，当实施真空成型步骤26时，材料层进一步在在加热步骤28中被加热。来自于加热步骤28的附加热量促使第一材料层16完全成型于模具42的切口位置44。在特定实施例中，一个或更多个加热元件54可以用于实施加热步骤28。例如，一系列带状加热器可以被安装至铝板或陶瓷板用作一个或两个加热元件54。
[0080] 通过加热步骤使第一材料层16达到的理想温度会根据材料的类型和第一材料层16的特定材料性质和模具设计类型以及其他因素而改变。在一些实施例中，所述真空吸附台面46位于模具42和第一材料层16之下，从而使加热元件54设置为接触或紧密靠近第二材料层18。所述第二材料层18依次接触在模具42表面上的接触区域56处的第一材料层16，在该区域中所施加的真空并不会将第一材料层16吸入模具42而远离第二材料层18。
[0081] 在如附图21至22所示的特定实施例中，加热元件54可以滑动联接至支撑真空吸附台面46的框架58上，从而当加热步骤28准备好时，加热元件54可以移动至第二材料层18上方的适合的位置，随后当加热步骤28完成时，使加热元件54返回至嵌入位置。所述加热元件54可以进一步安装至轨道60，所述轨道60基本与密封框架52的位置对准，从而使加热元件
54与处于真空状态的第一材料层16的部分对准。
54与处于真空状态的第一材料层16的部分对准。
[0082] 在如附图19所示的特定实施例中，所述加热元件54可以连接至一个或更多个定位装置62，所述定位装置62例如为气动驱动器，其控制加热元件54的垂直定位。在这些实施例中，所述定位装置62可以构造成用于调节加热元件54的高度，从而使加热元件54接触或紧密靠近第二材料层18。因此，所述定位装置62可以构造成用于在特定行程范围内调节加热元件54的高度。根据特定实施例，所述特定行程范围约为2英寸，但是该范围可以根据层数、材料厚度、有效空间以及其他相关设计标准增加或减少。
[0083] 层压步骤
[0084] 在如附图17至18、21和23所示的一些实施例中，在加热步骤28之后实施层压步骤30，而真空成型步骤36仍同时实施。辊64可以用于实施层压步骤30。在一些情况下，可以加热辊64来提供附加的热量和压力，以使第一材料层16和第二材料层18在模具表面上的接触区域56相粘合。
[0085] 所述辊64还可以滑动联接至支撑真空吸附台面46的框架58。尤其是在特定实施例中，所述辊64可以进一步安装至轨道66，所述轨道66基本与密封框架52的位置对准，从而使辊64对准处于真空状态的第一材料层16的部分。然而在其他实施例中，所述辊64可以联接至一对轨道上，所述轨道放置在密封框架52的相对侧。
[0086] 通过在将第二材料层18粘合在第一材料层16上的同时，施加真空使第一材料层16保持抵靠模具的位置，所述第二材料层18在所述穿戴物10由大致扁平形状转变为三维结构时充当锁定层，该锁定层维持第一材料层16的模塑形状。换言之，所述第一材料层16经模塑具有压纹效果，其中压纹材料由经过真空成型步骤26和层压步骤30的第一材料层16所产生的表面张力维持。
[0087] 冷却步骤
[0088] 如附图17和19最好地示出，在实施切割步骤34之前，模塑材料层需经冷却步骤32。材料层可以通过任何适当的冷却方法来冷却，包括但不限于使加压气流穿过表面(例如通过冷却风扇94)、水雾和/或它们的组合。
[0089] 切割步骤
[0090] 一旦层压步骤30完成，就开始冷却被粘合的层16、18，并且实施切割步骤34。加热元件54和辊64滑出轨道，从而使安装至支撑真空吸附台面46的框架58的激光或冲模切割工具68可以从周围的层16、18切割出二维压纹穿戴物10。
[0091] 分离步骤
[0092] 在特定实施例中，切割穿戴物10经由分离步骤36从周围的材料层中分离。所述分离步骤36可以通过取出装置70实施，所述取出装置70可以滑动安装至支撑真空吸附台面46的框架58。所述取出装置70可以包括多个伸缩臂72，其上附接有吸盘74。一旦切割步骤34完成，所述取出装置70滑动至真空吸附台面46上方的位置。所述臂72设置在取出装置70上，所述取出装置70的位置对应于二维压纹穿戴物10的位置，所述穿戴物10从周围的材料层被切割出来。当取出装置70位于真空吸附台面46上方的位置时，臂72延伸直到吸盘74吸附穿戴物10。随后收回臂72将穿戴物10从周围的材料层中分离。为了部分地分离/移除，还可以采用合并抽吸波纹管的机械臂或输送带系统。其他机器可以采用静电力、磁力、粘附表面(类似于可重复使用的便条上的粘附表面)、微焊、钩和扣的设计或其他相似的设计。
[0093] 一旦取出装置70已经取出穿戴物10，所述取出装置70滑动远离真空吸附台面46并且滑动至收集区域76上方，在这里吸盘74随后释放穿戴物10，从而使穿戴物10被收集装置78收集，所述收集装置78可以是固定的箱子或传送带或其他能将穿戴物10传输至其他适合位置的装置。
[0094] 由二维真空成型过程形成的穿戴物
[0095] 附图1、4至6、8、10、12、14和15示出经由二维真空成型过程12而形成的穿戴物10的多种实施例。在特定实施例中，所述穿戴物10可以是如附图4至6、8、10、12和14所示的运动鞋的鞋面。在这些实施例中，可以将穿戴物10设计为使第二材料层18朝向穿戴者的脚部，然而也可以相反地使第一材料层16朝向穿戴者的脚部。在这些实施例中，穿戴物10通过将具有三维特征的大致扁平形状模塑至第一材料层16内而形成。如附图1、4至6、8和10所示，所述三维特征包括但不限于凸压纹、凹压印和/或纹理特征。如附图4至6、8、10、12、14和15所示，所述穿戴物10可以包括内衬组件、周边切割和/或穿孔。
[0096] 在其他实施例中，所述穿戴物10可以是真空成型底板或成型板80，其可以用于取代传统鞋设计中的士多宝缝制技术(strobel)或增强板。如附图15所示，所述板80包括气孔82，所述板80夹在第一材料层16和第二材料层18之间，所述材料层覆盖气孔82。当板80设置为使第二材料层18朝向穿戴者的脚部时，该设计能给穿戴者的脚部提供额外的缓冲、吸汗和透气性。在其他实施例中，当所述板80的设置为使第一材料层16朝向穿戴者的脚部时，所述板80能够提供额外的缓冲和防水鞋面。
[0097] 板80还可以用快速和高成本效益的方式装配至鞋面。在特定实施例中，通过轮使鞋面粘附或粘合至板80的侧边，所述轮沿侧边移动使鞋面结合至板80的侧边。
[0098] 三维真空成型过程
[0099] 附图28至37示出由三维真空成型过程14形成的穿戴物10的多种实施例。尤其是，上述相同的机器和步骤可以适用于三维真空成型过程14，具有以下不同。
[0100] 三维和二维真空成型之间的不同
[0101] 两个过程之间主要的不同是所应用模具的类型。对于三维真空成型，，如附图30最好地示出，所述模具的形状为鞋楦或深冲压腔、或其他形状，然而对于二维真空成型，所述模具相对扁平，通常高度不超过10mm。对于特定实施例，所述模具的高度可以超过10mm。
[0102] 在三维真空成型的特定实施例中，第二材料层18可以设置在第一材料层16和另一非透气材料层20之间，从而使第二材料层18在真空成型步骤26期间也被吸入到模具42的切口位置44。还是通过模塑第二材料层18，可以形成三维穿戴物10。
[0103] 在预加热步骤24中，可以供给全部材料层经过预加热步骤，从而使附加的非透气材料层20有条件在真空成型步骤中模塑至模具42。与二维真空成型过程12相似，在进入真空成型步骤26时，材料层并没有彼此粘合。而是材料层彼此相邻，因此在模塑时由于材料之间的拉伸率不同使材料层能够互相滑动抵靠。
[0104] 在真空成型步骤26中，为了获得三维穿戴物10，如附图30所示，可以在真空中使用不同形状的模具42，并且所需的真空级别可能不同于二维真空成型过程12的真空级别。
[0105] 对照使用辊64接合材料层的区域，即所述材料层不被吸入到模具42的切口位置44，由于材料在模具42内被彼此粘合，因此可以省略层压步骤30。
[0106] 所述分离步骤36需要不同于取出装置70的设备，因为所述吸盘74不能容易地附接至三维形状的穿戴物10。为了部分地分离/移出，还可以采用合并抽吸波纹管的机械臂或输送带系统。其他机器可以采用静电力、磁力、粘附表面(类似于可重复使用的便条上的粘附表面)、微焊、钩和扣的设计或者其他形似设计。
[0107] 由三维真空成型过程形成的穿戴物
[0108] 附图28至37所示为由三维真空成型过程14形成的穿戴物10的实例。如附图28至29和31至37所示，这些实例包括但不限于三维鞋面，所述三维鞋面同时由凸压纹、凹压纹、纹理特征、内衬组件、周边切割和/或穿孔、橄榄球和足球的钉板、性能化和经典鞋子的外底、性能化和经典鞋子的中底、鞋垫轮廓、足球和篮球的保护垫、用于改善合适/舒适/吸汗等的斜面内的内部轮廓特征、体操运动员的鞋跟垫、改善舒适和合适的非常灵巧的足球护胫、和/或护胸。在特定实施例中，中底可由外底级EVA形成，从而使中底可以起到外底和中底的作用。
[0109] 二维和三维真空成型过程的材料供应
[0110] 在如附图17至27所示的特定实施例中，可以使二维真空成型过程12和/或三维真空成型过程14自动化，从而使层16、18被拉着通过拉拽通过不同于附图2至3所示的批处理过程的连续或半连续过程。在这些实施例中，所述材料供应架84可以设置在预加热步骤24的上游。如附图17、19和附图20至21所示，在材料供应架84上至少可以安装一个材料层的辊。在一些实施例中，在进入预加热步骤24之前，通过一对推辊86供给材料。在如附图20至21所示的其他实施例中，将第一材料层16直接送入预加热步骤24，而第二材料层18则绕过预加热步骤24，并且通过定位在预加热步骤24之后一对推辊86供给层16、18。相关领域的一般技术人员会了解，可以使用任何适合的装置从材料供应架84输送材料层16、18经过二维真空成型过程12，所述装置包括但不限于推辊、拉辊、移动钳或其任何适当的组合。
[0111] 此外，在特定的实施例中，材料供应架84构造成用于可拆卸地联接剩余过程，以及与剩余过程断开，从而能够容易地更换材料，即更换空辊。
[0112] 在如附图19所示的特定实施例中，随后的切割步骤34，可以通过一对拉辊88供给从周围的材料层16、18中移除的穿戴物10，以辅助牵引材料层16、18经过过程12。如附图17、20至21和27最好地示出的，这些周围的材料层16、18可随后作为废料或废弃物通过重新绕在位于过程12末端处的辊90上而被收集。相关领域的一般技术人员会了解，可以使用任何适合的装置从材料供应架84传输材料层16、18并且经过二维真空成型过程12，所述装置包括但不限于推辊、拉辊、移动钳、双输送带系统或它们的任何适当的组合。
[0113] 二维和三维真空成型相比于传统制造方法的优点
[0114] 相较于传统的制造技术，使用二维真空成型过程12和三维真空成型过程14提供可以立即感知的优点。例如，两个过程均增加了设计的灵活性，其中在一次拉伸中可以产生凸压纹、凹压纹和多种纹理特征。此外，该过程相较于传统制造方法而言具有高生产率、低加工成本以及更简便的过程。例如，上述一台机器每小时可以生产200至400个鞋面，而一个操作者可以监控多台机器。
[0115] 相对于传统制造方法，该过程还提供更轻的鞋。例如，直接比较由真空成型和传统方法制成的鞋子，真空成型的鞋子比传统方法成型的相同鞋子的重量轻40％。
[0116] 其他机器设计
[0117] 所述真空成型过程可以使用任何成型材料，所述成型材料包括但不限于EVA、PU、热塑性聚氨酯(“TPU”)、合成材料、皮革、尼龙、聚酯纤维，尼龙弹性体、聚酰胺(例如，品名为)以及其他泡沫，针对单层或多层材料结构等。
[0119] 机械的其他附加实施例包括三维真空成型和模压机。
[0120] 以下进一步描述的实例将有助于本发明的理解：
[0121] 1.一种二维成型穿戴物的方法包括：
[0122] 将第一材料层的第一侧与单侧模具相邻放置，所述单侧模具包括切口位置；
[0123] 将第二材料层与第一材料层的第二侧相邻放置；
[0124] 对第一材料层的第一侧进行真空处理，使第一材料层模塑至单侧模具内的切口位置；以及
[0125] 在单侧模具的切口位置之外的区域内将第二材料层粘合至第一材料层。
[0126] 2.根据实例1所述的方法，其中所述方法进一步包括在对第一材料层的第一侧进行真空处理的同时，对第一材料层和第二材料层进行加热。
[0127] 3.根据先前任一实例所述的方法，其中所述方法进一步包括在将第一材料层的第一侧与单侧模具相邻放置之前，预加热至少第一材料层。
[0128] 4.根据先前任一实例所述的方法，其中所述方法进一步包括用第一材料层和第二材料层切割出穿戴物。
[0129] 5.根据先前任一实例所述的方法，其中所述方法进一步包括从第一材料层和第二材料层中分离切割出的穿戴物。
[0130] 6.根据先前任一实例所述的方法，其中第一材料层为非透气膜，而第二材料层为透气材料。
[0131] 7.根据先前任一实例所述的方法，其中穿戴物包括具有气孔的成型板，所述成型板夹在第一材料层和第二材料层之间。
[0132] 8.根据先前任一实例所述的方法，其中所述方法进一步包括将成型板的侧边联接至鞋面，从而使第二材料层朝向穿戴者的脚部，以为穿戴者的脚部提供透气性和吸汗性。
[0133] 9.根据先前任一实例所述的方法，其中所述方法进一步包括将成型板的侧边联接至鞋面，从而使第一材料层朝向穿戴者的脚部，以提供防水鞋面。
[0134] 10.根据先前任一实例所述的方法，其中对第一材料层的第一侧施加真空处理，不会导致第二材料层被模塑至单侧模具内的切口位置。
[0135] 11.根据先前任一实例所述的方法，其中穿戴物包括具有三维特征的大致扁平形状，其被模塑至第一材料层内。
[0136] 12.根据先前任一实例所述的方法，其中三维特征包括一个或多个凸压纹、凹压纹和纹理特征。
[0137] 13.一种用于真空成型穿戴物的系统包括：
[0138] 框架，所述框架支撑包括单侧模具的真空吸附台面；
[0139] 密封框架，所述密封框架联接至框架，并且设置在真空吸附台面的上方，其中所述密封框架构造成围绕单侧模具；和
[0140] 加热元件，所述加热元件滑动联接至密封框架上方的框架。
[0141] 14.根据实例13所述的系统，进一步包括辊，所述辊联接至一对轨道，所述轨道设置在密封框架的相对侧。
[0142] 15.根据实例13或14所述的系统，进一步包括一个或多个加热元件，加热元件与真空吸附台面相邻设置。
[0143] 16.根据实例13至15中任一项所述的系统，进一步包括切割工具，所述切割工具安装至真空吸附台面上方的框架。
[0144] 17.根据实例13至16中任一项所述的系统，进一步包括取出装置，所述取出装置滑动联接至框架。
[0145] 18.根据实例17所述的系统，进一步包括多个设置在取出装置上的伸缩臂。
[0146] 19.一种穿戴物包括大致扁平形状，所述扁平形状由如下结构构成：
[0147] 由非透气性材料形成的第一材料层，其中第一材料层包括三维特征；和[0148] 由透气性材料形成的第二材料层，其中第二材料层形成与第一材料层的锁定层，当穿戴物由大致扁平形状转变为三维结构时，所述锁定层保持三维特征的形状。
[0149] 20.根据实例19所述的穿戴物，其中当穿戴物由大致扁平形状通过少量延伸或不延伸转变为三维结构时，所述第二材料层保持三维特征的形状。
[0150] 附图中或之前所描述的组件的不同设置，以及未图示或描述的组件和步骤都是可行的。相似的，一些有用的特征和下级的组合可以无需参考其他特征和下级组合来使用。本发明中已经描述的实施例是出于描述而非限定的目的，并且可选的实施例对于本发明的读者将变得更加明显。因此，本发明并不限于上文所述或附图所示的实施例，并且多种实施例和变形并不超出权利要求的范围。
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