通过射流挤出工艺形成的鞋类以及其他制品制造技术

在某些方面，本发明专利技术主题涉及通过射流挤出生产鞋类及其部件的构造物。本发明专利技术主题设想了使用固化为纤维的材料的射流或流制造这种构造物的新工艺，并且当材料的射流或流被收集时，材料的射流或流形成二维或三维网。该网可以具有薄膜、膜或垫的性质。在一些实施方案中，本发明专利技术主题大体上涉及由超细纤维，即具有在纳米级或微米级范围内的直径的纤维的网组成的非编织纺织物。

Footwear and other articles formed by jet extrusion process

In some respects, the subject of the present invention relates to the construction of footwear and parts thereof by jet extrusion. The subject of the invention envisages a new process for making such a structure using a jet or stream of material solidified as a fiber, and when a jet or stream of material is collected, the jet or flow of material forms a two-dimensional or three-dimensional network. The net may have the properties of a film, film, or pad. In some embodiments, the subject of the present invention relates substantially to nonwoven fabrics consisting of webs of ultrafine fibers, i.e., fibers having diameters in the nanometer or micron scale.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过射流挤出工艺形成的鞋类以及其他制品相关申请本申请要求2014年11月10日提交的序列号为62/077,716的美国临时申请的权益和优先权，为了所有目的，该临时申请的内容据此通过引用并入，如同在本文中完全详述一样。背景本文公开的专利技术主题大体上涉及纤维产品，例如由纤维网组成的非编织纺织物和隔热材料，该纤维网通过将流体聚合物材料强制喷射到收集纤维的基底上而形成。纤维可以是用于服装制品、鞋类制品和户外装备制品中的超细纤维，即具有在纳米级或微米级范围内的直径的纤维。本专利技术主题特别涉及3D，即沿着X轴、Y轴和Z轴具有显著尺寸的非线性或平面制品，该制品的表面由纤维网的拓扑结构界定。用于形成3D服装(包括手套和头饰)、鞋类和装备(例如，双肩包和其他搬运工具或行李箱物品)的现有技术是劳动密集且低效的。用于大规模商业生产的编织(weaving)或针织(knitting)纺织物的过程涉及昂贵且复杂的机器。通常从机器上脱离的纺织材料片经历各种处理步骤，包括切割、缝合、粘结、模制等，直到变成3D成品。在变成诸如鞋类的成品的过程中，纺织材料必须与来自独立生产工艺的其他部件组装。不同材料的接合可能产生问题，包括接合点薄弱或易于失效的可能性。包含接缝或接合点也可能不利地影响产品的美观。鉴于现有技术中的上述缺点，对改进的产品和工艺存在实质上的需要。概述本文公开的专利技术主题克服了现有技术中的上述和其他缺点。在某些方面，本专利技术主题涉及通过射流挤出(jetextrusion)生产制品例如鞋类及其部件的构造物。本专利技术主题设想了使用固化为纤维的材料的射流或流来制造这种构造物，并且当材料的射流或流被收集时，材料的射流或流形成二维或三维网。该网可以具有薄膜、膜或垫(mat)的性质。在一些实施方案中，本专利技术主题大体上涉及由超细纤维，即具有在纳米级或微米级范围内的直径的纤维的网组成的非编织纺织物，以及涉及由这种纺织物形成的二维或三维构造物。本专利技术主题还涉及相关的装置以及处理成最终产品的后网形成工艺。这些和其它的实施方案在下面的详细描述和附图中更详细地描述。前述内容并不意在是本专利技术主题的实施方案和特征的穷举列表。结合附图，根据下列详细描述，本领域的技术人员能够理解其它实施方案和特征。如此文件中原始提交的或后续修改的所附权利要求据此并入本概述部分，如同直接写入一样。附图简述除非指出为展示现有技术，否则下面的附图示出了根据本专利技术主题的实施方案。图1A-1D示出了几种已知的微孔膜的扫描电子显微镜图像和相关的显微镜观察以及材料细节。图2示意性地示出了可包括根据本专利技术主题生产的防水透气材料层的复合构造物。图3示意性地示出了用于生产根据本专利技术主题的构造物的离心纺丝系统。图4A-4B示意性地示出了与离心纺丝系统或其它射流挤出系统相关联的模具的使用。图5A-5C示意性地示出了用于收集射流挤出材料的鞋楦的使用。图6A-6C示意性地示出了用于收集射流挤出材料的鞋楦的使用，其中结构元件集成到材料中。图7A-7C示意性地示出了用于收集射流挤出材料以形成鞋面的鞋楦的使用，其中结构元件可移除地集成到材料中。图8A-8B示意性地示出了用于收集射流挤出材料以形成鞋面的鞋楦的使用，其中某些功能性特征集成到材料中。图9示意性地示出了用于收集射流挤出材料以形成鞋面的鞋楦的使用，其中某些其他功能性特征集成到材料中。图10A-10B示意性地示出了用于收集射流挤出材料以形成鞋面的鞋楦的使用，其中鞋底单元与由材料形成的鞋面相关联。图11A-11C示意性地示出了模具或模具的阵列，其用于通过将材料射流挤出到所示的模具或多个模具中来形成鞋底单元。图12A-12C示意性地示出了系统设置，其用于通过将材料射流挤出到鞋面的底部并通过用于完成鞋面的某些可能的步骤来形成鞋底单元，特别是鞋垫(sockliner)。图13示意性地示出了用于通过将材料射流挤出到模具中而形成一体式的鞋面和鞋底单元的单个模具。图14示意性地示出了用于在通过射流挤出部分地或整体地形成的鞋上压印或形成图案的模具。图15A-15B示意性地示出了用于在通过射流挤出部分地或整体地形成的鞋上压印或形成图案的多个模具。图16示意性地示出了可用于本文公开的射流挤出工艺中的可调节鞋楦。图17示意性地示出了可用于本文公开的射流挤出工艺中的多轴移动的系统。图18示意性地示出了可用于本文公开的射流挤出工艺中的多轴移动的系统。图18A示出了可使用本文公开的多轴或其他射流挤出系统而形成在鞋楦上的某些材料层的分解图。图19示意性地示出了可用于本文公开的射流挤出工艺中的多轴移动的系统，在该情况下该系统设置有可调节尺寸的鞋楦。图20示意性地示出了可用于本文公开的射流挤出工艺的系统，其用于为特定用户定制鞋类。图21示意性地示出了用于扫描足部以用于为用户定制鞋类的足部扫描器。图22示意性地示出了使用从图22的扫描器获取的足部扫描制成的定制鞋类物品。详细描述在图2-22中示出了根据本专利技术主题的代表性实施方案，其中相同或大致类似的特征可共用相同的参考数字。本专利技术的主题大体上涉及形成二维或三维网即垫、薄膜或膜的纤维。可以使用所选择的起始成纤流体材料通过出口端口的强制喷射来生产纤维。出口端口(例如，喷嘴)配置为具有使流体材料在离开出口端口时形成细的射流的尺寸和形状。如本文所使用的，出口端口是指离开孔口加上任何相关联的通道或通路，该通道或通路供给出口端口并用于限定排出的成纤材料的射流的性质。由于诸如表面张力、流体粘度、溶剂挥发性、旋转速度等因素，所喷射的材料可以固化为纤维，该纤维可以具有明显小于出口端口的内径的直径。在这里，这种可流动材料以射流从出口端口排出，射流固化成纤维可称为“射流挤出”。排出材料的射流被引导至收集器，即任何目标基底，排出材料聚集在其中以用于最终产品中或用作最终产品或者用作最终产品的中间体。所收集的纤维材料形成二维或三维缠结纤维的网，该网可以加工到所需的表面积和厚度，这取决于纤维继续排出到收集器上的时间量，并可以控制收集器的表面积(例如，作为收集器的移动带可以允许不限长度的材料片)。其他特性，例如网密度和孔隙率将取决于诸如纤维性质、处理温度、射流的速度和路径等因素。将网加工至所需的厚度、表面积、密度和/或孔隙率还可以包括后处理步骤，例如压缩所收集的网、用于致密化或扩张的热处理(取决于纤维的性质)、化学处理、以及使用电磁辐射(例如，诱使交联(cross-linking)的紫外线(UV)波长)的处理。在某些实施方案中，旋转设备在成纤材料上施加离心力以引起射流挤出并从而引起纤维成形。施加在源材料上的力可以来自可能需要或可能不需要施加的电场的各种系统和技术，如在静电纺丝中。例如，美国专利号4,937,020、5,114,631、6,824,372、7,655,175、7,857,608、8,231,378、8,425,810和美国公开号20120135448教导了用于使成纤材料通过旋转设备上的出口端口强制喷出的各种设备和工艺。上述专利文献的集合包括用于生产平均直径在微米级或纳米级范围内的纤维的系统的公开内容。为了所有目的，上述专利文献以其整体并入本文。旋转系统的替代方法是基于通过出口端口非旋转压力供给成纤流体，该出口端口产生形成为纤维的流体射流。例如，美国专本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用离心纺丝或其他射流挤出形成制品的方法，包括将聚合物从射流挤出装置的出口流注到模具或其他模(例如，鞋楦)之上或之中，所述模具或其他模代表鞋类制品、服装制品、或户外装备制品、或前述制品中的任一个的部件；以及继续进行流注直到所述聚合物的网布置在所述模具或其他模上作为非编织纤维网。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.10 US 62/077,7161.一种使用离心纺丝或其他射流挤出形成制品的方法，包括将聚合物从射流挤出装置的出口流注到模具或其他模(例如，鞋楦)之上或之中，所述模具或其他模代表鞋类制品、服装制品、或户外装备制品、或前述制品中的任一个的部件；以及继续进行流注直到所述聚合物的网布置在所述模具或其他模上作为非编织纤维网。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述模具或其他模包括阴模具或其它模。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述模具或其它模代表包括鞋类物品或其部件的制品。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述模具或其他模包括插入件，所述插入件包括(i)所述制品的结构部件，其将在所述挤出后与所述材料网成一体，和/或(ii)可移除或可溶解的元件，其形状在移除或溶解之后在所述材料网中留下所选形状的三维压痕，并且所述方法包括在流注所述聚合物之前将所述元件布置在所述模具或其他模上的步骤。5.根据权利要求4所述的方法，还包括将所述聚合物整体地或部分地流注在所述结构部件或所述元件上的步骤。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述结构部件或所述元件被集成在所述网材料的层之间。7.根据权利要求4所述的方法，其中所述结构部件或所述元件在流注所述聚合物之后整体地或部分地暴露在所述材料网的外表面上。8.根据权利要求4所述的方法，其中所述结构部件或所述元件包括鞋跟杯、鞋跟稳定器、套头、足弓支撑件、矫正元件、外侧或内侧稳定结构、腰铁、管(或杆)、支撑或可张紧带或织带、美观元件(例如，模制标识)，所述部件整体地或部分地集成到所述材料网中。9.根据权利要求4所述的方法，其中所述结构部件或所述元件包括可移除元件，所述可移除元件包括管、遮盖材料、矫正结构、带或构造成网格或其他图案的结构，并且所述方法还包括移除所述部件的步骤。10.根据权利要求4所述的方法，其中所述元件包括(i)可溶于水溶液中的可溶解材料，可溶解的蜡，和/或(ii)有机材料，其通过热(或照射，例如，IR、UV或超声辐射)或通过有机溶剂是可溶解的。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述可溶解材料具有期望的立体式模，例如立方体模、圆柱体模或复合模，或更多的二维模，例如盘、网、带、杆、管、长丝、微粒等。12.根据权利要求4所述的方法，还包括移除、修整或溶解与所述模具或其他模相关联的可移除或可溶解的元件。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述模具或其他模配置有生产铰接零件的形状。14.根据权利要求4所述的方法，其中所述方法包括在所述模具或其他模上遮盖选定的所述模具和/或网材料以产生铰接零件的步骤。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述遮盖材料被移除或溶解。16.根据权利要求15所述的方法，其中通过移除或溶解形成活动铰链，以允许所述零件的移动。17.根据权利要求1所述的方法，其中所述材料网包括形状记忆聚合物。18.根据权利要求1所述的方法，还包括重复所述射流挤出过程以产生相同或不同的网材料(例如，不同组成或纤维尺寸或形状)的多个层，所述多个层具有相同或不同的网厚度、密度和/或孔隙率。19.根据权利要求18所述的方法，其中形成两个或更多个层。20.根据权利要求18所述的方法，其中形成三个或更多个层。21.根据权利要求19所述的方法，其中形成两个不同的层，所述两个不同的层中的每个选自以下的组：防水/透气膜层类型；热管理层类型；结构层；电子层类型；和外层类型。22.根据权利要求20所述的方法，其中形成三个不同的层，所述三个不同的层中的每个选自以下的组：防水/透气膜层类型；热管理层类型；结构层；电子层类型；和外层类型。23.根据权利要求1所述的方法，其中使用热或以其他方式处理所述网，以引起纤维在网材料的层内、在层之间、和/或与任何插入件元件熔合或熔融结合。24.根据权利要求3所述的方法，其中所述制品包括与所述鞋楦的底表面相关联的鞋底单元，例如鞋外底、鞋底夹层和/或鞋垫，所述鞋楦的底表面在托盘或其他支撑件的表面上定向，使得所述鞋底单元通常与形成网的所述纤维隔开并且不收集所述纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾斯汀·李·格拉迪什，玛丽埃伦·史密斯，马克·威廉·麦克米兰，威廉·卡斯，
申请(专利权)人：北面服饰公司，
类型：发明
国别省市：美国,US