製造衝擊和振動吸收物品的深衝壓方法及由此形成的物品的製作方法

2023-05-19 22:30:06 5

專利名稱：製造衝擊和振動吸收物品的深衝壓方法及由此形成的物品的製作方法
技術領域：
本公開涉及製造聚合物品的方法及由此製得的物品，且具體地涉及製造具有改進 的緩衝特性的聚合物品的方法及由此製得的物品。相關案子本文要求2008年4月14日提交的第61/044，859號美國臨時專利申請的優先權， 該專利申請在此通過弓I用整體併入。
背景技術：
許多不同類型的產品得益於包含如下材料，其中該材料提供緩衝以用於衝擊和振 動衰減、抗壓縮性、偏轉、減小摩擦等。例如，許多常用的物體包含尤其是在反覆運動時對於 人的碰觸來說較硬和/或當靠著人身體放置時引起摩擦的材料。通常認為希望使這樣的物 體的身體接觸區域儘可能的柔軟，以便例如通過減小壓力和/或摩擦而使得它們的使用對 於使用者更舒適。進行了許多嘗試來使這樣的物體或這樣的物體的身體接觸區域對使用者更舒適。 目前各種應用中使用的一種常見類型的緩衝材料為開放隔室泡沫。這樣的泡沫的開放隔室 能捕獲碎片和溼氣，從而支持諸如細菌和真菌等微生物的生長。因此，儘管開放隔室泡沫能 夠對許多應用提供足夠的緩衝，但是支持細菌和真菌生長的趨勢使其對接觸身體的應用不 太理想，如鞋類、運動保護墊、頭盔內襯、醫療墊和背帶、座位等。此外，根據應用，可能需要 使用較厚和/或密的開放隔室泡沫以便實現期望的緩衝水平。隨著泡沫厚度和/或密度的 增加，重量也增加了，從而進一步限制開放隔室泡沫作為緩衝材料的應用。另外，對於具有 非平面和/或複雜形狀的物體，難以使緩衝材料的形狀縫製成符合物體的形狀。本領域需要改進的衝擊和振動吸收物品以及製造方法。

發明內容
在一種實施方式中，這裡公開了包括多層材料的緩衝構件，該多層材料包括阻擋 層、靠近阻擋層設置的聚合材料層，以及靠近阻擋層並與阻擋層相對設置的穩定層。在多層 材料中設置有多個柱。多個柱中的每個柱包括厚度。在多個柱之間也設置有多個間隔區域。 多個間隔區域包括間隔區域厚度。柱厚度大於間隔區域厚度。在另一實施方式中，公開了一種緩衝構件，其包括多層材料，該多層材料包括阻擋 層、靠近阻擋層設置的聚合材料層以及靠近阻擋層並與阻擋層相對設置的穩定層。在多層 材料中設置有多個柱。多個柱中的每個包括大於或等於約0. 125至1的厚度與寬度之比。在又一實施方式中，在此公開了模製緩衝構件的方法，包括將阻擋層設置在第一 模具部分的上表面上，阻擋層包括厚度大於或等於約0.004"的熱塑性彈性體(TPE)材料； 在真空作用下相對於第一模具部分的表面拉動阻擋層；將聚合材料前體的第一部分分配到 阻擋層上；將穩定層設置在前體上；將第二模具部分設置在穩定層上；以及使前體固化以 形成緩衝構件。


當結合附圖考慮時，從以下本公開的非限制性實施方式的詳細說明，本公開的優 勢、新穎特徵和用途將變得更明顯，附圖是示意性的且不一定按比例繪製。在附圖中，在各 個圖中示出的每種相等或大致類似的部件一般由單個數字或標號表示。為了清楚，並沒有 在每個圖中標出每個部件，沒有在對於使本領域的技術人員能夠理解本公開不必需的地方 示出本公開的每種實施方式的每個部件。在附圖中圖1是能在根據本公開的方法中使用的示例性的鞋內底模具的透視圖；圖2是圖1所示的模具的通過線2-2的橫截面示意圖，以橫截面示出了兩個鞋內 底模具；圖3是圖2所示的模具的橫截面示意圖，示出了阻擋層到模具的應用；圖4是圖3所示的模具的橫截面示意圖，示出了前體到阻擋層的應用；圖5是圖4所示的模具的橫截面示意圖，示出了穩定層到前體的應用以及將穩定 層推到前體上的方法；圖6示出了覆蓋前體的穩定層；圖7示出被閉合的模具；圖8示出閉合且前體聚合之後的模具；圖9是在閉合且前體聚合之後模具的鄰近墊片的一部分的分解圖；圖10示出在從模具移除之後且沿虛線模切之前，包含互相連接的鞋內底的片的 一部分的橫截面側視圖；圖11示出在模切以移除材料的將鞋內底互相連接的部分之後，圖10所示的鞋內 底的橫截面側視圖；圖12是圖11所示鞋內底的一部分的分解圖，示出鞋內底的邊緣部分；圖13是圖12的鞋內底的頂部透視圖；圖14是圖13的鞋內底的橫截面側視圖，示出穩定層的釋放；圖15是根據本公開的方法製成的帶子的頂部透視圖；以及圖16是圖13的鞋內底的橫截面側視圖，示出穩定層的釋放。
具體實施例方式本公開涉及模製包括各種硬度的緩衝材料的相對廉價的方法及由此製造的物品。 該方法意想不到地使得能夠製造如下的材料，該材料包括厚度高達約三C3)英寸或更大的 多個柱，其中柱之間的間隔區域窄至約千分之二英寸(0.002")，且間隔區域厚度低至約 0.005"。之前認為，不可能實現上述的較高的厚度和較窄的間隔。該方法能用來形成包括 上述的間隔開的柱的材料的片，其能被切割成符合現有產品的形狀。可選地，該方法能用於 模製包括上述的間隔開的柱的各種商品，如鞋內底。柱的大小、形狀和構造、柱之間的間隔以及設置在柱中的材料全都能被設計成提 供能根據希望或根據需要改變來實現所期的產品性能的振動衰減、衝擊吸收、摩擦減少以 及緩衝。特別地，柱的高度或厚度，與大致垂直的側壁和帶有半徑的上邊緣相結合，提供了 多個柱，該柱足夠柔韌以便能夠在各個方向移動，從而引起大量衝擊吸收和振動衰減。柱之間具有空間使柱能夠獨立地移動，而且還使材料能在柱之間彎曲和折曲，這可能是所期望 的。由於柱之間的間隔，該材料也能在柱之間彎曲和折曲，從而使間隔區域能起到鉸鏈的作 用，並且允許材料符合非平表面(例如，頭盔的內表面)。所希望的間隔量能由所希望的彎 曲和/或折曲的量以及諸如重量減輕、均勻性和緩衝類型等事項來確定。柱能夠通過從一側到另一側折曲或移動來分散衝擊和振動。柱折曲的量隨柱高度 (或厚度)與柱基部寬度之比增加而增加。當柱高度關於柱基部寬度減小時，折曲的量開始 更接近平的材料件的折曲的量。因此，較高的窄的柱能夠比由相同材料製成的較短的窄的 柱具有更大的折曲程度。柱高度與柱基部寬度之比能從約0.125 1至約8 1，更具體地 從約0.25 1至約6 1，且更具體地從約0.50 1至2 1。柱在前述比之下折曲是可 能的。通過提供具有大致垂直壁的柱，可以減小柱之間的間隔，同時保持大的高度與基 部寬度比。例如，壁向外傾斜的柱的基部比具有垂直壁的柱寬。因而，具有向外傾斜的側壁 的柱的高度大於具有垂直壁的柱的高度，以便實現相同的柱高度與柱基部寬度比。在其它實施方式中，柱可以包括大致不垂直的側壁，例如寬度小於柱的上表面的 寬度的側壁，或者形成凹口或被底切的側壁。包括這樣的凹口或底切的柱能夠比具有垂直 側壁的柱有更大的彎曲。該方法包括模製聚合材料以形成前述的具有間隔開的柱的緩衝材料。應理解，該 方法不限於聚合材料，且能用該方法模製除了聚合材料以外的材料(如，複合材料、發泡泡 沫等)。該方法特別適合於模製較低粘性或低硬度聚合材料，如聚合凝膠材料，特別是粘彈 性聚合材料(下文稱為「凝膠」)。具有較低硬度的凝膠，如粘彈性凝膠，能為極其粘的，使 它們難以或不可能在工業過程工藝如注射模製中使用，這是因為材料能粘到模具。圖1-12 —起示出根據本公開的用於形成包括前述的柱的物品的示例性方法。該 方法包括選擇用於所希望的產品的合適的模具10，如圖1-2所示，其可包括相對的上表面 12和下表面14。如所示，模具10可包括限定在模具的上表面12中的凹進區域16，該凹進 區域16從上表面12凹進深度「D1 」。應理解，術語「底部」和「頂部」和/或「上部」和「下 部」在此被使用僅為了方便說明，除非另外表明，且不限於任何一個位置或空間方位。而且， 應理解，術語「第一」、「第二」等在此不表示任何順序、數量或重要性，而是用來區分一個元 件與另一元件，而且術語「一」和「一個」在此不表示對數量的限制，而是表示存在至少一個 參考項。此外，除非另外限定，本文使用的技術術語和科學術語的意思與本公開所屬技術領 域的技術人員通常理解的意思相同。本示例性的模具10包括兩個0個)限定在凹進區域16中的模具單元18，每個 模具單元18對應於期望的最終模製產品19的形狀和尺寸，模製產品19在此示例中是鞋內 底。儘管為了方便在此示出為鞋內底，但是應理解，能使用本方法模製各種產品。兩個O 個)模具單元18中的每個包括由區域16a間隔開的多個隔室18a。每個隔室18a包括基 部18b和側壁18c，側壁18c大致垂直於基部18b和模具10的上表面12延伸，同時在基部 18b和側壁18c之間延伸有圓角邊「R」。圓角邊「R」有助於提高最終產品的衝擊和振動衰 減。隔室18a每個從上表面12凹進深度「D2」，深度「D2」與最終的模製產品19的期望厚度 相對應。隔室18a可根據希望或根據需要包括各種形狀、尺寸和構造。模具10還可包括位於模具10的凹進區域16和周邊「P」之間的墊片凹部23，墊片20可設置在墊片凹部23中。可選擇地，儘管在此沒有示出，但是墊片20直接設置在模具 10的上表面12上是可能的。墊片20能提供足以限制聚合物從模具10流動的密封。墊片 20或模具10能夠包括周期性的墊片開口 22 (參見圖1)以允許在模製過程中殘存的空氣能 流出模具10。可選地，模具10可包括一個或多個定位導引件24 (例如，銷、雙頭螺栓等)。如圖3所示，在選擇了合適的模具10之後，該方法包括將阻擋層沈設置在模具10 上。如果希望，能預加熱模具和/或阻擋層沈(例如，使用輻射熱)，且能應用真空(例如， 約5至15psi)來使阻擋層沈相對於模具表面更近地拉動，這對於較厚的柱或當物品需要 更多限定時(例如，當它們包括諸如底切等的特徵時)是理想的。可以在將阻擋層設置在模 具10上之前或之後使用各種技術對阻擋層進行預加熱，各種技術包括但不限於輻射熱、熱 量熱等。此外，如果需要，能在整個模製過程中使用熱和/或真空。阻擋層26能作為材料 片設置在模具10上或者作為塗層直接應用到模具上。當作為片應用時，能將阻擋層26應 用到模具上，與墊片20物理接觸，使得其符合模具18和各個隔室18a的輪廓。當作為片應 用時，阻擋層沈也能包括與模具10中的定位導引件M對應的定位導引件(例如，孔、穿孔 等，以及類似物)，以便輔助其對齊到模具10和隨後的層。如果阻擋層沈不作為片被設置， 則其可直接設置在模具10的上表面12上。如果希望，可使用釋放塗層(未顯示)來輔助 從模具10的上表面12釋放阻擋層26。如圖4所示，在將阻擋層沈設置在模具10的上表面12上之後，能將聚合前體材 料觀分配到阻擋層沈上。如此處使用的「聚合前體」指的是還沒有聚合形成聚合物的聚 合前體材料，包括本領域中稱為「發泡泡沫」的聚合材料。能利用各種技術，例如但不限於 澆注、注射和/或類似方法來將前體觀設置在阻擋層沈上。分配前體觀可包括澆注足夠量(例如，體積)的前體以填充兩(2)個單獨模具單 元18中的每個，而不是填充單個模具單元18，如在諸如注射模製的其它工藝中一樣。例如， 諸如注射模製的其它方法可包括分別將前體觀分配到每個模具單元18。因此，使用目前 的模具，將需要兩( 個分開的分配步驟。相比之下，本方法可包括一次將前體觀分配到 阻擋層沈上(如，單次「澆注」)，且前體觀的單次分配能提供足夠量的前體觀來在單次 模製循環中形成所有模具單元18。相比其它方法，本方法的整批而不是分開地分配前體觀 能實質減少製造時間。如圖5和6所示，在將前體28分配到阻擋層沈上之後，可以將穩定層30設置在 前體觀上，例如，以片的形式。如果模具10包括定位導引件24，則穩定層30也可以包括 相應的定位導引件(未顯示)以輔助其定位到模具10和任何隨後的層。將穩定層30設置 在前體上可包括將穩定層30的一部分設置在前體觀的一部分上使得在前體觀和穩定層 30之間存在界面32。將穩定層30設置在前體觀上可利用諸如輥子27的工具手動執行， 如圖5所示，或者該過程能自動進行。通過對界面32後面的穩定層30施加壓力並且推進 界面32直到穩定層30覆蓋整個前體觀，能夠將穩定層30的其餘部分推進到前體觀的其 餘部分上，如圖6所示。當推進穩定層30時施加的壓力實質使前體觀和穩定層30之間的 氣泡的形成最小化。如圖7所示，例如通過將模具蓋子IOa放置在穩定層30上能夠閉合模具10。當模 具10閉合時，前體28能流入模具10的由墊片20限定的所有區域中，包括各個模具18和隔室18a，且任何殘存空氣可通過墊片開口 22流出模具。如圖8和9所示，可以允許前體28在預定的時間段內(如30秒至5分鐘)在閉 合模具10中聚合形成聚合物四。模製過程通常可包括約60psi的壓力，但是如上面提到 的，如果需要，能因各種原因，例如，為了增加加工的速度、為了提高最終材料的質量、為了 改變聚合物的表面性能等，在加工過程中對模具施加額外的壓力、熱和/或真空。結果，與 諸如注射模製的其它方法相比，用於生產多個模製產品19的整個加工時間能顯著減少。此 外，因為分配前體觀所用的時間比其它方法減少了，所以通過改變諸如壓力、溫度、催化劑 濃度(當使用時)等多個因素來提高固化的速度是可能的。當待形成的物品需要諸如底切 等的更多限定時，在模製過程期間使用熱、壓力和/或真空可能是理想的。當真空成形或熱 成形時，利用至少部分地由多孔複合材料形成的模具可能是理想的，這允許在模製物品中 形成複雜的細節和表面圖案，並且在模具中不需要排氣孔。這樣的多孔複合材料的一個示 例是透氣鋁，其可以商標名METAP0R 商購獲得。固化之後，可以打開模具10，且能從模具10移去包括模製產品19(在此示例中為 鞋內底)的片32 (示出部分截面)，如圖10所示。如所示，每個模製產品19包括多個柱21。 如上面提到的，柱的尺寸、形狀和構造能被改變。阻擋層沈和穩定層30的存在能有利於片 32的處理，這是因為聚合物四由層沈、30包封，這在聚合物四具有粘性性能(例如聚合 凝膠材料)時是有利的，否則該粘性性能將使其粘到諸如模具表面的表面、用戶的手等。片 32包括位於柱21之間且使柱21互相連接的多個較薄的區域^a。聚合物的區域29a可以 包括與模具10的凹進區域16的深度D1對應的厚度「1\」。為了最小化浪費，或當希望區域 29a的厚度T1儘可能薄時，凹進區域16的深度D1可以選擇成儘可能小的同時仍允許不限 制前體觀流入由墊片20限定的區域中。因而，最小化區域中的聚合物的厚度可導致 包括略微大於阻擋層和穩定層的組合厚度的厚度T1，如圖12所示。通過切割(例如，模切等)穿過阻擋層沈、聚合物區域和穩定層30，模製產品 19能夠從片32分離以及從彼此分離。模製產品19可在聚合物區域四和29a之間和/或 通過聚合物區域四被模切。當聚合物四具有粘性性質時，則通過聚合物區域四的靠近聚 合物區域29a的一部分進行模切可能是理想的，使得模製單元19的側面包括暴露的聚合物 區域。另外，暴露的區域^a的邊緣充分薄，以便當不希望或不需要時避免或最小化產品 19的邊緣粘到相鄰表面。在模切過程中，穩定層30的存在防止或最小化聚合物四和阻擋 層沈收縮，從而與模具單元18的尺寸相比大致保持了模製產品19的尺寸。由於能最小化 模製產品19的收縮，所以不需要將收縮考慮到模具的設計中，而其它方法可能需要考慮收 縮。可選地，可以將相同或不同材料的層34(參見圖16)設置在任何前面的層之間，例 如，在穩定層30和聚合物四之間和/或在聚合物四和阻擋層沈之間。而且可選地，例如， 通過將前體觀的第一部分設置在阻擋層沈上、將層34設置在前體觀的第一部分上以及 將前體觀的第二部分設置在層34上，能將層34設置在區域四中。層34可以包括各種合 成和/或非合成材料，包括但不限於紙、織物、塑料膜、金屬箔和/或類似材料，以及複合材 料和/或包括前述中的至少一種的組合。當層34包括織物層時，織物能為針織的、機織的、 無紡的、合成的、非合成的以及包括前述中的至少一種的組合。將織物層設置為層34可能 是有利的，這是因為其能捕獲並分散氣泡，否則氣泡可能在層中或層之間形成，從而導致最終的模製產品19的更好的外觀。層34還可包括顏色、圖像和/或標記，包括文字。當其它 層由無色和/或透明材料形成時，設置在層34上的顏色、圖像和/或標記能傳輸通過其它 層，這對審美原因和成本原因來說可能是希望的。另外，如果希望，層34可以是流體可滲透 的。如此處使用的「流體可滲透的」指形成層34的材料對諸如前體的流體材料的通過或進 入是開放的。而且，可選地，能用層34代替穩定層30。如果層34代替穩定層30，則其能以與上 面關於穩定層30說明的方式相同的方式應用。在某些情形，可能期望能夠將模製產品19粘到各種表面。因而，可選地，可在最終 的模製產品19的一個或多個表面上設置粘合劑(未顯示)。而且可選地，可在層沈、28、30 和34的一個或多個表面上設置粘合劑。例如，參考圖11，粘合劑可設置在表面30b上，而 且可通過釋放層和/或支撐層(未顯示)來支撐粘合劑。一些可能的粘合劑可包括壓敏粘 合劑、熱塑性粘合劑等，以及包括前述中的至少一種的組合。合適的粘合劑的示例包括可從 3M得到的作為產品號70 的材料。在一些情形，聚合物四可包括足夠的粘合強度以在沒有分離的粘合劑的情況下 粘到表面。在這樣的情形，能夠從聚合物四手動釋放穩定層30可能是理想的。因而，可選 地，穩定層30可包括設置在表面30a上的諸如矽樹脂的釋放塗層(未顯示)，其能輔助從聚 合物四手動釋放穩定層30。能在前述方法中使用各種材料來製造前述的模製產品19。阻擋層沈可包括能夠 提供以下性能的任何材料足夠的彈性以防止在力施加至其時撕裂和/或拉伸；足夠的結 構完整性以形成預先確定的形狀；以及能夠承受其預期使用的環境而大致沒有劣化的任何 材料。阻擋層沈也可選擇成有利於聚合物層的處理，這在某些情形下可包括粘合性能。因 此，在模製之後，阻擋層沈可選擇成包括對人觸摸來說相對非粘性的表面和相對平滑的感 覺。用於阻擋層沈的一些可能的材料包括聚烯烴、聚苯乙烯、PVC、膠乳橡膠和熱塑性彈性 體(TPE)和/或類似材料，以及包括前述材料中的至少一種的組合。一些可能的TPE材料 包括聚氨基甲酸酯、矽樹脂和/或類似材料，以及包括前述材料中的至少一種的組合。阻擋 層沈可包括的延伸率為約100百分比(％ )至約1500%，更具體地約200%至約1000%， 且更具體地約300%至約700%。應理解，關於數量使用的修飾語「約」包括所述值，並具有由上下文指定的意思 (例如，包括與特定數量的測量結果相關的誤差度)。用於阻擋層26的其它可能材料包括 但不限於織物、紙、塑料(如，聚酯、聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)及類似材料)金屬、金屬化塑 料和/或類似材料，以及包括前述材料中的至少一種的組合。阻擋層沈可包括能夠允許產品被模製而不粘到模具的任何厚度。阻擋層沈的厚 度可根據應用而改變，且特定應用的所希望的厚度可由本領域技術人員使用常規試驗來確 定。阻擋層沈可包括的厚度範圍從約0.2毫英寸(下文「密耳」)至約60密耳，更具體地 從約0. 5密耳至約30密耳，且更具體地從約1. 0密耳至約15密耳。例如，在產品的手感 是重要的情形中，發現，這可利用較薄的阻擋層26來實現。因而，在這樣的產品中，在可能 不犧牲耐用性的情況下使用最薄的阻擋層可能是理想的。例如，對於希望較薄的阻擋層沈 的應用，其可包括的厚度範圍從約0. 2毫英寸至約6密耳，更具體地從約0. 5密耳至約3密 耳，且更具體地從約0. 6密耳至約2密耳。當聚合層四的硬度為使得其為粘性時，如果阻9擋層沈被刺穿則粘性材料可能被暴露，使得產品難以處理。在這種情形中，使用能與較薄 的阻擋層相比提供提高的耐用性的較厚的阻擋層26可能是理想的。例如，當在振動衰減應 用中使用目前的材料時，阻擋層26的厚度為約50密耳至約60密耳可能是理想的。當使用 熱成形工藝形成本產品時，使用厚度高達約1/8英寸的阻擋層可能是理想的，且當希望或 需要時在某些情形中使用甚至更厚的阻擋層。已經發現，可以通過在熱成形工藝過程中應 用熱和/或真空來使具有差不多6密耳或更大的厚度的阻擋層維持非常柔軟的柔韌性。如上面提到的，在模製過程中，阻擋層沈能以材料片應用。在片的形式，且尤其 是當阻擋層較薄時，阻擋材料能是非常柔韌的且可以在處理過程中起皺和/或非常容易折 疊。因而，阻擋層沈還可包括輔助處理材料的支撐層(未顯示)。如果阻擋層沈包括這樣 的支撐層，那麼支撐層能鄰近模具10的上表面12設置，其中阻擋層材料背離上表面12，如 果希望或需要，其能在模切之前移除。同樣，如上面提到的，如果阻擋層沈不作為片應用，則其能在模製過程中或模製 過程之後作為材料的塗層來應用。如果在模製過程之後應用，則能例如通過手動塗、噴、刷 和/或類似方法來在模製單元18形成之後將阻擋層設置在前體觀上。當在模製過程中阻 擋層沈沒有設置為片形式或沒有設置為塗層形式時，則能將前體觀直接設置在模具10的 上表面12上，這可能需要在上表面12上使用脫模劑。聚合物^、29a可包括包含充足的結構完整性以形成預定形狀的任何聚合材料， 包括泡沫聚合材料和發泡泡沫聚合材料；以及能夠承受其預期使用的環境而大致沒有劣化 的材料。材料(例如，聚合物材料)的硬度能選擇成提供具有預定硬度的物品和/或物品 的區域，其能縫製用於特定的緩衝和/或耐磨應用。聚合物可包括範圍從約30肖 氏000至約88肖氏D的硬度。聚合物的硬度能由本領域技術人員使用諸如硬度計或硬度 測量計的工具來確定。合適的聚合材料的示例包括但不限於熱固性聚合材料、彈性體聚合材料、熱塑性 材料，包括熱塑性彈性體材料，以及包括前述中的至少一種的組合。一些可能的聚合材料包 括但不限於聚氨基甲酸酯、矽樹脂和/或類似材料，以及包括前述材料中的至少一種的組 合。其它材料的示例包括但不限於複合材料等。一種合適的材料為聚氨基甲酸酯發泡泡沫， 其可以名稱PORON 商購獲得。前體觀的形成能通過本領域技術人員已知的各種方法來進行。例如，聚氨基甲酸 酯凝膠的形成可包括使合適的預聚合前體材料反應，例如，在有催化劑存在的情況下使多 元醇和異氰酸鹽反應。在一些情形，可能希望聚合物為足夠柔軟和/或柔韌以對身體提供舒適性。在這 樣的情形中，聚合物可包括範圍從約0. 01肖氏00至小於或等於約70肖氏A，更具體地小於 70肖氏00，更具體地小於60肖氏00的硬度。在一些實施方式中，可能希望聚合物具有足夠的粘合強度以粘到所選的表面(如 鞋的內表面)，這能不需要單獨的粘合劑來將模製單元粘到期望的表面。通過改變例如形 成層所用的材料的硬度來改變聚合物的粘合強度是可能的。在該情形中，聚合物可包括，例 如，硬度為約30肖氏000至約85肖氏00的聚合物。在這樣較低的硬度範圍中的凝膠材料 包括膠劑狀稠度。具有這樣的粘性特性的一種可能材料是包括硬度範圍為約50肖氏00至 約70肖氏00範圍的聚氨基甲酸酯凝膠，其能提供足夠的粘合強度以粘到所期望的表面，例如鞋內的表面，或硬塑料如聚丙烯。而且，儘管此處示出為聚合物，但是能使用其它材料來形成層和/或區域^K29a， 例如複合材料。聚合物四和/或阻擋層沈能包括一種或多種添加劑，例如但不限於調節劑、著色 齊U、穩定劑、相變材料、紫外線抑制劑和/或活性劑以及包括前述中的至少一種的組合。添 加劑的濃度可根據所需要的劑的效能來改變。一種可能的相變材料可包括相變微球體(以產品名Outlast可得)，其包含能在接 近體溫下改變相的材料。因此，可在阻擋層中儲存熱能，產生能感覺冷或暖的產品。合適的活性劑可包括託萘酯、十一烯酸、丙烯胺、氯、銅、碳酸氫鈉、吡硫鈉、奧麥丁 鋅、吡咯、銀和/或類似材料，以及包括前述中的至少一種的組合。例如，銀能提供抗真菌/ 抗菌效果。為了經濟和有效性，發現當使用時在阻擋層沈中包括活性劑是有利的。因為阻 擋層沈相比聚合物四來說較薄，所以在阻擋層沈中設置這種劑允許使用減少的總劑量來 實現相比較厚的層來說類似的有效濃度，從而降低與添加劑相關的成本。而且，在阻擋層26 中設置這種劑確保該劑設置在物品的最外層中，即接觸身體的區域中，而不是在遠離用戶 的區域中，這能提高劑的效能。在一些情形中，可能希望對阻擋層、聚合物層和穩定層中的每個層使用無色材料， 這對於美學原因來說是理想的。在另一實施方式中，當結構中包括層34，且該層包括顏色、 圖像和/或標記時，可能也希望使用無色和/或透明材料，這是因為顏色、圖像和/或標記 通過這些層將是可見的。穩定層30可包括這樣的材料，該材料能夠在加工過程中和加工之後大致最小化 阻擋層沈、前體觀和/或聚合物四的收縮；該材料能對聚合物四提供支撐；以及該材料 能夠有利於聚合物四和阻擋層26的處理。穩定層30可包括與聚合物四相比大致無彈性 的任何材料，以便能夠在加工過程中和加工之後提供給片32和/或模製產品19尺寸穩定 性。用於穩定層30的一些可能材料包括但不限於織物、紙、塑料(例如，聚酯、聚乙烯、聚氯 乙烯(PVC)及類似材料)金屬、金屬化塑料和/或類似材料，以及包括前述材料中的至少一 種的組合。穩定層30可包括對於特定應用所希望的任何厚度，該厚度可由本領域技術人員 來確定。例如，在一些實施方式中，穩定層30可包括的厚度範圍從約0. 2密耳至約10密耳， 更具體地從約0. 5密耳至約5密耳，且更具體地從約1密耳至約2密耳。在前述厚度範圍 中可用的一種可能材料是定向的聚酯膜，其可從各種來源以及各種不同的產品名稱(如， MYLAR )商購。在其它實施方式中，穩定層30可包括的厚度範圍從約1毫米(mm)至約 8mm,更具體地從約2mm至約6mm，且更具體地從約3mm至約4mm。具有前述範圍的厚度的一 種可能材料為聚氨基甲酸酯泡沫，其能以名稱PORON 商購。前述方法和材料能有利於聚合物品和/或物品的區域的製造，該聚合物品和/或 物品的區域對美學和/或最小化磨損和/或摩擦來說是希望的。該方法能用於形成包括任 何尺寸、厚度或幾何形狀的聚合物品和/或物品的區域。物品和/或物品的部分的尺寸、厚 度、幾何形狀、柔軟度和粘合強度能被選擇成使其設計的條件最佳。前述聚合材料能是有用 的物品的示例包括但不限於用於個人護理物體如梳子、牙刷和剃刀的手柄；醫療設備如 面罩、拐杖和石膏繃帶；用於家用物體如掃帚的手柄；用於行李箱、背包、公文包和手提包 的帶子；衣服如騎行短褲、內衣和鞋；用途物體如滑鼠墊、鍵盤墊；用於消費品如瓶子和/或盒子的手柄和/或帶子、洗衣劑手柄；體育用品設備和附件如球拍握把、棒球手柄、釣竿手 柄、槍和自行車把手握柄；及類似物。此外，物品可包括標記，諸如帶有顏色、文字和/或圖 像的標籤等。圖13-14—起示出了示例性的鞋內底40，其能利用前述方法和材料形成。鞋內 底40可包括相對的上表面40a和下表面40b。在本示例性的實施方式中，鞋內底40可包 括範圍從約0.020"至約174英寸的總厚度，但應理解，本方法能實現其它厚度，這取決於 應用。阻擋層26可靠近聚合物層四設置，且穩定層30可設置在聚合物層四的與阻擋層 26相對的一側上。如果需要，鞋內底40可包括設置在阻擋層沈中的活性劑，例如殺真菌 劑。在一個示例性的實施方式中，阻擋層沈可包括諸如銀的活性劑，以預防和/或治療運 動員的足部的狀況。一種包括這種活性劑的可能的阻擋層沈為可從Omniflex，Inc得到的 Vacuflexl8411 AG。在另一實施方式中，聚合物層四可包括足以允許其粘到諸如鞋的內表面的表面 的粘合強度。因此，穩定層30可以選擇地包括設置在表面30a上的釋放塗層(未顯示)，如 矽樹脂，其能有助於從聚合物四手動釋放穩定層30，從而暴露聚合物四以便允許其粘到表在另一實施方式中，可在穩定層30的表面40b上設置粘合劑(未顯示)，如壓敏粘 合劑，以允許鞋內底40粘到表面，如鞋的內表面。例如，如果穩定層30不包括在表面30a 上的釋放塗層，則這樣的選擇可能是有用的。圖15-16示出示例性的帶子50，其能利用前述方法和材料形成。在本示例性的實 施方式中，帶子50可包括靠近第一聚合物層四設置的阻擋層沈、設置在聚合物層四的與 阻擋層沈相對的一側上的織物層34、靠近織物層34設置的穩定層30。如上面提到的，層34可以是至少部分地流體可滲透的，這能允許前體通過層34的 至少一部分(例如，通過機織織物的線股)滲透。因而，在模製過程期間，當層34為流體可 滲透的時，前體能至少部分地流動透過層34或層34的一部分，且在層34的與聚合物層四 相對的側上產生粘的粘合表面，該表面可以為連續的或不連續的層，這取決於流過層34的 前體的量。因而，在最終產品中，層34可以夾在至少部分地互相連接的兩個凝膠層之間。 應理解，凝膠滲透到和/或通過層34的程度取決於各種因素，包括但不限於材料類型、材 料厚度、材料流體可滲透的程度(例如，層；34中的任何孔和/或開口的尺寸等)、凝膠的粘 性、模製壓力和穩定等。因此，層^a的厚度且無論該層是連續的或不連續的，也都取決於 前述內容。如上面提到的，層的粘合強度可以根據各種因素而改變。在一個實施方式 中，如果聚合物層29a具有足夠的粘合強度，則其能用於直接將帶子50粘到表面，諸如肩包 (未顯示)的內表面，從而不需要單獨的粘合劑。在另一實施方式中，如果需要，能在聚合物 層29a和穩定層30之間設置粘合劑(未顯示)。帶子50可通過翻轉並移除穩定層30、暴 露粘性聚合物層29a並將聚合物層29a粘到帶子50而設置在鞋(未顯示)中。如果需要， 帶子50可以包括設置在阻擋層沈中的殺真菌劑，如在前述實施方式中的一樣。在前述任一實施方式，著色或圖案化的層34 (如，著色和/或圖案化的織物層)結 合透明聚合物的使用能提供呈現著色或圖案化的聚合物物品。這能產生與簡單地使用著色 或染色的聚合物相比可能有更多的顏色變化的物品。在層34的美學中使用圖案化織物或金屬光澤織物或其它變體能賦予聚合物物品這些美學；這樣的美學不可能或難以通過給聚 合物染色或印刷聚合物物品來賦予聚合物物品。該過程也提供給著色或印刷聚合物潛在的 經濟優勢。本公開的方法可包括以下一種或多種優勢1)該方法允許形成包括多個柱的產 品；2)各個柱能夠被壓縮，以及能從一邊到另一邊移動，這能適合於在各種應用中提供緩 衝和振動衰減；幻柱的厚度和/或柱之間的間隔能適合於提供期望的衝擊和振動吸收特 性；4)產品能形成有變化的厚度和/或變化的柱之間間隔的柱，以提供具有變化的衝擊和 振動吸收程度的區域的產品力)柱區域的使用能使得總體緩衝比當其由固體聚合物製成 時的總體緩衝更輕且更柔韌，同時仍保持緩衝所必須的聚合物厚度；6)在聚合物層的相對 側上使用較薄的阻擋層和釋放層允許在模製設備中且通過設備操作者處理較低硬度的聚 合材料而不粘到設備和/或操作者；7)較薄的阻擋層的使用允許使用減小的添加劑總量， 這降低了成本；8)較薄的阻擋層的使用允許將較低硬度的聚合材料模製成各種形狀、尺 寸、密度，並形成截面區域的尺寸、形狀和密度變化的物品；9)穩定層的使用減小和/或消 除了在加工過程中和加工之後前體、聚合物和/或阻擋層的收縮；以及10)當使用聚氨基甲 酸酯凝膠時，該過程能夠提供無色且透明的物品，該物品不變黃，而暴露於紫外線能量之後 的聚氨基甲酸酯通常變黃。儘管參考示例性實施方式說明了本公開，但是本領域技術人員應理解，在不偏離 本公開的範圍的情況下，可進行各種改變且等效物可替代其要素。此外，可進行許多修改來 使特定的情形或材料適合本公開的教導而不偏離其實質範圍。因此，預期到的是，本公開不 限於作為實現本公開所考慮的最佳模式所公開的特定實施方式，而是本公開將包括落入所 附權利要求範圍內的所有實施方式。權利要求
1.一種緩衝構件，包括多層材料，所述多層材料包括阻擋層；鄰近所述阻擋層設置的聚合材料層；以及鄰近 所述阻擋層並與所述阻擋層相對設置的穩定層；多個柱，所述多個柱設置在所述多層材料中，所述多個柱中的每個柱包括厚度；多個間隔區域，所述多個間隔區域設置在所述多個柱之間，所述多個間隔區域中的每 個間隔區域包括間隔區域厚度；其中，柱厚度大於間隔區域厚度。
2.如權利要求1所述的緩衝構件，其中，所述多個柱中的至少兩個柱的厚度不同。
3.如權利要求1所述的緩衝構件，其中，所述多個柱中的至少兩個柱的形狀不同。
4.如權利要求1所述的緩衝構件，其中，所述多個柱中的至少兩個柱的厚度和形狀不同。
5.如權利要求1所述的緩衝構件，其中，所述多個柱的厚度小於約3英寸，並且，所述多 個間隔區域的厚度大於或等於約0.002"。
6.如權利要求1所述的緩衝構件，其中，所述多個柱的厚度小於約3英寸，並且，所述多 個間隔區域的厚度小於或等於約0.250"。
7.如權利要求1所述的緩衝構件，其中，所述多個間隔區域的寬度大於或等於約0.002 英寸。
8.如權利要求1所述的緩衝構件，其中，所述阻擋層選自由如下構成的組織物；織物 複合材料；熱塑性彈性體(TPE)材料；以及包括前述中的至少一種的組合。
9.如權利要求8所述的緩衝構件，其中，所述阻擋層為熱塑性聚氨基甲酸酯(TPU)。
10.如權利要求1所述的緩衝構件，其中，所述阻擋層包括至少約100%的延伸率。
11.如權利要求1所述的緩衝構件，其中，所述阻擋層的厚度小於或等於約5毫英寸。
12.如權利要求1所述的緩衝構件，其中，所述阻擋層的厚度大於或等於約5毫英寸。
13.如權利要求1所述的緩衝構件，其中，所述阻擋層包括可傳送溼氣材料。
14.如權利要求1所述的緩衝構件，其中，所述阻擋層包括相變材料。
15.如權利要求1所述的緩衝構件，其中，所述阻擋層包括活性劑。
16.如權利要求15所述的緩衝構件，其中，所述活性劑選自由以下構成的組抗菌活性 劑；抗真菌劑；以及包括前述中的至少一種的組合。
17.如權利要求1所述的緩衝構件，還包括織物材料層，該織物材料層設置在所述聚合 材料層和所述穩定層之間。
18.如權利要求17所述的緩衝構件，其中，所述織物層包括針織品；機織品；無紡品； 合成材料；非合成材料；以及包括前述中的至少一種的組合。
19.如權利要求1所述的緩衝構件，其中，所述阻擋層和所述穩定層中的至少一個層包 括織物材料層，該織物材料層包括至少約100%的延伸率。
20.如權利要求19所述的緩衝構件，其中，所述織物層包括針織品；機織品；無紡品； 合成材料；非合成材料；以及包括前述中的至少一種的組合。
21.如權利要求19所述的緩衝構件，其中，所述織物層為流體可滲透的。
22.如權利要求1所述的緩衝構件，還包括粘合劑，該粘合劑設置在所述聚合材料層和 所述穩定層之間。
23.如權利要求22所述的緩衝構件，其中，所述粘合劑設置在支撐層上。
24.如權利要求23所述的緩衝構件，其中，所述支撐層是TPE。
25.如權利要求1所述的緩衝構件，其中，所述穩定層能夠從緩衝材料移除。
26.一種緩衝構件，包括多層材料，所述多層材料包括阻擋層；鄰近所述阻擋層設置的聚合材料層；以及鄰近 所述阻擋層並與所述阻擋層相對設置的穩定層；多個柱，所述多個柱設置在所述多層材料中，所述多個柱中的每個柱包括大於或等於 約0. 125至1的厚度與寬度之比。
27.如權利要求沈所述的緩衝構件，其中，所述厚度與寬度之比小於或等於約8 1。
28.如權利要求沈所述的緩衝構件，其中，所述多個柱中的每個柱具有上表面和側壁， 且上邊緣設置在所述上表面和所述側壁之間，所述上邊緣包括圓角表面。
29.如權利要求28所述的緩衝構件，其中，所述側壁從所述上表面大致垂直向下延伸。
30.如權利要求沈所述的緩衝構件，其中，所述側壁底切所述上表面。
31.一種模製緩衝構件的方法，包括將阻擋層設置在第一模具部分的上表面上，所述阻擋層包括熱塑性彈性體(TPE)材 料，該熱塑性彈性體(TPE)材料的厚度大於或等於約0.004"；在真空的影響下將所述阻擋層吸到所述第一模具部分的表面上； 將聚合材料前體的第一部分分配到所述阻擋層上； 將穩定層設置在所述前體之上； 將第二模具部分設置在所述穩定層之上；以及 允許所述前體固化，以形成聚合材料。
32.如權利要求31所述的方法，還包括在將所述阻擋層設置在所述模具部分上之前， 加熱所述阻擋層。
33.如權利要求31所述的方法，還包括通過加熱所述模具部分的上表面來加熱所述 阻擋層。
34.如權利要求31所述的方法，包括在所述前體和所述穩定層之間設置粘性材料。
35.如權利要求31所述的方法，其中，所述TPE包括活性劑，該活性劑選自由以下構成 的組銀；託萘酯；十一烯酸；丙烯胺；氯；銅；碳酸氫鈉；吡硫鈉；奧麥丁鋅；批咯；以及包 括前述中的至少一種的組合。
36.如權利要求31所述的方法，其中，所述TPE選自包括如下的組熱塑性聚氨基甲酸 酯(TPU)；矽樹脂；以及包括前述中的至少一種的組合。
37.如權利要求31所述的方法，其中，所述聚合材料包括範圍從約30肖氏000至約75 肖氏00的硬度。
38.一種緩衝構件，所述緩衝構件通過權利要求31的方法形成。
39.一種使用權利要求38的緩衝構件的方法，包括 從物品手動移除穩定膜並將緩衝構件粘到表面。
全文摘要
本公開涉及緩衝構件、製造方法及使用方法，特別地涉及緩衝構件，該緩衝構件包括多個間隔開的柱，該柱包括聚合材料。
文檔編號B32B3/30GK102046365SQ200980120008
公開日2011年5月4日 申請日期2009年4月14日 優先權日2008年4月14日
發明者丹尼爾·M·懷納, 傑克·瓦克斯曼, 理察·B·福克斯, 詹姆斯·E·高德特 申請人:寶立沃克斯公司