CN106102502A - 形状记忆聚合物鞋类鞋楦 - Google Patents

Abstract

公开了一种由形状记忆聚合物(SMP)材料构成的动态鞋类鞋楦。单个动态SMP鞋类鞋楦可以反复适合于准确地且可靠地变化成任何尺寸和形状，从而显著地减小了在特定鞋类制造设备中所需要的鞋类鞋楦的总库存。

Description

形状记忆聚合物鞋类鞋楦

发明领域

本发明涉及动态鞋类鞋楦。在鞋类制造过程中，动态鞋类鞋楦具有根据动态鞋类鞋楦的当前需要形成和重新形成多个尺寸和形状的能力。

发明背景

鞋类鞋楦在鞋类的制造过程中是至关重要的。鞋类鞋楦在许多不同的形状和尺寸上定做成近似人类的脚和正在被制作的特定的鞋类。典型的鞋类鞋楦由硬木材、铸铁或高密度聚乙烯制成，高密度聚乙烯在其中进行大量生产鞋类物品的工厂类型的环境中是优选的。这些高密度聚乙烯鞋类鞋楦由于其成本效益和当破旧时能够被回收的能力而在工厂类型的环境中是优选的。然而，这些类型的鞋类鞋楦的缺点是，对于构造不同形状和尺寸的鞋类，或对于构造甚至不同尺寸的相同类型的鞋类而言需要不同形状和尺寸的鞋类鞋楦的大量库存。因此，特定的鞋类制造设施可能局限于制造可以根据能够储存在其库存中的特定的鞋类鞋楦制造的鞋类。

发明概述

提供本概述是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的概念的精髓。本概述不旨在确定权利要求主题的关键特征或基本特征，也不旨在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。本发明由权利要求限定。

除了用于替换磨损的或损坏的鞋类鞋楦的数倍于每个特定的鞋类鞋楦外，考虑到不同的鞋类款式和尺寸，通常的鞋类制造设备必须具有大量的鞋类鞋楦。大量鞋类鞋楦可能占用大量的房地产，以用于储存。例如，具有60,000或更多鞋楦的制造设备将需要专用于鞋类鞋楦储存的约55,000平方英尺，其大约是足球场的大小。

另外，由于对应于不同鞋类类型和尺寸的大量鞋类鞋楦，关于特定鞋类制造设备可以制造的不同类型鞋类的数量和特定鞋类制造设施可以制造的鞋类的尺寸，这些鞋类鞋楦的储存和库存过程常常是非常复杂和有限的。换句话说，对于制造选定的一组产品(其需要能够容纳在特定的制造设备中的鞋楦和工装设备的类型)，每个制造设备是有限的。

为了克服这些挫折，动态鞋类鞋楦可以由诸如形状记忆聚合物(SMP)的形状记忆材料构成。单个动态SMP鞋类鞋楦可以反复地适合于以非常好的准确度和可靠性符合鞋类鞋楦的任何尺寸和形状，从而显著地减少了在特定鞋类制造设备中所需要的鞋楦的总数量。因此，减小了在特定鞋类制造设备中鞋类鞋楦储存所需的房地产量，从而极大地降低了操作成本和维修成本。另外，根据本文方面的动态鞋类鞋楦就其可以制造的鞋类的类型和鞋类的尺寸而言可为制造设备提供更大的灵活性。

根据本文方面的用于鞋类鞋楦制造SMP材料是具有至少两个状态的性能的智能材料。两个状态通常称之为变形状态(暂时的)和初始状态(永久的)。在这些至少两个状态之间的切换可以通过温度(转变温度‘T’)、磁场、或在一些情况中通过电场来诱导。取决于SMP材料的分子组成，SMP材料可以呈现一种或多种不同的物理性质，诸如硬度、弹性、生物降解性、回弹性等。例如，对于具有作为其触发的用于从初始状态变化到其变形状态的温度的SMP材料而言，可以初始是刚性的SMP材料，当加热到超过其临界温度或转变温度T时，将变得有弹性以处理成新的暂时形状。新的暂时形状可以通过将SMP材料冷却到其转变温度或临界温度以下由SMP材料保持，SMP材料在转变温度点或临界温度点再次变成刚性的。随后当重新加热至超过转变温度或临界温度时，SMP材料将恢复到其记忆的初始形状，并且当冷却时将再次变成刚性的。SMP材料的另一个特性在于，虽然是刚性的，它们呈现出了刚性聚合物的强度重量比，并且然而是柔性和弹性的，它们的柔性可比得上高质量的弹性体聚合物。

因而，根据本发明的动态SMP鞋类鞋楦可以为常规聚乙烯鞋类鞋楦提供相同或更大的益处。例如，动态鞋类鞋楦具有等同于或大于常规高密度聚乙烯鞋类鞋楦的硬度，即耐用性，该硬度具有近似D69的邵氏D型硬度。根据本文的方面动态SMP鞋类鞋楦的一个尺寸到另一个尺寸的转换或动态SMP鞋类鞋楦的一个形状到另一个形状的转换可以快速地和在线地进行而不中断生产，从而消除了识别新鞋楦、在库存中寻找该新鞋楦、从库存取回该新鞋楦、将该新鞋楦运输到制造系统、以及用新鞋楦代替旧鞋楦的步骤。

在示例性方面，根据本发明的动态鞋类鞋楦可以由具有第一尺寸和第一形状的动态SMP鞋类鞋楦预成形件(dynamic SMP footwearlast-pre-form)形成，该第一尺寸和第一形状大致上小于鞋类制造过程中所需的鞋类鞋楦的最小尺寸和形状。然而，设想的是，在可选的方面，鞋楦预成形件还可以具有与期望的鞋楦尺寸和形状可比较的第一尺寸。动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以包括外表面和内表面、由内表面界定的内部容积、以及从外表面通向内部容积的开口。动态SMP鞋类鞋楦预成形件的SMP材料可具有临界转变温度(T)，在该临界转变温度(T)下，SMP材料从刚性状态变化成可模制状态，然而，当SMP材料在低于T的温度下时，其处于刚性状态，并且当SMP材料在高于T的温度下时，其处于可模制状态。

在本发明的示例性实施中，首先，动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以由具有处在适合于在鞋类制造过程中待使用的鞋类鞋楦的范围的转变温度或临界温度T的SMP材料通过注射模制、加热模制、或任何其它合适的方式生产。动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以放置在具有对应于所需要的鞋类鞋楦尺寸和形状的模制腔的模具内。一旦动态SMP鞋类鞋楦预成形件放置在模具的模制腔内，动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以附接到流体源。模具可以加热到动态SMP鞋类鞋楦预成形件的SMP材料的至少临界温度T以诱导SMP材料的可模制状态。一旦处于可模制状态，在模具的模制腔内的动态SMP鞋类鞋楦预成形件的内部容积可以用流体，诸如空气填充以使内部容积膨胀直到动态SMP鞋类鞋楦预成形件的外表面接触模具的模制腔壁接触。一旦在模具内达到完全膨胀，通过保持流体流动到成形的鞋类鞋楦的内部容积可以保持内部容积内必要的压力，同时鞋类鞋楦在模具内冷却到T以下的温度以诱导SMP刚性状态，使期望的鞋类鞋楦最终定形。鞋类鞋楦模具和成形的鞋类鞋楦的内部容积内的压力可以利用调压器来调节。

在膨胀和冷却后，最后定形的鞋类鞋楦可以从模具的模制腔移除，以便以常规的方式在鞋类制造过程中使用。当在鞋类制造过程中需要新类型的鞋类鞋楦时，可以使用用于所需新类型鞋类鞋楦的第二模具重复将鞋类鞋楦加热到超过临界温度的过程。例如，当需要制造下一个尺寸的鞋类时，成形的鞋类鞋楦可以放置在具有对应于下一个尺寸的鞋类鞋楦的模制腔的模具中，并且形成过程从加热到超过临界温度T开始重复。

在本发明的不同的示例性实施中，SMP动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以在所需的鞋类鞋楦模具外面加热到超过临界温度T。一旦被加热到超过T，动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以插入到所需鞋类鞋楦模具的模制腔中，其中动态SMP鞋类鞋楦预成形件与流体源流体连通。在加热的动态SMP鞋类鞋楦预成形件在所需的鞋类鞋楦模具的模制腔内时，恒定的流体流可以引入动态SMP鞋类鞋楦预成形件的内部容积中以促使动态SMP鞋类鞋楦预成形件膨胀并且符合鞋类鞋楦模具的模制腔。一旦动态SMP鞋类鞋楦预成形件在模具内完全膨胀，流体源可以保持成形的鞋类鞋楦的内部容积内的必要的压力，同时成形的鞋类鞋楦在鞋类鞋楦模具内被冷却到T以下以诱导鞋类鞋楦的SMP材料的刚性状态。一旦冷却，流体源可以从鞋类鞋楦移除，并且鞋类鞋楦可以从模具的模制腔移除。

一旦成形的鞋类鞋楦从模具的模制腔移除，鞋类鞋楦可以以常规方式在鞋类制造过程中使用。当在鞋类制造过程中需要新类型(例如，尺寸、形状)鞋类鞋楦时，将鞋类鞋楦加热到超过临界温度的过程可以重复。换句话说，鞋类鞋楦可以在模具的外面加热以诱导SMP材料恢复到其动态SMP鞋类鞋楦预成形件状态(例如，习得的形状)和恢复到其可模制状态。一旦动态SMP鞋类鞋楦预成形件处于其可模制状态，动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以放置在新类型鞋类鞋楦所需的第二模具内。例如，当需要制造下一个尺寸的鞋类时，动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以放置在具有与下一个尺寸的鞋类鞋楦或完全不同类型的鞋类鞋楦对应的模制腔的模具中，并且可以从施加加压流体开始以使动态SMP鞋类鞋楦预成形件膨胀使得其符合模具的模制腔，重复形成过程。

在本发明的另一个不同的示例性实施中，SMP动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以放置在所需的模具内并且附接到流体源。然后，一旦所需的模具被固定，加热到超过T的流体可以推进动态SMP鞋类鞋楦预成形件的内腔中，从而将SMP材料加热到超过T并且诱导动态SMP鞋类鞋楦预成形件的可模制状态。一旦处于其可模制状态，动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以膨胀以符合鞋类鞋楦模具的模制腔。一旦鞋类鞋楦完全成形，可以通过切换到冷却至T以下的流体并且穿过流体源推动冷却流体来冷却成形的鞋类鞋楦。将在详细描述中更详细讨论本发明的该方面和其它方面。

附图简要描述

在本文中参考附图详细描述了本发明，在附图中：

图1描绘了根据本文的方面的动态SMP鞋类鞋楦预成形件和成形鞋类鞋楦的轮廓；

图2A描绘了根据本文的方面的与流体源流体连通的动态SMP鞋类鞋楦预成形件；

图2B描绘了根据本文的方面的沿着由线2B-2B界定的平面截取的图2A中的动态SMP鞋类鞋楦预成形件的横截面图；

图2C描绘了根据本文的方面的沿着由线2C-2C界定的平面截取的图2A中的动态SMP鞋类鞋楦预成形件的横截面图；

图3描绘了根据本文的方面的鞋类鞋楦模具；

图4描绘了根据本文的方面的包围动态SMP鞋类鞋楦预成形件的闭合的模具；

图5描绘了根据本文的方面的表示由动态SMP鞋类鞋楦预成形件形成鞋类鞋楦的方法的框图；

图6描绘了根据本文的方面的由动态SMP鞋类鞋楦预成形件形成鞋类鞋楦的可选方法的框图；

图7描绘了根据本文的方面的使用和重复使用动态SMP鞋类鞋楦预成形件的循环；

图8A和图8B描绘了根据本文的方面的使用中的成形鞋类鞋楦；以及

图9描绘了根据本文的方面的表示用于形成和使用SMP合金鞋类鞋楦预成形件的方法的框图。

发明的详细描述

本文的方面提供了用于提供动态形状记忆材料(诸如形状记忆聚合物(SMP))的鞋类鞋楦的系统和方法，该鞋类鞋楦可以多次形成和重新形成为不同的形状和尺寸，从而降低在鞋类制造设备中所需的鞋类鞋楦的库存量，同时保持制造相同数量或增加的数量的鞋类类型和鞋类尺寸的能力。根据本文的方面，具有降低的鞋类鞋楦库存的这些和其它数个优点将变得明显。

现在参考图1，示出了动态SMP鞋类鞋楦预成形件110的示例性实施方式100。动态SMP鞋类鞋楦预成形件110可以是动态SMP鞋类鞋楦预成形件的初始(随着适当的触发刺激，SMP将恢复到的习得性状态)状态的SMP材料。在示例性方面，动态SMP鞋类鞋楦预成形件110可以呈现具有两个主要特性的任何形状：内部容积和与该内部容积连通的开口。动态SMP鞋类鞋楦预成形件110可以由至少外表面界定并且内部容积可以由至少内表面界定。动态SMP鞋类鞋楦预成形件110还可以具有在内表面和外表面之间的厚度。该厚度可以是恒定的或可以沿着动态SMP鞋类鞋楦预成形件110的部分变化。出于说明的目的，在图1中描绘了示例性厚度。

在图1中，动态SMP鞋类鞋楦预成形件110可以初始地成形为具有内表面(未示出)、内部容积(未示出)、外表面120、顶部表面140和开口130的鞋类鞋楦的大致形状。动态SMP鞋类鞋楦预成形件110的初始(习得的/记忆的)形状可以是比在某些鞋类制造过程中所需的最小的鞋类鞋楦小的尺寸和形状，以给予动态SMP鞋类鞋楦预成形件110形成各种各样的鞋类鞋楦形状和尺寸的灵活性。例如，单个动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以形成从美国尺寸1至美国尺寸16的范围的鞋类鞋楦。例如，动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以形成用于在第一鞋类款式和尺寸的制造中使用的第一鞋类鞋楦150。在已经完成需要鞋类鞋楦150的鞋类制造后，鞋类鞋楦150可以恢复至动态SMP鞋类鞋楦预成形件110的初始形状并且重新形成用于在相同款式或不同款式的第二鞋类尺寸的制造中使用的第二鞋类鞋楦160。在要制造相同的款式的下一个鞋类尺寸的情况中，鞋类鞋楦恢复到其初始形状可能是必须的或可能是没有必要的。

现在参考图2A，示出了动态SMP鞋类鞋楦预成形件200。如上文简要描述的，动态SMP鞋类鞋楦预成形件200可以包括内表面225、内部容积270、外表面220、顶部表面240和位于动态SMP鞋类鞋楦预成形件200的顶部表面240处的开口230。开口230可适合于紧密地配合来自流体源(未示出)的流体源管290，或可选地，连接阀280可用于将动态SMP鞋类鞋楦预成形件开口230紧密地连接到流体源管290。连接阀280可以允许动态SMP鞋类鞋楦预成形件和流体源之间紧密配合以允许流体以可控的速率和压力从流体源行进到动态SMP鞋类鞋楦预成形件的内部容积中。由流体源提供的流体210可以是气体或液体。流体可以例如是加压的空气、水、或适合于根据本发明的方面使用的任何其它加压的流体。

在图2B中，示出了沿着由图2A中的线2B-2B界定的平面截取的横截面图，并且在图2C中，示出了沿着由线2C-2C界定的平面截取的横截面图。从图2B和图2C可以看到，动态SMP鞋类鞋楦预成形件200包括在内表面225和外表面220之间的厚度250。还可以看到，内部容积270与从流体源管290进入的流体210流体连通。一旦动态SMP鞋类鞋楦预成形件SMP材料的可模制状态已经激活，则加压流体210用于动态SMP鞋类鞋楦预成形件的变形。如上文简要讨论的，SMP材料具有转变温度或临界温度T，在该温度T下，SMP材料可以以其记忆形式存在并且变得可变形或可模制。根据选择的SMP材料的分子组成和结构，T是可调节的或可调的。例如，在本发明的一些方面，SMP材料可以选择成具有在50℃至80℃范围内的T。在其它方面，T可以选择成是至少75℃。选择的SMP材料可以在低于T时处于其刚性状态，并且在高于T时处于可模制的和弹性的状态。

当调整T时，可以考虑数个方面。例如，T高于某一温度，在鞋面制造过程中，在该某一温度下使用某些粘合剂可能是期望的，使得鞋类鞋楦在鞋面下方没有变形同时鞋面上所使用的粘合剂被激活。或可选地，T高于某一温度，在该某一温度下，用于将鞋底夹层和鞋外底附接到鞋面所使用的粘合剂被激活，并且出于相同的原因可能是期望的。可选地，如果温度未被选择作为用于诱导SMP材料中的从初始状态到可变形状态变化的触发器，则可以使用电场或磁场。然而，为清楚和简洁起见，本发明的方面将继续按照使温度作为用于从初始状态诱导到可变形状态的其触发器的动态SMP鞋类鞋楦预成形件200来描述。

现在转到图3，示出了具有内部模制腔320的敞口模具300。模具300可以由诸如金属、合成材料(例如，聚合物)、木材等任何合适的刚性材料制成。模具300的模制腔320对应于待由图2A、图2B和图2C中所示的动态SMP鞋类鞋楦预成形件200制造的鞋类鞋楦的尺寸和形状。当SMP鞋类鞋楦预成形件在模具300的模制腔320内部时，模具300可具有用于允许流体源与动态SMP鞋类鞋楦预成形件的内部容积流体连通的开口。模具300的开口可具有至少第一区段324和第二区段322，第一区段324容纳动态SMP鞋类鞋楦预成形件，第二区段322容纳用于流体源的配件，诸如，但不限于流体源管290。例如，如果使用连接阀280，该连接阀280还可能需要容纳在模具300的模制腔320的内部。为简单起见，在图3中，示出了仅具有一个模制腔320的模具300。然而，模具300还可以包括两个或更多个模制腔320，与一次模制单个鞋类鞋楦相对照，该两个或更多个模制腔320用于一次模制一对或更多个鞋类鞋楦。

现在转到图4，描绘了装配好的鞋类鞋楦成形系统，其中动态SMP鞋类鞋楦预成形件430在闭合的模具400的模制腔420的内部。流体源管490固定地附接到动态SMP鞋类鞋楦预成形件，使得来自流体源的流体410与动态SMP鞋类鞋楦预成形件的内部容积流体连通。由于高的压力在系统中积聚的可能性，系统还可以包括用于确保鞋类鞋楦成形过程中的精度、准确度和安全性的调压器。系统可以另外包括加热源和冷系统(未示出)。加热源可以是，例如，常规烤箱、感应系统、对流烤箱、微波烤箱、或适合于根据本发明使用的任何其它加热源。冷却系统可以是，例如，流体冷却系统、气体冷却系统、或适合于根据本发明使用的任何其它合适的冷却系统。如上所解释的，动态SMP鞋类鞋楦预成形件将总是比模具400的模制腔420小，使得动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以膨胀以符合模具400的模制腔420，以用于制造对应于模具400的模制腔420的尺寸和形状的鞋类鞋楦。这样，因为动态SMP鞋类鞋楦预成形件430可以在不同的模具中形成和变形多次，所以每个鞋类尺寸和每种鞋类鞋楦类型(在需要不同的鞋楦类型的情况中)可能仅需要储存一个模具。这与用于每个鞋类鞋楦尺寸和鞋类鞋楦类型的数对常规鞋类鞋楦需要大量的储存空间相对照，这极大地降低了在鞋类制造设备中通常面对的空间限制。

现在转到图5，示出了根据本文的方面的流程图500，该流程图500用于说明其中第一尺寸和形状的鞋类鞋楦可以由动态SMP鞋类鞋楦预成形件形成并且可以在鞋类制造过程中使用的方法。例如，在流程图500中示出了两个可能的途径。

对于第一途径，在步骤502中首先提供了动态SMP鞋类鞋楦预成形件，动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以具有比所需的鞋类鞋楦的最小尺寸小(例如，小于鞋类尺寸1)的第一尺寸和形状。在步骤504中，动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以放置到鞋类鞋楦模具的模制腔中，并且可以连接到流体源。在步骤506中模具可以被加热到高于SMP材料的临界温度T，在该临界温度T下，SMP材料从其刚性状态变化到其可模制的状态。一旦动态SMP鞋类鞋楦预成形件在模具内处于其可模制状态中，则在步骤508中，稳定的加压流体流可施加到动态鞋类鞋楦预成形件的内部容积。加压流体可诱导动态SMP鞋类鞋楦预成形件的内部容积以可控的速率和压力膨胀，推动动态SMP鞋类鞋楦预成形件的外表面和内表面以符合模具的内部模制腔。

一旦动态SMP鞋类鞋楦预成形件符合模具的模制腔，则在步骤509中，在成形的鞋类鞋楦的内部容积内的压力可以得到保持，同时在步骤510中，膨胀的鞋类鞋楦预成形件被冷却到临界温度T以下以诱导SMP聚合物材料的刚性状态进而完成第一尺寸和形状的鞋类鞋楦的形成。冷却可以在流体冷却系统或空气冷却系统中进行。一旦成形的鞋类鞋楦冷却，则在步骤512中可以停止施加加压的流体，并且在步骤514中，可以打开模具以将可以从模具移除的成形的鞋类鞋楦移除。

一旦在步骤514中鞋类鞋楦从模具移除，则鞋类鞋楦便准备好在步骤516中用于鞋类制造过程中。当不再需要成形的鞋类鞋楦时，在步骤520中，可以选择用于较大的鞋类鞋楦或下一鞋类尺寸的鞋楦的新的鞋类鞋楦模具。然后，对于新模具，过程可以从步骤504(或在示例性方面步骤524)开始而被重复。

对于第二途径，对于本示例在步骤502中的动态SMP鞋类鞋楦预成形件是初始的起点。在步骤524中在将动态SMP鞋类鞋楦预成形件放置在模具的模制腔中之前，动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以预加热到超过其临界温度T。预加热可以使用对流系统在常规烤箱中进行、或可选地使用微波烤箱。在步骤526中预加热和可模制的动态鞋类鞋楦预成形件可以连接到流体源并且然后放置在鞋类鞋楦模具的模制腔中。可选地，在动态SMP鞋类鞋楦预成形件放置在模具的模制腔中后，动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以连接到流体源。然后，类似于第一途径，在步骤508和步骤509中，可以施加必要量的加压流体并且维持在动态SMP鞋类鞋楦预成形件的内部容积内。然后，在动态SMP鞋类鞋楦预成形件已经符合模具的模制腔后，在步骤510中可以冷却成形的鞋类鞋楦。随后，在步骤512中可以停止使加压流体流流到到内部容积，并且在步骤514中可以从模具的模制腔移除成形的鞋类鞋楦。成形的鞋类鞋楦可以准备好在步骤516中在鞋类制造过程中使用。

一旦对新鞋类鞋楦的需求产生，则成形的鞋类鞋楦可以在步骤518中再一次加热到超过其临界温度T，以在步骤528中允许成形的鞋类鞋楦恢复到其初始的鞋类鞋楦预成形件形状。恢复到鞋楦预成形件形状可以通过利用SMP的习得的/记忆的特性来完成。因此，可以免去将鞋类鞋楦预成形件模制回开始的形状/尺寸的另外的机械机构。一旦恢复到其鞋类鞋楦预成形件形状，则在步骤526中动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以放置在用于形成新鞋类鞋楦的新模具中，并且该过程重复多次。依靠SMP材料的弹性，动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以循环经过500次到10000次而没有尺寸损失。

现在参考图6，示出了根据本发明的方面用于循环动态SMP鞋类鞋楦预成形件的可选的方法600。类似于图5中所示的方法，方法600也具有两条途径。例如，对于第一途径，在步骤602中可以提供动态鞋类鞋楦预成形件。在步骤604中动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以放置在第一鞋类鞋楦模具的模具腔中。动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以在放置在第一鞋类鞋楦模具的模制腔中之前或者之后连接到流体源。一旦连接到流体源且一旦动态SMP鞋类鞋楦预成形件固定在第一模具中，则在步骤606中，加热至超过动态SMP鞋类鞋楦预成形件的SMP材料转变温度或临界温度T的温度的热加压流体可以施加到动态SMP鞋类鞋楦预成形件的内部容积。在步骤608中，继发生动态SMP鞋类鞋楦预成形件被加热和膨胀以符合第一模具的模制腔之后，加热过的流体可以转换成冷却的流体，该流体的温度低于T以冷却成形的鞋楦，同时在成形鞋类鞋楦的内部容积内保持必要的压力。鞋类鞋楦的内部容积内的压力可以通过任何合适的方式诸如调压器来调节以确保安全。

一旦完成鞋类鞋楦的形成，在步骤610中可以使流体源停止。在步骤612中可以从第一模具的模制腔移除成形的鞋类鞋楦，并且在步骤614中该成形的鞋类鞋楦用于鞋类制造过程中。当产生对较大尺寸的鞋类鞋楦的需求时，成形的鞋类鞋楦可以放置在与鞋类鞋楦的较大尺寸对应的第二模具的模制腔中，例如在步骤616中成形的鞋类鞋楦可以放置在与下一尺寸的鞋类鞋楦对应的第二模具的模制腔中中，并且在步骤606中可以重复该方法。

在可选的途径中，一旦产生对不同鞋类鞋楦的需求，则在步骤614中在鞋类制造过程中使用的鞋类鞋楦可以在步骤618中加热到超过T，以通过SMP的习得的特性在步骤620中将鞋类鞋楦恢复到其鞋类鞋楦预成形件状态。在步骤618中对鞋类鞋楦的加热可以通过使用例如将加热流体泵送到鞋类鞋楦的内部容积的流体源、常规烤箱、微波烤箱、感应系统或任何其它合适的装置来完成。一旦恢复到其鞋类预成形件状态，可以使用新模具在步骤604中重复该过程。

图7描绘了上文参考图5和图6所描述的动态鞋类鞋楦预成形件710的循环700。动态SMP鞋类鞋楦预成形件710可以通过在步骤720中加热模制和压力模制(其中热量高于动态SMP鞋类鞋楦预成形件的SMP材料的临界温度或转变温度T)形成尺寸被设定的鞋类鞋楦730。当不再需要成形的设定尺寸的鞋楦730或需要不同的鞋类鞋楦时，该设定尺寸的鞋楦730可以通过在步骤740中施加热至超过SMP材料的温度T而恢复到其初始鞋类鞋楦预成形件状态710。如上文所描述的，依靠所使用的SMP材料的弹性，动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以经由700循环500次到10000次而没有表现出尺寸损失和物理稳定性。

图8A和图8B描绘了在鞋类制造过程800中使用的成形的SMP鞋类鞋楦810。鞋类鞋楦810可用于将鞋面820形成为待制造的鞋类的最终形状。图8B描绘了将鞋面820保持在适当位置以用于另外的鞋类制造步骤(诸如，例如附接斯创贝尔(strobel)、附接鞋底夹层、附接鞋外底或其任何组合)的鞋类鞋楦810。另外，当根据鞋类的类型进一步加固或装饰鞋面时，鞋类鞋楦可用于将鞋类鞋面保持在适当位置。鞋类鞋楦可以以任何常规方式或以用于制造鞋类的任何所需的方式来使用。

图9描绘了根据本发明的用于形成鞋类鞋楦的不同方法。已描述的是，SMP材料的转变温度或临界温度T对于采用SMP材料的过程中所需的具体要求是可调的。SMP材料的另一个性能在于，一些SMP材料可以是相容且可混合的，从而呈现SMP“合金”。例如，具有不同转变温度的两种或更多种SMP材料可以混合在一起以形成SMP合金。然后，SMP合金材料可以在第一转变温度T1下形成为第一记忆形状。然后，SMP合金材料可以在第二转变温度T2下形成为第二记忆形状，根据包括在SMP合金材料中的SMP材料的数量以此类推。根据SMP材料在鞋类鞋楦中的该示例性使用，SMP合金鞋类鞋楦预成形件可以包括内部容积或可以不包括内部容积。

在SMP合金鞋类鞋楦预成形件包括内部容积的情况中，热可以以诸如将加热流体泵送到鞋类鞋楦预成形件的内部容积的流体源、常规烤箱、微波烤箱、感应系统或任何其它合适的装置的任何合适的方式来施加。该SMP合金鞋类鞋楦预成形件可能不需要从第一鞋类鞋楦尺寸转变到第二鞋类鞋楦尺寸的模具。例如，在方法900中，在步骤910中可以提供SMP合金鞋类鞋楦预成形件。SMP合金鞋类鞋楦预成形件材料可以具有例如分别具有不同转变温度T1、T2和T3的三种SMP材料的组合。SMP合金材料可以被“教导”以在T1下具有鞋类鞋楦预成形件尺寸和形状、在T2下具有第一鞋类鞋楦尺寸、以及在T3下具有第二鞋类鞋楦尺寸。为了诱导变化，在SMP合金鞋类预成形件中期望的变化，SMP合金鞋类鞋楦预成形件可以通过在步骤920中施加加热至T2的流体来加热，并且快速冷却，以便在步骤930中形成具有第一尺寸的第一鞋类鞋楦。然后，为了诱导在步骤930的第一鞋类鞋楦中的另一变化，可以在步骤940中将加热至T3的流体施加到第一鞋类鞋楦，并且快速冷却，以便在步骤950中形成第二鞋类鞋楦。在步骤950中形成的第二鞋类鞋楦可以通过在步骤960中施加加热至T1的流体恢复到其预成形件状态，并且在步骤970中第二鞋类鞋楦可以恢复到其预成形件状态。就许多材料包括在SMP合金材料中而言，该过程可以重复多次。在方法900中可以使用或可以不使用模具。

在SMP合金鞋类鞋楦预成形件不具有内部容积的情况中，通过简单地将SMP合金鞋类鞋楦预成形件暴露于合金部件的不同的转变温度以诱导特定鞋类鞋楦的尺寸可以诱导从一个尺寸到另一个尺寸的变化。SMP合金鞋类鞋楦预成形件材料可以经由例如常规烤箱、微波烤箱、感应系统或任何其它合适的装置暴露至热。

根据上述内容，可以看到本发明是很好适合于实现所有上文陈述的目标与目的以及实现对于结构来说是固有的其它优点的发明。

应理解的是，某些特征和子组合具有实用性并且可被采用而无需参考其它特征和子组合。这是通过权利要求的范围可想到的并且在权利要求的范围内。

因为许多可能的实施方案可以由本发明作出而不脱离其范围，所以应理解的是，本文陈述的或在附图中示出的所有内容应被理解成是说明性的并且不应在限制意义上来理解。

Claims (22)

1.一种形状记忆聚合物鞋类鞋楦系统，其包括：第一尺寸的动态形状记忆聚合物(SMP)鞋类鞋楦预成形件，所述预成形件包括：(1)内表面和外表面；(2)由所述内表面界定的内部容积；(3)从所述外表面通向所述内部容积的开口；；用于将动态SMP鞋类鞋楦预成形件加热到超过临界温度的热源；包括第一腔的第一模具，所述第一腔具有对应于第一鞋类鞋楦的第二尺寸，其中所述动态SMP鞋类鞋楦预成形件的所述第一尺寸小于所述第一鞋类鞋楦的所述第二尺寸；以及用于冷却所述第一鞋类鞋楦的冷却源。

2.根据权利要求1所述的形状记忆聚合物鞋类鞋楦系统，其中所述热源包括常规烤箱、感应烤箱、以及微波烤箱中的一个。

3.根据权利要求1所述的形状记忆聚合物鞋类鞋楦系统，还包括压缩流体源。

4.根据权利要求3所述的形状记忆聚合物鞋类鞋楦系统，其中所述系统还包括连接阀，所述连接阀用于将所述流体源连接到所述动态SMP鞋类鞋楦预成形件的所述开口。

5.根据权利要求4所述的形状记忆聚合物鞋类鞋楦系统，其中所述连接阀提供在动态SMP鞋类鞋楦预成形件和流体源之间的压力紧密配合以允许流体以可控的速率和压力从所述流体源行进到所述动态SMP鞋类鞋楦预成形件的所述内部容积。

6.根据权利要求1所述的形状记忆聚合物鞋类鞋楦系统，其中所述冷却源是选自流体冷却系统和气体冷却系统的冷却源。

7.根据权利要求1所述的形状记忆聚合物鞋类鞋楦系统，其中所述动态SMP鞋类鞋楦预成形件当加热到超过所述临界温度时是柔性的并且当在所述临界温度以下时是大体上刚性的。

8.根据权利要求1所述的形状记忆聚合物鞋类鞋楦系统，其中所述动态SMP鞋类鞋楦预成形件是能够多次重复成形的。

9.根据权利要求1所述的形状记忆聚合物鞋类鞋楦系统，其中所述系统还包括与所述动态SMP鞋类鞋楦预成形件的所述内部容积流体连通的加压流体源，并且其中所述第一模具包括用于所述流体源的开口，所述开口用于当所述鞋类鞋楦预成形件在所述第一模具内时保持与所述鞋类鞋楦预成形件流体连通。

10.根据权利要求1所述的形状记忆聚合物鞋类鞋楦系统，其中所述第一模具包括选自金属材料和聚合物材料的一种材料。

11.根据权利要求1所述的形状记忆聚合物鞋类鞋楦系统，其中所述动态SMP鞋类鞋楦预成形件可以形成为在尺寸上从US尺寸1至US尺寸16的范围内的多个鞋类鞋楦。

12.根据权利要求1所述的形状记忆聚合物鞋类鞋楦系统，其中所述SMP鞋类鞋楦预成形件的所述第一尺寸比最小的鞋类鞋楦小，用于所述最小的鞋类鞋楦的模具包括在所述鞋楦系统中。

13.一种用于由形状记忆聚合物(SMP)鞋类鞋楦预成形件形成鞋类鞋楦的方法，所述方法包括：提供具有第一尺寸和形状的所述SMP鞋类鞋楦预成形件；将所述SMP鞋类鞋楦预成形件加热到超过临界温度；将所述SMP鞋类鞋楦预成形件放置到用于生产具有第二尺寸和第二形状的第一鞋类的第一鞋类鞋楦模具的第一模制腔中；使所述SMP鞋类鞋楦预成形件在所述第一鞋类鞋楦模具的所述第一模制腔内膨胀以生产所述第一鞋类鞋楦；冷却所述第一鞋类鞋楦；以及将所述第一鞋类鞋楦从所述第一鞋类鞋楦模具移除。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述临界温度是至少75℃。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述临界温度在50℃和80℃之间。

16.根据权利要求13所述的方法，其中加热所述SMP鞋类鞋楦预成形件在所述SMP鞋类鞋楦预成形件已经放置到所述第一鞋类鞋楦模具的所述第一模制腔中后执行。

17.根据权利要求14所述的方法，其中加热所述SMP鞋类鞋楦预成形件在所述SMP鞋类鞋楦预成形件放置到所述第一鞋类鞋楦模具的所述第一模制腔中之前执行。

18.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一鞋类鞋楦利用流体冷却系统或气体冷却系统中的一个来冷却。

19.一种用于在生产不同形状和尺寸的鞋类中使用单个形状记忆聚合物(SMP)鞋类鞋楦预成形件的方法，所述方法包括：提供所述SMP鞋类鞋楦预成形件；将所述SMP鞋类鞋楦预成形件加热至超过临界温度；将所加热的SMP鞋类鞋楦预成形件放置到用于生产具有第一尺寸和第一形状的第一鞋类鞋楦的第一模具的第一模制腔中；使所述SMP鞋类鞋楦预成形件在所述第一模具的所述第一模制腔内膨胀以形成所述第一鞋类鞋楦；冷却所述第一鞋类鞋楦；将所述第一鞋类鞋楦从所述第一模具的所述第一模制腔移除；以及在具有所述第一尺寸和所述第一形状的第一多个鞋类的第一鞋类生产过程中使用所述第一鞋类鞋楦。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括：将所述第一鞋类鞋楦放置到用于生产具有第二尺寸和第二形状的第二鞋类鞋楦的第二模具的第二模制腔中；在所述第二模具的所述第二模制腔内将所述第一鞋类鞋楦加热到超过所述临界温度；使所述第一鞋类鞋楦在所述第二模具的所述第二模制腔内膨胀以形成所述第二鞋类鞋楦；冷却所述第二鞋类鞋楦；将所述第二鞋类鞋楦从所述第二模具的所述第二模制腔移除；以及在具有所述第二尺寸和所述第二形状的第二多个鞋类的第二鞋类生产过程中使用所述第二鞋类鞋楦。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述第一鞋类鞋楦的所述第一尺寸小于所述第二鞋类鞋楦的所述第二尺寸。

22.根据权利要求19所述的方法，还包括：将所述第一鞋类鞋楦加热至超过所述临界温度，其中一旦被加热，所述第一鞋类鞋楦便恢复成所述SMP鞋类鞋楦预成形件；将所述SMP鞋类鞋楦预成形件加热至超过所述临界温度；将所述SMP鞋类鞋楦预成形件放置到用于生产具有第二尺寸和第二形状的第二鞋类鞋楦的第二模具的第二模制腔中；在所述第二模具的所述第二模制腔内使所述SMP鞋类鞋楦预成形件膨胀以形成所述第二鞋类鞋楦；冷却所述第二鞋类鞋楦；将所述第二鞋类鞋楦从所述第二模具的所述第二模制腔移除；以及在具有所述第二尺寸和所述第二形状的第二多个鞋类的第二鞋类生产过程中使用所述第二鞋类鞋楦。