CN106604953A - 用于粘附的弹性材料的等离子体处理 - Google Patents

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torch
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Abstract

用等离子体施加处理弹性部件，如鞋外底，以清洁和活化弹性部件。等离子体的施加被控制以实现足够的表面组成改变以增强粘附特性，同时不会不利地使弹性部件物理地变形。等离子体处理用于使弹性部件的改变区域内的羰基官能团浓度增加至碳原子百分比组成的至少2％至15％的范围内。部分地通过由所生成的工具路径确保在弹性部件和等离子体源之间保持限定的高度偏移范围来控制清洁和活化。然后可以用粘合剂将弹性部件粘附到另一个部件。

Description

用于粘附的弹性材料的等离子体处理
发明领域
各方面提供了用于清洁和/或涂底(priming)表面以由粘合剂粘附的方法和系统。
发明背景
在粘接弹性部件(如由饱和或不饱和橡胶制成的部件)之前，传统上进行表面清洁。表面清洁可以包括用于移除颗粒的机械清洁以及用于移除可能影响粘结结合的油和其他试剂的化学清洁。传统上，该多步骤清洁工艺用于在鞋类工业中制备和涂底鞋外底部件以与鞋面和/或鞋底夹层部分最终结合。但是，该清洁工艺可能消耗能量(例如，干燥能量)、化学品(例如，溶剂)和时间。
发明概述
本文的各方面提供了使用等离子体清洁弹性部件的系统和方法。部件被识别，使得等离子体源可以相对于该部件定位。等离子体源的定位在部件的20毫米至40毫米的高度偏移范围内，以实现所需的表面处理而不热损坏部件。等离子体以一次或多次施加而施加到部件，以充分清洁和活化部件表面，例如通过施加等离子体直到弹性部件在部件的改变区域(altered region)内具有2％到15％的羰基官能团浓度。在达到适当的羰基官能团浓度之后，将粘合剂施加到部件。
本概述被提供用于启发且并不限制下文完整详细提供的方法和系统的范围。
附图简述
在本文中参考附图详细描述了本发明，在附图中：
图1描绘了根据本文各方面的示例性等离子体清洁系统；
图2描绘了根据本文各方面的示例性部件，等离子体沿着工具路径施加到该部件上；
图3描绘了根据本文各方面的示例性部件，等离子体的第二次施加沿着工具路径施加到该部件上；
图4描绘了根据本文各方面的具有因等离子体施加造成的改变区域的部件的横截面透视图；
图5描绘了根据本文各方面的第一部件、粘合剂和配合的第二部件的横截面透视图；
图6描绘了根据本文各方面的用于等离子体清洁部件的示例性方法；以及
图7描绘了根据本文各方面的用于等离子体清洁部件的另外的示例性方法。
发明详述
本文的各方面提供了使用等离子体清洁弹性部件的系统和方法。部件被识别，使得等离子体源可以相对于部件定位。等离子体源的定位在部件的20毫米至40毫米的高度偏移范围内，以实现所需的表面处理而不热损坏该部件。等离子体以一次或多次施加而施加到部件，以充分清洁和活化部件表面，例如通过施加等离子体直到弹性部件在部件的改变区域内具有碳原子百分比(carbon atomic percentage)的2％到15％的羰基官能团浓度。在达到适当的羰基官能团浓度之后，将粘合剂施加到部件上。
如将在全文讨论的，可以设想的是，本文提供的方面涉及至少鞋类物品的部分的制造。这样，为了上下文的目的，将讨论鞋类物品，诸如鞋，但不限制本文所要求保护的方面的适用性的范围。虽然此处出于示例性目的，鞋面和鞋底部单元的以下示例以简化方式呈现，但是在实践中鞋面可以包括通常由不同类型的材料形成的大量的单个零件。可替代地，鞋面可以主要由单一制造技术形成，例如编织(weaving)或针织(knitting)，以同时且整体地形成鞋面的两个或更多个部分。鞋面的部件可使用各种粘合剂、缝线和其它类型的接合/结合部件接合在一起。
鞋底部单元通常可包括具有多个部件的鞋底组件。例如，鞋底部单元可以包括由相对坚硬且耐用的材料(例如类似于饱和或不饱和橡胶的弹性材料)制成的接触地面、地板或其它表面的鞋外底。鞋底部单元还可以包括由在正常穿着和/或运动训练或行动期间提供缓冲并且吸收/衰减力的材料形成的鞋底夹层。经常在鞋底夹层中使用的材料的示例是例如乙烯醋酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate)(“EVA”)泡沫、聚氨基甲酸酯泡沫和类似物。鞋底还可以具有附加的部件，例如附加的缓冲部件(例如弹簧、气囊和类似物)、功能性部件(例如解决内旋或外旋的运动控制元件)、防护元件(例如防止地板或地面上的障碍物对脚造成伤害的弹性板)以及类似物。虽然可以在鞋面和/或鞋底部单元中存在的这些和其它部件没有在本文示例中具体描述，但是这样的部件可以存在于使用根据本文的各方面的系统和方法制造的鞋类物品中。
如通过以下内容可以理解，可以设想的是，相关讨论的等离子体清洁和特征可以用于清洁任何材料或部件。例如，可以设想的是，本文提供的各方面可以用于制备和清洁塑料表面(例如，基于聚合物的材料)以粘附一个或多个元件。对于该示例，可以设想的是，鞋外底板或其他鞋底结构可以用等离子体处理，以为施加附着摩擦力元件(如防滑钉)做准备。在示例性方面中，等离子体清洁应用于至少橡胶鞋外底的表面，以允许与鞋底夹层部分有效地结合。可以设想的是，等离子体清洁替代传统的化学溶剂用于对鞋外底表面进行脱脂以接收粘合剂。此外，等离子体对弹性部件的表面的化学改变可以减少或消除传统上用于增加粘合剂的结合性的典型的底剂(primer)施加。因此，使用等离子体可以减少施加化学品清洁和/或涂底的环境影响。
此外，如在下文将变得明显的是，使用等离子体作为清洁机构此前在其他应用中已经被设想用在其他材料上。例如，计算机工业已经实现使用等离子体清洁硅芯片的表面。与本文所设想的弹性部件不同，硅芯片能够经受从与本文所设想的相比更近的距离释放出的更高强度的等离子体。如果与硅芯片工业中使用的相同的等离子体强度和距离施加到弹性部件，如橡胶鞋外底，则弹性部件可能被损坏，如变形或甚至烧毁。此外，弹性部件的化学组成与硅芯片工业的目标部件不同，使得从等离子体能量的施加实现不同的产生效果。例如，在给定的暴露高度下暴露于等离子体的橡胶部件产生对粘附目的有效的官能团(例如，羰基)。此外，如下文将讨论的，本文所提供的弹性材料可以从等离子体的多次通过施加方法(multiple-pass application approach)中受益，以确保弹性部件不会超过适当的表面温度，同时为了粘附的目的仍然为等离子体化学地改变弹性部件表面提供机会。在计算芯片工业中，考虑到对硅芯片的衬底的热损坏较小，可以实现较慢速度、较高强度和/或较近偏移距离的单次等离子体施加。
现在参考图1，描绘了根据本文各方面的用于与弹性部件一起使用的示例性等离子体清洁系统100。为了讨论的目的，该部件被一般地描述。应当理解，在本文的各方面中，可以省略、移动或重新定位/重新构造部件中的一个或多个。此外，可以设想的是，可以提供另外的部件(例如，传送机构、等离子体源、粘合剂施加器等)。此外，虽然描绘了各种部件的说明性构造，但应当理解，它们在其本质上是示例性的而非限制性的。例如，传送机构104被示出为带状机构；但是，可以设想的是，部件可以通过任何方式(例如多轴机械手或人)来移动/传送。同样地，等离子体焰炬(plasma torch)116被描绘为与多轴机构114联接；但是，可以设想的是，可以实现任何运动机构以实现适当的空间运动(例如，轴向移动和旋转)。
系统100包括部件102、传送机构104、传送驱动器106、视觉系统/相机108、视场110、计算设备112、多轴机构114、等离子体焰炬116、多轴机构118和粘合剂施加器120。应当理解，在本文的各方面内，可以以任意数量和以任何方式使用部件的任意组合。
等离子体是一种电离气体，并且是物质的四种基本状态之一。等离子体是气体(例如，多元素气体和单元素气体)，其中足够的能量被提供到该气体中以从原子或分子释放电子并且允许两个种类，即，离子和电子共存。换句话说，等离子体是由正离子和自由电子成比例组成的电离气体，其比例导致或多或少没有总电荷。等离子体可以以热和非热形式存在。热和非热之间的区别可以由电子、离子和中性粒子的温度来确定。热等离子体具有处于基本上相同温度的电子和重粒子，即它们彼此处于热平衡。非热等离子体具有处于较低的温度的离子和中性粒子，而电子处于显著较高的温度。根据示例性方面，本文提供的各方面依赖非热等离子体进行弹性部件的等离子体清洁。
为了说明性目的，以一般方式描绘了部件102。但是，如已经讨论的，可以设想的是，部件102可以是鞋类物品的一部分，如鞋外底。设想由任何材料(诸如基于聚合物的材料)形成的任何部件。在示例性方面中，弹性部件(其是由弹性材料形成的部件)通过本文所提供的方法和系统处理。弹性材料包括具有粘弹性的聚合物化合物。弹性材料的示例包括饱和橡胶和不饱和橡胶。不饱和橡胶是可以用硫硫化固化的弹性材料，例如天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶、聚氯丁二烯、丁基橡胶、丁苯橡胶和类似物。饱和橡胶是不可以用硫硫化固化的橡胶。饱和橡胶的示例包括例如乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、硅橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)和类似物。
部件102可以具有任何形状、尺寸和定向。在示例性方面中，部件102是具有远离等离子体焰炬116定向的地面接触表面(例如，踏面(tread))的鞋外底。在所示的非限制性示例中，踏面侧将被定位在传送机构104上；但是，可以设想的是，在本文的各方面中可以使用任何(或不使用)传送机构。部件102的这种呈现的定向允许等离子体施加到部件102的顶部表面，然后部件102的顶部表面可以涂底以接收粘合剂，用于与另一个部件最终结合，另一个部件如鞋底夹层的底部表面，例如且如下文将在图5中所描绘的。
传送机构104被描绘为带状机构；但是，可以设想的是，其可以是对于将部件102定位在用于进行本文中所提供的操作(例如，等离子体施加)的位置处有效的任何机构。还可以设想的是，传送机构104适于接收不可包含到部件102的等离子体能量。例如，可以设想的是，传送机构104由耐等离子体能量的材料形成，以允许一致且连续地操作。传送机构由传送驱动器106驱动。传送驱动器106对于促使传送机构104将部件102定位在用于进行本文中所提供的操作的所需位置处是有效的。如将讨论的，可以设想的是，例如，传送驱动器106由计算设备(诸如计算设备112)控制。
为了识别部件102的尺寸、形状、定向和细节，可以设想的是，视觉系统或其他零件识别系统(例如，成像、检测、感测)被实现。例如，具有视场110的相机108被描绘为将感测信息提供到计算设备，如计算设备112。具有相机108的视觉系统对于定位和识别部件，如部件102是有效的。视觉系统可以使用三维图像捕获技术(例如，多视角相机、激光扫描)生成部件的三维映射用于计算设备112，以生成可以由一个或多个部件(例如，等离子体焰炬116、多轴机构114、118、粘合剂施加器120)使用的工具路径，如将在下文更详细讨论的。因此，可以设想的是，相机108与计算设备112可操作地(例如，电气地)联接以使它们之间的信息有效地通信。
计算设备112仅是适当的计算环境的一个示例，且并不旨在提出对本发明的使用或功能性的范围的任何限制。计算设备112也不应被解释为具有与所示部件中任一个或组合有关的任何依赖性或要求。计算设备112包括直接或间接地联接以下设备的总线：存储器、一个或多个处理器和一个或多个部件(例如，多轴机构、等离子体焰炬和粘合剂施加器)。
计算设备112通常包括各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是可由计算设备112访问的任何可用介质，并且包括易失性和非易失性介质、可移除和不可移除的介质。通过示例而非限制，计算机可读介质可包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据的信息的任何方法或技术来实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除的介质。
计算机存储介质包括RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储器、盒式磁带、磁带、磁盘存储器或其它磁性存储设备。计算机存储介质不包括传播的数据信号。
通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或在调制的数据信号(例如载波或其它传输机制)中的其它数据，并且包括任何信息传送介质。术语“调制的数据信号”意指使其特性中的一个或多个以对信号中的信息进行编码的方式设置或改变的信号。通过示例而非限制，通信介质包括有线介质(例如有线网络或直接有线连接)和无线介质(例如声波、RF、红外和其它无线介质)。上述的任意组合还应包括在计算机可读介质的范围内。
存储器包括呈易失性和/或非易失性存储器形式的计算机存储介质。存储器可以是可移除的、不可移除的或其组合。示例性存储器包括非暂时性的固态存储器、硬盘驱动器、光盘驱动器等。计算设备112包括从各种实体读取数据的一个或多个处理器。
因此，为了完成本文所支持的方法的目的，计算设备112对协调本文中所提供的一个或多个部件是有效的。例如，可以设想的是，计算设备112处理允许相机108所捕获的图像识别和定位部件102的指令，以便生成部件102的三维映射。部件102的该三维映射然后可以由计算设备112使用，以生成用于一个或多个部件的一个或多个工具路径。例如，用于施加等离子体的工具路径可以由计算设备112生成，该工具路径将由多轴机构1145和等离子体焰炬116执行。类似地，可以设想的是，工具路径可以由计算设备112生成，以供多轴机构118和/或用于将粘合剂施加到部件102的粘合剂施加器120使用。工具路径是对于考虑了部件的细节(例如，尺寸、形状、位置、定向)的给定机构/工具在空间中的运动的部件-细节协调性。如本文所提供的，可以设想的是，任何数量的部件可以组合使用以获得预期的结果。例如，可以设想的是，一个、两个、三个……或“N”个数量(其中“N”是任何数字)的多轴运动机构、等离子体焰炬和/或粘合剂施加器可以以任意组合使用。此外，尽管本文中的示例提供了部件的组合，诸如运动机构、等离子体焰炬和粘合剂施加器的组合，但应当理解，这些部件中的一个或多个可以被完全省略、组合成共同的物理设备、和/或被修改。示例包括，例如仅有等离子体焰炬、仅有粘合剂施加器、仅有等离子体焰炬和运动机构、仅有粘合剂施加器和运动机构、仅有等离子体焰炬和粘合剂施加器。
尽管描绘了单个计算设备112，但可以设想的是，可以实现呈任意构型的任意数量的计算设备以实现本文提供的各方面。
多轴机构114、118通常被描绘为具有多个运动自由度(例如，X、Y、Z，绕每个轴线旋转)的多轴运动机构。但是，如先前所讨论的，为了示例性目的描绘了图1的各个部件，并且不旨在限制。例如，可以设想的是，运动机构中的一个或多个可以是X-Y工作台或对实现用于产生本文所提供的结果(例如，施加等离子体、施加粘合剂)的运动程度有效的其它运动机构。
多轴机构114、118与计算设备(如计算设备112)联接。计算设备对控制多轴机构114、118的运动可以是有效的，例如，如通过计算机数字控制(CNC)运动控制。此外，可以设想的是，计算设备对协调各个部件(例如，多轴机构114和等离子体焰炬116)的运动和应用是有效的。此外，虽然计算设备112被描绘为在物理上独立于多轴机构114，但可以设想的是，可以使用任何构型(例如，集成的)。
等离子体焰炬116对于将等离子体施加到部件102是有效的。在示例性方面中，等离子体焰炬是利用多气体组成物(例如，大气空气)形成等离子体的等离子体生成器。例如，可以设想的是，等离子体施加到部件在大气压力下发生，这允许连续地处理(而不是批处理)。在大气条件下生成的等离子体被称为大气压等离子体。等离子体焰炬通过阳极和阴极之间的高电压生成等离子体，等离子体通过等离子体焰炬116上的喷嘴随工作气体(如大气空气)吹出。在一些方面，能量的频率和能量的脉冲模式(例如，能量的单脉冲、能量的双脉冲)可以改变以形成等离子体。可以设想的是，可以实现旋转喷嘴以便以脉冲状的方式施加等离子体，以限制输入到部件102的热量，部件102可能变形或以其它方式负面地影响弹性材料。为了进一步限制热输入的影响，可以设想的是，在示例性方面中，可以实现使用多个等离子体源或反复经过共同的等离子体源的多次通过工具路径(multi-pass tool path)。在示例性方面中，可以调节喷嘴和/或等离子体施加通过的数量以实现所需的表面处理(例如，清洁、活化)，同时保持温度低于预定值。
将等离子体施加到弹性部件导致弹性材料的物理清洁以及活化。这样，与等离子体的施加相关的变量影响材料的清洁和活化。因此，测试已经确定，适当的结果使用特定的变量范围获得。例如，当等离子体焰炬放置在距离部件102的表面20毫米(mm)至40mm的偏移高度外时，不能实现所需的表面处理。特别地，当等离子体焰炬定位在20mm至40mm的偏移高度范围外时，用于鞋类物品的待施加粘合剂的橡胶部件在处理表面上不能实现所需的羰基官能团发展水平。在一个方面中，使用25mm至35mm的偏移高度。在一个方面中，使用35mm至40mm的偏移高度。在所提供的范围外施加等离子体可导致对特定材料的不充分的表面处理。但是，可以设想的是，不同的材料可以在所提供的范围外实现所需的表面处理。此外，可以设想的是，可以调节行进速度和等离子体强度以实现所提供的范围。此外，在示例性方面中，虽然可以在比该范围所提供的更近的距离处实现可用的表面处理(例如，活化和/或清洁)，但等离子体的输入热量值可能超过预定值，这可能导致表面变形、烧毁或其它不期望的结果。
在示例性方面中，等离子体的施加被提供以在部件102的表面上形成羰基官能团(即C＝O)。羰基可以因部件102的表面上的自由基状态(radical state)的形成而产生，而自由基状态的形成是由等离子体施加到表面引起的。表面的自由基状态与氧气反应，如分布在环境空气中或来自等离子体的工作气体的氧气，以形成羰基官能团。羰基的形成可能受到工作气体(例如，为混合气体的大气空气、氧气(例如O2)气体、氢气(例如H2)气体)、行进速度、偏移高度、部件的材料、施加的持续时间、施加的模式以及类似因素的影响。在一方面中，实现了2％至15％的羰基官能团在部件表面(即改变区域)组成上形成。在该范围内，可以实现充分的粘结结合用于例如鞋类物品中。在一方面中，实现了2％至9％的羰基形成为表面组成(surface composition)。换句话说，由于对部件的表面进行一次或多次等离子体施加，所以部件的改变区域中的表面组成增加了至少2％的羰基官能团。如将结合图4讨论的，表面组成与延伸到部件中至少一定距离(例如，渗透深度)的改变区域相关。例如，在实现了10纳米至800纳米的渗透深度的方面中，充分地检测到羰基官能团。因此，在示例性方面中，在部件表面向内延伸10纳米至800纳米的改变区域中实现了羰基官能团至少2％的增加。
除了在改变区域内羰基官能团增加之外，各方面设想施加等离子体以实现改变区域内碳-碳(C-C)键和碳-氢(C-H)键的减少。在一方面中，实现了C-C键和C-H键的27％至17％的减少，这进一步有助于待施加的粘合剂的粘附特性。C-C键和C-H键的改变受到上文所讨论的等离子体施加变量(例如，偏移高度、功率、速度和通过的数量、材料以及类似因素)的影响。基于碳的基团(例如C＝O、C-C、C-H)的百分比的列表是如本文所使用的碳原子百分比。
下表提供了在橡胶等离子体清洁部件的改变区域中发现的碳的组成百分比的数据。对照样品(control sample)中的羰基官能团的百分比记录为0.3％和0.4％。但是，在30mm处的等离子体处理之后，第一测试结果为9.1％的原子组成百分比，并且第二测试结果为8.3％的原子组成百分比。因此，在该示例性数据中，在30mm处施加等离子体，羰基组成增加了8.8％(9.1-0.3)至7.9％(8.3-0.4)。这种羰基官能团在7.9％至8.8％的范围内的增加允许等离子体清洁部件实现所需的粘附特性。类似地，由于在30mm处的等离子体清洁造成C-C键和C-H键从94.2％和94.5％减少到67.3％和70.1％，这提供了C-C键和C-H键组成在27.2％和24.1％范围内的减少。在各方面中，可以设想的是，实现在2％至15％范围内的羰基浓度百分比允许弹性部件具有用于鞋类物品的足够的粘附特性。
前述内容本质上是示例性的，并且限于在示例性弹性橡胶部件上的示例性等离子体焰炬构造，并且在范围上是非限制性的，而本质上是示例性的。
虽然在图1中描绘了单个等离子体焰炬116，但可以设想的是，可以实现多个等离子体焰炬以实现本文的各方面。此外，可以设想的是，共同的等离子体焰炬可以在多次通过工具路径上操作，将等离子体重复施加到部件的一个或多个部分。使用多个等离子体焰炬或由共同的等离子体源重复施加等离子体可以允许部件经历预定的延迟时间，这对于部件的表面保持在预定的温度以下是有效的。保持在一定的温度以下可以限制非预期的或不期望的表面变形。
回到图1，粘合剂施加器120是粘合剂的施加器。当粘合剂施加器120与多轴机构118联接时，计算设备可以控制粘合剂在三维空间上的施加。可以设想的是，粘合剂施加器120是喷雾施加器、刷子施加器、辊子施加器和/或类似物。在示例性方面中，粘合剂在施加等离子体之后施加到部件，该施加等离子体清洁和活化了表面(例如，增加了羰基官能团)以接收粘合剂。
虽然在图1中描绘了设备和部件的具体布置，但应当理解，本文所设想的各方面不限于图1的说明和讨论。例如，可以设想的是，可以实现不同的传送机构、不同的多轴机构和类似物。此外，可以设想的是，可以实现不同数量和不同构型的机构和部件。例如，在示例性方面中，可以使用两个或更多个等离子体焰炬。
根据本文的各方面，图2描绘了示例性弹性部件202的等离子体清洁200。在该示例中，描绘了代表部件202的鞋外底的上表面212(例如，非触地表面)。等离子体焰炬204通常被描绘为具有横跨部件202的多个自由度。等离子体206被描绘为从等离子体焰炬204发射到表面212上。为了讨论的目的，示出了可由计算设备预编程或动态确定的示例性工具路径208。
工具路径208可以以任何方式横跨部件202。在当前示出的示例中，描绘了内侧到外侧的运动路径，用于实现生产时间(throughput time)同时通过等离子体206实现表面制备的目的。在可替代的方面中，可替代地(或另外)可以实现鞋跟到鞋尖或基于周边的工具路径。在示例性方面中，如果不是全部施加粘合剂的话，可以生成允许等离子体施加到表面212的预期施加粘合剂的区域的工具路径208。此外，虽然示出了看似二维的工具路径208，但应当理解，部件202可以是多维的，并且因此工具路径208实际上在三维空间中，以确保在施加等离子体206期间实现合适的偏移高度。在该示例中，等离子体焰炬的大致方向在箭头214的方向(鞋尖到鞋跟的方向)上；但是，应当理解，箭头214可以沿任何合适的方向定向。此外，工具路径208还可以包括指示等离子体强度、施加角度、运动速度等的信息。
区域210代表部件202的等离子体清洁后(例如，用羰基官能团清洁和活化后)的区域。区域210具有比表面212的未经等离子体处理的区域(例如，鞋跟端)大至少2％的组成的羰基官能团百分比。
根据本文的各方面，图3描绘了图2等离子体清洁200的可替代的等离子体清洁300。在该示例中，等离子体焰炬204在部件202的表面212上沿着工具路径208施加等离子体206以形成第一等离子体施加区域210。此外，第二等离子体焰炬304在表面212上遵循工具路径，如工具路径208，以形成第二通过区域310。第二通过区域310是等离子体(如等离子体306)的第二次施加，以进一步清洁和活化表面212。第二次等离子体施加可以允许以减少表面212的热诱导变形或损坏的方式限制等离子体的热输入。例如，在施加等离子体306之前，第二等离子体焰炬304可以延迟预定时间(这可以被考虑到工具路径中)。该引入的延迟可以允许表面212在由等离子体在第二次通过时引入热能之前热稳定或热减少。
虽然在图3中示出了工具路径、部件和计时的具体布置和构型，但其在本质上是示例性的且在本质上不旨在是限制性的。例如，第二次等离子体施加通过可以由提供首次等离子体施加的等离子体焰炬204提供。此外，在示例性方面中，可以设想的是，可以在施加第二次等离子体施加前施加整个第一次等离子体施加。可以设想另外的变型。此外，可以设想的是，在各方面中，可以提供另外的等离子体施加(例如，三次或更多次)。在一些方面中，等离子体施加也可以在特定的区域中并且以不同的速度、高度、角度和强度发生。此外，可以设想的是，可以实现任何操作顺序。例如，在对象的一个或多个区域上可以执行第一次等离子体通过、第一次粘合剂通过、第二次等离子体通过和第二次粘合剂通过。可以执行任何操作顺序。
根据本文的各方面，图4描绘了部件406的横截面透视图400，该部件406具有由于施加来自等离子体源402的等离子体404造成的改变区域408。改变区域408从表面412向内延伸到深度414，深度414可以是10纳米至800纳米。改变区域408是从表面412延伸的区域，其中等离子体改变了材料的组成以增加羰基官能团和/或减少C-C键和C-H键。在示例性方面中，在深度414以下，该组成改变的可检测性是不明显的。改变区域被描绘为具有深度418，在使用本文所提供的参数的示例性方面中，深度418可以在10纳米至800纳米的范围内。例如，在示例性方面中，在等离子体源402的喷嘴和表面412之间的偏移高度416导致改变区域408的深度418。图4未按比例绘制，而是为了讨论的目的示出。
根据本文的各方面，图5描绘了部件506通过粘合剂504与部件502结合的横截面透视图500。在该示例中，根据本文提供的方面，在表面508上等离子体清洁部件506。等离子体清洁和选择用于等离子体清洁的参数导致对表面508的表面处理，该表面处理对于由粘合剂504粘附是有效的，如增加了羰基官能团。应当理解的是，在示例性方面中，如果羰基官能团在所提供的范围内增加，则C-C键和C-H键在所提供的范围外减少，并且本文所提供的其他参数可导致对于粘附目的无效的制备表面。图5的元件未按比例绘制并且仅出于示例性目的示出。可以设想的是，部件502的邻近粘合剂504的表面也可以被等离子体清洁以实现所需的粘附。例如，在示例性方面中，如果部件502是基于EVA的材料(例如，EVA鞋底夹层)，则等离子体清洁可以增强粘合剂504的粘附以与部件506(例如，橡胶鞋外底)结合。
根据本文的各方面，图6描绘了表示用等离子体清洁弹性部件的方法的流程图600。在框602，确定部件的位置。例如，可以设想的是，可以实现视觉系统以捕获部件的图像。位置确定可用于确定用于等离子体源穿过的合适的工具路径同时将等离子体施加到部件。此外，位置的确定可用于识别部分以应用合适的等离子体清洁操作。此外，位置的确定可用于适当地定位用于等离子体施加的一个或多个部件，如将等离子体焰炬相对于部件定位在合适的相对位置处。合适的位置可以包括高度偏移范围以通过等离子体实现在部件上的合适的表面处理。可以结合计算设备和/或一个或多个传感器(例如，接近传感器)来进行位置的确定。
在框604，等离子体焰炬被定位。等离子体焰炬的定位可以由控制多轴机构(例如，多个自由度的机械手)的计算设备来辅助。等离子体焰炬的定位可以将等离子体焰炬定位在距离部件的表面预定的偏移高度处，例如在20mm至40mm、25mm至35mm和/或35mm至40mm的偏移高度范围内。
在框606，等离子体施加到部件。在示例性方面中，等离子体焰炬可以以特定的强度和/或以特定的施加速率(例如，速度)沿着特定的三维空间(例如，工具路径)将等离子体引导到部件。如框608所描绘的，将等离子体施加到弹性部件在从表面延伸到部件中的改变区域中生成羰基。在一方面中，基于与等离子体施加相关联的参数和部件材料的参数，确定羰基的生成。例如，等离子体的工作气体、等离子体源的喷嘴、等离子体源的偏移高度、等离子体施加的速度、工具路径和类似物都影响羰基的形成，羰基的形成可根据参数显著地变化。此外，诸如橡胶材料的材料对等离子体施加的参数的响应与其他材料(例如，金属、硅和类似物)不同，这导致不同的官能团形成和组成。另外，在示例性方面中，由于使用等离子体进行表面处理，在粘合剂的粘附性改善的方面中，已经发现，羰基在所提供的范围内的增加提供了有效的粘附结果。
在框610，粘合剂施加到部件。粘合剂可以是对于将部件与期望的配合部件(如鞋的鞋底夹层)结合有效的任何材料。例如，在示例性方面中，粘合剂是对于将已经进行等离子体处理的橡胶鞋外底与EVA鞋底夹层结合有效的胶水。粘合剂可以由粘合剂施加器和多轴机构施加，该粘合剂施加器和多轴机构可以部分地由计算设备控制。
尽管结合图6以示例性顺序描绘了具体的步骤，但应当理解的是可以实现另外的或可替代的步骤。此外，在示例性方面中可以省略所列举步骤中的一个或多个。此外，可以设想的是，可以实现部件/工具和步骤的任意组合。
根据本文的各方面，图7描绘了表示用等离子体清洁弹性部件的方法的流程图700。在框702，捕获部件的图像。该图像可用于识别特定部件以及生成使等离子体源在施加等离子体时穿过的适当的工具路径。可以将图像提供给计算设备，该计算设备可响应于用于处理图像的执行指令以识别部件和/或开发适当的工具路径。如在框704中所描绘的，生成工具路径。可以考虑所提供的限制(例如，一般工具路径)结合源自捕获图像的部件具体信息(例如，定向、位置、公差变化以及类似信息)由计算设备生成工具路径。如先前所讨论的，工具路径可以包括对使等离子体源和部件表面之间保持所需的距离有效的高度偏移。
基于工具路径，可以实现与多轴机构相连的计算设备，以使等离子体焰炬相对于部件定位，如定位在用于工具路径的空间中的初始点处，如在框706处所指示的。该位置可以包括用于适当地施加等离子体的X、Y和Z坐标以及沿着任意轴线的旋转角度。在框708处，在等离子体源沿着工具路径移动时等离子体施加到部件。在示例性方面中，移动等离子体源而不是仅移动部件可以允许以更快的生产率更加适当地施加等离子体。在框710处，在部件的改变区域内形成羰基官能团以增强部件的粘附特性以及在示例性方面中消除化学清洁和涂底。此外，在框712处，在改变区域中的C-C键和C-H键减少，以进一步增强部件的粘附特性。为了限制热输入并且减少部件上的热应力，可以实现多次等离子体施加以在部件上实现所需的表面制备水平。如果即将提供另外的等离子体施加，则判定框714返回到框706。当返回到框706后，可以设想的是，在示例性方面中可以实现不同的等离子体源或可以再次使用相同的等离子体源。
如果在判定框714不施加另外的等离子体施加，则该方法前进到框716，在框716，粘合剂施加到部件。粘合剂可以施加到整个等离子体清洁表面或其可以选择性地施加。此外，在示例性方面中，可以设想的是，粘合剂可以在计算设备和/或多轴机构的控制下施加。在框718，部件与第二部件配合。部件的配合是部件与粘附两个部件的粘合剂的组合。配合可以手动地或以自动方式进行。在示例中，配合是鞋底夹层部分与鞋外底部分的对齐和接合以形成鞋底部单元。
尽管结合图7以示例性顺序描述了具体的步骤，但应当理解的是，也可以实现另外的或可替代的步骤。此外，在示例性方面中可以省略所列举步骤中的一个或多个。
从上文可以看出，本发明是一项很适合于达到上文所阐述的所有目标和目的以及其它优点的发明，该优点是明显的并且是结构固有的。
应理解的是，某些特征和子组合具有实用性并且可以被采用而不参考其他特征和子组合。这是由权利要求的范围所预期的并且落入权利要求的范围内。
虽然彼此结合地讨论了具体的元件和步骤，但应理解，本文中所提供的任何元件和/或步骤设想为可与任何其它元件和/或步骤组合，而不管任何其它元件和/或步骤的明确规定，同时仍落入本文中所提供的范围内。由于许多可能的实施方案可以由本公开形成，而不背离本公开的范围，因此应理解，本文中所陈述的或附图中示出的所有内容被解释为说明性的而非限制性意义。
如本文中所使用的并且结合下文所列出的权利要求，术语“权利要求中的任一项”或所述术语的类似变型旨在被解释为使得权利要求的特征可以以任何组合形式组合。例如，示例性权利要求4可以指示权利要求1至3中的任一项的方法/装置，这旨在被解释为使得：权利要求1和权利要求4的特征可以组合；权利要求2和权利要求4的元素可以组合；权利要求3和权利要求4的元素可以组合；权利要求1、2和4的元素可以组合；权利要求2、3和4的元素可以组合；权利要求1、2、3和4的元素可以组合以及/或其它变型。此外，术语“权利要求中的任一项”或所述术语的类似变型旨在包括“权利要求中的任何一项”或该术语的其它变型，如上面所提供的示例中的一些所指示的。

Claims (20)

1.一种用等离子体清洁弹性部件的方法，所述方法包括：确定弹性部件的位置；将等离子体施加到所述弹性部件的表面；由于所述等离子体施加，在从所述表面延伸到所述弹性部件中的改变区域内形成羰基官能团，所述羰基官能团导致所述改变区域的组成的2％至15％的碳原子百分比浓度；并且在形成所述羰基官能团之后，将粘合剂施加到所述表面。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述位置的确定包括捕获所述弹性部件的图像。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括根据所捕获的图像生成用于等离子体焰炬穿过的三维运动路径。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，还包括将所述等离子体焰炬定位在离所述弹性部件的表面20毫米至40毫米的偏移高度范围内。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述偏移高度范围为35毫米至40毫米。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中所述等离子体是基于多气体的等离子体。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，还包括，由于所述等离子体施加，将所述改变区域中的碳-碳键和碳-氢键的碳原子百分比组成减少28％到17％的范围。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中所述改变区域从所述表面延伸到所述弹性部件中10纳米至800纳米。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中所述羰基官能团导致用于所述改变区域的组成的2％至9％的碳原子百分比浓度。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其中相对于施加所述等离子体之前的组成，所述羰基官能团增加了所述改变区域的所述碳原子百分比组成的至少2％。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，还包括，在施加所述粘合剂之前，对所述表面施加第二次等离子体施加。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二次等离子体施加由所述等离子体焰炬施加。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二次等离子体施加由不同于所述等离子体焰炬的第二等离子体焰炬施加。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括，从施加首次等离子体施加起，将所述第二次等离子体施加延迟至少限定的时间。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的方法，还包括，在施加所述粘合剂之后，将第二部件与所述表面配合。
16.根据权利要求1至15中的任一项所述的方法，其中所述第二部件由EVA形成。
17.根据权利要求1至16中的任一项所述的方法，其中所述弹性部件由橡胶形成。
18.根据权利要求1至17中的任一项所述的方法，其中所述弹性部件是鞋类物品的鞋外底部分。
19.一种等离子体清洁系统，所述系统包括：等离子体焰炬；与所述等离子体焰炬联接的多轴传送机构，所述多轴传送机构能够将所述等离子体焰炬定位在离弹性部件的表面预定的偏移高度范围内；粘合剂施加器；和计算机可读介质，其具有包含在其上的指令，当所述指令由处理器执行时：控制所述等离子体焰炬和所述多轴传送机构以将等离子体施加到所述表面，同时保持所述偏移高度范围，并且在从所述表面延伸到所述弹性部件中的改变区域中形成羰基官能团，所述羰基官能团导致所述改变区域的组成的2％至15％的碳原子百分比浓度；并且控制所述粘合剂施加器将粘合剂施加到所述表面。
20.根据权利要求19所述的等离子体清洁系统，还包括与第二多轴传送机构连接的第二等离子体焰炬，所述计算机可读介质还具有控制所述第二等离子体焰炬和所述第二多轴传送系统的指令，所述第二等离子体焰炬和所述第二多轴传送系统与所述等离子体焰炬和所述多轴传送机构相关联。
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