CN107922791B - 对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法。制品的制造依赖于将两个或更多个组件结合在一起以形成所述制品的一些形状，例如与鞋帮结合的鞋底。所述结合可通过被施加到基底的表面的粘合剂颗粒来实现。粘合剂颗粒通过例如激光器阵列等具有多个能够独立控制的能量发射器的受控能量源而被选择性地熔化到基底。选择性地施加激光能量使得能够在基底上形成特定的粘合剂颗粒的几何结构。具有熔化的粘合剂颗粒的基底与另一组件紧密配合，从而使得所述熔化的粘合剂颗粒将第一基底与第二组件结合在一起。

Description

对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法
技术领域
本发明的各个方面涉及一种使用施加到粘合剂颗粒的能量将所述粘合剂颗粒选择性地熔化到非金属基底以最终用作与另一组件进行粘合的粘合剂的粘合剂施加技术。
背景技术
可使用各种技术将组件耦合在一起。举例来说，可对旨在与另一基底进行结合的第一基底(例如，材料)的至少一个表面施加粘合剂。粘合剂可通过物理结合(physicalbond)和/或化学结合(chemical bond)将所述两个基底结合在一起。使用粘合剂将两个基底结合在一起的方法可用于任何工业中。举例来说，将两个基底结合在一起的方法被扩展到例如航空工业、汽车工业、航海工业、工业用品工业、日用消费品工业、服装工业、及鞋类工业中。
出于介绍背景的目的，阐述例如鞋等示例性鞋类制品。典型的鞋包括鞋帮(upper)及鞋底结构(sole structure)。鞋底结构依次可包括中底(midsole)及外底(outsole)。尽管论述单独的中底与外底，然而也预期所述鞋底结构可被形成为使得所述中底与所述外底仅为共同形成的结构的多个区。出于参考目的，可将示例性鞋划分成三个大致区或区域：脚前段或脚趾区、脚中段区、及脚跟区。鞋还包括横向侧(lateral side)及近中侧(medialside)。所述横向侧在处于正被穿着配置(as-worn configuration)中时大致沿用户的脚的横向侧延伸。所述近中侧在处于正被穿着配置中时沿用户的脚的近中侧延伸。所述横向侧及所述近中侧不旨在划清鞋的具体区域。相反，其旨在表示出于参考目的在以下论述中使用的鞋的大致区域。举例来说，近中侧与横向侧可在脚趾区附近在套头(toe box)的相对两侧处汇合。相似地，预期近中侧与横向侧也可在接近脚跟区的跟腱加强部(Achillesreinforcement)的相对两侧处汇合。因此，根据鞋的设计及构造，用语近中、横向、脚趾、脚跟等大致是指近似位置且不具有限定性。
鞋类制品的鞋帮部分一般被固定到鞋底结构且界定用于接纳脚的空腔。如上所述，鞋底结构可包括外底及中底。外底形成鞋底结构的触地表面。中底大致定位在鞋帮与外底之间。外底和/或中底可由例如橡胶、皮革、或聚合物泡沫材料(例如聚氨基甲酸酯(polyurethane)或乙烯-乙酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate，EVA))等传统材料形成。外底可与中底一体地形成，或者所述外底可被贴合到所述中底的下表面。
用于构造鞋类制品的传统制造技术可能依赖于对鞋底结构的顶表面(例如，中底部分的顶表面)和/或鞋帮部分的底表面刷涂或施加液体粘合剂。此种粘合剂施加方式可能会造成问题，原因是需要足够量的粘合剂以在鞋底结构与鞋帮之间形成充分的结合，但过多的粘合剂可能增加重量、成本且潜在地使外表不美观。
发明内容
提供此发明内容是为了以简化形式介绍以下在具体实施方式中进一步阐述的一系列所选概念。此发明内容并非旨在识别所主张主题的关键特征或必不可少的特征，也并非旨在用于帮助确定所主张主题的范围。
各个方面大致来说涉及粘合剂颗粒，所述粘合剂颗粒被选择性地熔化在鞋类制品组件上，如此使得被选择性地熔化的粘合剂颗粒可随后接着被加热以用于将所述组件与另一组件结合在一起。举例来说，一种对鞋类制品组件施加粘合剂颗粒的方法可包括：对鞋类制品组件的一部分施加粘合剂颗粒，如此使得具有多个能够独立控制的激光能量发射器的激光器对粘合剂颗粒及鞋类组件选择性地施加激光能量以将所述粘合剂颗粒及所述鞋类组件选择性地熔化。此种选择性地施加激光能量会将粘合剂颗粒的熔化部分形成为所期望几何图案，所述所期望几何图案在将组件结合在一起与高效利用所述粘合剂颗粒两方面上均有效。在选择性地施加激光能量之后，从鞋类组件移除所施加粘合剂颗粒的未熔化部分，所述未熔化部分被潜在地用于随后再施加到另一组件上。此外，在示例性方面中，在移除所施加粘合剂颗粒的未熔化部分之后，在示例性方面中对熔化的粘合剂颗粒施加热能量以将鞋类组件与第二鞋类制品组件结合在一起。
附图说明
以下参照附图详细阐述本发明，在附图中：
图1根据本发明的各个方面示出用于鞋类制品的组件接收以选择性施加的方式施加在所述组件上的激光能量来将粘合剂颗粒选择性地熔化的示例性过程；
图2根据本发明的各个方面示出沿图1所示的线2-2截取的剖视图；
图3根据本发明的各个方面示出用于鞋类制品的组件接收施加在所述组件上的选择性激光能量来将粘合剂颗粒选择性地熔化的与图1相似的示例性过程；
图4根据本发明的各个方面示出沿图3所示的线4-4截取的剖视图；
图5根据本发明的各个方面示出在图3中被识别为聚焦区5的聚焦图；
图6根据本发明的各个方面示出沿图5所示的线6-6截取的剖视图；
图7根据本发明的各个方面说明具有熔化的粘合剂颗粒的鞋底组件，所述具有熔化的粘合剂颗粒的鞋底组件被示出成在与鞋帮组件紧密配合之前被启用；
图8根据本发明的各个方面示出鞋帮组件与鞋底组件在进行紧密配合之前接收热能量的第二实例；
图9根据本发明的各个方面示出启用熔化的粘合剂颗粒来将鞋帮组件与鞋底组件结合在一起的替代性方法；
图10根据本发明的各个方面说明对用于鞋类制品的组件施加粘合剂颗粒的方法的表示形式；
图11根据本发明的各个方面示出用于鞋类制品的组件接收以选择性施加的方式施加在所述组件上的激光能量来将粘合剂颗粒选择性地熔化的示例性过程，其中激光源及颗粒分布器相对于所述制品移动；
图12根据本发明的各个方面示出用于鞋类制品的组件接收以选择性施加的方式施加在所述组件上的激光能量来将粘合剂颗粒选择性地熔化的示例性过程，其中所述制品相对于激光源及颗粒分布器移动；
图13根据本发明的各个方面示出示例性可变激光源；
图14根据本发明的各个方面示出替代性示例性可变激光源；
图15根据本发明的各个方面示出激光能量发射器的第一示例性可变配置被启用及禁用的图14所示可变激光源；
图16根据本发明的各个方面示出激光能量发射器的第二示例性可变配置被启用及禁用的图14所示可变激光源。
具体实施方式
各个方面大致来说涉及粘合剂颗粒，所述粘合剂颗粒被选择性地熔化在基底上，如此使得被选择性地熔化的粘合剂颗粒可随后接着被加热以用于将所述基底与另一组件结合在一起。举例来说，一种对基底施加粘合剂颗粒的方法可包括：对鞋类制品组件的一部分施加粘合剂颗粒，如此使得具有多个能够独立控制的激光能量发射器的激光器阵列对粘合剂颗粒及鞋类组件选择性地施加激光能量以将所述粘合剂颗粒及所述鞋类组件选择性地熔化。此种选择性地施加激光能量会将粘合剂颗粒的熔化部分形成为所期望几何图案，所述所期望几何图案在将组件/基底结合在一起与高效利用所述粘合剂颗粒两方面上均有效。在选择性地施加激光能量之后，从基底移除所施加粘合剂颗粒的未熔化部分，所述未熔化部分被潜在地用于随后再施加到另一组件上。此外，在示例性方面中，在移除所施加粘合剂颗粒的未熔化部分之后，在示例性方面中对熔化的粘合剂颗粒施加热能量以将基底与第二基底结合在一起。
各个方面还提供一种鞋类制品组件，例如鞋底部分。所述组件包括表面，例如中底脚支撑表面或中底侧壁内表面。所述组件被改造成(例如，被形成为或大小被确定成)形成鞋类制品的至少一部分。所述组件还具有与组件表面呈接触关系的粘合剂颗粒。粘合剂颗粒形成熔化区与第二未熔化区二者。熔化区是对粘合剂颗粒选择性地施加来自具有多个能够独立控制的激光能量发射器的激光源的激光能量以将所述粘合剂颗粒熔化的结果，此使得所述熔化区在组件表面上形成为特定几何图案。未熔化区是未被足够地施加例如激光能量等热能量且因此未熔化的粘合剂颗粒的一部分。粘合剂颗粒在熔化区中与所述组件熔化在一起，且所述粘合剂颗粒在未熔化区中不与所述组件熔化在一起。在组件表面上未熔化区实质上由熔化区定界。在示例性方面中，由熔化区形成的几何图案实质上形成围绕未熔化区的周边，使得所述表面的适当部分能够具有熔化区而无需使整个所述表面具有所述熔化区。换句话说，通过选择性地施加激光能量，可形成环绕粘合剂颗粒的未熔化区的熔化区。
图1根据本发明的各个方面示出用于鞋类制品的组件102接收施加在组件102上的选择性激光能量110来将粘合剂颗粒202选择性地熔化的示例性过程100。鞋类制品是旨在被用户的脚穿着的制品。鞋类制品的实例包括但不限于靴子、鞋、凉鞋等。因此，预期本文中所提供的各个方面可应用于任何鞋类制品，例如鞋。尽管在本说明通篇中论述鞋类制品，然而应用于鞋类制品的概念本质上是示例性的，在一些方面中旨在应用到鞋类制造之外的领域。如在背景技术中所提供，鞋类制品可由一定数目的组件(例如，各别的构件及构件的集合)形成。举例来说，鞋底可为中底与外底的组合。相似地，鞋帮可为用于形成所述鞋帮的材料的组合。因此，提及“组件”是预期存在各别的构件与构件的集合二者。在示例性方面中，组件是鞋类制品的中底部分。另外，在示例性方面中，组件是鞋类制品的鞋帮部分。根据此种理解，出于说明性目的，图1至图6主要示出鞋底部分。然而，预期可作为替代对本文中所提供且参照图1至图6所具体论述的各种概念提供例如鞋帮等其他组件。
在此示例性方面中，组件102是具有表面104的鞋底部分。表面104是组件102的脚支撑表面，所述脚支撑表面被大致阐述为相对于重力方向来说大致水平。换句话说，表面104会有效地阻止粘合剂颗粒因重力而移动。表面104的此种取向与将在下文中在图7及图8中论述的非水平表面(例如，中底侧壁)相反。
沉积构件106被示为将粘合剂颗粒202沉积或施加到表面104上。沉积构件106在本质上是示例性的且预期存在任意的施加粘合剂颗粒202的方式。举例来说，在示例性方面中，例如气动式喷雾器(air-powered sprayer)等气动施加器(pneumatic applicator)可以如下方式施加粘合剂颗粒：所述方式使得所述粘合剂颗粒以相对均匀的方式施加到非水平表面。沉积构件106旨在说明沉积构件可在相对于表面104而在例如以下方向上穿过或以另一种方式移动时施加粘合剂颗粒202：脚跟到脚趾方向、脚趾到脚跟方向、横向到近中方向、近中到横向方向、或特定沉积路径。此外，在所说明实例中沉积构件106被示出成横跨表面104的实质性宽度来沉积粘合剂颗粒202；然而，预期对所述粘合剂颗粒的施加可为更加集中或聚集的施加，例如将在下文中在图3处示出。
在示例性方面中，预期例如静电粉末施加器等沉积构件可以带静电荷的方式沉积粘合剂颗粒。使用静电荷的此种施加可使得能够非水平地施加及维持粘合剂颗粒，直到所述粘合剂颗粒随后发生选择性熔化。此外，预期静电荷会减少未被维持在表面上的粘合剂颗粒的量，此会实现制造效率。在示例性方面中预期在组件上不施加或以另一种方式使用传统上会形成用于吸引带静电荷的粘合剂颗粒的接地接受器(grounded receptor)的导电流体或其他材料。相反，例如鞋底部分等组件可由本质上作为足够用来吸引及维持带静电荷的粘合剂颗粒的底层(ground)的材料形成。这样一来，可实现制造工艺效率，原因是无需施加及固化导电流体的单独步骤也仍会在被适宜地选择的组件材料(例如，用于形成中底的发泡材料)与带静电荷的粘合剂颗粒之间实现足够的吸引。
在示例性方面中，本文中所提供的粘合剂颗粒可为粉末状材料。举例来说，预期粘合剂颗粒包括：热塑性聚氨基甲酸酯(thermoplastic polyurethane)(“TPU”)；乙烯-乙酸乙烯酯(“EVA”)；或者聚烯烃材料。在示例性方面中，粘合剂颗粒可具有处于4与140之间、20与100之间、或70与90之间的网眼大小(mesh size)。在示例性方面中，进一步预期粘合剂颗粒具有处于50摄氏度到130摄氏度的范围内的熔融温度(melting temperature)，原因是此温度是所选择鞋类制品组件可接纳粘合剂颗粒且被熔化的运行温度。更具体来说，在示例性方面中，预期熔融温度为60摄氏度到90摄氏度或者60摄氏度到80摄氏度以实现本文中所提供概念的所期望可制造性。可根据以下因素来选择粘合剂颗粒：所期望结合强度、组件材料、和/或将被结合所述组件的第二鞋类制品组件材料。
根据上面将被结合所述粘合剂的材料，预期在粘合剂熔融温度与上面将被施加所述粘合剂的材料的熔点之间可存在各种温度范围。举例来说，粘合剂熔融与基底(例如，上面将熔融有所述粘合剂的组件)之间的范围可小于160摄氏度。举例来说，如果基底为可具有处于120摄氏度与220摄氏度之间的熔点的TPU或Pebax(即，聚醚嵌段酰胺共聚物)，则粘合剂具有处于60摄氏度与80摄氏度之间的熔融温度。相似地，在所建议的所述范围内，在示例性方面中，基底的熔融温度与粘合剂的熔融温度之间的差可低至40摄氏度。
预期会使用其他基底材料。举例来说，为热固性材料的基底，所述热固性材料在给定温度下不会熔融而是将在所述给定温度下燃烧。实例可包括橡胶(例如，具有硫或过氧化物硫化交联(peroxide cured crosslink)的热固性橡胶)、交联聚烯烃泡沫(例如，EVA、丁烷系嵌段共聚物、辛烷系共聚物、其混合物)、热固性聚氨基甲酸酯泡沫(例如，聚酯、聚醚、聚己内酯)、或热固性聚氨基甲酸酯弹性体(例如，聚酯、聚醚、聚己内酯)。进一步预期这些材料中的每一者可具有不同的硬度。举例来说，热固性橡胶及热固性聚氨基甲酸酯弹性体可具有为55邵氏硬度(Shore A)到75邵氏硬度的硬度范围。此外，预期这些基底材料可具有密度范围。举例来说，在示例性方面中，交联聚烯烃可具有小于0.35g/cc的密度且热固性聚氨基甲酸酯泡沫可具有小于0.40g/cc的密度。尽管列举了具体材料且也指示了具体特性，然而应理解，这些在本质上是示例性的且不对本文中所提供方面的应用构成限制。
在将粘合剂颗粒202沉积或施加到表面104(或任意表面)上之后，从激光器108选择性地施加激光能量以使所述粘合剂颗粒的温度抬升到至少所述粘合剂颗粒的熔融温度。激光器108可为任意类型的激光器，只要所述粘合剂颗粒、所述组件、及所述激光器的频率/功率可兼容而使得将所述粘合剂颗粒及所述组件熔化即可。举例来说，具有200额定瓦数(watt rating)的CO2激光器可与基于将被覆盖的表面积而调整的各种设定、粘合剂颗粒的类型、及形成所述组件的材料一起使用。速度、功率、频率、补位(fill gap)、及摆动(wobble)皆可通过对于选择性地施加激光能量来说有效的示例性系统来调整。此外，预期激光器可为形成处于例如980纳米(nm)左右等近红外(near infrared)(“NIR”)光谱中的能量的二极管激光器。选择处于NIR光谱中的激光器可使得能够选择性地且优先地加热一种材料而非另一种材料。举例来说，预期在所述粘合剂颗粒中可包含在NIR光谱中有效的掺杂剂以增强从由经掺杂的所述粘合剂颗粒所感知的给定激光能量进行的热能量产生过程。此种掺杂剂可使得能够视需要而更多地吸收能量且以差异化方式对组件与粘合剂颗粒进行加热，以实现不同的熔融温度从而完成熔化/结合。预期在示例性方面中所述激光器可在800nm到2000nm的频率范围内运行以实现对激光能量的所期望施加。
激光功率的选择性地施加可通过以所期望位置顺序具体地定位激光能量110(例如，激光束)以产生特定的几何形状(例如图1中所大致示出的杂乱图案)来实现。选择性地施加激光能量的过程与对粘合剂颗粒的整体总体地施加热能量的过程相反，而是作为替代，所述粘合剂颗粒的仅一些部分会被暴露至所述激光能量。换句话说，选择性地施加激光能量使得能够在所沉积粘合剂颗粒的更大集合内形成特定几何构造来作为熔化部分。此种特定几何构造可在所述粘合剂颗粒被用作与另一组件进行结合的结合剂时优化所述粘合剂颗粒的定位、数量、及所得效果。
选择性地施加激光能量的实例可包括引导所述激光能量以在中底侧壁上形成周边，使得粘合剂颗粒熔化在所述中底侧壁上以在鞋帮上的咬合线(bite line)附近形成适宜的结合层。换句话说，预期激光能量可被选择性地施加以形成对于将中底的侧壁结合到鞋帮来说有效的周边(此未必会使中底的整个周边延伸)，例如50毫米到3厘米宽的结构。还预期除所述实质周边以外或作为所述实质周边的替代形式，存在通过对中底的脚支撑表面选择性地施加激光能量而形成的几何结构。所述几何结构可被形成为使得未熔化的粘合剂颗粒部分实质上由熔化的粘合剂颗粒定界(例如，环绕在边缘上)。被定界的几何构造的非限制性实例包括如将在下文中论述的由对未熔化区204进行定界的熔化区206形成的所示出杂乱构造。还预期选择性地施加激光能量会形成其他几何结构，例如有机结构及重复图案。通过选择性地施加激光能量而形成的结构是基于由计算系统所提供的输入及指令而形成的用于以下目的一个结构：对所界定的第一位置施加特定激光能量，同时有意地避免对组件上的第二位置施加激光能量。
对粘合剂颗粒选择性地施加激光能量可用于生成一定数目的熔化的及未熔化的粘合剂粉末区域的几何构造。举例来说，预期在激光的线性行进方向上，处于连续行进方向上的第一部分可使用激光能量来熔化，所述线性行进方向的后续部分不熔化(例如，所施加的激光能量不足或未施加激光能量)，且最终沿相同的线性行进方向的另一部分通过选择性地施加激光能量而熔化。这样一来，对粘合剂粉末选择性地施加激光能量会有效地形成熔化粘合剂粉末区及未熔化粘合剂粉末区，此会形成不选择性地施加激光能量便无法实现的结合有粘合剂的区域及不结合有粘合剂的区域。
选择性地施加激光能量可通过与激光器机械地耦合的计算机控制运动机构(例如，X-Y传动定位系统(X-Y gantry system))来完成。另外，预期选择性地施加激光能量可通过使用镜式检流计(mirror galvanometer)在特定位置处有效地引导激光能量以实现选择性地形成的熔化粘合剂颗粒区来完成。另外，如图11至图16中所示出，激光源可包括多个能够独立控制的激光能量发射器(例如，多个激光二极管)，且所述多个能够独立控制的激光能量发射器基于相对于基底的相对位置来选择性地启用及禁用所述多个激光发射器中的每一者。在此实例中，随着激光源或基底中的一者相对于另一者而移动，各别激光能量发射器的激光能量会根据所述基底的所确定位置来选择性地施加所述激光能量。无论被实做成具体引导激光能量光束的系统如何，预期在计算机可读取媒体上实施有计算机可执行指令的计算系统会有效地控制所述引导机构，以基于针对与所述引导机构及所述激光器相关联的位置、功率、速度、摆动、频率以及其他可调整因素的预定指令来有效地且选择性地将粘合剂颗粒熔化。
如在本发明的各个方面中预期，具体引导激光能量以及对功率、速度、摇摆、及频率进行控制会提供选择性地施加热熔融粘合剂的能力，此比施加热熔融粘合剂的替代性方法高级。举例来说，一些系统可依赖于对待结合组件施加导电液体且施加会被静电性地吸引到所述导电液体的带电荷热熔融粘合剂颗粒，此使得除了通过调处对所述组件施加导电液体的过程以外不能够为选择性地定位所述粘合剂颗粒提供高效机会，这样可能使得不能够从所述粘合剂颗粒形成特定几何结构，且不能够对所得结构进行所期望水平的控制。在基底上施加涂层的替代性方法对所述基底的表面使用扫描式激光束以将所述基底加热到足够随后使热熔融粘合剂熔融的温度，而无需使激光能量与所述热熔融粘合剂直接相互作用。此实例预期使用来自激光器的能量来将基底表面加热到足够实现如下效果的温度：在所述基底上沉积有粉末状材料时，所述粉末状材料会熔化而无需直接接收激光能量。这样一来，基底被加热到足够使随后沉积的粉末因残留的热能量而熔融在所述基底上的温度。在示例性方面，对基底的加热及粘合剂颗粒缺乏选择性熔化性(selective fusibility)使得无法提供制造鞋类制品(例如将粘合剂颗粒选择性地熔化到非金属基底)所需的所期望效率。
如图1中所示出，在此实例中，在沉积粘合剂颗粒之后，激光器108及经选择性引导的激光能量110使粘合剂颗粒的一些部分熔化在一起且与组件102熔化在一起。尽管经引导的激光能量110在图1中被示出成均匀的激光施加，然而在实际中，激光能量110可为具有对于将适宜量的粘合剂颗粒熔化来说有效的几何特性(例如，大小、外形)的聚焦光束(focused beam)。所得熔化区206横跨组件102的一个或多个表面延伸，从而形成可最终作为用于将组件102与另一组件结合在一起的结合结构。由于激光能量110是被选择性地施加，因此温度未因激光能量110而增大到熔融温度的粘合剂颗粒的一部分保持未熔化(例如，未通过以升高到至少熔融温度的方式进行的熔化工艺与相邻颗粒结合的颗粒构造)构造，如由未熔化区204所表示。在此实例中，未熔化区204定界在熔化区206之间；然而，在替代性方面中，未熔化区204可不由熔化区定界。
图2根据本发明的各个方面示出沿图1所示的线2-2截取的剖视图。组件102被示出成从脚跟端朝脚趾端延伸。沉积构件106被示出成将粘合剂颗粒202作为自由流动粉末200来沉积，自由流动粉末200是随着沉积构件106从脚跟端朝脚趾端穿过组件102而通过重力、压力、或在静电粘合的帮助下沉积。所沉积粘合剂颗粒202的厚度可为任何厚度，例如厚度为1毫米到3毫米。预期所沉积材料的厚度可在被施加所述材料的组件的不同位置处改变。此种厚度差异可使粘合剂颗粒实现不同的最终结合特性从而实现功能性优点。
激光器108在组件102上的特定位置处投射激光能量110以在此位置处将粘合剂颗粒选择性地熔化，同时在不作为所述激光能量的热投射目标的位置处使粘合剂颗粒保持未熔化状态。这样一来，与未熔化区204相似，熔化区206被示出成处于粘合剂颗粒内。
如前面所论述，预期可通过选择性地施加会使粘合剂颗粒熔化的激光能量来形成熔化的粘合剂颗粒及未熔化的粘合剂颗粒的任何几何结构。此外，如将在图3至图4及图11至图16中示出，预期可使用各种施加技术、设备及方法来选择性地熔化及施加粘合剂颗粒。同样如前面所论述，在示例性方面中，预期可实作静电施加技术以广泛地施加或选择性地施加粘合剂颗粒。
图3根据本发明的各个方面示出用于鞋类制品的组件102接收施加在组件102上的选择性激光能量110来将自由流动粉末200(其也可被称作粘合剂颗粒200)选择性地熔化的与图1相似的示例性过程。然而，作为本文中所提供方面的替代性选项，在图3中，激光器109与沉积构件107协同运动，使得对粘合剂颗粒的施加与对激光能量的选择性施加成为近似同时进行的工艺。
激光能量110对于将粘合剂颗粒200熔化到组件102从而使得在粘合剂颗粒200与组件102之间形成物理结合和/或化学结合来说是有效的。此工艺会确保在恰当位置中及在经优化的几何结构中施加用于将两个或更多个组件结合在一起的粘合剂。如将在下文中论述，可随后加热或以另一种方式启用熔化的粘合剂颗粒以再次使所述粘合剂颗粒抬升到至少熔融温度，使得上面熔化有所述粘合剂颗粒的组件随着所述粘合剂颗粒在和第一组件及第二组件接触时固结而在功能上与所述第二组件结合在一起。
图4根据本发明的各个方面示出沿图3所示的线4-4截取的剖视图。由于粘合剂颗粒200被施加到表面104，因此来自激光器109的激光能量110将粘合剂颗粒选择性地熔化在一起且熔化到组件102，从而得到熔化的粘合剂颗粒的所期望几何结构，例如熔化区206。由于激光能量是被选择性地施加，因此所述粘合剂颗粒的一些部分(例如，未熔化区204)保持未熔化，以便随后被从表面104移除。
图5根据本发明的各个方面示出在图3中被识别为聚焦区5的聚焦图。具体来说，熔化区206表示舱口状几何结构(hatch-like geometric structure)，所述舱口状几何结构对于至少局部地环绕未熔化区204来说是有效的。由于选择性地施加激光使得在熔化其他区的同时能够让粘合剂颗粒的一些部分保持未熔化，因此可在后来对组件进行的施加中循环利用所述未熔化部分。此外，由于对粘合剂颗粒的施加可与对试剂或其他化学品的添加一起执行以在熔化之前提供临时结合，因此这些附加的试剂和/或化学品不会影响未熔化的粘合剂颗粒的循环利用能力。
图6根据本发明的各个方面示出沿图5所示的线6-6截取的剖视图。在此实例中，粘合剂颗粒的未熔化部分已被移除以暴露出熔化区206。这样一来，粘合剂颗粒被熔化到组件102，使得所述粘合剂颗粒在表面104上形成经耦合几何结构。熔化的粘合剂颗粒的几何结构可在表面104上方延伸预定高度，例如1mm到3mm。此外，可调整宽度或其他几何配置以提供不同等级的粘合剂颗粒从而在各组件之间实现所期望结合水平。
如前面所提供，位于第一组件(例如，鞋底)上的熔化的粘合剂颗粒被用于随后将此组件与另一组件(例如，鞋帮)结合在一起。因此，选择性地施加激光能量使得能够完成选择性地定位粘合剂颗粒以最终用于将两个或更多个组件结合在一起。尽管已将粘合剂颗粒论述为可经历多次状态改变(例如，从固体变为液体，从液体变回固体，再从固体变为液体)的热成形型材料(thermoform type material)，然而在一些方面中可期望添加试剂(例如，交联剂)以得到热固性材料(例如，反应性热熔融粘合剂)。
然而，如果实作其中出于在施加第二组件之前形成几何结构的目的而加热粘合剂颗粒的工艺、如果交联剂是在对激光能量的此首次施加之前被引入，则所述粘合剂颗粒将不适合于在未来进行加热以在所述两个组件之间实现结合。因此，在示例性方面中，如果交联剂将被引入到热塑性材料，则所述交联剂是在形成粘合剂颗粒几何结构之后引入。交联剂的实例可包括经包封异佛尔酮二异氰酸酯(isophorone diisocyanate)(“IPDI”)三聚物。交联剂可作为水系分散体(water-based dispersion)被施加，所述水系分散体会在低于所述试剂的启用温度的温度下在熔化的粘合剂颗粒上得到干燥。因此，一旦已被交联剂处理的熔化的粘合剂颗粒被加热到高于启用温度及熔融温度，交联便可能开始且耐热性将会受到影响直到组件与所述粘合剂颗粒之间的结合边缘(bonding margin)。进一步预期可引入局部表面变化(例如，增大的表面积、多孔性、粗糙度)以使得能够将交联剂(例如，硬化剂)更同质地分配到熔化的粘合剂颗粒中。
图11根据本发明的各个方面示出对基底选择性地施加激光能量的另一方面。相较于图1及图3，图11所示激光源111包括多个能够独立控制的激光能量发射器。举例来说，图13根据本发明的各个方面示出激光源111的面对基底的表面具有多个激光能量发射器113。在此实例中，激光能量发射器被排列成线性形式；然而，应知，预期存在替代性排列。举例来说，图14示出在激光源111上定位有更高密度的激光能量发射器113的此种替代性排列。无论激光能量发射器的构造如何，所述激光能量发射器中的每一者(或组合)是能够被独立控制的(例如，通过计算装置来控制)以在相对于基底来说的确定位置处被启用或禁用。举例来说，图11示出激光源111相对于静止组件102(即，基底)而移动。作为另外一种选择，图12示出组件102相对于静止激光源111而移动。无论哪一元件处于运动中，由于基底的具体位置是相对于激光源来定位，因此都会有一个或多个激光源发射器被启用以施加激光能量，从而在来自被启用发射器的激光能量的光束路径中将粘合剂颗粒选择性地熔化。
图15及图16中示出对各别激光能量发射器113的示例性启用。举例来说，如图15中所示出，在相对于基底(例如，图11及图12所示组件102)来说的第一位置处，启用第一发射器115同时禁用第二发射器117。所启用第一发射器115发射对于增大粘合剂颗粒和/或基底的温度来说有效的激光能量。被禁用的第二发射器117放弃在第二发射器117的光束路径内提供激光能量，使得处于第二发射器117的潜在光束路径内的基底和/或粘合剂颗粒不会增大到超过阈值温度，例如处于所述光束路径中的颗粒(例如，粘合剂颗粒)的熔融温度。因此，根据本发明的各个方面，可通过各别地控制激光能量发射器而对基底和/或粘合剂颗粒选择性地施加激光能量。
继续参照图16，当激光源111与基底(例如，图11及图12所示组件102)之间的相对位置相对于图15处的位置而发生改变时，可禁用第一发射器115且启用第二发射器117。在此实例中，处于第二发射器117的光束路径(例如，来自给定发射器的能量充足的区域)中的基底和/或颗粒的温度升高到高于阈值水平，且处于第一发射器115的光束路径中的基底和/或颗粒保持低于所述阈值水平。应理解，可在任意时间启用和/或禁用任意数目的激光能量发射器113以完成如本文中所提供的对激光能量的所期望选择性施加。此外，在示例性方面中，预期激光源111中可包括任意数目的激光能量发射器。
尽管针对在基底上进行的包覆技术(cladding technique)论述了具有多个能够独立控制的激光能量发射器的激光源的使用，然而预期可在其他使用情境中实作所述具有多个能够独立控制的激光能量发射器的所述激光源。举例来说，在快速制造及原型制作空间(prototyping space)(例如，附加制造(例如，激光烧结(laser sintering)))中，与传统能量源相比，具有多个能够独立控制的激光能量发射器的激光源可迅速构建所形成部分的每一层。此外，如本文中所提供，预期可使用任意激光能量源作为发射器。举例来说，可对激光源111实作二极管激光发射器和/或二氧化碳激光发射器。同样如本文中所提供，预期可对颗粒和/或基底引入和/或使用掺杂元素，以便在发射器的近红外(NIR)能量空间中运行。在示例性方面中，此种NIR能量空间可为激光源111提供如下优点：提高组件(例如，发射器)的预期寿命及降低组件(例如，发射器)的成本。
图7至图9说明出于将组件(例如，鞋底)与第二组件(例如，鞋帮)结合在一起的目的而随后启用熔化的粘合剂颗粒的非限制性实例。出于论述目的及示例性目的，在图7至图9中说明一个或多个组件(例如，鞋底组件、粘合剂颗粒层)的剖视图。
将在图7及图8中说明第一通用技术，在所述第一通用技术中预期可使用闪速启用(flash activation)(例如通过红外光)来使熔化的粘合剂颗粒升高到实质性温度(例如，熔融温度)。此时待结合的组件会紧密配合在一起(例如，在足够的压力下联合在一起)，直到粘合剂颗粒已再结晶。第二预期启用技术(下文中将在图9中对其予以说明)预期存在以下步骤：首先使待结合的组件紧密配合，且接着将熔化的粘合剂颗粒加热到足够的温度，在此之后维持压力直到所述温度可降回到低于所述粘合剂颗粒的结晶温度。
具体转到图7，根据本发明的各个方面，具有熔化的粘合剂颗粒708的鞋底组件704被示出成在与鞋帮组件702紧密配合之前被启用。如前面所论述，预期可使用热能量提供源来将熔化的粘合剂颗粒的温度增大到足够的温度，所述足够的温度使得所述熔化的粘合剂颗粒可在鞋底组件704与鞋帮组件702通过压力来进行紧密配合及维持时充当鞋底组件704与鞋帮组件702之间的粘合剂直到所述熔化的粘合剂颗粒再结晶。
热能量源可为任何适合的能量源。在示例性方面中，热能量源可为红外发射器710，红外发射器710以足够在熔化的粘合剂颗粒708处产生热能量的频率发射能量。尽管示出单个红外发射器710，然而应理解，可实作任意数目、组合、类型、样式、频率等来实现适合于本文中所提供方面的热能量源。在此实例中，一旦在鞋底组件704上位于水平表面与侧壁内表面706二者处的熔化的粘合剂颗粒708被启用，则鞋底组件704与鞋帮组件702会通过力712和/或力711而紧密配合在一起。在示例性方面中，各组件可维持足够时间的压缩关系以使熔化的粘合剂颗粒能够冷却并再结晶从而在鞋底组件704与鞋帮组件702之间形成结合。在示例性方面中，由于在启用熔化的粘合剂颗粒之后各组件相互接触，因此所述熔化的粘合剂颗粒可被选择成具有较慢的再结晶速率，所述较慢的再结晶速率使得能够在再结晶之前使各所述组件形成紧密配合构造。
在图7所示实例中，仅在一个组件(鞋底组件704)上提供有熔化的粘合剂颗粒708。鞋帮组件702在被放置到紧密配合构造中之前不含有熔化的粘合剂颗粒。因此，在此实例中，鞋底组件704与鞋帮组件702之间的结合相依于鞋底组件704的熔化的粘合剂颗粒708。在此实例中，使鞋帮组件702的底表面703接触鞋底组件704会使得熔化的粘合剂颗粒708能够将各组件结合在一起。
在此实例中还示出熔化的粘合剂颗粒708向上延伸到鞋底组件704的非水平侧壁内表面706。因此，与平面地施加粉末状材料不同，各个方面预期会多面地施加用于熔化的粘合剂颗粒。通过在侧壁内表面706上提供粘合剂颗粒，鞋底组件704可与鞋帮组件向上结合到咬合线，即鞋底侧壁顶部边缘与鞋帮组件702之间的交叉部。因此，在示例性方面中，可通过容许熔化的粘合剂颗粒横跨水平表面与非水平表面二者延伸而在鞋类制品的制造中避免后续的粘合剂施加或附加的结合技术。
图8根据本发明的各个方面示出鞋帮组件702与鞋底组件704在进行紧密配合之前接收热能量的第二实例。在图8所示的所说明实例中，鞋帮组件702上施加有熔化的粘合剂颗粒层705。熔化的粘合剂颗粒层705可由与形成施加到鞋底组件704的熔化的粘合剂颗粒708的粘合剂颗粒相似的粘合剂颗粒形成。尽管示出单个红外发射器710，然而应理解，可实作任意数目、组合、类型、样式、频率等来实现适合于本文中所提供方面的热能量源。
预期可实作以各种角度发射能量的多个热能量源以实现横跨各种粘合剂颗粒部分产生相对同质的热能量。预期使熔化的粘合剂颗粒位于鞋帮组件702与鞋底组件704二者上可例如(对于用于形成一个或多个组件的一些材料来说)在各所述组件之间提供更一致且更完整的结合。然而，在具有不同材料和/或组件的一些方面中，单次施加粘合剂颗粒便可足够实现所期望结合。
图9根据本发明的各个方面示出启用熔化的粘合剂颗粒来将鞋帮组件702与鞋底组件704结合在一起的替代性方法。在此实例中，在再启用熔化的粘合剂颗粒(例如，使所述熔化的粘合剂颗粒进入非结晶状态)之前，使各组件在压力(例如，力711及力712)下紧密配合在一起。在此实例中，制热元件(例如，热可变化鞋楦(thermally variable last)714)可接着加热所述组件中的一个或多个组件(例如，鞋帮组件702)。加热组件会接着使熔化的粘合剂颗粒708的温度升高到足够将各组件结合在一起。热可变化鞋楦714可使用一定数目的不同机构来加热。举例来说，能量供应构件716可为佩尔捷装置(peltier device)、内部感应装置、电阻加热装置、聚酰亚胺加热装置等提供热液体或电流。由能量供应构件716产生或在能量供应构件716中产生的热量足够使粘合剂颗粒的温度抬升到熔融温度，从而使得能够将各组件结合在一起。
图10根据本发明的各个方面说明对鞋类制品组件施加粘合剂颗粒的方法1000的表示形式。在方块1002处，对组件施加粘合剂颗粒。如前面所论述，预期所述颗粒可通过重力、压力、静电粘合、或任何适合的方式来沉积。与依赖于导电剂来实现静电粘合的一些施加技术不同，在示例性方面中不对组件施加导电剂。在示例性方面中，不再依赖于导电剂，而是以形成所述组件的材料充当足够实现所期望程度的静电粘合的底层来执行最终熔化操作。进一步预期可对组件施加底漆(primer)以在粘合剂颗粒与所述组件之间实现更强的结合。在示例性方面中，所述底漆可为由紫外光启用的底漆，所述由紫外光启用的底漆会形成可足够供粘合剂颗粒在上面熔化的结合表面。
如前面所论述，预期粘合剂颗粒可为干燥材料或液体材料。在示例性方面中，粘合剂颗粒至少部分地为粉末状粘合剂，例如TPU、EVA、或聚烯烃材料。粘合剂颗粒也可包括掺杂剂，所述掺杂剂使得能够对一个或多个能量源做出不同响应。举例来说，粘合剂颗粒中可包含有助于对红外能量源做出热响应的红外掺杂剂。粘合剂颗粒可具有处于50摄氏度与130摄氏度之间的范围内的熔融温度。在示例性方面中，进一步预期所述熔融温度处于60摄氏度到90摄氏度的范围内。
在方块1004处，对粘合剂颗粒选择性地施加激光能量。受到激光能量影响的粘合剂颗粒的温度增大到足够使所述粘合剂颗粒熔化并与下伏组件结合在一起。在示例性方面中，所述足够的温度处于粘合剂颗粒的熔融温度或高于所述粘合剂颗粒的熔融温度。熔化的粘合剂颗粒会形成几何结构(熔化区)，所述几何结构被选择成使得在所期望位置处具有适宜数量的粘合剂颗粒以在两个组件之间实现所期望结合。举例来说，预期通过选择性地施加激光能量，一段熔化的粘合剂颗粒可围绕内侧壁向上延伸到顶部边缘附近以在咬合线处将鞋底牢固地结合到鞋帮。相似地，鞋底的脚支撑表面可具有几何图案(例如，经定界的结构)，所述几何图案会提供一致的或相对均匀的粘合剂颗粒分布而无需进行完整的粘合剂颗粒表面覆盖。在此实例中，预期可通过选择性地施加激光能量来实现精确地施加粘合剂颗粒，使得根据一些组件大小、样式及外形而实现预定数量及预定覆盖率的熔化的粘合剂颗粒。
选择性地施加激光能量可包括在第一位置上施加激光能量且在第二位置上省略激光能量。所述省略可通过阻挡激光能量或消除对激光器的供电来完成。总之，在示例性方面中，在被提供激光能量的部位，粘合剂颗粒可发生熔化，且在不被施加激光的部位，所述粘合剂颗粒会保持为自由流动颗粒。相似地，预期可调整激光器的频率、速度或功率水平以更改粘合剂颗粒在给定位置上实现熔融温度(例如，熔化)还是不熔化的情况。
在方块1006处，从组件移除未熔化的粘合剂颗粒。未熔化的粘合剂颗粒是未在足够时间内升高到足够与至少下伏组件熔化在一起的温度的粘合剂颗粒。未熔化的材料可通过重力、压缩流体、真空或其他移除技术来移除。在示例性方面中，由于在施加激光能量之前未使用交联剂，因此可在后续操作中循环利用未熔化的材料。
在方块1008处，对粘合剂颗粒的熔化区施加热能量。在示例性方面中，热能量可由例如红外光源等能量发射器提供，或者所述热能量可由例如热调节鞋楦(thermallyregulated last)等导电构件来提供。此种热能量施加会使熔化的粘合剂颗粒的温度升高到足够实现熔融温度状态转变，所述熔融温度状态转变使得所述粘合剂颗粒能够在两个组件之间充当结合剂。还预期可引入交联剂以得到热固性材料，使得后续的热量施加较不可能在所述两个组件之间造成结合损失。在示例性方面中，在其中包含有交联剂的实例中，温度可在60摄氏度与80摄氏度之间的范围内抬升。在又一示例性方面中，在其中尚未特定地添加交联剂的实例中，粘合剂颗粒的温度可能会抬升到处于80摄氏度与110摄氏度之间的温度范围。可根据上面熔化有粘合剂颗粒的基底的特性来使用交联剂。举例来说，如果基底的物理特性或化学特性受到在对以非交联方式添加的粘合剂颗粒的示例性加热中使用的较高温度范围影响，则可例如实作以交联方式交织的粘合剂颗粒的较低温度范围。
方块1010表示如下可选步骤：在对另一鞋类制品组件的后续施加中循环利用粘合剂颗粒的未熔化部分。如前面所提供，预期粘合剂颗粒可用于后续操作中，原因是所述粘合剂颗粒是可达到熔融温度以熔化或与一个或多个组件结合在一起的热成形材料。尽管图10中的具体实例涉及鞋类制品，然而预期所述方法步骤也适用于如本文中所提供的且在下文中论述的其他领域、制品及工业。
尽管本文中所提供的示例性方面着重于与鞋类制品有关的实作方案，然而应理解，特定特征及总体概念可应用于各种实作方案。举例来说，汽车、航空、轻工业、重工业、电子制造、航海应用、通信等皆可利用本文中所提供的概念。这样一来，预期在一些方面中，涉及鞋类制品的所说明实例可并非为限制性的而仅为示例性的。
通过前述，将看出，本发明是很好地适以实现以上所提出的所有的结果及目标以及对所述结构显而易见及固有的其他优点的一个发明。
应理解，一些特征及子组合具有实用性且可在不参考其他特征及子组合的情况下使用。
由于在不背离本发明的范围的条件下可使本发明具有许多可能实施例，因此应理解，本文所述或附图中所示的所有内容皆被解释为说明性的而非具有限制意义。

Claims (22)

1.一种对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，所述方法包括：
对所述基底的部分施加所述粘合剂颗粒；
从激光源选择性地施加激光能量，所述激光源具有被选择性地启用的多个能够独立控制的激光能量发射器，当所述激光源相对于静止的基底移动时，通过启用第一发射器同时禁用第二发射器，将所述选择性地施加激光能量施加到所述粘合剂颗粒及所述基底以将所述粘合剂颗粒及所述基底选择性地熔化，从而形成熔化的粘合剂颗粒部分；以及
在选择性地施加所述激光能量之后，从所述基底移除未熔化部分。
2.根据权利要求1所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，还包括：在移除所述未熔化部分之后，对所述熔化的粘合剂颗粒部分施加热能量以将所述基底与第二基底结合在一起。
3.根据权利要求1所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中施加所述粘合剂颗粒是使用静电施加器，所述静电施加器对所述粘合剂颗粒施加静电。
4.根据权利要求3所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中不对所述基底施加导电剂来实现对所述粘合剂颗粒的静电施加。
5.根据权利要求1所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中所述粘合剂颗粒包括粉末状粘合剂。
6.根据权利要求5所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中所述粉末状粘合剂包括选自以下中的至少一者：热塑性聚氨基甲酸酯；乙烯-乙酸乙烯酯；以及聚烯烃。
7.根据权利要求1所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中所述粘合剂颗粒的熔点处于50摄氏度到130摄氏度的范围内。
8.根据权利要求1所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中所述粘合剂颗粒包括红外掺杂剂。
9.根据权利要求1所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中选择性地施加所述激光能量包括对相对于所述基底来说处于期望具有粘合剂的位置上的所述粘合剂颗粒的第一部分施加所述激光能量以及对相对于所述基底来说处于不期望具有粘合剂的位置上的所述粘合剂颗粒的第二部分不施加所述激光能量。
10.根据权利要求1所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中选择性地施加所述激光能量包括相对于所述基底的第二位置来说在所述基底的第一位置处改变从激光器施加的能量的水平。
11.根据权利要求1所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中选择性地施加所述激光能量包括将所述激光能量引导到所述基底的第一位置并有意地避免在所述基底的第二位置处施加激光能量。
12.根据权利要求1所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中所述选择性地施加激光能量形成熔化的粘合剂颗粒周边，所述熔化的粘合剂颗粒周边包围未熔化的粘合剂颗粒区域。
13.根据权利要求1所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中所述激光能量是由处于至少近红外光谱范围的二极管激光器形成。
14.根据权利要求2所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中在移除所述未熔化部分之后，对所述熔化的粘合剂颗粒部分施加交联材料。
15.根据权利要求14所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中所述交联材料是被包封的异氰酸酯硬化剂。
16.根据权利要求2所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中所述施加热能量是至少部分地：由红外线能量源形成；或者通过所述基底传导到所述熔化的粘合剂颗粒部分。
17.根据权利要求2所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中所述施加热能量使所述熔化的粘合剂颗粒部分升高到80摄氏度与110摄氏度之间的温度范围。
18.根据权利要求2所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中在对所述熔化的粘合剂颗粒部分施加热能量之后，将鞋类制品组件与所述第二基底结合在一起。
19.根据权利要求18所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中所述第二基底包括熔化的粘合剂颗粒部分。
20.根据权利要求1所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中所述基底是用于鞋类制品中的组件。
21.根据权利要求1所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中具有被选择性地启用的多个激光能量发射器的所述激光源包括：第一激光发射器及第二激光发射器，所述第一激光发射器在相对于所述基底来说的第一位置处被启用而所述第二激光发射器在所述第一位置处被禁用；并且所述第一激光发射器在相对于所述基底来说的第二位置处被禁用而所述第二激光发射器则在所述第二位置处被启用。
22.根据权利要求1所述的对非金属的基底施加粘合剂颗粒的方法，其中多个激光能量发射器中的每一者是基于相对于所述基底来说的相对位置而被选择性地启用及禁用。
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