CN111936286A - 泡沫和形成泡沫的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于制造泡沫部件的方法(40)，并且该方法包括：将泡沫材料(48)插入具有顶板(60)和底板(62)的模具(58)的型腔(68)中；加热泡沫材料(48)以使泡沫材料(48)膨胀；以及当泡沫材料(48)膨胀并接触顶板(60)和底板(62)中的一个时，使顶板(60)和底板(62)中的一个相对于顶板(60)和底板(62)中的另一个移动，以造成泡沫材料(48)在型腔(68)内自身折叠。

Description

泡沫和形成泡沫的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年3月26日提交的第16/364,256号美国申请和2018年3月29日提交的第62/650,191号美国临时申请的优先权，这些申请的内容通过引用以其整体并入。
领域
本公开总体上涉及泡沫以及形成泡沫的方法。
背景
本部分提供与本公开有关的背景信息，其不一定是现有技术。
泡沫广泛用于诸如鞋类的消费产品中，以在使用过程中为使用者提供一定程度的舒适性和支撑。通常将这种泡沫以片、液体形式或颗粒(pellets)插入模具型腔(moldcavity)中，并对其进行加热，从而使泡沫呈模具的形状。一经成型，将泡沫从模具中移出并使其膨胀直至泡沫冷却并呈现最终产品的形状。一经冷却，例如，泡沫产品可以结合到鞋类物品中。
尽管用于形成泡沫的常规工艺充分提供了能够在使用期间提供一定程度的缓冲和支撑的最终泡沫结构，但是这种常规结构在某些实施方式中可能无法提供最佳性能。
附图
本文所描述的附图仅用于说明所选择的构造的目的而不是所有可能的实现方式，并且不意图限制本公开的范围。
图1是现有技术的泡沫成型方法的示意图；
图2是根据本公开的原理的泡沫成型方法的示意图；
图3是根据本公开的原理的用于与图2的方法一起使用并且显示为处于第一位置的模具的示意图；
图4是处于第二位置的图3的模具的示意图；
图5是处于第三位置的图3的模具的示意图；
图6是用于与图2的方法一起使用的模具的透视图，示出了模具的空的型腔；
图7A是在型腔中插入一种形式的泡沫的图6的模具的透视图；
图7B是在型腔中插入另一种形式的泡沫的图6的模具的透视图；
图7C是在型腔中插入又一种形式的泡沫的图6的模具的透视图；
图8提供了使用图2的方法和图6的模具形成的示例性泡沫部件(foamcomponent)；
图9提供了泡沫在模具内膨胀和折叠的示意图；
图10A提供了使用图2的方法形成的泡沫结构的侧视图；以及
图10B提供了使用图2的方法形成的另一种泡沫结构的侧视图。
在所有附图中，相应的附图标记表示相应的部分。
详细描述
现在将参考附图更充分地描述示例构造。提供示例构造，使得本公开将是透彻的，并且将向本领域普通技术人员充分传达本公开的范围。阐述了特定细节，例如特定部件、设备和方法的示例，以提供对本公开的构造的透彻理解。对本领域普通技术人员将是明显的是，具体细节不一定就得采用，示例性构造可以以许多不同的形式体现，而且具体的细节和示例性构造也不应该被解释为限制本公开的范围。
本文所用的术语仅是为了描述具体的示例性构造的目的，并且不意图是限制性的。如本文所使用的，单数“a(一)”、“an(一)”和“该”可意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指明。术语“包含(comprises，comprising)”、“包括(including)”和“具有(having)”是包容性的，并且因此指定特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其它特征、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或添加。本文描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求以所讨论或示出的特定顺序来执行，除非被具体指明执行顺序。另外的或可替代的步骤也可以被使用。
当元件或层被称为在另一元件或层“上”、“接合到”、“连接到”、“附接到”或“联接到”另一元件或层时，该元件或层可以直接在另一元件或层上、接合到、连接到、附接到、或联接到另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在另一个元件或层上”、“直接接合到”、“直接连接到”、“直接附接到”或“直接联接到”另一个元件或层时，不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其它词语应当以类似的方式解释(例如，“在……之间”与“直接在……之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列的项中的一个或更多个的任意和所有组合。
本文中第一、第二、第三等术语可用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分。这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语可仅用于使一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开。术语如“第一”、“第二”以及其它数字术语并不意味着序列或顺序，除非上下文明确指出。因此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分，而不脱离示例性构造的教导。
在一种构造中，提供了一种用于制造泡沫部件的方法，并且该方法包括：将泡沫材料插入具有顶板和底板的模具的型腔中；加热泡沫材料以使泡沫材料膨胀；以及当泡沫材料膨胀并接触顶板和底板中的一个时，使顶板和底板中的一个相对于顶板和底板中的另一个移动，以造成泡沫材料在型腔内自身折叠。
在另一种构造中，该方法包括使成形部件(formed component)固化，以在成形部件中限定多个折叠(folds)，所述多个折叠相对于彼此基本不均匀。
在一种构造中，将泡沫材料插入型腔中包括：插入泡沫片、泡沫颗粒和液体泡沫中的至少一种。此外，将泡沫材料插入型腔中可以包括：插入具有大约在0.5mm和3.5mm之间的厚度的泡沫材料的预成型件(preform)。例如，泡沫材料可以具有大约2mm的厚度。
使泡沫材料膨胀以形成成形部件可以包括形成具有大约在8.5mm和11.5mm之间的厚度的成形部件。例如，成型部件可以具有大约10mm的厚度。
该方法可以包括使用大约在1和5之间的膨胀比。例如，该膨胀比可以大约在1.65和1.75之间。
根据本文提供的描述，另外的应用领域将变得明显。在该概述中的描述和具体的示例仅为了说明的目的，并且不意图限制本公开的范围。
参照图1，总体上示出了现有技术的泡沫成型方法20的示意图。方法20可以包括第一阶段22、第二阶段24和第三阶段26。在第一阶段22，可以将泡沫材料28插入模具(未示出)的型腔中，在型腔中，泡沫材料28受热并大致呈模具的形状。在第二阶段24，将形成的泡沫材料28从型腔中移除，并在模具外沿X轴、Y轴和Z轴膨胀，从而增加了泡沫材料28的体积。在第三阶段26，可将压缩力32沿Z轴(即，压缩力32可沿大致向下的方向)施加到膨胀的泡沫材料28上，从而减小泡沫材料28的体积。
参照图2至图11，提供了一种用于形成泡沫部件(例如鞋类物品的缓冲元件)的方法40。缓冲元件可以是鞋外底、鞋底夹层或鞋内底，并且可以在形成泡沫部件之后结合到鞋类物品(未示出)中。
方法40包括将泡沫材料48插入模具58的型腔68中(图3-图5)。模具58具有顶板60和底板62，其中型腔68由顶板60和底板62以及在顶板60和底板62之间延伸的侧壁限定，如下文中更详细描述的。方法40包括加热泡沫材料48以使泡沫材料48在型腔68内膨胀。随着泡沫材料48膨胀，顶板60相对于底板62和侧壁运动。这样，允许泡沫材料48沿Z轴方向膨胀，同时防止沿X轴和Y轴膨胀。尽管允许泡沫材料沿Z轴膨胀，但这种运动受到泡沫材料48接触顶板60的限制。如下所述，膨胀的泡沫材料48和移动的顶板60之间的接触会造成泡沫材料48形成外皮(skin)并自身折叠，从而呈类似于图10A和图10B中所示的形状。
特别参考图2到图11，插入模具58的型腔68中的泡沫材料48可以具有片状形状，如图7A中所示。可替代地，插入模具58的型腔68中的泡沫材料48可以采取多个颗粒的形式，如图7B中所示。可替代地，泡沫材料48可以以液体材料注入到型腔68中，如图7C中所示。泡沫材料48可以是任何合适的类型，诸如，例如，非可接触式phylon泡沫、可接触式phylon泡沫、非可接触式注射泡沫、可接触式注射泡沫等。泡沫材料48可以由任何适当的材料形成，例如，醋酸乙烯乙酯(EVA)、聚乙烯(PE)、丁苯橡胶(SBR)、聚氨酯(PU)、乳胶、氯丁橡胶等。
泡沫材料48可以具有膨胀率(ER)，膨胀率(ER)定义为最初插入型腔68中的泡沫材料48的厚度与固化后的泡沫材料48的厚度之间的比值。最初插入型腔68中的泡沫材料48可以被称为预成型件，而固化之后的泡沫材料48可以被称为最终或成型部件。泡沫材料48的预成型件的厚度可以大约在0.5mm和3.5mm之间。在一种构造中，泡沫材料48的预成型件的厚度为大约2mm。泡沫材料48的成型部件的厚度可以大约在8.5mm和11.5mm之间。在一种构造中，泡沫材料48的成型部件的厚度可以为大约10mm。ER可以大约在1和5的范围内。在一种构造中，ER可以大约在1.65和1.75之间的范围内。ER可以与泡沫材料48的预成型件的厚度呈负相关(即，随着泡沫材料48的预成型件的厚度增加，ER可以减小)。例如，基于具有大约2mm的厚度的预成型件，ER可以大约在1.65和1.75之间，但是如果预成型件的厚度从大约2mm减小到大约1.8mm，则ER将变为大约1.78。
参考图3到图5，模具58可以放置在第一位置42(图3)、第二位置44(图4)第三位置46(图5)和第三位置46(图5)，并且包括顶板60和与顶板60相对设置的底板62。顶板60可以包括芯64，并且底板62可以包括与芯64相对的基底66。底板62可以包括第一侧壁70和与第一侧壁70相对的第二侧壁72。基底66可从第一侧壁70延伸到第二侧壁72。顶板60和底板62在第一侧壁70和第二侧壁72之间限定了型腔68。例如，顶板60的芯64和底板62的基底66、第一侧壁70和第二侧壁72可限定型腔68。基底66的宽度可限定为X-Z平面上从第一侧壁70到第二侧壁72的距离，如图3到图5所示。基底66的宽度可以略大于芯64的宽度。例如，在模具58的第二位置44和第三位置46，芯64可以抵接侧壁70、72。模具58可以由任何合适的材料形成，诸如例如钢、铝等。
在操作中，当模具58处于第一位置42时，泡沫材料48的预成型件可以插入到型腔68中。此时，可以通过将顶板60朝底板62移动来关闭模具58。一旦关闭，泡沫材料48的预成型件可在顶板60和底板62之间形成的型腔68内被加热。当模具58处于第二位置44时，泡沫材料48的预成型件可以在型腔68内膨胀。当预成型件开始膨胀时，通过将顶板60沿远离底板62的方向移动，模具58可以朝着第三位置46移动。这样，当顶板60沿远离底板62的方向移动时，允许泡沫材料48在沿Z轴的方向上膨胀并与顶板60接触。如上所述，泡沫材料48在沿Z轴的方向上膨胀造成泡沫材料48接触顶板60并开始折叠，如图9中示意性所示。泡沫材料48和顶板60之间的接触造成泡沫材料48自身折叠，从而形成具有如图10A和图10B中所示的并且如图5示意性所示的结构的泡沫部件。在某一时刻，顶板60在沿Z轴的方向上并远离底板62的移动可以被停止，并且防止泡沫材料48在沿Z轴的方向上进一步膨胀。
随着泡沫材料48的膨胀，顶板60相对于底板62沿Z轴的移动会导致在材料体积中形成空隙74。在空隙74中形成外皮，并且空隙74随后塌陷。随着泡沫材料48固化，所产生的泡沫结构由泡沫材料48的不规则折叠76限定。例如，泡沫材料48的不规则折叠76相对于彼此可能是不均匀的。即，每个不规则折叠76可能具有与另一个不规则折叠76的形状不同的形状。
由其中泡沫材料48采取图10A或者图10B中所示的形状和构造的泡沫材料48形成用于鞋类物品的部件(诸如鞋底夹层)提供了一种部件，该部件与常规发泡部件(即，由图1的现有技术工艺形成)相比，具有较低的刚度但回弹性或压缩强度基本上相同，即使是在使用相同的材料的情况下。此外，如上所述，并且如图3至图5中所示，由泡沫材料48在模具58内形成部件允许部件在模具内形成为净成形(net shape)，使得不需要部件在模具58外进一步膨胀。简而言之，使用上述模内工艺形成的部件一经从模具58移除便可产生具有净成形的部件。
为了说明和描述的目的，提供了了前述描述。它不意图是穷尽的或限制本公开。特定的构造的单个元件或特征通常不限于该特定的构造，而是在适用时可以互换，并且可在所选的构造中使用，即使未具体示出或描述。同样的情况也可以以许多方式变化。这样的变化不应被视为脱离本公开，并且所有这种修改旨在被包括在本公开的范围之内。

Claims (20)

1.一种用于制造泡沫部件的方法，所述方法包括：
将泡沫材料插入具有顶板和底板的模具的型腔中，所述型腔限定在所述顶板和所述底板之间；
加热所述泡沫材料以使所述泡沫材料膨胀；以及
当所述泡沫材料膨胀并接触所述顶板和所述底板中的一个时，使所述顶板和所述底板中的一个相对于所述顶板和所述底板中的另一个移动，以造成所述泡沫材料在所述型腔内自身折叠并形成成形部件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将泡沫材料插入所述型腔中包括：插入泡沫片、泡沫颗粒和液体泡沫中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将泡沫材料插入所述型腔中包括：插入具有大约在0.5mm和3.5mm之间的厚度的泡沫材料的预成型件。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，将泡沫材料插入所述型腔中包括：插入具有大约2mm的厚度的所述泡沫材料的预成型件。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述成形部件是鞋类物品的鞋外底、鞋底夹层和鞋内底中的一个。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使所述泡沫材料膨胀以形成成形部件包括形成具有大约在8.5mm和11.5mm之间的厚度的成形部件。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使所述泡沫材料膨胀以形成成形部件包括形成具有大约10mm的厚度的成形部件。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括使用大约在1和5之间的膨胀比。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括使用大约在1.65和1.75之间的膨胀比。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当所述泡沫材料膨胀并与所述顶板接触时，所述顶板相对于所述底板移动，以造成所述泡沫材料在所述型腔内自身折叠并形成成形部件。
11.一种用于制造泡沫部件的方法，所述方法包括：
将泡沫材料插入具有顶板和底板的模具的型腔中，所述型腔限定在所述顶板和所述底板之间；
加热所述泡沫材料以使所述泡沫材料膨胀；
当所述泡沫材料膨胀以形成成形部件时，使所述顶板和所述底板中的一个相对于所述顶板和所述底板中的另一个移动；以及
固化所述成形部件，以在所述成形部件中限定多个折叠，所述多个折叠相对于彼此是基本上不均匀的。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，将泡沫材料插入所述型腔中包括：插入泡沫片、泡沫颗粒和液体泡沫中的至少一种。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，将泡沫材料插入所述型腔中包括：插入具有大约在0.5mm和3.5mm之间的厚度的泡沫材料的预成型件。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，将泡沫材料插入所述型腔中包括：插入具有大约2mm的厚度的所述泡沫材料的预成型件。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述成形部件是鞋类物品的鞋外底、鞋底夹层和鞋内底中的一个。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使所述泡沫材料膨胀以形成成形部件包括形成具有大约在8.5mm和11.5mm之间的厚度的成形部件。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使所述泡沫材料膨胀以形成成形部件包括形成具有大约10mm的厚度的成形部件。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括使用大约在1和5之间的膨胀比。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括使用大约在1.65和1.75之间的膨胀比。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当所述泡沫材料膨胀时使所述顶板和所述底板中的一个相对于所述顶板和所述底板中的另一个移动包括使所述顶板和所述底板中的一个与所述泡沫材料接触，以造成所述泡沫材料在所述型腔内自身折叠并形成所述成形部件。
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