CN112512772A - 用于鞋类物品的缓冲构件及相关方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种形成聚合物泡沫材料(302)的方法，并且该方法包括提供具有第一厚度(Ti)的前体材料，该前体材料是开孔泡沫材料；以及向该前体材料施加单轴压缩力以将该前体材料压缩至第二厚度(Tf)，压缩力导致该前体材料的泡孔结构塌缩。该方法还包括在施加压缩力的同时，在模制温度下加热前体材料持续第一时间段，该第一时间段足以将前体材料加热至软化温度；从前体材料移除压缩力；以及保持前体材料的泡孔结构处于塌缩状态。

Description

用于鞋类物品的缓冲构件及相关方法
领域
本专利申请是PCT国际申请，该PCT国际申请要求于2019年5月31日提交的美国申请16/427,527和于2018年5月31日提交的美国临时申请62/678,464的优先权。这些在先申请的公开内容被认为是本申请的公开内容的一部分，并据此通过引用以其整体并入。
领域
本公开总体上涉及一种生产用于鞋类物品的缓冲材料的方法。
背景
本部分提供有关于本公开的背景信息，并且不一定是现有技术。
鞋类物品常规上包括鞋面和鞋底结构。鞋面可以由任何合适的材料形成，以将足部接纳、固定和支撑在鞋底结构上。鞋面的靠近足部的底表面的底部部分附接到鞋底结构。鞋底结构总体上包括在鞋外底和鞋底夹层之间延伸的分层布置(layered arrangement)，鞋外底提供耐磨性和与地表面的附着摩擦力，鞋底夹层设置在鞋外底和鞋面之间以用于为足部提供缓冲。缓冲部件，诸如鞋内底和鞋垫，可以设置在鞋面内，以向穿用者的足部提供额外的支撑。鞋底结构的一个或更多个部件可以由泡沫材料形成，以向鞋底结构提供缓冲、支撑和响应性质。
泡沫材料是鞋类的重要组成部分，这是由于它们的柔软、可压缩的性质以及重量轻所导致的。这些性质为足部提供保护和支撑，而不会妨碍自然运动。通常，较软的泡沫提供增加的舒适性，但导致降低的耐用性。耐用性差表现在泡沫在重复使用时的变形和致密化(例如“挤满(packing out)”)，从而破坏了最初的舒适性优势。工业中的常规实践方法(特别是对于鞋垫)是牺牲一定程度的舒适性来获得耐用性，并且采用高密度或高硬挺度的鞋垫，这种鞋垫能够经受反复的循环载荷(例如，相当于值几百英里的脚步、行走或跑步的日常使用的磨损和损耗)。
产生具有所需足下感觉的泡沫材料需要在压缩期间调整泡沫的机械响应。压缩时力与挠度的关系是量化当泡沫在压缩事件(类似于使用期间的足部撞击)期间负载时泡沫的行为的一种有价值的方式。在压缩期间力与挠度的关系可以通过循环动态测试来评估，以通过近似于鞋类应用中的实际使用来提供对材料的性能的准确洞察。通常，厚度为0.5cm、1cm或2cm的泡沫样品用圆柱形锤头、柱塞或压头来压缩。例如，使用直径为45mm的圆柱形锤头，样品可以在180毫秒内从5N压缩至300N，并返回至5N，接着暂停400毫秒，频率约为1.7Hz，从而模拟跑步的冲击和节奏。由锤头施加的300N大小的力提供了与由足部的更大区域施加的体重载荷类似的压力，常常约为1.2kN-2.0kN。在每次循环的整个过程中，记录锤头向泡沫中的挠度(deflection)和压缩泡沫的阻力。如图7中示出的，力与挠度测试被绘制为力-位移曲线，表示在所施加的力的范围内材料的压缩百分比。
多个指标用于评估泡沫性能。力-位移曲线上的任一点处的材料的硬挺度可以通过测量该点处的曲线斜率来计算。能量输入被视为负载期间力-位移曲线的积分。能量输出被视为卸载期间力-位移曲线的积分。效率被认为是能量输出与能量输入的比率。耐用性或抗疲劳性(例如，在重复的压缩负载/卸载事件下挤满)是通过在多个(数千至10万)重复循环过程中这些指标中的任何指标的变化来判断的。
在图8A和图8B中，评估了1cm的平板中的常规缓冲泡沫。这些泡沫对鞋垫来说很常见，并且呈现细微的行为差异。三个等级具有不同的密度(单位为g/cc)和硬度计硬度(durometer)(单位为Asker C)。如图8A中图示的，对传统缓冲泡沫的压缩力的响应在三个阶段中出现：(1)线性弹性；(2)平稳(plateau)；以及(3)致密化。在线性弹性区中，泡沫泡孔壁(cell wall)的结构完整性得以保持，其中泡孔壁充当桁架并经由弹性弯曲支撑所施加的载荷。在曲线的线性弹性区中，通过以线性方式增加力来抵抗压缩。在临界点处，泡孔壁屈曲(buckle)并提供最小的变形阻力，从而使得以最小的力增加进行大的压缩成为可能，如图8A和图8B中示出的曲线的平稳区中示出的。最后，塌缩的泡孔最终相互碰撞并且材料致密化，这由致密化区中示出的力的峰(spike)来表示。
这种三阶段响应给鞋类应用带来了两个问题。首先，在压缩期间，泡沫的初始硬挺度使响应曲线朝向更大的力移位。即使在硬挺度相对低的平稳区中，额外压缩所需的力也是不可忽略的。这导致泡沫被穿用者感知是更硬挺且不太舒适的。初始硬挺区可以具体被描述为感觉像不舒适的“外壳(crust)”，这必须在能够由穿用者实现缓冲性质之前被克服。此外，在使用中，缓冲泡沫常常在泡孔塌缩阶段经受重复循环。泡孔壁屈曲导致局部应力，该局部应力使得随着每次屈曲事件会有有限量的塑性变形。结果是，随着重复循环，泡沫响应曲线开始随着泡孔壁的破裂而偏移，并且泡沫永久变形。因此，尽管适合于其预期目的，但仍存在对提供改进的舒适性和耐用性的泡沫材料的需要。
附图说明
本文所描述的附图仅仅是为了说明所选定的实施方案而并非所有可能的实施方式的目的，并且不意图限制本公开的范围。
图1是根据本公开的原理的包含鞋底结构的鞋类物品的分解透视图；
图2是根据本公开的原理的生产缓冲构件的方法的示意图；
图3是示出了根据图2的方法生产的缓冲构件的示例的示意图；
图4A是示出了根据本公开的原理的模制过程的示例的示意图；
图4B是示出了根据本公开的原理的模制过程的另一个示例的示意图；
图5示出了在应用图2的方法之前和之后的前体材料的泡孔结构的示例的显微照片；
图6A和图6B示出了展示压缩对闭孔泡沫材料的影响的显微照片；
图7是力-位移图的示例，示出了根据本公开的原理形成的前体材料、常规泡沫材料和预塌缩泡沫材料(pre-collapsed foam material)的力-位移曲线；
图8A是力-压缩图的示例，示出了对于常规泡沫材料的三个示例的力-压缩曲线；
图8B是示出了对于常规泡沫的三个示例中的每一个的图8A的力-压缩图的测量斜率的斜率-压缩图；
图9A是力-压缩图的示例，示出了对于常规泡沫材料的三个示例和根据本公开的原理制成的预塌缩泡沫材料的力-压缩曲线；
图9B是示出了对于泡沫中的每一个的图9A的力-压缩图的测量斜率的斜率-压缩图；
图10是在泡沫上执行的硬挺度测试的通用图力-挠度曲线的示例；
图11是示出了在应用本公开的方法之前和之后在各种泡沫上执行的硬挺度测试的力-挠度曲线的图；
图12A-图12C是示出了在应用本公开的方法之前和之后对于各种泡沫的压缩应变和泊松比之间的关系的图；
图13A和图13B是示出了本公开的方法对材料的泊松比的影响的示例的示意图；
图14A和图14B是具有由常规泡沫材料形成的鞋垫的鞋底结构的有限元分析模型；
图15A和图15B是具有由根据本公开的原理制成的预塌缩泡沫形成的鞋垫的鞋底结构的有限元分析模型；
图16A和图16B是示出了预塌缩泡沫与常规泡沫的最大位移和压缩能量之间的关系的图；以及
图17A和图17B是示出了作为对预塌缩泡沫和常规泡沫循环压缩的结果的力和位移之间的关系的变化的图。
详细描述
现在将参考附图更充分地描述示例性实施方案。提供了示例性实施方案，使得本公开将是彻底的，并且将充分传达本领域技术人员的范围。阐述了许多特定的细节，诸如特定的部件、设备和方法的示例，以提供对本公开的实施方案的透彻理解。对于本领域技术人员来说将明显的是，不需要采用特定的细节，示例性实施方案可以以许多不同的形式实施，并且这些形式都不应该被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施方案中，没有详细描述众所周知的过程、众所周知的设备结构和众所周知的技术。
本文使用的术语仅仅是为了描述特定的示例性实施方案的目的，并且不意图是限制性的。如本文使用的，除非以其他方式在上下文中清楚地指出，否则单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”也可以意图包括复数形式。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(including)”和“具有(having)”是包含性的，并且因此指定所包含的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或添加。除非被特别标识为执行的顺序，否则本文描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或图示的特定顺序执行。还应当理解，可以采用附加的或可替代的步骤。
当一个元件或片被称为“在另一个元件或片上”、“接合到”、“连接到”或“联接到”另一个元件或片时，它可以直接在另一个元件或片上、接合、连接或联接到另一个元件或片，或者可以存在介于中间的元件或片。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件或片上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一个元件或片时，可能不存在介于中间的元件或片。用于描述元件之间关系的其他词语应该以类似的方式解释(例如，“在......之间”对“直接在......之间”、“邻近”对“直接邻近”等)。如本文使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关联的所列出项的任何和所有组合。
虽然术语第一、第二、第三等可以在本文用于描述各种元件、部件、区、片和/或区段，但是这些元件、部件、区、片和/或区段不应该受这些术语的限制。这些术语可能仅用于区分一个元件、部件、区、片或区段与另一个区、片或区段。除非通过上下文明确指出，否则诸如“第一”、“第二”和其他数字术语的术语当在本文中使用时并不意味着顺序或次序。因此，在不脱离示例性实施方案的教导的情况下，以下讨论的第一元件、部件、区、片或区段可以被称为第二元件、部件、区、片或区段。
为了便于描述，本文可以使用诸如“内部”、“外部”、“下方(beneath)”、“以下(below)”、“下部(lower)”、“以上(above)”、“上部(upper)”以及类似术语的空间相对术语来描述如图中所图示的一个元件或特征与另一个元件(或多个元件)或特征(或多个特征)的关系。除了附图中所描绘的取向之外，空间相对术语可以意图涵盖在使用或操作中设备的不同取向。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其他元件或特征“以下”或“下方”的元件将然后被定向为在其他元件或特征“以上”。因此，示例术语“以下”可以涵盖以上和以下两者的取向。该设备可以另外地取向(旋转90度或以其他取向)，并且本文使用的空间相对描述词被相应地解释。
提供了一种形成聚合物泡沫材料的方法，并且该方法包括(i)提供具有第一厚度的前体材料，该前体材料是开孔泡沫材料，以及(ii)向前体材料施加单轴压缩力，以将该前体材料压缩至第二厚度，压缩力导致前体材料的泡孔结构塌缩。该方法还包括(iii)在施加压缩力的同时，在模制温度下加热前体材料持续第一时间段，第一时间段足以将前体材料加热到超过软化温度的芯部温度，软化温度类似于熔点或玻璃化转变点，其可以经由差示扫描量热法来识别并且应该在80℃-130℃的范围内，优选地在90℃-120℃或100℃-115℃的范围内，(iv)从前体材料移除压缩力，以及(v)保持前体材料的泡孔结构处于塌缩状态。
在一种构型中，第一厚度与第二厚度的比率可以是至少1.5:1，第二厚度可以在从3mm至25mm的范围内，或者其他中间厚度。模制温度可以在从120℃至400℃的范围内，第一时间段可以在从120秒至1100秒的范围内，和/或前体材料可以是低密度开孔聚氨酯。
该方法可以另外包括在施加压缩力的同时在冷却温度下冷却前体材料持续第二时间段，该冷却温度低于软化温度。在一种构型中，冷却温度的范围从0℃至10℃。
第一时间段可以足以将前体材料加热到高于前体材料的软化温度，从而允许流入塌缩状态并采用塌缩状态而不被“破坏”的分子运动，并且第二时间段可以足以将前体材料冷却到低于软化温度，从而以该新的塌缩形态冻结或动态捕获泡沫。这用于促进本发明的原理，通过改变泡沫的微观结构形态，打破硬挺度和耐用性之间的平衡(trade-off)。
在一种构型中，压缩力可以是约每平方厘米30千克的压力。
提供了一种形成用于鞋类物品的缓冲构件的方法，并且该方法包括(i)提供具有第一厚度的前体材料，该前体材料是开孔泡沫材料，以及(ii)向前体材料施加单轴压缩力以将该前体材料压缩至第二厚度，压缩力导致该前体材料的泡孔结构移动到塌缩状态。该方法另外包括(iii)将前体材料加热至高于前体材料的软化温度的第一温度，同时保持泡孔结构处于塌缩状态，以及(iv)将前体材料冷却至低于前体材料的软化温度的第二温度，同时保持泡孔结构处于塌缩状态。
在一种构型中，第一厚度与第二厚度的比率可以是至少1.5:1，第二厚度可以在从4mm至6mm的范围内，前体材料可以在范围从130℃至400℃、并且更具体地从140℃至200℃、并且更具体地从145℃至185℃的模制温度下加热。前体材料可以被加热持续范围从120秒至1100秒的时间段，前体材料可以是低密度开孔聚氨酯，前体可以在范围从0℃至10℃的冷却温度下冷却，和/或压缩力可以是每平方厘米30千克的压力。
该方法可以另外包括将前体材料成形成鞋垫、鞋内底、鞋底夹层、缓冲插入件和鞋外底中的一个的形状。另外，缓冲构件可以结合到鞋类物品中。
参考图1，鞋类物品10包括鞋面12和鞋底结构14。鞋类物品10可以被分成一个或更多个区。这些区可以包括鞋前部区16、鞋中部区18和鞋跟区20。鞋面12包括界定内部空腔22的内部表面，内部空腔22被构造成接纳并固定足部以用于支撑在鞋底结构14上。鞋面12可以由缝合或粘附性地结合在一起以形成内部空腔22的一种或更多种材料形成。鞋面的合适材料可以包括但不限于网状物、纺织品(textile)、泡沫、皮革和合成革。材料可以被选择并且被定位成赋予耐用性、透气性、耐磨损性、柔性和舒适性的性质。
在一些示例中，鞋面12包括斯创贝尔(strobel)24，斯创贝尔具有与鞋底结构14相对的底表面和界定内部空腔22的足床(footbed)的相对的顶部表面。缝合或粘合剂可以将斯创贝尔24固定到鞋面12。足床可以被设置轮廓以符合于足部的底表面(例如，足底(plantar))的轮廓。可选地，鞋面12还可以包含附加层，诸如鞋内底26或鞋垫，该鞋内底26或鞋垫可以设置在斯创贝尔24上并放置在鞋面12的内部空腔22内，以接纳足部的足底表面，从而提高鞋类物品10的舒适性。
鞋跟区20中的踝部开口28可以提供进入内部空腔22的入口。例如，踝部开口28可以接纳足部，以将足部固定在空腔22内并便于足部进入到内部空腔22和从内部空腔22移出。在一些示例中，一个或更多个紧固件30沿着鞋面12延伸，以调节内部空腔22在足部周围的贴合性，并且适应足部进入内部空腔22和从内部空腔22移出。鞋面12可以包括孔32，诸如孔眼和/或接纳紧固件30的其他接合特征，诸如织物或网眼环(fabric or mesh loops)。紧固件30可以包括鞋带、带子、绳索、钩环或任何其他合适类型的紧固件。鞋面12可以包括在内部空腔22和紧固件30之间延伸的鞋舌部分34。
鞋底结构14附接到鞋面12的斯创贝尔24，并且包括一个或更多个部件36、38，以用于提供足部和地表面之间的界面。例如，鞋底结构14可以包括鞋底夹层36和鞋外底38。鞋底夹层36被构造成向鞋类提供缓冲和稳定性的特性，并且可以包括泡沫、复合材料、流体填充囊、机械阻尼器或其组合。鞋外底38被构造成提供鞋底结构14的接合地面的界面，并且可以由赋予耐用性和抓地力(grip)的特性的材料形成。在一些示例中，鞋底结构可以包括附着摩擦力元件，诸如用于接合软的地表面的防滑钉(cleat)或鞋钉(stud)。
参考图2-图4B，提供了用于形成用于鞋类物品10的泡沫缓冲构件300的方法200。在图示的示例中，方法200示出为涉及将缓冲构件300形成为鞋类10的鞋内底26。然而，该方法可以类似地应用于鞋类10的泡沫鞋底夹层、鞋外底、插入件或其他缓冲构件的制造。
在方法200的第一步骤210中，选择合适的前体材料302。在测试期间，发现开孔泡沫呈现有利于形成根据本公开的缓冲构件的性质。特别地，具有开孔结构的聚氨酯泡沫是有利的，因为当经受压缩力时，每个泡孔的壁能够塌缩或屈曲。一旦泡孔壁的结构完整性受到损害，这样的泡沫材料就呈现更有利的缓冲特性。
与可塌缩的开孔泡沫相比，闭孔泡沫在经受压缩力时展现了不太有利的缓冲特性。具体而言，闭孔泡沫中的泡孔壁在经受压缩时不会塌缩，而仅仅致密化以形成压缩的泡孔结构。在闭孔泡沫的压缩期间，泡孔结构尽管致密化，但其仍保持相似的形态。例如，图6A和图6B示出了闭孔泡沫(例如乙烯-乙酸乙烯酯)在松弛状态(即，0％压缩)和压缩状态(即，65％压缩)下的泡孔结构的显微照片。如所示出的，处于压缩状态的闭孔泡沫中的泡孔更致密地挤在一起(pack)，但不具有塌缩的壁。因此，闭孔泡沫的力-挠度曲线不包括“平稳”区，如以上参照开孔泡沫所讨论的。
除了选择具有开孔结构的泡沫之外，用于方法200的合适的材料能够在50％压缩下热成型，由此材料的转化率大于80％，并且更优选地大于90％。为了本公开的目的，转化率被定义为在热成型步骤期间施加的材料的压缩高度与热成型后24小时的材料的最终高度的比率。例如，在热成型期间，具有12mm的厚度的前体材料可以被压缩至处于6mm的高度的塌缩状态，并且然后在移除压缩之前允许在塌缩状态下冷却。合适的前体材料将在热成型后24小时保持小于7.5mm(即6.0mm/7.5mm＝80％)的厚度，并且更优选地，将保持小于6.67mm(即6mm/6.67mm＝90％)的厚度。具有高转化率的材料对于在本文描述的方法200中使用是有利的，因为期望在热成型后将前体材料保持在塌缩状态下，如以下更详细描述的。
此外，已经发现前体材料的各种物理性质影响使用方法200形成的缓冲构件300的缓冲和耐用性的性质。以下的表1提供了被发现有利于形成根据本公开的缓冲构件300的物理性质的列表。表2提供了经适当地测试和执行的材料的物理性质的列表。
表1：前体材料的物理性质
Figure BDA0002918605160000101
表2：前体示例
Figure BDA0002918605160000102
在一些示例中，前体材料被提供为平板或片状原料，其中整个前体由前体材料均匀且连续地形成。然而，在一些示例中，前体泡沫废料片和碎片可以被切割或切碎成碎片(尺寸为毫米至厘米尺寸的碎片)，这些碎片可以被重新组合以形成切碎的复合泡沫前体材料。在一些示例中，最高20％的研磨的EVA泡沫或聚氨酯泡沫废料回收成分也可以混合并包含在复合泡沫配方中。
为了形成复合前体材料，通过将碎片加热到高于软化温度(处于大约～120℃-170℃)并将碎片轻微压实成片或块来结合泡沫碎片。此处，碎片可以被压缩约10％至50％，这是对促进结合足够的压缩，但是没有达到用于引发泡沫的微观结构变化的阈值压缩，该微观结构变化引起以下更详细描述的不同性质。当形成切碎的复合前体时，可以通过添加少量的喷涂粘合剂或热熔物(<1％wt)来提高碎片之间的粘附力。附加地或可替代地，在此阶段可以添加不同量的多元醇和异氰酸酯(聚氨酯前体)来粘合或粘附碎片。
然后，切碎的复合前体可以被压延，并根据需要在一侧或两侧上涂覆有层压热熔膜或顶布，以帮助为切碎的复合前体提供进一步的完整性。附加地或可替代地，复合片或泡沫块可以被削至更薄的厚度，并且然后被压延、涂覆等。
基于缓冲构件300的期望最终厚度TF和压缩比CR来选择前体材料302的初始厚度TI。压缩比CR是初始厚度TI与最终厚度TF的比率，并且可以在从1.5:1至4:1的范围内，这取决于缓冲构件的期望性能特性。因此，将选择初始厚度TI，以考虑在模制过程240期间前体泡沫的压缩。在一些示例中，前体的初始厚度TI可以是恒定的，由此整个前体302具有相同的初始厚度TI。在缓冲构件300的最终厚度TF也基本上恒定的情况下，诸如在鞋垫或鞋内底中，可以使用具有恒定初始厚度TI的前体302。在一些示例中，前体材料302的初始厚度TI可以是可变的，以考虑缓冲构件300的变化的厚度。例如，在缓冲构件300是鞋底夹层的情况下，鞋跟区20中的最终厚度TF可以大于鞋前部区16中的最终厚度。因此，前体302的初始厚度TI可以在模制之前设定轮廓，以提供可变的初始厚度TI1-3，如图3中示出的。可替代地，具有恒定初始厚度TI的前体302可以用于具有可变最终厚度TF的应用中，其中在模制步骤240期间施加到前体的压缩比CR是可变的。例如，鞋前部区16可以经受3.5:1的压缩比，并且鞋跟区20可以经受2.3:1的压缩比。在一些示例中，具有可变初始厚度TI1-3的前体302可以与可变压缩比CR1-4组合使用，以形成具有可变最终厚度TF1-4的缓冲构件300，如图3中示出的。
一旦选择了前体302的性质(例如，材料类型、结构、厚度)，前体302就可以经受可选的层压步骤220，由此顶布304层叠在前体302的上表面上，当结合鞋类10使用时，顶布304最终用作缓冲构件300的足床。例如，顶布304可以由具有透气性、抗收缩性、耐磨性、色牢度、粘合性和耐用性的理想性质的一种或更多种类型的织物形成。顶布304使用热熔粘合剂膜、水性粘合剂(waterborne adhesive)或溶剂型粘合剂(solventborne adhesive)或胶合剂附接到前体302的上表面，该热熔粘合剂膜、水性粘合剂或溶剂型粘合剂或胶合剂以约0.15mm的厚度作为涂层施加在前体的上表面上。如图2中的步骤220处示出的，顶布304可以使用压缩滚压过程(compression rolling process)施加，由此堆叠的前体302和顶布304经受经由辊施加的压力，以将顶布304固定到前体302的上表面。在一些示例中，在模制步骤240之后，顶布304可以被施加到前体302。然而，如果在模制步骤240之后施加顶布304，则不可以使用高于前体材料的软化温度tG的施加和固化温度，因为这可能导致缓冲构件300的预塌缩泡孔结构松弛。
前体302和顶布304可以作为材料片、材料块或材料卷以散装形式提供和层压。因此，在以下描述的模制步骤240之前，前体302和顶布304可以被切割成具有适合于插入到模具的腔中的尺寸的模制坯件306。在一些示例中，前体302和顶布304可以在层压步骤220之前以模制尺寸提供。在其他示例中，模制系统可以被构造成接收散装形式的前体302和顶布304，由此不需要切割。
一旦准备好，前体302就在模制步骤240中被处理，该模制步骤使前体302经受热、压缩和冷却的组合，以将前体302的泡孔结构从松弛状态转变为均匀塌缩状态，如图5中示出的。已经发现两种不同的模制过程240提供了有利的结果：(1)开模热压过程(open-mold,heat press process)240a，如图4A中图示的；以及(2)封闭Phylon模制过程(enclosedPhylon molding process)240b，如图4B中示出的。
参考图4A，图示了热压过程240a。在热压过程240a中，提供包括上模具1002和下模具1004的模制系统1000。上模具1002和下模具1004可以被描述为具有模具表面1006的压板1002、1004。上模具1002和下模具1004中的每一个由热源(诸如加热线圈1008)直接加热，使得模具表面1006被主动加热。模具表面1006可以是平面的，或者可以具有对应于成品缓冲构件300的期望轮廓的成形轮廓(contoured profile)。如所示出的，模制系统1000是敞开式模制系统(open-air molding system)1000，由此上模具1002和下模具1004不形成用于模制前体302的封闭腔，而是仅通过模具表面1006单轴向地施加压力，同时前体302的侧面保持暴露于环境。因此，热量可以以比在封闭模具中更大的速率从前体302消散。
在热压过程240a的第一步骤242a中，前体302以未压缩状态装载到模具系统1000中，其中前体302具有初始厚度TI。如图5中示出的，在未压缩状态下(CR＝1:1)，前体302的泡孔结构在前体302的整个厚度TI上未塌缩，使得泡孔壁的结构完整性被保持。
上模具1002和下模具1004被加热至高于前体材料302的软化温度tG的模制温度tM。将模制温度tM保持在期望的范围内对于塌缩泡孔结构的均一形成和保持至关重要。例如，模制温度tM必须足够高，以确保整个前体302能够被加热到高于材料的软化温度tG，但又必须足够低，以使前体302的“结皮(skinning)”最小化。如果模制温度tM太低，则前体302的泡孔结构将不会软化和回流(re-flow)成允许塌缩的泡孔在塌缩状态下重新成形。因此，当移除模具压力时，前体302将回弹并返回到未塌缩状态。另一方面，如果模制温度tM太高，这会导致在软化温度tG能够使整个前体302浸透之前前体302的邻近模具表面1006的区域被加热到明显高于软化温度tG。特别地，由于前体302的外部周边暴露于相对冷的外部大气，所以对前体302的暴露的外部周边的加热可能滞后于对前体302的上表面和下表面的加热。因此，在邻近模具表面1006的前体302中可以形成致密的“表皮”层。虽然薄的表皮层可能是合适的，或者甚至在某些情况下是理想的，但是因为表皮通常与增加的泡孔密度和硬挺度相关联，所以过多的表皮可能不利地影响缓冲构件的缓冲特性，并且使缓冲构件300的有效缓冲厚度最小化。在使用来自以上表2的材料A的测试中，发现范围从180℃至185℃的模制温度tM提供了有利的结果，由此模制前体302保持其塌缩形状并具有最小的表皮形成。
仍然参考图4A，在热压过程240a的模制步骤244a处，上模具1002和下模具1004朝向彼此移动，以使前体302经受单轴模具压力PM。模具压力PM设定为提供缓冲构件300的期望压缩比CR和/或最终厚度TF。如本文讨论的，压缩比CR可以基于缓冲构件300的期望性能特性来选择。然而，已经发现至少1.5:1的压缩比CR确保泡孔结构在前体302的整个厚度上的均一塌缩。在其中前体302的初始厚度TI为12mm并且最终厚度TF为5.5mm的一个示例中，发现30kg/cm2的压力足以使整个泡孔结构塌缩。图5示出了材料A在经受2:1、2.5:1和3:1的压缩比CR之后的显微照片。如所示出的，每个示例的泡孔结构在顶表面、芯部和底表面中的每一个处均一地压缩和塌缩，使得前体302在整个最终厚度TF上具有均一塌缩的泡孔结构。
前体302经受模具压力PM和模制温度tM持续一段时间，这段时间足以允许模制温度将前体的芯部温度tP升高到高于前体材料的软化温度tG。如以上讨论的，用于模制时间和模制温度的配方(recipe)需要平衡，以确保整个前体302在高于软化温度tG的温度下浸透，同时使外表面的过热(即结皮)最小化。在使用材料A的示例中，在180℃至185℃的模制温度tM下120秒的模制时间足以将前体302的芯部温度tP升高至180℃的温度并保持持续至少三十(30)秒的时段。模具系统1000内的三十秒停顿时间确保了模制温度tM使前体302浸透，并允许所有泡孔采用由单轴模具压力PM赋予的塌缩结构。在一些示例中，可以使用更长的停顿时间，诸如六十(60)秒的停顿时间。
在施加热和压力之后，在移除模具压力PM之前，允许前体302冷却至低于软化温度tG的芯部温度tP。因此，前体302硬化，并且由热和压力赋予的塌缩泡孔结构得以保持。因为模具系统1000是敞开式模具系统，如以上描述的，所以前体302的周边暴露于周围环境(即，环境空气)，并且可以允许前体302在处于压缩状态时被动冷却。可替代地，可以通过向模具1002、1004中的一个或更多个模具或前体302提供冷却流体来主动冷却前体302。
仍然参考图4A，在步骤248a处，一旦前体302被冷却到低于软化温度tG，就将前体302从模具系统1000移除。此处，前体302的泡孔结构保持处于塌缩状态，如图5的示例中示出的，并且前体302可以进行各种修整步骤250、260、270，如以下更详细讨论的。
参考图4B，提供了用于本公开的方法200的合适的模制过程240b的可替代示例。与以上关于图4A讨论的热压过程240a相反，图4B的模制过程240b利用了封闭模制系统1000a，该封闭模制系统1000a具有上模板1002a和下模板1004a，上模板1002a和下模板1004a共同界定用于接纳和模制前体302的模腔1010。模制系统1000a在商业上被称为Phylon模制过程。模制系统1000a的模具1002a、1004a被构造成将未压缩的前体302接纳在腔1010内，并且然后放置在压机的加热压板之间，该压机施加热和压力以将模具1002a、1004a压紧在前体302上。因此，热和压力通过模具1002a、1004a从压机间接施加到前体302，这不同于图4A的模制系统1000，该模制系统1000经由上模具1002和下模具1004将热和压力直接施加到前体。因此，如以下讨论的，用于Phylon模制过程240b的模制时间可能更长，因为热必须通过模具1002a、1004a传导。因为模具1002a、1004a具有相对大的质量并且被构造成保持热，所以模具1002a、1004a可以设置有主动冷却系统1012，以用于在模制时间期满后冷却模具1002a、1004a。例如，模制系统1000a可以包括多个导管1014，以用于从外部热交换系统(未示出)向模具1002a、1004a提供传热流体(heat transfer fluid)1016。
在Phylon模制过程240b的第一步骤242b中，具有初始厚度TI的未压缩前体302被装载到腔1010的由下模具1004a界定的部分中。上模具1002a然后被定位在前体302的顶部，使得前体302的上部部分被接纳在模腔1010的由上板1002a界定的部分内。在一些示例中，上模具1002a和下模具1004a可以在插入到压机1020中之前被手动关闭。然而，在前体具有相对高的密度或厚度(这阻止手动闭合)的情况下，上模具1002a和下模具1004a可以通过压机1020的压力来关闭。
在Phylon模制过程240b的模制步骤244b中，模制温度tM和停顿时间将不同于以上关于热压过程240a所描述的时间和温度。特别地，在以上描述的过程240a是敞开过程并且允许来自前体302的相对高的热耗散率的情况下，Phylon模制过程240b的封闭模具1002a、1004a经历相对低的热耗散率。因此，在Phylon模制过程240b中使用的模制温度tM和芯部温度tP可以低于在热压过程240a中使用的模制温度tM和芯部温度tP。例如，在热压过程240a中使用180℃至185℃的模制温度tM和180℃的芯部温度以确保整个前体302升高到高于材料A的软化温度tG(例如，113℃)的情况下，Phylon模制过程中的模具1002a、1004a被加热至165℃，以获得140℃的前体芯部温度。尽管模制温度tM和芯部温度tP较低，但由封闭模腔1010产生的最小化的热耗散允许整个前体302被加热到高于软化温度tG。
尽管与热压过程240a相比，Phylon模制过程240b中的热耗散率相对低，但由于必须加热的模具1002a、1004a的质量增加以及较低的模制温度tM，停顿时间更长。在施加到材料A的Phylon模制过程240b的示例中，模具1002a、1004a在165℃下加热持续390秒，这允许前体302的芯部温度tP被加热至140℃并在140℃下保持持续至少60秒的时段。Phylon模制过程240b中使用的60秒停顿时间适合于确保前体302的所有泡孔都有足够的时间在塌缩状态下重新成形。在一些示例中，取决于前体302的材料类型、最终厚度TF和/或密度，模制时间可以显著大于390秒(例如1100秒)。
Phylon模制过程240b进一步不同于热压过程240a，因为Phylon模制过程240b包括主动冷却步骤246b，以用于将前体302的温度降低到低于软化温度tG。如图4B中示出的，在步骤246b处，冷却流体1016通过导管1014循环，以冷却模具1002a、1004a。在施加到材料A的Phylon模制过程240b的示例中，模具1002a、1004a在10℃下冷却持续390秒，这允许前体302的芯部温度tP被冷却至30℃并在30℃下保持持续至少60秒的时段。在其他示例中，取决于前体302的材料类型、厚度和密度，模具1002a、1004a可以在范围从0℃至10℃的温度下冷却。
如同热压过程240a一样，一旦整个前体302被冷却到低于软化温度tG，就从模具系统1000a移除前体302，如步骤248b处示出的。此处，前体302的泡孔结构保持处于塌缩状态，如图4B的示例中示出的。在这一点上，前体302可以进行各种修整步骤250、260、270，如以下更详细讨论的。
由于模具1002a、1004a倾向于在整个前体302中维持更均一的温度梯度，以及能够向模具1002a、1004a施加比热压过程240a中更大的压缩力，所以Phylon模制过程240b有利于形成具有比热压过程240a更大的最终厚度TF和压缩比CR的缓冲构件。例如，热压过程240a可以用于具有高至7mm的最终厚度TF的缓冲构件300，诸如鞋内底和鞋垫，而Phylon模制过程240b可以用于具有高至以及大于6mm的最终厚度TF的缓冲构件。
虽然以上示例是针对由材料A形成并且具有12mm的初始厚度TI和范围从4mm至6mm的最终厚度TF的前体来提供的，但是模制温度tM和时间将根据材料类型、压缩比CR和最终厚度TF而变化。然而，无论模制过程240、材料类型、压缩比CR或最终厚度TF如何，总体模制配方将保持不变，并且包括以下步骤：(1)沿着前体的厚度施加单轴压缩，以在整个厚度上使泡孔结构均一地塌缩；(2)将前体加热到高于材料软化温度tG持续预定的时间段，以允许所有泡孔在塌缩状态下重新成形；(3)将前体冷却到低于材料软化温度tG持续预定的时间段，同时经受压力以允许泡孔在塌缩状态下硬化；以及(4)移除压缩，使得泡孔结构保持在塌缩状态下。以下表3提供了用于使用以上描述的热压过程240a和Phylon过程240b形成不同厚度的缓冲构件的示例参数。
表3：单阶段模制过程示例
Figure BDA0002918605160000171
尽管模制过程240a、240b在以上被描述为包括单阶段，其中将前体302从初始厚度TI压缩至最终厚度TF并在模制温度tM下加热持续一段时间，但是在一些示例中，模制过程240a、240b的模制步骤244a、244b可以在多个阶段中执行。例如，前体302最初可以从初始厚度TI压缩至大于最终厚度TF的中间厚度，并在模制温度tM下保持持续第一模制时段。在第一模制时段之后，将前体302压缩至最终厚度TF，并在模制温度tM下保持持续第二模制时段。在一些示例中，多阶段模制过程240a、240b可以包括每个模制时段之间的静置时段。例如，在第一模制时段之后，前体302可以被冷却并允许以松弛状态(即，没有施加压力)放置持续延长的时间段(例如，24小时)。在静置时段之后，前体302经受第二模制时段，以将前体转变为最终厚度TF。可替代地，前体302可以在静置时段期间保持压缩到中间厚度。以下表4提供了上述多阶段模制过程和以上描述的单阶段模制过程之间的示例比较。
表4：单阶段与多阶段模制过程示例
Figure BDA0002918605160000181
在完成模制过程240之后，作为前体材料压缩和转变成预塌缩结构的结果，前体材料的物理性质(表1)被转变。预塌缩前体材料的材料性质的示例在以下表5中提供。
表5：预塌缩材料的物理性质
Figure BDA0002918605160000182
Figure BDA0002918605160000191
继续参考图2，一旦模制过程240完成，模制的缓冲构件300就进行到成形步骤250，并从前体坯件306移除。在一些示例中，缓冲构件300可以是冲切的。然而，可以利用其他切割方法，诸如CNC切割设备(例如切割器、激光、水射流等)。缓冲构件300然后通过边缘抛光步骤260进行处理，以从缓冲构件300的外部周边去除缺陷。最后，在方法200的步骤270处，缓冲构件300被印刷和包装。
如以上参照用于缓冲构件中的常规泡沫材料所提供的，为了提供改进的舒适性，常常必须牺牲耐用性，并且反之亦然，因为具有较大密度的泡沫不太可能随着重复使用而致密化和变硬挺，但是对足部不太宽容，而具有较低密度的泡沫更宽容，但是更可能随着时间的推移而变质。泡沫材料的耐用性和舒适性之间的这种零和关系(zero-sumrelationship)通过以上描述的方法200被消除，由此泡沫在气泡或泡孔水平处的微观结构被改变，从而改变泡沫的物理性质，并实现柔软但耐用的低密度泡沫。将泡沫泡孔结构从圆形或多面体形状改良成预塌缩的铰接状态促进了对重复压缩事件下的循环疲劳做出更稳健、耐用的响应。另外，使泡沫预塌缩通过改变在压缩中移动或移置该泡沫所需的力的大小改变了泡沫的手感。通过使前体302经受前述方法200，实现了至少四个主要目标：(1)去除初始硬挺区，从而提供更软的感觉和更佳的顺应性，以用于增加舒适性；(2)保持泡沫的整体硬挺度，以获得充分的支撑和缓冲；(3)将泊松比从常规-正值改变到接近于零的值，以便以常规泡沫所不能实现的方式促进负载下的应力分布；以及(4)通过从现有磨损机制中消除泡孔塌缩来提高耐用性。
关于改进的舒适性，图9A和图9B比较了由方法200产生的泡沫和来自图8A和图8B的相似密度和硬挺度的常规泡沫。图9A中的绘图示出了所公开的方法200能够以适用于鞋类应用(类似于常规泡沫)的整体硬挺度范围为目标。然而，在检查随压缩而变的硬挺度时，如图9B中示出的，变得清楚的是，本公开的泡沫展示了软得多的初始响应，指示新的塌缩泡孔结构。响应曲线的低应变区中的较低硬挺度降低了泡沫的压缩所需的总体能量。这意味着使用本公开的方法200生产的泡沫在使用期间比常规泡沫进一步压缩，从而产生与足部更大的接触并引起更软的感觉。
在另一种说明前体泡沫的物理性质转变(并且特别是舒适性的改进)的方法中，执行了额外的测试来比较预塌缩泡沫与常规泡沫的硬挺度。在测试中，使用以鞋底夹层部件的形状切割的泡沫样品。使用INSTRON 5965机器上的5mm直径的丝锥(tap)，在对应于足部的跖趾关节(即跖球)的测试位置处施加压缩力。在最终压缩之前，每个材料样品都要经受十次预加载循环。使用三角波以每分钟50mm的速率执行预加载，其中载荷限制在300N。在预加载时段之后，以每分钟100mm的加载速率执行最终压缩。当载荷满足300N的阈值时，最终压缩将停止。
图10示出了对于硬挺度测试的测试数据的一般示例，其中x轴表示以毫米(mm)为单位的总挠度，并且y轴表示以牛顿(N)为单位的施加载荷。沿着曲线，曲线开始处的时段T表示从没有施加载荷的预加载恢复之后的初始时段。初始硬挺度S1表示从10N至50N的平均硬挺度(载荷(N)/挠度(mm))。最终硬挺度表示从230N至280N的泡沫材料的平均硬挺度(载荷(N)/挠度(mm))。
现在参考图11和表6(如下)，提供了对于十(10)个材料样品的测试数据。如所示出的，材料A-C表示前体材料以均质平板材料的形式被提供并根据本公开的原理进行处理的示例，其中材料的泡孔结构是预塌缩的。材料D-F表示前体材料以非均质复合材料的形式被提供并根据本公开的原理进行处理的示例，其中材料的泡孔结构是预塌缩的。材料G-J表示具有非塌缩泡孔结构的常规泡沫材料的示例。参考初始硬挺度(S1)和最终硬挺度(S2)，表6示出了预塌缩泡沫(材料A-F)呈现比常规泡沫(材料G-J)低得多的初始硬挺度，而不管预塌缩材料是以平板形式(材料A-C)还是复合材料形式(材料D-F)被提供的。特别地，常规泡沫中的每一种呈现大于200N/mm的初始硬挺度S1，而预塌缩泡沫中的每一种呈现小于75N/mm的初始硬挺度S1。图11中清楚地图示了这一点，其中材料A-C各自遵循表示较低的初始硬挺度的相对平缓的曲线。
表6：预塌缩泡沫和常规泡沫的硬挺度
Figure BDA0002918605160000211
除了改进的舒适性之外，与常规泡沫相比，根据本公开的方法200生产的预塌缩泡沫材料呈现改进的顺应性。由方法200赋予的塌缩泡孔结构影响泡孔壁在泡沫的压缩期间变形的方式。这一点被处理之后泡沫的泊松比变化证明。泊松比指示材料在变形期间保持其体积的趋势。0.5的泊松比对应于完美的体积守恒。也就是说，如果材料在一个方向上被压缩，则它在另一个方向上适当地增加其尺寸以使体积守恒。0.0的泊松比指示在一个方向上的变形在另一个方向上不产生互补效应。
在测试中，泊松比是从经由特瑞昂质量系统有限公司(Trilion Quality SystemsInc.)所生产的ARAMIS 4M数字图像相关(DIC)系统获得的应变测量值计算的。泡沫样本从厚度在0.4”和1”之间的泡沫片冲切成直径为1.5”的圆柱体。DIC模式经由喷漆应用于泡沫，其中特征尺寸约为0.25mm。泡沫圆柱体在Instron 8511中的两个40mm的压缩压板之间压缩。应变数据记录为在1Hz下从0％至50％压缩的5个正弦压缩循环。泊松比根据对应于第五压缩循环的应变数据计算如下。首先，圆柱体在轴向(EZ)和径向(Er)方向上的应变分别在泡沫的可见表面上被平均。泊松比然后取平均径向应变(Er_Ave)除以平均轴向应变(EZ_Ave)的负值。
泊松比＝-(Er_Ave/EZ_Ave)
图12A-图12C示出了常规泡沫材料(正方形数据点)对于低应变压缩呈现等于或接近于0.5的泊松比。然而，随着应变的增加，泊松比随着泡孔壁开始塌缩而下降。这种向内的塌缩减少了由压缩产生的向外变形，并因此降低了观察到的泊松比。相比之下，预塌缩泡沫(三角形、圆形和菱形数据点)从低应变到高应变呈现接近于零的泊松比。这种接近于零的泊松比是由于泡孔的预塌缩结构而导致的，从而允许它们在压缩期间立即经历进一步的塌缩。这种倾向致密化的趋势是接近于零的泊松比行为的原因。
材料的泊松比影响其顺应于弯曲表面(诸如足部的底部)的能力。图13A和图13B展示了用弯曲压头压缩的具有～0.5的泊松比(图13A)和～0.0的泊松比(图13B)的材料的变形行为的差异。对于约为～0.5的泊松比，由于体积守恒，压头下方的压缩导致材料远离压头向外变形。对于～0.0的泊松比，通过压头的压缩不会导致材料的径向变形，从而促进压头和材料之间的一致性。对于鞋类，这种增加的接触面积将提供更好的贴合性的感觉。
知道材料密度、从F-d数据得出的材料的应变相关模量以及泊松比允许材料进行数值建模，以模拟它们在载荷下变形期间的行为。图14A和图14B示出了对于使用具有约0.5的泊松比的常规泡沫形成的鞋垫的有限元分析(FEA)模型，而图15A和图15B示出了对于由使用本公开的方法200制成的泡沫形成的鞋内底26的FEA模型。如图14A-图15B中示出的，有限元分析(FEA)模型示出了与图13A和图13B的对应图中图示的完全相同的行为，即，遵循压痕表面(例如，鞋跟、鞋头等)的更大的曲率程度和鞋跟正下方的应力的减少，这部分地是因为更大的接触面积和分布该载荷的能力。因此，根据本公开生产的预塌缩泡沫展示了显著的行为差异，降低了应力并提供了更大的接触面积。
本公开的方法200还生产具有改进的耐用性的泡沫。继续参考图8A和图8B，常规泡沫在由泡孔塌缩和致密化引起的压缩期间呈现三阶段机械响应。对于鞋类应用中的传统泡沫，正常使用需要压缩超过塌缩点数十万倍。因为泡孔塌缩是经由泡孔壁屈曲而发生的，所以在泡孔壁中产生高的局部应变，这导致聚合物材料的塑性变形。这意味着会发生永久变形，并且泡沫的形状和机械响应会随着时间推移而偏移。
根据本公开的方法200使泡孔结构预塌缩使得泡孔壁永久地屈曲。因此，泡孔在使用期间不会在屈曲状态和非屈曲状态之间来回变化，并且塑性变形被最小化。这产生了更耐用的泡沫，其在数十万次循环中具有一致的机械响应。通过根据前面概述的程序执行循环动态测试来表征耐用性。每种材料经受500,000次连续循环。图16A示出了与相似密度和硬挺度的常规泡沫(圆形数据点)相比，使用方法200形成的泡沫(三角形数据点)在测试过程中经历了最大位移的较小偏移。这表明样本的厚度随时间的推移而变化较小。类似地，图16B示出了与具有相似密度和硬挺度的常规泡沫材料(圆形数据点)相比，将使用方法200形成的预塌缩泡沫(三角形数据点)压缩至目标载荷所需的能量保持相对恒定。表16B的数据指示，在测试过程中，力与位移曲线的形状没有明显变化。这由图17A和图17B清楚地图示，其中图17A示出了对于常规泡沫材料的力-位移曲线在86,000次压缩循环过程中显著移位，而对于预压缩泡沫材料的力-位移曲线在86,000次压缩循环过程中保持相对恒定。通俗地说，预压缩泡沫材料在从低应变至高应变的其整个使用窗口内，其机械响应或“感觉”保持一致。耐用性的提高和寿命周期的延长可以通过两种材料在测试前和测试后的状况来直观地确认。在常规泡沫材料被压头破裂和致密化的情况下，本公开的预塌缩泡沫材料仅示出来自压头的细微凹痕。
以上描述的方法和过程有利地改变了泡沫在气泡或泡孔水平上的微观结构，从而改变了泡沫的物理性质，并实现柔软但耐用的低密度泡沫。将泡沫泡孔结构从圆形或多面体形状改良成塌缩的铰接状态促进对重复压缩事件下的循环疲劳做出更稳健、耐用的响应，并且另外，其通过改变在压缩中移动或移置泡沫所需的力的大小来改变泡沫的手感。
下面的条款提供了用于制成用于鞋类物品的缓冲构件或鞋底结构的示例性方法，如以上所描述的。
条款1：一种形成聚合物泡沫材料的方法，包括：(i)提供具有第一厚度的前体材料，所述前体材料是开孔泡沫材料，(ii)向所述前体材料施加单轴压缩力，以将所述前体材料压缩至第二厚度，所述压缩力导致所述前体材料的泡孔结构塌缩，(iii)在施加所述压缩力的同时，在模制温度下加热所述前体材料持续第一时间段，所述第一时间段足以将所述前体材料加热至软化温度，(iv)从所述前体材料移除所述压缩力；以及(v)保持所述前体材料的所述泡孔结构处于塌缩状态。
条款2：根据条款1所述的方法，其中所述第一厚度与所述第二厚度的比率为至少1.5:1。
条款3：根据条款1所述的方法，其中所述第二厚度的范围为从4mm至6mm。
条款4：根据条款1所述的方法，其中所述模制温度的范围为从120℃至400℃。
条款5：根据条款1所述的方法，其中所述第一时间段的范围为从120秒至1100秒。
条款6：根据条款1所述的方法，其中所述前体材料为低密度开孔聚氨酯泡沫。
条款7：根据条款1所述的方法，还包括在施加所述压缩力的同时，在冷却温度下冷却所述前体材料持续第二时间段，所述冷却温度低于所述软化温度。
条款8：根据条款7所述的方法，其中所述冷却温度的范围为从0℃至10℃。
条款9：根据条款8所述的方法，其中所述第一时间段足以将所述前体材料加热至高于所述前体材料的软化温度，并且所述第二时间段足以将所述前体材料冷却至低于所述软化温度。
条款10：根据条款1所述的方法，其中所述压缩力为约每平方厘米30千克的压力。
条款11：一种形成用于鞋类物品的缓冲构件的方法，所述方法包括：(i)提供具有第一厚度的前体材料，所述前体材料是开孔泡沫材料，(ii)向所述前体材料施加单轴压缩力，以将所述前体材料压缩至第二厚度，所述压缩力导致所述前体材料的泡孔结构移动到塌缩状态，(iii)将所述前体材料加热至高于所述前体材料的软化温度的第一温度，同时保持所述泡孔结构处于所述塌缩状态；以及(iv)将所述前体材料冷却至低于所述前体材料的所述软化温度的第二温度，的时保持所述泡孔结构处于所述塌缩状态。
条款12：根据条款11所述的方法，其中所述第一厚度与所述第二厚度的比率为至少1.5:1。
条款13：根据条款11所述的方法，其中所述第二厚度的范围为从3mm至25mm。
条款14：根据条款11所述的方法，其中所述前体材料在范围从140℃至400℃的模制温度下加热。
条款15：根据条款11所述的方法，其中所述前体材料加热持续范围从120秒至1100秒的时间段。
条款16：根据条款11所述的方法，其中所述前体材料为低密度开孔聚氨酯。
条款17：根据条款11所述的方法，其中所述前体材料在范围从0℃至10℃的冷却温度下冷却。
条款18：根据条款11所述的方法，其中所述压缩力为每平方厘米30千克的压力。
条款19：根据条款11所述的方法，还包括将所述前体材料成形成鞋垫、鞋内底、鞋底夹层、缓冲插入件和鞋外底中的一种的形状。
条款20：根据条款19所述的方法，还包括将所述缓冲构件并入到所述鞋类物品中。
前述描述已经被提供以用于说明和描述的目的。其不意图是详尽无遗的或限制本公开。特定构造的单独的元件或特征一般不限于该特定构造，而是在适用的情况下是可互换的，并可用于选择的构造中，即使其未被明确示出或描述。这些特征还可以以许多方式变化。这样的变化不被视为脱离本公开，并且所有的这样的修改意图被包括在本公开的范围之内。

Claims (20)

1.一种形成聚合物泡沫材料的方法，包括：
提供具有第一厚度的前体材料，所述前体材料是开孔泡沫材料；
向所述前体材料施加单轴压缩力，以将所述前体材料压缩至第二厚度，所述压缩力导致所述前体材料的泡孔结构塌缩；
在施加所述压缩力的同时，在模制温度下加热所述前体材料持续第一时间段，所述第一时间段足以将所述前体材料加热至软化温度；
从所述前体材料移除所述压缩力；以及
保持所述前体材料的所述泡孔结构处于塌缩状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一厚度与所述第二厚度的比率为至少1.5:1。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二厚度的范围为从3mm至25mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述模制温度的范围为从120℃至400℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一时间段的范围为从120秒至1100秒。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述前体材料为低密度开孔聚氨酯。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括在施加所述压缩力的同时，在冷却温度下冷却所述前体材料持续第二时间段，所述冷却温度低于所述软化温度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述冷却温度的范围为从0℃至10℃。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一时间段足以将所述前体材料加热至高于所述前体材料的软化温度，并且所述第二时间段足以将所述前体材料冷却至低于所述软化温度。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述压缩力为约每平方厘米30千克的压力。
11.一种形成用于鞋类物品的缓冲构件的方法，所述方法包括：
提供具有第一厚度的前体材料，所述前体材料是开孔泡沫材料；
向所述前体材料施加单轴压缩力，以将所述前体材料压缩至第二厚度，所述压缩力导致所述前体材料的泡孔结构移动到塌缩状态；
将所述前体材料加热至高于所述前体材料的软化温度的第一温度，同时保持所述泡孔结构处于所述塌缩状态；以及
将所述前体材料冷却至低于所述前体材料的所述软化温度的第二温度，同时保持所述泡孔结构处于所述塌缩状态。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一厚度与所述第二厚度的比率为至少1.5:1。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二厚度的范围为从3mm至25mm。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述前体材料在范围从120℃至400℃的模制温度下加热。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述前体材料加热持续范围从120秒至1100秒的时间段。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述前体材料为低密度开孔聚氨酯。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述前体材料在范围从0℃至10℃的冷却温度下冷却。
18.根据权利要求11所述的方法，其中所述压缩力为每平方厘米30千克的压力。
19.根据权利要求11所述的方法，还包括将所述前体材料成形成鞋垫、鞋内底、鞋底夹层、缓冲插入件和鞋外底中的一种的形状。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括将所述缓冲构件并入到所述鞋类物品中。
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