KR20180011187A - 비금속 기재 상에 선택적으로 도포된 접착제 미립자 - Google Patents

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KR20180011187A
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Abstract

물품의 제조는 신발 갑피와 접합되는 신발 바닥과 같은 물품의 일부 형태를 형성하기 위해 2개 이상의 구성요소를 접합하는 것에 의존한다. 접합은 기재의 표면에 도포되는 접착제 미립자에 의해 달성될 수 있다. 접착제 미립자는 레이저 어레이와 같이 개별적으로 제어 가능한 다수의 에너지 방출기를 갖는 제어식 에너지 소스를 이용하여 기재에 선택적으로 융합된다. 레이저 에너지의 선택적 인가는 접착제 미립자의 특정한 기하학적 구조가 기재 상에 형성되게 한다. 융합된 접착제 미립자를 갖는 기재는 융합된 접착제 미립자가 제1 기재와 제2 구성요소를 접합시키도록 다른 구성요소와 정합된다.

Description

비금속 기재 상에 선택적으로 도포된 접착제 미립자
본 발명의 양태는 다른 구성 요소와의 접착제로서 최종적인 사용을 위해 기재에 접착제 미립자를 선택적으로 융합시키도록 접착제 미립자에 인가된 에너지를 사용하는 접착제 도포 기술에 관한 것이다.
구성요소들은 다양한 기술을 사용하여 함께 결합될 수 있다. 예컨대, 접착제가 다른 기재와 접합하도록 된 제1 기재(예컨대, 재료)의 적어도 하나의 표면에 도포될 수 있다. 접착제는 물리적 및/또는 화학적 접합을 통해 2개의 기재들을 접합시킬 수 있다. 접착제를 이용한 2개의 기재의 접합은 어떠한 산업 분야에서도 사용될 수 있다. 예컨대, 2개의 기재를 접합하는 것은 항공, 자동차, 해상, 산업재, 소비재, 의류, 및 신발류 산업 등으로 확장된다.
신발 등의 예시적인 신발류 물품이 배경 기술의 목적으로 설명된다. 통상적인 신발은 갑피와 밑창 구조체를 포함한다. 다시, 밑창 구조체는 중창과 바깥창을 포함할 수 있다. 별개의 중창과 바깥창이 설명되지만, 중창과 바깥창이 단순히 공동으로 형성된 구조 구역이 되도록 밑창 구조체가 형성될 수 있다는 점이 고려된다. 참조 목적을 위해, 예시적인 신발은 3개의 대략적인 구역 또는 영역, 즉 전족 또는 발가락 구역, 중족 구역, 및 뒤꿈치 구역으로 분할될 수 있다. 신발은 또한 바깥쪽 측부와 안쪽 측부를 포함한다. 바깥쪽 측부는 일반적으로 착용된 형태에 있을 때에 사용자 발의 바깥쪽 측부를 따라 연장된다. 안쪽 측부는 착용된 형태에 있을 때에 사용자 발의 안쪽 측부를 따라 연장된다. 바깥쪽 측부와 안쪽 측부는 신발의 특정 영역의 경계를 정하도록 의도되지 않는다. 대신에, 이들 측부는 아래의 설명을 위한 참조 목적으로 사용되는 신발의 대략적인 영역을 나타내도록 의도된다. 예컨대, 안쪽 측부와 바깥쪽 측부는 앞심(toe box)의 각각의 측부에서 발가락 구역 근처로 수렴할 수 있다. 유사하게, 안쪽 측부와 바깥쪽 측부는 또한 뒤꿈치 구역에 근접한 아킬레스 보강부의 각각의 측부에서 수렴할 수 있다는 점이 고려된다. 따라서, 신발 디자인 및 구성에 따라, 안쪽, 바깥쪽, 발가락, 뒤꿈치 등의 용어는 대체로 근사 지점을 가리키고 제한적이지 않을 수 있다.
신발류 물품의 갑피 부분은 일반적으로 밑창 구조체에 고정되어 발을 수용하기 위한 공동을 형성한다. 전술한 바와 같이, 밑창 구조체는 바깥창과 중창을 포함할 수 있다. 바깥창은 밑창 구조체의 지면 맞물림 표면을 형성한다. 중창은 일반적으로 갑피와 바깥창 사이에 위치 설정된다. 바깥창 및/또는 중창은 고무, 가죽, 또는 폴리머 발포 재료(예컨대, 폴리우레탄 또는 에틸렌 비닐 아세테이트) 등의 전통적인 재료로 형성될 수 있다. 바깥창은 중창과 일체형으로 형성될 수 있거나, 또는 바깥창이 중창의 하부면에 부착될 수 있다.
신발류 물품을 구성하는 통상적인 제조 기술은 액체 접착제를 밑창 구조체의 상단면(예컨대, 중창 부분의 상단면) 및/또는 갑피 부분의 바닥면에 솔질하거나 도포하는 것에 의존할 수 있다. 이러한 접착제의 도포는, 밑창 구조체와 갑피 사이에 충분한 접합을 형성하기 위해 충분한 양의 접착제가 필요하지만, 너무 많은 접착제는 중량 및 비용을 추가시키고 잠재적으로는 시각적으로 바람직하지 않을 수 있기 때문에 문제가 있다는 것으로 드러났다.
본 요약은 아래의 상세한 설명에서 더 설명되는, 개념들의 선택을 단순한 형태로 소개하도록 제공된다. 본 요약은 청구된 주제의 주요 특징부들 또는 필수 특징부들을 확인하려는 의도가 없고, 또한 청구된 주제의 범위를 결정하는 데에 도움을 주려는 의도도 없다.
본 발명의 양태는 전반적으로, 선택적으로 융합된 접착제 미립자가 구성요소를 다른 구성요소와 접합시키는 데에 사용하도록 나중에 가열될 수 있도록 신발류 물품용 구성요소 상에 선택적으로 융합되는 접착제 미립자에 관한 것이다. 예컨대, 접착제 미립자를 신발류 물품에 도포하는 방법은, 다수의 독립적으로 제어 가능한 레이저 에너지 방출기를 갖는 레이저가 레이저 에너지를 접착제 미립자와 신발류 구성요소에 선택적으로 인가하여 접착제 미립자와 신발류 구성요소를 선택적으로 융합시키도록 접착제 미립자를 신발류 물품 구성요소의 일부에 도포하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 레이저 에너지의 선택적 인가는 구성요소들을 접합하는 데에 그리고 접착제 미립자의 효율적인 사용에 모두 효과적인 원하는 기하학적 패턴의 접착제 미립자의 융합된 부분을 형성한다. 레이저 에너지를 선택적으로 인가한 후에, 도포된 접착제 미립자의 비융합된 부분은 나중에 다른 구성요소 상에 재도포할 때에 잠재적인 사용을 위해 신발류 구성요소로부터 제거된다. 또한, 예시적인 양태에서, 도포된 접착제 미립자의 비융합된 부분을 제거한 후에, 신발류 구성요소를 제2 신발류 물품 구성요소와 접합시키도록 열 에너지가 융합된 접착제 미립자에 인가된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명의 양태에 따른, 접착제 미립자를 선택적으로 융합시키기 위해 신발류 물품용 구성요소가 그 위에 인가된 선택적 인가 레이저 에너지를 수신하는 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 2는 본 발명의 양태에 따른, 도 1의 선 2-2를 따른 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 양태에 따른, 접착제 미립자를 선택적으로 융합시키기 위해 신발류 물품용 구성요소가 그 위에 인가된 선택적 레이저 에너지를 수신하는 도 1과 유사한 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 4는 본 발명의 양태에 따른, 도 3의 선 4-4를 따른 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 양태에 따른, 집중 구역(5)으로서 도 3에 식별된 집중적인 도면을 도시한다.
도 6은 본 발명의 양태에 따른, 도 5의 선 6-6를 따른 단면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 양태에 따른, 갑피 구성요소와 정합되기 전에 활성화되어 있는 것으로 도시된 융합된 접착제 미립자를 갖는 밑창 구성요소를 예시한다.
도 8은 본 발명의 양태에 따른, 정합되기 전에 열 에너지를 수신하는 갑피 구성요소와 밑창 구성요소의 제2 예를 도시한다.
도 9는 본 발명의 양태에 따른, 갑피 구성요소와 밑창 구성요소를 접합시키기 위해 융합된 접착제 미립자를 활성화시키는 대안적인 방법을 도시한다.
도 10은 본 발명의 양태에 따른, 신발류 물품 구성요소에 접착제 미립자를 도포하는 방법의 재현도를 예시한다.
도 11은 본 발명의 양태에 따른, 접착제 미립자를 선택적으로 융합시키기 위해 신발류 물품용 구성요소가 그 위에 인가된 선택적 인가 레이저 에너지를 수신하는 예시적인 프로세스를 도시하며, 레이저 소스와 미립자 분배기는 물품에 대해 이동한다.
도 12는 본 발명의 양태에 따른, 접착제 미립자를 선택적으로 융합시키기 위해 신발류 물품용 구성요소가 그 위에 인가된 선택적 인가 레이저 에너지를 수신하는 예시적인 프로세스를 도시하며, 물품이 레이저 소스와 미립자 분배기에 대해 이동한다.
도 13은 본 발명의 양태에 따른 예시적인 가변 레이저 소스를 도시한다.
도 14는 본 발명의 양태에 따른 대안의 예시적인 가변 레이저 소스를 도시한다.
도 15는 본 발명의 양태에 따른, 활성화 및 비활성화된 레이저 에너지 방출기의 예시적인 제1 가변 형태를 갖는 도 14의 가변 레이저 소스를 도시한다.
도 16은 본 발명의 양태에 따른, 활성화 및 비활성화된 레이저 에너지 방출기의 예시적인 제2 가변 형태를 갖는 도 14의 가변 레이저 소스를 도시한다.
본 발명의 양태는 전반적으로, 선택적으로 융합된 접착제 미립자가 기재를 다른 구성요소와 접합시키는 데에 사용하도록 나중에 가열될 수 있도록 기재 상에 선택적으로 융합된 접착제 미립자에 관한 것이다. 예컨대, 접착제 미립자를 기재에 도포하는 방법은, 다수의 독립적으로 제어 가능한 레이저 에너지 방출기를 갖는 레이저 어레이가 레이저 에너지를 접착제 미립자와 신발류 구성요소에 선택적으로 인가하여 접착제 미립자와 신발류 구성요소를 선택적으로 융합시키도록 접착제 미립자를 신발류 물품 구성요소의 일부에 도포하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 레이저 에너지의 선택적 인가는 구성요소들/기재들을 접합하는 데에 그리고 접착제 미립자의 효율적인 사용에 모두 효과적인 원하는 기하학적 패턴의 접착제 미립자의 융합된 부분을 형성한다. 레이저 에너지를 선택적으로 인가한 후에, 도포된 접착제 미립자의 비융합된 부분은 나중에 다른 구성요소 상에 재도포할 때에 잠재적인 사용을 위해 기재로부터 제거된다. 또한, 예시적인 양태에서, 도포된 접착제 미립자의 비융합된 부분을 제거한 후에, 기재를 제2 기재와 접합시키도록 열 에너지가 융합된 접착제 미립자에 인가된다.
양태는 또한 밑창 부분과 같은 신발류 물품의 구성요소를 제공한다. 구성요소는 중창 발 지지 표면 또는 중창 측벽 내부면을 포함한다. 구성요소는 신발류 물품의 적어도 일부를 형성하도록 되어 있고, 예컨대 형성되거나 크기 설정된다. 구성요소는 또한 구성요소 표면과 접촉 관계에 있는 접착제 미립자를 갖는다. 접착제 미립자는 융합된 구역 및 제2 비융합된 구역을 모두 형성한다. 융합된 구역은 접착제 미립자를 융합시키도록 다수의 독립적으로 제어 가능한 레이저 에너지 방출기를 갖는 레이저 소스로부터 접착제 미립자에 대해 선택적으로 인가된 레이저 에너지의 결과로서, 융합된 구역을 구성요소 표면 상의 특정한 기하학적 패턴으로 형성한다. 비융합된 구역은 레이저 에너지 등의 열 에너지가 충분히 인가되지 않아서 융합되지 않은 접착제 미립자의 부분이다. 접착제 미립자는 융합된 구역에서 구성요소와 융합되고 접착제 미립자는 비융합된 구역에서 구성요소와 융합되지 않는다. 비융합된 구역은 구성요소 표면 상에서 융합된 구역에 의해 실질적으로 경계 설정된다. 융합된 구역에 의해 형성된 기하학적 패턴은, 예시적인 양태에서, 표면 전체가 융합된 구역을 가질 필요없이 표면의 적절한 부분이 융합된 구역을 갖게 하도록 비융합된 구역 둘레에 주변부를 실질적으로 형성한다. 달리 말해서, 레이저 에너지를 선택적으로 인가함으로써, 접착제 미립자의 비융합된 구역을 둘러싸는 융합된 구역을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 양태에 따른, 접착제 미립자(202)를 선택적으로 융합시키기 위해 신발류 물품용 구성요소(102)가 그 위에 인가된 선택적 레이저 에너지(110)를 수신하는 예시적인 프로세스(100)를 도시한다. 신발류 물품은 사용자의 발과 관련하여 착용되도록 의도된 물품이다. 신발류 물품의 예로는, 제한하지 않지만, 부츠, 신발, 샌들 등을 포함한다. 따라서, 본 명세서에 제공되는 양태는 신발과 같은 임의의 신발류 물품에 적용될 수 있다는 것이 고려된다. 신발류 물품이 본 설명 전반에 걸쳐 논의되지만, 신발류 물품에 적용된 개념은 본질적으로 예시적이고, 일부 양태에서는 신발류 제조 외에 적용하도록 의도된다. 배경 기술에 제공된 바와 같이, 신발류 물품은 개별적인 부재들 및 부재들의 조립체와 같이 다수의 구성요소로 형성될 수 있다. 예컨대, 밑창은 안창과 바깥창의 결합일 수 있다. 유사하게, 갑피는 갑피를 형성하는 재료들의 결합일 수 있다. 따라서, "구성요소"에 대한 언급은 개별적인 부재들 뿐만 아니라 부재들의 조립체 모두가 고려된다. 예시적인 양태에서, 구성요소는 신발류 물품의 중창 부분이다. 게다가, 예시적인 양태에서, 구성요소는 신발류 물품의 갑피 부분이다. 이러한 이해와 함께, 도 1 내지 도 6은 예시 목적을 위해 밑창 부분을 주로 도시한다. 그러나, 대신에, 갑피와 같은 다른 구성요소가 본 명세서에 제공되고 도 1 내지 도 6과 관련하여 구체적으로 설명되는 다양한 개념에 적용될 수 있다.
이 예시적인 양태에서, 구성요소(102)는 표면(104)을 갖는 밑창 부분이다. 표면(104)은 중력 방향에 관하여 대략 수평인 것으로 일반적으로 설명되는 구성요소(102)의 발 지지 표면이다. 달리 말해서, 표면(104)은 중력의 결과로서 접착제 미립자의 이동을 저지하는 데에 효과적이다. 표면(104)의 이러한 배향은 중창 측벽과 같은 비수평 표면과 대조되는데, 이는 이후에 도 7 및 도 8에서 설명될 것이다.
접착제 미립자(202)를 표면(104) 상에 침적 또는 도포하는 침적 부재(106)가 예시되어 있다. 침적 부재(106)는 본질적으로 예시적이고 접착제 미립자(202)를 도포하는 임의의 방식이 고려된다. 예컨대, 공기 동력식 분무기와 같은 공압식 도포기가 접착제 미립자가 예시적인 양태에서 비교적 평평한 방식으로 비수평 표면에 도포되도록 접착제 미립자를 도포할 수 있다. 침적 부재(106)는, 침적 부재가, 예컨대 뒤꿈치 대 발가락 방향, 발가락 대 뒤꿈치 방향, 바깥쪽 대 안쪽 방향, 안쪽 대 바깥쪽 방향, 또는 특정한 침적 경로로 가로지르거나 달리 표면(104)에 대해 이동함에 따라 접착제 미립자(202)를 도포할 수 있다는 것을 예시하도록 의도된다. 또한, 침적 부재(106)는 예시적인 예에서 표면(104)의 상당한 폭에 걸쳐 접착제 미립자(202)를 침적시키는 것으로 도시되어 있지만, 접착제 미립자의 도포가 이후에 도 3에 도시되는 바와 같이 보다 집중적 또는 중점적 도포로 될 수 있다는 것이 고려된다.
예시적인 양태에서, 정전기 분말 도포기와 침적 부재는 정전하로 대전된 바와 같이 접착제 미립자를 침적시킬 수 있는 것으로 고려된다. 이러한 정전하를 이용한 도포는 나중에 접착제 미립자의 선택적 융합이 발생할 때까지 접착제 미립자의 비수평 도포 및 유지를 가능하게 할 수 있다. 또한, 정전하는 표면 상에 유지되지 않는 접착제 미립자의 양을 감소시키는 것으로 고려되고, 이는 제조 효율로 이어진다. 예시적인 양태에서, 정전기 대전된 접착제 미립자가 흡인되는 접지된 리셉터(grounded receptor)를 통상적으로 형성하는 전도성 유체 또는 다른 재료가 구성요소 상에 도포되지 않거나 달리 사용되지 않는 것으로 고려된다. 대신에, 신발 밑창 부분과 같은 구성요소는 본질적으로 정전기 대전된 접착제 미립자를 흡인하고 유지하기에 충분한 바닥의 역할을 하는 재료로 형성될 수 있다. 이와 같이, 적절하게 선택된 구성요소 재료(예컨대, 중창을 형성하는 데에 사용되는 발포성 재료)와 정전기 대전된 접착제 미립자 사이에 충분한 흡인력을 여전히 달성하기 위해 전도성 유체를 도포하고 경화시키는 별도의 단계가 필요하지 않기 때문에 제조 프로세스의 효율이 달성될 수 있다.
본 명세서에 제공되는 접착제 미립자는 예시적인 양태에서 분말형 재료일 수 있다. 예컨대, 접착제 미립자는 열가소성 폴리우레탄("TPU(thermoplastic polyurethane)"); 에틸렌 비닐 아세테이트("EVA(ethylene vinyl acetate)"); 또는 폴리올레핀 재료로 구성된다는 것이 고려된다. 접착제 미립자는, 예시적인 양태에서, 4 내지 140, 20 내지 100, 또는 70 내지 90의 메시 크기를 가질 수 있다. 또한, 접착제 미립자는 50℃ 내지 130℃의 범위의 용융 온도를 갖는 것이 고려되는데, 이 온도는, 예시적인 양태에서, 선택된 신발류 물품 구성요소가 접착제 미립자를 수신하여 융합될 수 있는 작동 온도이기 때문이다. 보다 구체적으로, 본 명세서에서 제공되는 개념의 바람직한 제조 가능성을 달성하기 위해, 예시적인 양태에서, 용융 온도는 60℃ 내지 90℃ 또는 60℃ 내지 80℃인 것으로 고려된다. 접착제 미립자의 선택은 원하는 접합 강도, 구성요소 재료, 및/또는 구성요소가 접합될 제2 신발류 물품 구성요소에 따라 좌우될 수 있다.
접착제가 접합될 재료에 따라, 접착제 용융 온도와 접착제가 도포되는 재료의 용융점 사이에 다양한 온도 범위가 존재할 수 있다는 것이 고려된다. 예컨대, 접착제 용융 온도와 기재(예컨대, 접착제가 용융되는 구성요소) 용융점 간의 범위는 160℃ 미만일 수 있다. 예컨대, 기재가 120℃ 내지 220℃의 융융점을 가질 수 있는 TPU 또는 Pebax(즉, 폴리에테르 블록 아미드 공중합체)이면, 접착제는 60 내지 80℃의 용융 온도를 갖는다. 유사하게, 제안된 범위에서, 예시적인 양태에 있어서, 기재와 접착제의 용융 온도들 간의 차이는 40℃ 만큼 낮을 수 있다.
추가 기재 재료가 고려된다. 예컨대, 소정 온도에서 용융되지 않는 열경화성 재료인 기재는 소정 온도에서 연소될 것이다. 그 예로는 고무(예컨대, 황 또는 과산화물 경화된 가교 결합을 갖는 열경화성 고무), 가교 결합된 폴리올레핀 발포체(예컨대, EVA, 부탄계 블록 공중합체, 옥탄계 공중합체, 이들의 혼합물), 열경화성 폴리우레탄 발포체(예컨대, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리카프로락톤), 또는 열경화성 폴리우레탄 엘라스토머(예컨대, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리카프로락톤)를 포함할 수 있다. 또한, 각각의 재료는 상이한 경도를 가질 수 있다는 것이 고려된다. 예를 들어, 열경화성 고무 및 열경화성 폴리우레탄 엘라스토머는 55 내지 75 쇼어 A의 경도 범위를 가질 수 있다. 또한, 이들 기재 재료는 밀도 범위를 가질 수 있다는 것이 고려된다. 예컨대, 가교 결합된 폴리올레핀은 0.35 g/cc 미만의 밀도를 가질 수 있고 열경화성 폴리우레탄 발포체는 예시적인 양태에서 0.40 g/cc 미만의 밀도를 가질 수 있다. 특정 재료를 열거하고 특정 특성을 또한 나타내었지만, 이들은 본질적으로 예시적이고 본 명세서에 제공된 양태의 적용으로 제한되지 않는 것으로 이해된다.
표면(104)(또는 임의의 표면) 상에 접착제 미립자(202)의 침적 또는 도포 후에, 레이저 에너지가 레이저(108)로부터 선택적으로 인가되어 접착제 미립자의 온도를 적어도 접착제 미립자의 용융 온도로 상승시킨다. 레이저(108)는 접착제 미립자, 구성요소, 및 레이저의 주파수/출력이 접착제 미립자와 구성요소의 융합을 초래하도록 양립될 수 있는 한 임의의 유형의 레이저일 수 있다. 예컨대, 200 와트 정격을 갖는 CO2 레이저는 피복될 표면적, 접착제 미립자의 유형, 및 구성요소를 형성하는 재료에 기초하여 조정되는 다양한 세팅으로 사용될 수 있다. 속도, 출력, 주파수, 충전 갭, 및 워블(wobble) 모두는 레이저 에너지를 선택적으로 인가하는 데에 효과적인 예시적인 시스템 상에서 조정될 수 있다. 또한, 레이저는 약 980 ㎚와 같은 근적외선("NIR(near infrared)") 스펙트럼의 에너지를 생성하는 다이오드 레이저일 수 있다. NIR 스펙트럼의 레이저를 선택하면 하나의 재료를 다른 재료보다 선택적이고 우선적으로 가열할 수 있다. NIR 스펙트럼에서 효과적인 도핑제가 도핑된 접착제 미립자에 의해 인지되는 소정의 레이저 에너지로부터 열 에너지 생성을 향상시키기 위해 접착제 미립자와 함께 포함될 수 있다는 것이 고려된다. 이러한 도핑제는 상이한 용융 온도를 달성하여 융합/접합을 달성하는 데에 필요한 에너지의 증가된 흡수 및 구성요소와 접착제 미립자의 차별화된 가열을 허용할 수 있다. 레이저는, 예시적인 양태에서, 레이저 에너지의 원하는 인가를 달성하기 위해 800 nm 내지 2,000 nm 주파수 범위에서 작동할 수 있다.
레이저 출력의 선택적 인가는, 도 1에 대략적으로 도시된 해시 패턴과 같은 특정한 기하학적 형태를 생성시키도록 원하는 위치 시퀀스에 레이저 에너지(110)(예컨대, 레이저 빔)를 특별히 위치 설정함으로써 달성될 수 있다. 레이저 에너지의 선택적 인가는 전체적으로 접착제 미립자에 대해 열 에너지를 가하는 일반적인 인가에 대조되지만, 대신에 접착제 미립자의 특정 부분만이 레이저 에너지에 노출된다. 달리 말해서, 선택적으로 인가하는 레이저 에너지는 특정한 기하학적 형태가 침적된 접착제 미립자의 더 큰 집합 내의 융합된 부분으로서 형성되게 한다. 이 특정한 기하학적 형태는 다른 구성요소와의 접합제로서 사용될 때에 접착제 미립자의 위치, 품질, 및 결과적인 효과를 최적화시킬 수 있다.
레이저 에너지를 선택적으로 인가하는 일례는, 접착제 미립자가 중창 측벽 상에 융합되어 갑피 상의 바이트 라인 근처에 적절한 접합층을 형성하도록 레이저 에너지를 지향시켜 중창 측벽 상에 주변부를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 달리 말해서, 레이저 에너지는 중창의 측벽을 갑피에 접합시키는 데에 효과적인 50 mm 내지 3 cm 폭의 구조와 같은 주변부(반드시 중창의 전체 주변부를 연장할 필요는 없음)를 형성하도록 선택적으로 인가될 수 있다는 것이 고려된다. 또한, 실질적인 주변부에 추가하여 또는 그 대안으로, 레이저 에너지를 중창의 발 지지 표면에 선택적으로 인가함으로써 형성되는 기하학적 구조가 고려된다. 기하학적 구조는 비융합된 접착제 미립자의 일부가 융합된 접착제 미립자에 의해 실질적으로 경계 설정되도록(예컨대, 에지에서 둘러싸이도록) 형성될 수 있다. 경계 설정된 기하학적 형태의 비제한적인 예는 이하에서 설명되는 바와 같이 비융합된 구역(204)을 경계 설정하는 융합된 구역(206)에 의해 형성되는 도시된 해시 형태를 포함한다. 다른 기하학적 구조는 또한 유기 구조 및 반복적 패턴과 같이 레이저 에너지의 선택적 인가에 의해 고려된다. 선택적으로 인가된 레이저 에너지에 의해 형성된 구조는 구성요소 상의 제2 위치에 대해 레이저 에너지를 인가하는 것을 의도적으로 피하면서 정해진 제1 위치에 대해 특정한 레이저 에너지를 인가하도록 컴퓨팅 시스템에 의해 제공되는 입력 및 명령에 기초하여 형성되는 구조이다.
접착제 미립자에 대한 레이저 에너지의 선택적 인가는 융합된 접착제 분말 영역과 비융합된 접착제 분말 영역의 다수의 기하학적 형태를 생성하도록 사용될 수 있다. 예컨대, 레이저의 선형 이동 방향에서, 연속적인 이동 방향 상의 제1 부분은 레이저 에너지를 이용하여 융합될 수 있고, 선형 이동 방향의 후속 부분은 융합되지 않으며(예컨대, 레이저 에너지가 불충분하게 인가되거나 전혀 인가되지 않음), 마지막으로 동일한 선형 이동 방향을 따라 또 다른 부분이 레이저 에너지의 선택적 인가에 의해 융합된다는 것이 고려된다. 이와 같이, 접착제 분말에 대한 레이저 에너지의 선택적 인가는 융합된 및 비융합된 접착제 분말의 구역들을 형성하는 데에 효과적이고, 그 결과로 레이저 에너지의 선택적 인가 없이는 달성될 수 없는 접착제가 접합된 영역 및 접착제가 접합되지 않은 영역을 초래한다.
레이저 에너지의 선택적 인가는 X-Y 갠트리 시스템과 같이 레이저와 기계적으로 결합된 컴퓨터 제어식 운동 메카니즘에 의해 달성될 수 있다. 게다가, 레이저 에너지의 선택적 인가는 선택적으로 형성된 융합된 접착제 미립자 구역을 달성하기 위해 레이저 에너지를 특정 위치에 효과적으로 지향시키도록 미러 검류계에 의해 달성될 수 있다는 것이 고려된다. 또한, 도 11 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 레이저 소스는 기재에 대한 상대 위치에 기초하여 다수의 레이저 방출기 각각을 선택적으로 활성화 및 비활성화시키는 다수의 독립적으로 제어 가능한 레이저 에너지 방출기(예컨대, 다수의 레이저 다이오드)로 구성될 수 있다. 이 예에서, 레이저 소스 또는 기재 중 하나가 다른 하나에 대해 이동됨에 따라, 개별적인 레이저 에너지 방출기의 레이저 에너지가 기재의 결정된 위치로서 레이저 에너지를 선택적으로 인가한다. 특히 레이저 에너지 빔을 지향시키도록 구현된 시스템에 관계없이, 컴퓨터 판독 가능 매체 상에서 실현되는 컴퓨터 실행 가능 명령어를 갖는 컴퓨팅 시스템은 위치, 출력, 속도, 워블, 주파수, 및 지향 메카니즘 및 레이저와 관련된 기타 조정 가능한 인자에 대한 미리 정해진 명령어에 기초하여 접착제 미립자를 효과적이고 선택적으로 융합시키기 위해 지향 메카니즘을 제어하는 데에 효과적이라는 점이 고려된다.
본 발명의 양태에서 고려된 바와 같이, 추력, 속도, 워블, 및 주파수에 관한 제어와 함께 레이저 에너지의 특정 지향은 핫멜트 접착제를 도포하는 대안적인 방법에 우수한 핫멜트 접착제를 선택적으로 도포하는 능력을 제공한다. 예컨대, 일부 시스템은 접합 대상 구성요소에 대한 전도성 액체의 도포 및 전도성 액체로 정전기적으로 흡인되는 대전된 핫멜트 접착제 미립자의 도포에 의존할 수 있는데, 이는 구성요소 상에 접착제 미립자의 도포를 조작하는 것을 통하는 것 외에 접착제 미립자를 선택적으로 배치하는 효율적인 기회를 가능하게 하지 않아, 접착제 미립자로부터 특정한 기하학적 구조가 형성되지 못하게 하거나 또는 결과적인 구조가 원하는 수준으로 제어되지 못하게 할 수 있다. 코팅을 기재 상에 도포하는 대안적인 방법은 기재를 나중에 핫멜트 접착제에 대해 레이저 에너지를 직접적으로 상호 작용할 필요없이 핫멜트 접착제를 용융하기에 충분한 온도로 가열시키도록 기재의 표면 상에 스캐닝하는 레이저 빔을 이용한다. 이 예는 분말형 재료가 기재 상에 침적된 경우, 분말형 재료가 레이저 에너지를 직접 수신할 필요없이 용융되도록 레이저로부터의 에너지를 이용하여 기재 표면을 충분한 온도로 가열하는 것을 이용한다. 이와 같이, 기재는 다음의 분말 침적이 잔류 열 에너지로부터 기재 상에서 용융되기에 충분한 온도로 가열된다. 기재의 가열 및 접착제 미립자의 선택적인 융합성의 부재는, 예시적인 실시예에서 비금속 기재에 대해 선택적으로 융합된 접착제 미립자와 같이 신발류 물품의 제조에 요구되는 원하는 효율을 제공하지 못한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 접착제 미립자의 침적 다음에, 레이저(108) 및 선택적으로 지향된 레이저 에너지(110)는 접착제 미립자의 부분들을 함께 그리고 이 예에서 구성요소(102)와 융합시킨다. 지향된 레이저 에너지(110)는 도 1에서 균일한 레이저 적용으로서 도시되어 있지만, 실제로 레이저 에너지(110)는 적절한 양의 접착제 미립자를 융합하는 데에 효과적인 기하학적 특성(예컨대, 크기, 형상)을 갖는 집속된 빔일 수 있다. 결과적인 융합된 구역(206)은 구성요소(102)의 하나 이상의 표면을 가로질러 연장되어 최종적으로 구성요소(102)를 다른 구성요소와 접합시키는 접합 구조가 될 수 있는 구조를 형성한다. 레이저 에너지(110)가 선택적으로 인가되기 때문에, 레이저 에너지(110)에 의해 용융 온도로 온도가 증가되지 않은 접착제 미립자의 일부가 비융합된 구역(204)에 의해 나타낸 바와 같이 비융합된 형태(예컨대, 적어도 용융 온도로의 상승에 의한 융합 프로세스를 통해 인접한 미립자와 접합되지 못한 미립자 형태)로 남아 있다. 이 예에서, 비융합된 구역(204)은 융합된 구역(206)들 사이에 경계 설정되지만, 대안적인 양태에서, 비융합된 구역(204)은 융합된 구역에 의해 경계 설정되지 않을 수 있다.
도 2는 본 발명의 양태에 따른, 도 1의 선 2-2를 따른 단면도를 도시한다. 구성요소(102)는 뒤꿈치 단부로부터 발가락 간부를 향해 연장되는 것으로 도시되어 있다. 침적 부재(106)가 구성요소(102)를 발꿈치 단부로부터 발가락 단부를 향해 가로지름에 따라 중력, 압력, 또는 정전기 흡착에 의해 침적되는 자유 유동 분말(200)로서 접착제 미립자(202)를 침적하는 침적 부재(106)가 도시되어 있다. 침적된 접착제 미립자(202)의 두께는 1 내지 도 3 밀리미터와 같이 임의의 두께일 수 있다. 침적된 재료의 두께는 재료가 도포되는 구성요소의 여러 위치에서 달라질 수 있다는 것이 고려된다. 이 두께 차이는 기능적 이점을 달성하도록 접착제 미립자의 상이한 최종 접합 특성을 달성할 수 있다.
레이저(108)는 레이저 에너지에 의해 열적으로 목표가 되지 않는 위치에서 접착제 미립자를 비융합된 상태로 남겨 두면서 구성요소(102) 상의 특정한 위치로 레이저 에너지(110)를 투사하여 해당 위치에서 접착제 미립자를 선택적으로 융합시킨다. 이와 같이, 융합된 구역(206)은 비융합된 구역(204)과 유사하게 접착제 미립자 내에 도시되어 있다.
이미 설명된 바와 같이, 융합된 접착제 미립자와 비융합된 접착제 미립자의 임의의 기하학적 구조가 접착제 미립자를 융합시키는 레이저 에너지의 선택적 인가로부터 형성될 수 있다는 것이 고려된다. 또한, 도 3 및 도 4와 도 11 내지 도 16에 도시되는 바와 같이, 접착제 미립자를 선택적으로 융합 및 도포하기 위해 다양한 도포 기술, 장치, 방법이 사용될 수 있다는 것이 고려된다. 또한 이미 설명된 바와 같이, 예시적인 양태에서, 접착제 미립자를 광범위하게 도포하거나 선택적으로 도포하도록 정전기 적용 기술이 구현될 수 있다는 것이 고려된다.
도 3은 본 발명의 양태에 따른, 접착제 미립자(200)로서도 지칭될 수 있는 자유 유동 분말(200)을 선택적으로 융합시키기 위해 신발류 물품용 구성요소(102)가 그 위에 인가된 선택적 레이저 에너지(110)를 수신하는 도 1과 유사한 예시적인 프로세스를 도시한다. 그러나, 도 3에서, 레이저(109)는 접착제 미립자의 도포와 레이저 에너지의 선택적 인가가 본 명세서에 제공되는 양태에 대한 대안적인 옵션으로서 거의 동시적인 프로세스가 되도록 침적 부재(107)와 협동 작용한다.
레이저 에너지(110)는 접착제 미립자(200)를 구성요소(102)에 융합시키는 데에 효과적이므로, 이들 사이에 물리적 접합부 및/또는 화학적 접합부가 형성된다. 이 프로세스는 2개의 구성요소를 함께 접합하기 위한 접착제가 적절한 위치에 그리고 최적화된 기하학적 구조로 도포되는 것을 보장한다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 융합된 접착제 미립자는 나중에 접착제 미립자를 다시 적어도 용융 온도로 상승시키도록 가열되거나 달리 활성화되어, 접착제 미립자가 상부에 융합된 구성요소는 접착제 미립자가 제1 및 제2 구성요소와 접촉하여 고형화될 때에 제2 구성요소와 기능적으로 접합된다.
도 4는 본 발명의 양태에 따른, 도 3의 선 4-4를 따른 단면도를 도시한다. 접착제 미립자(200)가 표면(104)에 도포될 때에, 레이저(109)로부터의 레이저 에너지(110)는 접착제 미립자를 함께 그리고 구성요소(102)에 대해 선택적으로 융합시켜 융합된 구역(206)과 같이 융합된 접착제 미립자의 원하는 기하학적 구조를 생성시킨다. 레이저 에너지가 선택적으로 인가되기 때문에, 접착제 미립자의 일부는 비융합된 구역(204)과 같이 나중에 표면(104)으로부터 제거하도록 비융합된 상태로 있다.
도 5는 본 발명의 양태에 따른, 집중 구역(5)으로서 도 3에 식별된 집중적인 도면을 도시한다. 구체적으로, 융합된 구역(206)은 비융합된 구역(204)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 데에 효과적인 해치형 기하학적 구조를 나타낸다. 레이저의 선택적 인가로 인해 접착제 미립자의 일부가 다른 구역을 융합시키면서 비융합된 상태로 있기 때문에, 비융합된 부분은 구성요소에 대한 나중의 도포를 위해 재활용될 수 있다. 또한, 접착제 미립자의 도포는 융합 전에 일시적인 접합을 제공하는 제제 또는 다른 화학 물질을 추가하면서 수행될 수 있기 때문에, 이들 추가적인 제제 및/또는 화학 물질은 비융합된 접착제 미립자의 재활용성에 영향을 미치지 않는다.
도 6은 본 발명의 양태에 따른, 도 5의 선 6-6을 따른 단면도를 도시한다. 이 예에서, 접착제 미립자의 비융합된 부분은 융합된 구역(206)을 노출시키도록 제거되었다. 이와 같이, 접착제 미립자가 구성요소(102)에 융합되어 표면(104) 상에 결합된 기하학적 구조를 형성한다. 융합된 접착제 미립자의 기하학적 구조는 표면(104) 위에서 1-3 mm와 같이 정해진 높이 만큼 연장될 수 있다. 또한, 폭 또는 다른 기하학적 형태는 구성요소들 사이에 원하는 수준의 접합을 달성하기 위해 다양한 수준의 접착제 미립자를 제공하도록 조정될 수 있다.
이미 제공된 바와 같이, 밑창과 같은 제1 구성요소 상의 융합된 접착제 미립자는 신발 갑피와 같은 다른 구성요소와 해당 구성요소의 후속 접합에 사용된다. 따라서, 레이저 에너지의 선택적 인가는 2개 이상의 구성요소를 접합할 때에 최종적인 사용을 위해 접착제 미립자의 결과적인 선택적 위치 설정을 허용한다. 접착제 미립자가 다중 상태 변화(예컨대, 고체에서 액체 내지 고체에서 액체로)를 통과할 수 있는 열 성형 타입 재료로서 논의되었지만, 몇몇 양태에서 열경화성 재료(예컨대, 반응성 핫멜트 접착제)를 초래하도록 제제(예컨대, 가교 결합제)를 첨가하는 것이 바람직할 수 있다.
그러나, 제2 구성요소의 적용 전에 기하학적 구조를 형성하기 위해 접착제 미립자가 가열되는 프로세스가 실행되는 경우, 레이저 에너지의 초기 인가 전에 가교 결합제가 도입되면, 접착제 미립자는 2개의 구성요소들 사이에 접합부를 달성하는 미래의 가열에 적합하지 않게 된다. 따라서, 예시적인 양태에서, 가교 결합제가 열가소성 재료에 도입되면, 가교 결합제는 접착제 미립자의 기하학적 구조를 형성한 후에 도입된다. 가교 결합제의 예는 캡슐화된 이소포론 디이소시아네이트("IPDI; isophorone diisocyanate") 삼량체를 포함할 수 있다. 가교 결합제는 가교 결합제의 활성화 온도 미만의 온도에서 융합된 접착제 미립자 상에서 건조되는 수계 분산액으로서 도포될 수 있다. 따라서, 가교 결합제로 처리된 융합 접착제 미립자가 활성화 온도 및 용융점 이상으로 일단 가열되면, 가교 결합이 시작될 수 있고 내열성이 구성요소(들)과 접착제 미립자 사이의 접합 마진에 영향을 받을 것이다. 융합된 접착제 미립자 내로 가교 결합제(예컨대, 경화제)를 보다 균질하게 분배하기 위해 국부적인 표면 변화(예컨대, 증가된 표면적, 다공성, 거칠기)가 도입될 수 있다는 것이 또한 고려된다.
도 11은 본 발명의 양태에 따른, 레이저 에너지를 기재에 선택적으로 인가하는 다른 양태를 도시한다. 도 1 및 도 3과 비교할 때에, 도 11의 레이저 소스(111)는 개별적으로 제어될 수 있는 다수의 레이저 에너지 방출기로 구성된다. 예컨대, 도 13에는, 본 발명의 양태에 따른, 레이저 소스(111)의 기재 지향면이 다수의 레이저 에너지 방출기(113)를 갖는 것이 도시되어 있다. 이 예에서, 레이저 에너지 방출기는 선형 방식으로 배열되지만, 대안적인 구성이 고려된다는 것이 이해된다. 예컨대, 도 14는 레이저 소스(111) 상에 위치 설정된 레이저 에너지 방출기(113)의 보다 높은 밀도를 갖는 그러한 대안적인 구성을 도시한다. 레이저 에너지 방출기 구성에 관계없이, 레이저 에너지 방출기 각각(또는 조합)은, 예컨대 컴퓨팅 디바이스에 의해, 기재에 대해 결정된 위치에서 활성화되거나 비활성화되도록 개별적으로 제어될 수 있다. 예컨대, 도 11은 고정식 구성요소(102)(즉, 기재)에 대해 이동하는 레이저 소스(112)를 도시한다. 대안으로, 도 12는 고정식 레이저 소스(111)에 대해 이동하는 구성요소(102)를 도시한다. 어느 요소(들)가 이동하는 지에 관계없이, 기재의 특정한 위치가 레이저 소스에 대해 위치 설정되면, 하나 이상의 레이저 소스 방출기가 레이저 에너지를 인가하도록 활성화되어 활성화된 방출기(들)로부터의 레이저 에너지의 빔 경로에서 접착제 미립자를 선택적으로 융합시킨다.
개별적인 레이저 에너지 방출기의 예시적인 활성화는 도 15 및 도 16에 도시되어 있다. 예컨대, 기재[예컨대, 도 11 및 도 12의 구성요소(102)]에 대한 제1 위치에서, 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 방출기(115)는 활성화되고 제2 방출기(117)는 비활성화된다. 활성화된 제1 방출기(115)는 접착제 미립자 및/또는 기재의 온도를 증가시키는 데에 효과적인 레이저 에너지를 방출한다. 비활성화된 제2 방출기(117)는 제2 방출기(117)의 빔 경로 내에 레이저 에너지를 제공하지 않아, 제2 방출기(117)의 잠재적인 빔 경로 내에 있는 기재 및/또는 접착제 미립자는 빔 경로에서 미립자(예컨대, 접착제 미립자)의 용융 온도와 같은 문턱 온도를 초과하여 증가하지 않는다. 따라서, 레이저 에너지는, 본 발명의 양태에 따라, 레이저 에너지 방출기의 개별적인 제어를 통해 기재 및/또는 접착제 미립자에 선택적으로 인가될 수 있다.
도 16을 계속해서 참조하면, 레이저 소스(111)와 기재[예컨대, 도 11 및 도 12의 구성요소(102)] 사이의 상대 위치가 도 15에서의 위치로부터 변화하면, 제1 방출기(115)는 비활성화되고 제2 방출기(117)가 활성화된다. 이 예에서, 제2 방출기(117)의 빔 경로(소정의 방출기로부터 충분한 에너지의 영역)에 있는 기재 및/또는 미립자는 문턱 레벨 이상으로 온도가 상승되고 제1 방출기(115)의 빔 경로에 있는 기재 및/또는 미립자는 문턱 레벨 아래에서 유지된다. 임의의 갯수의 방출기(113)가, 본 명세서에 제공되는 바와 같이, 레이저 에너지의 원하는 선택적 인가를 달성하기 위해 임의의 시간에 활성화 및/또는 비활성화될 수 있다는 것이 이해된다. 또한, 예시적인 양태에서, 임의의 갯수의 레이저 에너지 방출기가 레이저 소스(111)에 통합될 수 있다는 것이 고려된다.
다수의 독립적으로 제어 가능한 레이저 에너지 방출기를 갖는 레이저 소스의 사용이 기재 상의 클래딩 기법과 관련하여 논의되었지만, 다수의 독립적으로 제어 가능한 레이저 에너지 방출기를 갖는 레이저 소스는 다른 이용 상황에서 실행될 수 있다. 예컨대, 부가적인 제조(예컨대, 레이저 소결)와 같은 신속한 제조 및 프로토타이핑 공간에서, 다수의 독립적으로 제어 가능한 레이저 에너지 방출기를 갖는 레이저 소스는 전통적인 에너지 소스에 비해 생성된 부품의 각각의 층을 신속하게 생성할 수 있다. 또한, 본 명세서에 제공되는 바와 같이, 임의의 레이저 에너지 소스는 방출기로서 사용될 수 있다는 것이 고려된다. 예컨대, 다이오드 레이저 방출기 및/또는 이산화탄소 레이저 방출기가 레이저 소스(111)와 함께 실행될 수 있다. 또한, 본 명세서에 제공되는 바와 같이, 방출기의 근적외선(NIR) 에너지 공간에서 작동하도록 도핑 원소가 미립자 및/또는 기재에 도입되고 및/또는 함께 사용될 수 있다. 이 NIR 에너지 공간은, 예시적인 양태에서, 구성요소(예컨대, 방출기)의 예상 수명 증가 및 구성요소(예컨대, 방출기)에 대한 저비용을 갖는 이점을 레이저 소스(111)에 제공할 수 있다.
도 7 내지 도 9는 제2 구성요소(예컨대, 신발 갑피)와 구성요소(예컨대, 신발 밑창)를 접합하기 위해 융합된 접착제 미립자의 후속 활성화의 비제한적인 예를 예시한다. 하나 이상의 구성요소(예컨대, 밑창 구성요소, 접착제 미립자층)의 단면이 설명 및 예시 목적을 위해 도 7 내지 도 9에 예시되어 있다.
일반적인 제1 기법이 도 7 및 도 8에 예시되는데, 적외선 라이트가 사용되어 융합된 접착제 미립자를 상당한 온도(예컨대, 용융 온도)로 상승시킬 수 있다는 것이 고려된다. 접착제 미립자가 재결정화될 때까지 접합 대상 구성요소들이 함께 정합된다(예컨대, 충분한 압력 하에 함께 결합된다). 이후에 도 9에 예시되는 제2의 고려되는 활성화 기법은, 접합 대상 구성요소들을 먼저 정합한 다음 융합된 접착제 미립자를 충분한 온도로 가열하고, 그 후에 온도가 접착제 미립자의 결정화 온도 미만으로 떨어질 수 있을 때까지 압력을 유지하는 것이 고려된다.
도 7을 특히 참조하면, 본 발명의 양태에 따른, 융합된 접착제 미립자(708)를 갖는 밑창 구성요소(704)가 갑피 구성요소(702)와 정합되기 전에 활성화되어 있는 것으로 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 정합되고 융합된 접착제 미립자가 재결정화될 때까지 압력으로 유지되는 경우에 융합된 접착제 미립자가 밑창 구성요소(704)와 갑피 구성요소(702) 사이에서 접착제의 역할을 할 수 있는 충분한 온도로 융합된 접착제 미립자의 온도를 증가시키도록 열 에너지 제공 소스가 사용될 수 있다는 것이 고려된다.
열 에너지 소스는 임의의 적절한 에너지 소스일 수 있다. 예시적인 양태에서, 열 에너지 소스는 융합된 접착제 미립자(708)에서 열 에너지를 발생시키는 데에 충분한 주파수의 에너지를 방출하는 적외선 방출기(710)일 수 있다. 단일 적외선 방출기(710)가 도시되어 있지만, 임의의 갯수, 조합, 타입, 스타일, 주파수 등이 본 명세서에 제공되는 양태에 적합한 열 에너지 소스를 달성하도록 실행될 수 있다는 것이 이해된다. 이 예에서, 수평면과 측벽 내부면(706) 모두에서 밑창 구성요소(704) 상에 있는 융합된 접착제 미립자(708)가 활성화되면, 밑창 구성요소(704)와 갑피(702)는 힘(712 및/또는 711)으로 함께 정합된다. 구성요소들은, 예시적인 양태에서, 융합된 접착제 미립자가 냉각되고 재결정화되어 밑창 구성요소(704)와 갑피 구성요소(702) 사이에 접합부를 형성하기에 충분한 시간 동안 압축된 관계로 유지될 수 있다. 구성요소들이 융합된 접착제 미립자의 활성화 후에 접촉되기 때문에, 예시적인 양태에서, 융합된 접착제 미립자는 구성요소들이 재결정화 전에 정합된 형태로 되게 하도록 보다 느린 재결정화 속도를 갖도록 선택될 수 있다.
도 7의 예에서, 융합된 접착제 미립자(708)는 하나의 구성요소, 즉 밑창 구성요소(704) 상에만 제공된다. 갑피 구성요소(702)에는 정합된 형태로 위치되기 전에는 융합된 접착제 미립자가 없다. 따라서, 밑창 구성요소(702)와 갑피 구성요소(702) 사이의 접합은, 이 예에서, 밑창 구성요소(704)의 융합된 접착제 미립자에 따라 좌우된다. 갑피 구성요소(702)의 바닥면(703)은, 이 예에서, 융합된 접착제 미립자가 구성요소들을 함께 접합시키게 하도록 밑창 구성요소(704)와 접촉하게 된다.
이 예에는 또한, 융합된 접착제 미립자(708)가 밑창(704)의 비수평 측벽(706) 위로 연장되는 것이 도시되어 있다. 따라서, 분말형 재료의 편평한 도포와 달리, 양태에서는 융합을 위해 접착제 미립자의 다중 표면 도포가 고려된다. 측벽(706) 상에 접착제 미립자를 제공함으로써, 밑창 구성요소(704)는 바이트 라인, 즉 밑창 측벽의 상단 에지와 갑피(702) 사이의 교차점까지 갑피 구성요소와 접합될 수 있다. 따라서, 예시적인 양태에서, 융합된 접착제 미립자가 수평면 및 비수평면 모두를 가로질러 연장되게 함으로써 후속하는 접착제 도포 또는 부가적인 접합 기법를 신발류 물품의 제조에서 피할 수 있다.
도 8은 본 발명의 양태에 따른, 정합되기 전에 열 에너지를 수신하는 갑피 구성요소(702)와 밑창 구성요소(704)의 제2 예를 도시한다. 도 8의 예시된 예에서, 갑피 구성요소(702)에는 융합된 접착제 미립자층(705)이 도포되어 있다. 융합된 미립자층(705)은 밑창 구성요소(704)에 도포되는 융합된 미립자층(708)을 형성하는 것과 유사한 접착제 미립자로부터 형성될 수 있다. 단일 적외선 방출기(710)가 도시되어 있지만, 임의의 갯수, 조합, 타입, 스타일, 주파수 등이 본 명세서에 제공되는 양태에 적합한 열 에너지 소스를 달성하도록 실행될 수 있다는 것이 이해된다.
다양한 접착제 미립자 부분을 가로질러 비교적 균질한 열 에너지 발생을 달성하도록 다양한 각도로 에너지를 방출하는 다수의 열 에너지 소스가 실행될 수 있다는 것이 고려된다. 갑피 구성요소(702)와 밑창 구성요소(704) 모두에 융합된 접착제 미립자를 배치하면, 예컨대 하나 이상의 구성요소를 형성하는 일부 재료의 경우, 구성요소들 사이에 보다 일관되고 완벽한 접합부를 제공할 수 있다. 그러나, 상이한 재료 및/또는 구성요소를 갖는 일부 양태에서는, 원하는 접합부를 달성하기 위해 접착제 미립자의 단일 도포가 충분할 수 있다.
도 9는 본 발명의 양태에 따른, 갑피 구성요소(702)와 밑창 구성요소(704)를 접합시키기 위해 융합된 접착제 미립자를 활성화시키는 대안적인 방법을 도시한다. 이 예에서, 구성요소들은 융합된 접착제 미립자를 재활성화(비결정질 상태로 취하는 것)하기 전에 압력[예컨대, 압력(711, 712)] 하에 함께 정합된다. 이어서, 열적으로 가변적인 라스트(714)와 같은 열 유도 요소가, 이 예에서 갑피 구성요소(702)와 같은 구성요소들 중 하나 이상을 가열시킬 수 있다. 이어서, 구성요소의 가열은 융합된 접착제 미립자(708)가 구성요소들을 접합시키는 데에 충분한 온도로 상승되게 한다. 열적으로 가별적인 라스트(714)는 다수의 상이한 메카니즘을 이용하여 가열될 수 있다. 예컨대, 에너지 공급 부재(716)는 펠티어 디바이스, 내부 유도 디바이스, 저항성 가열 디바이스, 폴리이미드 가열 디바이스 등에 대해 고온 액체 또는 전류를 제공할 수 있다. 에너지 공급 부재(716)에 의해 또는 에너지 공급 부재에서 발생된 열은 접착제 미립자의 온도를 구성요소들의 접합이 가능하도록 용융 온도로 상승시키는 데에 충분한다.
도 10은 본 발명의 양태에 따른, 신발류 물품 구성요소에 접착제 미립자를 도포하는 방법(1000)의 재현도를 예시한다. 블록(1002)에서, 접착제 미립자가 구성요소에 도포된다. 전술한 바와 같이, 미립자는 중력, 압력, 정전기 흡착, 또는 임의의 적절한 수단에 의해 침적될 수 있다는 것이 고려된다. 정전기 흡착을 달성하기 위해 전도성 제제에 의존하는 일부 도포 기법과 달리, 예시적인 양태에서는 전도성 제제가 구성요소에 도포되지 않을 수 있다. 전도성 제제에 의존하는 대신에, 예시적인 양태에서는, 구성요소를 형성하는 재료가 최종적인 융합 동작이 수행되도록 원하는 정도의 정전기 흡착을 달성하기에 충분한 바닥의 역할을 한다. 또한, 접착제 미립자와 구성요소 사이에 더 강한 접합부를 달성하도록 프라이머(primer)가 구성요소에 도포될 수 있다는 것이 고려된다. 프라이머는, 예시적인 양태에서, 접착제 미립자가 융합될 수 있는 충분한 접합면을 생성하는 자외선 활성화 프라이머일 수 있다.
전술한 바와 같이, 접착제 미립자는 건식 또는 액체 재료일 수 있다는 것이 고려된다. 예시적인 양태에서, 접착제 미립자는 적어도 부분적으로 TPU, EVA, 또는 폴리올레핀 재료 등의 분말형 접착제이다. 접착제 미립자는 또한 하나 이상의 에너지 소스에 가변적인 응답을 허용하는 도핑제로 구성될 수 있다. 예컨대, 적외선 에너지 소스에 열 응답하는 데에 일조하는 적외선 도핑제가 접착제 미립자에 포함될 수 있다. 접착제 미립자는 50 내지 130℃ 범위의 용융 온도를 가질 수 있다. 또한, 예시적인 양태에서, 용융 온도는 60 내지 90℃ 범위에 있는 것이 고려된다.
블록(1004)에서, 레이저 에너지는 접착제 미립자에 선택적으로 인가된다. 레이저 에너지에 의해 영향을 받는 접착제 미립자는 온도가 아래에 있는 구성요소와 융합하고 접합하기에 충분하게 증가된다. 충분한 온도는 예시적인 양태에서 접착제 미립자의 용융 온도 이상이다. 융합된 접착제 미립자는 2개의 구성요소들 사이에 원하는 접합을 달성하기 위해 원하는 위치에 적절한 양의 접착제 미립자를 초래하도록 선택되는 기하학적 구조인 융합된 구역을 형성한다. 예컨대, 레이저 에너지의 선택적 인가를 통해, 융합된 접착제 미립자의 대역은 밑창을 바이트 라인에서 갑피에 확실하게 접합하도록 상단 에지까지 내부 측벽 둘레에서 연장될 수 있다. 유사하게, 밑창의 발 지지면은 접착제 미립자의 완벽한 표면 피복을 필요로 하는 일 없이 접착제 미립자의 일관되거나 비교적 균일한 분포를 제공하는 경계 설정된 구조와 같은 기하학적 패턴을 가질 수 있다. 이 예에서, 일부 구성요소의 크기, 스타일, 및 형상에 따라, 융합된 접착제 미립자의 미리 결정된 양 및 피복 범위가 달성되도록 접착제 미립자의 정확한 도포가 레이저 에너지의 선택적 도포를 통해 달성될 수 있다는 것이 고려된다.
레이저 에너지의 선택적 도포는 제1 위치에서 레이저 에너지를 인가하고 제2 위치에서 레이저 에너지를 생략하는 것을 포함한다. 생략은 레이저 에너지를 차단하거나 레이저에 대한 전력을 제거함으로써 달성될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 레이저 에너지가 제공되는 경우, 접착제 미립자의 융합이 발생할 수 있고, 레이저가 인가되지 않는 경우, 접착제 미립자는 예시적인 양태에서 자유 유동 미립자로서 남아 있다. 유사하게, 접착제 미립자가 용융 온도를 달성하는지(예컨대, 융합하는지) 또는 소정 위치에서 용융되지 않는지의 여부를 변경하도록 레이저의 주파수, 속도, 또는 출력 레벨이 조정될 수 있다는 것이 고려된다.
블록(1006)에서, 비융합된 접착제 미립자가 구성요소로부터 제거된다. 비융합된 접착제 미립자는 적어도 아래에 있는 구성요소와 융합하기에 충분한 온도로 충분한 시간 동안 상승되지 않은 접착제 미립자이다. 비융합된 재료는 중력, 압축 유체, 진공, 또는 다른 제거 기법에 의해 제거될 수 있다. 예시적인 양태에서, 가교 결합제는 레이저 에너지의 인가 전에 사용되지 않기 때문에, 비융합된 재료는 후속 작업을 위해 재활용될 수 있다.
블록(1008)에서, 열 에너지는 접착제 미립자의 융합된 구역으로 인가된다. 예시적인 양태에서, 열 에너지는 적외선 광원 등의 에너지 방출기에 의해 제공될 수 있거나, 열적으로 조절되는 라스트 등의 전도성 부재에 의해 제공될 수 있다. 이러한 열 에너지의 인가는 융합된 접착제 미립자의 온도를 접착제 미립자가 2개의 구성요소들 사이의 접합제의 역할을 하게 하는 용융 온도 상태 천이를 달성하기에 충분하게 상승시킨다. 또한, 가교 결합제가 열경화성 재료를 만들도록 도입될 수 있어 열의 후속 인가가 2개의 구성요소 사이의 접합 손실을 초래할 가능성이 적어지는 것이 고려된다. 가교 결합제가 포함된 예에서, 온도는, 예시적인 양태에서, 60℃ 내지 80℃ 범위로 상승될 수 있다. 가교 결합제가 특별히 첨가되지 않은 예에서, 또 다른 예시적인 양태에서, 접착제 미립자의 온도는 80℃ 내지 110℃ 범위의 온도로 상승될 수 있다. 가교 결합제의 사용은 접착제 미립자가 융합되는 기재의 특성에 따라 좌우될 수 있다. 예컨대, 기재의 물리적 특성 또는 화학적 특성이 가교 결합제가 첨가되지 않은 접착제 미립자의 예시적인 가열에 사용된 보다 높은 온도 범위에 의해 영향을 받는다면, 예컨대 가교 결합된 접착제 미립자의 낮은 온도 범위가 실행될 수 있다.
블록(1010)은 다른 신발류 물품 구성요소에 대한 후속 도포를 위해 접착제 미립자의 비융합된 부분을 재활용하는 선택적인 단계를 나타낸다. 전술한 바와 같이, 접착제 미립자는 하나 이상의 구성요소와 융합하거나 접합하도록 용융 온도로 될 수 있는 열성형 재료와 같이 후속 작업에 사용될 수 있다. 도 10의 특정한 예는 신발류 물품에 관한 것이지만, 방법 단계는 본 명세서에 제공되고 이후에 논의되는 바와 같이 다른 분야, 물품, 및 산업에 적용될 수 있다는 것이 고려된다.
예시적인 양태가 신발류 물품과 관련된 실행에 초점을 두고 본 명세서에 제공되었지만, 특징 및 개념이 일반적으로 다양한 실시에 적용될 수 있다는 것이 이해된다. 예컨대, 자동차, 항공, 경공업, 중공업, 전자 제조업, 해상 어플리케이션, 통신 등이 본 명세서에 제공된 개념을 모두 활용할 수 있다. 이와 같이, 신발류 물품에 관한 예시된 예는 일부 양태에서 제한적이지 않고 단지 예시적인 것일 수 있다고 고려된다.
전술로부터, 본 발명은 명백하고 구조 고유인 다른 이점과 함께 전술한 모든 목표 및 목적을 잘 달성하도록 된 것이라는 점이 확인된다.
특정한 특징 및 하위 조합이 유용하고 다른 특징 및 하위 조합을 참조하는 일 없이 채용될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 이는 청구범위에 의해 예상되고 그 범주 내에 있다.
많은 가능한 실시예가 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 본 발명으로 이루어질 수 있으므로, 본 명세서에 기재된 또는 첨부 도면에 도시된 모든 주제는 제한의 관점이 아니라 예시적으로 해석되어야 한다는 점이 이해될 것이다.

Claims (24)

  1. 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법으로서,
    접착제 미립자를 기재의 일부에 도포하는 단계;
    선택적으로 활성화되는 다수의 독립적으로 제어 가능한 레이저 에너지 방출기를 갖는 레이저 소스로부터 레이저 에너지를 선택적으로 인가하는 단계로서, 레이저의 선택적 인가는 접착제 미립자와 기재를 선택적으로 융합시키도록 접착제 미립자와 기재에 적용되어 융합된 접착제 미립자 부분을 형성하는 것인 단계; 및
    레이저 에너지를 선택적으로 인가한 후에, 도포된 접착제 미립자의 비융합된 부분을 기재로부터 제거하는 단계
    를 포함하는 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    도포된 접착제 미립자의 비융합된 부분을 제거한 후에, 기재를 제2 기재와 접합시키도록 융합된 접착제 미립자에 열 에너지를 인가하는 단계
    를 더 포함하는 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 접착제 미립자는 접착제 미립자를 정전기적으로 대전시키는 정전기 도포기를 사용하는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 접착제 미립자의 정전기 도포를 달성하도록 기재에 전도성 제제(conducting agent)가 도포되지 않는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 접착제 미립자는 분말형 접착제로 구성되는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 분말형 접착제는 열가소성 폴리우레탄("TPU(thermoplastic polyurethane)"); 에틸렌 비닐 아세테이트("EVA(ethylene vinyl acetate)"); 및 폴리올레핀 재료로부터 선택된 적어도 하나로 구성되는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 접착제 미립자의 용융점은 50℃ 내지 130℃의 범위 내에 있는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 접착제 미립자는 적외선 도핑제로 구성되는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 레이저 에너지를 선택적으로 인가하는 단계는, 접착제가 희망되는 기재에 대한 위치에서 접착제 미립자의 제1 부분에 레이저 에너지를 인가하고 접착제가 희망되지 않는 기재에 대한 위치에서 접착제 미립자의 제2 부분에 레이저 에너지를 인가하지 않는 것을 포함하는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 레이저 에너지를 선택적으로 인가하는 단계는, 기재의 제2 위치에 대한 기재의 제1 위치에서 레이저로부터 인가되는 에너지의 레벨을 변경시키는 것을 포함하는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 레이저 에너지를 선택적으로 인가하는 단계는 기재의 제1 위치에서 레이저 에너지를 지향시키고 기재의 제2 위치에서 레이저 에너지의 인가를 의도적으로 피하는 것을 포함하는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 레이저 에너지를 선택적으로 인가하는 단계는 비융합된 접착제 미립자 영역을 둘러싸는 융합된 접착제 미립자 주변부를 생성하는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 레이저 에너지는 적어도 근적외선 스펙트럼 범위의 다이오드 레이저에 의해 생성되는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  14. 제2항에 있어서, 비융합된 접착제 미립자를 제거한 후에, 융합된 미립자에 가교 결합 재료를 도포하는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 가교 결합 재료는 캡슐화된 이소시아네이트 경화제인 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  16. 제2항에 있어서, 상기 열 에너지의 인가는 적어도 부분적으로 적외선 에너지 소스로부터 생성되거나, 또는 기재를 통해 융합된 접착제 미립자로 전도되는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  17. 제2항에 있어서, 상기 열 에너지의 인가는 융합된 접착제 미립자를 80℃ 내지 110℃의 온도 범위로 상승시키는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  18. 제2항에 있어서, 상기 열 에너지를 융합된 접착제 미립자에 인가한 후에, 신발류 물품 구성요소를 제2 기재와 접합시키는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제2 기재는 융합된 접착제 미립자 부분으로 구성되는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 기재는 신발류 물품에 사용하기 위한 구성요소인 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  21. 제1항에 있어서, 선택적으로 활성화되는 다수의 레이저 에너지 방출기를 갖는 레이저 소스는, 기재에 대한 제1 위치에서 활성화되는 제1 레이저 방출기 및 제1 위치에서 비활성화되는 제2 레이저 방출기로 구성되고, 제1 레이저 방출기는 기재에 대한 제2 위치에서 비활성화되며 제2 레이저 방출기는 제2 위치에서 활성화되는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  22. 제1항에 있어서, 다수의 레이저 에너지 방출기 각각은 기재에 대한 상대 위치에 기초하여 선택적으로 활성화되고 비활성화되는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  23. 제1항에 있어서, 기재를 레이저 소스에 대해 이동시키는 단계를 더 포함하고, 상기 레이저 소스는 기재가 이동하는 동안에 고정적으로 위치 설정되는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
  24. 제1항에 있어서, 레이저 소스를 기재에 대해 이동시키는 단계를 더 포함하고, 상기 기재는 레이저 소스가 이동하는 동안에 고정적으로 위치 설정되는 것인 접착제 미립자를 비금속 기재에 도포하는 방법.
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