TW201630546A

TW201630546A - 形狀記憶聚合物鞋類鞋楦系統、自形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體形成鞋類鞋楦的方法、使用單一形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體製作各種不同形狀及大小的鞋類的方法

Info

Publication number: TW201630546A
Application number: TW105100858A
Authority: TW
Inventors: 拉維尚卡爾Ｎ‧ 卡拉伊爾
Original assignee: 耐基創新公司
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2016-01-13
Publication date: 2016-09-01
Also published as: KR101912551B1; US20160206049A1; KR20170107005A; MX2017009092A; WO2016115461A1; EP3244768B1; TWI556757B; EP3244768A1; CN106102502A

Abstract

本發明揭露一種自形狀記憶聚合物（SMP）材料構造的動態鞋類鞋楦。可對單一動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦進行反復修改而以一定準確度及可靠性變為任何大小及形狀，藉此顯著減少特定鞋類製造設施所需的鞋類鞋楦的總庫存。

Description

形狀記憶聚合物鞋類鞋楦

本發明是有關於一種動態鞋類鞋楦。所述動態鞋類鞋楦具有在鞋類製造製程中依據動態鞋類鞋楦的當前需要而被成形及再成形為多個大小及形狀的能力。

鞋類鞋楦在製造鞋類中是必不可少的。鞋類鞋楦出現被定製成近似人體足部及所製作的特定鞋類的諸多不同形狀及大小。典型鞋類鞋楦是由硬木、鑄鐵或高密度聚乙烯製成，後者在進行大量製作鞋類製品的工廠型環境中為較佳的。這些高密度聚乙烯鞋類鞋楦因其成本效率及在磨損後的回收能力而在工廠型環境中為較佳的。然而，這些類型的鞋類鞋楦的缺點是，為構造不同形狀及大小的鞋類或甚至類型相同而大小不同的鞋類需要不同形狀及大小的鞋類鞋楦的大量庫存。因此，特定鞋類製造設施可能被限制於製造可關於特定鞋類鞋楦而製造且能夠儲存於其庫存中的鞋類。

提供此發明內容是為了以簡化形式介紹下文在具體實施方式中進一步闡述的一系列概念。此發明內容並非旨在識別所主張標的的關鍵特徵或本質特徵，也並非旨在幫助確定所主張標的的範圍。本發明是由申請專利範圍來界定。

普通鞋類製造設施必須帶有大量的鞋類鞋楦以應對不同的鞋類式樣及大小，除多個用於替換磨損或被損壞的鞋類鞋楦的每一特定鞋類鞋楦之外。所述大量的鞋類鞋楦可能會佔據大量或不動產來進行儲存。舉例而言，帶有60,000或大於60,000個鞋楦的製造設施將需要專用於鞋類鞋楦儲存且大致為足球場的大小的約55,000平方英尺。

此外，由於與不同鞋類類型及大小對應的所述大量鞋類鞋楦，故這些鞋類鞋楦儲存及庫存過程往往會非常複雜且在特定鞋類製造設施可製造的鞋類的不同類型的數目及特定鞋類製造設施可製造的鞋類的大小方面具有侷限性。換言之，每一製造設施被限制於製造所選擇的一組產品，所述產品需要能夠容置於特定製造設施中的所述類型的鞋楦及工具設備。

為克服這些阻礙，可自例如形狀記憶聚合物（shape memory polymer，SMP）等形狀記憶材料構造動態鞋類鞋楦。可對單一動態鞋類鞋楦進行反復修改而以非常良好的準確度及可靠性共形於鞋類鞋楦的任何大小及形狀，藉此顯著減少特定鞋類製造設施所需的鞋楦的總數目。因此減少了特定製造設施的鞋類鞋楦儲存所需的不動產量，藉此大大降低操作及維護成本。此外，根據本文的態樣的動態鞋類鞋楦使所述製造設施在其可製造的鞋類的類型及鞋類的大小具有更大的靈活性。

根據本文的態樣，用於鞋類鞋楦製造的形狀記憶聚合物材料為具有帶有至少兩種狀態的性質的智慧型材料。所述兩種狀態通常被稱為變形狀態（暫時的）及初始狀態（永久的）。所述至少兩種狀態之間的切換可由溫度（轉變溫度‘T’）、由磁場、或在某些情形中由電場引起。端視所述形狀記憶聚合物材料的分子組成而定，形狀記憶聚合物材料可表現出例如硬度、彈性、生物可降解性、韌性等不同物理性質中的一或多種性質。舉例而言，對於具有溫度作為其觸發器以用於自其初始狀態變至其變形狀態的形狀記憶聚合物材料而言，初始可為剛性的所述形狀記憶聚合物材料當被加熱至高於其臨限或轉變溫度T時，將變為彈性的以處理成新的暫時形狀。可藉由將所述形狀記憶聚合物材料冷卻至低於其轉變或臨限溫度而由所述形狀記憶聚合物材料保持所述新的暫時形狀，在所述轉變或臨限溫度點處所述形狀記憶聚合物材料再次變為剛性的。隨後當被重新加熱至高於所述轉變或臨限溫度時，所述形狀記憶聚合物材料將回復至其所記憶初始形狀，並在被冷卻時將再次變為剛性的。形狀記憶聚合物材料的另一特性是當為剛性時其展示出剛性聚合物的強度重量比（strength to weight ratio），且當為可撓性及彈性時，其可撓性可堪比高品質彈性體聚合物。

因此，根據本發明的所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦可提供等於或大於傳統聚乙烯鞋類鞋楦的益處。舉例而言，所述動態鞋類鞋楦可具有等於或大於肖氏D硬度為大約D69的傳統高密度聚乙烯鞋類鞋楦的硬度，即耐久性。根據本文的態樣，所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦自一個大小至另一大小或自一種形狀至另一形狀的轉換可快速完成且處於線內而不中斷生產，藉此消除識別新鞋楦、在庫存中搜索新鞋楦、自所述庫存取得新鞋楦、將新鞋楦運輸至製造系統、及以新鞋楦替換舊鞋楦的步驟。

在示例性態樣中，根據本發明的動態鞋類鞋楦可自動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體形成，所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體具有通常小於在鞋類製造製程中所需的鞋類鞋楦的最小大小及形狀的第一大小及第一形狀。然而，在替代態樣中，預期所述鞋楦預成形體亦可具有堪比所需鞋楦大小及形狀的第一大小。所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體可包括外表面及內表面、由所述內表面界定的內部體積以及自所述外表面通到所述內部體積的開口。所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的形狀記憶聚合物材料可具有所述形狀記憶聚合物材料自剛性狀態變至可模製狀態時的臨限轉變溫度（T），而當所述形狀記憶聚合物材料處於低於T的溫度時，所述形狀記憶聚合物材料處於其剛性狀態，且當所述形狀記憶聚合物材料處於高於T的溫度時，所述形狀記憶聚合物材料處於其可模製狀態。

在本發明的示例性實施方式中，最初，可藉由注射模製、熱模製或任何其他合適的方式自具有轉變或臨限溫度T的形狀記憶聚合物材料製作動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體，所述轉變或臨限溫度T處於適合欲在鞋類製造製程中使用的鞋類鞋楦的範圍內。可將所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體置於具有與所需鞋類鞋楦大小及形狀對應的模製空腔的模具內。一旦所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體被置於所述模具的模具空腔內之後，可將所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體附接至流體源。可將所述模具至少加熱至所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的形狀記憶聚合物材料的所述臨限溫度T，以引起所述形狀記憶聚合物材料的可模製狀態。一旦處於其可模製狀態，便可對所述模具的模製空腔內的所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的內部體積填充以例如空氣等流體，以使所述內部體積膨脹直至所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的外表面與所述模具的模製空腔壁接觸。一旦在所述模具內達成完全膨脹，在將所述鞋類鞋楦在所述模具內冷卻至低於T的溫度以引起所述形狀記憶聚合物剛性狀態的同時，便可藉由使所述流體保持流動至所形成鞋類鞋楦的內部體積而保持所述內部體積內的所必需的壓力，以最終完成所需鞋類鞋楦。所述鞋類鞋楦模具及所形成鞋類鞋楦的內部體積內的壓力可以壓力調節器來調節。

在所述膨脹及冷卻之後，可以傳統方式自用於鞋類製造製程中的模具的模製空腔移出所最終完成的鞋類鞋楦。當在所述鞋類製造製程中需要新類型的鞋類鞋楦時，可使用用於所需新類型的鞋類鞋楦的第二模具來重複將所述鞋類鞋楦加熱至高於所述臨限溫度的製程。舉例而言，當需要製造下一大小的鞋類時，可將所形成鞋類鞋楦置於具有與所述下一大小的鞋類鞋楦對應的模製空腔的模具中，且自加熱至高於所述臨限溫度T開始重複所述成形製程。

在本發明的不同示例性實施方式中，可將所述形狀記憶聚合物動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體在所需鞋類鞋楦模具外加熱至高於臨限溫度T。一旦被加熱至高於T之後，便可將所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體嵌入所需鞋類鞋楦模具的模製空腔中，其中所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體與流體源流體連通。當所述被加熱的動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體位於所需鞋類鞋楦模具的模製空腔內時，可將恆定流體流引入至所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的內部體積中以使所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體膨脹並共形於所述鞋類鞋楦模具的模製空腔。一旦所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體在所述模具內完全膨脹，在將所形成鞋類鞋楦在所述鞋類鞋楦模具內冷卻至低於T以引起所述鞋類鞋楦的形狀記憶聚合物材料的剛性狀態的同時，所述流體源便可保持所形成鞋類鞋楦的內部體積內的所必需的壓力。一旦被冷卻之後，可自所述鞋類鞋楦移出所述流體源，且可自所述模具的模製空腔移出所述鞋類鞋楦。

一旦所形成鞋類鞋楦已自所述模具的模製空腔移出，便可以傳統方式將所述鞋類鞋楦用於鞋類製造製程中。當在所述鞋類製造製程中需要新類型（例如，大小、形狀）的鞋類鞋楦時，可重複將所述鞋類鞋楦加熱至高於所述臨限溫度的製程。換言之，可在模具外加熱所述鞋類鞋楦以使得所述形狀記憶聚合物材料回復至其動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體狀態（例如，所習得形狀）及回復至其可模製狀態。一旦所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體處於其可模製狀態，便可將所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體置於用於所需新類型的鞋類鞋楦的第二模具內。舉例而言，當需要製造下一大小的鞋類時，可將所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體置於具有與所述下一大小的鞋類鞋楦或完全不同類型的鞋類鞋楦對應的模製空腔的模具中，且可自施加加壓流體以使所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體膨脹而使得其共形於所述模具的模製空腔開始重複所述成形製程。

在本發明的再一不同示例性實施方式中，可將所述形狀記憶聚合物動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體置於所需模具內並將其附接至所述流體源。接著，一旦所需模具被固定之後，便可將被加熱至高於T的流體推入所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的內部空腔中，藉此將所述形狀記憶聚合物材料加熱至高於T並引起所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體可模製狀態。一旦處於其可模製狀態，便可使所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體膨脹以共形於所述鞋類鞋楦模具的模製空腔。一旦所述鞋類鞋楦完全形成，便可藉由切換至被冷卻至低於T的流體並將被冷卻的流體推進經過所述流體源而冷卻所形成的鞋類鞋楦。將在實施方式中更詳細地論述本發明的此態樣及其他態樣。

本文的態樣提供用於提供例如形狀記憶聚合物（shape memory polymer；SMP）等動態形狀記憶材料、可被多次成形及再成形為不同形狀及大小的鞋類鞋楦的系統及方法，藉此在保持製造相同數目或數目增加的鞋類類型及鞋類大小的能力的同時減少鞋類製造設施所需的鞋類鞋楦庫存的量。具有減少的鞋類鞋楦庫存的這些及其他優點將根據本文的態樣而變得顯而易見。

現在參照圖1，說明動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體110的示例性實施方式100。動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體110可為動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的初始狀態（形狀記憶聚合物將利用適當觸發刺激而回復至的所習得狀態）的形狀記憶聚合物材料。動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體110可在示例性態樣中呈現具有以下兩種主要特徵的任何形狀：內部體積及與所述內部體積連通的開口。動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體110可由至少一外表面界定，且所述內部體積可由至少一內表面界定。動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體110亦可具有內表面與外表面之間的厚度。所述厚度可為恆定的，抑或可沿動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體110的各部分變化。出於說明性目的而在圖1中繪示示例性厚度。

在圖1中，動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體110初始可被成型為鞋類鞋楦的大致形狀，所述鞋類鞋楦具有內表面（未示出）、內部體積（未示出）、外表面120、頂面140、及開口130。動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體110的初始（所習得/所記憶）形狀可以是小於在某一鞋類製造製程中所需要的最小鞋類鞋楦的大小及形狀，以使動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體110具有被形成為各種鞋類鞋楦形狀及大小的靈活性。舉例而言，單一動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體可被形成為自美國大小編號1（US size 1）至美國大小編號16的鞋類鞋楦。舉例而言，動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體可被形成為第一鞋類鞋楦150以用於製造第一鞋類式樣及大小。在已完成需要鞋類鞋楦150的鞋類製造之後，可使鞋類鞋楦150回復至動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體110初始形狀並將其再成形為第二鞋類鞋楦160以用於製造相同式樣或不同式樣的第二鞋類大小。在其中欲製造相同式樣的下一鞋類大小的情形中，可能有必要或可能沒有必要使鞋類鞋楦回復至其初始形狀。

現在參照圖2A，示出動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體200。如以上簡要所述，動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體200可包括內表面225、內部體積270、外表面220、頂面240、及位於動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體200的頂面240處的開口230。開口230可被修改成適貼地配合來自流體源（未示出）的流體源管道290，或作為另一選擇，可使用連接閥280將動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體開口230適貼地連接至流體源管道290。連接閥280可容許動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體與流體源之間的適貼配合，以使來自流體源的流體能夠以可控的速率及壓力自流體源行進至動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的內部體積。由流體源提供的流體210可為氣體或液體。根據本發明的態樣，所述流體可例如為加壓空氣、水或任何其他適合使用的加壓流體。

在圖2B中，示出沿圖2A所示線2B-2B所界定的平面的的剖視圖，且在圖2C中，示出沿線2C-2C所界定的平面的剖視圖。自圖2B及圖2C中，可以看出，動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體200包括內表面225與外表面220之間的厚度250。亦可以看出，內部體積270與自流體源管道290進入的流體210流體連通。一旦動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的形狀記憶聚合物材料的可模製狀態已被激活，加壓流體210便用於使動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體變形。如以上簡要所述，形狀記憶聚合物材料具有使形狀記憶聚合物材料以其所記憶形式存在並變為可變形或可模製時的轉變或臨限溫度T。可根據所選擇的形狀記憶聚合物材料的分子組成及結構而對所述T進行調整或微調。舉例而言，在本發明的某些態樣中，形狀記憶聚合物材料可被選擇成具有處於50℃至80℃範圍內的T。在其他態樣中，T可被選擇為至少75℃。所選擇的形狀記憶聚合物材料可在低於T時處於其剛性狀態，並在高於T時處於可模製及彈性狀態。

當對T進行微調時可考慮到若干態樣。舉例而言，可期望T高於幫面製造製程（upper manufacturing process）中使用的某些黏著劑的溫度以使得在用於所述幫面（upper）上的黏著劑正被活化的同時鞋類鞋楦在所述幫面之下不發生變形。抑或，作為另一選擇，高於用於將中底（midsole）及外底（outsole）附著至幫面的黏著劑被活化時的溫度的T並可出於同樣的原因而為想要的。作為另一選擇，若溫度不被選擇作為用於引起形狀記憶聚合物材料自初始狀態至可變形狀態變化的觸發器，則可使用電場或磁場。然而，為清晰及簡潔起見，將會根據具有溫度作為其觸發器以用於引起自初始狀態至可變形狀態變化的動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體200來繼續闡述本發明的態樣。

現在，轉向圖3，示出具有內部模製空腔320的敞口模具300。模具300可由例如金屬、合成材料（例如，聚合物）、木材等任何合適的剛性材料製成。模具300的模製空腔320對應於欲自圖2A、圖2B、及圖2C所示動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體200製造的鞋類鞋楦大小及形狀。模具300可具有開口以用於在形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體位於模具300的模製空腔320內時使流體源能夠與動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的內部體積流體連通。模具300的開口可具有用以容納動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的第一部分324及用以容納流體源的配件（例如，但不限於流體源管道290）的第二部分322。舉例而言，若使用連接閥280，若亦可能需要將連接閥280容納於模具300的模製空腔320內。為簡明起見，在圖3中，說明僅具有一個模製空腔320的模具300。然而，相對於一次模製單一鞋類鞋楦，模具300亦可包括二或更多個模製空腔320以一次模製鞋類鞋楦中的一對或更多者。

現在轉向圖4，繪示經組裝的鞋類鞋楦成形系統，其中動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體430位於密閉模具400的模製空腔420內。流體源管道490牢固地附接至動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體以使得來自流體源的流體410與動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的內部體積流體連通。因高壓力在所述系統中積聚的可能性，故所述系統可更包括用於確保鞋類鞋楦成形製程中的精度、準確度及安全的壓力調節器。所述系統可另外包括加熱源及冷卻系統（未示出）。加熱源可例如為傳統烘爐、感應系統、對流烘爐、微波爐或任何其他適合根據本發明而使用的加熱源。冷卻系統可例如為流體冷卻系統、氣體冷卻系統、或任何其他適合根據本發明而使用的合適的冷卻系統。如上所述，動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體將總是小於模具400的模製空腔420，以使得動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體可膨脹而與模具400的模製空腔420共形，以用於製造與模具400的模製空腔420對應的大小及形狀的鞋類鞋楦。如此一來，因為動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體430可在不同模具中被多次成形及變形，可需要每一鞋類大小及每一鞋類鞋楦類型（在其中需要不同鞋楦類型的情形中）僅儲存一個模具。此與每一鞋類鞋楦大小及鞋類鞋楦類型的多對傳統鞋類鞋楦所需要的大量儲存空間不同，其大大減少了鞋類製造設施中通常所面臨的空間約束。

現在轉向圖5，根據本文的態樣說明流程圖500，其用於說明一種可自動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體形成並用於鞋類製造製程中的第一大小及形狀的鞋類鞋楦的方法。舉例而言，在流程圖500中示出兩種可能的途徑。

對於第一種途徑，最初提供步驟502處的動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體，所述形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體可具有小於所需要的鞋類鞋楦的最小大小的第一大小及形狀，例如，小於鞋類大小編號1。在步驟504處，可將動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體置於鞋類鞋楦模具的模製空腔中並將其連接至流體源。在步驟506處，可將模具加熱至高於形狀記憶聚合物材料的臨限溫度T，在所述臨限溫度T所述形狀記憶聚合物材料自其剛性狀態變至其可模製狀態。一旦動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體在模具內處於其可模製狀態，在步驟508處，便可對動態鞋類鞋楦預成形體的內部體積施加穩定的加壓流體流。加壓流體可使得動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的內部體積以可控的速率及壓力膨脹，以促使動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的外表面及內表面與模具的內部模製空腔共形。

一旦動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體與模具的模製空腔共形之後，在步驟509處，便可保持所形成鞋類鞋楦的內部體積內的壓力，同時在步驟510處，將已膨脹的鞋類鞋楦預成形體冷卻至低於臨限溫度T以引起形狀記憶聚合物聚合物材料的剛性狀態而最終形成第一大小及形狀的鞋類鞋楦。所述冷卻可在流體冷卻系統或空氣冷卻系統中執行。一旦所形成鞋類鞋楦已被冷卻之後，在步驟512處，便可停止施加加壓流體，且在步驟514處，可將模具開口以移出所形成鞋類鞋楦可自模具移出。

一旦在步驟514處自模具移出鞋類鞋楦之後，在步驟516處，便使鞋類鞋楦準備用於鞋類製造製程中。當不再需要所形成鞋類鞋楦時，在步驟520處，可選擇用於更大鞋類鞋楦或下一鞋類大小鞋楦的新的鞋類鞋楦模具。然後，可針對新模具而自步驟504（或在示例性態樣中為524）處開始重複所述製程。

對於第二種途徑，步驟502處的動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體是此實例的最初起點。在步驟524處，可在將動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體置於模具的模製空腔中之前，將動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體預先加熱至高於其臨限溫度T。所述預先加熱可在傳統烘爐中、使用對流系統、或作為另一選擇使用微波爐來進行。在步驟526處，可將被預先加熱的且可模製的動態鞋類鞋楦預成形體連接至流體源然後置於鞋類鞋楦模具的模製空腔中。作為另一選擇，可在將動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體置於模具的模製空腔中之後，將動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體連接至流體源。然後，類似於第一種途徑，在步驟508及步驟509中可施加所必需量的加壓流體並保持於動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的內部體積內。然後，在使動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體與模具的模製空腔共形之後，在步驟510處，可將所形成鞋類鞋楦冷卻。隨後，在步驟512處可停止加壓流體流至內部體積，且在步驟514處，可自模具的模製空腔移出所形成鞋類鞋楦。在步驟516處，可使所形成鞋類鞋楦準備用於鞋類製造製程中。

一旦出現對新的鞋類鞋楦的需要，在步驟518處，便可再次將所形成鞋類鞋楦加熱至高於其臨限溫度T，以使所形成鞋類鞋楦能夠在步驟528處回復至其初始鞋類鞋楦預成形體形狀。可藉由利用形狀記憶聚合物的所習得/所記憶特性而達成回復至鞋楦預成形體形狀。因此，可避免對鞋類鞋楦預成形體進行模製以變回起始形狀/大小的額外的機械機制。一旦回復至其鞋類鞋楦預成形體形狀之後，在步驟526處，便可將動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體置於用於形成新的鞋類鞋楦的新的模具中，且重複所述製程多次。端視形狀記憶聚合物材料的韌性而定，動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體可循環經過500次至10,000次且不存在尺寸損耗。

現在參照圖6，根據本文的態樣示出用於使動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體循環的替代方法600。類似於圖5所示方法，方法600亦具有兩種途徑。舉例而言，對於第一種途徑，在步驟602處，可提供動態鞋類鞋楦預成形體。在步驟604處，可將動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體置於第一鞋類鞋楦模具的模製空腔中。可將動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體在置於第一鞋類鞋楦模具的模製空腔中之前或之後連接至流體源。一旦連接至流體源且一旦動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體固定於第一模具中之後，在步驟606處，可對動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的內部體積施加被加熱至高於動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的形狀記憶聚合物材料的轉變或臨限溫度T的溫度的熱加壓流體。在步驟608處，可在已將動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體進行加熱並使其膨脹而共形於第一模具的模製空腔之後，在保持所形成鞋類鞋楦的內部體積內的所必需的壓力的同時，將被加熱流體切換至被冷卻流體，所述流體的溫度低於T以冷卻所形成鞋楦。可藉由例如壓力調節器等任何合適的方式來調節鞋類鞋楦的內部體積內的壓力以確保安全。

一旦鞋類鞋楦的形成已完成，在步驟610處，便可使流體源停止。在步驟612處，可自第一模具的模製空腔移出所形成鞋類鞋楦，並在步驟614處將其用於鞋類製造製程中。當出現對更大大小的鞋類鞋楦的需要時，在步驟616處，可將所形成鞋類鞋楦置於與更大大小的鞋類鞋楦（例如，下一大小的鞋類鞋楦）對應的第二模具的模製空腔中，且可在步驟606處重複所述方法。

在替代途徑中，一旦出現對不同鞋類鞋楦的需要，在步驟618處，可將在步驟614處用於鞋類製造製程中的鞋類鞋楦加熱至高於T，以藉由形狀記憶聚合物所習得特性而在步驟620處使鞋類鞋楦回復至其鞋類鞋楦預成形體狀態。在步驟618處對鞋類鞋楦進行加熱可使用例如用以將被加熱流體泵送至鞋類鞋楦的內部體積的流體源、傳統烘爐、微波爐、感應系統、或任何其他合適的方式來進行。一旦回復至其鞋類預成形體狀態，可使用新的模具在步驟604處重複所述製程。

圖7繪示以上參照圖5及圖6所述的動態鞋類鞋楦預成形體710的循環700。在720處，可藉由熱及壓力模製而將動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體710形成為選定大小的鞋類鞋楦（sized footwear last）730，其中所述熱高於動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的形狀記憶聚合物材料的臨限或轉變溫度T。當不再需要所形成的選定大小的鞋楦730抑或需要不同的鞋類鞋楦時，在740處，可藉由施加高於形狀記憶聚合物材料的T的熱而使選定大小的鞋楦730回復至其初始鞋類鞋楦預成形體狀態710。如上所述，端視所使用的形狀記憶聚合物材料的韌性而定，可使動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體經過所述700進行500次至10,000次循環，且不表現出尺寸損耗及物理穩定性。

圖8A及圖8B繪示在鞋類製造製程800中使用的所形成形狀記憶聚合物鞋類鞋楦810。鞋類鞋楦810可用於將幫面820形成為欲製造的鞋類的最終形狀。圖8B繪示將幫面820保持於適當位置以用於其他鞋類製造步驟（例如，附著中底布（strobel）、附著中底、附著外底、或其任何組合）的鞋類鞋楦810。此外，端視鞋類類型而定，在幫面被進一步加固或修飾的同時，可使用鞋類鞋楦將鞋幫保持於適當位置。可以製造鞋類的任何傳統方式或任何必需的方式使用所述鞋類鞋楦。

圖9繪示根據本發明的一種用於形成鞋類鞋楦的不同方法。已闡述了可根據在採用形狀記憶聚合物材料的製程中所需要的特定需求來對形狀記憶聚合物材料的轉變或臨限溫度T進行微調。形狀記憶聚合物材料的另一性質是某些形狀記憶聚合物材料可為相容的及可混合的，因而成為形狀記憶聚合物「混合物（alloy）」。舉例而言，可將具有不同轉變溫度的二或更多種形狀記憶聚合物材料混合於一起以形成形狀記憶聚合物混合物。然後，可在第一轉變溫度T1下將形狀記憶聚合物混合物材料形成為第一所記憶形狀。然後，可在第二轉變溫度T2下將形狀記憶聚合物混合物材料形成為第二所記憶形狀，且對於包含於形狀記憶聚合物混合物材料中的形狀記憶聚合物材料的數目依此類推。根據形狀記憶聚合物材料在鞋類鞋楦中的此示例性使用，形狀記憶聚合物混合物鞋類鞋楦預成形體可包括或可不包括內部體積。

在形狀記憶聚合物混合物鞋類鞋楦預成形體包括內部體積的情形中，可以任何合適的方式（例如，將被加熱流體泵送至鞋類鞋楦預成形體的內部體積的流體源、傳統烘爐、微波爐、感應系統、或任何其他合適的方式）來施加熱。此形狀記憶聚合物混合物鞋類鞋楦預成形體可無需模具以自第一鞋類鞋楦大小轉變至第二鞋類鞋楦大小。舉例而言，在方法900中，在步驟910處，可提供形狀記憶聚合物混合物鞋類鞋楦預成形體。形狀記憶聚合物混合物鞋類鞋楦預成形體材料可具有例如分別具有不同轉變溫度T1、T2、及T3的三種形狀記憶聚合物材料的組合。形狀記憶聚合物混合物材料可被「教示」成在T1下具有鞋類鞋楦預成形體大小及形狀、在T2下具有第一鞋類鞋楦大小、且在T3下具有第二鞋類鞋楦大小。為引起形狀記憶聚合物混合物鞋類預成形體的變化（想要的變化），在步驟920處，可藉由施加被加熱至T2的流體而加熱形狀記憶聚合物混合物鞋類鞋楦預成形體，並在步驟930處將其快速冷卻以形成具有第一大小的第一鞋類鞋楦。然後，為引起步驟930的第一鞋類鞋楦的另一變化，在步驟940處可對第一鞋類鞋楦施加被加熱至T3的流體，並在步驟950處將其迅速冷卻以形成第二鞋類鞋楦。在步驟960處，可藉由施加被加熱至T1的流體而使在步驟950處形成的第二鞋類鞋楦回復至其預成形體狀態，且在步驟970處可使第二鞋類鞋楦回復至其預成形體狀態。可重複所述製程多次，乃在形狀記憶聚合物混合物材料中包含諸多材料。在方法900中可使用或可不使用模具。

在形狀記憶聚合物混合物鞋類鞋楦預成形體不具有內部體積的情形中，可藉由簡單地將形狀記憶聚合物混合物鞋類鞋楦預成形體暴露於混合物組分的不同轉變溫度下以產生特定鞋類鞋楦大小而引起自一個大小至另一大小的改變。可例如經由傳統烘爐、微波爐、感應系統、或任何其他合適的方式而將形狀記憶聚合物混合物鞋類鞋楦預成形體材料暴露於熱。

綜上所述，將看到，本發明非常適於一起達成上文所述的所有目的及目標以及所述結構固有的其他優點。

應理解，某些特徵及子組合具有效用且可無需參考其他特徵及子組合而採用。此被預期涵蓋於且處於申請專利範圍的範圍內。

由於在不背離本發明的範圍的條件下可使本發明具有諸多可能實施例，因此應理解，本文所述或附圖中所示的所有內容皆被解釋為說明性的而非具有限制意義。

100‧‧‧示例性實施方式
110‧‧‧動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體
120‧‧‧外表面
130‧‧‧開口
140‧‧‧頂面
150‧‧‧第一鞋類鞋楦
160‧‧‧第二鞋類鞋楦
200‧‧‧動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體
210‧‧‧流體
220‧‧‧外表面
225‧‧‧內表面
230‧‧‧開口
240‧‧‧頂面
250‧‧‧厚度
270‧‧‧內部體積
280‧‧‧連接閥
290‧‧‧流體源管道
300‧‧‧模具
320‧‧‧模製空腔
322‧‧‧第二部分
324‧‧‧第一部分
400‧‧‧模具
410‧‧‧流體
420‧‧‧模製空腔
430‧‧‧動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體
490‧‧‧流體源管道
500‧‧‧流程圖
502、504、506、508、509、510、512、514、516、518、520、524、526、528‧‧‧步驟
600‧‧‧方法
602、604、606、608、610、612、614、616、618、620‧‧‧步驟
700‧‧‧循環
710‧‧‧鞋類鞋楦預成形體
720‧‧‧步驟
730‧‧‧鞋楦
740‧‧‧步驟
800‧‧‧鞋類製造製程
810‧‧‧鞋類鞋楦
820‧‧‧幫面
900‧‧‧方法
910、920、930、940、950、960、970‧‧‧步驟
2B-2B‧‧‧線
2C-2C‧‧‧線

參照附圖在本文中詳細闡述本發明，在附圖中：圖1繪示根據本文的態樣的動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體及所形成鞋類鞋楦的輪廓。圖2A繪示根據本文的態樣的與流體源流體連通的動態形狀記憶體聚合物鞋類鞋楦預成形體。圖2B繪示根據本文的態樣的圖2A所示動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體沿線2B-2B所界定的平面的剖視圖。圖2C繪示根據本文的態樣的圖2A所示動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體沿線2C-2C所界定的平面的剖視圖。圖3繪示根據本文的態樣的鞋類鞋楦模具。圖4繪示根據本文的態樣的封閉動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的密閉模具。圖5繪示根據本文的態樣的代表一種自動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體形成鞋類鞋楦的方法的方塊圖。圖6繪示根據本文的態樣的一種自動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體形成鞋類鞋楦的替代方法的方塊圖。圖7繪示根據本文的態樣的使用及重複使用動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的循環。圖8A及圖8B繪示根據本文的態樣的在使用中的所形成鞋類鞋楦。圖9繪示根據本文的態樣的代表一種形成及使用形狀記憶聚合物混合物鞋類鞋楦預成形體的方法的方塊圖。

700‧‧‧循環

710‧‧‧鞋類鞋楦預成形體

720‧‧‧步驟

730‧‧‧鞋楦

740‧‧‧步驟

Claims

一種形狀記憶聚合物鞋類鞋楦系統，包括：動態形狀記憶聚合物（SMP）鞋類鞋楦預成形體，具有第一大小，所述預成形體包括：（1）內表面及外表面；（2）由所述內表面界定的內部體積；（3）自所述外表面通到所述內部體積的開口；熱源，用於將所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體加熱至高於臨限溫度；第一模具，包括第一空腔，所述第一空腔具有與第一鞋類鞋楦對應的第二大小，其中所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的所述第一大小小於所述第一鞋類鞋楦的所述第二大小；以及冷卻源，用於冷卻所述第一鞋類鞋楦。
如申請專利範圍第1項所述的形狀記憶聚合物鞋類鞋楦系統，其中所述熱源包括傳統烘爐、感應系統及微波爐中的一者。
如申請專利範圍第1項所述的形狀記憶聚合物鞋類鞋楦系統，更包括經壓縮的流體源。
如申請專利範圍第3項所述的形狀記憶聚合物的鞋類鞋楦系統，其中所述系統更包括連接閥，其用於將所述流體源連接至所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的所述開口。
如申請專利範圍第4項所述的形狀記憶聚合物鞋類鞋楦系統，其中所述連接閥在所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體與所述流體源之間提供緊密貼合壓力，以容許來自所述流體源的流體以可控的速率及壓力自所述流體源行進至所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的所述內部體積。
如申請專利範圍第1項所述的形狀記憶聚合物鞋類鞋楦系統，其中所述冷卻源是選自流體冷卻系統及氣體冷卻系統中的一者。
如申請專利範圍第1項所述的形狀記憶聚合物鞋類鞋楦系統，其中所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體當被加熱至高於所述臨限溫度時為可撓性的，而在低於所述臨限溫度時為實質上剛性的。
如申請專利範圍第1項所述的形狀記憶聚合物鞋類鞋楦系統，其中所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體能夠被重複成型多次。
如申請專利範圍第1項所述的形狀記憶聚合物鞋類鞋楦系統，其中所述系統更包括與所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的所述內部體積進行流體連通的加壓流體源，且其中所述第一模具包括在所述鞋類鞋楦預成形體處於所述第一模具內部時使所述流體源保持與所述鞋類鞋楦預成形體進行流體連通的開口。
如申請專利範圍第1項所述的形狀記憶聚合物鞋類鞋楦系統，其中所述第一模具包含選自金屬材料與聚合物材料中的一種材料。
如申請專利範圍第1項所述的形狀記憶聚合物鞋類鞋楦系統，其中所述動態形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體能夠被形成為大小自美國大小編號1至美國大小編號16的多種鞋類鞋楦。
如申請專利範圍第1項所述的形狀記憶聚合物鞋類鞋楦系統，其中所述形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體的所述第一大小小於所述鞋楦系統中所包含的模具對應的最小鞋類鞋楦。
一種用於形成鞋類鞋楦形成形狀記憶聚合物（SMP）鞋類鞋楦預成形體的方法，所述方法包括：提供具有第一大小及形狀的所述形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體；將所述形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體加熱至高於臨限溫度；將所述形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體置於用於製作第一鞋類鞋楦的第一鞋類鞋楦模具的第一模製空腔中，所述第一鞋類鞋楦具有第二大小及第二形狀；使所述形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體在所述第一鞋類鞋楦模具的所述第一模製空腔內膨脹，以製作所述第一鞋類鞋楦；冷卻所述第一鞋類鞋楦；以及自所述第一鞋類鞋楦模具移出所述第一鞋類鞋楦。
如申請專利範圍第13項所述的方法，其中所述臨限溫度是至少75℃。
如申請專利範圍第13項所述的方法，其中所述臨限溫度介於50℃與80℃之間。
如申請專利範圍第13項所述的方法，其中將所述形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體加熱是在所述形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體已被置於所述第一鞋類鞋楦模具的所述第一模製空腔中之後進行。
如申請專利範圍第14項所述的方法，其中將所述形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體加熱是在所述形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體被置於所述第一鞋類鞋楦模具的所述第一模製空腔中之前進行。
如申請專利範圍第13項所述的方法，其中所述第一鞋類鞋楦是藉由流體冷卻系統或氣體冷卻系統中的一者進行冷卻。
一種將單一形狀記憶聚合物（SMP）鞋類鞋楦預成形體用於製作各種不同形狀及大小的鞋類的方法，所述將單一形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體用於製作各種不同形狀及大小的鞋類的方法包括：提供所述形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體；將所述形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體加熱至高於臨限溫度；將已被加熱的所述形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體置於用於製作第一鞋類鞋楦的第一模具的第一模製空腔中，所述第一鞋類鞋楦具有第一大小及第一形狀；使所述形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體在所述第一模具的所述第一模製空腔內膨脹，以形成所述第一鞋類鞋楦；冷卻所述第一鞋類鞋楦；自所述第一模具的所述第一模製空腔移出所述第一鞋類鞋楦；以及將所述第一鞋類鞋楦用於具有所述第一大小及所述第一形狀的第一多個鞋類的第一鞋類製作製程。
如申請專利範圍第19項所述的將單一形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體用於製作各種不同形狀及大小的鞋類的方法，更包括：將所述第一鞋類鞋楦置於用於製作第二鞋類鞋楦的第二模具的第二模製空腔中，所述第二鞋類鞋楦具有第二大小及第二形狀；在所述第二模具的所述第二模製空腔內將所述第一鞋類鞋楦加熱至高於所述臨限溫度；使所述第一鞋類鞋楦在所述第二模具的所述第二模製空腔內膨脹，以形成所述第二鞋類鞋楦；冷卻所述第二鞋類鞋楦；自所述第二模具的所述第二模製空腔移出所述第二鞋類鞋楦；以及將所述第二鞋類鞋楦用於具有所述第二大小及所述第二形狀的第二多個鞋類的第二鞋類製作製程。
如申請專利範圍第20項所述的將單一形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體用於製作各種不同形狀及大小的鞋類的方法，其中所述第一鞋類鞋楦的所述第一大小小於所述第二鞋類鞋楦的所述第二大小。
如申請專利範圍第19項所述的將單一形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體用於製作各種不同形狀及大小的鞋類的方法，更包括：將所述第一鞋類鞋楦加熱至高於所述臨限溫度，其中一旦被加熱後，所述第一鞋類鞋楦便回復至所述形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體；將所述形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體加熱至高於所述臨限溫度；將所述形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體置於用於製作第二鞋類鞋楦的第二模具的第二模製空腔中，所述第二鞋類鞋楦具有第二大小及第二形狀；使所述形狀記憶聚合物鞋類鞋楦預成形體在所述第二模具的所述第二模製空腔內膨脹，以形成所述第二鞋類鞋楦；冷卻所述第二鞋類鞋楦；自所述第二模具的所述第二模製空腔移出所述第二鞋類鞋楦；以及將所述第二鞋類鞋楦用於具有所述第二大小及所述第二形狀的第二多個鞋類的第二鞋類製作製程。