TW202031166A - 鞋用中底結構及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於鞋用中底結構及其製造方法，該鞋用中底具有獨特的鏤空顆粒單體，其可以在沒有支撐結構的情況下進行積層製造。該鏤空顆粒單體為模擬海膽生物外觀形態，具有特定的厚度且內部為中空；各該鏤空顆粒單體之外殼係具備複數個開口部、分別環繞各該開口部之周圍之複數個平面環形部、以及連接相鄰的該平面環形部之複數個曲面部；該複數個開口部為兩兩相對於該鏤空顆粒單體之幾何形心對稱配置於外殼。多個鏤空顆粒單體能夠形成格狀結構並在鞋子的中底中排列成多層結構，當在使用期間施加壓縮力或剪切力時，一些鏤空顆粒單體將會彎曲。這種多孔結構由具有彈性和/或黏彈性的任何材料製成，用於緩衝或能量吸收和釋放，適用於高性能運動鞋，例如跑步鞋或運動鞋。

Description

鞋用中底結構及其製造方法
本發明係有關於一種鞋用中底結構及其製造方法，特別是有關於一種以積層製造(additivemanufacturing)技術來製造出具有格狀結構(latticestructure)的鞋用中底結構，其不需要支撐結構，且可應用於緩衝墊，如運動鞋及其它類型的鞋的包含格狀結構的中底，本發明也有關於一種鞋底結構的製造方法，其包括了以該格狀結構用於製作鞋用中底方法。
運動鞋一般來說是由鞋底(sole)和鞋面(upper)所組成。鞋底由內至外主要可以分為三部分，即內底(insole)、中底(midsole)以及外底(outsole)。通常，內底由非常柔軟的材料製成，其為腳提供舒適性，並且提供使用者在跑步及行走期間的緩衝和穩定性，進而而保護使用者腳踝、膝蓋和腰部免受嚴重傷害中底的重要特性是在於穩定性、衝擊能量吸收和能量釋放。傳統的中底是通過壓縮射出成形的製程製成的，材料是乙烯醋酸乙烯酯(ethylenevinylacetate，EVA）。鞋的外底在行走或跑步期間與地面相互作用，因此必須具有一定程度的堅硬度、耐磨性、並且能夠提供牽引力。
有關各種鞋底設計和製造技術過去大多是以壓縮射出成型製程技術進行製作，但是考量到鞋底的製作牽涉到不同使用者的腳型尺寸、及走路形態等人因因素，壓縮射出成型製程無法即時針對不同使用者進行鞋底尺寸的調整，也不易進行小批量的客制化生產，因此將利用積層製造的三維列印技術來進行有關鞋底設計及製作的技術逐漸應運而生，特別是三維列印技術具有高精準度及可變動性，相當適合應用於鞋類產品並進行客制化製作。
目前現有利用三維列印技術進行鞋類之中底製作的方法主要是設計出具有各種獨特格狀結構的鞋類或鞋類之中底，並且以積層製造的方法進行生產並，應用於運動鞋和其他類型的鞋，例如美國專利US2012/0005920A1、US6763611B1、US2017/0181496A1、US2018/0049514A1、US2016/0374428A1、US2016/0051009A1、US2014/0182170A1、US2014/0259787A1、以及US2009/0126225。然而，上述專利所記載的格狀結構所面臨的問題在於需要另外在格狀結構中設計支撐結構，避免在如熔融沈積成型(fused deposition modeling)、材料噴射成形(material jetting)、粉體熔化成型(powder bed fusion)等積層製造的過程中尚未完成的格狀結構變形，以及在格狀單元成形之後必須以後處理方式支撐結構；特別是在粉體熔化成型(powder bed fusion)和光聚合固化技術(Vat photopolymerization)的製程中，支持結構是固有的。對於簡單的設計，該支持結構可以由商業軟件自動創建，但對於複雜的形狀，支持結構大多是人工設計為主，這對製程工程師來說是最繁瑣的工作之一；另外，在列印完成後，移除該支撐結構還需要經由相關的後處理作業進行，但在某些情況下該支撐結構很難被移除，甚至無法被移除，而這些不必要的過程增加了積層製造時之零部件的材料成本、加工時間、及能源損耗。
因而，各界莫不殷切期盼開發出一種具有特殊結構單元，不但可以改良先前技術之各項缺點，並且還能夠具有優異的機械穩定性及舒適度的鞋用中底結構及其製作方法。
有鑑於此，本發明人提供了一種模擬海膽生物外觀形態的鏤空顆粒單體應用於鞋用中底結構之中，這種結構形狀在進行三維列印時不需要增加額外的支撐結構，而且具有優異的強度及機械穩定性；另外，該鏤空顆粒單體在外殼體上的所承受到的應力分佈是均勻的，因此具有更好的變形和更高的剛性。又，該鏤空顆粒單體在能量回饋(energy retrun)方面非常有效，這是評價跑鞋優劣的重要因素之一。因此，本發明的格狀結構可以克服支撐結構的問題而不損害與鞋類中底相關的舒適性和機械性能。本發明還提供了一種能夠根據使用者的足部進行的鞋用中底之製作法。
換言之，本發明提供了一種鞋用中底結構，其係由至少一層之物理撓性層所構成、且具備吸震緩衝機能；其中該物理撓性層為由複數個鏤空顆粒單體沿X軸、Y軸、Z軸方向平均配設且在同一平面上平均分布成陣列格網狀；具有特定的厚度且內部為中空之各該鏤空顆粒單體之外殼係具備複數個開口部、分別環繞各該開口部之周圍之複數個平面環形部、以及連接相鄰的該平面環形部之複數個曲面部；以及該複數個開口部為兩兩相對於該鏤空顆粒單體之幾何形心對稱配置於該鏤空顆粒單體之外殼。
根據本發明之一實施例，當將該鏤空顆粒單體之該複數個開口部的數量設為N個時，N滿足下列之關係式：100≧N≧2；較佳為50≧N≧2；更佳為12≧N≧2；最佳為6≧N≧2。
根據本發明之一實施例，其中該複數個開口部的數量為6個，該些開口部係以該中空顆粒單體的X軸、Y軸、Z軸之軸向兩兩相對設置，且相鄰之鏤空顆粒單體係經由該些開口部相互連接形成連通。
根據本發明之一實施例，其中各該鏤空顆粒單體之等效直徑L為相同，且該等效直徑L分別為在4mm至16mm之間。
根據本發明之一實施例，其中當將該開口部之等效孔徑設為R，與該開口部相鄰之該平面環形部的環帶寬度設為W時，R、W分別滿足下列之關係式：25≧R/W≧0.01。
根據本發明之一實施例，其中該開口部之等效直徑R為在1mm至10mm之間。
根據本發明之一實施例，其中該物理撓性層為由具備彈性及/或黏彈性的材料所構成，例如聚氨酯(TPU)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、尼龍11(Nylon 11)、及其組合中之任一種。
根據本發明之一實施例，其中該物理撓性層的層數為2層以上。
根據本發明之一實施例，其中各該鏤空顆粒單體的外形為圓球狀、橢圓球狀、或不規則球狀。
根據本發明之一實施例，其係進一步包含至少一實心層，該實心層設置在該物理撓性層的上表面及/或下表面，用以與鞋底的外底及/或內底連接。
另外，本發明還可以提供一種鞋用中底之製造方法，其包括：根據使用者的足部輪廓，自腳趾部起沿著腳跟的長度方向依序標記為第一區、第二區、第三區、第四區、第五區、及第六區；根據該第一區、該第二區、該第三區、該第四區、該第五區、及該第六區的輪廓形狀建構出具有至少一層之物理撓性層的鞋用中底之三維模型圖，該物理撓性層為由複數個鏤空顆粒單體沿X軸、Y軸、Z軸方向平均配設且在同一平面上平均分布成陣列格網狀；根據該三維模型圖進行三維列印得到該鞋用中底；其中各該鏤空顆粒單體具有特定的厚度、內部為中空、且其外殼係具備複數個開口部、分別環繞各該開口部之周圍之複數個平面環形部、以及連接相鄰的該平面環形部之複數個曲面部；該複數個開口部為兩兩相對於該鏤空顆粒單體之幾何形心對稱配置於該外殼；當各該鏤空顆粒單體中的該複數個開口部的數量設為N個時，N分別滿足下列之關係式：100≧N≧2，且N為偶數；該複數個開口部為兩兩相對於該鏤空顆粒單體之幾何形心對稱配置於該鏤空顆粒單體之外殼。
根據本發明之一實施例，該物理撓性層的層數為2層以上，且配設於不同層中的該些鏤空顆粒單體的等效直徑為為相同或不相同。
據本發明之一實施例，在同一層之該物理撓性層之中，當配設在第一區的鏤空顆粒單體的該開口部之等效孔徑設為R1、平面環形部之環帶寬度設為W1時，R1、W1滿足下列之關係式：10≧R1/W1≧0.01；當配設在第二區的鏤空顆粒單體的該開口部之等效孔徑設為R2、平面環形部之環帶寬度設為W2時，R2、W2滿足下列之關係式：10≧R2/W2≧0.01；當配設在第三區的鏤空顆粒單體的該開口部之等效孔徑設為R3、平面環形部之環帶寬度設為W3時，R3、W3滿足下列之關係式：15≧R3/W3≧0.1；當配設在第四區的鏤空顆粒單體的該開口部之等效孔徑設為R4、平面環形部之環帶寬度設為W4時，R4、W4滿足下列之關係式：25≧R4/W4≧1；當配設在第五區的鏤空顆粒單體的該開口部之等效孔徑設為R5、平面環形部之環帶寬度設為W5時，R5、W5滿足下列之關係式：15≧R5/W5≧0.1；以及當配設在第六區的鏤空顆粒單體的該開口部之等效孔徑設為R6、平面環形部之環帶寬度設為W6時，R6、W6滿足下列之關係式：10≧R6/W6≧0.01。
根據本發明之一實施例，其中該三維列印包括熔融沈積成型法、光聚合固化法、或選擇性雷射燒結法。
由於本發明之鞋用中底具有特殊結構的鏤空顆粒單體，在進行用於積層製造不需要額外增加支撐結構，該鏤空顆粒單體在施加壓力的過程中非常穩定，能夠有效吸收能量並在壓力移除時釋放能量。
該鏤空顆粒單體是具有由模仿海膽生物的扁圓形狀的殼形結構，其被設計和優化用於三維列印而不需具有支撐結構，多個鏤空顆粒單體能夠形成格狀結構並在鞋子的中底中排列成多層結構。當在使用期間施加壓縮力或剪切力時，一些鏤空顆粒單體將會彎曲。這種多孔結構由具有彈性和/或黏彈性的任何材料製成，用於緩衝或能量吸收和釋放，適用於高性能運動鞋，例如跑步鞋或運動鞋。鏤空顆粒單體可以根據相關的參數做變化，例如尺寸，厚度以及排列方式。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出實施例並配合所附圖式作詳細說明。
有關本發明之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者；而關於本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之各實施例的詳細說明中，將可清楚呈現，以下實施例所提到的方向用語，例如：「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」等，僅是參考附加圖示的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而並非用來限制本發明；再者，在下列各實施例中，相同或相似的元件將採用相同或相似的元件標號。
首先，請參閱圖1A、1B，其表示本發明的一實施例的鞋類中底100的立體圖及側視圖。該鞋類中底100係由至少一層之物理撓性層130所構成，且該物理撓性層具備有吸震緩衝機能。該理撓性層為由複數個鏤空顆粒單體300沿X軸、Y軸、Z軸方向平均配設且在同一平面上平均分布成陣列格網狀。接著，請參閱2A、2B及2C所示之鏤空顆粒單體300的結構示意圖，每個鏤空顆粒單體300的為具有特定厚度的中空殼體，且各該鏤空顆粒單體的外殼具備且各分別形成貫穿該外殼之複數個開口部301至306、分別環繞各該開口部301至306之周圍之複數個平面環形部324、以及連接相鄰的該平面環形部324之複數個曲面部325；在本實施例中該鏤空顆粒單體300呈扁圓形狀，且該開口部301至306係在X軸、Y軸、Z軸方向兩兩相對於該鏤空顆粒單體300之幾何形心對稱設置於該鏤空顆粒單體300之外殼；較佳地，各個鏤空顆粒單體300具有相同的等效直徑L，可分別容納於相同尺寸大小的虛擬立方體400內，如圖2B所示。在本實施例中，各該鏤空顆粒單體300在X軸、Y軸、Z軸方向上分別設置開口部301至306，例如開口部301與開口部304成對且相向設置，開口部302與開口部305成對且相向設置，開口部303與開口部306成對且相向設置相鄰的各該鏤空顆粒單體300能夠經由該平面環形部相互抵接形成格狀結構390，如圖2C所示，如此藉由這種方式堆疊排列而成的格狀結構390，在積層製造時，不需要增設支持結構。
在本實施例中，該鞋用中底100可以利用三維列印技術積層製造而成，例如使用熔融沈積成型(fused deposition modeling)、光聚合固化技術(Vat photo polymeriztion)、選擇性雷射燒結(selective laser sintering，SLS)等技術。具有鏤空顆粒單體300之格狀結構的中底可以在沒有任何支撐結構的情況下進行三維列印，這可以使得積層製造過程更有效和更快速，因為列印時間和加工時間可以大大減少。此外，這對於材料和能量方面也是有好處的，因為沒有支撐結構，因此能量和材料消耗較少，並且最後中底可以與內底及外底接合，然後再和鞋面結合。
當在使用期間施加壓縮力或剪切力時，鏤空顆粒單體300的結構將會彎曲。這種連續結構可由具有彈性和/或黏彈性質的任何材料製成，用於緩衝或能量的吸收及釋放，例如聚氨酯(TPU)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、尼龍11(Nylon 11)、及其組合中之任一種。其適用於高性能運動鞋，例如，跑步鞋或健身鞋。這種結構可以有其他應用，其應用於需要緩衝的情況下，因為該格狀結構在能量吸收和釋放方面是高度穩定的。
根據本發明的技術思想，開口部的數量及大小取決於個別使用者對格子結構作用的足部壓力和該類型的鞋所需的變形量，開口部的數量及大小；舉例來說，當將開口部的數量設為N個時，N滿足下列關係式： 100≧N≧2，且N為偶數。
較佳地，當N等於2時，該2個開口部係對稱設置在鏤空顆粒單體的X軸、Y軸、及Z軸方向中之任一個軸向；當N等於4時，該4個開口部係兩兩對稱設置在鏤空顆粒單體的X軸、Y軸、及Z軸方向中之任兩個軸向；當N等於6時，該6個開口部係兩兩對稱設置在鏤空顆粒單體的X軸、Y軸、及Z軸方向上；當N大於6時，其中該6個開口部係兩兩對稱設置在鏤空顆粒單體的X軸、Y軸、及Z軸方向，其餘開口部則是以兩兩相對於該鏤空顆粒單體之幾何形心對稱設置於外殼的其它位置，例如N可以是50甚至100，各開口部的孔徑可以是相同或不同，或者是兩兩對稱設置在鏤空顆粒單體的X軸、Y軸、及Z軸方向的6個開口部具有相同的孔徑，而其他開口部的孔徑小於該6個開口部的孔徑。又，根據本發明的技術思想，開口部的數量最佳為6個。
另外，當將該些開口部301至306的等效孔徑設為R，以及與該開口部相鄰之該平面環形部324的環帶寬度設為W時，R為在1mm至10mm之間、W為1mm至15mm之間，並且R、W滿足下列關係式： 25≧R/W≧0.01
再者，根據本發明的技術思想，該些鏤空顆粒單體300的尺寸大小取決美觀、使用者足部壓力和積層製造能力，一般來說，當各該鏤空顆粒單體的等效直徑設為L時，L為在4mm至16mm之間，各該鏤空顆粒單體的等效直徑L可以是相同或是不相同；較佳地，各該鏤空顆粒單體的等效直徑L為相同。又，若是以選擇性雷射燒結的方式來進行三維列印成形時，粉末材料的粒徑分布大小也是考量的參數之一。
在圖2C中，經由三維列印可以將鏤空顆粒單體300增殖到多個格狀結構390中並且逐層地彼此相鄰地連接，在該物理撓性層中的所有鏤空顆粒單體300皆以這樣的方式連接，因此當使用者的足部壓力作用在單一的鏤空顆粒單體300上，會對相鄰或下層的鏤空顆粒單體300產生連動影響。
接著，請再參閱圖1A至1B，該鞋用中底100還可以進一步設有實心層110，在本實施例中，該實心層110是設置在物理撓性層的外周圍；另外，在其他實施例中，該實心層110可以延伸至該物理撓性層的上表面，用以和鞋底的內底接合並與鞋面連接；也可以延伸至該物理撓性層的下表面作為鞋底的外底或是和額外附加的外底接合。實心層110的表面可以是平坦的或略微傾斜，視其設置位置及實際設計需求而定；另外，實心層110可以是積層製造的，或者可以使用其他技術製造，並且利用相關的接合材料將實心層110及物理撓性層纏繞或固定。實心層110的尺寸和材料可以對應於不同的設計而改變。
另外，鞋用中底100的足尖(toe)部位120，還可以根據鞋的樣式和類型被修整並且製成實心與該實心層110相連接而不具有任何格狀結構。
接著，請參考圖3A及圖3B，其分別表示本發明另一實施例的鞋類中底200的立體圖及側視圖，其中鏤空顆粒單體300可以配置在該鞋類中底200中的一部分區域，並任意調整其區域範圍的大小；在此實施例中，該鏤空顆粒單體300係設置在足根部210的位置，而足掌部220的部分則為一平面結構，另外可以與利用其他三維列印技術或任何其他製造技術所製造的不同格狀結構合併。這款鞋用中底不僅適用於運動鞋，還適用於其他類型的鞋類，例如涼鞋，登山鞋，安全靴，網球鞋，健身鞋等。
請參閱圖4A及4B，其為分別顯示使用三維列印裝置以熔融沉積成形技術的方法進行格狀結構390的積層製造示意圖及成品示意圖，確認格狀結構390為無支持格狀結構且在列印過程中不需要支持結構。經由三維列印所形成的格狀結構390可以直接應用於鞋用中底，能夠省略移除支持結構的後處理步驟。這種無支持的格狀結構390可以在中底100增殖，在材料，速度和能量方面提高積層製造的效率。
接著，請參閱圖5A，其為顯示本發明之鞋用中底之製作方法，說明了從單一鏤空顆粒單體為個別使用者定制中底的逐步過程。該方法包含以下步驟：
步驟510：根據使用者的足部輪廓，自腳趾部起沿著腳跟的長度方向依序標記為第一區、第二區、第三區、第四區、第五區、及第六區。
步驟520：根據該第一區、該第二區、該第三區、該第四區、該第五區、及該第六區的輪廓形狀建構出具有至少一層之物理撓性層的鞋用中底之三維模型圖。
步驟530：根據該三維模型圖進行三維列印得到該鞋用中底。
在步驟510中，可以利用影像掃瞄裝置使掃描使用者的足部取得使用者的足部輪廓資料。並根據使用者足部和步態分析的壓力分佈資料將使用者的足部輪廓自腳趾部起沿著腳跟的長度方向依序標記為第一區、第二區、第三區、第四區、第五區、及第六區。
不同區域中所承受到的壓力並不完全相同，一般而言，第三區和第六區所承受到的壓力值是最大的，而第一區和第四區所承受到的壓力值是最小的，而第二區和第五區所承受到壓力值則是介於兩者之間，但並不以此為限，各區域實際的壓力值會隨著根據步態變化而有所不同如靜止、步行，跑步，交叉訓練等。
在步驟520中，上述第一區至第六區中在同一層的物理撓性層內的鏤空顆粒單體具有相同的等效直徑，而各區中的鏤空顆粒單體中之各該鏤空顆粒單體的該開口部之等效孔徑與平面環形部之環帶寬度的比值可以為相同或不相同。
舉例來說，請參閱圖6A及圖6B，其為顯示在本發明之一實施例中，取得使用者的足部輪廓600後，排列鏤空顆粒單體構成物理撓性層的過程示意圖，在此實施例中是參考使用者在進行交叉訓練的情況下，該鞋用中底所承受的最大壓力，此時第一區至第六區中承受到的壓力值視為相同，因此各該鏤空顆粒單體的該開口部之等效孔徑與平面環形部之環帶寬度的比值皆相同。藉此，當使用者在進行劇烈的交叉訓練時，該鞋用中底中各區域能夠平均的分擔使用者所施加的最大壓力。
另外，請參閱圖7，其為顯示在本發明之另一實施例中，取得使用者的足部輪廓600後，排列鏤空顆粒單體構成物理撓性層的過程示意圖。在此實施例中，是考量在一般的情況下，根據第一區710、第二區720、第三區730、第四區740、第五區750、及第六區760所承受的壓力不同而設計出不同的鏤空顆粒單體310、320、330、340、350、360。
當配設在第一區710的鏤空顆粒單體310的該開口部之等效孔徑設為R1、平面環形部之環帶寬度設為W1時，R1、W1滿足下列之關係式： 10≧R1/W1≧0.01；
當配設在第二區720的鏤空顆粒單體320的該開口部之等效孔徑設為R2、平面環形部之環帶寬度設為W2時，R2、W2滿足下列之關係式： 10≧R2/W2≧0.1；
當配設在第三區730的鏤空顆粒單體330的該開口部之等效孔徑設為R3、平面環形部之環帶寬度設為W3時，R3、W3滿足下列之關係式： 15≧R3/W3≧0.1；
當配設在第四區740的鏤空顆粒單體340的該開口部之等效孔徑設為R4、平面環形部之環帶寬度設為W4時，R4、W4滿足下列之關係式： 25≧R4/W4≧1；
當配設在第五區750的鏤空顆粒單體350的該開口部之等效孔徑設為R5、平面環形部之環帶寬度設為W5時，R5、W5滿足下列之關係式： 15≧R5/W5≧0.1；以及
當配設在第六區760的鏤空顆粒單體360的該開口部之等效孔徑設為R6、平面環形部之環帶寬度設為W6時，R6、W6滿足下列之關係式： 1≧R6/W6≧0.01。
在上述實施例中，第一區710至第六區760中各該鏤空顆粒單體310、320、330、340、350、360的該複數個開口部的數量皆為6個，並不以此為限；另外，配設於該第一區、該第二區、該第三區、該第四區、該第五區、及該第六區中之各該鏤空顆粒單體的該複數個開口部的數量也可以是相同或不相同。
另外，請參閱圖8A，其為顯示在本發明之又一實施例中，取得使用者的足部輪廓600後，排列鏤空顆粒單體構成物理撓性層的示意圖。在此實施例中，該物理撓性層為3層，並且配設於第一層(最頂層)的物理撓性層中的鏤空顆粒單體的等效直徑小於第二層及第三層中的等效直徑，而配設於各區中的鏤空顆粒單體的平面環形部之環帶寬度也可以是相同或是不相同。
另外，根據本發明的技術思想，在步驟520中還進一步包括根據使用者的足部輪廓，建構出相應的實心層在物理撓性層的外周圍、上表面及/或下表面，如圖8B所示。
經由上述步驟520取得鞋用中底的三維模型圖後，在步驟530可利用熔融沈積成型、選擇性雷射燒結、光聚合固化技術進行三維列印，進而獲得本發明之鞋用中底。請參閱圖9A及圖9B，其為表示該鞋用中底完成之後供使用者確認的正視和側視示意圖，在經檢查適合於使用者的足部之後，該鞋用中底100可進一步與內底、外底和鞋面進行組裝，進而完成符合使用者需求的鞋子。
接著，以下說明針對不同尺寸的鏤空顆粒單體進行最終剛度(final stiffness)與能量回饋百分比(Energy Return Percentage, ERP) 測試(使用MTS 10 kN load-cell 壓縮測試機)。
測試用的樣品A至樣品D為直徑38mm、高度為17mm、頂部及底部厚度為0.5mm的鏤空圓柱體(如圖4A及圖4B所示)，而各鏤空圓柱體內部是由如表1所示之不同尺寸的鏤空顆粒單體所構成。
首先，以5mm/min的位移速度施加負載於樣品上，當位移量達到35%時，再以相同的位移速度卸載樣品的負荷，並經過20次負載-卸載的循環後，量測第20次循環時樣品在不同負荷時的位移量，進而繪製成相應的負載曲線及卸載曲線。樣品的最終剛度即為負載曲線起始時的斜率，而能量回饋百分比則為卸載曲線下的面積與負載曲線下的面積之比值，不同尺寸的鏤空顆粒單體的剛度及能量回饋百分比的數值如表1所示。
表1
  鏤空顆粒單體之尺寸 最終剛度(N/mm) 能量回饋百分比(%)
等效直徑L(mm) 平面環形部的環帶寬度W(mm)
樣品A 8 0.6 110 68.2%
樣品B 8 0.8 95.84 69.92%
樣品C 8 1.0 172.68 70.43%
樣品D 8 1.2 238.87 70.03%
由上述表1的結果可知，在相同等效直徑的情況下，若環帶寬度W的尺寸越小，鏤空顆粒單體的最終剛度越小，能量回饋百分比也越低。換言之，藉由調整鏤空顆粒單體的尺寸並相互搭配，能夠設計出適合不同使用者或用途的鞋用中底。舉例來說，進行交叉訓練(cross training)的過程中可能會進行重量訓練，需要搭配剛性較高的鞋墊來承受除了運動員本身體重以外的重量，因此可搭配使用如樣品C或樣品D所示之尺寸的鏤空顆粒單體；又，對於進行跑步訓練的運動員來說，在跑步的過程需要較高的緩衝力，因此可使用如樣品A或樣品B所示之尺寸所示之尺寸的鏤空顆粒單體來製作鞋墊。
又，以下以腳長為22.5公分的使用者為例，說明不同鞋用中底的尺寸數據：
1.當該鞋用中底為如圖6A所示之結構時，物理撓性層中的鏤空顆粒單體具有相同的尺寸，如下表2所示。
表2
區域 各區域長度(mm) 鏤空顆粒單體尺寸 物理撓性層層數
等效直徑L(mm) 平面環形部的環帶寬度W(mm) 開口部數量 開口部等效孔徑R(mm)
第一區 24 8 0.6 6 4 2
第二區 24 8 0.6 6 4 2
第三區 40 8 0.6 6 4 2
第四區 40 8 0.6 6 4 2
第五區 24 8 0.6 6 4 2
第六區 72 8 0.6 6 4 2
2.當該鞋用中底為如圖7所示之結構時，各區域中的鏤空顆粒單體尺寸如下表3所示。
表3
區域 各區域長度(mm) 鏤空顆粒單體尺寸 物理撓性層層數
等效直徑L(mm) 平面環形部的環帶寬度W(mm) 開口部數量 開口部等效孔徑R(mm)
第一區 32 8 1.2 6 4 2
第二區 32 8 1.2 6 4 2
第三區 32 8 1.0 6 4 2
第四區 32 8 0.8 6 4 2
第五區 32 8 1.0 6 4 2
第六區 64 8 1.2 6 4 2
3.當該鞋用中底為如圖8A所示之結構時，各區域中的鏤空顆粒單體尺寸如下表4所示。
表4.
區域 各區域長度(mm) 鏤空顆粒單體尺寸 物理撓性層層數
等效直徑L(mm) 平面環形部環帶寬度W(mm) 開口部數量 開口部等效孔徑R(mm)
第一區 頂層 32 4 0.6 6 4 1
底層 32 8 1.2 6 4 2
第二區 頂層 32 4 0.6 6 4 1
底層 32 8 1.2 6 4 2
第三區 頂層 32 4 0.6 6 4 1
底層 32 8 1.2 6 4 2
第四區 頂層 32 4 0.6 6 4 1
底層 32 8 0.8 6 4 2
第五區 頂層 32 4 0.6 6 4 1
底層 32 8 1.0 6 4 2
第六區 頂層 64 4 0.6 6 4 1
底層 64 8 1.2 6 4 2
上述表1至表3說明了本發明之鞋用中底結構可以由固定尺寸的鏤空顆粒單體或是複數種不同尺寸的鏤空顆粒單體構成，因此能夠隨使用者需要進行設計搭配，達到客製化之效果；而且該鏤空顆粒單體在3D列印的過程中不需要額外使用支撐結構，因此能夠提高生產效率。
綜上所述，在如上所列舉的實施例中已經舉例而具體地說明本發明的內容了，然而本發明並非僅限定於此等實施方式而已。本發明所屬技術領域中具有通常知識者應當明白：在不脫離本發明的精神和範圍內，當可再進行各種的更動與修飾；例如，將前述實施例中所例示的各技術內容加以組合或變更而成為新的實施方式，此等實施方式也當然視為本發明所屬內容。因此，本案所欲保護的範圍也包括後述的申請專利範圍及其所界定的範圍。
100、200:鞋用中底 110:實心層 120:足尖部位 130:物理撓性層 210:足根部 220:足掌部 300、310、320、330、340、350、360:鏤空顆粒單體 301、302、303、304、305、306:開口部 324:平面環形部 325:曲面部 390:格狀結構 400:虛擬立方體 510、520、530:步驟 600:足部 710:第一區 720:第二區 730:第三區 740:第四區 750:第五區 760:第六區
圖1A為本發明之的鞋用中底結構的一實施例的立體示意圖。 圖1B為圖1A之鞋用中底結構的側視圖。 圖3A為本發明的鞋用中底結構中之鏤空顆粒單體的立體示意圖。 圖3B表示圖3A的鏤空顆粒單體容置於虛擬立方體的示意圖。 圖3C表示以複數個圖3A的鏤空顆粒單體形成格狀結構的立體示意圖。 圖2A為本發明的鞋用中底結構的另一實施例的立體示意圖。 圖2B為圖2A的鞋底用中結構的側視圖。 圖4A為以熔融沉積成形技術的方法進行格狀結構的積層製造的示意圖。 圖5是本發明之鞋用中底結構之製造方法的標準流程圖。 圖6A、6B為顯示在本發明之一實施例中取得使用者的足部輪廓後，排列鏤空顆粒單體構成物理撓性層的過程示意圖。 圖7A、7B為顯示在本發明之另一實施例中取得使用者的足部輪廓後，排列鏤空顆粒單體構成物理撓性層的過程示意圖。 圖8A、8B為顯示在本發明之另一實施例中取得使用者的足部輪廓後，排列鏤空顆粒單體構成物理撓性層的示意圖 圖9A、9B分別為表示該鞋用中底完成之後供使用者確認的正視和側視示意圖。
100:鞋用中底
110:實心層
120:足尖部位
130:物理撓性層
300:鏤空顆粒單體

Claims (10)

  1. 一種鞋用中底結構，其係由至少一層之物理撓性層所構成、且具備吸震緩衝機能；其中 該物理撓性層為由複數個鏤空顆粒單體沿X軸、Y軸、Z軸方向平均配設且在同一平面上平均分布成陣列格網狀； 具有特定的厚度且內部為中空之各該鏤空顆粒單體之外殼係具備複數個開口部、分別環繞各該開口部之周圍之複數個平面環形部、以及連接相鄰的該平面環形部之複數個曲面部；以及 該複數個開口部為兩兩相對於該鏤空顆粒單體之幾何形心對稱配置於該鏤空顆粒單體之外殼。
  2. 如請求項1所述之鞋用中底結構，其中當將該鏤空顆粒單體之該複數個開口部的數量設為N個時，N滿足下列之關係式： 100≧N≧2，且N為偶數。
  3. 如請求項2所述之鞋用中底結構，其中該複數個開口部的數量為6個，該些開口部係以該中空顆粒單體的X軸、Y軸、Z軸軸向兩兩相對設置，且相鄰之鏤空顆粒單體係經由該些平面環形部相互連接形成連通。
  4. 如請求項1所述之鞋用中底結構，其中各該鏤空顆粒單體之等效直徑L分別為在4mm至16mm之間。
  5. 如請求項1所述之鞋用中底結構，其中當將各該開口部之等效孔徑設為R，以及與該開口部相鄰之該平面環形部的環帶寬度設為W時，R、W滿足下列之關係式： 25≧R/W≧0.01。
  6. 如請求項1所述之鞋用中底底結構，其中該物理撓性層的層數為2層以上。
  7. 如請求項1所述之鞋用中底，其係進一步包含至少一實心層，該實心層設置在該物理撓性層的外周圍、上表面、及/或下表面。
  8. 一種鞋用中底之製造方法，其包括： 根據使用者的足部輪廓，自腳趾部起沿著腳跟的長度方向依序標記為第一區、第二區、第三區、第四區、第五區、及第六區； 根據該第一區、該第二區、該第三區、該第四區、該第五區、及該第六區的輪廓形狀建構出具有至少一層之物理撓性層的鞋用中底之三維模型圖，該物理撓性層為由複數個鏤空顆粒單體沿X軸、Y軸、Z軸方向平均配設且在同一平面上平均分布成陣列格網狀；以及 根據該三維模型圖進行三維列印得到該鞋用中底；其中 各該鏤空顆粒單體具有特定的厚度、內部為中空、且其外殼係具備複數個開口部、分別環繞各該開口部之周圍之複數個平面環形部、以及連接相鄰的該平面環形部之複數個曲面部； 當各該鏤空顆粒單體中的該複數個開口部的數量設為N個時，N分別滿足下列之關係式： 100≧N≧2，且N為偶數；以及 該複數個開口部為兩兩相對於該鏤空顆粒單體之幾何形心對稱配置於該鏤空顆粒單體之外殼。
  9. 根據請求項8所述之鞋用中底之製作方法，其中該物理撓性層的層數為2層以上，且配設於不同層中的該些鏤空顆粒單體的等效直徑為為相同或不相同。
  10. 根據請求項9所述之鞋用中底之製作方法，其中在同一層該物理撓性層之中，當配設在第一區的鏤空顆粒單體的該開口部之等效孔徑設為R1、平面環形部之環帶寬度設為W1時，R1、W1分別滿足下列之關係式： 10≧R1/W1≧0.01； 當配設在第二區的鏤空顆粒單體的該開口部之等效孔徑設為R2、平面環形部之環帶寬度設為W2時，R2、W2分別滿足下列之關係式： 10≧R2/W2≧0.01； 當配設在第三區的鏤空顆粒單體的該開口部之等效孔徑設為R3、平面環形部之環帶寬度設為W3時，R3、W3分別滿足下列之關係式： 15≧R3/W3≧0.1； 當配設在第四區的鏤空顆粒單體的該開口部之等效孔徑設為R4、平面環形部之環帶寬度設為W4時，R4、W4分別滿足下列之關係式： 25≧R4/W4≧1； 當配設在第五區的鏤空顆粒單體的該開口部之等效孔徑設為R5、平面環形部之環帶寬度設為W5時，R5、W5分別滿足下列之關係式： 15≧R5/W5≧0.1；以及 當配設在第六區的鏤空顆粒單體的該開口部之等效孔徑設為R6、平面環形部之環帶寬度設為W6時，R6、W6分別滿足下列之關係式： 10≧R6/W6≧0.01。
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