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专利名称:用于鞋类和其他用途的流体填充囊的制作方法
用于鞋类和其他用途的流体填充嚢相关申请的交叉引用此美国专利申请是2005年4月14日向美国专利商标局提交的且题目为"用于鞋类和其他用途的流体填充嚢(Fluid-FilledBladderForFootwearAndOtherApplications),,的美国专利申请第11/107,354号的部分继续申请,并要求享有其优先权,此优先的美国专利申请在此以引用方式全部并入。发明背景发明领域本发明涉及流体填充结构。更具体地说,本发明涉及包封加压流体且适合于各种商品包括鞋类物品的嚢。
背景技术:
的描述流体填充结构如嚢被用于多种商品中。例如,流体填充结构可用作包装材料,以赋予背包或高尔夫球包的带子舒适性,或者以增强座椅垫的舒适性。流体填充结构已经获得特别认可的一种用途是鞋类。传统的运动鞋类物品包括鞋面和鞋底结构两个主要组成部分。鞋面对足部提供覆盖物,其相对于鞋底结构妥善地容纳足部和定位足部。此外,鞋面可具有保护足部并提供透气性的结构,由此使足部凉爽并排出汗液。鞋底结构固定到鞋面的下部表面且通常设置在足部和地面之间。除了减弱地面的反作用力外,鞋底结构还可以提供附着摩擦力(traction)并控制足部运动,如过度内旋。因此,鞋面和鞋底结构配合操作以提供舒适结构,
这种舒适结构适合于各种需移动的活动,如步行和跑步。运动鞋类的鞋底结构通常呈层状结构,其包括增加舒适性的鞋内底、由聚合物泡沫材料形成的弹性鞋底夹层以及提供耐磨损和附着摩擦力的接触地面的鞋外底。用于鞋底夹层的合适的聚合物泡沫材料包括乙烯醋酸乙烯酯共聚物(ethylvinylacetate)或聚氨基甲酸酯,其在所施加的载荷下弹性地压缩以减弱地面反作用力。常规的聚合物泡沫材料是可回弹压缩的,部分归因于包含界定了基本上由气体代替的内部容积的多个敞开的或封闭的小室。即,聚合物泡沫材料包括封有气体的多个气泡。在反复压缩之后,小室结构会劣化,从而导致泡沫的可压缩性降低。因此,在鞋类的使用期限内聚合物泡沫鞋底夹层的力衰减特性可能会降低。减少聚合物泡沫鞋底夹层的重量并降低反复压缩后劣化的影响的一种方法公开于Rudy的美国专利4,183,156中,在此以引用方式并入,其中由弹性材料制成的流体填充嚢提供力衰减。此嚢包括沿鞋底结构的长度纵向延伸的多个管形室。该室相互之间流体连通,并共同延伸橫i夸鞋类的宽度。嚢可以包封在聚合物泡沫材料内,如所公开的Rudy的美国专利4,219,945,在此以引用方式并入。嚢与包封的聚合物泡沫材料共同用作鞋底夹层。因此,鞋面连接到聚合物泡沫材料的上部表面且鞋外底或鞋底构件固定到下部表面。以上所描述的这种嚢通常由弹性材料制成,且结构为具有上部部分或
下部部分,上部部分或下部部分之间包封了一个或更多室。通过将连接到流体压力源的喷嘴或针插入到形成于嚢内的填充入口(fillinlet)中来以超过环境压力的压力加压室。在对室加压后,密封填充入口并移去喷嘴。适合用于鞋类用途的流体填充嚢可以通过双膜技术制造,其中形成两个分离的弹性膜片以提供嚢的整体外围形状。然后把片沿着它们各自的外围结合在一起,以形成密封结构,以及所述片还在预定内部区域处结合在一起,以赋予嚢所期望的构型。也就是说,该内部结合为嚢提供具有预定形状和尺寸的室。在类似的热成形技术中,两个分离的弹性膜片用模具成形,以提供所期望的构型。适合用于鞋类用途的流体填充嚢也可通过吹塑技术制造,其中熔化的或以其他方式软化的管形弹性材料置于模具中,该模具具有所期望的嚢的整体形状和构型。该模具在一个位置处设有开口,通过该开口提供加压空气。加压空气使液化的弹性材料与模具内表面的形状一致。然后,冷却弹性材料,从而制造出具有期望形状和构型的嚢。发明内容本发明的一个方面是具有第一表面和相对的第二表面的嚢,第一表面和第二表面外围地连接以界定各个边。所述嚢在第一表面和第二表面之间包封加压流体。在一些实施方案中,嚢具有棋盘形布置(tessellation)的构型,且包封承拉构件(tensilemember)。在其他实施方案中,嚢具有六
边形形状。嚢可以结合到具有鞋面和鞋底结构的鞋类物品中。例如,嚢可以包封在鞋底结构的聚合物泡沫材料内,或者嚢可以设置在形成于聚合物泡沫材料中的空间内。可选才奪地,嚢还可以设置在鞋面内。本发明的另一方面涉及制造多个嚢的方法。所述方法包括提供热塑性聚合物材料的第一片和第二片的一个步骤。承拉构件设置在第一片和第二片之间,且与第一片和第二片连接。结合部可形成于第一片和第二片之间,并围绕承拉构件以界定嚢。此外,可以分开部分结合部,且可以在嚢内放置加压流体。所附权利要求详细指出了表征本发明的优点和新颖性特征。然而,为了获得对优点和新颖性特征更好地理解,可参考描述和展示了有关本发明各种实施方案和概念的以下描述性内容和附图。
结合附图阅读时,将能更好地理解前述发明概述以及下述发明的详细描述。图l是结合了嚢的鞋类物品的侧视图。图2是鞋类的局部剖面的侧视图。图3是嚢的透一见图。图4是嚢的顶部平面图。图5是嚢的底部平面图。图6A是嚢的第一剖面图,由图4中的剖面线6A-6A界定。图6B是嚢的第二剖面图,由图4中的剖面线6B-6B界定。图6C是嚢的第三剖面图,由图4中的剖面线6C-6C界定。图7是处于连接构型的多个嚢的顶部平面图。图8是形成嚢和多个其他嚢的对应模具部分的顶部平面图。图9A是嚢和多个其他嚢的制造过程的第一步骤的示意性侧视图。图
9B是嚢和多个其他嚢的制造过程的第二步骤的示意性侧视图。图9C是嚢和多个其他嚢的制造过程的第三步骤的示意性侧视图。图IO是嚢的另一构型的顶部平面图。图ll是嚢的另一构型的顶部平面图。图12是承拉嚢(tensilebladder)的透^L图。图13是承拉嚢的顶部平面图。图14A是承拉嚢的第一剖面图,由图13中的剖面线14A-14A界定。图14B是承拉嚢的第二剖面图,由图13中的剖面线14B-14B界定。图15是呈连接构型的多个承拉嚢的顶部平面图。发明的详细描述以下描述和附图公开了结合流体填充嚢的运动型鞋类物品。公开了具有适合于跑步的构型的鞋类。然而,本发明的各方面并不只限于为跑步而设计的鞋类,本发明还可应用于各式各样的运动型鞋类式样,包括例如篮球鞋、多用途训练鞋(cross-trainingshoes)、步行鞋、网球鞋、足球鞋和远足孰。此外,本发明的各方面还可应用于通常所认为的非运动型鞋类物品,包括礼服鞋(dressshoes)、路夫鞋、凉鞋和工作鞋。尽管公开了嚢与鞋类的结合,但是嚢还可以用于各种其他产品中,或嚢还可以单独使用(例如,作为包装材料)。因此,本领域的技术人员能认识到,此处所公开的概念还适用于4艮多种鞋类和产品。图1和图2描述了鞋类物品10,包括鞋面20和鞋底结构30。鞋面20具有大体常规的构型并包括多个组成部分,如纺织品、泡沫和皮革材料,这些组成部分缝合或胶着地结合到一起以形成用于稳固而舒适地容纳足
部的内部空间。鞋底结构30设置在鞋面20之下且包括两个主要组成部分,鞋底夹层31和鞋外底32。通过例如缝合或胶着地结合将鞋底夹层31固定到鞋面20的下部表面,且当鞋底结构30踩压地面时,鞋底夹层31起到衰减力的作用。鞋外底32固定到鞋底夹层31的下部表面,并由适于接触地面的耐用、抗磨损材料形成。在本发明的某些实施方案中,可以没有鞋外底32,或鞋外底32可与鞋底夹层31形成整体式(即,一体)结构。另外,鞋底结构30可包括鞋内底(未显示),鞋内底是增强舒适性的薄构件,位于所述空间内并邻近足部的足底表面。鞋底夹层31主要由聚合物泡沫材料形成,如聚氨基曱酸酯或乙烯醋酸乙烯酯共聚物,鞋底夹层包封流体填充嚢40。如图2所描述的,嚢40设置在鞋底夹层31的鞋跟区域,但是也可以设置在鞋底夹层31的任何区域,包括鞋中区域或鞋前区域。而且,鞋底夹层31可包封具有嚢40的一般构型的多个流体填充嚢。例如,一个嚢40可位于鞋跟区域,而另外的嚢40可位于鞋类10的鞋前区域。嚢40可以只是部分地包封在鞋底夹层31内,或者整个地包封在鞋底夹层31内。比如,部分嚢40可从鞋底夹层31的侧表面向外突出,或者嚢40的上部表面可与鞋底夹层31的上部表面重合。可替换地,鞋底夹层31可在嚢40之上延伸并完全围绕嚢40延伸。在一些实施方案中,例如,嚢40可以胶着地固定到鞋底夹层
31,或嚢40可位于鞋底夹层31内的预制空间中。在其他实施方案中,嚢40可结合到鞋面20或鞋内底中。比如,嚢40可位于鞋内底的鞋跟区或鞋内底的鞋前区。因此,嚢40相对于鞋类IO的位置可在本发明范围内显著变化。嚢40是包封加压流体的密封构件,如图3-6C所描述的。形成嚢40的材料将在下文中更详细地描述,形成嚢40的材料对流体基本上不可渗透,并形成第一表面41和相对的第二表面42。第一表面41和第二表面42围绕它们各自的外围结合在一起以形成外围结合部43,并配合形成密封室,加压流体位于该密封室中。如图中所描述的,外围结合部43位于第一表面41和第二表面42之间的中心,但是其也可以处于非中心的位置。因此,外围结合部43的具体位置可以改变。如图4和5所描述的,嚢40的一般形状是六边形。外围结合部43有效地形成了围绕嚢40连续延伸的六个边51-56。也就是说,边51邻近边52设置,边52邻近边53设置,边53邻近边54设置,边54邻近边55设置,边55邻近边56设置,以及边56邻近边51设置。边51、53和55中的每一个都向外延伸以赋予外围结合部43的这些部分凸状构型。相反地,边52、54和56中的每一个都向内延伸以赋予凹状构型。而边56具有向内圆形(inwardly-rounded)的形状,边52和54中的每一个也都形成了更靠近嚢40中心部分延伸的进一步的凹陷部分57。也就是说,边
52和54中的每一个的凹陷部分57比边56更突出靠近嚢40的中心部分。如以上所描述的,边51、53和55中每一个都向外延伸以赋予外围结合部43的这些部分凸状构型。此外,边52、54和56中每一个都向内延伸以赋予凹状构型。给定边51-56的每一个这种构型和位置,那么外围结合部43的凸状部分与外围结合部43的凹状部分交替。也就是说,嚢40每隔一边是凸状,而另一边是凹状。这种结构赋予嚢40三叶构型(tri-lobedconfiguration),其中边51、53和55中的每一个都形成三个叶片的端部。可替换地,可认为嚢40具有六边形构型,包括与三个凹状边52、54和56相交替的三个凸状边51、53和55。嚢40具有第一表面41和第二表面42在嚢40的中心部分没有内部连接的构型。也就是说,由位于嚢40外围的外围结合部43形成第一表面41和第二表面42互相结合或以其他方式互相连接的主要部位。然而,如图形中所描述的,充注结合部(inflationbond)44形成在邻近嚢40外围的位置。更具体地说,充注结合部44形成在邻近边56的位置,但是也可以形成在邻近任何一个边51-56的位置。充注结合部44平行于边56延伸,且充注区域45相对于充注结合部44中心地设置。如以下材料中要更详细描述的,充注针、充注喷嘴、充注电极或其他充注设备可以连接到充注区域45以注入加压流体。于是,流体穿过形成在外围结合部43和充注结合部44之间的导管。
一旦嚢40合适地充有流体,充注区域45就被密封,以使流体密封在嚢40内。为了允许嚢40的中心部分向外膨胀,可以切割或以其他方式分开充注结合部44,以使嚢40的中心部分与形成在外围结合部43和充注结合部44之间的导管分开。因此,嚢40在嚢40的中心部分没有有效地内部连4fe,且充注结合部44和充注区域45形成在邻近嚢40外围的位置。如上面所提到的,边56具有向内圓形的形状,而边52和54的每一个也都形成凹陷部分57。充注区域45有效地形成在与凹陷部分57的位置相对应的位置。因此,嚢40的邻近边52、54和56中的每一个的部分结合在相似的位置。在嚢40的中心部分没有内部连接形成了一种结构,其中嚢40的中心部分比邻近外围结合部43的区域呈现更大的厚度,如图6A-6C所描述的。因此,嚢40朝着外围结合部43逐渐变薄。形成凹陷部分57和充注区域45以便限制嚢40的中心部分向外扩张的程度。也就是说,凹陷部分57和充注区域45形成为限制嚢40的中心部分的总厚度。多种热塑性聚合物材料可用于嚢40,包括聚氨基曱酸酯、聚酯、聚酯型聚氨基甲酸酯和聚醚型聚氨基曱酸酯。用于嚢40的另一种合适的材料是由热塑性聚氨基曱酸酯和乙烯-乙烯醇共聚物的交替层形成的膜,如Mitchell等人的美国专利5,713,141和5,952,065中所7>开的,此专利在此以引用方式并入。还可以使用此材料的变化形式,其中中间层由乙烯
-乙烯醇共聚物形成;邻近中间层的两层由热塑性聚氨基甲酸酯形成;以及外层由热塑性聚氨基甲酸酯和乙烯-乙烯醇共聚物的再研磨材料形成。嚢40还可以由含有阻气性材料和弹性材料的交替层的柔性微层膜形成,如Bonk等人的美国专利6,082,025和6,127,026中所公开的,这两个专利在此以引用方式并入。此外,可以使用多种热塑性氨基曱酸乙酯,例如,Dow化学公司的产品PELLETHANE;BASF公司的产品ELASOLLAN;,所有这些都是酯基或醚基的。还可以采用基于聚酯、聚醚、聚已酸内酯和聚碳酸酯大粒凝胶的其它热塑性氨基曱酸乙酯,以及还可以使用各种阻氮材料(nitrogenblockingmaterial)。另外的合适材料公开在Rudy的美国专利4,183,156和4,219,945中,其在此以引用方式并入。此外,合适的材料包括含有晶体材料的热塑性膜,如Rudy的美国专利4,936,029和5,042,176所公开的,该专利在此以引用方式并入,以及含有聚酯多元醇的聚氨基曱酸酯,如在Bonk等人的美国专利6,013,340、6,203,868和6,321,465中所7>开的,其也在此以引用方式并入。嚢40内的流体可以是Rudy的美国专利4,340,626中所公开的任何气体,如六***乙烷和六***化碌L,该专利在此以引用方式并入。流体还可以包括气体,诸如加压的八***丙烷(otcafluompropane)、氮气或空气。除了气体之外,各种凝胶体或液体可以密封在嚢40内。因此,多种流体适合于