阅读说明：本技术 用于加工热塑性纺织品的模具、方法和系统 (Mold, method and system for processing thermoplastic textiles ) 是由 克莱门斯·迪克曼 弗洛里安·菲克 于 2020-03-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于在热塑性纺织品的表面中产生压痕图案的模具,所述热塑性纺织品优选地包括非织造织物,所述模具包括至少一个可替换的和/或可重构的子单元,所述子单元适于产生所述图案的至少一个子图案。(The present invention relates to a mould for producing an indentation pattern in the surface of a thermoplastic textile, preferably comprising a nonwoven, said mould comprising at least one replaceable and/or reconfigurable subunit adapted to produce at least one sub-pattern of said pattern.)

用于加工热塑性纺织品的模具、方法和系统

技术领域

本发明涉及一种用于加工热塑性纺织品的可重构的模具以及使用这种模具的方法和系统。

背景技术

用于热塑性纺织品特别是非织造织物的现代模制技术已经成功地应用于服装和/或运动物品制造的许多不同方面。例如，现有技术文献EP2397320B1公开了在服装和/或鞋业中使用的模制和/或熔合的非织造织物的几个方面。具体地，EP2397320B1提供了一种在热压模具中使热塑性非织造织物纹理化的方法(例如，参见图45A至图45C和[0116]段)。

EP0121299A2和US5,164,255A提供了与本发明的背景技术相关的其它现有技术。

这些传统技术允许提供具有熔合的、凸起的和/或凹陷的图案的热塑性纺织品，以获得改进的抗拉伸性、改进的耐水性和/或改进的美观性。这种熔合可以用热压机或激光器来完成。热压机更适合大批量生产，具有3D效果以及在生产中更廉价。

然而，现有技术中已知的模制技术和/或模具具有各种缺点。例如，现有技术中使用的传统模具体积大且不灵活。特别地，它们缺乏快速适应加工新类型的纺织品，和/或为加工的纺织品提供新的和/或可变的结构和/或美学特性的能力。换句话说，传统上，在模制新型纺织品之前必须设计和制造新的模具。显然，这种方法是缓慢、昂贵和/或浪费的。

发明内容

因此，本发明的根本问题是改进用于加工热塑性纺织品的传统模制技术、模具和系统，以至少部分克服现有技术的上述缺点。

上述问题至少部分地由本申请的独立权利要求的主题解决。在从属权利要求中描述了本发明的示例性实施方式。

在一个实施方式中，本发明提供了一种用于在热塑性纺织品、优选是非织造织物的表面中产生压痕图案的模具，所述模具包括适于产生所述图案的至少一个子图案的至少一个可替换的和/或可重构的子单元。

因此，实质上要求保护的发明提供了一种模具，该模具可以容易地被重新配置，使得所产生的压痕图案可以容易地被调整以动态地改变例如，在适于制造定制服装的制造工厂和/或加工中的制造要求。例如，本发明提供的模具可以用于制造鞋面，所述鞋面根据个别顾客的喜好在一批地或者甚至逐个地基础上定制。

在一些实施方式中，至少一个子单元可以包括配置成形成棋盘形布置的覆盖区，例如棋盘形布置的图案。例如，这种模具可包括多个子单元，每个子单元包括基本相同的、优选多边形的覆盖区。

以这种方式，复杂的模制图案可以由一组简单的构造块组装而成。这样，可以由这种模具产生的压痕图案的可变性显著增大，而不需要为每个压痕图案提供并存储大量的定制模具。类似于凸版印刷，模具的大部分可以容易地被适配、改变或部分地回收。此外，损坏的子单元可以容易地被替换，而不必更换大部分或甚至整个模具。

此外，在一些实施方式中，至少一个子单元的空间布置在模具内是可重构的。

因此，模具的至少一个子单元可以容易地相对于模具的其它固定或柔性部分重新布置，导致具有局部不同特性的加工的纺织品，因为不同区域可以根据子单元在模具内的类型和位置而具有不同的压痕图案。

在本发明的一些实施方式中，所提供的模具可以进一步适于通过施加热量和/或压力将压痕图案的至少一个压痕熔合到热塑性纺织品中。例如，至少一个压痕甚至可以熔合到基本上透明的程度。此外，至少一个熔合压痕可以包括多个规则布置的压痕。在本申请的上下文中和本申请的其余部分，术语“熔合”应广义地理解，例如，使得其还包括“凸起”和/或“凹陷”。

例如，在本发明的一些实施方式中，至少一个子单元可以适于为至少一个子图案提供与图案的不同部分不同的机械和/或光学特性。

此外，模具可以适于提供压痕图案的至少一个压痕，至少一个压痕的最小面积大于或等于2mm²且小于或等于30cm²，优选地大于或等于8mm²且小于或等于20cm²，更优选地大于或等于10mm²且小于或等于5cm²，最优选地大于或等于10mm²且小于或等于1cm²。

此外，至少一个子单元可以包括至少一个连接元件，其配置成将至少一个子单元连接到另一个子单元，另一个子单元适于产生图案的另一个子图案。

这样，模具的不同子单元可以容易地连接在一起，以形成模具的更大部分，其可以循环地适应和/或重新布置，以产生更复杂和可变的压痕图案。

此外，在本发明的一些实施方式中，所提供的模具还可以包括用于加热热塑性纺织品和/或模具的表面和/或至少一个子单元的表面的装置。

通过将加热装置集成到模具中，可以减少包括这种模具的模制站的覆盖区和/或模制循环时间。

在本发明的一些实施方式中，所提供的模具还可以适于提供具有熔合的外边缘区域的至少一个熔合压痕，所述熔合的外边缘区域表现出平滑地减小的密度、平滑地减小的熔合程度和/或平滑地减小的压缩程度。

以这种方式，可以避免在这种压痕的边缘处可能发生的不期望的损坏，例如由材料特性的不连续变化引起的损坏。

在另一个实施方式中，本发明提供了一种用于在热塑性纺织品的表面中产生压痕图案的方法，其包括使用根据上述的任一前述实施方式的模具加工热塑性纺织品的步骤。

例如，这种方法可以包括以下步骤中的至少一个：替换和/或重构模具的至少一个子单元，在加工所述热塑性纺织品之前使用快速成形设备生产和/或修改至少一个子单元，在热塑性纺织品和模具和/或至少一个子单元的表面之间提供隔膜材料，向模具和/或至少一个子单元的表面提供脱模剂。

这样的方法可以允许以快速和成本效率的方式生产定制的服饰，而无需每次根据客户要求和/或改变的制造要求和/或新的规格调整模制图案时设计定制模具。

例如，该方法可以涉及大于或等于70℃且小于或等于220℃的模具的一部分的加工温度，和/或大于或等于170℃且小于或等于190℃的环境温度，和/或大于或等于3s且小于或等于150s的加工时间，和/或大于或等于0.2bar且小于或等于5bar的加工压力。

在另一个实施方式中，本发明提供了一种用于生产服装、特别是鞋的方法，包括使用根据前述方法中的任一种加工的热塑性纺织品生产服装的步骤。

以这种方式，上述模具和方法的可变性和灵活的可重构性可以完全用于服装，特别是鞋的制造。

因此，在另一个实施方式中，提供了一种服装，特别是鞋，其包含通过上述方法加工的热塑性纺织品。

例如，在一些实施方式中，这种服装可以包括热塑性纺织品，热塑性纺织品包括非织造织物或预连接的复合材料，非织造织物或预连接的复合材料包括至少一层熔喷纤维非织造织物和至少一层增强纺织品。

因此，本发明提供了各种功能性运动服装，特别是高性能运动鞋，其表现出优异的材料、功能性、触觉和/或美学特性和/或改善的穿着舒适性。

例如，这样的服装可以包括至少一个熔合压痕，优选为多个规则地布置的压痕，其中，至少一个压痕可以进一步包括表现出平滑地减小的密度、平滑地减小的熔合程度和/或平滑地减小的压缩程度的外边缘区域。

以这种方式，可以避免在这种压痕的边缘处可能发生的例如由材料特性的不连续变化所引起的不期望的损坏、磨损和/或材料退化。

在另一个实施方式中，本发明提供一种用于加工热塑性纺织品的系统，包括：根据上述实施方式中的任一项所述的模具和用于替换和/或重构至少一个可替换的和/或可重构的子单元的装置。

例如，在这样的系统中，用于替换和/或重构至少一个子单元的装置可以由机器人致动器来实现，机器人致动器配置为夹持和平移至少一个可替换的和/或可重构的子单元。

以这种方式，模具和/或至少一个子单元的完整的重构过程可以部分地或甚至完全地自动化，以产生更快的循环时间和/或增加的用于制造定制服装(例如定制运动鞋)的可靠性。

在本发明的各种实施方式中，用于加工热塑性纺织品的这种系统可以进一步包括以下中的至少一个：用于自动提供待加工的热塑性纺织品的装置，用于加热模具、至少一个可替换的和/或可重构的子单元和/或正被加工的热塑性纺织品的装置，用于存储多个可替换的和/或可重构的子单元的装置，用于在系统操作期间根据需要生产和/或修改至少一个可替换的和/或可重构的子单元的快速成形设备，用于在热塑性纺织品和模具之间和/或在热塑性纺织品和至少一个可替换的和/或可重构的子单元之间提供隔膜材料的装置，以及用于向模具的表面和/或至少一个可替换的和/或可重构的子单元的表面提供脱模剂的装置。

根据所提供的系统的

具体实施方式

，制造定制服装的各个方面可以进一步提高和/或进一步自动化。实质上，因此提供的系统允许完全自动化，并因此允许快速和低成本地制造定制的服装和鞋。

本发明的各种实施方式也可以用于和/或应用于其它类型的热塑性材料，例如薄膜、泡沫或在鞋类和/或服装制造中使用的各种其它材料。

此外，本文使用术语“基本上”指的是落入了本领域技术人员可理解的为满足预期目的的要求的预设容差内。在不同的情况下，这可以是例如5％的容差内、10％的容差内等。

附图说明

在下文中将参照附图更详细地描述本发明的各方面。这些附图示出了：

图1示出了根据本发明的实施方式的可重构模具的示意图；

图2示出了根据本发明的实施方式的可重构模具的可重构子单元的示意图；

图3示出了根据本发明的实施方式的用于使用可重构模具加工热塑性纺织品的模制站的示意图；

图4示出了根据本发明的实施方式的由多个可重构模具子单元形成的模制布置的示意图；

图5示出了根据本发明的实施方式的由多个可重构模具子单元形成的另一个模制布置的示意图；

图6示出了根据本发明的实施方式的由多个可重构模具子单元形成的另一个模制布置的示意图；

图7示出了根据本发明的实施方式的用于由多个可重构模具子单元形成的模制布置的连接技术的示意图；

图8示出了根据本发明的实施方式的用于加工热塑性纺织品的系统；

图9示出了根据本发明的实施方式的用于加工热塑性纺织品的系统。

具体实施方式

在下文中，参考用于加工热塑性纺织品的模具，更详细地描述本发明的示例性实施方式。尽管下文中关于本发明的示例性实施方式描述了特定特征组合，但是应当理解，本发明不限于这些实施方式。特别地，实现本发明并非所有特征都必须存在，可以通过将一个实施方式的某些特征与另一实施方式的一个或多个特征组合来修改实施方式。

尽管下文中阐述了本发明的适于在热塑性纺织品中提供压痕的模具、方法和系统，但是应当理解，相同的模具、方法和系统也可用于在这种纺织品和/或在服装和体育用品制造中使用的其它热塑性材料(例如膜和/或泡沫)中提供穿孔。

根据本发明的实施方式，图1描绘了用于加工热塑性纺织品的模具100，优选为热塑性非织造织物。模具100可以包括多个固定的模制特征110，其可以被配置为向模具100加工的纺织品提供压痕。此外，模具100可以被配置成包括至少一个可替换的和/或可重构的子单元120。子单元120可适于是可重构的、可替换的和/或相对于模具100和/或一个或多个固定模制特征110可移动的。在一些实施方式中，模具100可包括用于至少一个可重构的子单元120的一个或多个预先配置的接收位置。例如，模具100可以包括至少部分耐热的材料，例如聚合物、金属等。

图2描绘了可重构的子单元200的图示。这种子单元200可以单独使用，以在纺织品上压印单一的局部图案。可替代地，这种子单元200可以与额外的相同或相似子单元组合，以在单个步骤中在织物上压印重复图案，从而覆盖比单个子单元可能覆盖更大的区域。这种布置的优点在于，重复图案的覆盖范围可以根据纺织品的尺寸进行调整。这在衣服和服装的制造中尤其有用，其中必须制造多种尺寸的相同产品以适合不同的穿用者。可替代地，这种子单元200可与额外的可选子单元(即具有不同尺寸、不同形状和/或不同图案的子单元)组合。这种布置的优点是，可以以模块化的方式由小的单独的部件来构建较大的复杂图案。这允许增加的设计自由度，而从制造的观点来看，不会过度扩展可用的资源。可替代地，或与上述任何组装选项组合，这种类型的子单元200可与图1的模具100一起使用。图2左侧的图示(即图2a)描绘了子单元200的俯视图，而右侧的图示(即图2b)描绘了沿图2左侧的图示中的虚线穿过子单元的切面。子单元200可包括多个模制特征210，其可被配置为在热塑性纺织品中产生压痕的图案或子图案，该热塑性纺织品通过包括子单元200的模具或包括多个相同或相似子单元的模具来加工，例如模制，这在下文中将更详细讨论。

子单元200可以使用重力简单地以可重构的方式布置在表面上，以将子单元200保持在适当位置。可替代地，当没有模具或其它外部框架来将子单元200保持在适当位置时，可能有必要在子单元200和所述表面之间提供连接装置以防止子单元在使用期间或在重复使用之间移动。子单元200可以使用例如夹具、或螺钉机构、或夹子机构、或磁性紧固机构连接到所述表面。此外，具有不同模制特征210图案的不同子单元200可与模具100一起使用。对于本实施方式，模制特征210被图示为突出的规则图案。然而，在其它实施方式中，子单元200也可包括凹部或两者。

此外，子单元200可由与模具100相同的耐热材料构成，或者可包括适于提供加工成具有压痕图案的纺织品的不同材料。例如，子单元200可以根据需要通过快速成形设备制造，例如3D打印机、激光烧结设备或多射流熔融设备。以这种方式，模具100的模制图案可以容易地重新配置，通过改变子单元200相对于表面或模具的位置，和/或通过用不同的子单元(例如，根据个别客户的偏好由3D打印机按需生产)替换子单元200。

此外，图1的模具100和/或子单元200可包括加热装置，例如电加热元件或用于提供加热介质的通道。以这种方式，在经由模具和/或子单元200加工时，模制特征110和210可以加热到足以向热塑性纺织品(例如非织造织物)提供热熔压痕的的温度。在其它实施方式中，用于热熔由模具100和/或子单元200加工的纺织品所需的热量，也可以通过未结合在模具100或子单元200中的外部加热装置来提供。

子单元200还可以包括导热材料，以便同时向正在加工的热塑性纺织品施加热量和压力。替代地或额外地，纺织品可以被加热。第一选项的优点是，它不需要加热较大的区域/体积，从而整个模制布置被一起加热。因为子单元200在冷却之后不必加热，因此第二种选项提供了更快的加工循环时间。

根据本发明的实施方式，图3描绘了用于加工纺织品的模制站或热压机300的示例性图示。这种热压机/模制站300也可用于执行本发明提供的任何方法。如图3所示，模制站300可以包括上部302和下部304，其可以例如通过集成的加热装置加热到加工热塑性纺织品310所需的高温。模制站/热压机300的下部304可配备有可重构的模具100，其包括一个或多个如上图2所述的可重构的子单元200。

通常，不必同时施加热量和压力。例如，还可以首先将热塑性纺织品加热到允许热塑性纺织品塑性变形的阈值温度以上，并且之后经由模具100和/或模制站300施加压力以引起热塑性纺织品的这种期望的变形(例如，熔合)。

在所描绘的示例中，由模具100加工的纺织品是三层夹层纺织品，其包括可以直接沉积(例如，熔喷)到增强纺织品310的中间层上的熔喷纤维非织造织物的上层312和下层314。例如，两层熔喷纤维非织造织物312、314可以包括热塑性聚合物，例如热塑性聚氨酯(TPU)。其它合适的热塑性聚合物包括热塑性聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、热塑性共聚酯、聚醚嵌段酰胺和其它热塑性弹性体。这样，由这些材料提供的不同特性可以最佳地用于调整非织造织物层312、314的特性。

在本发明的一些实施方式中，热塑性纺织品310不直接与模具100的模制特征接触。相反，可以使用诸如聚四氟乙烯和/或硅树脂的薄层的隔膜材料330，以在模制之后容易地脱除纺织品310。可选地或额外地，可以使用化学或物理脱除剂以在模制之后促进脱除模制的纺织品310。

图4描绘了用于使用图3中描绘的加工和/或模制站加工热塑性纺织品的模具400。模具400由四个可重构的/可替换的子单元200A至200D的规则布置形成，所述子单元包括相同覆盖区但不同的模制特征图案。这样，具有复杂模制图案的模具可由多个简单的子单元200组装而成。在一些实施方式中，子单元200的覆盖区配置为网格化，即形成类似马赛克布置。例如，子单元200的覆盖区可包括例如六边形的多边形形状。在这种情况下，通过组装棋盘形布置，即包括具有相同覆盖区的许多子单元200的棋盘形图案，可以覆盖诸如图1和图3的模具100的模具的一部分，基本上不留下未覆盖的空间。

图5描绘了本发明的另一实施方式，其中至少两个子单元200E和200F的模制特征不相同，但配置为形成具有模制特征的共同图案505的模具500。这样，子单元200可布置成使得由模具500加工的纺织品可具有共同且连贯的压痕图案，该压痕图案对应于模制特征的共同图案505。

图6示出了本发明的实施方式，其中不同覆盖区的至少两个子单元200和605可组合以产生包括模制特征的连贯的共同图案的模具600。特别地，该实施方式可以与加工具有非对称形状的热塑性纺织品(例如鞋面)相关。

图7的实施方式示出了模具700的子单元200G如何设置有连接元件705，其可被配置为配合到布置在模具700的子单元200H的边缘处的相应的连接凹部710中。显然，也可以使用其它连接元件和/或连接装置，例如磁性连接装置。根据应用，由连接元件705提供的连接机构可以是可逆的或不可逆的。

根据本发明的实施方式，图8描绘了用于加工热塑性纺织品310的示例性系统800。系统800可包括用于存储如上所述的多个子单元200的存储装置810。系统800还可包括机器人致动器820，其配置成从存储装置810取回子单元200，以及由若干可重构的子单元200组装模具100。然后，组装的模具100可以在模制站300中使用，用于加工如上文参考图3所述的热塑性纺织品310。此外，该系统还可以包括用于自动提供和取回热塑性纺织品310的装置，以及用于根据需要修复、修改和/或生产定制的子单元200的快速成形设备(两者都未示出)。

根据本发明的实施方式，图9示出了的另一示例性系统900。类似于上述图8的实施方式，系统900包括用于存储多个子单元200的存储装置810，以及机器人致动器910和模制站920。在该实施方式中，机器人致动器910适于从存储装置810取回一个或多个子单元200，例如通过包括用于多个子单元200的多个接收元件的特殊致动器头。此外，机器人致动器910可以进一步适于直接模制热塑性纺织品310，例如通过将向下的压力施加到纺织品310上。在一些实施方式中，为热塑性纺织品310提供热熔压痕所需的热量可以通过集成到子单元200中、机器人致动器910的头中，和/或用于模制纺织品310的对面板930中的加热装置来提供。在一些实施方式中，模具100可由多个子单元200在不同的位置(未示出)组装。然后，机器人致动器910可以取回组装的模具100，并使用它来加工纺织品310。以这种方式，用于新纺织品的新模具可以已经由系统组装，同时在前的纺织品由在前的模具100加工。

在本发明的一些实施方式中，图8和图9的存储装置810可配置作为用于多个子单元200的加热器和/或烤箱运行。

在本发明的另一实施方式中，模制子单元(例如图2的子单元200)可例如通过类似于图8的机器人致动器820和/或图9的机器人致动器910的机器人致动器，在空间中平移和旋转，使得其可在各种定向中应用(例如，按压)到热塑性纺织品和/或类似热塑性材料的不同区域，以便压实和/或熔合子单元所施加到的相应区域。相对于热塑性纺织品/材料旋转子单元的可能性提供了额外的自由度，这允许产生具有甚至更大变化度的压痕图案。

举例而言，热塑性纺织品/热塑性材料可以是鞋的鞋面，以及子单元可以平移和旋转以使得当将子单元按压到鞋面的相应区域上时，鞋面上的不同区域被压实和/或熔合。为此目的，子单元可包括各种不同的形状和/或模制图案，所述形状和模制图案例如可由增材制造设备和/或计算机控制的激光切割机根据需要产生。