DE102019203267A1

DE102019203267A1 - Form, Verfahren und System zum Verarbeiten eines thermoplastischen Textils

Info

Publication number: DE102019203267A1
Application number: DE102019203267.2A
Authority: DE
Inventors: Florian Fick; Clemens Paul Dyckmans
Original assignee: Adidas AG
Current assignee: Adidas AG
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2020-09-17
Also published as: EP3708333B1; EP3708333A1; US20200290244A1; US11992978B2; CN111673958A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Form zum Erzeugen eines Musters von Vertiefungen in einer Oberfläche eines thermoplastischen Textils, das vorzugsweise einen Vliesstoff umfasst, mit mindestens einer austauschbaren und/oder rekonfigurierbaren Untereinheit, die eingerichtet ist, mindestens ein Teilmuster des Musters zu erzeugen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine rekonfigurierbare Form zur Verarbeitung eines thermoplastischen Textils sowie auf ein Verfahren und System, das eine solche Form verwendet.
Technischer Hintergrund
Moderne Formverfahren für thermoplastische Textilien und insbesondere Vliesstoffe wurden erfolgreich auf viele verschiedene Aspekte der Bekleidungs- und/oder Sportartikelherstellung angewandt. Zum Beispiel offenbart das Stand der Technik Dokument EP 2 397320 B1 mehrere Aspekte des Formens und/oder des Verschmelzens von Vliesstoffen, die in der Bekleidungs- und/oder Schuhindustrie verwendet werden. Insbesondere stellt EP 2 397320 B1 ein Verfahren zur Texturierung eines thermoplastischen Vliesstoffes in einer Heißpressform bereit (siehe z.B. 45A - 45C und Absatz [0116]).
Zusätzlicher Stand der Technik, der für den technischen Hintergrund der vorliegenden Erfindung relevant ist, ist in EP 0 121 299 A2 und US 5 164 255 A enthalten.
Solche konventionellen Techniken ermöglichen es, thermoplastische Textilien mit eingeschmolzenen, geprägten und/oder eingeprägten Mustern zu versehen, um eine verbesserte Dehnungsbeständigkeit, eine verbesserte Wasserbeständigkeit und/oder eine verbesserte Ästhetik zu erzielen. Solche Verschmelzungen können mit Wärmepressen oder mit Lasern durchgeführt werden. Wärmepressen sind besser für große Chargen, ermöglichen 3D-Effekte und sind kostengünstiger in der Produktion.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Formgebungsverfahren und / oder Formen haben jedoch verschiedene Nachteile. Beispielsweise sind die konventionellen Formen, die nach dem Stand der Technik verwendet werden, sperrig und unflexibel. Insbesondere fehlt ihnen die Fähigkeit, sich schnell an die Verarbeitung neuartiger Textilien anzupassen und / oder die verarbeiteten Textilien mit neuen und / oder variablen strukturellen und / oder ästhetischen Eigenschaften zu versehen. Mit anderen Worten: Konventionell muss eine neue Form entworfen und hergestellt werden, bevor eine neue Art von Textilien geformt werden kann. Offensichtlich ist dieser Prozess langsam, teuer und/oder hat einen hohen Ressourcenverbrauch.
Es ist daher das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem, die konventionellen Formtechniken, Formen und Systeme zur Verarbeitung thermoplastischer Textilien so zu verbessern, dass die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise überwunden werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Das oben erwähnte Problem wird zumindest teilweise durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche der vorliegenden Anmeldung gelöst. In den abhängigen Ansprüchen werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Form zur Erzeugung eines Musters von Vertiefungen in einer Oberfläche eines thermoplastischen Textils, vorzugsweise eines Vliesstoffs, bereit, wobei die Form mindestens eine austauschbare und/oder rekonfigurierbare Untereinheit umfasst, die zur Erzeugung mindestens eines Teilmusters des Musters geeignet ist.
Im Wesentlichen stellt die beanspruchte Erfindung daher eine Form bereit, die leicht rekonfiguriert werden kann, so dass das erzeugte Vertiefungsmuster leicht an sich dynamisch ändernde Herstellungsanforderungen angepasst werden kann, zum Beispiel in einer Fertigungsanlage und/oder einem Verfahren, das für die Herstellung von kundenspezifischer Bekleidung angepasst ist. Die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Form kann beispielsweise für die Herstellung von Schuhoberteilen verwendet werden, die auf Chargenbasis oder sogar Stück für Stück an individuelle Kundenwünsche angepasst werden.
In einigen Ausführungsformen kann die mindestens eine Untereinheit eine Grundfläche umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie eine Mosaikstruktur, z.B. ein Mosaikmuster, bildet. Eine solche Form kann zum Beispiel aus einer Vielzahl von Untereinheiten bestehen, die jeweils im Wesentlichen die gleiche, vorzugsweise polygonale, Grundfläche aufweisen.
Auf diese Weise können komplexe Formmodelle aus einem Satz einfacher Bausteine zusammengesetzt werden. Auf diese Weise wird die Variabilität der Vertiefungsmuster, die mit einer solchen Form hergestellt werden können, erheblich vergrößert, ohne dass für jedes Vertiefungsmuster eine große Anzahl von kundenspezifischen Formen bereitgestellt und aufbewahrt werden muss. Ähnlich wie bei einem Buchdruck kann ein großer Teil der Form leicht angepasst, geändert oder teilweise recycelt werden. Darüber hinaus können beschädigte Untereinheiten leicht ersetzt werden, ohne dass ein großer Teil der Form oder sogar die komplette Form ausgetauscht werden muss.
Ferner ist bei einigen Ausführungsformen die räumliche Anordnung der mindestens einen Untereinheit innerhalb der Form rekonfigurierbar.
So kann die mindestens eine Untereinheit der Form leicht in Bezug auf andere feste oder flexible Teile der Form neu angeordnet werden, was dazu führt, dass verarbeitete Textilien lokal unterschiedliche Eigenschaften aufweisen könne, da verschiedene Bereiche je nach Art und Lage der Untereinheit innerhalb der Form mit einem anderen Vertiefungsmuster versehen werden können.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die bereitgestellte Form weiter dazu eingerichtet sein, um mindestens eine Vertiefung des Musters an Vertiefungen durch Anwendung von Wärme und/oder Druck in das thermoplastische Textil einzuschmelzen. Zum Beispiel kann die mindestens eine Vertiefung sogar so weit verschmolzen werden, dass sie im Wesentlichen transparent ist. Darüber hinaus kann die mindestens eine eingeschmolzene Vertiefung eine Vielzahl von regelmäßig angeordneten Vertiefungen umfassen. In diesem Zusammenhang und für den Rest der vorliegenden Anwendung ist der Begriff „Schmelzen“ breit zu verstehen, z.B. so, dass er auch „Prägen“ und/oder „Einprägen“ umfasst.
So kann z.B. in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die mindestens eine Untereinheit so angepasst sein, dass das mindestens eine Teilmuster andere mechanische und/oder optische Eigenschaften aufweist als ein anderer Teil des Musters.
Ferner kann die Form so eingerichtet sein, dass sie mindestens eine Vertiefung des Musters von Vertiefungen mit einer minimalen Fläche von größer oder gleich 2 mm² und kleiner oder gleich 30 cm², vorzugsweise größer oder gleich 8 mm² und kleiner oder gleich 20 cm², noch bevorzugter größer oder gleich 10 mm² und kleiner oder gleich 5 cm² und am meisten bevorzugt größer oder gleich 10 mm² und kleiner oder gleich 1 cm² aufweist.
Darüber hinaus kann die mindestens eine Untereinheit mindestens ein Verbindungselement umfassen, das so konfiguriert ist, dass es die mindestens eine Untereinheit mit einer anderen Untereinheit verbindet, die dazu eingerichtet ist, ein weiteres Teilmuster des Musters zu erzeugen.
Auf diese Weise können verschiedene Untereinheiten der Form leicht miteinander verbunden werden, um einen größeren Teil der Form zu bilden, der immer wieder angepasst und/oder neu angeordnet werden kann, um noch komplexere und variablere Muster von Vertiefungen zu erzeugen.
Ferner kann bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die vorgesehene Form ferner Mittel zur Erwärmung des thermoplastischen Textils und/oder einer Oberfläche der Form und/oder einer Oberfläche der mindestens einen Untereinheit umfassen.
Durch die Integration von Heizmitteln in die Form kann die Grundfläche einer Formstation, die eine solche Form und/oder die Formzykluszeit reduziert werden.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die bereitgestellte Form weiter eingerichtet sein, um die mindestens eine eingeschmolzene Vertiefung mit einem eingeschmolzenen äußeren Randbereich zu versehen, der eine gleichmäßig abnehmende Dichte, einen gleichmäßig abnehmenden Grad der Verschmelzung und/oder einen gleichmäßig abnehmenden Grad an Kompression aufweist.
Auf diese Weise können unerwünschte Schäden, die am Rand solcher Vertiefungen auftreten können, z.B. durch eine diskontinuierliche Änderung der Materialeigenschaften, vermieden werden.
In einer anderen Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines Musters von Vertiefungen in einer Oberfläche eines thermoplastischen Textils bereit, wobei das Verfahren den Schritt des Verarbeitens des thermoplastischen Textils mit einer Form gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen umfasst.
Ein solches Verfahren kann zum Beispiel mindestens einen der folgenden Schritte umfassen: Austauschen und/oder Rekonfigurieren mindestens einer Untereinheit der Form, Herstellen und/oder Modifizieren der mindestens einen Untereinheit mit einer Rapid-Prototyping-Vorrichtung vor der Verarbeitung des thermoplastischen Textils, Bereitstellen eines Trennmaterials zwischen dem thermoplastischen Textil und einer Oberfläche der Form und/oder der mindestens einen Untereinheit, Bereitstellen eines Ablösemittels auf eine Oberfläche der Form und/oder der mindestens einen Untereinheit.
Solche Verfahren können es ermöglichen, kundenspezifische Kleidungsstücke auf schnelle und kosteneffiziente Weise herzustellen, ohne dass jedes Mal, wenn das Formmuster an die Kundenanforderungen und/oder an geänderte Herstellungsanforderungen und/oder neue Spezifikationen angepasst wird, neu kundenspezifische Formen entworfen werden müssen.
Das Verfahren kann beispielsweise eine Verarbeitungstemperatur eines Teils der Form von mindestens 70 °C und höchstens 220 °C und/oder eine Umgebungstemperatur von mindestens 170 °C und höchstens 190 °C und/oder eine Verarbeitungszeit von mindestens 3 s und höchstens 150 s und/oder einen Verarbeitungsdruck von mindestens 0,2 bar und höchstens 5 bar umfassen.
In einer anderen Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Bekleidungsstücks, insbesondere eines Schuhs, bereit, das den Schritt der Herstellung des Bekleidungsstücks unter Verwendung eines thermoplastischen Textils umfasst, das nach einem der zuvor beschriebenen Verfahren verarbeitet wird.
Auf diese Weise kann die Variabilität und flexible Rekonfigurierbarkeit der oben beschriebenen Formen und Verfahren für die Bekleidung- und insbesondere für die Schuhherstellung voll ausgenutzt werden.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung in einer anderen Ausführungsform ein Bekleidungsstück, insbesondere einen Schuh, bereit, das ein thermoplastischen Textil aufweist, das nach dem oben beschriebenen Verfahren verarbeitet wurde.
In einigen Ausführungsformen kann ein solches Kleidungsstück zum Beispiel ein thermoplastisches Textil aufweisen, das eine Vliesstoff oder ein vorverbundenes Verbundmaterial aufweist, das mindestens eine Schicht aus schmelzgeblasenem Faservliesstoff und mindestens eine Schicht aus einem Verstärkungstextil umfasst.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung verschiedene funktionelle Sportbekleidungen und insbesondere Hochleistungssportschuhe, bereit die überlegene materielle, funktionelle, haptische und/oder ästhetische Eigenschaften und/oder einen verbesserten Tragekomfort aufweisen.
Ein solches Bekleidungsstück kann beispielsweise mindestens eine eingeschmolzene Vertiefung, vorzugsweise eine Vielzahl von regelmäßig angeordneten Vertiefungen, aufweisen, wobei die mindestens eine Vertiefung ferner einen äußeren Randbereich aufweisen kann, der eine gleichmäßig abnehmende Dichte, einen gleichmäßig abnehmenden Grad der Verschmelzung und/oder einen gleichmäßig abnehmenden Grad an Kompression aufweist.
Auf diese Weise können unerwünschte Beschädigungen, Verschleiß und/oder Materialabtrag, die am Rand einer solchen Vertiefung beispielsweise durch eine diskontinuierliche Änderung der Materialeigenschaften auftreten können vermieden werden.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein System zur Verarbeitung eines thermoplastischen Textils bereit, das Folgendes umfasst: eine Form nach einer der oben genannten Ausführungsformen und Mittel zum Austauschen und/oder zur Rekonfigurieren der mindestens einen austauschbaren und/oder rekonfigurierbaren Untereinheit.
Zum Beispiel können in solchen Systemen die Mittel zum Austauschen und/oder Rekonfigurieren der mindestens einen Untereinheit durch einen Roboteraktuator implementiert werden, der so konfiguriert ist, dass er die mindestens eine austauschbare und/oder rekonfigurierbare Untereinheit greift und verschiebt.
Auf diese Weise kann der gesamte Rekonfigurationsprozess der Form und/oder der mindestens einen Untereinheit teilweise oder sogar vollständig automatisiert werden, was zu schnelleren Zykluszeiten und/oder einer erhöhten Zuverlässigkeit bei der Herstellung von kundenspezifischer Bekleidung, wie z.B. kundenspezifischen Sportschuhen, führt.
In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein solches System zur Verarbeitung eines thermoplastischen Textils darüber hinaus mindestens eine der folgenden Mittel umfassen: Mittel zur automatischen Bereitstellung des zu verarbeitenden thermoplastischen Textils, Mittel zur Erwärmung der Form, der mindestens einen austauschbaren und/oder rekonfigurierbaren Untereinheit und/oder des zu verarbeitenden thermoplastischen Textils, Mittel zur Aufbewahrung einer Vielzahl von austauschbaren und/oder rekonfigurierbaren Untereinheiten, Rapid-Prototyping Mittel zum Herstellen und/oder Modifizierung der mindestens einen austauschbaren und/oder rekonfigurierbaren Untereinheit auf Anforderung während des Betriebs des Systems, Mittel zur Bereitstellung eines Trennmaterials zwischen dem thermoplastischen Textil und der Form und/oder zwischen dem thermoplastischen Textil und der mindestens einen austauschbaren und/oder rekonfigurierbaren Untereinheit und Mittel zur Bereitstellung eines Ablösemittels auf einer Oberfläche der Form und/oder einer Oberfläche der mindestens einen austauschbaren und/oder rekonfigurierbaren Untereinheit.
Abhängig von der spezifischen Implementierung des bereitgestellten Systems können verschiedene Aspekte der Herstellung von kundenspezifischer Bekleidung weiter verbessert und/oder weiter automatisiert werden. Im Wesentlichen ermöglicht das bereitgestellte System dadurch eine vollautomatische und damit schnelle und kostengünstige Herstellung von kundenspezifischer Bekleidung und Schuhen.
Die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auch mit und/oder auf andere Arten von thermoplastischen Materialien wie Folien, Schaumstoffe oder verschiedene andere Materialien, die bei der Herstellung von Schuhen und/oder Bekleidung verwendet werden, angewendet werden.
Figurenliste
Aspekte der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der nachstehenden Figuren näher beschrieben. Diese Figuren zeigen:

1 ein Diagramm, das eine rekonfigurierbare Form nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Diagramm, das eine rekonfigurierbare Untereinheit einer rekonfigurierbaren Form nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 ein Diagramm, das eine Formstation zur Verarbeitung eines thermoplastischen Textils unter Verwendung einer rekonfigurierbaren Form nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ein Diagramm, das eine Formanordnung zeigt, die aus einer Vielzahl rekonfigurierbarer Formuntereinheiten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wird;
5 ein Diagramm, das eine andere Formanordnung zeigt, die aus einer Vielzahl rekonfigurierbarer Formuntereinheiten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wird;
6 ein Diagramm, das eine andere Formanordnung zeigt, die aus einer Vielzahl rekonfigurierbarer Formuntereinheiten entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wird;
7 ein Diagramm, das eine Verbindungstechnik für eine Formanordnung zeigt, die aus einer Vielzahl rekonfigurierbarer Formuntereinheiten entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wird;
8 ein System zur Verarbeitung eines thermoplastischen Textils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 ein System zur Verarbeitung eines thermoplastischen Textils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Detaillierte Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand einer Form zur Verarbeitung thermoplastischer Textilien näher beschrieben. Während im Folgenden spezifische Merkmalskombinationen in Bezug auf die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, ist zu verstehen, dass die Offenbarung nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt ist. Insbesondere müssen nicht alle Merkmale für die Realisierung der Erfindung vorhanden sein, und die Ausführungsformen können durch die Kombination bestimmter Merkmale einer Ausführungsform mit einem oder mehreren Merkmalen einer anderen Ausführungsform modifiziert werden.
Während die vorliegende Erfindung im Folgenden in Bezug auf Formen, Verfahren und Systeme veranschaulicht wird, die geeignet sind, eine Vertiefung in ein thermoplastisches Textil zu erzeugen, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass dieselben Formen, Verfahren und Systeme auch verwendet werden können, um Perforationen in solchen Textilien und/oder anderen thermoplastischen Materialien wie z.B. Folien und/oder Schaumstoffe zu erzeugen, die bei der Herstellung von Bekleidung und Sportartikeln verwendet werden.
1 zeigt eine Form 100 zur Verarbeitung von thermoplastischen Textilien, vorzugsweise von thermoplastischen Vliesstoffen, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Form 100 kann eine Vielzahl von festen Formelementen 110 umfassen, die so konfiguriert werden können, dass sie Vertiefungen in ein mit der Form 100 verarbeitetes Textil einbringen. Darüber hinaus kann die Form 100 so konfiguriert sein, dass sie mindestens eine austauschbare und/oder rekonfigurierbare Untereinheit 120 umfasst. Die Untereinheit 120 kann so eingerichtet sein, dass sie in Bezug auf die Form 100 und/oder eines oder mehrere der festen Formelemente 110 rekonfigurierbar, austauschbar und/oder beweglich ist. In einigen Ausführungsformen kann die Form 100 eine oder mehrere vorkonfigurierte Aufnahmepositionen für die mindestens eine rekonfigurierbare Untereinheit 120 umfassen. So kann die Form 100 beispielsweise ein zumindest teilweise hitzebeständiges Material wie ein Polymer, ein Metall usw. aufweisen.
2 zeigt eine Darstellung einer rekonfigurierbaren Untereinheit 200. Eine solche Untereinheit 200 kann allein dazu verwendet werden, ein einzelnes lokalisiertes Muster auf ein Textil zu prägen. Alternativ kann eine solche Untereinheit 200 mit weiteren identischen oder ähnlichen Untereinheiten kombiniert werden, um ein sich wiederholendes Muster auf ein Textil zu prägen, das eine größere Fläche bedeckt, als dies mit einer einzelnen Untereinheit in einem einzigen Schritt möglich ist. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Abdeckung von einem sich wiederholenden Musters je nach Größe des Textils angepasst werden kann. Dies ist besonders nützlich bei der Herstellung von Kleidungsstücken und Bekleidung, wo mehrere Größen desselben Produkts hergestellt werden müssen, um verschiedenen Trägern gerecht zu werden. Alternativ kann eine solche Untereinheit 200 mit zusätzlichen alternativen Untereinheiten kombiniert werden - d.h. Untereinheiten mit einer anderen Größe, einer anderen Form und/oder einem anderen Muster. Der Vorteil dieser Anordnung ist, dass größere komplexe Muster modular aus kleinen Einzelteilen aufgebaut werden können. Dies ermöglicht eine größere Designfreiheit, ohne die verfügbaren Ressourcen aus Sicht der Fertigung übermäßig zu erweitern. Alternativ oder in Kombination mit einer der oben genannten Montagemöglichkeiten kann eine Untereinheit 200 dieses Typs zusammen mit der Form 100 aus 1 verwendet werden. Die Darstellung auf der linken Seite in 2 zeigt eine Draufsicht auf die Untereinheit 200, während die Darstellung rechts einen Schnitt durch die Untereinheit entlang der gestrichelten Linie in der Darstellung links in 2 zeigt. Die Untereinheit 200 kann eine Vielzahl von Formmerkmalen 210 umfassen, die so konfiguriert sein können, dass sie ein Muster oder Teilmuster von Vertiefungen in einem thermoplastischen Textil erzeugen, das z.B. durch eine Form, die die Untereinheit 200 umfasst, oder eine Form, die eine Vielzahl von identischen oder ähnlichen Untereinheiten umfasst, verarbeitet wird, wie weiter unten näher erläutert wird.
Die Untereinheit 200 kann in einer rekonfigurierbaren Weise auf der Oberfläche angeordnet werden, indem einfach die Schwerkraft genutzt wird, um die Untereinheit 200 an Ort und Stelle zu halten. Wenn keine Form oder ein anderer äußerer Rahmen vorhanden ist, um die Untereinheit 200 an Ort und Stelle zu halten, kann es alternativ erforderlich sein, eine Befestigungsvorrichtung zwischen der Untereinheit 200 und der Oberfläche vorzusehen, um zu verhindern, dass sich die Untereinheit während der Verwendung oder zwischen wiederholten Verwendungen bewegt. Die Untereinheit 200 kann z.B. mit einer Klemme, einem Schraubmechanismus, einem Clip-Mechanismus oder einem magnetischen Befestigungsmechanismus an der Oberfläche befestigt werden. Darüber hinaus können verschiedene Untereinheiten 200 mit unterschiedlichen Mustern der Formmerkmale 210 zusammen mit der Form 100 verwendet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Formmerkmale 210 als regelmäßiges Muster von Vorsprüngen dargestellt. In anderen Ausführungsformen kann die Untereinheit 200 jedoch auch Vertiefungen oder beides aufweisen.
Außerdem kann die Untereinheit 200 aus dem gleichen hitzebeständigen Material wie die Form 100 hergestellt sein oder ein anderes Material aufweisen, das so eingerichtet ist, dass es ein zu verarbeitendes Textil mit einem Muster von Vertiefungen versehen kann. Die Untereinheit 200 kann zum Beispiel auf Anfrage mit einem Rapid-Prototyping-Gerät wie einem 3D-Drucker, einem Lasersintergerät oder einem Multi-Jet-Fusion-Gerät hergestellt werden. Auf diese Weise kann das Formmuster der Form 100 leicht rekonfiguriert werden, entweder durch Änderung der Position der Untereinheit 200 in Bezug auf die Oberfläche oder die Form und/oder durch Ersetzen der Untereinheit 200 durch eine andere, die beispielsweise auf Anfrage von einem 3D-Drucker nach individuellen Kundenwünschen hergestellt wird.
Weiterhin kann die Form 100 aus 1 und/oder die Untereinheit 200 mit Heizmitteln wie einem elektrischen Heizelement oder Kanälen zur Bereitstellung eines Heizmediums ausgestattet sein. Auf diese Weise können die Formmerkmale 110 und 210 auf eine Temperatur erhitzt werden, die ausreicht, um ein thermoplastisches Textil, z.B. einen Vliesstoff, mit wärmeeingeschmolzenen Vertiefungen zu versehen, wenn es mit der Form und/oder die Untereinheit 200 verarbeitet wird. In anderen Ausführungsformen kann die Wärme, die für die Wärmeverschmelzung der durch die Form 100 und / oder die Untereinheit 200 verarbeiteten Textilien benötigt wird, auch über externe Heizmittel zugeführt werden, die nicht in der Form 100 oder der Untereinheit 200 eingebaut sind.
Die Untereinheit 200 kann auch aus einem wärmeleitenden Material bestehen, um gleichzeitig Wärme und Druck auf das zu verarbeitende thermoplastische Textil auszuüben. Alternativ oder zusätzlich könnte das Textil beheizt werden. Die erste Option bietet den Vorteil, dass sie keine Erwärmung eines größeren Bereichs/Volumens erfordert, so dass die gesamte Formanordnung gemeinsam erwärmt wird. Die zweite Option ermöglicht schnellere Zykluszeiten des Prozesses, da die Untereinheit 200 nach dem Abkühlen nicht mehr beheizt werden muss.
3 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer Formstation oder Heizpresse 300 zur Verarbeitung eines Textils nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine solche Heizpresse / Formstation 300 kann auch für die Durchführung eines der in dieser Erfindung vorgesehenen Verfahren verwendet werden. Wie in 3 dargestellt, kann die Formstation 300 ein Oberteil 302 und ein Unterteil 304 aufweisen, die z.B. über eine integrierte Heizung auf die für die Verarbeitung eines thermoplastischen Textils 310 erforderlichen erhöhten Temperaturen erhitzt werden können. Das Unterteil 302 der Formstation / Heizpresse 300 kann mit einer rekonfigurierbaren Form 100 ausgestattet werden, die eine oder mehrere rekonfigurierbare Untereinheiten 200, wie in 2 dargestellt und oben diskutiert, umfasst.
Im Allgemeinen müssen Wärme und Druck nicht gleichzeitig angewendet werden. So ist es beispielsweise auch möglich, das thermoplastische Textil zunächst über eine Schwellentemperatur zu erhitzen, die eine plastische Verformung des thermoplastischen Textils ermöglicht, und anschließend über ein Form 100 und/oder eine Formstation 300 Druck aufzubringen, um eine solche gewünschte Verformung (z.B. Verschmelzen) des thermoplastischen Textils zu bewirken.
Im dargestellten Beispiel ist das durch die Form 100 zu verarbeitende Textil ein dreilagiges Sandwich-Textil, bestehend aus einer oberen Schicht 312 und einer unteren Schicht 314 aus schmelzgeblasenem Faservlies, das direkt auf eine mittlere Schicht aus Verstärkungstextil 310 aufgebracht, z.B. schmelzgeblasen, werden kann. Zum Beispiel können beide Schichten aus schmelzgeblasenen Faservliesen 312, 314 ein thermoplastisches Polymer wie z.B. thermoplastisches Polyurethan (TPU) umfassen. Andere geeignete thermoplastische Polymere beinhalten thermoplastische Polyamide, Polyethylenterephthalat, thermoplastische Copolyester, Polyetherblockamid und andere thermoplastische Elastomere. Auf diese Weise können die unterschiedlichen Eigenschaften dieser Materialien optimal zur Abstimmung der Eigenschaften der Vliesschichten 312, 314 genutzt werden.
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird das thermoplastische Textil 310 nicht direkt mit den Formmerkmalen der Form 100 in Kontakt gebracht. Stattdessen kann ein Trennmaterial 330 wie eine dünne Schicht aus Polytetrafluorethylen und/oder Silikon verwendet werden, um eine einfache Entfernung des Textils 310 nach dem Formen zu erleichtern. Alternativ oder zusätzlich kann ein chemisches oder physikalisches Ablösemittel verwendet werden, um die Entfernung des geformten Textils 310 nach dem Formen zu erleichtern.
4 zeigt eine Form 400 zur Verarbeitung eines thermoplastischen Textils mit einer Prozess- und/oder Formstation wie in 3 dargestellt. Die Form 400 wird durch eine regelmäßige Anordnung von vier rekonfigurierbaren / austauschbaren Untereinheiten 200A - 200D gebildet, die eine identische Grundfläche, aber unterschiedliche Muster von Formmerkmalen aufweisen. Auf diese Weise kann eine Form mit komplexen Formmustern aus einer Vielzahl einfacher Untereinheiten 200 zusammengesetzt werden. In einigen Ausführungsformen ist die Grundfläche der Untereinheiten 200 so konfiguriert, dass sie eine Mosaikstruktur ausbilden kann, d.h. eine mosaikartige Anordnung bilden. So kann die Grundfläche der Untereinheiten 200 beispielsweise eine polygonale Form wie ein Sechseck umfassen. In diesem Fall kann ein Teil einer Form wie die Form 100 in 1 und 3 durch den Zusammenbau einer Mosaikstruktur, d.h. eines Mosaiks, das vielen Untereinheiten 200 mit der gleichen Grundfläche umfasst, abgedeckt werden, im Wesentlichen ohne nicht abgedeckte Räume zu hinterlassen.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Formmerkmale von mindestens zwei Untereinheiten 200E und 200F nicht identisch sind, sondern so konfiguriert sind, dass sie eine Form 500 mit einem gemeinsamen Muster 505 von Formmerkmalen bilden. Auf diese Weise können die Untereinheiten 200 so angeordnet werden, dass das von der Form 500 verarbeitete Textil mit einem gemeinsamen und kohärenten Muster von Vertiefungen versehen werden kann, das dem gemeinsamen Muster 505 von Formmerkmalen entspricht.
6 stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, wobei mindestens zwei Untereinheiten 200 und 605 mit unterschiedlicher Grundfläche kombiniert werden können, um eine Form 600 zu schaffen, die ein kohärentes gemeinsames Muster von Formmerkmalen aufweist. Diese Ausführungsform kann insbesondere für die Verarbeitung von thermoplastischen Textilien mit einer asymmetrischen Form, wie z.B. einem Schuhoberteil, von Bedeutung sein.
Die Ausführungsform in 7 zeigt, wie die Untereinheiten 200 einer Form 700 mit Verbindungselementen 705 versehen werden können, die so konfiguriert werden können, dass sie in entsprechende Verbindungsaussparungen 710 passen, die an den Rändern der Untereinheiten 200 der Form 700 angeordnet sind. Auch alternative Verbindungselemente und / oder Verbindungsmittel wie z.B. magnetische Verbindungsmittel sind möglich. Je nach Anwendung kann der Verbindungsmechanismus der Verbindungselemente 705 reversibel oder irreversibel sein.
8 zeigt ein beispielhaftes System 800 zur Verarbeitung eines thermoplastischen Textils 310 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System 800 kann Aufbewahrungsmittel 810 zur Aufbewahrung einer Vielzahl von Untereinheiten 200 wie oben beschrieben umfassen. Das System 800 kann ferner einen Roboter-Aktuator 820 umfassen, der so konfiguriert ist, dass er die Untereinheiten 200 aus den Aufbewahrungsmitteln 810 aufnimmt und eine Form 100 aus mehreren der rekonfigurierbaren Untereinheiten 200 zusammensetzt. Die zusammengesetzte Form 100 kann dann in einer Formstation 300 zur Verarbeitung des thermoplastischen Textils 310, wie oben mit Bezug auf 3 beschrieben, verwendet werden. Darüber hinaus kann das System Mittel zur automatischen Bereitstellung und Entnahme des thermoplastischen Textils 310 sowie eine Rapid-Prototyping-Einrichtung (beide nicht abgebildet) zur Reparatur, Modifizierung und/oder Herstellung von kundenspezifischen Untereinheiten 200 auf Anfrage umfassen.
9 zeigt ein weiteres beispielhaftes System 900 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ähnlich wie die Ausführungsform von 8 oben, umfasst das System 900 Aufbewahrungsmittel 810 zum Aufbewahren einer Vielzahl von Untereinheiten 200 sowie einen Roboter-Aktuator 910 und eine Formstation 920. In dieser Ausführungsform ist der Roboter-Aktuator 910 so eingerichtet, dass er eine oder mehrere Untereinheiten 200 aus den Aufbewahrungsmittel 810 aufnehmen kann, beispielsweise über einen speziellen Aktuatorkopf, der mehrere Aufnahmeelemente für mehrere Untereinheiten 200 umfasst. Darüber hinaus kann der Roboter-Aktuator 910 ferner eingerichtet sein, um das thermoplastische Textil 310 direkt zu formen, z.B. durch Anwenden eines Abwärtsdrucks auf das Textil 310. Bei einigen Ausführungen kann die Wärme, die für die Herstellung der wärmeeingeschmolzenen Vertiefungen des thermoplastischen Textils 310 erforderlich ist, durch eine in die Untereinheiten 200, in den Kopf des Roboteraktuators 910 und/oder in eine Gegenplatte 930, die zum Formen des Textils 310 verwendet wird, integrierte Heizvorrichtung bereitgestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Form 100 aus mehreren Untereinheiten 200 an einer anderen Stelle zusammengebaut werden (nicht abgebildet). Der Roboter-Aktuator 910 kann dann die zusammengesetzte Form 100 aufnehmen und für die Verarbeitung des Textils 310 verwenden. Auf diese Weise kann eine neue Form für ein neues Textil bereits durch das System zusammengebaut werden, während das vorhergehende Textil durch die vorhergehende Form 100 verarbeitet wird.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Aufbewahrungsmittel 810 aus 8 und 9 so konfiguriert werden, dass es als Heizung und/oder als Ofen für die Mehrzahl der Untereinheiten 200 fungiert.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Form-Untereinheit wie die Untereinheit 200 aus 2 im Raum (z.B. durch einen Roboter-Aktuator ähnlich dem Roboter-Aktuator 820 aus 8 und/oder dem Roboter-Aktuator 910 aus 9) so verschoben und gedreht werden, dass sie in verschiedenen Orientierungen auf verschiedene Bereiche eines thermoplastischen Textils und/oder eines ähnlichen thermoplastischen Materials zum Zwecke der Verdichtung und/oder Verschmelzung des jeweiligen Bereichs, auf den die Untereinheit angewendet wird. Die Möglichkeit der Drehung der Untereinheit in Bezug auf das thermoplastische Textil / Material bietet einen zusätzlichen Freiheitsgrad, der es erlaubt, Vertiefungsmustermuster mit einem noch größeren Variationsgrad zu erzeugen.
Das thermoplastische Textil / thermoplastische Material kann z.B. ein Schuhoberteil sein und die Untereinheit kann so verschoben und gedreht werden, dass verschiedene Bereiche auf dem Oberteil verdichtet und/oder verschmolzen werden, wenn die Untereinheit auf den jeweiligen Bereich des Oberteil gepresst wird. Zu diesem Zweck kann die Untereinheit eine Vielzahl verschiedener Formen und/oder Formmuster aufweisen, die z.B. bei Bedarf durch eine additive Fertigungsvorrichtung und/oder einen computergesteuerten Laserschneider erzeugt werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2397320 B1 [0002]
EP 0121299 A2 [0003]
US 5164255 A [0003]

Claims

Form (100, 400, 500, 600, 700) zum Erzeugen eines Musters von Vertiefungen in einer Oberfläche eines thermoplastischen Textils (310), das vorzugsweise einen Vliesstoff umfasst, mit mindestens einer austauschbaren und/oder rekonfigurierbaren Untereinheit (200), die geeignet ist, mindestens ein Teilmuster des Musters zu erzeugen.
Form (100, 400, 500, 600, 700) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die mindestens eine Untereinheit (200) eine Grundfläche umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie eine Mosaikstruktur ausbilden kann.
Form (100, 400, 500, 600, 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Vielzahl von Untereinheiten (200) umfasst, die jeweils im Wesentlichen die gleiche, vorzugsweise polygonale, Grundfläche aufweisen.
Form (100, 400, 500, 600, 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die räumliche Anordnung der mindestens einen Untereinheit (200) innerhalb der Form (100, 400, 500, 600, 700) rekonfigurierbar ist.
Form (100, 400, 500, 600, 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner so ausgebildet ist, dass sie mindestens eine Vertiefung des Musters von Vertiefungen durch Anwendung von Wärme und/oder Druck in das thermoplastische Textil (310) einschmilzt.
Form (100, 400, 500, 600, 700) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die mindestens eine eingeschmolzene Vertiefung eine Vielzahl von regelmäßig angeordneten Vertiefungen aufweist.
Form (100, 400, 500, 600, 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Vertiefung im Wesentlichen transparent ist.
Form (100, 400, 500, 600, 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner so beschaffen ist, dass sie mindestens eine Einkerbung des Musters der Einkerbungen mit einer minimalen Fläche von größer oder gleich 2 mm² und kleiner oder gleich 30 cm², vorzugsweise größer oder gleich 8 mm² und kleiner oder gleich 20 cm², noch bevorzugter größer oder gleich 10 mm² und kleiner oder gleich 5 cm² und am meisten bevorzugt größer oder gleich 10 mm² und kleiner oder gleich 1 cm² aufweist.
Form (100, 400, 500, 600, 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Untereinheit (200, 200G) mindestens ein Verbindungselement (700) umfasst, das so konfiguriert ist, dass es die mindestens eine Untereinheit (200G) mit einer weiteren Untereinheit (200H) verbindet, die geeignet ist, ein weiteres Teilmuster des Musters zu erzeugen.
Form (100, 400, 500, 600, 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Untereinheit (200) so eingerichtet ist, dass sie das mindestens eine Teilmuster mit anderen mechanischen und/oder optischen Eigenschaften als einen anderen Teil des Musters versieht.
Form (100, 400, 500, 600, 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner Mittel zum Erwärmen des thermoplastischen Textils (310) und/oder einer Oberfläche der Form (100, 400, 500, 600, 700) und/oder einer Oberfläche der mindestens einen Untereinheit (200) umfasst.
Form (100, 400, 500, 600, 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5-11, die so konfiguriert ist, dass sie die mindestens eine eingeschmolzene Vertiefung mit einem eingeschmolzenen äußeren Randbereich versieht, der eine gleichmäßig abnehmende Dichte, einen gleichmäßig abnehmenden Grad der Einschmelzung und/oder einen gleichmäßig abnehmenden Grad an Kompression aufweist.
Verfahren zum Erzeugen eines Musters von Vertiefungen in einer Oberfläche eines thermoplastischen Textils (310), umfassend den Schritt des Verarbeitens des thermoplastischen Textils (310) mit einer Form (100, 400, 500, 600, 700) gemäß einem der vorhergehend Ansprüche.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, das ferner mindestens einen der folgenden Schritte umfasst: a. Austauschen und/oder Rekonfigurieren mindestens einer Untereinheit (200) der Form (100, 400, 500, 600, 700); b. Herstellen und/oder Modifizieren der mindestens einen Untereinheit (200) mit einer Rapid-Prototyping-Vorrichtung vor der Verarbeitung des thermoplastischen Textils (310); c. Bereitstellen eines Trennmaterials (330) zwischen dem thermoplastischen Textil (310) und einer Oberfläche der Form (100, 400, 500, 600, 700) und/oder der mindestens einen Untereinheit (200); und d. Bereitstellung eines Ablösemittels auf einer Oberfläche der Form (100, 400, 500, 600, 700) und/oder der mindestens einen Untereinheit (200).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 oder 14: wobei a. eine Verarbeitungstemperatur eines Teils der Form (100, 400, 500, 600, 700) größer oder gleich 70 °C und kleiner oder gleich 220 °C ist; und / oder b. die Umgebungstemperatur größer oder gleich 170 °C und kleiner oder gleich 190 °C ist; und / oder c. eine Verarbeitungszeit größer oder gleich 3 s und kleiner oder gleich 150 s ist; und / oder d. ein Verarbeitungsdruck größer oder gleich 0,2 bar und kleiner oder gleich 5 bar ist.
Verfahren zur Herstellung eines Bekleidungsstücks, insbesondere eines Schuhs, umfassend den Schritt: Herstellen des Bekleidungsstücks unter Verwendung eines thermoplastischen Textils (310), das nach dem Verfahren eines der vorhergehend Ansprüche 13-15 verarbeitet ist.
Bekleidungsstück, insbesondere Schuh, aufweisend ein thermoplastisches Textil (310), das nach dem Verfahren eines der vorhergehend Ansprüche 13-16 verarbeitet ist.
Bekleidungsstück nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das thermoplastische Textil (310) einen Vliesstoff oder ein vorverbundenes Verbundmaterial umfasst, das mindestens eine Schicht (312, 314) aus schmelzgeblasenem Vliesstoff und mindestens eine Schicht aus einem Verstärkungstextil (316) umfasst.
Bekleidungsstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche 17 oder 18, das mindestens eine eingeschmolzene Vertiefung, vorzugsweise eine Vielzahl von regelmäßig angeordneten Vertiefungen, aufweist.
Bekleidungsstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche 17 bis 19, wobei die mindestens eine Vertiefung einen äußeren Randbereich umfasst, der eine gleichmäßig abnehmende Dichte, einen gleichmäßig abnehmenden Grad der Einschmelzung und/oder einen gleichmäßig abnehmenden Grad an Kompression aufweist.
System (800, 900) zur Verarbeitung eines thermoplastischen Textils (310), umfassend: a. eine Form (100, 400, 500, 600, 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-12; und b. Mittel (820, 910) zum Austauschen und/oder zum Rekonfigurieren der mindestens einen austauschbaren und/oder rekonfigurierbaren Untereinheit (200).
System (800, 900) zum Verarbeiten eines thermoplastischen Textils (310) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Mittel (820, 910) zum Austauschen und/oder Rekonfigurieren der mindestens einen Untereinheit (200) einen Roboter-Aktuator umfassen, der zum Greifen und Verschieben der mindestens einen austauschbaren und/oder rekonfigurierbaren Untereinheit (200) konfiguriert ist.
System (800, 900) zum Verarbeiten eines thermoplastischen Textils (310) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 21 oder 22, das ferner mindestens eines der folgenden Mittel umfasst: a. Mittel zum automatischen Bereitstellen des zu verarbeitenden thermoplastischen Textils (310); b. Mittel zum Erwärmen der Form (100, 400, 500, 600, 700), der mindestens einen austauschbaren und/oder rekonfigurierbaren Untereinheit (200) und/oder des zu verarbeitenden thermoplastischen Textils (310); c. Mittel zum Aufbewahren (810) einer Vielzahl von austauschbaren und/oder rekonfigurierbaren Untereinheiten (200); d. Rapid-Prototyping-Mittel zum Herstellen und/oder Modifizieren der mindestens einen austauschbaren und/oder rekonfigurierbaren Untereinheit (200) auf Anforderung vor und/oder während des Systembetriebs; e. Mittel zum Bereitstellen eines Trennmaterials (330) zwischen dem thermoplastischen Textil (310) und einer Oberfläche der Form (100, 400, 500, 600, 700) und/oder zwischen dem thermoplastischen Textil (310) und einer Oberfläche der mindestens einen austauschbaren und/oder rekonfigurierbaren Untereinheit (200); und f. Mittel zur Bereitstellung eines Ablösemittels auf einer Oberfläche der Form (100, 400, 500, 600, 700) und/oder einer Oberfläche der mindestens einen austauschbaren und/oder rekonfigurierbaren Untereinheit (200).