專利名稱：制造聚合物制品的方法和由此形成的聚合物制品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制造聚合物制品的方法和由此制得的制品，并且特別 涉及制造聚合凝膠制品的方法和由此制得的制品。相關申請本發(fā)明在此要求2005年12月23日提交的美國臨時專利申請 60/753,871號和2006年2月28日提交的美國臨時專利申請60/777,292 號的優(yōu)先權，兩者在此都通過全文引用的方式包括到本文中。
背景技術：
許多經常使用的物體包含讓人摸起來很硬和/或在與人體相鄰布 置時，尤其是在重復運動時導致摩擦的材料。通常認為使這類物體的 身體接觸區(qū)域盡可能的柔軟，以使得對使用者而言它們的使用更加舒 適是必要的，例如，通過降低壓力和/或摩擦。在此使用的"身體接觸" 是指接觸使用者的皮膚和/或衣服。已經進行了許多嘗試以使得這類物 體或這類物體的身體接觸區(qū)域對使用者而言更加舒適。例如，相對硬 的剃刀和牙刷手柄已經提供了較軟材料的區(qū)域，包括布置具有"鰭狀 (fms)"的較軟區(qū)域，其在厚度尺寸較薄時更容易彎曲。發(fā)刷已經具有 布置在其硬手柄周圍的相對軟的聚合物材料護套。皮箱、背包、公文 包和錢包的把手已經具有相對粗的設軟墊的把手。本領域存在制造聚合物制品的改進方法的需要。發(fā)明概述在本發(fā)明的一個實施方案中涉及了模制制品的方法。所述方法包 括選擇含上表面的第一模具部，所述上表面包含凹進區(qū)域，所述凹進區(qū)域包含置于其中的多個模具單元；在模具的上表面上布置阻擋層， 所述阻擋層包含熱塑性彈性體(TPE)材料；將第一部分聚合凝膠前體分 配至阻擋層上；將穩(wěn)定層置于聚合凝膠前體上，且在凝膠前體和穩(wěn)定 層之間形成界面；當向與界面相鄰的穩(wěn)定層施加壓力時，使界面前移 直至凝膠前體被穩(wěn)定層覆蓋；封閉模具；由凝膠前體形成聚合凝膠； 以及移除片，所述片包含通過聚合凝膠相互連接的多個模制品。所述 方法可以包括從片中釋放模制品。所述方法還可以包括在分配第一部 分聚合凝膠前體之前，在阻擋層上布置織物層。所述方法還可以包括-在放置阻擋層之前，在第一部分凝膠前體上布置織物層；在第一部分 凝膠前體上布置織物層，在織物層上布置第二部分凝膠前體。還可以 在穩(wěn)定層和/或織物層上布置粘合劑材料。所述聚合層和穩(wěn)定層可以具 有各自的粘合強度，并且穩(wěn)定層的粘合強度要小于聚合層的粘合強度。 所述阻擋層可以包含支撐層，并且可以以支撐層與模具上表面相鄰的 方式將阻擋層布置在模具上。阻擋層和/或穩(wěn)定層可以包括相對的表面， 能夠將剝離劑布置在相對表面的一個或兩個面上。所述剝離劑能夠被 布置在與凝膠前體相鄰的阻擋層和/或穩(wěn)定層的表面上。另一個實施方案涉及通過前述方法形成的制品。另一個實施方案涉及使用這類制品的方法，并且可以包括將穩(wěn)定 膜從制品上手動移除，并將聚合凝膠粘附到表面上。另一個實施方案涉及鞋墊(shoe insert)。所述鞋墊可以包含熱塑 性彈性體(TPE)阻擋層；具有硬度為約30肖氏(Shore)000 約75肖氏 00的聚合凝膠層；與聚合凝膠層相鄰且與阻擋層相對布置的穩(wěn)定層。 所述TPE可以選自熱塑性聚氨酯(TPU)、有機硅以及包含至少一種前述 物質的組合。阻擋層可以包含支撐層，并且可以將TPE布置到支撐層 上，與聚合凝膠相鄰。剝離劑可以布置于聚合凝膠和穩(wěn)定層之間。所 述剝離劑可以置于與聚合凝膠層相鄰的穩(wěn)定層的表面上。聚合凝膠層 可以包含熱塑性聚氨酯?；钚詣┛梢灾糜谧钃鯇又校龌钚詣┛梢赃x自銀、托萘酯(tolnafate)、十一碳烯酸、烯丙胺類、氯、銅、碳酸 氫鈉、奧麥丁鈉(sodium omadine)、奧麥丁鋅(zinc omadine)、吡咯類、 和包含至少一種前述物質的組合。聚合凝膠可以具有足以粘附到鞋子 內表面的粘合強度。在另一個實施方案中，所述鞋墊包含熱塑性彈性體阻擋層，所 述阻擋層包含活性劑；聚合凝膠層；與聚合凝膠層相鄰且與阻擋層相 對布置的穩(wěn)定層。所述活性劑可以選自銀、托萘酯、十一碳烯酸、烯 丙胺類、氯、銅、碳酸氫鈉、奧麥丁鈉、奧麥丁鋅、吡咯類、和包含 至少一種前述物質的組合。所述TPE可以選自熱塑性聚氨酯(TPU)、有 機硅和包含至少一種前述物質的組合。阻擋層能包含支撐層，且TPE 可以置于支撐層上，與聚合凝膠相鄰。聚合凝膠層具有約30肖氏000 約75肖氏00的硬度。剝離劑可以置于聚合凝膠和穩(wěn)定層之間。剝離 劑可以置于與聚合凝膠層相鄰的穩(wěn)定層的表面上。所述聚合凝膠層可 以包含熱塑性聚氨酯。聚合凝膠可以具有足以粘附到鞋子內表面的粘 合強度。通過下面的附圖和詳細描述對上述的和其它的特征進行示例性說明。


現(xiàn)在參考附圖，其為示例性實施方案，其中類似元素具有相同的 編號圖1為能夠在根據本發(fā)明的方法中使用的示例性模具的透視圖；圖2為圖1中所示模具的一部分的放大透視圖；圖3為圖1中所示模具穿過線3-3的截面示意圖；圖4顯示了將阻擋層應用到圖3中所示的模具；圖5顯示了將凝膠前體應用到圖4中所示的阻擋層；圖6顯示了將穩(wěn)定層應用到圖5中所示的凝膠前體；圖7顯示了將圖5和6中所示凝膠前體上的穩(wěn)定層前移的方法；圖8顯示了用穩(wěn)定層覆蓋凝膠前體； 圖9顯示了正在封閉的模具；圖IO顯示了封閉后的模具和凝膠前體的聚合；圖11顯示了從模具中取出后，包含模制單元的材料片；圖12為示例性鞋跟墊的俯視圖；圖13為圖12的鞋跟墊穿過線13-13的截面圖；圖14為圖12的鞋跟墊穿過線13-13的截面圖，其顯示了穩(wěn)定層 從粘合劑層的剝離；圖15為根據本發(fā)明的具有聚合凝膠手柄墊的示例性硬牙刷手柄的 俯視圖，其將顯示在剖視圖中；圖16為圖15的手柄墊的截面圖；圖17為圖15的手柄墊的截面圖，其顯示了穩(wěn)定層從聚合凝膠的剝離；圖18為硬牙刷手柄穿過線18-18的截面圖，其顯示了被粘附到硬手柄凹進處的聚合凝膠襯墊；圖19為含凸緣的可供選擇牙刷手柄墊的截面圖；圖20為圖15中所示硬牙刷手柄的截面圖，其顯示了置于硬手柄凹進處聚合凝膠襯墊的凸緣。發(fā)明詳述本發(fā)明涉及制造聚合物制品的方法和由此制造的制品，尤其涉及 制造相對低硬度聚合物制品的方法。相對低硬度的聚合物材料可以非 常粘，使得它們很難或不能被用于商業(yè)加工技術如注射成型，因為所 述材料會粘附到模具上。另外，這類材料與包括其它聚合物材料的其 它材料相比，具有相對低的耐久性。因此，盡管相對低硬度的聚合凝 膠材料具有有利的柔韌性和柔軟性特性，但是其應用受到了限制。當將圖1 11結合在一起時，其表示了一種形成聚合凝膠制品的 示例性方法。本方法包括選擇合適的模具10以用于期望的產品，如圖 1 3所示，其可以包括相對的上表面和下表面12、 14。如圖所示，模具10可以包括在模具的上表面12中限定的凹進區(qū)域16，其從上表面 12凹進的深度為"D!"。應當理解，在此使用的術語"底"和"頂"和/或"上"和"下"，除非另外說明，僅僅是為了描述的方便，而不 是限制于任何一個位置或空間方位。而且，應當理解，此處的術語"第 一"、"第二"等不表示任何的順序、數量、或重要性，而是用于從 一種元素區(qū)分另一種元素，以及此處的術語"一"不表示對數量的限 制，而是表示存在至少一個提及的條目。而且，除非另有說明，在此 使用的技術和科學術語與本發(fā)明所屬領域的普通技術人員通常的理解 具有相同的意思。所述模具10包含36個在凹進區(qū)域16中限定的單個模具單元18， 每個模具單元與期望的最終模制品19的形狀和尺寸相對應，在此處其 為鞋跟墊。盡管在此為了方便以鞋跟墊來進行說明，但應當理解，可 以使用該方法對多種產品進行模制。36個單個模具單元18的每一個都 從上表面12凹進深度"D2"，其對應于最終模制品19的期望厚度。模具10還可以包含置于凹進區(qū)域16和模具10的周界"P"之間 的墊圈凹槽21，墊圈20能放于其中?；蛘?，墊圈20可以直接置于模 具10的上表面12上。墊圈20可以提供足以限制聚合物從模具10流 出的密封。墊圈20或模具IO可以包含周期性的開口 22以使得在成型 工藝中殘存的空氣從模具IO流出。例如，如圖所示，墊圈20能包含 開口 22。任選地，模具10能包含一個或多個對準導向裝置(registration guide)24c如圖4中所示，在選定合適的模具10以后，該方法可以包括將阻 擋層26置于模具10上。阻擋層24能夠作為片狀物質置于模具10上， 或作為涂層直接涂覆于模具上。當作為片24應用時，那么阻擋層24 能應用到模具上且與墊圈20物理接觸。當作為片應用時，接著阻擋層 26還可以包含與模具10中的對準導向裝置24相對應的對準導向裝置 (未示出)，這是為了幫助其與模具IO和隨后的層對齊。如果阻擋層26不是作為片布置，那么其能直接置于模具10的上表面12上。如果需要，可以使用剝離涂層以幫助阻擋層12從模具10的上表面12剝離。如圖5中所示，在阻擋層26置于模具IO的上表面12上以后，凝 膠前體28可以分配到阻擋層26上?？梢允褂枚喾N技術，例如但不限 于澆注、注射和/或類似技術將凝膠前體28置于阻擋層26上。分配凝膠前體28能包括將足量的凝膠前體倒入以填滿36個單個 模具單元18的每個單元，而不是象其它的方法如注射成型那樣注滿單獨的模具單元18。例如，其它的方法如注射成型可包括分別向每個模 具單元18中分配凝膠前體28。因此，使用該模具要求36個單獨的分 配步驟。與之相比，本方法可以包括向阻擋層26上僅分配一次凝膠前 體28，且凝膠前體28的單獨分配能夠提供足量的凝膠前體28以在單 次成型周期中形成所有的模具單元18。本方法與其它方法相比，以大 量的形式，而不是分別的分配凝膠前體28，能夠充分減少制造時間。如圖6中所示，在將凝膠前體28分配到阻擋層26上以后，穩(wěn)定 層30可以置于凝膠前體28上，例如作為片。如果模具10包含對準導 向裝置24，那么穩(wěn)定層30還可以包含相應的對準導向裝置(未示出)以 幫助其與模具10和任何的后續(xù)層對齊。布置穩(wěn)定層30到凝膠前體上 可以包含布置穩(wěn)定層30的一部分到凝膠前體28的一部分上，使得界 面32存在于凝膠前體28和穩(wěn)定層30之間。穩(wěn)定層30置于凝膠前體 28上，可以通過使用工具如輥子手動完成，如圖7中所示，或者該過 程可以自動化。通過對界面32后面的穩(wěn)定層30施加壓力，穩(wěn)定層30 的剩余部分可以前移到凝膠前體28的剩余部分上，且將界面32前移 直至穩(wěn)定層30覆蓋全部的凝膠前體28，如圖8所示。當前移穩(wěn)定層 30時壓力的施加基本上將凝膠前體28和穩(wěn)定層30之間生成的氣泡減 到最少。如圖9中所示，例如，能夠通過在穩(wěn)定層30上布置模具蓋10a來封閉模具。當模具10封閉時，凝膠前體28能夠流入由墊圈22限定的 模具10的所有區(qū)域，且所有殘存的空氣能夠通過墊圈開口 21流出模具。如圖10中所示，可以讓凝膠前體28于預定的時間周期(例如30 秒 5分鐘)在封閉的模具10中形成聚合凝膠29。如果需要，可以為各 種原因對模具施加壓力和/或真空，例如為了加快加工速度；為了提高 最終材料的質量；為了改變聚合凝膠的表面特性等。結果，本方法與 其它方法如注射成型相比，可以充分上減少用于生產多個模制品19的 總加工時間。另外，由于與其它方法相比，減少了用于分配凝膠前體 28的時間，因而有可能通過改變多種因素而增加固化速度，例如壓力、 溫度、催化劑濃度(當使用時)等。當所要形成的制品要求更多的界定如 底切(imdercut)等時，則在成型過程中使用壓力和/或真空是合乎期望 的。當使用真空成形或熱成型時，利用至少部分由多孔復合材料形成 的模具是合乎期望的，這使得在模制品中形成復雜花紋和表面圖案， 且消除了對模具中排氣孔的需要。這類多孔復合材料的一個實例為透 氣鋁，其可商購得自商標名稱為METAPORTM的產品。在固化以后，可以打開模具10，可以從模具IO中取出包含模制品 19的片32,如圖11所示。阻擋層26和穩(wěn)定層30的存在可以有助于 片32的處理，因為聚合凝膠29被層26、 30密封起來，當聚合凝膠29 具有粘結性能時，其能夠有利于密封，但是這將使其粘附到表面如模 具表面、使用者的手上等。片32包含位于阻擋層26和穩(wěn)定層30之間 的聚合凝膠29的多個比較薄的區(qū)域29a，且其與模制品19相互連接。 聚合凝膠的區(qū)域29可以包含與模具10的凹進區(qū)域16的深度"D,"相 對應的厚度"T,。為了減少浪費，能夠選擇凹進區(qū)域16的深度D, 盡可能的小，只要仍能使得凝膠前體28無約束的流入由墊圈22限定 的區(qū)域。因此，深度D,和厚度"T,能夠變化。模制品19可以從片32分離并通過經由阻擋層26、聚合凝膠區(qū)域29a和穩(wěn)定層30的切割(例如，模切等)相互分離。模制品19可以在聚 合凝膠區(qū)域29和29a之間和/或經由聚合凝膠區(qū)域29進行模切。當聚 合凝膠29具有粘結性能時，那么經由與聚合凝膠區(qū)域29a相鄰的聚合 凝膠區(qū)域29的一部分進行模切是合乎期望的，以使得模制元件19的 測面包含聚合凝膠暴露的區(qū)域。在模切過程中，穩(wěn)定層30的存在阻止 或最小化了聚合凝膠29和阻擋層26的收縮，因而與模具單元18的尺 寸相比，基本上保持了模制品19的尺寸。由于可以最小化模制品19 的收縮，因此可不必將收縮因素考慮到模具設計中，而這些是其它方 法所必須考慮的。任選地，能夠將層34置于任意兩個前述層之間，例如穩(wěn)定層30 和聚合凝膠29之間和/或聚合凝膠29和阻擋層26之間。還任選地，層 34還可以置于聚合凝膠29中，例如通過將凝膠前體28的第一部分置 于阻擋層26之上；在膠前體28的第一部分凝上布置層34;在層34上 布置凝膠前體28的第二部分。層34可以包含多種材料，所述材料包 括但不限于紙、織物、塑料膜等、以及復合材料和/或包含至少一種前 述物質的組合。層34還可以包含顏色、圖形和/或標記，包括花紋。當 層34包含織物層時，所述織物可以是針織物、機織物、非織造布、合 成物、非合成物以及包含至少一種前述物質的組合。布置織物層作為 層34是有利的，因為其能夠捕獲和分散氣泡，使得最終的模制品19 產生更好的外觀，否則所述氣泡會在層中或層間形成。而且，當其它 層由無色和/或透明材料形成時，置于層34上的顏色、設計和/或標記 可以穿過它們而傳播，出于美觀目的這是很有必要的，在圖15中做了 最好的顯示。另外任選地，可以使用層34代替穩(wěn)定層30。如果用層34代替穩(wěn) 定層30，那么其可以應用與上述關于穩(wěn)定層34相同的方式。在某些情況下，可以將模制品19粘附到各種表面上可能是合乎期 望的。因此，任選地，可以將粘合劑(未示出)置于最終模制品19的一個或多個表面上。還任選地，粘合劑可以置于和/或布置在層26、 28、 30和34的一個或多個表面上。例如，參考圖11，粘合劑可以置于面 30b上，且所述粘合劑可以被剝離層和/或支撐層(未示出)所支撐。 一些 可能的粘合劑可以包含壓敏粘合劑、熱塑性粘合劑等、以及包含至少 一種前述物質的組合。這類材料的一個實例是可得自于3M產品號為 7026的產品。在某些情況下，聚合凝膠29可以具有足夠的粘合強度以在缺少單 獨的粘合劑時能被粘附到表面。在此情況下，期望可以從聚合凝膠29 手動剝離穩(wěn)定層30。因此，任選地，穩(wěn)定層30能夠包含剝離涂層(未 示出)如有機硅，其被置于表面30a上，這能幫助穩(wěn)定層30從聚合凝膠 29手動剝離。多種材料可以用于前述方法中以制造前述模制品29。阻擋層26 可以包含能夠提供如下性能的任何材料當在其上施加作用力時，能 提供足夠的彈性而阻止撕裂和/或拉伸；足夠的結構完整性以形成預定 的形狀；以及能夠經受其將要使用的環(huán)境而不發(fā)生大量降解。還可以 選擇阻擋層26以易于處理聚合凝膠層，其在某些情況下能具有粘合劑 特性。因此，在成型以后，可以選擇阻擋層26以使其包含相對不粘的 表面和讓人體接觸相對柔軟的感覺。 一些可能用于阻擋層26的物質包 括聚烯烴、聚苯乙烯、PVC、膠乳橡膠、和熱塑性彈性體(TPEs)等、以 及包含至少一種前述物質的組合。 一些可能的TPE物質包括聚氨酯、 有機硅等、以及包含至少一種前述物質的組合。阻擋層26可以包含約 100% 約1500%的伸長率，更具體的約200% 約1000%，還更具體 的約300% 約700%。應當理解，使用的關于量的修飾語"大約"包 含聲明的值并具有上下文指定的意思(例如，包括關于具體量的測量的 誤差度)。阻擋層26可以為任意厚度。人們已經發(fā)現(xiàn)，出于實用目的，較薄 的層能夠提供改進的手感，而較厚的層能夠提供增強的耐久性。因此，為了預防阻擋層26中的刺穿，使用有可能最薄的層是合乎期望的。當
聚合層29是粘的時，刺穿阻擋層26可以暴露下面的聚合凝膠29的粘 性材料，使其難于處理。阻擋層26可以具有約0.2毫英寸(下文中稱為 "密耳") 約5密耳的厚度，更具體地為約0.5密耳 約3密耳，還 更具體地為約0.6密耳 約2密耳。
如上所述，在成型過程中，阻擋層26可以被作為一片材料來應用。 以片的形式，尤其當阻擋層相對薄時，隔離材料可以非常柔韌且在處 理過程中可非常容易地褶皺和/或折疊，這是不期望的。因此，阻擋層 26還可以包含支撐層(未示出)，這有助于處理所述材料。如果阻擋層 26包含這類支撐層，那么支撐層可以置為與模具10的上表面12相鄰， 阻擋層物質包覆且遠離上表面12,如果需要或必需，其能夠在模切之 前移去。
還如上所述，如果阻擋層26不是作為片來應用，那么其可以在成 型過程之中或之后作為材料的涂層來應用。如果在成型過程后應用， 那么在模具單元18形成后阻擋層可以置于聚合凝膠28上，通過例如 凃、噴、手動刷等。在成型過程中，當阻擋層26不是作為片來布置也 不是作為涂層來布置時，那么凝膠前體28可以直接置于模具10的上 表面12上，其可能需要在上表面12上使用剝離劑。
聚合凝膠29、 29a可以包含具有如下性能的任意聚合材料足夠 的結構完整性以形成預定的形狀，包含發(fā)泡聚合材料；足夠的柔軟性 和/或柔韌性以對人體提供舒適感；以及其能經受得住其將被使用的環(huán) 境而不大量降解。聚合材料可以包含熱固性聚合材料、彈性體聚合材 料、包括熱塑性彈性體材料的熱塑性材料、以及包含至少一種前述材 料的組合物。 一些可能用于聚合凝膠29、 29a的材料包含聚氨酯、有機 硅等、以及包含至少一種前述物質的組合。
凝膠前體28的形成能夠通過本領域普通技術人員已知的多種方法來進行。例如，聚氨酯凝膠的形成可以包含合適的預聚合前體物質的 反應，例如將多元醇和異氰酸酯在催化劑存在下進行反應。在一些實
施方案中，聚合凝膠29、 29a能夠具有足夠的粘合強度以粘附到選定的 表面(如鞋的內表面)。可以通過例如改變用于形成所述層的材料的硬度 來改變聚合凝膠29、 29a的粘合強度。另外，可以選擇聚合凝膠29、 29a的硬度以提供具有預定硬度的制品和/或制品的區(qū)域，使其能夠適 用于特定的減震和/或抗磨損應用。
聚合凝膠29、29a具有的硬度可以為約0.01肖氏00至小于或等于 約70肖氏A，更具體地小于70肖氏00，還更具體地小于60肖氏00。 在某些情況下，聚合凝膠29、 29a可能需要具有粘合劑的特性以便排除 使用單獨的粘合劑而將模制元件29粘附到期望的表面。在此情況下， 聚合凝膠可以包含約30肖氏000 約85肖氏00的硬度。此類相對低 硬度范圍的聚合凝膠材料能夠具有類似果凍的稠度。 一種可能具有這 類粘合劑特性的材料是具有約70肖氏00 約85肖氏00硬度的聚氨酯 凝膠，其能提供足夠的粘合強度以粘附到期望的表面，如鞋的內表面 或類似聚丙烯的硬塑料表面。聚合凝膠29和/或阻擋層26可以包含一 種或多種添加劑，例如但不限于改性劑、著色劑、穩(wěn)定劑、相轉移材 料、紫外線抑制劑、和/或活性劑以及包含至少一種前述物質的組合。 添加劑的濃度可以根據所述試劑所期望的效果而變化。
一種可能的相轉移材料可以包含相轉移微球(可在產品名Outlast 下獲得)，其包含在接近體溫時能夠改變相態(tài)的物質。因此，熱能能夠 儲存在阻擋層中，產生能夠感覺冷或熱的產品。
合適的活性劑能夠包含托萘酯、十一碳烯酸、烯丙胺類、氯、銅、 碳酸氫鈉、奧麥丁鈉、奧麥丁鋅、吡咯類、銀等、以及包含至少一種 前述物質的組合。例如，銀能提供抗真菌/抗菌效果。出于經濟和效率 的目的，當使用活性劑時，已經發(fā)現(xiàn)在阻擋層26中包含活性劑是有利 的。由于阻擋層26與聚合凝膠29相比相對薄，因此在阻擋層26中布置這類試劑與較厚層中相比，允許使用減少的試劑總量而達到類似的 有效濃度，因而降低了關于添加劑的成本。另外，在阻擋層26中布置 這類試劑要確保所述試劑置于制品的最外層，即身體接觸區(qū)域，而不 是遠離使用者的區(qū)域，這能增加試劑的效果。
在某些情況下，對于阻擋層、聚合凝膠層和穩(wěn)定層的每層使用無 色材料可能是合乎需要的，其能滿足美學原因的需要。例如，使用無 色的鞋墊可能是合乎需要的，尤其是在女士鞋子中，其有時是露腳趾 或露腳后跟的。
穩(wěn)定層30可以包含一種具有如下性能的材料能夠在加工過程之
中或之后基本上最小化阻擋層26、凝膠前體28和/或聚合凝膠29的收 縮率；能夠為聚合凝膠29提供支撐；以及能夠有助于聚合凝膠29和 阻擋層26的處理。穩(wěn)定層30可以包含與聚合凝膠29相比基本上無彈 性的任何材料，以便可以在加工過程之中或之后為片32和/或模制品 19提供尺寸穩(wěn)定性。 一些可能用于穩(wěn)定層30的材料包括，但不限于織 物、紙、塑料(例如，聚酯、聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)等)、金屬、鍍金 屬的塑料等、以及包含至少一種前述物質的組合。 一種可能的材料為 取向聚酯膜，其從多種來源和在多種不同產品名稱(例如，Mylar⑧)下商 業(yè)獲得。穩(wěn)定層30可以包含約0.2密耳 約IO密耳的厚度，更具體的 約0.5密耳 約5密耳，還更具體的約l密耳 約2密耳。
前述的方法和材料可以有助于制造聚合物制品和/或制品的局部， 其對于美學和/或最小化磨損和/或摩擦是合乎需要的。所述方法可以用 于形成聚合物制品和/或制品的局部，所述制品包含任意的尺寸、厚度 或幾何形狀。可以選擇所述制品和/或制品局部的尺寸、厚度、幾何形 狀、柔軟性、和粘合強度以優(yōu)化其設計條件。其中前述聚合物材料可 以用于制品的實例包括但不限于個人護理用品如發(fā)刷、牙刷和剃刀的 手柄；醫(yī)療裝置如面罩、拐杖和石膏模；家庭用品如掃帚的手柄；用 于行李箱、背包、公文包和錢包的帶；衣服如單車短褲、內衣和鞋；有用的物品如鼠標墊、鍵盤手墊；用于生活消費品如瓶子和/或箱子的 把手和/或帶、衣物清洗劑把手；體育用品裝備和附件如球拍手柄、球 棒柄、釣竿柄、槍、以及自行車車把把套等。另外，所述制品可以包 含標記如帶有顏色、花紋和/或圖案等的標簽。圖12 14顯示了示例性制品(鞋跟墊40(下文中為"跟墊"))，其 可以使用前述方法和材料形成。跟墊40可以包含相對的上表面和下表面40a、 40b。在本示例性實施方案中，跟墊40可以包含約1/8英寸的 厚度。阻擋層30可以布置為與聚合凝膠層29相鄰，且穩(wěn)定層30可以 置于凝膠層29與阻擋層26相對的側面上。如果需要，跟墊40可以含 有置于阻擋層26中的抗真菌劑。在一個示例性實施方案中，阻擋層26 可以包含活性劑如銀，以預防和/或治療運動員的腳部疾病。 一種包含 這類活性劑的可能的阻擋層26為Vacuflex 18411，其可得自Omniflex， Inc。在一個示例性實施方案中，聚合凝膠層29可以包含足夠的粘合強 度以使其粘附到表面，如鞋的內表面。因此，穩(wěn)定層30能夠任選地包 含一種置于表面30a上的剝離涂層(未示出)，如有機硅，其能有助于將 穩(wěn)定層30從聚合凝膠29手動剝離，從而暴露聚合凝膠29以使其粘附 到表面。在另一個示例性實施方案中，粘合劑(未示出)可以置于穩(wěn)定層30 的表面40b上以使得跟墊40被粘附到表面，如鞋的內表面。這樣的選 擇可能是有用的，例如，如果穩(wěn)定層30在表面30a上不包含剝離涂層 的話。圖15 18顯示了另一個示例性制品，其是一個包含襯墊42(下文 中為"手柄墊")的大體較硬的牙刷手柄41，所述襯墊能夠使用前述方 法和材料形成。手柄墊42包含與下表面42b相對的上表面42a。手柄 墊42可以包含約1/8英寸 3/8英寸的厚度。在本示例性實施方案中，手柄墊42可以包含與聚合凝膠層29相鄰布置的阻擋層26、在與阻擋 層26相對的聚合凝膠層29的一個側面上布置的織物層34、和與織物 層相鄰且與凝膠層29相對著布置的穩(wěn)定層30。在本示例性實施方案中， 織物層34和穩(wěn)定層30之間可以布置粘合劑。如果需要，所述手柄墊 42可以包含置于阻擋層26中的抗真菌劑，這如同前面的實施方案。如 圖18所示，能夠將手柄墊置于大體較硬的牙刷手柄41中。圖19 20顯示了另一個示例性制品，其為牙刷手柄41'，所述牙 刷手柄包含用于接收手柄墊凸起部分的槽。手柄墊42'包含與前面實施 方案相同的材料，且另外包含置于襯墊周圍的凸緣42a。如同在前面的 實施方案中，手柄41可以包含設置以接收手柄墊42的凹口 (未示出)， 包括用于接收凸緣42a的槽(未示出)。將手柄墊42置入牙刷手柄41中， 可以包括將凸緣42a置入槽中，且將主體部分置入凹口中。如果需要進 一步保護手柄墊41，則能將穩(wěn)定層30從織物層34剝離，以及手柄墊 42能夠被置于凹口中并使用粘合劑粘附在凹口中，如圖20所示。下面的非限制性實施例將進一步說明在此描述的各個實施方案。實施例 實施例1用于鞋的無色、透明的自粘跟墊的形成選擇使用限定有36個跟墊的金屬模具。所述模具包含約0.020" 的凹進區(qū)域，以及模具邊緣的周界和凹進區(qū)域都用墊圈間隔分開。36 個模具單元的每個的尺寸為約4英寸x約1/2英寸，且所述模具單元的 深度一致。將模具預熱至約150下，并將阻擋層作為片置于模具的上表面上。 所述阻擋層為Vacuflex 18411(可得自Omniflex， Inc.),其為無色、透 明聚氨酯膜，厚度約0.75密耳，伸長率約400% 約500%，其被支撐 在厚度約1.5密耳的聚乙烯支撐層上。將阻擋層置于模具的上表面上，以使聚乙烯層面對模具且聚氨酯膜避開模具。制備大約243克(gm)的凝膠前體并手動傾倒于阻擋層上。所述 凝膠前體是熱固性聚氨酯凝膠體系，得自Isotec International的WE 369-1，且使用基于凝膠前體重量的大約0.02重量百分比(wt%)來制 備。未向凝膠前體中添加顏料。在凝膠前體的一部分上布置一片穩(wěn)定膜。所述穩(wěn)定膜為一片 Hostaphan 2000 2SLK (可得自三菱(Mitsubishi)),其為在一個表面上具 有有機硅剝離劑的聚酯膜。所述膜的厚度約2密耳。在凝膠前體上布置穩(wěn)定膜以使涂覆有有機硅剝離劑的膜表面與凝膠前體接觸。向位于 凝膠前體和穩(wěn)定膜之間的界面后面的穩(wěn)定膜施加手動壓力，使在凝膠前體上的穩(wěn)定膜前移直至凝膠前體的整個表面被穩(wěn)定膜覆蓋。封閉模具并加壓至約25磅每平方英寸(psi)。大約4分鐘后，打開 模具并將含36個模制跟墊的無色、透明片從模具中手動移出。所述片 能夠從模具中手動移出而不會粘附到模具表面或操作者的手上。將用于阻擋層的聚乙烯支撐/載體層除去，然后沿著36個跟墊的 每個的周界對片進行模切。所述片能夠被模切而不會粘附到模切機上， 這是聚酯層和阻擋層提供了穩(wěn)定性的結果。然后將模制跟墊從片中移 出。每個模制、模切跟墊的尺寸為約4英寸X1.3英寸。所述模制鞋墊 是易彎曲、柔韌、無色且透明的，且其與單個的跟墊模具尺寸相比， 顯示了很小的收縮率。為了將跟墊應用到鞋子內部，將聚酯層從跟墊手動除去，因而暴 露下面的聚氨酯凝膠。聚氨酯凝膠靠著鞋子內部布置。所述聚氨酯凝 膠非常粘，使得其在缺少單獨的或添加的粘合劑條件下能夠粘附到鞋后跟的內表面。所述跟墊由于阻擋層的存在而不會粘附到使用者的腳 上，其靠著使用者的腳后跟提供平滑的表面。聚氨酯凝膠為非常柔軟 且柔韌的，且聚氨酯阻擋層隨著凝膠的運動而彎曲。由于跟墊為無色 且透明的，因此不經意的觀察者是看不到它的。實施例2用于女士露跟型鞋的無色、透明的自粘跟帶襯墊(heel strap insert) 的形成選擇使用包含140個模具單元且每個單元用于限定跟帶襯墊的金 屬模具。所述模具包含約0.020"的凹進區(qū)域，以及模具邊緣的周界和 凹進區(qū)域都用墊圈間隔分開。140個模具單元的每一個的尺寸為約3.0 英寸x約0.3125英寸。在本實施例中使用的材料和方法與實施例1中所 使用的相同。每個模制、模切跟帶襯墊的尺寸為約3.01英寸X約0.3225英寸。 因而，所述模制跟帶襯墊與單個的跟帶襯墊模具尺寸相比，顯示了很 小的收縮率。模制跟帶襯墊是易彎曲、柔韌、無色且透明的。將聚酯 層從跟帶襯墊手動除去，暴露下面的聚氨酯凝膠，所述聚氨酯凝膠非 常粘，使其在缺少單獨的或添加的粘合劑條件下能夠粘附到露跟型女 鞋帶的內表面。跟墊由于阻擋層的存在而不會粘附到使用者的腳上， 其靠著使用者的腳后跟提供平滑的表面。聚氨酯凝膠非常柔軟且柔韌， 且阻擋層隨著凝膠的運動而彎曲。由于跟墊透明，因此不經意的觀察 者是看不到它的。實施例3用于硬牙刷手柄的有色、自粘襯墊的形成選擇使用限定50個牙刷手柄墊的金屬模具。所述模具包含一個約 0.020"的凹進區(qū)域，以及模具邊緣的周界和凹進區(qū)域都用墊圈間隔分 開。50個模具單元中每個模具單元的尺寸如下長約4英寸，寬約1/8 英寸 約3/8英寸。模具單元的深度約1/8英寸 約3/8英寸。除了向凝膠前體中添加約0.4 wty。的化學染料(可得自Pat Products的Blue TR R印liplast 67798)以外，在本實施例中使用的材料和方法與實施例1 中所使用的相同。每個模制、模切牙刷手柄的尺寸為約4.25英寸X約0.625英寸。生成的單個模制牙刷手柄墊為藍色、透明、易彎曲且柔韌的物質， 其與單個的牙刷手柄模具單元的尺寸相比，顯示了很小的收縮率。將Hostaphan聚酯膜從牙刷手柄墊上手動除去，從而暴露下面的 藍色聚氨酯凝膠。聚氨酯凝膠非常粘，使得其在缺少單獨的或添加的 粘合劑條件下可粘附到硬牙刷手柄的凹進區(qū)域。藍色的手柄墊滿足了 使用者的美觀要求。手柄墊部分要厚于牙刷手柄硬部分的凹進區(qū)域深度。因此，手柄 墊部分相對于硬手柄表面要高。聚氨酯凝膠非常軟且柔韌，且阻擋層 會隨著凝膠的運動而彎曲。所述聚氨酯隔離膜的表面為使用者的手提 供了平滑的表面。在聚氨酯隔離膜中的抗真菌劑/抗菌劑提供了防護以 阻止在高濕浴室環(huán)境中細菌/真菌的產生。實施例4用于硬牙刷手柄的有色、帶圖案的自粘襯墊的形成 在本實施例中使用的模具和材料與實施例3中所使用的枏同。在 將凝膠前體置于阻擋層上以后，將織物層作為片置于凝膠前體的一部 分上。所述織物具有多種顏色和圖案。向凝膠前體和織物層的界面后 面的織物層手動施加壓力，此時，織物層在剩余暴露的凝膠前體上前 移，直至織物層覆蓋整個凝膠前體表面。將壓敏粘合劑置于織物層上。所述壓敏粘合劑為來自3M編號為 950的產品。將一片Hostaphan 2000 2SLK穩(wěn)定膜置于壓敏粘合劑上，使有機硅 剝離劑與壓敏粘合劑接觸。封閉模具并加壓至約25磅每平方英寸(psi)。大約4分鐘后，打開 模具并將含模制牙刷手柄墊的帶圖案的片從模具中手動取出，按照前 面實施例中方式進行模切。牙刷手柄墊為易彎曲且柔韌的物質，其與單個的牙刷手柄模具單 元的尺寸相比，顯示了很小的收縮率。將Hostaphan聚酯膜從牙刷手柄墊上手動除去，從而暴露下面的 置于織物層上的壓敏粘合劑，且因此手柄墊被粘附到硬牙刷手柄的凹 進區(qū)域。透過IsotecGel和Vacuflex膜能看見織物的圖案，因而滿足了 使用者的美觀要求。本發(fā)明內容的方法能夠包含一個或多個下列優(yōu)點l)在與聚合凝 膠層相對的側面上使用相對薄的阻擋層和釋放層，使得相對低硬度的 聚合物材料能在成型裝置中由裝置操作者進行處理而不會粘附到裝置 上和/或操作者身上；2)相對薄的阻擋層的使用降低了添加劑使用的總 量，其降低了成本；3)相對薄的阻擋層的使用使得相對低硬度的聚合物 材料被模制成多種形狀、尺寸、不透光度并形成其橫截面具有不同尺 寸、形狀和不透光度的制品；4)穩(wěn)定層的使用減少和/或消除了凝膠前 體、聚合凝膠和/或阻擋層在加工過程之中或之后的收縮率；5)當使用 聚氨酯凝膠時，本方法能提供無色、透明的制品而不是如通常的聚氨 酯暴露在紫外線能量以后的黃色。盡管已經參考示例性實施方案對本發(fā)明內容進行了描述，但應當 理解，本領域技術人員可完成各種變化以及使用等價物代替其要素而 不背離本發(fā)明內容的范圍。另外，可以根據本發(fā)明的教導以及特定的情況或材料作出各種修改而不背離本發(fā)明的本質范圍。因此，不能將 本發(fā)明內容限制為為了預期的最佳模式而實施本發(fā)明內容所公開的具 體實施方案，而應當將本發(fā)明內容包括落入附屬權利要求書范圍內的 所有實施方案。
權利要求
1.一種模制制品的方法，其包括選擇包含上表面的第一模具部，所述上表面包含凹進區(qū)域，所述凹進區(qū)域包含多個置于其中的模具單元；將阻擋層置于模具的上表面上，所述阻擋層包含熱塑性彈性體(TPE)材料；將聚合凝膠前體的第一部分分配到所述阻擋層上；將穩(wěn)定層置于所述聚合凝膠前體上，并在所述凝膠前體和所述穩(wěn)定層之間形成界面；在向與所述界面相鄰的穩(wěn)定層施加壓力的同時使所述界面前移，直至所述凝膠前體被所述穩(wěn)定層覆蓋；封閉模具；由所述凝膠前體形成聚合凝膠；以及取出包含由聚合凝膠層相互連接的多個模制品的片。
2. 如權利要求1所述的方法，其包括從所述片剝離所述模制品。
3. 如權利要求l所述的方法，其包括在分配所述聚合凝膠前體 的第一部分之前，將織物層置于阻擋層上。
4. 如權利要求l所述的方法，其包括在布置穩(wěn)定層之前，將織物層置于所述凝膠前體的第一部分上； 將織物層置于所述凝膠前體的第一部分上；以及 將凝膠前體的第二部分置于所述織物層上。
5. 如權利要求4所述的方法，其包括將粘合劑材料置于穩(wěn)定層 和/或織物層上。
6. 如權利要求l所述的方法，其中所述聚合層和所述穩(wěn)定層各自具有粘合強度，且所述穩(wěn)定層的粘合強度小于所述聚合層的粘合強度。
7. 如權利要求l所述的方法，其中所述阻擋層包含支撐層，并且 所述方法包括以支撐層與模具上表面相鄰的方式將所述阻擋層置于 所述模具上。
8. 如權利要求1所述的方法，其中所述阻擋層和/或所述穩(wěn)定層包 含相對表面，且將剝離劑置于所述相對表面中的一個或兩個表面上。
9. 如權利要求1所述的方法，其包括將所述剝離劑置于與所述 凝膠前體相鄰的阻擋層和/或穩(wěn)定層的表面上。
10. —種由權利要求1的方法形成的制品。
11. 一種使用權利要求IO的制品的方法，包括將穩(wěn)定膜從制品 上手動除去，并將聚合凝膠粘附到表面。
12. —種鞋墊，其包括 熱塑性彈性體(TPE)阻擋層；硬度為約30肖氏000 約75肖氏00的聚合凝膠層；以及布置為與所述聚合凝膠層相鄰并與所述阻擋層相對的穩(wěn)定層。
13. 如權利要求12所述的鞋墊，其中所述TPE選自熱塑性聚氨 酯(TPU)、有機硅以及包含至少一種前述物質的組合。
14. 如權利要求12所述的鞋墊，其中所述阻擋層包含支撐層，所 述TPE被置于所述支撐層上且與聚合凝膠相鄰。
15. 如權利要求12所述的鞋墊，其包括置于聚合凝膠層和穩(wěn)定層 之間的剝離劑。
16. 如權利要求15所述的鞋墊，其中所述剝離劑被置于與聚合凝膠層相鄰的穩(wěn)定層的表面上。
17. 如權利要求12所述的鞋墊，其中所述聚合凝膠層包含熱塑性 聚氨酯。
18. 如權利要求12所述的鞋墊，還包括置于阻擋層中的活性劑。
19. 如權利要求18所述的鞋墊，其中所述活性劑選自銀、托萘 酯、十一碳烯酸、烯丙胺類、氯、銅、碳酸氫鈉、奧麥丁鈉、奧麥丁 鋅、吡咯類和包含至少一種前述物質的組合。
20. 如權利要求12所述的鞋墊，其中所述聚合凝膠具有足以粘附 到鞋子內表面的粘合強度。
21. —種鞋墊，其包括熱塑性彈性體阻擋層，所述阻擋層包含活性劑； 聚合凝膠層；以及布置為與所述聚合凝膠層相鄰且與所述阻擋層相對的穩(wěn)定層。
22. 如權利要求21所述的鞋墊，其中所述活性劑選自銀、托萘 酯、十一碳烯酸、烯丙胺類、氯、銅、碳酸氫鈉、奧麥丁鈉、奧麥丁 鋅、吡咯類和包含至少一種前述物質的組合。
23. 如權利要求21所述的鞋墊，其中所述TPE選自熱塑性聚氨 酯(TPU)、有機硅以及包含至少一種前述物質的組合。
24. 如權利要求21所述的鞋墊，其中所述阻擋層包含支撐層，且 所述TPE被置于所述支撐層上，與聚合凝膠相鄰。
25. 如權利要求21所述的鞋墊，其中所述聚合凝膠層具有約30 肖氏000 約75肖氏00的硬度。
26. 如權利要求21所述的鞋墊，其中所述剝離劑被置于聚合凝膠 和穩(wěn)定層之間。
27. 如權利要求21所述的鞋墊，其中所述剝離劑被置于與聚合凝 膠層相鄰的穩(wěn)定層的表面上。
28. 如權利要求21所述的鞋墊，其中所述聚合凝膠層包含熱塑性 聚氨酯。
29. 如權利要求21所述的鞋墊，其中所述聚合凝膠具有足以粘附 到鞋子內表面的粘合強度。
全文摘要
本發(fā)明在此提供了低硬度聚合凝膠制品及其制造方法。
文檔編號A43B13/38GK101404907SQ200680053289
公開日2009年4月8日 申請日期2006年12月23日 優(yōu)先權日2005年12月23日
發(fā)明者理查德·B·?？怂? 理查德·M·懷納 申請人:寶立沃克斯公司