專利名稱：透氣防水性鞋底插件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透氣防水性鞋底插件。
背景技術(shù)：
已知腳部排汗效果最好的部分是腳底。因此，排汗產(chǎn)生的濕氣累積最嚴重的鞋子區(qū)域是腳底和鞋底之間的界面。這樣，濕氣使空氣飽和產(chǎn)生汗液并且大部分凝聚、停滯在腳墊上。僅邊緣部分的由排汗產(chǎn)生的濕氣擴散到鞋幫側(cè)并從中排出(如果鞋幫側(cè)可透氣的話)。在橡膠鞋底的鞋子中，腳底區(qū)域的這種腳汗停滯效應(yīng)特別明顯；在這種情況下，實際上由于鞋底的整體防水性阻礙了水汽透過鞋底。眾所周知，腳底區(qū)域的汗液停滯使得穿鞋者產(chǎn)生不舒服的感覺，成為細菌培養(yǎng)物生長的優(yōu)先位置，導(dǎo)致明顯臭味。因此，人們普遍認為需要消除排汗產(chǎn)生的濕氣在鞋子腳底區(qū)域的停滯。意大利專利第1232798號中公開了滿足該需求的首次嘗試方案。該專利公開的內(nèi)容包括將橡膠鞋底分成兩層，底層具有穿透的微孔，其間設(shè)置半滲透性膜將兩層沿周邊連接，以避免水的滲入，從而得到不可滲透液態(tài)水但可滲透水蒸汽的鞋底。為簡單起見，下文將不可滲透液態(tài)水但可滲透水蒸汽的性質(zhì)稱為防水透氣性。意大利專利第1232798的發(fā)明人教導(dǎo)使用的半滲透性膜是例如W. L.戈爾公司(W. L. Gore)的美國專利第4，187，390號和第4，194，041號或BHA技術(shù)公司(BHA Technologies)的美國專利第6，228，477中描述的類型。通過膨脹型聚四氟乙烯e-PTFE提供這類膜，其厚度通常為15_70微米，并且是防水透氣的。其微結(jié)構(gòu)用存在的致密區(qū)域(稱為結(jié)點)表征，所述結(jié)點由細長的長絲(稱為原纖維)互相連接。最初為軍用部門所有的半滲透性膜已在服飾和鞋子領(lǐng)域中開發(fā)并使用，以避免服飾部件中因排汗導(dǎo)致的水蒸汽積累，并提供具有防水透氣性襯墊的鞋幫的鞋子。由于服飾和鞋子方面的市場一直需要柔軟舒適的部件，在所述應(yīng)用中迫切需要保證所述膜(應(yīng)理解為功能層)具有這些特征。這種需求已發(fā)展為事實上的技術(shù)偏見，必須使用厚度很小的膜以使該膜可以用支承物和/或美觀修飾材料(如織物或皮革)層疊，從而得到柔性提高、易于彎曲、柔軟、表面光滑、具有可壓縮性和延伸性以及每單位表面重量輕的修飾層疊體。然而，提供這些膜的薄膜實際上因為其厚度很小而導(dǎo)致機械強度差。實際上，應(yīng)注意主要由與所述膜相連的織物或支承物層的特性而導(dǎo)致層疊體的阻抗值。
具體地，上述用來提供所述膜的聚合材料的可用薄膜的厚度通常為15-70微米， 對薄膜的抗穿透性加以限制，即小于5N。術(shù)語“抗穿透性”表示根據(jù)ISO 20344-2004標(biāo)準(zhǔn)第5. 8. 2章所述的方法，與安全鞋 ffi^WllJ^Ii/ ^ " (Determination of the penetration resistance of the sole)進行測試得到的性質(zhì)。這種受限的機械抗穿透性引導(dǎo)意大利專利第1232798號的發(fā)明人通過限制所述膜朝向的鞋底中的孔直徑來阻止所述膜與外界物體接觸。但是，已證實該方案大幅限制了能透氣的鞋底面積。同一申請人在意大利專利第1282196號公開的內(nèi)容提出了旨在克服這些缺陷的方案。該專利描述了一種鞋，其具有由彈性體制備的鞋底，所述鞋底設(shè)置有通孔并且包括中底，中底包括疊置在保護層上的防水透氣性膜，保護層優(yōu)選由經(jīng)過處理而斥水的氈材制備。雖然所述保護層不是防水的，不可能用鞋底來直接密封中底，但可以使用在防水透氣性膜和所述鞋底之間提供密封橋接的周邊防水元件。雖然該發(fā)明使得所述膜能有效地防止外來物體的滲透，但仍有一些可以改進的方具體地，為了達到有效的保護，所述保護層與所述膜的連接必須以緊密粘合的方式進行。出于這一目的，使用的粘合劑和膠雖未完全覆蓋所述膜的整個表面，但限制了其作用部位的透氣部分。此外，盡管所述保護層本身是透氣的，但它仍是水蒸汽經(jīng)中底從鞋內(nèi)到鞋外通過時的障礙。在鞋子的使用過程中，當(dāng)保護層逐漸喪失斥水特性并且因此容易被經(jīng)踏面中孔洞吸收的水和/或泥漿或其它類型的污物浸漬時，該缺點變明顯，影響其透氣性。上述提出的方案中都存在的一個缺陷是使用中中底在走路時受到不斷的撓曲和牽拉，容易導(dǎo)致所述膜逐漸磨損和撕裂，因而導(dǎo)致鞋底喪失防水性。為了消除這一缺陷，意大利專利第U82196號提供了具有間隔足夠而不影響其結(jié)構(gòu)強度的小孔(例如尺寸為1. 5-2. 0毫米)的鞋底。鞋底以這種方式對中底提供足夠的剛性支撐，以對抗(contrast)膜的撕裂。但是，水蒸汽可以透過的鞋底部分實際上受限于設(shè)置的孔洞的數(shù)量和窄度。同一申請人的意大利專利第13349 號中描述了旨在平衡對抗膜撕裂的需求和使得排汗產(chǎn)生的水蒸汽通過鞋底有效排出的需求的另一個方案。該專利公開了一種鞋底，其具有包括支承層的結(jié)構(gòu)，所述支承層(至少在一個宏觀部分(macroportion)中)由網(wǎng)、氈材或其它分散穿孔的材料制成。由防水且可透過水蒸汽的材料制成的膜設(shè)置在支承層的上方區(qū)域，從而至少覆蓋其所述宏觀部分。此外，由聚合材料制成的鞋底與至少一個通過所述宏觀部分的大孔(macrohole) 相連，從而在所述宏觀部分的周邊對所述膜和所述支承層形成密封。
該專利還公開了用以下方法來構(gòu)建所述膜，通過用保護層和例如尼龍網(wǎng)與防水透氣性膜緊密結(jié)合制備的抗撕裂層強化所述膜。用例如Kevlar織物制備的高強度層來強化所述膜也是已知的。因此，大孔的存在能限定出適于熱交換以及適于水蒸汽與鞋外部進行交換的大的膜表面；同時通過支承層彌補鞋底的結(jié)構(gòu)硬度損失，以對抗防水透氣性膜的撕裂。但是，存在組成支承層的多個層阻礙水蒸汽通過，從而降低提供自由透氣的較大部分鞋底的優(yōu)勢。美國專利第6，508，015號(Rauch Max)描述了另一種方案。該專利公開了由雙層結(jié)構(gòu)得到的鞋底，該雙層結(jié)構(gòu)分別是可滲透水蒸汽的彈性上層，和覆蓋小于70%所述上層并同時用作支承和踏面的下層。在這種情況下，通過上層的微孔結(jié)構(gòu)和下層的開放形狀來確保所述鞋底的透氣活性。上層的微孔結(jié)構(gòu)是不防水的，由例如燒結(jié)的塑料材料制成或者由合成材料制成織造或非織造結(jié)構(gòu)。雖然該方案提出鞋底具有大的透氣面積，但即使采用所引用專利中建議的細化操作，即處理上層的微孔材料使其疏水或提供另一由防水薄膜形成的上層，也不能得到有效防水的鞋底。事實上，已觀察到燒結(jié)材料的疏水處理不能使得所述上層充分或穩(wěn)定地防水。此外，防水膜與所述上層結(jié)合的方案與用保護層支撐膜的方案具有同樣的缺陷。而且，根據(jù)該專利的教導(dǎo)通過將微孔上層與下支承層廣泛接觸得到的鞋底與水接觸時，水通過毛細作用與水中攜帶的污物一起被吸收，容易使得所述上層逐漸劣化。一旦所述上層完全被污物浸漬，該上層不再透氣并且可能腐爛。隨著構(gòu)成所述上層的材料的孔隙率增加，該缺陷將更加明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種防水透氣性鞋底的插件并克服上述缺陷，從而提供防水透氣性鞋底，其與已知鞋底相比能使更大量的水蒸汽消散，至少其防水特性中隨時間的耐久性與現(xiàn)有技術(shù)相當(dāng)。對于此目標(biāo)，本發(fā)明的一個目的是提供一種同時簡化組裝和密封過程及其構(gòu)造的鞋底插件，使其結(jié)構(gòu)與已知的鞋底相比柔韌性更高。本發(fā)明的另一個目的是提供一種鞋底插件，其與已知的鞋底插件相比具有更高的抗脂肪物質(zhì)污染性。本發(fā)明的另一個目的是提供一種鞋底插件，其與已知的鞋底插件相比具有更高的抗溶劑降解性。本發(fā)明的另一個目的是提供一種機械強度高的鞋底插件，這樣不需要具有抗穿孔性質(zhì)的其它元件。本發(fā)明的另一個目的是提供一種吸收污物的傾向降低的鞋底插件，這樣其與已知的插件鞋底相比更容易清潔。本發(fā)明的另一個目標(biāo)是提供一種結(jié)構(gòu)更簡單的鞋底插件。
本發(fā)明的另一個目標(biāo)是提供一種容易使用并能以較低成本制作的鞋底插件。在下文中這些目標(biāo)和其它目的將變得更加明顯，其可通過以下透氣防水性鞋底插件實現(xiàn)，上述透氣防水性鞋底插件具有分層且粘著的一體式片狀結(jié)構(gòu)，其包括由不可滲透液態(tài)水但可滲透水蒸汽的聚合材料制成的多個功能層，所述鞋底插件的至少一個功能部分具有使得其抗穿透性大于約ION的厚度，這根據(jù)ISO 20344-2004標(biāo)準(zhǔn)第5. 8. 2章所述的方法進行評估。附圖簡要說明通過本發(fā)明優(yōu)選的但非排它性的實施方式可以更清楚地了解本發(fā)明的鞋底插件的其它特性和優(yōu)點，這些實施方式的非限制性例子示于附圖，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的鞋底插件的細節(jié)放大截面圖；圖2-7以及8-10是使用本發(fā)明鞋底插件的鞋底的七種結(jié)構(gòu)的縱截面示意圖；圖7a是根據(jù)本發(fā)明對第六種鞋底結(jié)構(gòu)提供鞋底插件的步驟的示意圖；圖11是包括本發(fā)明鞋底插件的第七種鞋底結(jié)構(gòu)的第三種構(gòu)造變化形式的示意圖；圖12是包括本發(fā)明鞋底插件的鞋底結(jié)構(gòu)的另一實施方式的部分截面示意圖。需要注意的是，在專利申請過程中發(fā)現(xiàn)的任何已知的內(nèi)容應(yīng)理解為不包括在所要求保護的范圍內(nèi)，而應(yīng)視為免責(zé)的內(nèi)容。本發(fā)明的實施方式參照附圖，附圖標(biāo)記10通常表示透氣防水性鞋底插件，其特征在于它具有分層且粘著的一體式片狀結(jié)構(gòu)，包括由不可滲透液態(tài)水但可滲透水蒸汽的聚合物材料制成的多個功能層。本文使用的術(shù)語“片狀”表示其一個維度相對于另外兩個維度明顯降低的結(jié)構(gòu)的形狀特征，所述維度仍有相當(dāng)厚度，在任何情況下，根據(jù)通常的理解可將片與箔或膜區(qū)分。但是，不應(yīng)理解為該形狀特征本身影響所述插件彎曲或撓曲的能力。根據(jù)本發(fā)明，鞋底插件10具有使得其抗穿透性大于約ION的厚度，按照安全鞋相關(guān)的ISO 20344-2004標(biāo)準(zhǔn)的第5. 8. 2章所述的方法進行評估。所述測試方法包括取得受測量的材料樣本，使其受到直徑為4. 50士0. 05毫米、具有截短的尖頭以及指定形狀和比例的釘子的穿刺。所述釘子尖頭的最小硬度為60HRC。釘子的穿刺速度設(shè)定為10士3毫米/分鐘，直至尖頭完全穿透樣本為止。記錄穿透材料產(chǎn)生的最大作用力測量值，用牛頓N表示。對四個樣本進行測試，將最小的四個記錄值作為測試材料的抗穿透性值。以基本等同的方式，根據(jù)ISO 20344-2004標(biāo)準(zhǔn)第5. 8. 2章所述的方法，本發(fā)明的鞋底插件的第一個構(gòu)造變化形式(附圖中未示出)具有抗穿透性大于約ION的功能部分。此外，類似地，本發(fā)明的鞋底插件的第二個構(gòu)造變化形式(附圖中未示出)具有不止一個所述功能部分。所述功能部分優(yōu)選適用于影響鞋底中對應(yīng)于使用者足底排汗較強區(qū)域的一個或多個部分。優(yōu)選地，所述聚合物材料是微孔膨脹型聚四氟乙烯e-PTFE。
在根據(jù)本發(fā)明的鞋底插件10的替代實施方式(未進一步描述)中，所述聚合物材料選自聚氨酯Pu、聚乙烯PE、聚丙烯PP和聚酯等。較佳地，鞋底插件10包括輔助層12，其可滲透水蒸汽并位于功能層11之間。具體參照圖1，該圖以示例性的方式示出鞋底插件10的細節(jié)，鞋底插件10包括兩層功能層11，輔助層12位于所述兩層功能層之間。本發(fā)明鞋底插件的不同實施方式(附圖中未示出)可以根據(jù)特定需要包括超過兩層的功能層11，輔助層12位于其間。具體地，所述輔助層12適宜地由織物或無紡織物構(gòu)造的纖維結(jié)構(gòu)材料制成。此外，輔助層12適宜地由選自下組的材料制成-聚烯烴，優(yōu)選聚乙烯和聚丙烯，-尼龍，-聚酯，-芳族聚酰胺纖維，和-氟聚合物。更具體地，本發(fā)明的鞋底插件10可以通過包括以下步驟的制作方法進行設(shè)置-以糊料形式擠出的步驟，-層化步驟，-膨脹步驟，和-燒結(jié)步驟。以糊料形式擠出的步驟之前是預(yù)備擠出步驟，其提供PTFE細粉末與液體潤滑劑的混合，從而形成可以進行擠出的PTFE糊料。通常，所述液體潤滑劑是能潤濕PTFE細粉末表面的類型，可以通過例如蒸發(fā)或提取方法將液體潤滑劑從PTFE細粉末中去除。所述潤滑劑適宜地是選自石蠟石腦油(paraffin naphtha)、白色礦物油、甲苯、二甲苯或其它烴類、醇、酮、酯的物質(zhì)或這些物質(zhì)的混合物。具體地，所述潤滑劑適宜地選自已知的市售材料，如?？松瘜W(xué)公司(Exxon Chemical Company)的 IS0PAR 和殼牌化學(xué)公司(Shell Chemicals)的 SHELLSOL。在擠出步驟中，PTFE和液體潤滑劑的糊料進行擠出，得到箔片。在準(zhǔn)備膨脹的步驟中，將該箔片卷繞到輥子上，進行冷軋。在冷軋過程中，擠出物箔片厚度減小，得到縱向和橫向延展的較薄箔片，適合用于構(gòu)成功能層11。所述層化步驟包括將這樣得到的一定數(shù)量的薄箔片以緊密接觸的方式進行層疊， 仍用液體潤滑劑浸漬，以使它們彼此粘附，促進具有穿過粘附箔片之間界面的結(jié)點和原纖維的結(jié)構(gòu)形成，從而獲得其粘性。所述箔片之間的粘性可以通過壓制(例如通過壓延)分層的箔片來提高，從而得到分層且粘著的片材。將這樣得到的分層且粘著的片材進行干燥，例如從擠出物中蒸發(fā)掉液體潤滑劑。該層化步驟中，可以任選地將適用構(gòu)成輔助層12的至少一個中間元件置于至少兩片箔片之間。
將所述片材通過溫度保持在200-300°C的輥子或滾筒進行該蒸發(fā)。所述液體潤滑劑以這種方式快速蒸發(fā)。或者，所述潤滑劑可以通過萃取去除，這是已知的。干燥步驟的同時或之后，進行膨脹步驟，膨脹步驟包括將分層且粘著的PTFE片材至少沿縱向方向進行牽拉。該膨脹進一步增加材料的孔隙率，進一步增加其強度和使原纖維在牽拉方向取向?？v向膨脹之后，所述分層且粘著的片材也可以橫向膨脹，將其保持在例如 40-100°C的溫度條件下，以進一步增加其孔隙率。所述燒結(jié)步驟將所述分層且粘著的片材加熱至燒結(jié)溫度，燒結(jié)溫度在其制備材料的晶體熔點和降解溫度之間。因此，具體地，PTFE的所述燒結(jié)溫度在晶體熔點327°C至降解溫度400°C之間。燒結(jié)時間，即保持該燒結(jié)溫度的時間是例如10秒至3分鐘，以使PTFE聚合物燒結(jié)。將分層且粘著的片材通過加熱至燒結(jié)溫度的輥子進行該燒結(jié)，分層且粘著的片材的各部分在燒結(jié)時間內(nèi)與所述輥保持接觸。當(dāng)片材通過所述加熱輥時，分層且粘著的片材被拉緊，以抵消(contrast)因燒結(jié)溫度導(dǎo)致的收縮。這樣進行的燒結(jié)明顯增加了所述材料的強度特性，但降低了其彈性。原纖維的定向取向通常取決于壓延和膨脹方向。這樣得到的分層且粘著的e-PTFE片材的原纖維的直徑和距離取決于膨脹步驟的動態(tài)，而其孔隙率取決于膨脹和燒結(jié)步驟中形成的原纖維之間間隙的大小。切割這樣得到的分層且粘著的片材獲得本發(fā)明的鞋底插件10。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的鞋底插件10的厚度適宜地是大約0. 5-5毫米，優(yōu)選厚度均勻。在所述第一和第二個構(gòu)造變化形式中，所述功能部分的厚度較佳地是大約0. 5-5 毫米，優(yōu)選厚度均勻。令人驚訝的是，這種厚度使得本發(fā)明的鞋底插件10能有效地抗脂肪物質(zhì)和膨脹型PTFE污染物的污染。通常，在劇烈身體活動并因此劇烈排汗時，同樣如美國專利第4，194，041號所述， 汗液中包含的表面活性劑實際上能逐漸穿透膨脹型PTFE薄膜，覆蓋其內(nèi)表面并導(dǎo)致其防水性降低，這大體上是因為在所述膜結(jié)構(gòu)中由毛細作用芯吸該物質(zhì)。根據(jù)美國專利第4，194，041號所述的以下方法測試在普通防水透氣性膜上和在本發(fā)明鞋底插件上由排汗導(dǎo)致的污染結(jié)果。通過絞干進行劇烈體力活動時使用的濕的棉汗衫來收集人汗。將25毫升液體汗液倒入開口直徑為60毫米的容器中。用橡膠墊圈將本發(fā)明的鞋底插件的材料樣品結(jié)合以密封容器開口。將容器翻轉(zhuǎn)倒置，在2(TC、65%相對濕度標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境下懸掛，直至汗液完全透過樣品蒸發(fā)。
所有汗液需要兩天時間從容器中消失，令人驚訝的是樣品未顯示被污染的跡象。反之，當(dāng)用同樣的方法測試常規(guī)e-PTFE膜的樣品時，樣品呈深色，明顯被污染。將1. 0毫升油沉積在所述樣品和常規(guī)e-PTFE膜的樣品上(為進行比較)，進行本發(fā)明鞋底插件樣品的耐污染性的第二個測試。常規(guī)的純e-PTFE膜顯示中等污染，失去白色并變得透明，使油基本上瞬時通過。反之，本發(fā)明的鞋底插件樣品令人驚訝地未顯示顏色變化，72小時之后沒有油通過。由于本發(fā)明的鞋底插件10受到至少1巴壓力保持至少30秒時沒有貫穿通路點， 它較佳地不可滲透水。更具體地，根據(jù)EN1734標(biāo)準(zhǔn)評價防水性，作為樣品受壓時耐水的穿透性。固定樣品材料以封閉設(shè)置有受壓進水口的容器。用水填充容器，以使定向在容器上的材料樣品面受到1. 0巴的流體靜壓。該條件保持30秒。樣品鎖定在容器開口和固定環(huán)之間，容器開口和固定環(huán)都被硅酮橡膠制成的密封
墊圈覆蓋。用壓縮空氣流迫使來自水箱的水進入容器來進行加壓。通過閥門調(diào)節(jié)壓縮空氣，該閥門帶有顯示達到壓力的壓力計。觀察容器外部的樣品面。所述表面上沒有形成直徑為1-1. 5毫米的液滴的穿過點(crossing point)，表示所述樣品具有防水性。為避免樣品變形，如果必要的話，將具有網(wǎng)眼的格柵固定在樣品上，該格柵一側(cè)不超過30毫米，由合成材料制成并由直徑為1-1. 2毫米的纖絲提供。本發(fā)明的鞋底插件10優(yōu)選還具有至少等于m^gf/cm2的崩裂強度，根據(jù)ASTMD3786 標(biāo)準(zhǔn)所述的方法進行測定。該測試旨在指示所述插件的機械強度，模擬由于壓力強烈作用于有限區(qū)域?qū)е碌牟牧蠐p壞。為根據(jù)ASTM D3786標(biāo)準(zhǔn)評價崩裂強度，將直徑125毫米的測試材料樣品放置并鎖定在合成橡膠制成的隔膜上方，用受壓流體使隔膜膨大，達到樣品的崩裂點。樣品的崩裂強度值是使得樣品崩裂所需的總壓力與使隔膜膨大所需的校準(zhǔn)壓力之差；以千克力每平方厘米Rgf/cm2]為單位限定并測量。對10個樣品進行測試，測試平均值記為測試材料的崩裂強度值。具體地，用活塞迫使由96%的純甘油構(gòu)成的流體作用于測試設(shè)備的壓力室，得到施用于直徑48毫米、厚1. 8毫米的合成橡膠隔膜上的流體靜壓。根據(jù)本發(fā)明，鞋底插件對水蒸汽的滲透性適宜地至少等于9mg/cm2 *h，根據(jù) IS020344-2004標(biāo)準(zhǔn)第6. 6章所述的方法進行測定。與安全鞋相關(guān)的ISO 20344-2004標(biāo)準(zhǔn)第6. 6章“測定水蒸汽滲透性”描述了一種測試方法，將進行測試的樣品固定以封閉包含一定量固體干燥劑(即硅膠)的瓶子的開口。所述瓶子在經(jīng)調(diào)節(jié)的氣氛下經(jīng)受強空氣流處理。轉(zhuǎn)動瓶子以攪拌固體干燥劑并優(yōu)化對瓶子中所含氣體的干燥作用。
測試前后對瓶子進行稱重，以確定透過所述材料并被固體干燥劑吸收的濕氣質(zhì)量。然后基于測得的濕氣質(zhì)量、瓶子開口面積和測試時間計算水蒸汽滲透性，以毫克每平方厘米每小時[mg/cm2 · h]表示。本發(fā)明的鞋底插件10進一步適宜地具有至少等于ION的抗撕裂強度，根據(jù) EN13571標(biāo)準(zhǔn)所述的方法進行測定。抗撕裂強度應(yīng)理解為使樣品中切口蔓延所需的平均力，用可調(diào)節(jié)測力計進行測量，可調(diào)節(jié)測力計以100毫米/分鐘的恒定十字頭速度作用于樣品。將6個材料樣品進行測試，三個樣品具有平行縱向方向設(shè)置的切口(也稱為CAL)， 定義為材料的擠出方向或織物的經(jīng)向，三個樣品具有橫向設(shè)置的切口(也稱為PAL)，與縱向方向呈直角。具有褲狀形狀特征的樣品設(shè)置在測力計夾具之間的平面上，以使切口垂直于牽拉方向。樣品受到牽拉直至撕裂。記錄與運動相關(guān)的牽拉作用力值并制圖表。計算CAL和PAL測試中記錄的牽拉作用力的兩個算術(shù)平均值TSCAL和TSPAL的算術(shù)平均值為抗撕裂強度，用牛頓N表示。較佳地，本發(fā)明的鞋底插件10具有對應(yīng)于最大質(zhì)量損失為250毫克的耐磨性，其厚度為1-5毫米，根據(jù)EW2770標(biāo)準(zhǔn)所述的方法進行測定。該耐磨性數(shù)值使得鞋底插件10能作為踏面或在使用中與地面接觸。耐磨性應(yīng)理解為對施加在樣品表面上的機械作用導(dǎo)致磨損的耐性，對于鞋子的鞋底，根據(jù)EN 12770標(biāo)準(zhǔn)用磨耗試驗機進行測量。使得要進行測試的材料樣品在直徑150毫米、長500毫米的柱筒上縱向滑動，柱筒以40rpm的速度轉(zhuǎn)動并在柱筒上固定磨砂布。柱筒每轉(zhuǎn)一圈樣品前進4. 20毫米。覆蓋有60-粒度氧化鋁的磨砂布平均厚度為1毫米，均勻地與柱筒結(jié)合。該磨砂表面必須使得標(biāo)準(zhǔn)參比橡膠在40米磨耗路徑上損失質(zhì)量180-220毫克。所述樣品是圓柱體，直徑為16毫米，最小高度為6毫米。對三個樣品進行測試，測試平均值為耐磨性值。對于密度小于0. 9克每立方厘米[g/cm3]的材料，磨損測試結(jié)果表示為相對質(zhì)量損失，以毫克[mg]計；另外，對于密度大于0.9克每立方厘米[g/cm3]的材料，結(jié)果表示為體積損失，以立方毫米計[mm3]，同樣使用材料的體積質(zhì)量(密度)值進行計算。具體地，從本發(fā)明鞋底插件10得到的樣品密度為0. 7g/cm3，顯示對應(yīng)于小于250 毫克相對質(zhì)量損失的耐磨性，根據(jù)20米磨損路徑并將發(fā)現(xiàn)值加倍進行評估。該耐磨性與鞋子的鞋底中常規(guī)使用的膨脹型材料如乙基乙酸乙烯酯EVA或聚氨酯PU相當(dāng)。對本發(fā)明的鞋底插件10進行上述測試，令人驚訝地發(fā)現(xiàn)鞋底插件10具有以下性質(zhì)，列于下表1。表 1厚度抗穿透性水蒸汽滲污染崩裂強抗撕裂強耐磨性[N透性度度[N][mg][mg/cm2,h][kgf/cm2 ]0.6 mm3721.7無13.510.0n/a1.0 mm4018.7無19.157.52301.6 mm6112.4無24.163.12102.0 mm2912.5無13.640.92022.8 mm559.3無20.7110.5240本發(fā)明鞋底插件10的應(yīng)用如下。具體參照附圖2，本發(fā)明的鞋底插件10在鞋子的第一防水透氣性鞋底結(jié)構(gòu)100中使用。所述第一鞋底結(jié)構(gòu)100包括鞋底本體110，其具有設(shè)置有踏面112的下部111和接納本發(fā)明鞋底插件10的上部113。較佳地，鞋底本體110由聚合材料制成，優(yōu)選乙基乙酸乙烯酯EVA、硫化橡膠、聚氨酯Pu、熱塑性材料如熱塑性聚氨酯TPU或熱塑性橡膠TR制成。多個開孔114從下部111穿過鞋底本體110至上部113，其上端115被鞋底插件
10覆蓋。在鞋底插件10的外周區(qū)域IOa上設(shè)置密封116，以便于防水連接至鞋底本體110 的上部113。例如可以通過將鞋底本體110按壓至鞋底插件10膠合，或者用已知的高頻電熔粘合的方法粘合或在鞋底插件10上注射模制鞋底本體Iio來提供密封116。所述密封116防止液態(tài)水滲入鞋底插件10和鞋底本體110之間。第一鞋底結(jié)構(gòu)110的替代實施方式(未進一步描述且在附圖中未示出)具有一個或兩個所述開孔，其相對于鞋底本體較大并且被本發(fā)明的鞋底插件覆蓋，鞋底插件如上所述沿周邊密封至鞋底本體。具體參照附圖3，描述第二鞋底結(jié)構(gòu)200，其共同模制在本發(fā)明的鞋底插件10上。所述第二鞋底結(jié)構(gòu)200包括鞋底本體210，優(yōu)選由聚合物材料制成，其具有設(shè)置有踏面212的下部211和接納鞋底插件10的上部213。多個開孔214從下部211穿過鞋底本體210至上部213，其上端215被鞋底插件
10覆蓋。沿鞋底插件10的外周設(shè)置密封216，以便于防水連接至鞋底本體210的上部213。所述密封216包括周邊框217，其在鞋底本體210單體中基本呈C-形并且圍繞鞋底插件10的外周區(qū)域10a，以防水的方式粘附其上。具體地，外周區(qū)域IOa的三個面與周邊框217相接觸。應(yīng)注意，即使所述面中的一個面以防水方式與周邊框217連接也已足夠。提供第二結(jié)構(gòu)200包括以下步驟將適于形成鞋底本體210的聚合物材料以流體狀態(tài)射入或注入其中放置有鞋底插件10的模具，粘附其上并形成周邊框217。附圖4中非限制性實施例方式描述的第三鞋底結(jié)構(gòu)300是第一鞋底100的構(gòu)造的變化形式，其中用包括密封元件317的密封316代替密封116，較佳地成形為類似外周環(huán)形帶的形狀。在替代實施方式中，密封元件317(附圖中未示出)成形為完全覆蓋鞋底插件10 并在透氣部分穿孔。密封元件317由防水聚合物材料制成，優(yōu)選乙基乙酸乙烯酯EVA、聚氨酯PU、聚氯乙烯PVC或橡膠制成。以防水方式連接其上的密封元件317至少覆蓋分別為鞋底插件10和凹部320的相鄰?fù)庵苓吘?18和319，凹部320與鞋底插件互補成形并接納鞋底插件，密封元件317設(shè)置在上部113上。具體參照附圖5，第四防水透氣性鞋底結(jié)構(gòu)400包括鞋底本體410，優(yōu)選由聚合物材料制成，其具有設(shè)置有踏面412的下部411和上部413。多個開孔414從下部411通過鞋底本體410至上部413，開孔414的上端415從上部413導(dǎo)出。上部413成形為接納復(fù)合插件416，復(fù)合插件416包括本發(fā)明的鞋底插件10。復(fù)合插件416還包括由聚合物材料制成的外周功能邊417，其以防水方式預(yù)先安裝到鞋底插件10上，例如通過覆蓋模制、用抗水解粘合劑膠合或用高頻電熔結(jié)合。適宜地，所述外周功能邊417覆蓋鞋底插件10的外周區(qū)域10a。外周功能邊417，特別是在功能層11之間存在輔助層12的情況下，能在防水密封區(qū)域保護鞋底插件10的分層結(jié)構(gòu)，對抗其脫層現(xiàn)象。優(yōu)選地，復(fù)合插件416還包括填充體418，其疊置在鞋底插件10上并被外周功能邊 417圍繞，以彌補由覆蓋鞋底插件10的外周區(qū)域IOa的部分形成的臺階。填充體418優(yōu)選由氈材或穿孔的聚合物材料制成，適宜地具有明顯的透氣結(jié)構(gòu)， 例如多孔、分散穿孔或格狀結(jié)構(gòu)。在替代實施方式中(附圖中未示出)，所述外周功能邊還影響鞋底插件的中心區(qū)域，也具有所述填充體的功能。復(fù)合插件416至少沿周邊不可滲透地密封至鞋底本體410的上部413，方便地由粘合劑粘結(jié)。圖6以非限制性實施例方式示出第五鞋底結(jié)構(gòu)500，它是第四鞋底400的構(gòu)造變化形式。所述第五鞋底結(jié)構(gòu)500包括復(fù)合插件516，其至少沿周邊密封至鞋底本體410。復(fù)合插件516包括本發(fā)明的鞋底插件10，其外周區(qū)域IOa以防水方式與C-形沿條 517結(jié)合，沿條517適宜地由聚合物材料制成并將其圍繞。沿條517優(yōu)選模制在鞋底插件10上，通過在其上微量注射或高頻電熔聚合物材料膜提供，所述聚合物材料選自例如熱塑性聚氨酯TPU和聚氯乙烯PVC。沿條517，特別是在功能層11之間存在輔助層12的情況下下，能對抗防水密封區(qū)域中所述鞋底插件10的分層結(jié)構(gòu)的脫層風(fēng)險。具體參照圖7，第六鞋底結(jié)構(gòu)600包括鞋底本體610，其由設(shè)置有踏面612的下組件611和上組件613構(gòu)成。較佳地，上組件613由聚合物材料制成，優(yōu)選乙基乙酸乙烯酯EVA或聚氨酯PU制成。多個開孔613穿過下組件611，其上端615被本發(fā)明的鞋底插件10覆蓋。鞋底插件10在與鞋底本體610的防水連接上具有下組件611和上組件613之間包括的外周區(qū)域10a。所述第六鞋底結(jié)構(gòu)600可以通過以下方式提供，將下組件611或上組件613中的一種膠合或覆蓋模制到鞋底插件10上，然后將剩余的組件611或613膠合或覆蓋模制在半成品組件上。上組件613適宜地成形為存在開孔614的透氣性區(qū)域的環(huán)形邊，并圍繞透氣或穿孔的填充體616，填充體616設(shè)置在鞋底插件10上方。應(yīng)理解第四鞋底400和第六鞋底600都能設(shè)置開孔，分別為414和614，即使鞋底有相當(dāng)厚度時開孔也均較淺。鞋底插件10實際上設(shè)置在鞋底結(jié)構(gòu)400和600內(nèi)，被填充體覆蓋，填充體在使用時位于所述插件和使用者足部之間。在替代構(gòu)造方案(附圖中未示出)中，上組件613完全覆蓋鞋底插件10，提供例如分散穿孔、多孔或網(wǎng)狀的中心透氣區(qū)域。在這些實施方式中，通過在鞋幫上直接注射模制來提供上組件613。以非限制性實施例的方式，圖7a示出在鞋幫620上注射模制上組件613的方法的最后步驟，鞋幫620安裝在鞋楦621上并縫合在組合件內(nèi)底622上，這本身是已知的。模具623在鞋幫620的一部分和組合件內(nèi)底622上封閉，填充體616與其鄰接并疊置在與下組件611相連的鞋底插件10上。形成上組件613的材料注射模具623中，并與鞋底插件10的外周區(qū)域IOa連接形成密封。圖8，9和10示出第七鞋底結(jié)構(gòu)700的三種構(gòu)造變化形式，其包括類似框架成形并圍繞本發(fā)明鞋底插件10的鞋底本體710，鞋底本體至少嵌埋鞋底插件10的外周區(qū)域10a， 從而以防水的方式將其密封。較佳地通過共同模制鞋底本體710與鞋底插件10來得到所述密封。在不同的構(gòu)造方案中，作為共同模制的替代方式，鞋底本體710膠合至鞋底插件 10的外周區(qū)域。由聚合物材料制成的踏面釘塊711適于靠在地面上，并與鞋底插件10相結(jié)合。圖8以示例性方式示出第七鞋底700的第一個變化形式，其中踏面釘塊711與鞋底插件10例如通過粘合劑粘結(jié)或覆蓋模制連接，并與鞋底本體710分隔開。圖9以示例性方式示出設(shè)置有踏面釘塊711的第七鞋底700的第二個變化形式， 踏面釘塊711與鞋底本體710分隔開并設(shè)置有鉤形銷釘712，插入鉤形鞘釘712以密封塞住穿過鞋底插件10設(shè)置的對應(yīng)接納孔713。在第七鞋底結(jié)構(gòu)700的第二個變化形式的替代實施方式(附圖中未示出)中，踏面釘塊711較佳地通過布置在鞋底插件10上方的內(nèi)柵格互相連接。適宜地，踏面釘塊711通過在鞋底插件10上注射覆蓋模制形成。圖10以示例性方式示出第七鞋底結(jié)構(gòu)700的第三個變化形式，其中踏面釘塊711 通過橫肋714與鞋底本體710連接，橫肋714適宜地在鞋底插件10上形成柵格。具體參照圖12，該附圖以非限制性實施例的方式示出第八鞋底結(jié)構(gòu)800，其包括-鞋底本體810，在其上部811中具有適于允許水蒸汽通過的開孔812，和-本發(fā)明的鞋底插件10，在下方區(qū)域?qū)㈤_孔覆蓋。鞋底插件10的下表面13形成鞋底800的踏面的至少一部分。此外，鞋底插件10密封至鞋底本體810以防止液態(tài)水滲透其間。事實上，已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明能實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)和目的，由于不存在限制鞋底透氣性的支承件或增強件或保護層，本發(fā)明提供的防水透氣性鞋底插件使得防水透氣性鞋底與已知透氣性鞋底相比能使更大量的水蒸汽消散。此外，已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的鞋底插件與已知鞋底插件相比具有更高的抗脂肪物質(zhì)污染性，與所述已知的鞋底插件相比還具有更高的抗溶劑降解性。 此外，本發(fā)明的鞋底插件與已知的鞋底插件相比結(jié)構(gòu)更簡單。本發(fā)明的鞋底插件還具有這樣的耐磨性，使其能用在鞋子中作為踏面直接與地面接觸。與已知的設(shè)置容易吸收液體或濕氣的氈材或其它多孔材料的保護層的鞋底插件相比，本發(fā)明的鞋底插件不吸收液體，不會使得液體停滯或通過毛細作用芯吸水到鞋底中。本發(fā)明的鞋底插件不需要增強件和增強件保護以及保護層，它與相同拉伸度的已知類型插件相比具有較大的透氣性表面，這是由于該部分表面中，增強件和保護層的膠和粘合劑時會妨礙透氣性，使已知類型插件受到影響。這樣構(gòu)思的本發(fā)明可以有大量的改良和變化，所有這些改良和變化都包括在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)；所有這些細節(jié)都可以用其他技術(shù)等效的元素代替。實際上，根據(jù)本領(lǐng)域的要求和情況，所用的材料可以是任何材料，只要其適應(yīng)于特定的應(yīng)用，以及視情況而定的形狀和尺寸即可。本文要求歐洲專利申請第09425334. 1號的優(yōu)先權(quán)，該申請參考結(jié)合入本文中。當(dāng)任何權(quán)利要求中所述的技術(shù)特征和方法后面跟隨編號的時候，這些編號僅僅用來幫助理解權(quán)利要求，因此這些編號不會對這些編號通過舉例方式所標(biāo)明的各要素的含義帶來任何限制作用。
權(quán)利要求
1.一種透氣防水性鞋底插件，其特征在于，它具有分層且粘著的一體式片狀結(jié)構(gòu)，包括由不可滲透液態(tài)水但可滲透水蒸汽的聚合材料制成的多個功能層(11)，所述鞋底插件的至少一個功能部分具有使得其抗穿透性大于約ION的厚度，這根據(jù)ISO 20344-2004標(biāo)準(zhǔn)第 5. 8. 2章所述的方法進行評估。
2.如權(quán)利要求1所述的鞋底插件，其特征在于，所述聚合材料是微孔膨脹型聚四氟乙烯 e-PTFE。
3.如權(quán)利要求1所述的鞋底插件，其特征在于，所述聚合材料選自聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯和聚酯。
4.如權(quán)利要求1所述的鞋底插件，其特征在于，所述鞋底插件包括至少一層輔助層 (12)，所述輔助層可滲透水蒸汽并且位于至少兩層所述功能層(11)之間。
5.如權(quán)利要求4所述的鞋底插件，其特征在于，所述至少一層輔助層(12)由織物或無紡織物構(gòu)造的纖維結(jié)構(gòu)材料制成。
6.如權(quán)利要求4所述的鞋底插件，其特征在于，所述至少一層輔助層(12)由選自聚烯烴、尼龍、聚酯、芳族聚酰胺纖維和氟聚合物的材料制成。
7.如權(quán)利要求6所述的鞋底插件，其特征在于，所述聚烯烴選自聚乙烯和聚丙烯。
8.如權(quán)利要求1所述的鞋底插件，其特征在于，所述鞋底插件至少在所述功能部分的厚度是大約0. 5-5毫米。
9.如權(quán)利要求1所述的鞋底插件，其特征在于，所述鞋底插件是不可滲透水的，根據(jù) EN1734標(biāo)準(zhǔn)，在受到保持至少30秒的至少1巴的壓力時，所述鞋底插件無穿透點。
10.如權(quán)利要求1所述的鞋底插件，其特征在于，所述鞋底插件的崩裂強度至少等于 8kgf/cm2，根據(jù)ASTM D3786標(biāo)準(zhǔn)進行測定。
11.如權(quán)利要求1所述的鞋底插件，其特征在于，所述鞋底插件對水蒸汽的滲透性至少等于9mg/cm2 · h，根據(jù)ISO 20344-2004標(biāo)準(zhǔn)第6. 6章所述的方法進行測定。
12.如權(quán)利要求1所述的鞋底插件，其特征在于，所述鞋底插件的抗撕裂強度至少為 10N，根據(jù)EW3571標(biāo)準(zhǔn)所述的方法進行測定。
13.如權(quán)利要求1所述的鞋底插件，其特征在于，對于厚度為1-5毫米的所述鞋底插件， 其具有對應(yīng)于質(zhì)量損失小于250毫克的耐磨性，根據(jù)EW2770標(biāo)準(zhǔn)所述的方法進行測定。
14.如權(quán)利要求1所述的鞋底插件，其特征在于，所述鞋底插件具有基本均勻的厚度。
15.一種防水透氣性鞋底結(jié)構(gòu)(100，200，300，400，500，600，700，800)，其包括在下方區(qū)域設(shè)置有踏面的鞋底本體，其特征在于，所述鞋底本體(110，210，410，610，710，810)具有至少一個適于透氣的開孔，所述開孔以不可滲透液態(tài)水的方式被具有分層且粘著的一體式片狀結(jié)構(gòu)的鞋底插件(10)覆蓋，所述鞋底插件包括由不可滲透液態(tài)水但可滲透水蒸汽的聚合材料制成的多個功能層，所述鞋底插件的至少一個功能部分具有使其抗穿透性大于約ION的厚度，這根據(jù)ISO 20344-2004標(biāo)準(zhǔn)第5. 8. 2章所述的方法進行評估。
16.如權(quán)利要求15所述的鞋底結(jié)構(gòu)(100，200，300，400，500)，其特征在于，所述鞋底本體(110，210，410)包括設(shè)置有所述踏面(112，212，412，612)的下部(111，211，411，611)和接納所述鞋底插件(10)的上部(113，213，413)，鞋底插件在其外周區(qū)域(IOa)以不可滲透液態(tài)水的方式密封于上部。
17.如權(quán)利要求15所述的鞋底結(jié)構(gòu)(100，200，300)，其特征在于，所述鞋底結(jié)構(gòu)具有所述鞋底插件(10)的外周區(qū)域(IOa)對所述鞋底本體(110，210，410)的防水密封(116，216， 316)。
18.如權(quán)利要求17所述的鞋底結(jié)構(gòu)(100)，其特征在于，所述密封(116)包括將所述外周區(qū)域(IOa)壓至所述上部(113)的膠合。
19.如權(quán)利要求17所述的鞋底結(jié)構(gòu)000)，其特征在于，所述密封(216)包括周邊框 017)，其與鞋底本體O10)形成一體并呈C-形，從而圍繞所述外周區(qū)域(10a)，至少在一個接觸面處不可滲透地粘附其上。
20.如權(quán)利要求17所述的鞋底結(jié)構(gòu)(300)，其特征在于，所述密封(316)由密封元件 (317)提供，所述密封元件不可滲透地連接其上，至少覆蓋分別為所述鞋底插件(10)和所述上部(313)的相鄰?fù)庵苓吘?318，319)。
21.如權(quán)利要求15所述的鞋底結(jié)構(gòu)000，500)，其特征在于，所述鞋底結(jié)構(gòu)包括復(fù)合插件G16)，其至少沿周邊密封至所述鞋底本體010)，并包括-鞋底插件(10)，-外周功能邊G17，517)，其不可滲透地預(yù)先組合到所述鞋底插件(10)上，所述外周功能邊G17，517)覆蓋在所述鞋底插件(10)的外周區(qū)域(IOa)上。
22.如權(quán)利要求15所述的鞋底結(jié)構(gòu)(600)，其特征在于，所述鞋底本體包括設(shè)置有踏面(612)的下部(611)和上部(613)，所述鞋底插件(10)具有所述下部(611)和所述上部 (613)之間的外周區(qū)域(10a)，從而將其不可滲透地密封至所述鞋底本體。
23.如權(quán)利要求15所述的鞋底結(jié)構(gòu)000，600)，其特征在于，所述鞋底結(jié)構(gòu)包括填充體 018，616)，其至少覆蓋所述鞋底插件(10)的中心區(qū)域并且具有透氣性結(jié)構(gòu)。
24.如權(quán)利要求15所述的鞋底結(jié)構(gòu)(700)，其特征在于，所述鞋底結(jié)構(gòu)包括像圍繞所述鞋底插件(10)的邊框成形的鞋底本體(710)和由聚合材料制成的踏面釘塊(711)，鞋底本體至少包埋鞋底插件的外周區(qū)域(IOa)并將自身不可滲透地密封在鞋底插件上，所述踏面釘塊適于靠在地面上，與鞋底插件(10)相結(jié)合。
25.如權(quán)利要求對所述的鞋底結(jié)構(gòu)(700)，其特征在于，所述踏面釘塊(711)與所述鞋底本體(710)分隔，共同連接至所述鞋底插件(10)。
26.如權(quán)利要求M所述的鞋底結(jié)構(gòu)(700)，其特征在于，所述踏面釘塊(711)設(shè)置有貫穿銷釘(712)，貫穿銷釘密封地插入相應(yīng)的接納孔(713)中，所述接納孔穿過鞋底插件 (10)。
27.如權(quán)利要求對所述的鞋底結(jié)構(gòu)(700)，其特征在于，所述踏面釘塊(711)與所述鞋底本體(710)通過橫肋(714)連接，所述橫肋在所述鞋底插件(10)下方形成柵格。
28.如權(quán)利要求15所述的鞋底結(jié)構(gòu)(800)，其特征在于，所述鞋底結(jié)構(gòu)包括鞋底本體 (810)，在其上部(811)設(shè)置有至少一個開孔(812)，所述開孔在下方區(qū)域被所述鞋底插件 (10)覆蓋，所述鞋底插件的下表面形成所述踏面的至少一部分，所述鞋底插件(10)密封至所述鞋底本體(810)，以防止液態(tài)水滲透其間。
29.如上述權(quán)利要求中的一項或多項所述的鞋底插件(10)和鞋底(100，200，30，400， 500，600，700，800)，其特征如附圖所示。
全文摘要
一種透氣防水性鞋底插件，其具有分層且粘著的一體式片狀結(jié)構(gòu)，包括由不可滲透液態(tài)水但可滲透水蒸汽的聚合物材料制成的多個功能層。鞋底插件(10)的至少一個功能部分具有使其抗穿透性大于約10N的厚度，這按照安全鞋相關(guān)的ISO 20344-2004標(biāo)準(zhǔn)的第5.8.2章所述的方法進行評估。
文檔編號A43B7/06GK102573550SQ201080038592
公開日2012年7月11日 申請日期2010年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者M·波列加托莫雷蒂 申請人:健樂士股份公司