專利名稱：吸收性制鞋材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種浸入到非織物內(nèi)的具有鎖液性、可模塑、非溶脹的聚氨酯泡沫。它尤其涉及一種耐用、吸液、非溶脹、可壓縮模塑的復(fù)合材料，該材料受壓時能鎖住液體。
鞋、靴和其它鞋類制品中的吸濕問題長期以來就是制鞋領(lǐng)域的難題。腳排出的潮氣，若不能被吸掉，會引起不適、溫度改變、起水泡和真菌滋生。
解決潮濕問題一般是在鞋類產(chǎn)品中引入吸濕襯墊。該襯墊經(jīng)常是由織物及非織物材料或二者結(jié)合制成的。
泡沫鞋制品內(nèi)底已為本領(lǐng)域所熟知，一般包括含襯墊材料作為頂層的層壓物、泡沫或其它墊層材料以及在泡沫和襯墊層下面的剛性體。泡沫一般為聚氨酯或聚乙烯泡沫。目前的鞋制品內(nèi)底泡沫是彈性的并使內(nèi)底具有防震組分，現(xiàn)有技術(shù)沒能提供從腳上吸走潮氣并隨后將潮氣鎖住的內(nèi)底。
用親水性聚合物制得的泡沫用作鞋制品的墊層和吸收性內(nèi)底是上述問題的一個可能的解決辦法。然而，由親水性聚合物制得的泡沫組成的鞋制品內(nèi)底具有顯著的缺點。幾乎所有的由親水性聚合物制得的聚合泡沫組合物在吸液的情況下會發(fā)生溶脹。在這些泡沫中，即用親水性聚合物的那些，在聚合物內(nèi)發(fā)生吸收作用，因此發(fā)生溶脹。溶脹使得產(chǎn)品厚度變形，這在鞋腔的有限容積中就成了問題。另外，泡沫尺寸的改變會導(dǎo)致泡沫與制鞋材料的其它部分連結(jié)時產(chǎn)生應(yīng)力，增加磨損。有一種僅在施壓時才吸收液體的材料是很有利的，它限制了鞋類產(chǎn)品在沒有穿過時從例如潮濕的環(huán)境中吸收潮氣。這樣，就需要一種能保存液體、可壓縮模塑的復(fù)合泡沫材料，它不溶脹并且僅在施壓時才吸收水分，可用作鞋制品內(nèi)底和/或作為鞋或靴的襯墊。
在本發(fā)明之前，沒有已知的聚氨酯材料在與潮氣接觸時能在對材料施壓時從表面吸走潮氣并將其鎖住。本發(fā)明的非溶脹吸收能力是本發(fā)明的新型組合物的另一令人驚奇和未想到的結(jié)果，它所提供的結(jié)果優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的吸收性材料。
本發(fā)明的新型聚氨酯泡沫組合物也是令人驚奇且未料想到的。亞甲基二苯基二異氰酸酯是一種非親水性預(yù)聚物，當(dāng)被摻入泡沫中時，有望阻擋住潮氣進入任何摻入過的超吸收性聚合物，這樣就有望產(chǎn)生一種沒有鎖液能力的泡沫。在本發(fā)明之前，基于亞甲基二苯基二異氰酸酯的吸收性泡沫導(dǎo)入超吸收性聚合物并不為本技術(shù)領(lǐng)域所知，因此，它獨特的性能也就未被本領(lǐng)域所認識到。
本發(fā)明的目的之一在于提供一種基于非親水性預(yù)聚物亞甲基二苯基二異氰酸酯的親水性聚氨酯泡沫，該泡沫包含一超吸收性聚合物并能在施壓下吸收液體。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種吸收性墊層的鞋類制品，含有一非親水性的聚氨酯泡沫，當(dāng)用作鞋襪類的內(nèi)底或襯墊時，能吸收腳產(chǎn)生的潮氣并由此從該鞋的穿著者腳部驅(qū)走潮氣。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有吸收性的、可呼吸的墊層鞋類制品，它只有在將壓力施于該吸收性鞋類制品的表面時才吸收潮氣，并且通過蒸發(fā)(即無論是否施壓)連接不斷地釋放吸收的潮氣。
本發(fā)明涉及一種耐用、可呼吸、吸液、鎖液、可模塑的復(fù)合材料，包括一基體和一種浸入到基體內(nèi)或涂敷于其上的聚氨酯泡沫，該聚氨酯泡沫由多元醇、非親水性預(yù)聚物、超吸收性的聚合物和一種或多種表面活性劑制成。
該復(fù)合材料還可含有一種丙烯酸類聚合物以賦予此材料可模塑和可壓縮的特性。
這里引用的所有專利和出版物引入作為參考。術(shù)語有沖突的情況下，以本發(fā)明公開的為準。
本發(fā)明的復(fù)合材料含有一種開孔的浸入織物或非織物基體內(nèi)或涂敷于其上的聚氨酯泡沫。該聚氨酯泡沫是亞甲基二苯基二異氰酸酯預(yù)聚物和一種多元醇、表面活性劑及任選的丙烯酸類聚合物的反應(yīng)產(chǎn)物。丙烯酸類聚合物(若加入)要加入足夠量以賦予泡沫可模塑特性。該復(fù)合材料還含有或機械附著在非織物上或摻入到聚氨酯泡沫內(nèi)的一種或多種超吸收性聚合物。在一個優(yōu)選的實施方案中，超吸收性的聚合物被摻入到聚氨酯泡沫中。復(fù)合材料也可任選含有針刺狀纖維涂飾劑，它用來使液體分解到泡沫內(nèi)部并使復(fù)合材料具有表面結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的含超吸收性聚合物的聚氨酯泡沫，其制備如下將1份亞甲基二苯基二異氰酸酯預(yù)聚物和2到6份多元醇組份混合到一起。多元醇組分包含聚醚型多元醇，表面活性劑，例如1,2-環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷嵌段共聚物如Pluronic L-62(大約2-15％重量的多元醇組分，優(yōu)選大約10％重量)、1,2-環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷嵌段共聚物10％的水溶液如Pluronic F-88(大約0.25-3％重量的多元醇組分，優(yōu)選大約2％重量)、一種或多種超吸收性聚合物(0.25-2％重量的多元醇組分，優(yōu)選大約2％重量)和任選的一種丙烯酸類聚合物(0.25-10％重量的多元醇組分，優(yōu)選大約3％重量)。丙烯酸類聚合物(若加入)可使產(chǎn)品具有可模塑性。
預(yù)聚物和多元醇組分以適當(dāng)量結(jié)合并充分混合。混合方法優(yōu)選使用本領(lǐng)域所熟悉類型的發(fā)泡機，混合頭轉(zhuǎn)速為2500-4000轉(zhuǎn)/分(rpm)。將混合物排入基體，優(yōu)選為梳理氣流成網(wǎng)非織物材料，基體已放置于平坦的隔離材料上，諸如硅氧烷涂敷的隔離紙(如92#Stay Flat L-3 liner,Technicote/siltech,Inc.,Miamisburg,OH)。泡沫被另一塊平坦的隔離材料夾在上面。非織物基體可以是的材料諸如2.5盎司/平方英尺的BetterBlend(Carlee Corporation,Rockleigh,NJ)。載著基體的紙以一定的速度水平行進以便沉積的異氰酸酯/多元醇混合物的量足以生產(chǎn)出所需厚度的產(chǎn)品。
使聚合物與多元醇反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳和聚氨酯，形成浸入非織物的泡沫。析出的氣體封入反應(yīng)混合物中形成泡孔。由于更多二氧化碳氣體產(chǎn)生，泡孔變大且反應(yīng)物質(zhì)成比例膨脹，從而導(dǎo)致泡沫增長。在某一點，有限的反應(yīng)物(異氰酸酯官能的預(yù)聚物)被耗盡，氣體產(chǎn)生停止，一般是在4-6分鐘內(nèi)。大約6分鐘后，頂部和底部的隔離紙被連續(xù)移走，暴露出復(fù)合材料。然后將復(fù)合材料移入一溫度保持在220°F-275°F的強制空氣對流爐中以完成材料的固化。諸如鏈延長和交聯(lián)的副反應(yīng)的發(fā)生使得產(chǎn)生“固化的”三維網(wǎng)狀的非親水性聚合物泡沫。固化時，產(chǎn)品一般厚度為但不并局限于1/8英寸到1/2英寸。固化后，將材料用模具切割成所需的形狀并進行模塑。所得的材料一般能夠吸收其重量的大約5-20倍的水。
聚氨酯泡沫制造過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)以及其連續(xù)和不連續(xù)的制造方法更詳細地公開于“聚氨酯手冊，第二版”，Günter Oertel編著，Hanser Publishers,Munich(pp.11-244)1993，在此引為參考。
優(yōu)選的異氰酸酯預(yù)聚物是由亞甲基二苯基二異氰酸酯衍生的Flexible Produces異氰酸酯FP 100-A聚氨酯預(yù)聚物。用于多元醇組分中的優(yōu)選多元醇為FP 100-B。還優(yōu)選FP 365-6(Flexible Products,Marietta,GA)。優(yōu)選的表面活性劑為Pluronic L-62和Pluronic F-88(BASF Corp.Charlotte,NC)。用于本發(fā)明的優(yōu)選的丙烯酸類聚合物為Rhoplex TR407乳液(Rohm & Haas Co.Philadelphia,PA)。優(yōu)選的超吸收性聚合物特征在于它能夠吸收大約1000-5000％重量的水溶液并在高達大約80psi的壓力下保持住該液體而不脫水。該超吸收性聚合物包括交聯(lián)的聚丙烯酸酯聚合物、淀粉接枝的聚丙烯酸酯聚合物、交聯(lián)的聚丙烯酯鉀/聚丙烯酰胺、交聯(lián)的聚丙烯酸聚醇接枝共聚物的鈉鹽、交聯(lián)的聚丙烯酸的部分鈉鹽、交聯(lián)的聚乙烯基吡咯烷酮、交聯(lián)的磺化聚苯乙烯、交聯(lián)的聚(甲基)丙烯酸磺乙基酯、交聯(lián)的聚丙烯酸2-乙基己基酯和交聯(lián)的氫化聚丙烯腈。本發(fā)明的材料中所用的優(yōu)選的超吸收性聚合物為AP80HS超吸收性聚合物(Stockhausen,Inc.Greensboro,NC)。
在一個實施方案中，超吸收性聚合物通過機械粘附摻入本發(fā)明材料中，聚合物通常使用壓敏性水泥或接觸粘合劑粘附于非織物上。粘合劑可以是水質(zhì)的，溶劑質(zhì)的，或熱熔性的。粘合劑的用量將取決于將被粘附的超吸收性聚合物的量，并可被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易地確定。這樣的粘合劑的非限制性例子為Super 77噴霧粘合劑(3M Corporation,St.Paul,MN)。該實施方案中所用泡沫不含超吸收性聚合物。該泡沫可由與含超吸收聚合物的泡沫相同的方法制備，區(qū)別是用水代替多元醇組分中的超吸收性聚合物。
本發(fā)明的復(fù)合材料可進一步使用針刺方法進行改性，該方法是將整理材料纖維埋入或打入泡沫材料中。該針刺法能增強產(chǎn)品的性能和給產(chǎn)品以整飾表面，這對美觀和功能原因是有益的。當(dāng)存在時，纖維整理材料有助于將待吸收流體送到下層泡沫體中。整理纖維或者是親水性的或者是疏水性的，并用于引導(dǎo)或?qū)⒘黧w吸入泡沫體中，得到軟的干表面?？捎糜诒景l(fā)明整理中的纖維的非限制性例子是丙烯酸類、聚丙烯、或聚酯纖維、或它們的共混物。
實施例聚氨酯泡沫由以下方法制備將1份異氰酸酯FP 100-A預(yù)聚物與4份多元醇組分混合在一起。多元醇組分包括多元醇FP100-B,Pluronic L-62(10重量％)，Pluronic F-88(2重量％)10％的水溶液，Rhoplex TR407(3重量％)和超吸收性聚合物AP 80HS(2重量％)。將兩種組分以約4000轉(zhuǎn)/分在混合頭中混合在一起?；旌衔锱湃胧崂須饬鞒删W(wǎng)非織物中，頂部有硅氧烷涂覆的隔離紙并被另一層硅氧烷涂覆的隔離紙在頂部夾住。紙張以每分鐘4英尺速度水平行進，得到厚1/4英寸的產(chǎn)品。
在接著的4-6分鐘內(nèi)，聚合物與多元醇反應(yīng)，形成泡沫浸入的非織物。6分鐘后，頂部和底部隔離紙連續(xù)從頂面除去，露出材料。將產(chǎn)品用移動帶送到保持在220°F的強制空氣對流爐中進行最終固化。所得材料為開孔泡沫，浸有非織物，白色，1/4英寸厚，當(dāng)與潮氣接觸對表面施壓時可潤濕。
權(quán)利要求
1．一種耐用、可呼吸、吸液、鎖液、可模塑的復(fù)合材料，包括一種基體；一種浸入該基體或涂于其上的聚氨酯泡沫，其中所述的聚氨酯泡沫包括一多元醇、一非親水性預(yù)聚物、一超吸收性聚合物和一種或多種表面活性劑。
2．權(quán)利要求1的材料，其中聚氨酯泡沫由非親水性異氰酸酯聚合物和多元醇以比例1∶1-約6∶1反應(yīng)形成。
3．權(quán)利要求3的材料，其中聚氨酯泡沫包括Flexible Products FP100-A異氰酸酯和一選自Flexible Products FP 100-B多元醇和Flexible Products FP365-6多元醇的物質(zhì)。
4．權(quán)利要求1的材料，其中聚氨酯泡沫進一步包括足量的丙烯酸類聚合物以賦予該材料模塑性。
5．權(quán)利要求1的材料，其中該材料能吸收其重量5-20倍的水。
6．權(quán)利要求5的材料，其中該材料可使用標準設(shè)備進行壓縮模塑。
7．權(quán)利要求1的材料，其中該材料是使用疏水或親水的丙烯酸類、聚酯或聚丙烯纖維共混物進行纖維針刺的。
8．權(quán)利要求1的材料，其中超吸收性聚合物浸入所述的非織物梳理材料中。
9．權(quán)利要求1的材料，其中超吸收性聚合物是聚氨酯泡沫中的一種組分。
全文摘要
浸入非織物中或涂于其上的開孔聚氨酯非溶脹泡沫,包括超吸收性成分顆粒。所公開的材料是超吸收性鎖液的、可模塑的鞋制品,可將體液從表面帶走,甚至在壓力下能膠凝或鎖住流體。該材料可呼吸和通過蒸發(fā)釋放出流體。
文檔編號B05D1/12GK1224372SQ97196062
公開日1999年7月28日 申請日期1997年5月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月30日
發(fā)明者W·E·魯瑟爾, H·B·斯普拉格 申請人:穆爾公司