带有添加剂和多个可抽出的鞋床的鞋的制作方法

专利名称：带有添加剂和多个可抽出的鞋床的鞋的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有可更换的鞋床(footbeds)和分散在鞋内侧各处的添加剂的鞋。本申请依据美国的35U. S. C. § 119(e)要求享有于2006年8月15日提交的、临时 专利申请60/837，862号的优先权，该申请的内容作为参考被引入本申请中。
背景技术：
通常如行走、徒步旅行、跑步、从事高尔夫球和水上运动之类的活动都与专门的鞋 有关。例如，传统的跑步和行走的鞋具有防震的柔韧鞋底以消震，而徒步旅行鞋则具有硬挺 (stiffer)的鞋底以防止在旅行中碰到尖锐的岩石及其他物体。然而，有时希望拥有跑鞋的 舒适性的徒步旅行者却只有很少的选择。有时，徒步旅行者必须放弃舒适性因为在坚硬的 地面往往需要凹凸不平的鞋底以防止损伤。此外，跑鞋通常不宜用于徒步旅行，因为他们缺 乏不平度。因此，需要提供一种可以变化以便用于不同情况的鞋，这种鞋可以减小拥有许多 鞋的需求。另外，根据如周围的温度、进行体力活动的量、个人天生的出汗特点等因素，脚经 常会不同程度地出汗而且有臭气。脚的舒适性和足部健康常常受运动和/或体育活动产生 的汗的蒸发速率的影响。此外，任何类型的鞋普遍都有由于经常使用而发出臭气的特点。有些鞋采用可更换的鞋床，其中可用新鞋床替换被磨损的或臭的鞋床。尽管这看 起来似乎缓解了所述问题，但通常要求使用者迅速更换鞋床以继续享受舒适的鞋。一些减 少鞋床频繁更换的方法是喷射抗臭剂或真菌抑制剂以覆敷鞋床。然而，人们认为相对于鞋 床的寿命这种覆敷没有持久的效果，在这种前提下对改进的需求普遍增长。为了解决这个问题，曾有人为提供通风鞋进行过多种尝试，以提高舒适性并除去 与鞋和相关鞋袜(footwear)有关的臭味。但外物、水、污垢等等可以通过这些通风口进入 鞋。虽然具有使鞋内部通风的泵或空气室的鞋可以克服此局限性，但这种鞋通常售价较高， 或者由于泵或腔内复杂而不具备合适的功能。授权于Morishita的美国4，015，347号专利涉及将银、其它金属、及其他添加剂应 用于鞋床以杀灭细菌，其结果可减少臭气和抑制细菌。授权于Everston的美国专利2，482，333号、授权于Kuhn的美国专利4，727，661 号、授权于Cherniak的美国专利4，967，750号、授权于Goldman的美国专利5，961，544号、 授权于Firm的美国专利5，060, 400号、授权于Bathum的美国专利7，055，265号和授权于 Oberg的美国专利6，321，464号中的每一项专利都涉及一种可取出的鞋床，其中可通过 搭 扣、按钮、钩和环状紧固件等联接鞋床。一般而言，更换鞋床可减少臭气和抑制细菌。Firm 还披露当鞋床磨损时可用另一鞋床替换。Goldman也提到一种将鞋床锁定在适当位置的开有槽的鞋底。Bathum提及一组可更换的鞋床，其中每个鞋内底被设计成用于不同的活动。授权于Biasi的美国专利5，035，068号往往涉及可抽出的鞋床与臭气和/或杀灭 真菌的添加剂组合。授权于Celia的美国专利6，536，137号一般涉及一组可更换的鞋床，其中每个鞋 床与紧挨着的鞋床不同，每个鞋床通过钩和环状紧固件可抽出地固定在鞋内。Celia还概 括地披露被加到鞋床的如灭菌剂、吸收性填料、纤维材料、表面活性剂、臭气吸收剂、PH缓冲 垫、橡胶颗粒、和热相变颗粒之类的添加剂。然而，这些参考文献都没有有效地在内部大部分部位应用添加剂以加强吸收臭气 和减少细菌的效果，在这些部位臭气吸收和细菌减少是通过内部可更换部分而进一步提高 的。因此，人们期望提供一种具有可更换部分的鞋。另外，还期望这种可更换部分可以 与不同的可更换部分互换，以改变舒适性、臭气吸收性、亲水性等等。另外还期望提供一种 在鞋的整个内部都具有改进的舒适性、吸臭和吸湿的鞋。

发明内容
因此，本发明的一目的是提供一种具有可更换的鞋床的鞋，其中每个鞋床具有不 同于紧挨着的鞋床的物理性能，其中各鞋床可抽出地置于鞋的内部。本发明的另一目的是提供具有分散在鞋内部和鞋床各处的添加剂的鞋。本发明的再一目的是提供具有多种分散在整个鞋内部和鞋床各处的添加剂，其中 每种添加剂可实现不同的功能。本发明的这些及其他目的可通过这样一种鞋来实现，这种鞋具有与上部联接的鞋 底以限定出内部，该内部具有凹部，至少两个鞋床，每一鞋床具有不同的物理性能且每一鞋 床的尺寸被制造成可置于所述凹部内。这种鞋还具有分散在内部和至少一鞋床上的添加 剂，其中根据期望的物理性能至少两个鞋床中的每一个可抽出地被置于所述凹部内。在另一些实施例中，所述鞋包括多个鞋床，每一鞋床具有与紧挨着的鞋床不同的 物理性能。在其它一些实施例中，添加剂选自由银金属、氯化银、超吸收性材料、及它们的组 合物组成的组中的材料。在一更具体的实施例中，所述内部包括前壁、在该前壁中的至少一第二凹部和至 少一第二多个鞋床，每一鞋床具有不同的物理性能，且各鞋床的尺寸被制造成可置于所述 至少第二凹部内。在某些实施例中，添加剂被分布在所述内部的一部分上，而在其它一些实施例中， 添加剂被分布在整个内部。在一些实施例中，设有至少一种第二添加剂，其中，所述添加剂 和所述至少第二种添加剂是不同的金属。在本发明的另一方面中，该鞋包括分布在内部和至少一鞋床上的至少一种金属添 加剂及至少一种吸湿添加剂。在一些实施例中，该鞋包括处于至少两个鞋床中的至少之一 中的湿气吸收层。在一较具体的实施例中，所述内部包括侧壁、后壁、以及前壁。另外，该鞋包括多 个鞋床，各鞋床具有不同的物理性能；至少一个处于所述前壁、后壁、和侧壁中的第二凹部； 以及放置于所述至少第二凹部中的至少一第二多个鞋床，每一鞋床具有不同的物理性能，
4且每一鞋床的尺寸被制造成可置于所述至少第二凹部内。本发明又一方面涉及一种制备鞋的方法，其包括步骤将鞋底联接于上部以限定 出内部；在该内部中放置凹部；以及在所述凹部内可抽出地放置至少两个鞋床中的一个， 每一鞋床具有彼此不同的物理性能且每一鞋床的尺寸被制造成可置于所述凹部内。该方法 还包括在所述内部和至少一鞋床中分布至少一种金属添加剂以及至少一种吸湿添加剂，其 中根据期望的物理性能选择至少两个鞋床中的每一个置于所述凹部内。在某些实施例中，该方法包括设置湿气吸收层(moisture absorbinglayer)。在另 外的实施例中，该方法包括步骤提供多个鞋床，各鞋床具有不同的物理性能；在所述内部 放置至少一第二凹部；将至少第二多个鞋床之一可抽出地置于所述至少第二凹部中，各鞋 床具有不同的物理性能且每一鞋床的尺寸被制造成可置于所述至少第二凹部内。


图1示出了本发明的鞋；图2为图1所示鞋的俯视图；图3A-3B为图1所示鞋的横截面图；图4为图1所示鞋的装配视图；图5为图1所示鞋的另一实施例的分解图；图6为图5所示鞋的横截面视图；图7以鞋内底的形式示出了本发明的两层复合材料的部分断开的透视图；图8A是放大示意图，它以横截面的形式示出了通过针刺法连接到图1所示复合材 料的覆盖层的基底层的一些要素(elements)；图8B是局部放大视图，它示出了图1所示复合材料的泡沫层部分；图8C是沿图2中线3a--3a剖切的局部放大的横截面；图9是以鞋内底形式示出的本发明的两层复合材料部分断开的透视图；图10A是放大示意图，它以横截面的形式示出了通过胶粘剂粘接材料连接的、图1 所示复合材料的可热成型材料的非织造纤维织品的第三层覆盖层和泡沫层；图10B为局部放大图，它示出了图3所示的底部或者第二层材料的高度压缩的片 段，其中在所有非织造材料中充有吸湿泡沫；图10C为局部放大图，它示出了本发明一实施例的三层复合材料中未处于高度压 缩情况下的纤维，其中非织造材料的间隙未被充填；图10D是图4所示的泡沫包住的纤维的放大图；图11A输送装置的部分示意图，该装置用于计量和以预定比率混合具有吸收剂和 带有亲水性氨基甲酸酯的丙烯酸胶乳的给定水溶液混合物并用于将该经组合的混合物分 配在可动的载运构件上以形成该复合材料的所述泡沫层；图11B是图5所示装置中的计量、混合及分配腔的放大图；图12是该装置的用于形成所述复合材料的泡沫层的另一部分的另外的示意图；图13是该装置的另一部分的另外的示意图，它示出了该复合材料是如何形成的， 其形成步骤包括用于针刺、热成型和从该形成的复合材料切割用于鞋的鞋内底的步骤。图14示出了一种制备图1所示鞋的方法。
具体实施例方式图1示出了本发明的鞋10，其包括联接于鞋底20的上部12，用于限定出鞋的内部 30。内部30具有用于放置多个鞋床36之一(参见图5)的凹部32 (参见图3A-3B)。如图 4所示，多个鞋床36包括至少第一鞋床38和第二鞋床40。尽管示出了总共三个鞋床的第 三鞋床42，但多于两个的任何数量的鞋床都是可预料的。第一鞋床38具有与第二鞋床40不同的物理特性。如图所示，第一鞋床38具有施 加于其表面以有助于抑制细菌和/或减少臭气的添加剂46，而第二鞋床40具有增强的减震 作用。与第二鞋床40相比，第三鞋床42具有较薄的减震部分。使用者根据每个鞋床独特的物理特性从多个鞋床36中选择出鞋床放置于凹部32 内。一旦选定，使用者将选出的鞋床放置在凹部32内，由于被选定的鞋床的周边与凹部32 的周边之间的静配合被选定的鞋床被固定保持，此处凹部32的周边大约等于或者小于鞋 床的周边。可以理解，上面描述的第一、第二、和第三鞋床的物理性能不只是对于鞋床而言可 获得的那些特性。在其它一些实施例中，鞋床中至少一个是硬挺的以用于崎岖不平的环境， 例如徒步旅行。在另一些实施例中，鞋床中的至少一个很脆(brittle)，步行时引导脚正确 行走(orthodic)。如图所示，凹部32设置在内部30的底部。内部30被限定为鞋10内侧的任何部 分，包括右侧壁21、后壁22、前壁23 (脚趾区域)、左侧壁24、和舌区25。在另一实施例中， 如图5所示，凹部32'设置在前壁23中，鞋床38'被放置于该处。如图1和5所示，凹部 32'和鞋床38'处于内部30的各部分，而在其它一些实施例中它们处于内部30的其它部 分。在这些尝试中，因为内部30的很多部分是可更换的，可减少内部30的臭气和/或抑制 细菌。此外，因为内部30的任何被磨损的部分可用新的部分替换，可提高鞋10的保新程度 (newness)禾口合适程度。除上所述之外，本发明应不受示出的每个鞋床的尺寸和形状的局限。其它一些实 施例具有与内部30相符的鞋床。另外一些实施例具有与脚的形状相符的鞋床。在凹部32的另一实施例中，凹部32内设有紧固件34用于将选定的鞋床固定在凹 部32内。如图所示，可采用钩和环状紧固件，当然，也可采用有助于防止选定的鞋床意外移 动的任何其它紧固件，例如按钮、胶粘剂、螺钉等等。如图4所示，将添加剂46分散在鞋的内部30的各处，包括分布于鞋床38、右侧壁 21、后壁22、前壁23、和左侧壁24上。更具体地说，可将添加剂46施加到吸湿泡沫层上， 然后将其固定到右侧壁21、后壁22、前壁23、左侧壁24、和舌区25{参见图5_6的软套鞋 (bootie)62}。在其它一些实施例中，使添加剂46以与被施加于第一鞋床38的添加剂46 同样的方式分散在右侧壁21、后壁22、前壁23、和左侧壁24中。在另一实施例中，添加剂 46被分散在这些壁的任何结合中，分散于这些壁的所有四个或一些中，以致覆盖内部30的 那些部分或所有部分。在这些实施例的一些中，至少第二凹部31被置于右侧壁21、后壁22、前壁23、左侧 壁24、和舌区25中，并且设有至少第二多个鞋床33，每个鞋床可抽出地设置在所述至少第 二凹部31之内。
因为第二凹部31与凹部32的尺寸和形状不同，第二多个鞋床33与多个鞋床36 不同，但第二多个鞋床33的用料、固定件、和施加到第二多个鞋床的添加剂包括与多个鞋 床36相同的局限性。在另外一些实施例中，因为第二多个鞋床33不置于使用者的脚下，将 它们改称为减震垫。在其它的实施例中，可用软鞋套62的可更换部分替代第二凹部31 (参见图5)。此 实施例的优点在于软鞋套62或泡沫层一般很薄而不厚，使第二凹部31足以放置在该泡沫 层中。因此，软鞋套62和可更换的部分可实现相同的目的。如所示出的那样，脚趾区域23、或前壁可用其它的脚趾区域替换，以实现与多个鞋 床36相同的目标，其中各多个脚趾区域具有不同的物理性能。在一些实施例中，在多个脚趾区域中也包括多个鞋床36的优点和局限性。在这些 实施例的一些中，内部30的任何部分采用了衬(lining)62，尤其在容易吸收臭气和/或附 着细菌的区域。如图5所示，衬62被联接于内部30。在另一实施例中，衬62被联接于易于 吸收臭气和/或附着细菌的脚趾区域23。在另一实施例中，可从内部30抽出衬62以具有与多个鞋床36中的每一个相同的 优点，其中衬62可用其它的衬代替。用胶粘剂或紧固件将衬62固定到内部30。在另一实施例中，设置多个衬，其中每一个衬与紧挨着的衬具有不同的特性。所有 适用于多个鞋床36的局限性和优点都适于多个衬，例如将灭菌剂及其他添加剂施加于衬 62上。添加剂被限定为包括灭菌剂，例如，按重量计银约占0. 到约20%。在一些实施 例中，银呈薄片形式。在其它一些实施例中，银为毫微(nano)级大小的颗粒。在另一些实 施例中，银被敷覆于尼龙纤维上，其中较粗的纤维带有较多的银，因此比少量的银(smaller cuts of silver)释放更多离子。在其他一些实施例中，添加剂是氯化银，其可在想要的流体(wouldfluid)中产生 优选浓度的银离子，同时可减小毒性。在如想要的流体之类的水介质中，通常银化合物分离 成银离子(Ag+)和如氯离子(CI-)之类的带相反电荷的离子。有些银化合物、尤其如硝酸 银之类的高度可溶解的银化物溶解于想要的流体或水介质中时将产生极高的并且可能引 起中毒的银离子浓度。如氯化银之类的其他化合物可在想要的流体或水介质中形成正好合 适的银离子浓度，因其无毒却可使微生物致死，这种形式适于想要的环境。银金属极其稳定，但在一定的条件下将跃迁为具有强活性的离子形式(Ag+)。换 句话说，这种离子形式需要与那些带负电荷的物质结合。当其发生反应时，形成化合物。 所以，银可处于三种状态中金属、化合物和游离溶解的离子形式(free dissolved ionic form)。在一些实施例中已证明，按重量计银的量大于约20%时对穿着者而言毒性太大， 可能导致穿着者患病。在其它实施例中已证明，银含量小于约0. 对减少臭气和/或抑制 细菌是无效的。参见图7、8A、8B和8C，这些附图示出了一种鞋床。可以理解的是，不管有多少鞋 床，这些图中示出的鞋床或者是第一鞋床38、第二鞋床40、第三鞋床42、或者是多个鞋床36 的任一个或多个。因此，为简单起见，将这种鞋床概括地描述为包括多个鞋床36的任一个 中的已知的那些局限性。
7
如图所示，该鞋床包含总体用100表示的用于鞋的鞋内底形式的两层形式的复合 材料(composite material)，其具有覆盖层111和相对于覆盖层111是吸湿性泡沫层112， 泡沫层以任何合适的方式、如通过针刺与覆盖层111有效地结合或者连接或者粘合或者另 外的分层，因此该复合材料从覆盖层且通过覆盖层111抽吸或传送湿气或者体液使之进入 起贮水池作用的泡沫层112，以通过如从复合材料蒸发或者冲洗该复合材料来吸收、胶化或 存储和散逸如湿气或者体液。有时，散逸湿气或体液之后，可再利用该复合材料。当然，本 领域技术人员应意识到依照本发明形成的这种复合材料还可以由一次性使用的复合材料 组成而不是由可重复使用的材料组成。首先可通过聚合含水混合物(aqueous mixture)形成泡沫层112，该含水混合物 具有作为其主要组分的加有或没有各种添加剂的一或多种吸收剂和预定量的亲水性的氨 基甲酸酯预聚物粘合剂，因此该聚氨酯泡沫的聚合作用形成用于一或多种吸收剂的粘合 剂基体(matrix binder)。尽管将所述吸收剂看作是主要组分，本领域技术人员很容易想 到，在不超出本发明的范围的前提下，所述含水混合物可以由其它组分的不同组合组成，它 们包括吸收性填料；纤维材料；包括非织造纤维的材料、表面活性剂、可热成型的丙烯酸 乳液、臭气吸收剂和如上面所述的各种银之类的灭菌剂。其他的和附加的成分可以包括根 据通过复合材料可获得的某些优点和所希望的特性或功能的热相变颗粒、柠檬酸和橡胶颗 粒。对形成给定的复合材料而言，可选择吸收剂组分的特性使在不同温度与压力的 环境条件下被吸收的湿气的量、吸收率及保持或胶凝最优化。适用于所述含水混合物的 优选的吸收剂主要是在商场可购得的超吸收性聚合物，如产自STOCKHAUSEN，Greensboro, N. C. 27406 的 SAB 800 ；如产自 Hoechst Celanese Corporation, Portsmouth Va. 23703 的 SANWET IM 1000 ；如产自 Chendal Corporation，Palatine，III. 60067 的 ARIDAL 1460 ；和 如产自 Arakawa Chemical Industries, Limited, Osaka 541，Japan 的 ARAS0RB 800F。以自由流动状态、离散的固体颗粒状、粉末状或颗粒状形式制造和销售这些聚丙 烯酸钠/多元醇聚合物和共聚物吸收剂，这些吸收剂的特征是它们具有用于吸收增加的水 流体量的性能。这通常将导致聚合物完全溶解到含水混合物中。然而，由于聚合物和共聚 物的化学特性，形成的胶状生成物可阻止聚合物或共聚物溶解。也可以使用其它吸收剂，包 括聚环氧乙烷、羧甲基纤维素钠盐、和类似的聚合物，干燥剂可采用例如硅胶、如皂土之类 的粘土等。因此，正如下面将更全面地描述的那样，对含水混合物进行计量并使其与亲水性 氨基甲酸酯预聚物混合时，该氨基甲酸酯预聚物与含水混合物中的水反应形成亲水性的聚 氨酯泡沫，同时，如图8B和8C所示，当存在聚丙烯酸钠吸收剂120时，所述氨基甲酸酯预聚 物与吸收剂反应形成亲水性丙烯酸聚氨酯共聚体(acrylic urethane interpolymer) 121。如此形成的吸收剂与亲水性泡沫的结合物在或者两种较大的或者多层的复合材 料中的作用是吸收、吸附和胶化通过覆盖层抽吸的湿气，容纳和储存湿气而不使层状复合 材料的覆盖顶层重新潮湿。如此，吸收剂可提高该复合材料的泡沫层的亲水程度。在含水混合物中可与吸收剂结合的添加剂也可在商场购得。可热成型的丙烯酸胶乳乳剂(latex emulsion)可从 Union CarbideCorporation of New York,N. Y.，Rohm & Haas，B. F. Goodrich及其他处购得。丙烯酸乳剂的一种优选形式可从Union Carbide购得，其商标为〃 UCAR154"。如本领域技术人员所熟知的那样，胶 乳乳剂是表面剂稳定聚合物乳液，其通常被用作非织造材料的粘合剂。该可热成型的胶乳 形成热塑性聚合物薄膜，将所述薄膜加热到高于该聚合物的玻璃化温度时可使其成型或对 其进行模制。于是，可在本发明的泡沫层中使用丙烯酸胶乳乳剂作为本发明的三层复合材料的 替代物，其中第三层是粘合到(bonded)远离覆盖层的泡沫层的侧面的可热成型的非织造 材料。借助于包括与亲水性氨基甲酸酯预聚物起反应的作为含水混合物的一部分的乳剂将 可热成型的丙烯酸胶乳乳剂加入泡沫层里。含水混合物和氨基甲酸酯预聚物一起反应时， 乳剂中的水与亲水性氨基甲酸酯预聚物反应形成聚氨酯泡沫。因此，计算与该氨基甲酸酯 预聚物起反应的含水混合物的比率时，该乳剂中的水应作为含水混合物中的水分的一部分 被包括。本领域技术人员可想到，由可热成型的丙烯酸胶乳乳剂提供的丙烯酸盐组分是离 散的，并与通过钠聚丙烯酸吸收剂(若存在的话)提供的丙烯酸盐组分分离。完成泡沫聚合反应时，通过在约200华氏度的温度下干燥所述泡沫去除剩余的 水。将泡沫层粘合到覆盖层之后，如果存在可热成型的丙烯酸胶乳，该热成型的丙烯酸胶乳 通过在高于丙烯酸胶乳的玻璃化温度的温度、通常约为270华氏度温度的条件下加热模具 或其它成型件中的所述合成物可使所述合成物成型或对其进行模制，之后，使该合成物冷 却并从模具或成型件中取出。根据本发明，所述结合物中有用的表面活性剂由非电离的聚乙烯和聚丙烯氧化物 制备而成，例如市售的商标为"PLUR0NIC"的BASF表面活性剂。吸臭材料也是本领域技术人员公知的，其包括活性碳、绿茶、“ABSENT" (U0P)； 氧化锌等材料。许多供应商都向商场供应用于控制细菌和微生物繁殖的灭菌剂。一种优选的材料 是由 Lauricidin Co. of Galena，III. 61036 供应的、商标为〃 LAURICIDIN"的材料。相变材料的吸收能力约100BTU/Ib。这些材料在为现有技术的美国专利 4，756，958号和5，254，380号中已描述。可将其它组分加入含水混合物中，例如加入作为缓冲剂的柠檬酸，用于减少水组 分的PH值以提高吸收剂的负载量和含水混合物的流体特性，从而促进含水混合物的泵送 作用；和加入从Composite Particles of Allentown，Pa.购得的源于轮胎的磨碎的橡胶颗 粒以提高复合材料的弹性和热防护。这些将在以下更全面地阐述的含水混合物的一些实例 中进行说明。亲水性氨基甲酸酯预聚物组分也可在商场购得。本领域技术人员公认的合适的预 聚物已披露于美国专利4，137，200号、4，209，605号、3，805，532号、2，993，013号等现有技 术中，制备和形成这些预聚物的常规过程可从JohnWiley & SonS，New York，N. Y.，出版的、 由 J. H. Saunders 禾口 K. C. Frisch 撰写的 Polyurethane ‘ s, Chemistry and Technology, Vol. XVI 部分 2 中，HighPolymer Series, “ Foam Systems “，7-26 页，和〃 Procedures for the Preparation of Polymers" ,26 页及之后中获知。由于这些预聚物的强吸水性特征和其合理的价格，适于本发明中使用的所述预聚 物的一优选形式是由 Matrix R&D of Dover 销售的、作为 TDI/PEG Urethane Prepolymer 的、商标为"BIP0L"的New Hampshire。这些产品是具有二(2)或更少的组分官能度(component functionality)和小于百分之六(6%)的市售的未反应的NC0基团的甲苯二 异氰酸盐双端聚乙二醇(toluene disocyanate terminated polyethylene)的聚醚氨基甲 酸酯聚合物。另一种氨基甲酸酯预聚物可从W. R. Grace Company of New York, N. Y.购得，其 销售商标为"HYPOL 3000"。“ HYP0L"氨基甲酸酯预聚物是具有大于二(2)的组分官 能度的聚异氰酸酯封端聚氧化烯烃(polyisocyanate cappedpolyoxylene)多元醇预聚 物。当然，可使这种预聚物按照配方(formulated)加入降低其吸水能力的三醇。因此，这 种"HYP0L"氨基甲酸酯预聚物很少用于形成所述复合材料的基底层。除控制最终复合材料的吸收性能之外，业已发现，在含水混合物中加入精确量的 亲水性氨基甲酸酯预聚物时，其增强了复合材料，因此可按尺寸制造并可热成型为三维形 状，例如附图中图7所示的用于鞋的鞋内底。因此，在成型泡沫层时，可将给定的含水混合物以含水混合物的重量的二至十份 的比率掺入1重量份的吸湿氨基甲酸酯预聚物中。在这种限制内以精确的量控制含水混合 物加到亲水性丙烯酸的氨基甲酸酯预聚物中的相对比例使之不削弱超吸收性聚合物的用 于吸收和胶凝与该复合材料接触的湿气和体液的能力。本发明的另一种复合材料100的成型如图9和10A所示，其中覆盖层111、相对于 覆盖层111为吸湿性泡沫层112、和非织造纤维网或成毡状的(felted)非织造纤维网材料 形式的底部或者第三层113。在这种形式的复合材料中，如图9、10A、10B、10C和10D所示， 选出的非织造纤维优选是那些具有硬挺或热成型能力的非织造纤维。用于此目的的纤维材料的非织造纤维网可从市场上购得，如产自UnionWadding of Pawtucket, R. I. ；Carr Lee of Rockleigh, N. J. ；Stearns Kem Wove ofCharlotte, N. C.；和Loren Products of Lawrence，Mass的覆敷有丙烯酸树脂的聚酯非织造纤维。用 于本发明中的这些纤维材料的聚酯非织造纤维网由于其耐用性可附于相应的含水混合物 的组分上，因为它们在用于形成如随后将描述的复合材料的泡沫层112的第二干燥步骤的 过程中起减少收缩的作用且由于它们能提高复合材料的薄膜的抗拉强度，根据本发明，它 们在本发明中的应用如同在服装及其他产品中的应用一样。Union Wadding以每码11/2到 3盎司(1/4"到1/2"厚)的规格供应这类优选的非织造纤维网。这些纤维网是聚酯3和 6旦尼尔纤维丙烯酸喷射粘合的可热成型材料。可对这些产品按规定进行配方以提高多层 复合材料的热成形性能。相似地，产自Non ffovens Inc. of North Chelmsford,Mass.的纤维材料的毡状非 织造纤维网也可从商场购得，该公司供应的他们的产品为每平方码8oz.、厚度为0. 080、含 65%的低熔聚酯和35%的高熔聚酯。这些纤维材料的毡状非织造纤维网可为如以上已描述 的本发明的复合材料100的泡沫层112提供相同的改进性能。应注意的是，也可将非织造材料作为聚氨酯泡沫层的组成部分加入，而不是作为 离散的第三层被粘合到泡沫层上。在泡沫层内添加非织造材料可增加强度、使干燥时的收 缩最小并起将湿气传送到泡沫层的引导芯(wick)的作用。通过将聚合的泡沫淀积到非织 造纤维网上并将该泡沫覆盖的网压缩到其厚度的10%形成这些泡沫层，这样可用含有中间 间隙的聚合泡沫覆敷网的纤维。制造所述复合材料的方法
根据本发明，所述复合材料的这些可供选择的种类的成型是在现有装备处于常规 状态下进行的，这可通过附图中图11A、11B、12和13所示的示意图进行说明。在图11A和11B的示意图中，示出了总体用13表示的装备或装置的第一部分，该 部分包括总体用131表示的计量、混合和分配单元，它们被安置成与环形传送带或者传送 器132运动的纵向路线成横向地运动，如方向箭头A-A所示，以便在如132a处之类的位于 传送带132上的脱膜纸132b上淀积含水混合物和亲水性的氨基甲酸酯预聚物经交融及混 合的组合物，随后在该处进行进一步的聚合作用。所示出的计量、混合和分配单元131包括被安装成用于沿运载梁134来回运动并 限定出交融和混合腔(blending and mixing chamber) 135的壳体133。设置提供亲水性的 氨基甲酸酯预聚物的第一混合容器136。设置用于形成和保持含水混合物的组合物的任一 种的第二混合容器137，它的一些实例将在下文描述。第一混合容器136通过第一管路138连接到壳体133，使其与由壳体133限定的交 融和混合腔135连通。第一管路138中的第一泵139将经计量的一定量的亲水性氨基甲酸 酯预聚物的流体混合物从第一混合容器136泵送到壳体133中的交融和混合腔135。相似 地，第二混合容器137通过第二管路140连接到壳体133，第二管路140中的第二泵141可 以将经计量的一定量的给定含水混合物的组合物泵送到壳体133中的交融和混合腔135。第一泵139和第二泵141是计量泵，因此，给定的含水混合物和亲水性的氨基甲酸 酯预聚物的按重量计算的各自的量以所期望的比率被输送到交融及混合室135。安置第一管路138的输送部分142以将亲水性的氨基甲酸酯聚合物输送到交融和 混合腔135的中央部分，同时用于第二管路140的输送部分143被连接以使给定的含水混 合物的组合物围绕中心设置的第一管路138的输送部分142沿切线方向输送，从而能形成 复合材料的泡沫吸湿层112的各种组分，在由壳体133形成的交融和混合腔135中用任何 适当的混合部件或转子如在144处被直接交融，附图中图11B和5示出了全部过程。图11B进一步示出了壳体133在壳体133邻近传送带或传送器132的上表面的端 部具有分配头或喷嘴145，因此装置在操作的过程中壳体与交融和混合腔135连通，使喷嘴 145将总体用132a表示的给定的含水混合物和亲水性的氨基甲酸酯预聚物的已交融及混 合的组合物传送到位于传送带132或传送器132上的底部脱膜纸132b的移动上表面上，附 图中图11A、11B、12和13中示出了全部过程。图12示出了传送带系统130的另外部分，其具有硅酮或者与底部脱膜纸132b相 似类型的辊150，首先将底部脱膜纸132b从辊150传送到传送带132上表面上、分配头或喷 嘴145如上所述地传送给定组合混合物132a的部位的位置处。于是由于混合、交融及分配 头133的横向运动，聚合的组合混合物132a以正弦曲线路径被浇注到底部脱膜纸132b上。 混合物132a和底部脱膜纸132b与传送带132 —起向前移动到某部位，在该部位当传送带 通过可预先调节的定径辊154下方时，类似的硅酮辊152或顶部脱膜纸132c覆盖已组合的 聚合混合物132a，以使所述已组合的聚合混合物132a达到初始厚度。随着传送带132的进一步向前运动，此时处在底部脱膜纸132b和顶部脱膜纸132c 之间的已组合的聚合混合物132a运动到总体用155表示的压制机械中，在该机械中根据复 合材料的最终的应用将已组合的聚合混合物132a的尺寸形成为使其达到期望厚度，从而 形成由复合材料冲压或切割而成的组成部分。
11
当已组合的聚合混合物132a从压制机构155中排出时，对于所有用途而言，其呈 自保持式(self-sustaining)并且顶部脱膜纸132c被第一剥离辊156剥离，同时通常此刻 底部脱膜纸132b上自保持的泡沫层136a继续与传送带132 —起向前运动，直到抵达传送 带132的端部，这时，底部脱膜纸132b也被第二剥离辊157剥离，附图中图12示出了全部 过程。因此，如图11A、11B和12所示并如上所描述的那样，经聚合组合的混合物132a从 分配喷嘴145直接排到底部脱膜纸132b的上表面上，以提供用于复合材料100的泡沫层 112的片材形式。通常这类装置以及用于制定传送带的操作和通过分配头或者喷嘴输送组合的混 合物的控制是本领域技术人员所熟知的，因此不再赘述。交融后，当传送带运动时，如上所述，使含水混合物和亲水性的氨基甲酸酯预聚物 146的组合物沉积在传送带132上，然后对聚合混合物进行进一步处理，以提供本发明的一 层复合材料112。可提高各种形式的给定的含水混合物和预定量的亲水性的氨基甲酸酯预聚物的 相应组合物并通过传送带132传送直到将给定的组合混合物已被聚合成形、按一定尺寸制 造并成为自保持泡沫层112并被构成一体或连接到覆盖层111以形成复合材料100为止。为了完成两层复合材料的成型，图13示出了本装置的其他部分，通常此时使自保 持的组合混合物形成的泡沫层136a进入并通过总体用160表示的、以任何适当形式实现的 干燥单元，以便基本除去所有残余湿气，然后设置泡沫层112以与覆盖层111结合和连接而 形成复合材料100。如图13所示的干燥单元160那样的干燥单元是公知的设备，其包括常规的干燥空 间161，形成吸湿性泡沫层136a的自保持组合的混合物经进入口 162被引入所述干燥空间， 并在该进入口处经过空转载辊如163、164上方和共同作用的传动辊如165a和165b，以通 过风扇构件167将由加热构件166产生的温度低于260华氏度的被加热空气吹过干燥空间 161，以掠过通常为自保持的吸湿性泡沫层136a而基本上除去吸湿性泡沫层112的所有残 余湿气。然后泡沫层112由传动辊165a和165b带动前移，经由排出口 168进到用于成型 两层的复合材料100的第二或最后步骤。如图13所示，此时当吸湿性泡沫层112继续前进时，由辊170分配任意方位的、大 约为三(3)英寸长的三旦尼尔丙烯酸纤维169，并以约每平方英尺三(3)盎司的纤维敷覆到 移动的吸湿性泡沫层112的上表面上，以将覆盖层111定位于吸湿性泡沫层112的上表面 上。此时可通过如使覆盖层111和吸湿性泡沫层112经总体用171表示的针刺台之类的任 何合适的方法将覆盖层111与吸湿性泡沫层112结合而形成复合材料，覆盖层与泡沫层在 所述针刺台处以机械方式结合。针刺机是本领域公知的。在示意地图示的针刺台171中，覆盖层111和吸湿性泡 沫层112以每分钟约十(10)直线英尺(lineal feet)被推进而通过该机器，同时，未示出 的针以约600行程/分操作，以提供每平方英寸850个刺穿盖层111和吸湿性泡沫层112 的孔，从而以机械方式按任意方位将聚酯纤维覆盖层111联结到吸湿性泡沫层112上，以形 成两层复合材料100。在图8A示出的复合材料的横截面图中，通过针刺工艺将覆盖层111连接到泡沫层112的结果示出了在针刺机171中任意方位的聚酯纤维169是如何被用力刺穿而穿透覆盖 层111的表面进入并穿过吸湿性泡沫层112而迫使一些纤维伸出泡沫层112底面的。当采 用针刺工艺连接覆盖层111和泡沫层112以形成复合材料100时，形成覆盖层111的任意 方位的聚酯纤维层被减小到一般不可测量的厚度，可赋予形成的复合材料的顶表面或上表 面织物感，并且这些聚酯纤维起引导芯的作用，从覆盖层111将湿气或体液分配和传送到 吸湿性泡沫层112，从而可获得本发明的优点。另外，聚酯纤维提供用于承受磨损的成型复 合材料100的顶部或覆盖层111。此外，针刺工艺可提供一些可穿过覆盖层111和泡沫层 112的通道，湿气或体液可通过这些通道传送，因此可促进这些液体从覆盖层111到泡沫层 112的分配和传送。基于这些理由，针刺法是一种优选的使覆盖层111与泡沫层112结合的 方法。根据本发明，如果要求复合材料具有更强的自保持形式时或要求复合材料具有更 精确的形式以便热成型三维形状时，可实现三层形式的复合材料。这可通过将经聚合组合 的混合物132a直接排到某些非织造或毡状非织造纤维的组织上获得，如附图中图12所示。 因此，参考图12，图中以虚线表示的辊158传送非织造纤维或毡状非织造纤维159，用于提 供这种基底形状或用于泡沫层112。可将这些非织造纤维或毡状非织造纤维输送和引入到 前进的传送带132上使得非织造纤维或者毡状非织造纤维159被定位于底部脱膜纸132b 的上表面和从分配喷嘴145排出的经聚合组合的混合物132a之间。本领域技术人员可以理解，将经聚合组合的混合物132a浇注到非织造或毡状非 织造纤维网上面时，可进行如开始描述的用于吸湿性泡沫层112的片料的成型那样的相同 的依一定尺寸制造的步骤及顶部和底部脱膜纸的剥落。对聚合组合混合物132a按一定尺寸制造和压缩的量或程度在采用的非织造纤维 或毡状非织造纤维材料中的纤维之间形成间隙或内部组织空间。一般而言，如图10B、10C 和10D所示，压缩程度越小，在所采用的指定的非织造纤维网或者毡状非织造纤维网的纤 维122之间的内部组织空间或间隙123中的经聚合组合的混合物132a的体积越大。反之， 压缩程度越大，聚合组合材料132a的体积越小，以致采用的非织造纤维织品或毡状非织造 纤维网的纤维122只在它们的外表面被覆盖，并且纤维之间的间隙或内部组织空间也越 大，如附图中图10B、10C和10D的放大的片断所示。尽管以上描述和图示说明了针刺结合技术，显然，本领域技术人员可想到还有其 它的用于连接覆盖层111和吸湿性泡沫层112以形成复合材料100的方法。因此，可以 替换、代替任意方位的聚酯纤维168的方式是，用胶粘剂将公知的、被称为"托垫(sock liner)“的、可逐步定位的材料粘合到泡沫层112的移动上表面以形成复合材料100。一种 用于此目的的氨基甲酸酯粘合剂由Mace Adhesives of Dudley,Mass.制造和销售，并容易 从商场购得。这种及其他用于此目的的胶粘剂不会阻塞湿气或体液从形成复合材料100的 覆盖层111传送到泡沫层112。图10A示出了采用"托垫"材料的织物125和氨基甲酸酯 粘合剂126的复合材料的横截面。另一种连接覆盖层111和泡沫层112而形成复合材料100的方法是将泡沫层112 与泡沫层112上表面的"托垫"层一起送进高频热能装置。在这种高频热能装置中，覆盖 层111被粘合到泡沫层112上而形成本发明的复合材料。其它一些将覆盖层111连接到泡 沫层112以形成复合材料100的方法包括传统的热熔粘合技术、或再用传统方法直接将泡沫层112聚合到覆盖层111上。业已发现，可将结合覆盖层111和泡沫层112而形成复合材料100与将复合材料 模制或切割为三维形状结合使用，以提供如鞋内底和失禁垫(incontinent pad)之类的产品。这些在附图的图13中示出，其中高频热能装置用两点一划线表示为172，而具有 上部压模174a和下部压模174b的模压机总体用173表示。上压模174a和下压模174b被 成形和构造成协同作用的阳模和阴模单元，用于从形成的复合材料切割出三维产品。当模 具如图13所示被开启而复合材料100被送入阴模的适当位置时，移动阳模到闭合位置以从 送进的复合材料100形成和切割如图7和9所示的鞋内底之类的三维产品，再将其抽出模 压机173。被送进的复合材料100的稀松部分(scrim)或剩余部分可方便地收集在收集辊 175 上。高频热能装置和模压机是公知装置，因此不再赘述。本领域技术人员还可想到，模 制装置172可用在针刺台171形成的复合材料110以提供如鞋内底和失禁垫之类的三维产 品。同样，针刺台171也可不工作，而使覆盖层111和基底层112被胶粘粘合或通过高频热 能装置172结合。将可热成型的丙烯酸胶乳乳剂加入给定的含水混合物然后使它们以预定比率与 亲水性的氨基甲酸酯预聚物混合和交融时，由吸湿性泡沫层112形成的该复合材料110可 很好地模制出三维产品，以形成精美的细部、装饰性压纹和凸纹(logos)。此外，覆盖层111 和泡沫层112各自的介电性能有助于其本身通过短循环时间的高频热能形成复合材料，高 频热能结合的作用可将覆盖层111和泡沫层112的温度升高到270华氏度的热塑性温度以 上，以便定型并结合这些层而形成复合材料110。含水混合物和与亲水性的氨基甲酸酯预聚物的预定比率的一些实例。在随后的一些实例中，加入配料(ingredients)并使其在各料的添加物之间充分 混合以产生各种各样的含水混合物，用于首先与亲水性的氨基甲酸酯预聚物混合产生吸湿 性泡沫层112。然后通过吸湿性泡沫层112与覆盖层111组合形成本发明的复合材料110， 所有过程已在上文中描述。例 1一种形式的含水混合包括以下配料_按重量计配料的百分比_水 62. 58 表面活性剂(BASF F88PLUR0NIC 6. 95 柠檬酸.51 丙
烯酸乳剂(Acrylic emulsion) (UCAR 154) 26. 06 超吸收性聚合物 3. 90 (Stockhausen SAP 800HS)_然后计量这种含水混合物并以2. 95与1. 00的重量比与如〃 BIP0L"之类的亲水 性的氨基甲酸酯预聚物混合以提供组合物，在该组合物与覆盖层结合形成本发明的复合材 料之前，象其在传送带33上移动进入如上描述的依一定尺寸制造和压制步骤那样地聚合。包含柠檬酸是为了降低水的pH值，使超吸收性聚合物的浓度增加而不影响含水 混合物或用于形成已形成的复合材料10的吸湿性泡沫层12的组合物的泵送特性。例 2
含水混合物的另一形式包括如下配料_按重量计配 料的百分比_水79. 53表面活性剂(BASF F88PLUR0NIC). 81柠檬酸.62超吸收
性聚合物 1. 53 (Stockhausen SAP 800HS)灭菌剂· 83__对该含水混合物进行计量并以5. 20比1. 00的重量比与亲水性的氨基甲酸酯预聚 物"BIP0L"混合于传送带上的非织造纤维网材料层上，在那里所述聚合的混合物和该非 织造纤维网材料层被依一定尺寸制造并被压缩到为所提供的在纤维充填材料之间具有间 隙的吸湿性泡沫层的厚度的25%。从Union Wadding and Carr Lee中选择非织造纤维，因为这种纤维包含有助于复 合材料成型并有利于这种复合材料产品的热成型的半固化的丙烯酸粘合剂。例 3将含水混合物与例2的亲水性的氨基甲酸酯预聚物的组合物沉积在传送带33上、 呈毡状的非织造纤维网的层上。然后将材料的一些层组合物按一定尺寸制造并压缩到其厚 度的10%。这可提供纤维被填隙间隙覆盖的吸湿性泡沫层12。业已发现，由本发明的这类 吸湿性泡沫层12形成的复合材料能很好地热成型为如鞋内底、失禁垫之类的产品。例 4因为人们发现丙烯酸胶乳乳剂的玻璃化温度和pH值有助于提供改进的含水混合 物，利用可热成型的丙烯酸胶乳乳剂添加剂形成含水混合物。用于这种形式的含水混合物 的配料如下_按重量计配料的百分数_水46. 35表面活性剂
(BASF F88 Pluronic)5. 15柠檬酸.38丙烯酸乳剂(UCAR 154) 19. 30超吸收性聚合物 2.89 (Stockhausen SAP 800HS)_将这种含水混合物以3.00比1.00的重量比与亲水性的氨基甲酸酯预聚 物"BIPOL“组合。将这种混合物沉积在传送带33上的、以9英尺/分钟的速度移动的 1/2"的非织造纤维网材料上并产生本发明的热成型良好的复合材料。例 5这种含水混合物产生具有改进的热性能的复合材料。其配料如下_按重量计配料百分比_水70. 1表面活性剂(BASF F88 PLUR0NIC). 8柠檬酸.6超吸
收性聚合物 1. 5 (Stockhausen SAP 800HS)热相变材料 9. 5 (Thermosorb65，PCM)灭菌 剂.8_将该含水混合物以5. 20比1. 00的比率与亲水性的氨基甲酸酯预聚物组合。当形成所述复合材料时，人们发现这种产品能更好地进行热防护并用百分之二 (2%)的时间来冷透该被形成的复合材料。例 6通过本例对改变复合材料而不削弱该复合材料的吸湿性泡沫层的特性的本发明 的变型进行说明，其中通过添加再生橡胶轮胎颗粒(reclaimedrubber tire particles)使 复合材料更具弹性。因此，用于该种含水混合物的配料如下
_按重量计配料百分比_水31. 03表面活性剂
(BASF F88 1^肌肌01.60柠檬酸.77超吸收性聚合物1.92(5丨(^吐311861134 800HS)灭菌 剂.80 橡胶颗粒 6. 75(V1S1TR0N 4010) NMP 溶剂 2. 00_将这种含水混合物以1比1的比率与亲水性的氨基甲酸酯预聚物(BIPOL)组合并 被浇注到非织造纤维网材料上。业已发现被形成的所述复合材料的密度加倍到约131 bs. / cu. ft.，由该复合材料形成的产品的弹性加大，仍保持且没有削弱该复合材料的吸湿性泡 沫层的吸收特性。例 7含水混合物的本例可提供具有吸臭性能的复合材料。其包括以下配料_按重量计配料百分数_水57. 7表面活性剂(BASF
F88 Pluronic)2. 0柠檬酸1. 3超吸收性材料聚合物3. 2 (Stockhausen SAP 800HS)灭菌剂 1. 0 绿茶(Ikeda，日本)14. 8_将该含水混合物与亲水性的氨基甲酸酯预聚物〃 BIP0L"以4. 00比1. 00的范围 组合，并将其沉积在非织造纤维网上，以形成用于该复合材料的吸湿性泡沫层。测试由该复合材料形成的产品并发现其能很好地吸收香烟烟雾。上面已描述了复合材料的各种实施例并且图示说明了其中形成的用于各种用途 和目的的部件；当然，本领域技术人员很容易开发出各种变型及其实质上的等同物，这些变 型和等同物被认为落入所附权利要求的保护范围。如图14所示，该图示出的制备鞋的方法200包括将鞋底联接到上部以限定内部 的步骤202、在内部安置凹部的204、和可抽出地将至少两个鞋床的一个安置在该凹部中的 206，每个鞋床具有彼此不同的物理性能并且每个鞋床的尺寸被制造成安置在该凹部内。方 法200还包括在所述内部和至少一个鞋床上分散至少一种金属添加剂和至少一种吸湿添 加剂的分散步骤208。可以理解的是，可根据期望的物理性能选择用于安置在所述凹部内的至少两个鞋 床的每一个。在某些实施例中，方法200还包括设置湿气吸收层的步骤210。在其它一些实施例 中，方法200具有提供多个鞋床的步骤212，每一个鞋床具有不同的物理性能；在所述内部 安置至少一第 二凹部并且可抽出地将至少第二多个鞋床的一个安置在该至少第二凹部中， 每一个鞋床具有不同的物理性能并且每一个鞋床的尺寸被制造成可安置于所述至少第二 凹部内。
权利要求
一种鞋，包括一联接于上部以限定出内部的鞋底；多个脚趾区域，每一脚趾区域具有与下一脚趾区域不同的物理性能；多个软鞋套，每一软鞋套具有与下一软鞋套不同的物理性能；分散在所述内部和至少一个软鞋套及至少一个脚趾区域上的至少一种吸湿添加剂和氯化银；其中，根据期望的物理性能将所述软鞋套的每一个和所述脚趾区域的每一个可抽出地置于所述内部。
2.根据权利要求1所述的鞋，其中，所述至少两个鞋床的至少一个还包括湿气吸收层。
3.根据权利要求1所述的鞋，其中，所述内部包括侧壁、后壁、和前壁。
4.根据权利要求3所述的鞋，其中，还包括 具有凹部的所述内部；多个鞋床，每一鞋床具有不同的物理性能并且每一鞋床的尺寸被制造成置于所述凹部内；至少一处于所述前壁、所述后壁、或所述侧壁中的第二凹部；及 至少一第二多个鞋床，每一鞋床具有不同的物理性能并且每一鞋床的尺寸被制造成置 于所述至少第二凹部内。
5.根据权利要求4所述的鞋，其中，所述氯化银、所述至少一种吸湿添加剂和至少一种 其他金属添加剂被分散在所述多个鞋床的至少一个上。
6.根据权利要求1所述的鞋，其中，所述至少一种湿气吸收添加剂是超吸收性材料。
全文摘要
本发明涉及一种鞋，包括一联接于上部以限定出内部的鞋底；多个脚趾区域，每一脚趾区域具有与下一脚趾区域不同的物理性能；多个软鞋套，每一软鞋套具有与下一软鞋套不同的物理性能；分散在所述内部和至少一个软鞋套及至少一个脚趾区域上的至少一种吸湿添加剂和氯化银；其中，根据期望的物理性能将所述软鞋套的每一个和所述脚趾区域的每一个可抽出地置于所述内部。
文档编号A43B17/10GK101843387SQ201010002179
公开日2010年9月29日 申请日期2007年8月15日 优先权日2006年8月15日
发明者韦恩·M·西莉亚 申请人:H.H.布朗鞋业技术公司