用于增强附着摩擦力的运动鞋鞋底涂层的制作方法

专利名称：用于增强附着摩擦力的运动鞋鞋底涂层的制作方法
技术领域：
本发明一般性地涉及运动鞋，更具体而言，涉及施用到运动鞋的鞋底用于增强附着摩擦力(traction)的涂层。
背景技术：
专用鞋已被设计出来并且与许多体育活动例如篮球、网球、排球等相关地使用。设计这些鞋不仅为运动者提供支持，而且在运动者需要“猛力”踏鞋以快速停止、转动或反向时增强鞋的“可急转性(cutability) ”表现。室内地板运动爱好者有一个主要的不满一有灰尘的、脏的地板表面。运动者使用从有少量灰尘到几个月都疏于管理的球场。这些情况导致在最不合适的时机，即在突然转身或试图进行快速转向、起始加速起步和立即停止时缺乏附着摩擦力。例如，篮球场和排球场具有硬表面，通常对该硬表面进行保养以提供非常光滑的表面。这种光滑的硬表面在覆有灰尘时倾向于减小鞋底可提供的附着摩擦力的量，特别是在鞋底的底面受到累积的灰尘、纤维和其它形式的碎屑污染时更是如此。这种碎屑经常粘在运动者的鞋底并且这减小并最终导致运动者鞋底和地板表面之间的附着摩擦力的明显下降或丧失。尽管尽所有努力保持地板无灰尘，但是这类灰尘仍相当快速地积聚。运动者经常发现需要用他们的手或其它装置相当频繁地擦拭他们的鞋底部，以使他们的鞋恢复一定的初始粘着性。对上述问题已经提出了多个解决方案。例如，美国专利No. 3，400, 421公开了一种 “粘性”地板垫形式的鞋底清洁器，其结合有压敏粘合剂(PSA)以积聚来自鞋底部的灰尘。 一旦粘性表面被完全污染并且不能再充分地发挥其目的，则通过剥去一叠这样的压敏片的上层压敏片来产生新层。因此，这种鞋底清洁器利用使用者可在其上行走的压敏粘合剂表面来清洁鞋的底表面，从而去除已经积聚并粘附到鞋底上的一些碎屑和微小碎屑。这在进行运动时并非总是实用的。美国专利No. 5，421，106公开了一种鞋底擦拭垫，其试图消除在篮球场等的地板上遇到的问题，其中例如附着到篮球运动者鞋底的灰尘粒子的不断累积，导致在比赛时丧失附着摩擦力。该专利公开了一种绒面革或其它适合材料的面朝上的擦拭表面，运动者可用来通过在安装于每只鞋的各脚背部的鞋带覆盖物(shoe string cover)的面朝上的表面上擦拭鞋底从而从他们的鞋底除去灰尘。在美国专利No. 5，555，564中，公开了一种用于清洁鞋底的设备以及其制造和使用方法。将鞋底擦拭垫缝在运动袜上袜筒部分的外表面。所述擦拭垫吸收并保留水分，并具有含水擦拭表面，当穿戴者在所述垫上擦拭鞋底时所述含水擦拭表面从运动鞋的鞋底去除灰尘和碎屑。在美国专利No. 7，337，561中，公开了一种鞋底附着摩擦力增强装置，其旨在增强鞋底和硬场地运动表面之间的附着摩擦力。该专利公开了包括可应用于鞋底的底表面的粘合剂辊的多种不同装置。滚动过程促进鞋底部分的颗粒转移到粘合剂辊上，期望从鞋底去除充足的灰尘和碎屑以至少略微增强鞋底和运动表面之间的附着摩擦力。上述专利中强调将装置施用到鞋底表面使得装置对鞋底的摩擦或鞋底对装置的摩擦从鞋底部去除灰尘和/或其他碎屑，以恢复鞋底的一定粘着性。所提出的装置的问题在于，从鞋底的底部去除碎屑提供很小至不提供超出干净鞋的附着摩擦力的另外的附着摩擦力，并且仅仅持续很短的时间。鞋底将继续吸附灰尘和其他会粘附到鞋底上的碎屑。随着长期的冲击，碎屑至少部分地穿透鞋底表面并变得包埋或嵌入鞋底，使得难以通过对表面的物理擦除来进行去除。目前市场上有几种产品试图解决鞋的粘附性问题，包括“ Python ”、“ Sneaker Grip，，、"Crammers Rosin，，、“B Sharp，，、"Sneaker Grip SprayShoe Grip，，禾口 "Slipp Nott”，并且大体上它们可被分成两类。第一类是鞋清洁产品(如“B Siarp”)，其尽管清洁有效但对鞋的初始或当前抓力(grip)不提供任何改变。此外，它们的市场寿命非常短，这是因为它们没有解决球场的状况，只要运动者走几步，所有清洁的益处均丧失。在观看包括篮球、排球、乒乓球、壁球或短网拍墙球比赛以及拉拉队竞赛的任何场地赛事时，会注意到整个比赛期间运动者用手重复地擦拭他们的鞋底。第二类产品试图改变鞋底的粘附特性。 此类产品极少并且已有的那些不是为室内使用设计的。也许最公知的是‘Shoe Grip”，这是为靴子和冷表面之间的室外粘附而设计的产品。它采用室温下为液体的低熔点松香酸，其在丧失水后(需要至少10分钟)留下非常粘的液体松香产物。这对室内运动使用而言是完全不可接受的，因为这将损害地板并随处留下粘性残留物。

发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于增强在光滑地板表面上的附着摩擦力的运动鞋鞋底涂层。本发明的另一个目的是提供一种可易于以膜形式施用至已有运动鞋底的运动鞋鞋底涂层。本发明的又一个目的是提供一种运动鞋鞋底涂层，该涂层对任何类型的运动鞋提供所需的粘附性而不会在经处理的鞋和所述鞋所用于的光滑表面之间产生过度的拖曳性 (drag)。本发明的还一个目的是提供一种运动鞋底涂层，所述涂层在运动者使用经处理的鞋在适当位置快速改变方向、起步、停止或旋转时提供所需的粘着性和粘附性。如之前的目的，本发明的又一个目的是提供一种运动鞋鞋底涂层，所述涂层不会在所述鞋所用于的地板上留下不希望的残留物。本发明的又一个目的是提供一种运动鞋鞋底涂层，其不需要地板维护来解决所述涂层的使用所带来的问题。本发明的还一个目的是提供一种运动鞋鞋底涂层，所述涂层不对施用所述涂层的鞋底造成损害。
如之前的目的，本发明的又一个目的是提供一种运动鞋鞋底涂层，所述涂层并非静态涂层，而是在长时间段内随着在比赛中的持续使用通过将灰尘和微小碎屑拉入涂层中并有效地产生新的粘性表面而使自身基本上更新的动态涂层。本发明的一个附加目的是提供一种运动鞋鞋底涂层，所述涂层可通过任何适合的输送体系如将其喷涂、辊涂或刷涂至鞋底上而可被施用至所述鞋底。本发明的又一个附加目的是提供一种所讨论类型的运动鞋鞋底涂层，其可结合有冲击调节剂以在冲击和对涂层施加压力时释放溶剂等，所述涂层基本上释放受控量的溶剂，所述溶剂在比赛过程中随着鞋的使用有效地溶解或软化涂层以使分子重新取向形成新的粘性表面。本发明的又一个附加目的是提供一种运动鞋鞋底涂层，所述涂层一旦通过上述输送体系之一施用后，不需要另外的清洁鞋底表面的装置。
具体实施例方式已经配制了易于施用的运动鞋鞋底涂料，所述涂料在硬地板场地(例如篮球场、 排球场等)上为运动员提供更好的附着摩擦力和抓力。该涂层旨在为运动员提供改进的转身、停止和反向能力，其中运动者的鞋底需要具有最小水平的粘着性以防止滑动。为本申请之目的，鞋的“可急转性”或“急转能力”是当使用者快速改变方向、起步、 停止或旋转而导致对鞋底施加的压力骤升(spike)且通常需要额外的抓力来防止在光滑表面上滑动时，鞋底对表面保持抓力的能力。为了实现这些和其它特点和益处，本发明的用于增强附着摩擦力的运动鞋鞋底涂料是包含以能够通过合适的输送机制施用至表面的状态的成膜剂、粘合剂和增粘剂的混合物。在目前优选的实施方案中，所述输送体系为溶剂，其中上述组分可被整合为液态。当通过喷涂、辊涂、刷涂、擦涂、倒上或滴上制剂而施用至鞋底时，初始溶解上述组分的溶剂蒸发并留下薄膜或涂层，所述薄膜或涂层在鞋暴露于污染物时显示出改进的性能，包括初始粘性和持续粘性。初始溶液还可包含冲击改进剂，所述冲击改进剂在鞋底在硬表面上冲击后释放受控量的溶剂以促进膜的软化并提高分子重新取向，从而促进粘性表面的持续产生。为了满足本申请的要求，已经发现比例恰当并通过合适的输送体系或介质以恰当的涂层重量施用的三种不同组分的混合物可实现所需的所有特性。第一组分是成膜聚合物材料。由于“Shoe Grip”因旨在在冰上使用的原因而包含了低熔点松香，所以其对于环境、受控温度通常为高于65-70下的室内运动使用将完全不适合。此外，由于奔跑和急转所施加的压力而引起的鞋底材料的快速和持续变形，快速运动和对鞋的某些区域施加的局部作用力可带来使温度增加另外增量(高于环境温度)的局部热量。因此需要更高熔点的松香酯来提供使本发明的活性成分附着至鞋底的膜。该膜的使用防止最终产品转移并粘至球场上并导致地板本身的问题。其还提供根据环境使用温度的季节变化调节产品的途径。通常，预计的环境温度工作范围为65-110下。由于鞋底倾向于变热并使温度升高一定量超过环境温度，所以成膜剂的熔点可稍高。这种调节可通过将成膜材料的“环球”(“ring-and-ball”)熔点恰当地选择在65_125°C的范围内来对应于预计的使用者环境温度来达成。“环球”试验(也称为“球环”试验)是确定浙青、蜡和石蜡的熔点的试验， 其中将受试样品安装在小环上，而后在受试样品上放置小球；熔点是样品充分软化使得球从环中落下的温度。尽管目前优选的成膜剂是松香酯，也可采用其它聚合物。如指出的，成膜剂形成结合有其它活性组分的膜并使活性成分可控地粘附到施用了组合物的鞋底上。该膜的使用防止最终产品转移并粘在运动场的光滑表面上并导致地板本身的问题。可使用多种成膜剂， 包括选自以下的聚合物合成聚合物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚酯、聚丙烯酸酯，和天然树脂性材料和树脂衍生物。第二组分是增粘树脂，该树脂赋予膜粘至场地的能力。尽管有许多不同类型的增粘剂(例如，烃树脂、松香衍生物、烷基酚醛树脂、萜烯酚醛树脂；聚萜烯、改性烷基酚醛树脂和香豆酮-茚树脂。增粘剂可由对叔辛基酚来制备)。一种类型(酚醛树脂)看来在本申请中最为有效。出人意料的是，不同类型的酚醛树脂的性能甚至存在相当大的差异。第三组分是粘合剂树脂。使用粘合剂使两个表面彼此粘合并不值得注意；然而，我们已经发现压敏粘合剂的使用赋予最终膜所需的剪切灵敏性。粘合剂可选自聚氨酯、聚酯、聚丙烯酸酯和聚酰胺。特别地，在这种制剂中丙烯酸类压敏粘合剂如丙烯酸类压敏粘合剂树脂尤其有效。这种PSA粘合剂还可包括丙烯酸类热熔粘合剂。三种主活性成分是固体并且必须采用合适的输送体系来分离颗粒并使它们附着或粘合至鞋底表面。目前优选的输送组分是使活性颗粒彼此有效分离并且便于将它们施用至表面(如鞋底)的合适溶剂。所有三种活性成分均显示一定的粘性，而且，合适的溶剂是有效溶解所有这三者并在快干后留下均勻膜的溶剂。因此，当使用有机活性成分时，应优选有机溶剂。同样，当采用水溶性活性成分时，应采用水溶性溶剂，在一些情况下，甚至可用水作为输送体系。可采用的水溶性粘合剂的其它实例是尿烷、聚氨酯和EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)。有效的溶剂可包括芳香烃类(甲苯)、酮类(丙酮)、醇类(异丙醇)、不挥发天然溶剂类、酯类和醚类。已发现将成膜剂、粘合剂和增粘树脂的组合物或制剂悬浮在挥发性溶剂(例如丙酮)中使组合物通过将所述组合物喷涂、辊涂或刷涂到鞋底上而被容易地施加到鞋底的底部。已发现可使用成膜剂，如任何适合的松香酯。然而，还可使用促进薄膜产生的任何成膜剂，其具有不同程度的益处。已发现使用粘合剂和增粘剂比单独使用粘合剂或增粘剂提供更佳的效果。因此， 粘合剂(如丙烯酸类压敏粘合剂(PSA)，例如丙烯酸类PSA)和增粘剂树脂(例如酚醛增粘树脂)易于溶解在丙酮中来为施涂涂层提供了方便。与任何单独的成分或甚至松香与任一其它组分的混合物相比，该涂层显示出改进的特性。尽管所述混合物或制剂采用易于溶解在溶剂丙酮中的组分，本领域技术人员应当清楚的是，其它溶剂可与其它成膜剂、粘合剂和/或增粘剂树脂一起产生更加的效果。然而，无论所用的溶剂为何，已发现当结合进成膜剂中时，粘合剂和增粘剂树脂的一起使用提供所需的结果。在这一点，可使用促进连续薄膜产生的任何成膜剂，所述连续薄膜很好地锚定或结合至鞋底表面。已发现提供所需性质的溶液包括85-96%丙酮、2-10%成膜剂，剩余的2-5%含有粘合剂和增粘剂树脂的溶液。在所述的实施方案中，成膜剂为松香酯，粘合剂为丙烯酸类压敏粘合剂(PSA)，增粘剂树脂为酚醛增粘树脂。在丙酮蒸发后，所得的膜包含约70-80%的成膜剂，约20-30%的粘合剂和增粘剂树脂。可改变溶剂、成膜剂、粘合剂和增粘剂相对于彼此的指示量，这有不同程度的益处。然而，蒸发溶剂或丙酮之前，初始组合物应包含少于 25%的成膜剂，并且粘合剂和增粘剂树脂一起应优选少于10%。通过采用与成膜剂材料相比比例相对较小的粘合剂和增粘剂树脂，提供相对温和但足够程度的粘附性和粘性。可调整或改变粘合剂和增粘剂树脂相对于彼此的比例，但是它们应相对于所用成膜剂的百分比保持相对固定。用于赋予鞋底表面粘性的有效组合物包含成膜剂(如Sylvalite RE 100)、粘合剂(为Acrynax 43 和Acrynax 11891的混合物)和增粘剂(如SP-1068)，各成分以各自的相对比例12. 5 0. 55 0. 71 3. 75进行混合。按照本发明的另一实施方案，可向溶液或组合物中添加冲击改进剂，其在冲击时以受控量包含和释放溶剂，暂时有效地溶解或软化成膜剂材料并使组合物分子自身重新取向以有效持续地产生新而有效的粘性表面，从而防止降低附着摩擦力的灰尘和其它微小碎屑的积聚。因此，优选地成膜剂粘附在鞋底表面，但在所述涂层暴露于显著的剪切力时能够在对膜或涂层施加冲击或压力时溶解或软化以有效地更新涂层并保持其处于粘性状态。 冲击改进剂通常包含纳米级颗粒，所述颗粒包含有机乳液聚合的交联聚合物和合成无机粘土。良好或强效的PSA粘合剂能持久地粘附到表面，不符合本发明的目的。采用弱或低效的PSA粘合剂提供必需的抓力而不过度粘附至表面，因此没有对使用者产生可使使用者减速和疲劳的拖曳性。因此，必需平衡可急转性和拖曳性，并且这通过保持已讨论的溶剂蒸发之前和之后的比例来实现。已经测试了一系列制剂在不锈钢或打理完的硬木地板和固化的苯乙烯-丁二烯或苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)之间的初始粘性和重复粘性。这些制剂被制成丙酮稀溶液 (10-20wt% )，并且将0. 022mL的等份施加到非橡胶基材上进行测试。在通过温和指压将橡胶条(约1”X2”)施加到涂层上之前，给所施涂的涂层充分的时间干燥。然后将每个受试样品通过“t型剥离(t-peel)”依次移除并断定初始粘性。在给出评级后，通过将样本用指压压到涂层上而后快速移除来测试样品的重复粘性。重复该过程直到断定没有粘性残留。 所有试验均由两个不同的测试者在新制样品上进行，并且结果一致。组合物的具体实例和试验结果在下表中参照以下活性组分或材料。材料列表
权利要求
1.一种赋予鞋底表面粘性的组合物，其包含成膜剂；粘合剂；增粘剂；和能够溶解所述成膜剂、粘合剂和增粘剂并且产生它们的基本均勻溶液的溶剂，用于向鞋底表面施用涂层并且在所述溶剂被施用和蒸发后使所述涂层结合成膜，所述涂层的液体玻璃转化温度Tg高于预期使用温度；当暴露于显著的剪切力时所产生的所述膜显示出粘性。
2.根据权利要求1所述的赋予鞋底表面粘性的组合物，其中所述成膜剂为聚合物材料。
3.根据权利要求1所述的赋予鞋底表面粘性的组合物，其中所述成膜剂包括“球环”熔点选择为在65-125°C温度范围内的松香。
4.根据权利要求1所述的赋予鞋底表面粘性的组合物，其中所述鞋底由预先确定的材料制成，并且所述成膜剂选择为使其自身和所述粘合剂和增粘剂粘附到所述预先确定的材料。
5.根据权利要求3所述的赋予鞋底表面粘性的组合物，其中所述涂层的Tg选择为是比预期环境温度增加地高出2-30°C增量的温度。
6.根据权利要求1所述的赋予鞋底表面粘性的组合物，其中所述粘合剂选自聚氨酯类、聚酯类、聚丙烯酸酯类、聚酰胺类、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚氨酯。
7.根据权利要求1所述的赋予鞋底表面粘性的组合物，其中所述粘合剂为压敏粘合剂 (PSA)。
8.根据权利要求1所述的赋予鞋底表面粘性的组合物，其中所述粘合剂包括丙烯酸类粘合剂。
9.根据权利要求1所述的赋予鞋底表面粘性的组合物，其中所述粘合剂为丙烯酸类压敏粘合剂树脂。
10.根据权利要求1所述的赋予鞋底表面粘性的组合物，其中所述增粘剂选自烃树脂、松香衍生物、香豆酮-茚树脂、烷基酚醛树脂、萜烯酚醛树脂、改性的烷基酚醛树脂、 Koresin 和聚萜烯。
11.根据权利要求1所述的赋予鞋底表面粘性的组合物，其中所述增粘剂由对叔辛基酚制备。
12.根据权利要求2所述的赋予鞋底表面粘性的组合物，其中所述成膜剂包含选自合成聚合物和天然树脂材料、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚酯类和聚丙烯酸酯类的聚合物。
13.根据权利要求1所述的赋予鞋底表面粘性的组合物，其中所述成膜剂包含 Sylvalite RE 100，所述粘合剂包含Acrynax 43 和Acrynax 11891的混合物，并且所述增粘剂包含SP-1068，各成分以各自的相对比例12.5 0. 55 0.71 3. 75混合。
14.根据权利要求1所述的赋予鞋底表面粘性的组合物，其中在所述成膜剂、粘合剂和增粘剂的混合物中，所述成膜剂大于65重量％。
15.根据权利要求1所述的赋予鞋底表面粘性的组合物，其中所述组合物包括大于 85%的溶剂、2-10%的成膜剂和剩余的2-5%的所述粘合剂和粘性剂的溶液。
16.根据权利要求1所述的赋予鞋底表面粘性的组合物，其中所述溶剂选自酯类、醚类、酮类(丙酮)、醇类(异丙醇)、天然酯/醇混合物和芳香烃类(甲苯)。
17.根据权利要求1所述的赋予鞋底表面粘性的组合物，其还包含含有有机乳液聚合的交联聚合物的纳米级颗粒。
18.根据权利要求1所述的赋予鞋底表面粘性的组合物，其还包含含有合成无机粘土的纳米级颗粒。
19.一种具有暴露表面的制品，将通过在溶剂中混合成膜剂、粘合剂和增粘剂而产生的流体组合物施用在所述制品的至少一部分表面上，并且使所述溶剂蒸发，从而在所述表面的施用所述组合物的部分留下粘性层。
20.一种在表面上施用涂层以表现出初始粘性和持续粘性的方法，其包括以下步骤 将成膜剂、粘合剂和增粘剂溶解在溶剂中形成溶液，在所述混合物处于流体组合物形式时将所述混合物递送到所述表面；以及使所述溶剂蒸发以在施用所述组合物的表面上留下在暴露于显著的剪切力时显示出粘性的层。
21.根据权利要求20所述的方法，其还包括添加包含有机乳液聚合的交联聚合物的纳米级颗粒的步骤，所述有机乳液聚合的交联聚合物用作选择性地软化所述组合物并使所述层具有粘性的冲击改进剂。
全文摘要
一种用于增强附着摩擦力的运动鞋涂料，其包含起初在溶剂中的溶液形式的压敏粘合剂(PSA)和增粘剂树脂以及成膜剂，以适于以液体形式施用于鞋底表面上，例如通过将所述溶液喷涂、辊涂和刷涂到鞋底上。溶剂蒸发后，膜或涂层粘附或粘合至鞋底，当对所述涂层施加压力和剪切力时，所述膜或涂层表现出动态改进鞋底的附着摩擦力的性质。这种改进使膜或涂层的外表面在受到冲击时“更新”所暴露的表面。这在长期使用中赋予持续的粘着性。可添加用于溶剂的受控释放的冲击改进剂以暂时溶解或软化所述膜或涂层，从而促进涂层外表面的这种更新。
文档编号C09D193/00GK102295882SQ201110181540
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月27日 优先权日2010年6月25日
发明者卢卡斯·詹姆斯·塔克, 蒂莫西·爱德华·巴纳克, 马克·弗伦希 申请人:米申产品控股有限公司