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

专利名称：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
技术领域：
本发明涉及制造聚合物制品的方法和由此制得的制品，并且特别 涉及制造聚合凝胶制品的方法和由此制得的制品。相关申请本发明在此要求2005年12月23日提交的美国临时专利申请 60/753,871号和2006年2月28日提交的美国临时专利申请60/777,292 号的优先权，两者在此都通过全文引用的方式包括到本文中。
背景技术：
许多经常使用的物体包含让人摸起来很硬和/或在与人体相邻布 置时，尤其是在重复运动时导致摩擦的材料。通常认为使这类物体的 身体接触区域尽可能的柔软，以使得对使用者而言它们的使用更加舒 适是必要的，例如，通过降低压力和/或摩擦。在此使用的"身体接触" 是指接触使用者的皮肤和/或衣服。已经进行了许多尝试以使得这类物 体或这类物体的身体接触区域对使用者而言更加舒适。例如，相对硬 的剃刀和牙刷手柄已经提供了较软材料的区域，包括布置具有"鳍状 (fms)"的较软区域，其在厚度尺寸较薄时更容易弯曲。发刷已经具有 布置在其硬手柄周围的相对软的聚合物材料护套。皮箱、背包、公文 包和钱包的把手已经具有相对粗的设软垫的把手。本领域存在制造聚合物制品的改进方法的需要。发明概述在本发明的一个实施方案中涉及了模制制品的方法。所述方法包 括选择含上表面的第一模具部，所述上表面包含凹进区域，所述凹进区域包含置于其中的多个模具单元；在模具的上表面上布置阻挡层， 所述阻挡层包含热塑性弹性体(TPE)材料；将第一部分聚合凝胶前体分 配至阻挡层上；将稳定层置于聚合凝胶前体上，且在凝胶前体和稳定 层之间形成界面；当向与界面相邻的稳定层施加压力时，使界面前移 直至凝胶前体被稳定层覆盖；封闭模具；由凝胶前体形成聚合凝胶； 以及移除片，所述片包含通过聚合凝胶相互连接的多个模制品。所述 方法可以包括从片中释放模制品。所述方法还可以包括在分配第一部 分聚合凝胶前体之前，在阻挡层上布置织物层。所述方法还可以包括-在放置阻挡层之前，在第一部分凝胶前体上布置织物层；在第一部分 凝胶前体上布置织物层，在织物层上布置第二部分凝胶前体。还可以 在稳定层和/或织物层上布置粘合剂材料。所述聚合层和稳定层可以具 有各自的粘合强度，并且稳定层的粘合强度要小于聚合层的粘合强度。 所述阻挡层可以包含支撑层，并且可以以支撑层与模具上表面相邻的 方式将阻挡层布置在模具上。阻挡层和/或稳定层可以包括相对的表面， 能够将剥离剂布置在相对表面的一个或两个面上。所述剥离剂能够被 布置在与凝胶前体相邻的阻挡层和/或稳定层的表面上。另一个实施方案涉及通过前述方法形成的制品。另一个实施方案涉及使用这类制品的方法，并且可以包括将稳定 膜从制品上手动移除，并将聚合凝胶粘附到表面上。另一个实施方案涉及鞋垫(shoe insert)。所述鞋垫可以包含热塑 性弹性体(TPE)阻挡层；具有硬度为约30肖氏(Shore)000 约75肖氏 00的聚合凝胶层；与聚合凝胶层相邻且与阻挡层相对布置的稳定层。 所述TPE可以选自热塑性聚氨酯(TPU)、有机硅以及包含至少一种前述 物质的组合。阻挡层可以包含支撑层，并且可以将TPE布置到支撑层 上，与聚合凝胶相邻。剥离剂可以布置于聚合凝胶和稳定层之间。所 述剥离剂可以置于与聚合凝胶层相邻的稳定层的表面上。聚合凝胶层 可以包含热塑性聚氨酯。活性剂可以置于阻挡层中，所述活性剂可以选自银、托萘酯(tolnafate)、十一碳烯酸、烯丙胺类、氯、铜、碳酸 氢钠、奥麦丁钠(sodium omadine)、奥麦丁锌(zinc omadine)、吡咯类、 和包含至少一种前述物质的组合。聚合凝胶可以具有足以粘附到鞋子 内表面的粘合强度。在另一个实施方案中，所述鞋垫包含热塑性弹性体阻挡层，所 述阻挡层包含活性剂；聚合凝胶层；与聚合凝胶层相邻且与阻挡层相 对布置的稳定层。所述活性剂可以选自银、托萘酯、十一碳烯酸、烯 丙胺类、氯、铜、碳酸氢钠、奥麦丁钠、奥麦丁锌、吡咯类、和包含 至少一种前述物质的组合。所述TPE可以选自热塑性聚氨酯(TPU)、有 机硅和包含至少一种前述物质的组合。阻挡层能包含支撑层，且TPE 可以置于支撑层上，与聚合凝胶相邻。聚合凝胶层具有约30肖氏000 约75肖氏00的硬度。剥离剂可以置于聚合凝胶和稳定层之间。剥离 剂可以置于与聚合凝胶层相邻的稳定层的表面上。所述聚合凝胶层可 以包含热塑性聚氨酯。聚合凝胶可以具有足以粘附到鞋子内表面的粘 合强度。通过下面的附图和详细描述对上述的和其它的特征进行示例性说明。


现在参考附图，其为示例性实施方案，其中类似元素具有相同的 编号图1为能够在根据本发明的方法中使用的示例性模具的透视图；图2为图1中所示模具的一部分的放大透视图；图3为图1中所示模具穿过线3-3的截面示意图；图4显示了将阻挡层应用到图3中所示的模具；图5显示了将凝胶前体应用到图4中所示的阻挡层；图6显示了将稳定层应用到图5中所示的凝胶前体；图7显示了将图5和6中所示凝胶前体上的稳定层前移的方法；图8显示了用稳定层覆盖凝胶前体； 图9显示了正在封闭的模具；图IO显示了封闭后的模具和凝胶前体的聚合；图11显示了从模具中取出后，包含模制单元的材料片；图12为示例性鞋跟垫的俯视图；图13为图12的鞋跟垫穿过线13-13的截面图；图14为图12的鞋跟垫穿过线13-13的截面图，其显示了稳定层 从粘合剂层的剥离；图15为根据本发明的具有聚合凝胶手柄垫的示例性硬牙刷手柄的 俯视图，其将显示在剖视图中；图16为图15的手柄垫的截面图；图17为图15的手柄垫的截面图，其显示了稳定层从聚合凝胶的剥离；图18为硬牙刷手柄穿过线18-18的截面图，其显示了被粘附到硬手柄凹进处的聚合凝胶衬垫；图19为含凸缘的可供选择牙刷手柄垫的截面图；图20为图15中所示硬牙刷手柄的截面图，其显示了置于硬手柄凹进处聚合凝胶衬垫的凸缘。发明详述本发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 制造相对低硬度聚合物制品的方法。相对低硬度的聚合物材料可以非 常粘，使得它们很难或不能被用于商业加工技术如注射成型，因为所 述材料会粘附到模具上。另外，这类材料与包括其它聚合物材料的其 它材料相比，具有相对低的耐久性。因此，尽管相对低硬度的聚合凝 胶材料具有有利的柔韧性和柔软性特性，但是其应用受到了限制。当将图1 11结合在一起时，其表示了一种形成聚合凝胶制品的 示例性方法。本方法包括选择合适的模具10以用于期望的产品，如图 1 3所示，其可以包括相对的上表面和下表面12、 14。如图所示，模具10可以包括在模具的上表面12中限定的凹进区域16，其从上表面 12凹进的深度为"D!"。应当理解，在此使用的术语"底"和"顶"和/或"上"和"下"，除非另外说明，仅仅是为了描述的方便，而不 是限制于任何一个位置或空间方位。而且，应当理解，此处的术语"第 一"、"第二"等不表示任何的顺序、数量、或重要性，而是用于从 一种元素区分另一种元素，以及此处的术语"一"不表示对数量的限 制，而是表示存在至少一个提及的条目。而且，除非另有说明，在此 使用的技术和科学术语与本发明所属领域的普通技术人员通常的理解 具有相同的意思。所述模具10包含36个在凹进区域16中限定的单个模具单元18， 每个模具单元与期望的最终模制品19的形状和尺寸相对应，在此处其 为鞋跟垫。尽管在此为了方便以鞋跟垫来进行说明，但应当理解，可 以使用该方法对多种产品进行模制。36个单个模具单元18的每一个都 从上表面12凹进深度"D2"，其对应于最终模制品19的期望厚度。模具10还可以包含置于凹进区域16和模具10的周界"P"之间 的垫圈凹槽21，垫圈20能放于其中。或者，垫圈20可以直接置于模 具10的上表面12上。垫圈20可以提供足以限制聚合物从模具10流 出的密封。垫圈20或模具IO可以包含周期性的开口 22以使得在成型 工艺中残存的空气从模具IO流出。例如，如图所示，垫圈20能包含 开口 22。任选地，模具10能包含一个或多个对准导向装置(registration guide)24c如图4中所示，在选定合适的模具10以后，该方法可以包括将阻 挡层26置于模具10上。阻挡层24能够作为片状物质置于模具10上， 或作为涂层直接涂覆于模具上。当作为片24应用时，那么阻挡层24 能应用到模具上且与垫圈20物理接触。当作为片应用时，接着阻挡层 26还可以包含与模具10中的对准导向装置24相对应的对准导向装置 (未示出)，这是为了帮助其与模具IO和随后的层对齐。如果阻挡层26不是作为片布置，那么其能直接置于模具10的上表面12上。如果需要，可以使用剥离涂层以帮助阻挡层12从模具10的上表面12剥离。如图5中所示，在阻挡层26置于模具IO的上表面12上以后，凝 胶前体28可以分配到阻挡层26上。可以使用多种技术，例如但不限 于浇注、注射和/或类似技术将凝胶前体28置于阻挡层26上。分配凝胶前体28能包括将足量的凝胶前体倒入以填满36个单个 模具单元18的每个单元，而不是象其它的方法如注射成型那样注满单独的模具单元18。例如，其它的方法如注射成型可包括分别向每个模 具单元18中分配凝胶前体28。因此，使用该模具要求36个单独的分 配步骤。与之相比，本方法可以包括向阻挡层26上仅分配一次凝胶前 体28，且凝胶前体28的单独分配能够提供足量的凝胶前体28以在单 次成型周期中形成所有的模具单元18。本方法与其它方法相比，以大 量的形式，而不是分别的分配凝胶前体28，能够充分减少制造时间。如图6中所示，在将凝胶前体28分配到阻挡层26上以后，稳定 层30可以置于凝胶前体28上，例如作为片。如果模具10包含对准导 向装置24，那么稳定层30还可以包含相应的对准导向装置(未示出)以 帮助其与模具10和任何的后续层对齐。布置稳定层30到凝胶前体上 可以包含布置稳定层30的一部分到凝胶前体28的一部分上，使得界 面32存在于凝胶前体28和稳定层30之间。稳定层30置于凝胶前体 28上，可以通过使用工具如辊子手动完成，如图7中所示，或者该过 程可以自动化。通过对界面32后面的稳定层30施加压力，稳定层30 的剩余部分可以前移到凝胶前体28的剩余部分上，且将界面32前移 直至稳定层30覆盖全部的凝胶前体28，如图8所示。当前移稳定层 30时压力的施加基本上将凝胶前体28和稳定层30之间生成的气泡减 到最少。如图9中所示，例如，能够通过在稳定层30上布置模具盖10a来封闭模具。当模具10封闭时，凝胶前体28能够流入由垫圈22限定的 模具10的所有区域，且所有残存的空气能够通过垫圈开口 21流出模具。如图10中所示，可以让凝胶前体28于预定的时间周期(例如30 秒 5分钟)在封闭的模具10中形成聚合凝胶29。如果需要，可以为各 种原因对模具施加压力和/或真空，例如为了加快加工速度；为了提高 最终材料的质量；为了改变聚合凝胶的表面特性等。结果，本方法与 其它方法如注射成型相比，可以充分上减少用于生产多个模制品19的 总加工时间。另外，由于与其它方法相比，减少了用于分配凝胶前体 28的时间，因而有可能通过改变多种因素而增加固化速度，例如压力、 温度、催化剂浓度(当使用时)等。当所要形成的制品要求更多的界定如 底切(imdercut)等时，则在成型过程中使用压力和/或真空是合乎期望 的。当使用真空成形或热成型时，利用至少部分由多孔复合材料形成 的模具是合乎期望的，这使得在模制品中形成复杂花纹和表面图案， 且消除了对模具中排气孔的需要。这类多孔复合材料的一个实例为透 气铝，其可商购得自商标名称为METAPORTM的产品。在固化以后，可以打开模具10，可以从模具IO中取出包含模制品 19的片32,如图11所示。阻挡层26和稳定层30的存在可以有助于 片32的处理，因为聚合凝胶29被层26、 30密封起来，当聚合凝胶29 具有粘结性能时，其能够有利于密封，但是这将使其粘附到表面如模 具表面、使用者的手上等。片32包含位于阻挡层26和稳定层30之间 的聚合凝胶29的多个比较薄的区域29a，且其与模制品19相互连接。 聚合凝胶的区域29可以包含与模具10的凹进区域16的深度"D,"相 对应的厚度"T,。为了减少浪费，能够选择凹进区域16的深度D, 尽可能的小，只要仍能使得凝胶前体28无约束的流入由垫圈22限定 的区域。因此，深度D,和厚度"T,能够变化。模制品19可以从片32分离并通过经由阻挡层26、聚合凝胶区域29a和稳定层30的切割(例如，模切等)相互分离。模制品19可以在聚 合凝胶区域29和29a之间和/或经由聚合凝胶区域29进行模切。当聚 合凝胶29具有粘结性能时，那么经由与聚合凝胶区域29a相邻的聚合 凝胶区域29的一部分进行模切是合乎期望的，以使得模制元件19的 测面包含聚合凝胶暴露的区域。在模切过程中，稳定层30的存在阻止 或最小化了聚合凝胶29和阻挡层26的收縮，因而与模具单元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 的收缩，因此可不必将收縮因素考虑到模具设计中，而这些是其它方 法所必须考虑的。任选地，能够将层34置于任意两个前述层之间，例如稳定层30 和聚合凝胶29之间和/或聚合凝胶29和阻挡层26之间。还任选地，层 34还可以置于聚合凝胶29中，例如通过将凝胶前体28的第一部分置 于阻挡层26之上；在胶前体28的第一部分凝上布置层34;在层34上 布置凝胶前体28的第二部分。层34可以包含多种材料，所述材料包 括但不限于纸、织物、塑料膜等、以及复合材料和/或包含至少一种前 述物质的组合。层34还可以包含颜色、图形和/或标记，包括花纹。当 层34包含织物层时，所述织物可以是针织物、机织物、非织造布、合 成物、非合成物以及包含至少一种前述物质的组合。布置织物层作为 层34是有利的，因为其能够捕获和分散气泡，使得最终的模制品19 产生更好的外观，否则所述气泡会在层中或层间形成。而且，当其它 层由无色和/或透明材料形成时，置于层34上的颜色、设计和/或标记 可以穿过它们而传播，出于美观目的这是很有必要的，在图15中做了 最好的显示。另外任选地，可以使用层34代替稳定层30。如果用层34代替稳 定层30，那么其可以应用与上述关于稳定层34相同的方式。在某些情况下，可以将模制品19粘附到各种表面上可能是合乎期 望的。因此，任选地，可以将粘合剂(未示出)置于最终模制品19的一个或多个表面上。还任选地，粘合剂可以置于和/或布置在层26、 28、 30和34的一个或多个表面上。例如，参考图11，粘合剂可以置于面 30b上，且所述粘合剂可以被剥离层和/或支撑层(未示出)所支撑。 一些 可能的粘合剂可以包含压敏粘合剂、热塑性粘合剂等、以及包含至少 一种前述物质的组合。这类材料的一个实例是可得自于3M产品号为 7026的产品。在某些情况下，聚合凝胶29可以具有足够的粘合强度以在缺少单 独的粘合剂时能被粘附到表面。在此情况下，期望可以从聚合凝胶29 手动剥离稳定层30。因此，任选地，稳定层30能够包含剥离涂层(未 示出)如有机硅，其被置于表面30a上，这能帮助稳定层30从聚合凝胶 29手动剥离。多种材料可以用于前述方法中以制造前述模制品29。阻挡层26 可以包含能够提供如下性能的任何材料当在其上施加作用力时，能 提供足够的弹性而阻止撕裂和/或拉伸；足够的结构完整性以形成预定 的形状；以及能够经受其将要使用的环境而不发生大量降解。还可以 选择阻挡层26以易于处理聚合凝胶层，其在某些情况下能具有粘合剂 特性。因此，在成型以后，可以选择阻挡层26以使其包含相对不粘的 表面和让人体接触相对柔软的感觉。 一些可能用于阻挡层26的物质包 括聚烯烃、聚苯乙烯、PVC、胶乳橡胶、和热塑性弹性体(TPEs)等、以 及包含至少一种前述物质的组合。 一些可能的TPE物质包括聚氨酯、 有机硅等、以及包含至少一种前述物质的组合。阻挡层26可以包含约 100% 约1500%的伸长率，更具体的约200% 约1000%，还更具体 的约300% 约700%。应当理解，使用的关于量的修饰语"大约"包 含声明的值并具有上下文指定的意思(例如，包括关于具体量的测量的 误差度)。阻挡层26可以为任意厚度。人们已经发现，出于实用目的，较薄 的层能够提供改进的手感，而较厚的层能够提供增强的耐久性。因此，为了预防阻挡层26中的刺穿，使用有可能最薄的层是合乎期望的。当
聚合层29是粘的时，刺穿阻挡层26可以暴露下面的聚合凝胶29的粘 性材料，使其难于处理。阻挡层26可以具有约0.2毫英寸(下文中称为 "密耳") 约5密耳的厚度，更具体地为约0.5密耳 约3密耳，还 更具体地为约0.6密耳 约2密耳。
如上所述，在成型过程中，阻挡层26可以被作为一片材料来应用。 以片的形式，尤其当阻挡层相对薄时，隔离材料可以非常柔韧且在处 理过程中可非常容易地褶皱和/或折叠，这是不期望的。因此，阻挡层 26还可以包含支撑层(未示出)，这有助于处理所述材料。如果阻挡层 26包含这类支撑层，那么支撑层可以置为与模具10的上表面12相邻， 阻挡层物质包覆且远离上表面12,如果需要或必需，其能够在模切之 前移去。
还如上所述，如果阻挡层26不是作为片来应用，那么其可以在成 型过程之中或之后作为材料的涂层来应用。如果在成型过程后应用， 那么在模具单元18形成后阻挡层可以置于聚合凝胶28上，通过例如 凃、喷、手动刷等。在成型过程中，当阻挡层26不是作为片来布置也 不是作为涂层来布置时，那么凝胶前体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上使用剥离剂。
聚合凝胶29、 29a可以包含具有如下性能的任意聚合材料足够 的结构完整性以形成预定的形状，包含发泡聚合材料；足够的柔软性 和/或柔韧性以对人体提供舒适感；以及其能经受得住其将被使用的环 境而不大量降解。聚合材料可以包含热固性聚合材料、弹性体聚合材 料、包括热塑性弹性体材料的热塑性材料、以及包含至少一种前述材 料的组合物。 一些可能用于聚合凝胶29、 29a的材料包含聚氨酯、有机 硅等、以及包含至少一种前述物质的组合。
凝胶前体28的形成能够通过本领域普通技术人员已知的多种方法来进行。例如，聚氨酯凝胶的形成可以包含合适的预聚合前体物质的 反应，例如将多元醇和异氰酸酯在催化剂存在下进行反应。在一些实
施方案中，聚合凝胶29、 29a能够具有足够的粘合强度以粘附到选定的 表面(如鞋的内表面)。可以通过例如改变用于形成所述层的材料的硬度 来改变聚合凝胶29、 29a的粘合强度。另外，可以选择聚合凝胶29、 29a的硬度以提供具有预定硬度的制品和/或制品的区域，使其能够适 用于特定的减震和/或抗磨损应用。
聚合凝胶29、29a具有的硬度可以为约0.01肖氏00至小于或等于 约70肖氏A，更具体地小于70肖氏00，还更具体地小于60肖氏00。 在某些情况下，聚合凝胶29、 29a可能需要具有粘合剂的特性以便排除 使用单独的粘合剂而将模制元件29粘附到期望的表面。在此情况下， 聚合凝胶可以包含约30肖氏000 约85肖氏00的硬度。此类相对低 硬度范围的聚合凝胶材料能够具有类似果冻的稠度。 一种可能具有这 类粘合剂特性的材料是具有约70肖氏00 约85肖氏00硬度的聚氨酯 凝胶，其能提供足够的粘合强度以粘附到期望的表面，如鞋的内表面 或类似聚丙烯的硬塑料表面。聚合凝胶29和/或阻挡层26可以包含一 种或多种添加剂，例如但不限于改性剂、着色剂、稳定剂、相转移材 料、紫外线抑制剂、和/或活性剂以及包含至少一种前述物质的组合。 添加剂的浓度可以根据所述试剂所期望的效果而变化。
一种可能的相转移材料可以包含相转移微球(可在产品名Outlast 下获得)，其包含在接近体温时能够改变相态的物质。因此，热能能够 储存在阻挡层中，产生能够感觉冷或热的产品。
合适的活性剂能够包含托萘酯、十一碳烯酸、烯丙胺类、氯、铜、 碳酸氢钠、奥麦丁钠、奥麦丁锌、吡咯类、银等、以及包含至少一种 前述物质的组合。例如，银能提供抗真菌/抗菌效果。出于经济和效率 的目的，当使用活性剂时，已经发现在阻挡层26中包含活性剂是有利 的。由于阻挡层26与聚合凝胶29相比相对薄，因此在阻挡层26中布置这类试剂与较厚层中相比，允许使用减少的试剂总量而达到类似的 有效浓度，因而降低了关于添加剂的成本。另外，在阻挡层26中布置 这类试剂要确保所述试剂置于制品的最外层，即身体接触区域，而不 是远离使用者的区域，这能增加试剂的效果。
在某些情况下，对于阻挡层、聚合凝胶层和稳定层的每层使用无 色材料可能是合乎需要的，其能满足美学原因的需要。例如，使用无 色的鞋垫可能是合乎需要的，尤其是在女士鞋子中，其有时是露脚趾 或露脚后跟的。
稳定层30可以包含一种具有如下性能的材料能够在加工过程之
中或之后基本上最小化阻挡层26、凝胶前体28和/或聚合凝胶29的收 缩率；能够为聚合凝胶29提供支撑；以及能够有助于聚合凝胶29和 阻挡层26的处理。稳定层30可以包含与聚合凝胶29相比基本上无弹 性的任何材料，以便可以在加工过程之中或之后为片32和/或模制品 19提供尺寸稳定性。 一些可能用于稳定层30的材料包括，但不限于织 物、纸、塑料(例如，聚酯、聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)等)、金属、镀金 属的塑料等、以及包含至少一种前述物质的组合。 一种可能的材料为 取向聚酯膜，其从多种来源和在多种不同产品名称(例如，Mylar⑧)下商 业获得。稳定层30可以包含约0.2密耳 约IO密耳的厚度，更具体的 约0.5密耳 约5密耳，还更具体的约l密耳 约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， 其对于美学和/或最小化磨损和/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 或几何形状。可以选择所述制品和/或制品局部的尺寸、厚度、几何形 状、柔软性、和粘合强度以优化其设计条件。其中前述聚合物材料可 以用于制品的实例包括但不限于个人护理用品如发刷、牙刷和剃刀的 手柄；医疗装置如面罩、拐杖和石膏模；家庭用品如扫帚的手柄；用 于行李箱、背包、公文包和钱包的带；衣服如单车短裤、内衣和鞋；有用的物品如鼠标垫、键盘手垫；用于生活消费品如瓶子和/或箱子的 把手和/或带、衣物清洗剂把手；体育用品装备和附件如球拍手柄、球 棒柄、钓竿柄、枪、以及自行车车把把套等。另外，所述制品可以包 含标记如带有颜色、花纹和/或图案等的标签。图12 14显示了示例性制品(鞋跟垫40(下文中为"跟垫"))，其 可以使用前述方法和材料形成。跟垫40可以包含相对的上表面和下表面40a、 40b。在本示例性实施方案中，跟垫40可以包含约1/8英寸的 厚度。阻挡层30可以布置为与聚合凝胶层29相邻，且稳定层30可以 置于凝胶层29与阻挡层26相对的侧面上。如果需要，跟垫40可以含 有置于阻挡层26中的抗真菌剂。在一个示例性实施方案中，阻挡层26 可以包含活性剂如银，以预防和/或治疗运动员的脚部疾病。 一种包含 这类活性剂的可能的阻挡层26为Vacuflex 18411，其可得自Omniflex， Inc。在一个示例性实施方案中，聚合凝胶层29可以包含足够的粘合强 度以使其粘附到表面，如鞋的内表面。因此，稳定层30能够任选地包 含一种置于表面30a上的剥离涂层(未示出)，如有机硅，其能有助于将 稳定层30从聚合凝胶29手动剥离，从而暴露聚合凝胶29以使其粘附 到表面。在另一个示例性实施方案中，粘合剂(未示出)可以置于稳定层30 的表面40b上以使得跟垫40被粘附到表面，如鞋的内表面。这样的选 择可能是有用的，例如，如果稳定层30在表面30a上不包含剥离涂层 的话。图15 18显示了另一个示例性制品，其是一个包含衬垫42(下文 中为"手柄垫")的大体较硬的牙刷手柄41，所述衬垫能够使用前述方 法和材料形成。手柄垫42包含与下表面42b相对的上表面42a。手柄 垫42可以包含约1/8英寸 3/8英寸的厚度。在本示例性实施方案中，手柄垫42可以包含与聚合凝胶层29相邻布置的阻挡层26、在与阻挡 层26相对的聚合凝胶层29的一个侧面上布置的织物层34、和与织物 层相邻且与凝胶层29相对着布置的稳定层30。在本示例性实施方案中， 织物层34和稳定层30之间可以布置粘合剂。如果需要，所述手柄垫 42可以包含置于阻挡层26中的抗真菌剂，这如同前面的实施方案。如 图18所示，能够将手柄垫置于大体较硬的牙刷手柄41中。图19 20显示了另一个示例性制品，其为牙刷手柄41'，所述牙 刷手柄包含用于接收手柄垫凸起部分的槽。手柄垫42'包含与前面实施 方案相同的材料，且另外包含置于衬垫周围的凸缘42a。如同在前面的 实施方案中，手柄41可以包含设置以接收手柄垫42的凹口 (未示出)， 包括用于接收凸缘42a的槽(未示出)。将手柄垫42置入牙刷手柄41中， 可以包括将凸缘42a置入槽中，且将主体部分置入凹口中。如果需要进 一步保护手柄垫41，则能将稳定层30从织物层34剥离，以及手柄垫 42能够被置于凹口中并使用粘合剂粘附在凹口中，如图20所示。下面的非限制性实施例将进一步说明在此描述的各个实施方案。实施例 实施例1用于鞋的无色、透明的自粘跟垫的形成选择使用限定有36个跟垫的金属模具。所述模具包含约0.020" 的凹进区域，以及模具边缘的周界和凹进区域都用垫圈间隔分开。36 个模具单元的每个的尺寸为约4英寸x约1/2英寸，且所述模具单元的 深度一致。将模具预热至约150下，并将阻挡层作为片置于模具的上表面上。 所述阻挡层为Vacuflex 18411(可得自Omniflex， Inc.),其为无色、透 明聚氨酯膜，厚度约0.75密耳，伸长率约400% 约500%，其被支撑 在厚度约1.5密耳的聚乙烯支撑层上。将阻挡层置于模具的上表面上，以使聚乙烯层面对模具且聚氨酯膜避开模具。制备大约243克(gm)的凝胶前体并手动倾倒于阻挡层上。所述 凝胶前体是热固性聚氨酯凝胶体系，得自Isotec International的WE 369-1，且使用基于凝胶前体重量的大约0.02重量百分比(wt%)来制 备。未向凝胶前体中添加颜料。在凝胶前体的一部分上布置一片稳定膜。所述稳定膜为一片 Hostaphan 2000 2SLK (可得自三菱(Mitsubishi)),其为在一个表面上具 有有机硅剥离剂的聚酯膜。所述膜的厚度约2密耳。在凝胶前体上布置稳定膜以使涂覆有有机硅剥离剂的膜表面与凝胶前体接触。向位于 凝胶前体和稳定膜之间的界面后面的稳定膜施加手动压力，使在凝胶前体上的稳定膜前移直至凝胶前体的整个表面被稳定膜覆盖。封闭模具并加压至约25磅每平方英寸(psi)。大约4分钟后，打开 模具并将含36个模制跟垫的无色、透明片从模具中手动移出。所述片 能够从模具中手动移出而不会粘附到模具表面或操作者的手上。将用于阻挡层的聚乙烯支撑/载体层除去，然后沿着36个跟垫的 每个的周界对片进行模切。所述片能够被模切而不会粘附到模切机上， 这是聚酯层和阻挡层提供了稳定性的结果。然后将模制跟垫从片中移 出。每个模制、模切跟垫的尺寸为约4英寸X1.3英寸。所述模制鞋垫 是易弯曲、柔韧、无色且透明的，且其与单个的跟垫模具尺寸相比， 显示了很小的收缩率。为了将跟垫应用到鞋子内部，将聚酯层从跟垫手动除去，因而暴 露下面的聚氨酯凝胶。聚氨酯凝胶靠着鞋子内部布置。所述聚氨酯凝 胶非常粘，使得其在缺少单独的或添加的粘合剂条件下能够粘附到鞋后跟的内表面。所述跟垫由于阻挡层的存在而不会粘附到使用者的脚 上，其靠着使用者的脚后跟提供平滑的表面。聚氨酯凝胶为非常柔软 且柔韧的，且聚氨酯阻挡层随着凝胶的运动而弯曲。由于跟垫为无色 且透明的，因此不经意的观察者是看不到它的。实施例2用于女士露跟型鞋的无色、透明的自粘跟带衬垫(heel strap insert) 的形成选择使用包含140个模具单元且每个单元用于限定跟带衬垫的金 属模具。所述模具包含约0.020"的凹进区域，以及模具边缘的周界和 凹进区域都用垫圈间隔分开。140个模具单元的每一个的尺寸为约3.0 英寸x约0.3125英寸。在本实施例中使用的材料和方法与实施例1中所 使用的相同。每个模制、模切跟带衬垫的尺寸为约3.01英寸X约0.3225英寸。 因而，所述模制跟带衬垫与单个的跟带衬垫模具尺寸相比，显示了很 小的收缩率。模制跟带衬垫是易弯曲、柔韧、无色且透明的。将聚酯 层从跟带衬垫手动除去，暴露下面的聚氨酯凝胶，所述聚氨酯凝胶非 常粘，使其在缺少单独的或添加的粘合剂条件下能够粘附到露跟型女 鞋带的内表面。跟垫由于阻挡层的存在而不会粘附到使用者的脚上， 其靠着使用者的脚后跟提供平滑的表面。聚氨酯凝胶非常柔软且柔韧， 且阻挡层随着凝胶的运动而弯曲。由于跟垫透明，因此不经意的观察 者是看不到它的。实施例3用于硬牙刷手柄的有色、自粘衬垫的形成选择使用限定50个牙刷手柄垫的金属模具。所述模具包含一个约 0.020"的凹进区域，以及模具边缘的周界和凹进区域都用垫圈间隔分 开。50个模具单元中每个模具单元的尺寸如下长约4英寸，宽约1/8 英寸 约3/8英寸。模具单元的深度约1/8英寸 约3/8英寸。除了向凝胶前体中添加约0.4 wty。的化学染料(可得自Pat Products的Blue TR R印liplast 67798)以外，在本实施例中使用的材料和方法与实施例1 中所使用的相同。每个模制、模切牙刷手柄的尺寸为约4.25英寸X约0.625英寸。生成的单个模制牙刷手柄垫为蓝色、透明、易弯曲且柔韧的物质， 其与单个的牙刷手柄模具单元的尺寸相比，显示了很小的收縮率。将Hostaphan聚酯膜从牙刷手柄垫上手动除去，从而暴露下面的 蓝色聚氨酯凝胶。聚氨酯凝胶非常粘，使得其在缺少单独的或添加的 粘合剂条件下可粘附到硬牙刷手柄的凹进区域。蓝色的手柄垫满足了 使用者的美观要求。手柄垫部分要厚于牙刷手柄硬部分的凹进区域深度。因此，手柄 垫部分相对于硬手柄表面要高。聚氨酯凝胶非常软且柔韧，且阻挡层 会随着凝胶的运动而弯曲。所述聚氨酯隔离膜的表面为使用者的手提 供了平滑的表面。在聚氨酯隔离膜中的抗真菌剂/抗菌剂提供了防护以 阻止在高湿浴室环境中细菌/真菌的产生。实施例4用于硬牙刷手柄的有色、带图案的自粘衬垫的形成 在本实施例中使用的模具和材料与实施例3中所使用的枏同。在 将凝胶前体置于阻挡层上以后，将织物层作为片置于凝胶前体的一部 分上。所述织物具有多种颜色和图案。向凝胶前体和织物层的界面后 面的织物层手动施加压力，此时，织物层在剩余暴露的凝胶前体上前 移，直至织物层覆盖整个凝胶前体表面。将压敏粘合剂置于织物层上。所述压敏粘合剂为来自3M编号为 950的产品。将一片Hostaphan 2000 2SLK稳定膜置于压敏粘合剂上，使有机硅 剥离剂与压敏粘合剂接触。封闭模具并加压至约25磅每平方英寸(psi)。大约4分钟后，打开 模具并将含模制牙刷手柄垫的带图案的片从模具中手动取出，按照前 面实施例中方式进行模切。牙刷手柄垫为易弯曲且柔韧的物质，其与单个的牙刷手柄模具单 元的尺寸相比，显示了很小的收縮率。将Hostaphan聚酯膜从牙刷手柄垫上手动除去，从而暴露下面的 置于织物层上的压敏粘合剂，且因此手柄垫被粘附到硬牙刷手柄的凹 进区域。透过IsotecGel和Vacuflex膜能看见织物的图案，因而满足了 使用者的美观要求。本发明内容的方法能够包含一个或多个下列优点l)在与聚合凝 胶层相对的侧面上使用相对薄的阻挡层和释放层，使得相对低硬度的 聚合物材料能在成型装置中由装置操作者进行处理而不会粘附到装置 上和/或操作者身上；2)相对薄的阻挡层的使用降低了添加剂使用的总 量，其降低了成本；3)相对薄的阻挡层的使用使得相对低硬度的聚合物 材料被模制成多种形状、尺寸、不透光度并形成其横截面具有不同尺 寸、形状和不透光度的制品；4)稳定层的使用减少和/或消除了凝胶前 体、聚合凝胶和/或阻挡层在加工过程之中或之后的收縮率；5)当使用 聚氨酯凝胶时，本方法能提供无色、透明的制品而不是如通常的聚氨 酯暴露在紫外线能量以后的黄色。尽管已经参考示例性实施方案对本发明内容进行了描述，但应当 理解，本领域技术人员可完成各种变化以及使用等价物代替其要素而 不背离本发明内容的范围。另外，可以根据本发明的教导以及特定的情况或材料作出各种修改而不背离本发明的本质范围。因此，不能将 本发明内容限制为为了预期的最佳模式而实施本发明内容所公开的具 体实施方案，而应当将本发明内容包括落入附属权利要求书范围内的 所有实施方案。
权利要求
1.一种模制制品的方法，其包括选择包含上表面的第一模具部，所述上表面包含凹进区域，所述凹进区域包含多个置于其中的模具单元；将阻挡层置于模具的上表面上，所述阻挡层包含热塑性弹性体(TPE)材料；将聚合凝胶前体的第一部分分配到所述阻挡层上；将稳定层置于所述聚合凝胶前体上，并在所述凝胶前体和所述稳定层之间形成界面；在向与所述界面相邻的稳定层施加压力的同时使所述界面前移，直至所述凝胶前体被所述稳定层覆盖；封闭模具；由所述凝胶前体形成聚合凝胶；以及取出包含由聚合凝胶层相互连接的多个模制品的片。
2. 如权利要求1所述的方法，其包括从所述片剥离所述模制品。
3. 如权利要求l所述的方法，其包括在分配所述聚合凝胶前体 的第一部分之前，将织物层置于阻挡层上。
4. 如权利要求l所述的方法，其包括在布置稳定层之前，将织物层置于所述凝胶前体的第一部分上； 将织物层置于所述凝胶前体的第一部分上；以及 将凝胶前体的第二部分置于所述织物层上。
5. 如权利要求4所述的方法，其包括将粘合剂材料置于稳定层 和/或织物层上。
6. 如权利要求l所述的方法，其中所述聚合层和所述稳定层各自具有粘合强度，且所述稳定层的粘合强度小于所述聚合层的粘合强度。
7. 如权利要求l所述的方法，其中所述阻挡层包含支撑层，并且 所述方法包括以支撑层与模具上表面相邻的方式将所述阻挡层置于 所述模具上。
8. 如权利要求1所述的方法，其中所述阻挡层和/或所述稳定层包 含相对表面，且将剥离剂置于所述相对表面中的一个或两个表面上。
9. 如权利要求1所述的方法，其包括将所述剥离剂置于与所述 凝胶前体相邻的阻挡层和/或稳定层的表面上。
10. —种由权利要求1的方法形成的制品。
11. 一种使用权利要求IO的制品的方法，包括将稳定膜从制品 上手动除去，并将聚合凝胶粘附到表面。
12. —种鞋垫，其包括 热塑性弹性体(TPE)阻挡层；硬度为约30肖氏000 约75肖氏00的聚合凝胶层；以及布置为与所述聚合凝胶层相邻并与所述阻挡层相对的稳定层。
13. 如权利要求12所述的鞋垫，其中所述TPE选自热塑性聚氨 酯(TPU)、有机硅以及包含至少一种前述物质的组合。
14. 如权利要求12所述的鞋垫，其中所述阻挡层包含支撑层，所 述TPE被置于所述支撑层上且与聚合凝胶相邻。
15. 如权利要求12所述的鞋垫，其包括置于聚合凝胶层和稳定层 之间的剥离剂。
16. 如权利要求15所述的鞋垫，其中所述剥离剂被置于与聚合凝胶层相邻的稳定层的表面上。
17. 如权利要求12所述的鞋垫，其中所述聚合凝胶层包含热塑性 聚氨酯。
18. 如权利要求12所述的鞋垫，还包括置于阻挡层中的活性剂。
19. 如权利要求18所述的鞋垫，其中所述活性剂选自银、托萘 酯、十一碳烯酸、烯丙胺类、氯、铜、碳酸氢钠、奥麦丁钠、奥麦丁 锌、吡咯类和包含至少一种前述物质的组合。
20. 如权利要求12所述的鞋垫，其中所述聚合凝胶具有足以粘附 到鞋子内表面的粘合强度。
21. —种鞋垫，其包括热塑性弹性体阻挡层，所述阻挡层包含活性剂； 聚合凝胶层；以及布置为与所述聚合凝胶层相邻且与所述阻挡层相对的稳定层。
22. 如权利要求21所述的鞋垫，其中所述活性剂选自银、托萘 酯、十一碳烯酸、烯丙胺类、氯、铜、碳酸氢钠、奥麦丁钠、奥麦丁 锌、吡咯类和包含至少一种前述物质的组合。
23. 如权利要求21所述的鞋垫，其中所述TPE选自热塑性聚氨 酯(TPU)、有机硅以及包含至少一种前述物质的组合。
24. 如权利要求21所述的鞋垫，其中所述阻挡层包含支撑层，且 所述TPE被置于所述支撑层上，与聚合凝胶相邻。
25. 如权利要求21所述的鞋垫，其中所述聚合凝胶层具有约30 肖氏000 约75肖氏00的硬度。
26. 如权利要求21所述的鞋垫，其中所述剥离剂被置于聚合凝胶 和稳定层之间。
27. 如权利要求21所述的鞋垫，其中所述剥离剂被置于与聚合凝 胶层相邻的稳定层的表面上。
28. 如权利要求21所述的鞋垫，其中所述聚合凝胶层包含热塑性 聚氨酯。
29. 如权利要求21所述的鞋垫，其中所述聚合凝胶具有足以粘附 到鞋子内表面的粘合强度。
全文摘要
本发明在此提供了低硬度聚合凝胶制品及其制造方法。
文档编号A43B13/38GK101404907SQ200680053289
公开日2009年4月8日 申请日期2006年12月23日 优先权日2005年12月23日
发明者理查德·B·福克斯, 理查德·M·怀纳 申请人:宝立沃克斯公司