专利名称：透气防水性鞋底插件的制作方法
技术领域：
本发明涉及透气防水性鞋底插件。
背景技术：
已知脚部排汗效果最好的部分是脚底。因此，排汗产生的湿气累积最严重的鞋子区域是脚底和鞋底之间的界面。这样，湿气使空气饱和产生汗液并且大部分凝聚、停滞在脚垫上。仅边缘部分的由排汗产生的湿气扩散到鞋帮侧并从中排出(如果鞋帮侧可透气的话)。在橡胶鞋底的鞋子中，脚底区域的这种脚汗停滞效应特别明显；在这种情况下，实际上由于鞋底的整体防水性阻碍了水汽透过鞋底。众所周知，脚底区域的汗液停滞使得穿鞋者产生不舒服的感觉，成为细菌培养物生长的优先位置，导致明显臭味。因此，人们普遍认为需要消除排汗产生的湿气在鞋子脚底区域的停滞。意大利专利第1232798号中公开了满足该需求的首次尝试方案。该专利公开的内容包括将橡胶鞋底分成两层，底层具有穿透的微孔，其间设置半渗透性膜将两层沿周边连接，以避免水的渗入，从而得到不可渗透液态水但可渗透水蒸汽的鞋底。为简单起见，下文将不可渗透液态水但可渗透水蒸汽的性质称为防水透气性。意大利专利第1232798的发明人教导使用的半渗透性膜是例如W. L.戈尔公司(W. L. Gore)的美国专利第4，187，390号和第4，194，041号或BHA技术公司(BHA Technologies)的美国专利第6，228，477中描述的类型。通过膨胀型聚四氟乙烯e-PTFE提供这类膜，其厚度通常为15_70微米，并且是防水透气的。其微结构用存在的致密区域(称为结点)表征，所述结点由细长的长丝(称为原纤维)互相连接。最初为军用部门所有的半渗透性膜已在服饰和鞋子领域中开发并使用，以避免服饰部件中因排汗导致的水蒸汽积累，并提供具有防水透气性衬垫的鞋帮的鞋子。由于服饰和鞋子方面的市场一直需要柔软舒适的部件，在所述应用中迫切需要保证所述膜(应理解为功能层)具有这些特征。这种需求已发展为事实上的技术偏见，必须使用厚度很小的膜以使该膜可以用支承物和/或美观修饰材料(如织物或皮革)层叠，从而得到柔性提高、易于弯曲、柔软、表面光滑、具有可压缩性和延伸性以及每单位表面重量轻的修饰层叠体。然而，提供这些膜的薄膜实际上因为其厚度很小而导致机械强度差。实际上，应注意主要由与所述膜相连的织物或支承物层的特性而导致层叠体的阻抗值。
具体地，上述用来提供所述膜的聚合材料的可用薄膜的厚度通常为15-70微米， 对薄膜的抗穿透性加以限制，即小于5N。术语“抗穿透性”表示根据ISO 20344-2004标准第5. 8. 2章所述的方法，与安全鞋 ffi^WllJ^Ii/ ^ " (Determination of the penetration resistance of the sole)进行测试得到的性质。这种受限的机械抗穿透性引导意大利专利第1232798号的发明人通过限制所述膜朝向的鞋底中的孔直径来阻止所述膜与外界物体接触。但是，已证实该方案大幅限制了能透气的鞋底面积。同一申请人在意大利专利第1282196号公开的内容提出了旨在克服这些缺陷的方案。该专利描述了一种鞋，其具有由弹性体制备的鞋底，所述鞋底设置有通孔并且包括中底，中底包括叠置在保护层上的防水透气性膜，保护层优选由经过处理而斥水的毡材制备。虽然所述保护层不是防水的，不可能用鞋底来直接密封中底，但可以使用在防水透气性膜和所述鞋底之间提供密封桥接的周边防水元件。虽然该发明使得所述膜能有效地防止外来物体的渗透，但仍有一些可以改进的方具体地，为了达到有效的保护，所述保护层与所述膜的连接必须以紧密粘合的方式进行。出于这一目的，使用的粘合剂和胶虽未完全覆盖所述膜的整个表面，但限制了其作用部位的透气部分。此外，尽管所述保护层本身是透气的，但它仍是水蒸汽经中底从鞋内到鞋外通过时的障碍。在鞋子的使用过程中，当保护层逐渐丧失斥水特性并且因此容易被经踏面中孔洞吸收的水和/或泥浆或其它类型的污物浸渍时，该缺点变明显，影响其透气性。上述提出的方案中都存在的一个缺陷是使用中中底在走路时受到不断的挠曲和牵拉，容易导致所述膜逐渐磨损和撕裂，因而导致鞋底丧失防水性。为了消除这一缺陷，意大利专利第U82196号提供了具有间隔足够而不影响其结构强度的小孔(例如尺寸为1. 5-2. 0毫米)的鞋底。鞋底以这种方式对中底提供足够的刚性支撑，以对抗(contrast)膜的撕裂。但是，水蒸汽可以透过的鞋底部分实际上受限于设置的孔洞的数量和窄度。同一申请人的意大利专利第13349 号中描述了旨在平衡对抗膜撕裂的需求和使得排汗产生的水蒸汽通过鞋底有效排出的需求的另一个方案。该专利公开了一种鞋底，其具有包括支承层的结构，所述支承层(至少在一个宏观部分(macroportion)中)由网、毡材或其它分散穿孔的材料制成。由防水且可透过水蒸汽的材料制成的膜设置在支承层的上方区域，从而至少覆盖其所述宏观部分。此外，由聚合材料制成的鞋底与至少一个通过所述宏观部分的大孔(macrohole) 相连，从而在所述宏观部分的周边对所述膜和所述支承层形成密封。
该专利还公开了用以下方法来构建所述膜，通过用保护层和例如尼龙网与防水透气性膜紧密结合制备的抗撕裂层强化所述膜。用例如Kevlar织物制备的高强度层来强化所述膜也是已知的。因此，大孔的存在能限定出适于热交换以及适于水蒸汽与鞋外部进行交换的大的膜表面；同时通过支承层弥补鞋底的结构硬度损失，以对抗防水透气性膜的撕裂。但是，存在组成支承层的多个层阻碍水蒸汽通过，从而降低提供自由透气的较大部分鞋底的优势。美国专利第6，508，015号(Rauch Max)描述了另一种方案。该专利公开了由双层结构得到的鞋底，该双层结构分别是可渗透水蒸汽的弹性上层，和覆盖小于70%所述上层并同时用作支承和踏面的下层。在这种情况下，通过上层的微孔结构和下层的开放形状来确保所述鞋底的透气活性。上层的微孔结构是不防水的，由例如烧结的塑料材料制成或者由合成材料制成织造或非织造结构。虽然该方案提出鞋底具有大的透气面积，但即使采用所引用专利中建议的细化操作，即处理上层的微孔材料使其疏水或提供另一由防水薄膜形成的上层，也不能得到有效防水的鞋底。事实上，已观察到烧结材料的疏水处理不能使得所述上层充分或稳定地防水。此外，防水膜与所述上层结合的方案与用保护层支撑膜的方案具有同样的缺陷。而且，根据该专利的教导通过将微孔上层与下支承层广泛接触得到的鞋底与水接触时，水通过毛细作用与水中携带的污物一起被吸收，容易使得所述上层逐渐劣化。一旦所述上层完全被污物浸渍，该上层不再透气并且可能腐烂。随着构成所述上层的材料的孔隙率增加，该缺陷将更加明显。
发明内容
本发明的目标是提供一种防水透气性鞋底的插件并克服上述缺陷，从而提供防水透气性鞋底，其与已知鞋底相比能使更大量的水蒸汽消散，至少其防水特性中随时间的耐久性与现有技术相当。对于此目标，本发明的一个目的是提供一种同时简化组装和密封过程及其构造的鞋底插件，使其结构与已知的鞋底相比柔韧性更高。本发明的另一个目的是提供一种鞋底插件，其与已知的鞋底插件相比具有更高的抗脂肪物质污染性。本发明的另一个目的是提供一种鞋底插件，其与已知的鞋底插件相比具有更高的抗溶剂降解性。本发明的另一个目的是提供一种机械强度高的鞋底插件，这样不需要具有抗穿孔性质的其它元件。本发明的另一个目的是提供一种吸收污物的倾向降低的鞋底插件，这样其与已知的插件鞋底相比更容易清洁。本发明的另一个目标是提供一种结构更简单的鞋底插件。
本发明的另一个目标是提供一种容易使用并能以较低成本制作的鞋底插件。在下文中这些目标和其它目的将变得更加明显，其可通过以下透气防水性鞋底插件实现，上述透气防水性鞋底插件具有分层且粘着的一体式片状结构，其包括由不可渗透液态水但可渗透水蒸汽的聚合材料制成的多个功能层，所述鞋底插件的至少一个功能部分具有使得其抗穿透性大于约ION的厚度，这根据ISO 20344-2004标准第5. 8. 2章所述的方法进行评估。附图简要说明通过本发明优选的但非排它性的实施方式可以更清楚地了解本发明的鞋底插件的其它特性和优点，这些实施方式的非限制性例子示于附图，其中
图1是根据本发明的鞋底插件的细节放大截面图；图2-7以及8-10是使用本发明鞋底插件的鞋底的七种结构的纵截面示意图；图7a是根据本发明对第六种鞋底结构提供鞋底插件的步骤的示意图；图11是包括本发明鞋底插件的第七种鞋底结构的第三种构造变化形式的示意图；图12是包括本发明鞋底插件的鞋底结构的另一实施方式的部分截面示意图。需要注意的是，在专利申请过程中发现的任何已知的内容应理解为不包括在所要求保护的范围内，而应视为免责的内容。本发明的实施方式参照附图，附图标记10通常表示透气防水性鞋底插件，其特征在于它具有分层且粘着的一体式片状结构，包括由不可渗透液态水但可渗透水蒸汽的聚合物材料制成的多个功能层。本文使用的术语“片状”表示其一个维度相对于另外两个维度明显降低的结构的形状特征，所述维度仍有相当厚度，在任何情况下，根据通常的理解可将片与箔或膜区分。但是，不应理解为该形状特征本身影响所述插件弯曲或挠曲的能力。根据本发明，鞋底插件10具有使得其抗穿透性大于约ION的厚度，按照安全鞋相关的ISO 20344-2004标准的第5. 8. 2章所述的方法进行评估。所述测试方法包括取得受测量的材料样本，使其受到直径为4. 50士0. 05毫米、具有截短的尖头以及指定形状和比例的钉子的穿刺。所述钉子尖头的最小硬度为60HRC。钉子的穿刺速度设定为10士3毫米/分钟，直至尖头完全穿透样本为止。记录穿透材料产生的最大作用力测量值，用牛顿N表示。对四个样本进行测试，将最小的四个记录值作为测试材料的抗穿透性值。以基本等同的方式，根据ISO 20344-2004标准第5. 8. 2章所述的方法，本发明的鞋底插件的第一个构造变化形式(附图中未示出)具有抗穿透性大于约ION的功能部分。此外，类似地，本发明的鞋底插件的第二个构造变化形式(附图中未示出)具有不止一个所述功能部分。所述功能部分优选适用于影响鞋底中对应于使用者足底排汗较强区域的一个或多个部分。优选地，所述聚合物材料是微孔膨胀型聚四氟乙烯e-PTFE。
在根据本发明的鞋底插件10的替代实施方式(未进一步描述)中，所述聚合物材料选自聚氨酯Pu、聚乙烯PE、聚丙烯PP和聚酯等。较佳地，鞋底插件10包括辅助层12，其可渗透水蒸汽并位于功能层11之间。具体参照图1，该图以示例性的方式示出鞋底插件10的细节，鞋底插件10包括两层功能层11，辅助层12位于所述两层功能层之间。本发明鞋底插件的不同实施方式(附图中未示出)可以根据特定需要包括超过两层的功能层11，辅助层12位于其间。具体地，所述辅助层12适宜地由织物或无纺织物构造的纤维结构材料制成。此外，辅助层12适宜地由选自下组的材料制成-聚烯烃，优选聚乙烯和聚丙烯，-尼龙，-聚酯，-芳族聚酰胺纤维，和-氟聚合物。更具体地，本发明的鞋底插件10可以通过包括以下步骤的制作方法进行设置-以糊料形式挤出的步骤，-层化步骤，-膨胀步骤，和-烧结步骤。以糊料形式挤出的步骤之前是预备挤出步骤，其提供PTFE细粉末与液体润滑剂的混合，从而形成可以进行挤出的PTFE糊料。通常，所述液体润滑剂是能润湿PTFE细粉末表面的类型，可以通过例如蒸发或提取方法将液体润滑剂从PTFE细粉末中去除。所述润滑剂适宜地是选自石蜡石脑油(paraffin naphtha)、白色矿物油、甲苯、二甲苯或其它烃类、醇、酮、酯的物质或这些物质的混合物。具体地，所述润滑剂适宜地选自已知的市售材料，如埃克森化学公司(Exxon Chemical Company)的 IS0PAR 和壳牌化学公司(Shell Chemicals)的 SHELLSOL。在挤出步骤中，PTFE和液体润滑剂的糊料进行挤出，得到箔片。在准备膨胀的步骤中，将该箔片卷绕到辊子上，进行冷轧。在冷轧过程中，挤出物箔片厚度减小，得到纵向和横向延展的较薄箔片，适合用于构成功能层11。所述层化步骤包括将这样得到的一定数量的薄箔片以紧密接触的方式进行层叠， 仍用液体润滑剂浸渍，以使它们彼此粘附，促进具有穿过粘附箔片之间界面的结点和原纤维的结构形成，从而获得其粘性。所述箔片之间的粘性可以通过压制(例如通过压延)分层的箔片来提高，从而得到分层且粘着的片材。将这样得到的分层且粘着的片材进行干燥，例如从挤出物中蒸发掉液体润滑剂。该层化步骤中，可以任选地将适用构成辅助层12的至少一个中间元件置于至少两片箔片之间。
将所述片材通过温度保持在200-300°C的辊子或滚筒进行该蒸发。所述液体润滑剂以这种方式快速蒸发。或者，所述润滑剂可以通过萃取去除，这是已知的。干燥步骤的同时或之后，进行膨胀步骤，膨胀步骤包括将分层且粘着的PTFE片材至少沿纵向方向进行牵拉。该膨胀进一步增加材料的孔隙率，进一步增加其强度和使原纤维在牵拉方向取向。纵向膨胀之后，所述分层且粘着的片材也可以横向膨胀，将其保持在例如 40-100°C的温度条件下，以进一步增加其孔隙率。所述烧结步骤将所述分层且粘着的片材加热至烧结温度，烧结温度在其制备材料的晶体熔点和降解温度之间。因此，具体地，PTFE的所述烧结温度在晶体熔点327°C至降解温度400°C之间。烧结时间，即保持该烧结温度的时间是例如10秒至3分钟，以使PTFE聚合物烧结。将分层且粘着的片材通过加热至烧结温度的辊子进行该烧结，分层且粘着的片材的各部分在烧结时间内与所述辊保持接触。当片材通过所述加热辊时，分层且粘着的片材被拉紧，以抵消(contrast)因烧结温度导致的收缩。这样进行的烧结明显增加了所述材料的强度特性，但降低了其弹性。原纤维的定向取向通常取决于压延和膨胀方向。这样得到的分层且粘着的e-PTFE片材的原纤维的直径和距离取决于膨胀步骤的动态，而其孔隙率取决于膨胀和烧结步骤中形成的原纤维之间间隙的大小。切割这样得到的分层且粘着的片材获得本发明的鞋底插件10。如上所述，根据本发明的鞋底插件10的厚度适宜地是大约0. 5-5毫米，优选厚度均勻。在所述第一和第二个构造变化形式中，所述功能部分的厚度较佳地是大约0. 5-5 毫米，优选厚度均勻。令人惊讶的是，这种厚度使得本发明的鞋底插件10能有效地抗脂肪物质和膨胀型PTFE污染物的污染。通常，在剧烈身体活动并因此剧烈排汗时，同样如美国专利第4，194，041号所述， 汗液中包含的表面活性剂实际上能逐渐穿透膨胀型PTFE薄膜，覆盖其内表面并导致其防水性降低，这大体上是因为在所述膜结构中由毛细作用芯吸该物质。根据美国专利第4，194，041号所述的以下方法测试在普通防水透气性膜上和在本发明鞋底插件上由排汗导致的污染结果。通过绞干进行剧烈体力活动时使用的湿的棉汗衫来收集人汗。将25毫升液体汗液倒入开口直径为60毫米的容器中。用橡胶垫圈将本发明的鞋底插件的材料样品结合以密封容器开口。将容器翻转倒置，在2(TC、65%相对湿度标准大气环境下悬挂，直至汗液完全透过样品蒸发。
所有汗液需要两天时间从容器中消失，令人惊讶的是样品未显示被污染的迹象。反之，当用同样的方法测试常规e-PTFE膜的样品时，样品呈深色，明显被污染。将1. 0毫升油沉积在所述样品和常规e-PTFE膜的样品上(为进行比较)，进行本发明鞋底插件样品的耐污染性的第二个测试。常规的纯e-PTFE膜显示中等污染，失去白色并变得透明，使油基本上瞬时通过。反之，本发明的鞋底插件样品令人惊讶地未显示颜色变化，72小时之后没有油通过。由于本发明的鞋底插件10受到至少1巴压力保持至少30秒时没有贯穿通路点， 它较佳地不可渗透水。更具体地，根据EN1734标准评价防水性，作为样品受压时耐水的穿透性。固定样品材料以封闭设置有受压进水口的容器。用水填充容器，以使定向在容器上的材料样品面受到1. 0巴的流体静压。该条件保持30秒。样品锁定在容器开口和固定环之间，容器开口和固定环都被硅酮橡胶制成的密封
垫圈覆盖。用压缩空气流迫使来自水箱的水进入容器来进行加压。通过阀门调节压缩空气，该阀门带有显示达到压力的压力计。观察容器外部的样品面。所述表面上没有形成直径为1-1. 5毫米的液滴的穿过点(crossing point)，表示所述样品具有防水性。为避免样品变形，如果必要的话，将具有网眼的格栅固定在样品上，该格栅一侧不超过30毫米，由合成材料制成并由直径为1-1. 2毫米的纤丝提供。本发明的鞋底插件10优选还具有至少等于m^gf/cm2的崩裂强度，根据ASTMD3786 标准所述的方法进行测定。该测试旨在指示所述插件的机械强度，模拟由于压力强烈作用于有限区域导致的材料损坏。为根据ASTM D3786标准评价崩裂强度，将直径125毫米的测试材料样品放置并锁定在合成橡胶制成的隔膜上方，用受压流体使隔膜膨大，达到样品的崩裂点。样品的崩裂强度值是使得样品崩裂所需的总压力与使隔膜膨大所需的校准压力之差；以千克力每平方厘米Rgf/cm2]为单位限定并测量。对10个样品进行测试，测试平均值记为测试材料的崩裂强度值。具体地，用活塞迫使由96%的纯甘油构成的流体作用于测试设备的压力室，得到施用于直径48毫米、厚1. 8毫米的合成橡胶隔膜上的流体静压。根据本发明，鞋底插件对水蒸汽的渗透性适宜地至少等于9mg/cm2 *h，根据 IS020344-2004标准第6. 6章所述的方法进行测定。与安全鞋相关的ISO 20344-2004标准第6. 6章“测定水蒸汽渗透性”描述了一种测试方法，将进行测试的样品固定以封闭包含一定量固体干燥剂(即硅胶)的瓶子的开口。所述瓶子在经调节的气氛下经受强空气流处理。转动瓶子以搅拌固体干燥剂并优化对瓶子中所含气体的干燥作用。
测试前后对瓶子进行称重，以确定透过所述材料并被固体干燥剂吸收的湿气质量。然后基于测得的湿气质量、瓶子开口面积和测试时间计算水蒸汽渗透性，以毫克每平方厘米每小时[mg/cm2 · h]表示。本发明的鞋底插件10进一步适宜地具有至少等于ION的抗撕裂强度，根据 EN13571标准所述的方法进行测定。抗撕裂强度应理解为使样品中切口蔓延所需的平均力，用可调节测力计进行测量，可调节测力计以100毫米/分钟的恒定十字头速度作用于样品。将6个材料样品进行测试，三个样品具有平行纵向方向设置的切口(也称为CAL)， 定义为材料的挤出方向或织物的经向，三个样品具有横向设置的切口(也称为PAL)，与纵向方向呈直角。具有裤状形状特征的样品设置在测力计夹具之间的平面上，以使切口垂直于牵拉方向。样品受到牵拉直至撕裂。记录与运动相关的牵拉作用力值并制图表。计算CAL和PAL测试中记录的牵拉作用力的两个算术平均值TSCAL和TSPAL的算术平均值为抗撕裂强度，用牛顿N表示。较佳地，本发明的鞋底插件10具有对应于最大质量损失为250毫克的耐磨性，其厚度为1-5毫米，根据EW2770标准所述的方法进行测定。该耐磨性数值使得鞋底插件10能作为踏面或在使用中与地面接触。耐磨性应理解为对施加在样品表面上的机械作用导致磨损的耐性，对于鞋子的鞋底，根据EN 12770标准用磨耗试验机进行测量。使得要进行测试的材料样品在直径150毫米、长500毫米的柱筒上纵向滑动，柱筒以40rpm的速度转动并在柱筒上固定磨砂布。柱筒每转一圈样品前进4. 20毫米。覆盖有60-粒度氧化铝的磨砂布平均厚度为1毫米，均勻地与柱筒结合。该磨砂表面必须使得标准参比橡胶在40米磨耗路径上损失质量180-220毫克。所述样品是圆柱体，直径为16毫米，最小高度为6毫米。对三个样品进行测试，测试平均值为耐磨性值。对于密度小于0. 9克每立方厘米[g/cm3]的材料，磨损测试结果表示为相对质量损失，以毫克[mg]计；另外，对于密度大于0.9克每立方厘米[g/cm3]的材料，结果表示为体积损失，以立方毫米计[mm3]，同样使用材料的体积质量(密度)值进行计算。具体地，从本发明鞋底插件10得到的样品密度为0. 7g/cm3，显示对应于小于250 毫克相对质量损失的耐磨性，根据20米磨损路径并将发现值加倍进行评估。该耐磨性与鞋子的鞋底中常规使用的膨胀型材料如乙基乙酸乙烯酯EVA或聚氨酯PU相当。对本发明的鞋底插件10进行上述测试，令人惊讶地发现鞋底插件10具有以下性质，列于下表1。表 1厚度抗穿透性水蒸汽渗污染崩裂强抗撕裂强耐磨性[N透性度度[N][mg][mg/cm2,h][kgf/cm2 ]0.6 mm3721.7无13.510.0n/a1.0 mm4018.7无19.157.52301.6 mm6112.4无24.163.12102.0 mm2912.5无13.640.92022.8 mm559.3无20.7110.5240本发明鞋底插件10的应用如下。具体参照附图2，本发明的鞋底插件10在鞋子的第一防水透气性鞋底结构100中使用。所述第一鞋底结构100包括鞋底本体110，其具有设置有踏面112的下部111和接纳本发明鞋底插件10的上部113。较佳地，鞋底本体110由聚合材料制成，优选乙基乙酸乙烯酯EVA、硫化橡胶、聚氨酯Pu、热塑性材料如热塑性聚氨酯TPU或热塑性橡胶TR制成。多个开孔114从下部111穿过鞋底本体110至上部113，其上端115被鞋底插件
10覆盖。在鞋底插件10的外周区域IOa上设置密封116，以便于防水连接至鞋底本体110 的上部113。例如可以通过将鞋底本体110按压至鞋底插件10胶合，或者用已知的高频电熔粘合的方法粘合或在鞋底插件10上注射模制鞋底本体Iio来提供密封116。所述密封116防止液态水渗入鞋底插件10和鞋底本体110之间。第一鞋底结构110的替代实施方式(未进一步描述且在附图中未示出)具有一个或两个所述开孔，其相对于鞋底本体较大并且被本发明的鞋底插件覆盖，鞋底插件如上所述沿周边密封至鞋底本体。具体参照附图3，描述第二鞋底结构200，其共同模制在本发明的鞋底插件10上。所述第二鞋底结构200包括鞋底本体210，优选由聚合物材料制成，其具有设置有踏面212的下部211和接纳鞋底插件10的上部213。多个开孔214从下部211穿过鞋底本体210至上部213，其上端215被鞋底插件
10覆盖。沿鞋底插件10的外周设置密封216，以便于防水连接至鞋底本体210的上部213。所述密封216包括周边框217，其在鞋底本体210单体中基本呈C-形并且围绕鞋底插件10的外周区域10a，以防水的方式粘附其上。具体地，外周区域IOa的三个面与周边框217相接触。应注意，即使所述面中的一个面以防水方式与周边框217连接也已足够。提供第二结构200包括以下步骤将适于形成鞋底本体210的聚合物材料以流体状态射入或注入其中放置有鞋底插件10的模具，粘附其上并形成周边框217。附图4中非限制性实施例方式描述的第三鞋底结构300是第一鞋底100的构造的变化形式，其中用包括密封元件317的密封316代替密封116，较佳地成形为类似外周环形带的形状。在替代实施方式中，密封元件317(附图中未示出)成形为完全覆盖鞋底插件10 并在透气部分穿孔。密封元件317由防水聚合物材料制成，优选乙基乙酸乙烯酯EVA、聚氨酯PU、聚氯乙烯PVC或橡胶制成。以防水方式连接其上的密封元件317至少覆盖分别为鞋底插件10和凹部320的相邻外周边缘318和319，凹部320与鞋底插件互补成形并接纳鞋底插件，密封元件317设置在上部113上。具体参照附图5，第四防水透气性鞋底结构400包括鞋底本体410，优选由聚合物材料制成，其具有设置有踏面412的下部411和上部413。多个开孔414从下部411通过鞋底本体410至上部413，开孔414的上端415从上部413导出。上部413成形为接纳复合插件416，复合插件416包括本发明的鞋底插件10。复合插件416还包括由聚合物材料制成的外周功能边417，其以防水方式预先安装到鞋底插件10上，例如通过覆盖模制、用抗水解粘合剂胶合或用高频电熔结合。适宜地，所述外周功能边417覆盖鞋底插件10的外周区域10a。外周功能边417，特别是在功能层11之间存在辅助层12的情况下，能在防水密封区域保护鞋底插件10的分层结构，对抗其脱层现象。优选地，复合插件416还包括填充体418，其叠置在鞋底插件10上并被外周功能边 417围绕，以弥补由覆盖鞋底插件10的外周区域IOa的部分形成的台阶。填充体418优选由毡材或穿孔的聚合物材料制成，适宜地具有明显的透气结构， 例如多孔、分散穿孔或格状结构。在替代实施方式中(附图中未示出)，所述外周功能边还影响鞋底插件的中心区域，也具有所述填充体的功能。复合插件416至少沿周边不可渗透地密封至鞋底本体410的上部413，方便地由粘合剂粘结。图6以非限制性实施例方式示出第五鞋底结构500，它是第四鞋底400的构造变化形式。所述第五鞋底结构500包括复合插件516，其至少沿周边密封至鞋底本体410。复合插件516包括本发明的鞋底插件10，其外周区域IOa以防水方式与C-形沿条 517结合，沿条517适宜地由聚合物材料制成并将其围绕。沿条517优选模制在鞋底插件10上，通过在其上微量注射或高频电熔聚合物材料膜提供，所述聚合物材料选自例如热塑性聚氨酯TPU和聚氯乙烯PVC。沿条517，特别是在功能层11之间存在辅助层12的情况下下，能对抗防水密封区域中所述鞋底插件10的分层结构的脱层风险。具体参照图7，第六鞋底结构600包括鞋底本体610，其由设置有踏面612的下组件611和上组件613构成。较佳地，上组件613由聚合物材料制成，优选乙基乙酸乙烯酯EVA或聚氨酯PU制成。多个开孔613穿过下组件611，其上端615被本发明的鞋底插件10覆盖。鞋底插件10在与鞋底本体610的防水连接上具有下组件611和上组件613之间包括的外周区域10a。所述第六鞋底结构600可以通过以下方式提供，将下组件611或上组件613中的一种胶合或覆盖模制到鞋底插件10上，然后将剩余的组件611或613胶合或覆盖模制在半成品组件上。上组件613适宜地成形为存在开孔614的透气性区域的环形边，并围绕透气或穿孔的填充体616，填充体616设置在鞋底插件10上方。应理解第四鞋底400和第六鞋底600都能设置开孔，分别为414和614，即使鞋底有相当厚度时开孔也均较浅。鞋底插件10实际上设置在鞋底结构400和600内，被填充体覆盖，填充体在使用时位于所述插件和使用者足部之间。在替代构造方案(附图中未示出)中，上组件613完全覆盖鞋底插件10，提供例如分散穿孔、多孔或网状的中心透气区域。在这些实施方式中，通过在鞋帮上直接注射模制来提供上组件613。以非限制性实施例的方式，图7a示出在鞋帮620上注射模制上组件613的方法的最后步骤，鞋帮620安装在鞋楦621上并缝合在组合件内底622上，这本身是已知的。模具623在鞋帮620的一部分和组合件内底622上封闭，填充体616与其邻接并叠置在与下组件611相连的鞋底插件10上。形成上组件613的材料注射模具623中，并与鞋底插件10的外周区域IOa连接形成密封。图8，9和10示出第七鞋底结构700的三种构造变化形式，其包括类似框架成形并围绕本发明鞋底插件10的鞋底本体710，鞋底本体至少嵌埋鞋底插件10的外周区域10a， 从而以防水的方式将其密封。较佳地通过共同模制鞋底本体710与鞋底插件10来得到所述密封。在不同的构造方案中，作为共同模制的替代方式，鞋底本体710胶合至鞋底插件 10的外周区域。由聚合物材料制成的踏面钉块711适于靠在地面上，并与鞋底插件10相结合。图8以示例性方式示出第七鞋底700的第一个变化形式，其中踏面钉块711与鞋底插件10例如通过粘合剂粘结或覆盖模制连接，并与鞋底本体710分隔开。图9以示例性方式示出设置有踏面钉块711的第七鞋底700的第二个变化形式， 踏面钉块711与鞋底本体710分隔开并设置有钩形销钉712，插入钩形鞘钉712以密封塞住穿过鞋底插件10设置的对应接纳孔713。在第七鞋底结构700的第二个变化形式的替代实施方式(附图中未示出)中，踏面钉块711较佳地通过布置在鞋底插件10上方的内栅格互相连接。适宜地，踏面钉块711通过在鞋底插件10上注射覆盖模制形成。图10以示例性方式示出第七鞋底结构700的第三个变化形式，其中踏面钉块711 通过横肋714与鞋底本体710连接，横肋714适宜地在鞋底插件10上形成栅格。具体参照图12，该附图以非限制性实施例的方式示出第八鞋底结构800，其包括-鞋底本体810，在其上部811中具有适于允许水蒸汽通过的开孔812，和-本发明的鞋底插件10，在下方区域将开孔覆盖。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密封至鞋底本体810以防止液态水渗透其间。事实上，已发现本发明能实现预期目标和目的，由于不存在限制鞋底透气性的支承件或增强件或保护层，本发明提供的防水透气性鞋底插件使得防水透气性鞋底与已知透气性鞋底相比能使更大量的水蒸汽消散。此外，已发现本发明的鞋底插件与已知鞋底插件相比具有更高的抗脂肪物质污染性，与所述已知的鞋底插件相比还具有更高的抗溶剂降解性。 此外，本发明的鞋底插件与已知的鞋底插件相比结构更简单。本发明的鞋底插件还具有这样的耐磨性，使其能用在鞋子中作为踏面直接与地面接触。与已知的设置容易吸收液体或湿气的毡材或其它多孔材料的保护层的鞋底插件相比，本发明的鞋底插件不吸收液体，不会使得液体停滞或通过毛细作用芯吸水到鞋底中。本发明的鞋底插件不需要增强件和增强件保护以及保护层，它与相同拉伸度的已知类型插件相比具有较大的透气性表面，这是由于该部分表面中，增强件和保护层的胶和粘合剂时会妨碍透气性，使已知类型插件受到影响。这样构思的本发明可以有大量的改良和变化，所有这些改良和变化都包括在所附权利要求的范围之内；所有这些细节都可以用其他技术等效的元素代替。实际上，根据本领域的要求和情况，所用的材料可以是任何材料，只要其适应于特定的应用，以及视情况而定的形状和尺寸即可。本文要求欧洲专利申请第09425334. 1号的优先权，该申请参考结合入本文中。当任何权利要求中所述的技术特征和方法后面跟随编号的时候，这些编号仅仅用来帮助理解权利要求，因此这些编号不会对这些编号通过举例方式所标明的各要素的含义带来任何限制作用。
权利要求
1.一种透气防水性鞋底插件，其特征在于，它具有分层且粘着的一体式片状结构，包括由不可渗透液态水但可渗透水蒸汽的聚合材料制成的多个功能层(11)，所述鞋底插件的至少一个功能部分具有使得其抗穿透性大于约ION的厚度，这根据ISO 20344-2004标准第 5. 8. 2章所述的方法进行评估。
2.如权利要求1所述的鞋底插件，其特征在于，所述聚合材料是微孔膨胀型聚四氟乙烯 e-PTFE。
3.如权利要求1所述的鞋底插件，其特征在于，所述聚合材料选自聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯和聚酯。
4.如权利要求1所述的鞋底插件，其特征在于，所述鞋底插件包括至少一层辅助层 (12)，所述辅助层可渗透水蒸汽并且位于至少两层所述功能层(11)之间。
5.如权利要求4所述的鞋底插件，其特征在于，所述至少一层辅助层(12)由织物或无纺织物构造的纤维结构材料制成。
6.如权利要求4所述的鞋底插件，其特征在于，所述至少一层辅助层(12)由选自聚烯烃、尼龙、聚酯、芳族聚酰胺纤维和氟聚合物的材料制成。
7.如权利要求6所述的鞋底插件，其特征在于，所述聚烯烃选自聚乙烯和聚丙烯。
8.如权利要求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约0. 5-5毫米。
9.如权利要求1所述的鞋底插件，其特征在于，所述鞋底插件是不可渗透水的，根据 EN1734标准，在受到保持至少30秒的至少1巴的压力时，所述鞋底插件无穿透点。
10.如权利要求1所述的鞋底插件，其特征在于，所述鞋底插件的崩裂强度至少等于 8kgf/cm2，根据ASTM D3786标准进行测定。
11.如权利要求1所述的鞋底插件，其特征在于，所述鞋底插件对水蒸汽的渗透性至少等于9mg/cm2 · h，根据ISO 20344-2004标准第6. 6章所述的方法进行测定。
12.如权利要求1所述的鞋底插件，其特征在于，所述鞋底插件的抗撕裂强度至少为 10N，根据EW3571标准所述的方法进行测定。
13.如权利要求1所述的鞋底插件，其特征在于，对于厚度为1-5毫米的所述鞋底插件， 其具有对应于质量损失小于250毫克的耐磨性，根据EW2770标准所述的方法进行测定。
14.如权利要求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。
15.一种防水透气性鞋底结构(100，200，300，400，500，600，700，800)，其包括在下方区域设置有踏面的鞋底本体，其特征在于，所述鞋底本体(110，210，410，610，710，810)具有至少一个适于透气的开孔，所述开孔以不可渗透液态水的方式被具有分层且粘着的一体式片状结构的鞋底插件(10)覆盖，所述鞋底插件包括由不可渗透液态水但可渗透水蒸汽的聚合材料制成的多个功能层，所述鞋底插件的至少一个功能部分具有使其抗穿透性大于约ION的厚度，这根据ISO 20344-2004标准第5. 8. 2章所述的方法进行评估。
16.如权利要求15所述的鞋底结构(100，200，300，400，500)，其特征在于，所述鞋底本体(110，210，410)包括设置有所述踏面(112，212，412，612)的下部(111，211，411，611)和接纳所述鞋底插件(10)的上部(113，213，413)，鞋底插件在其外周区域(IOa)以不可渗透液态水的方式密封于上部。
17.如权利要求15所述的鞋底结构(100，200，300)，其特征在于，所述鞋底结构具有所述鞋底插件(10)的外周区域(IOa)对所述鞋底本体(110，210，410)的防水密封(116，216， 316)。
18.如权利要求17所述的鞋底结构(100)，其特征在于，所述密封(116)包括将所述外周区域(IOa)压至所述上部(113)的胶合。
19.如权利要求17所述的鞋底结构000)，其特征在于，所述密封(216)包括周边框 017)，其与鞋底本体O10)形成一体并呈C-形，从而围绕所述外周区域(10a)，至少在一个接触面处不可渗透地粘附其上。
20.如权利要求17所述的鞋底结构(300)，其特征在于，所述密封(316)由密封元件 (317)提供，所述密封元件不可渗透地连接其上，至少覆盖分别为所述鞋底插件(10)和所述上部(313)的相邻外周边缘(318，319)。
21.如权利要求15所述的鞋底结构000，500)，其特征在于，所述鞋底结构包括复合插件G16)，其至少沿周边密封至所述鞋底本体010)，并包括-鞋底插件(10)，-外周功能边G17，517)，其不可渗透地预先组合到所述鞋底插件(10)上，所述外周功能边G17，517)覆盖在所述鞋底插件(10)的外周区域(IOa)上。
22.如权利要求15所述的鞋底结构(600)，其特征在于，所述鞋底本体包括设置有踏面(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)之间的外周区域(10a)，从而将其不可渗透地密封至所述鞋底本体。
23.如权利要求15所述的鞋底结构000，600)，其特征在于，所述鞋底结构包括填充体 018，616)，其至少覆盖所述鞋底插件(10)的中心区域并且具有透气性结构。
24.如权利要求15所述的鞋底结构(700)，其特征在于，所述鞋底结构包括像围绕所述鞋底插件(10)的边框成形的鞋底本体(710)和由聚合材料制成的踏面钉块(711)，鞋底本体至少包埋鞋底插件的外周区域(IOa)并将自身不可渗透地密封在鞋底插件上，所述踏面钉块适于靠在地面上，与鞋底插件(10)相结合。
25.如权利要求对所述的鞋底结构(700)，其特征在于，所述踏面钉块(711)与所述鞋底本体(710)分隔，共同连接至所述鞋底插件(10)。
26.如权利要求M所述的鞋底结构(700)，其特征在于，所述踏面钉块(711)设置有贯穿销钉(712)，贯穿销钉密封地插入相应的接纳孔(713)中，所述接纳孔穿过鞋底插件 (10)。
27.如权利要求对所述的鞋底结构(700)，其特征在于，所述踏面钉块(711)与所述鞋底本体(710)通过横肋(714)连接，所述横肋在所述鞋底插件(10)下方形成栅格。
28.如权利要求15所述的鞋底结构(800)，其特征在于，所述鞋底结构包括鞋底本体 (810)，在其上部(811)设置有至少一个开孔(812)，所述开孔在下方区域被所述鞋底插件 (10)覆盖，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)密封至所述鞋底本体(810)，以防止液态水渗透其间。
29.如上述权利要求中的一项或多项所述的鞋底插件(10)和鞋底(100，200，30，400， 500，600，700，800)，其特征如附图所示。
全文摘要
一种透气防水性鞋底插件，其具有分层且粘着的一体式片状结构，包括由不可渗透液态水但可渗透水蒸汽的聚合物材料制成的多个功能层。鞋底插件(10)的至少一个功能部分具有使其抗穿透性大于约10N的厚度，这按照安全鞋相关的ISO 20344-2004标准的第5.8.2章所述的方法进行评估。
文档编号A43B7/06GK102573550SQ201080038592
公开日2012年7月11日 申请日期2010年8月4日 优先权日2009年8月28日
发明者M·波列加托莫雷蒂 申请人:健乐士股份公司