专利名称：透气的合成树脂鞋的制作方法
技术领域：
本发明涉及易于制造，能廉价进行大规模生产，以合成树脂为鞋面的鞋。更具体地说，此种鞋面具有透气性，可抑制潮湿和受热，并能抗水以阻止水侵入鞋内。
天然皮革因其美观与透气面常用作高质量鞋的鞋面。但是，天然皮革除透气外，由于毛细吸力还能透水。于是，天然皮革具有使鞋在雨天变潮的缺点。此外，由于皮革原先处于平片形式，必须形成在其下能接附上鞋的中介鞋底并具有适合脚形的三维表面形状，进而有在制造中要耗用大量劳力、采取先进技术和高成本生产过程等缺点。它还有由于从固有的二维片状材料加工成三维形状而产生的变形缺点，并且难于生产出类似于运动鞋那种穿着舒适的鞋，这是因为皮革本身不能充分伸展。
本发明人业已试制出一种鞋面部分地由合成树脂制成的鞋，以解决前述与天然皮革有关的种种问题(日本公开特许号38241/1982)。
本发明的鞋具有以下特点。由于鞋面是依照脚的轮廓模压成三维表面件，与天然皮革鞋面相比，它能廉价地大规模生产;由于鞋面的形状与脚面吻合且可以伸展，它的局部区域不会处于过度受力状态，而这样的鞋便易于舒适地长期穿着。此外，由于这里的三维形状是用模具成形，这样的鞋不会松弛其形状。
进一步，通过对鞋子模具的内表面作电腐蚀处理，则可在这种合成树脂鞋面的表面上印制出与天然皮革类似的三维图案。这样，就能生产出一种具有难以与高质量天然皮革区别的美丽图案外表的合成树脂鞋面的鞋。
但是，合成树脂鞋面之鞋的主要的与仅有的缺点则是缺乏透气这样一个重要因素。因此，要是能够有具备天然皮革或织物通风性质的合成树脂的鞋面，就有可能生产出一种极为理想的鞋。
在合成树脂鞋面上形成穿透鞋面的网状图案或大的孔洞，就能解决透气问题。但是，正如上述的皮革制鞋，具有这样构型的鞋面，就会在让空气进入的同时也让水进入，而在雨天穿此种鞋时就会有让脚变湿的缺点。依这样的方式，是不能实现全天候的鞋的。
经过了多年来在利用新材料性质方面的种种实验、尝试与失误，本发明人试图开发一种具有透气与防水这种显然矛盾性质的合成树脂鞋面。一种合成树脂的鞋面，当它具有与构成天然皮革的众多纤维的致密集合体极其不同的结构时，在此合成树脂鞋面内不会因毛细作用而吸收水的。特别是这种合成树脂鞋面是将熔融态合成树脂注射入预定形状的模具内成形，同时由这种工艺形成的鞋面基本上是由合成树脂充填成而无间隙或孔洞。周知具有这样结构的鞋面是不允许水或空气通过它的，它不吸附水，具有优异的疏水性质。
通过有效地利用一种独特的物理性质，即表面张力，这种性质也对引致天然皮革吸水的毛细作用起到主要作用，本发明人业已成功地发展了一种合成树脂鞋面，它能提供充分的透气性质，同时能有效地阻止水从透气孔进入鞋内。
因此本发明的主要目的是提供一种具有奇特的透气而又抗水性质之鞋面的全天候合成树脂鞋，它能使穿着舒畅而在雨天不会湿脚。
本发明的另一重要目的是提供一种在脚的前方有透气孔的合成树脂鞋，它能有效地防止潮湿和受热，并可容易地，廉价地大规模生产。
在本发明的鞋中，包括有在脚前方部分的鞋面1之主要部分是由合成树脂形成。沿着鞋面1在脚前方部分的下部边缘上设有许多透气孔3，而且，透气孔3的直径D(mm)满足以下三个条件。
对于在开有透气孔3且自此透气孔3至鞋口10最低部之高为H(mm)的区域中厚度为W(mm)的鞋面1，透气孔3的直径D(mm)必须满足(a)D＜30.2/H(b)D≤W(c)D≤1.5此外，在本发明的鞋中，最好在鞋面1的内表面上插入一疏水衬里6，以防止有任何的水通过透气孔3侵入。
本发明的这种鞋具有的合成树脂鞋面1，有效地利用了疏水与表面张力的优异材料性质，防止水通过透气孔3侵入。
换句话说，如
图1所示，这种鞋在水面接近鞋面1的鞋口10时，要想防止水透过透气孔3侵入，只要水不流进鞋口10，就不会有水经透气孔3流入。
在图1所示的情形，水是在最高压力下进入透气孔3的。施加到透气孔3的水压与透气孔3在水下的深度成正比。因此，通过使透气孔3分布在鞋面1的上部，就可以降低水深和作用到透气孔3上的压力。但是，由于具有合成树脂鞋面1的下部是最易变热和受潮的，不将透气孔3设在鞋面1的底部边缘上是不能制成透气良好的鞋的。
尽管正比于水深的水压是在鞋面1底部边缘处作用于透气孔3，但在通过透气孔3压差下侵入的水却为透气孔3中水的表面张力所阻挡。
参看图2，进入透气孔3的水由于合成树脂的疏水作用而具半球形，而表面张力T则作用在阻止水进入鞋内的方向。当由各表面张力T形成的合力F大于进入透气孔3中的水之压力f时，水即被阻止进入鞋内。
当水相对于空气的表面张力为T(dyne/cm)而透气孔3的半径为r(Cm)时，则由阻止水侵入鞋内之表面张力形成的合力F，即可为透气孔周长(2πr，Cm)与表面张力二者的积给定F＝T×2πr(dyne)此外当水深或压差为h(Cm)时，趋向于流入透气孔3之水的压力f(dyne)，乃是透气孔3横断面积(πr2，Cm2)乘以水压(dyne/Cm2)f＝πr2×h×g×ρ(dyne)其中g是重力加速度(980Cm/sec2)，而ρ是水的密度(1g/Cm3)。
当条件F＞f满足，即可阻止水经透气孔3侵入。水的表面张力T随温度略有变化，在15℃时约为73.48dyne/Cm。现在取表面张力T为74dyne/Cm并引用方程(1)与(2)，趋向于流入透气孔3的压力，当满足以下不等式r＜0.151/h时，便低于由表面张力T构成的反向力。
从Cm换算为mm时，当透气孔3的直径为D(mm)，而水在透气孔3上区域中的高度为H(mm)时，则有D＝2×r×10，H＝10×h以及D＜30.2/H图3给出的是水深与透气孔3直径之关系的曲线图，此时趋向于流入透气孔3之水的压力f与阻止水进入之表面张力的合力F平衡。
从此曲线图显然可以看出，对于1mm直径的透气孔3，可以阻止最高达30mm深度的水经透气孔3进入鞋内。
如上所述，对于图1所示的情形，当透气孔3是分布在鞋面1的底部边缘处时，有最大的压力作用于它们之上。换言之，当水平面位于鞋口10处，或者例如是，当穿着的鞋处于水不会通过鞋口10流入鞋面1的深水坑中时，作用于透气孔3的压力为最大。这一水深相当于从透气孔3至鞋面1上开口10的高度H。因此，对于从透气孔3至鞋面1上开口10的高度为30mm的鞋来说，只要使透气孔3的直径不大于1mm，就能利用表面张力阻止水进到鞋内。
要是如图2所示，在透气孔3内之水的半球面前沿突出到鞋面1的内表面之外，它就将接触到鞋面衬里6或护套，而不能阻止水的侵入。由于本发明的鞋所具透气孔的直径D小于鞋面1的厚度W，透气孔3中水的半球形前沿就不会突出到鞋面1的内表面之外，因而便可阻止水侵入到鞋面1内。
这里的透气孔3的内径进一步限制到不超过1.5mm。直径为1.5mm的透气孔3可防止深达20mm的水侵入。尽管透气孔3开在鞋面1的底部边缘上，但通常仍在鞋根底部之上约10mm之上。这样，具有位于鞋底上方1Cm处的1.5mm直径之透气孔的鞋，当穿着它走在30mm深的水坑中时，就可防止水的侵入。
不超过30mm深度的水坑具有如下特征即使当穿着这种鞋猛然踏入该水坑中而透气孔3受到水的冲击时，也可阻止水的侵入。
由于本发明的鞋在鞋面底部边缘具有许多透气孔，因而它具有以下特点它具有能提供透气的合成树脂的鞋面;通过自由地调节透气孔的数量与尺寸，使空气通到鞋面最可能变热和受潮的部分，使穿着时有最佳的舒适感;此外，即使提供了充分的透气性，由于可以防止水进入鞋内，甚至是在雨天，也可以舒适地穿着，因而这种鞋是一种全天候的鞋。
说得具体些，表面张力对于使水浸透过天然皮革鞋面纤维间的空隙起到主要作用，这里已利用到它的这一优点，再加上合成树脂鞋面的疏水特性，就实现了本发明的此种具有可阻止水侵入这一极重要特性的合成树脂鞋面的鞋。
还有，虽然本发明的鞋为穿着舒适而设置了透气孔，但由于鞋面是由合成树脂成形，因而具有可以简单、容易和廉价地进行大规模生产的特点。本发明的附图如下图1是浸在一水坑中的本发明之鞋一最佳实施例的横剖面图;
图2是示明水侵入到此种鞋透气孔3区域中的横剖面图;
图3中的曲线表明了最大水深相对于透气孔3直径的关系;
图4是表明本发明之鞋一最佳实施例的侧视图;
图5是表明用来成形鞋面1与中介鞋底9的模具之横剖面图;
图6与图7是表明图5中某些重要部分的放大的横剖面图;而图8是表明通过鞋面内表面上衬里所提供的弹性变形能力与透气特性放大的横剖面示意图。
下面参看附图来描述本发明一最佳实施例的实现过程。但是，这一实施例仅仅是用作为阐明使本发明之鞋具体化的工艺的一个具体例子，而本发明的鞋决不限于下述实施例。在后附权利要求书规定的范围内，是可以对本发明的鞋作出各种其它变更的。
此外，为使权利要求书易于理解，说明书中所用的部件编号是和本发明所附权利要求书中的部件编号相一致的。但是，所附权利要求书中指出的部件决不限于说明书中对实施例所述的部件。
图1所示的鞋是由合成树脂作为一单件形成的，它具有一中介鞋底9和一鞋面基层1B，后者构成了鞋面1的一部分。沿着鞋面基层1B前部的底部边缘上设有一批透气孔3。
鞋面基层1B与中介鞋底9取随脚面轮廓的三维曲面构型，是由一种柔韧的合成树脂，例如是由聚氯乙烯、聚氨酯或这类树脂的混合物形成。
鞋面基层1B是由合成树脂形成，鞋面盖1A则是缝到鞋面基层1B上的，然后接附上鞋底2。不然，也可在鞋面1与中介鞋底9形成之后，再将鞋底2接上。
通过限制鞋面1中透气孔的直径D(mm)满足下述三个条件，就可利用表面张力使鞋能防水。
这就是说，当设有透气孔区的鞋面1有厚度W(mm)，而鞋口10的最低部分在透气孔3上方的高度为H(mm)时，这样的鞋必须满足以下各条件透气孔的直径D(mm)不得超过鞋面1在透气区的厚度，或即D≤W，亦即D≤1.5;另外，此直径D(mm)必须小于，由水的表面张力与密度所确定的一常数除以鞋口10最低部分在透气孔3上方之高度H(mm)，或即D＜30.2/H。
为便于说明，这里的鞋面1的鞋口是指开启到足以让水流入鞋内的区域。对于整个鞋面1是从合成树脂按单一件形成的情形，这一鞋口乃是让脚插入的口。但是在图4所示的鞋中，这里的鞋面盖1A是缝到鞋面基1B上的，此鞋口包括了鞋面盖1A和缝制孔组成的区域。此外，透气孔3与鞋口10之间的高度H是指，当鞋水平放置时，透气口3与此鞋口最低部分间的高度。
在静止情形，通过将透气孔的直径D(mm)限制到D＜30.2H，便可阻止水的侵入。但在实际使用中，这种鞋可以为某个人穿上时大力地步入水坑中。于是，为了能有效地防水，应将透气孔设计成小于以上给定的值。
例如，当鞋面1中鞋口10在透气空3上的高度是30mm时，按图3中曲线确定的透气孔3的直径为1mm。但是，最好将此种透气孔的直径设计成0.6mm或更小，以阻止水从50mm的高度差下侵入。
换句话说，为了更有效地防水，最好使透气孔3的直径不超过(30.2/H)×0.6。
如图5和图6与7中的放大图所示，用来成形具有透气孔3的鞋面基层1B之模具，利用了设有可突入鞋面模子8的针状突起件的阴模壳5，以在鞋面1中形成透气孔3。除此，在模具闭合前，将用于鞋面1的保护衬里6装附到模具的中心件7上，且如图6与图7所示，对此弹性衬里6加压的针状突起部4的尖梢即为此衬里6所支承。在此种状态下，加压的熔融态合成树脂被便注入到模具8内，以形成鞋面基层1B。
当模具闭合，准备用于注射成形时，针状突起部4即对衬里6加压，使衬里6夹层于针状突起部4与模具中心件7之间，阻止合成树脂进入该区域。为此，针状突起件4的长度略短于接触到模具中心件7之表面时所需长度。具体地说，针状突起件4较接触到模具中心件时需求长度所短的量，等于衬里6受压缩时的厚度。衬里6的这一压缩厚度值取决于衬里所用材料、衬里原始厚度以及所加的压力。当此衬里6是由连续起泡的合成树脂泡沫板附接以薄的织物布制成时，设未经压缩时的厚度为1.5至3.5mm，则完全压缩时的厚度一般为0.1至1mm。据此，针状突起件4的长度要取定为较其接触模具中心件时所需长度短0.1至1mm。
不过，当这些个针状突起件4如图6所示极其之细时，则针状突起件4的末梢便会在模具闭合准备进行注射成形时进行衬里6内。在这样的情形下，针状突起件4的长度就可取定为大于接触模具中心件7，再减去衬里6在压缩态下厚度时所需的长度。这样，对于极细的针状突起件4，就可使其长度基本上等于触及模具中心件7时所需长度，或即例如是，较接触到模具中心件7时所需长度短0.03至0.5mm。
当模具闭合同时针状突起件4插入到衬里6时，此针状突起件4即为衬里6可靠地支承，并且能有效地在注射熔融态树脂注射过程中防止其弯曲或断裂。
当通过对衬里织物布加压使针状突起件4的末梢穿入衬里6的背侧时，这时的针状突起件4应窄于这种布的编织网眼。当通过对合成树脂泡沫层加压使针状突起件4的末梢穿入衬里6的前侧时，这时的针状突起件4应该取与此泡沫层的气泡直径相同的尺寸，或较其为窄。
鞋面1上透气孔3的尺寸由针状突起件4的厚度确定。
由针状突起件4在鞋面1中所形成的透气孔越小，则透气孔便越不醒目。但是，即使透气孔略大，也可以在鞋面1的外表通过适当地设计图案予以掩饰。例如，在鞋面上采用类似天然皮革的糙面或其它凹坑形式的图案，就可使这些透气孔3难以看出。
现在，在鞋面1的内侧设置一层疏水的透气衬里6，由于水为此疏水衬里6排斥，就能通过此种衬里6更有效地阻止水的侵入。此外，穿着这样的鞋行走时，脚便施加压力，将衬里6压缩到图8所示的折线处，由此而产生出强制通风。还有，衬里6也阻止了脚直接触及和堵塞透气孔3，而且如图8的箭头所示，衬里6能更有效地在广大区域上从透气孔3分配空气。
鞋面1上透气孔3的个数要考虑到透气孔3的个数和要求的通风量来决定。透气孔3愈大通风则愈好，而要求的通风孔数也愈少。当透气孔3的直径是0.2至0.6mm而透气孔是为图1所示开设在鞋的前部时，通过鞋面基层1B一侧中的透气孔数约在5至100个间，且最好是在7至30个之间。
用于开通透气孔3的针状突起件4是由金属丝，例如由钢琴丝制成，要有足够的强度来防止在合成树脂注入模具8的过程中发生变形。针状突起件4是插入并固定到阴模壳5中用激光束或小型钻头加工出的孔内。
当模具闭合准备进行注射成型时，衬里6即夹层于针状突起件4与模具中心件7之间，以防针状突起件4直接接触模具中心件7。因此，衬里6整个是沿着鞋面1的内表面相对着模具中心件7设置的，不然，它就仅仅是在相应于针状突起件4的区域中对向模具中心件设置。由于衬里6是整个地沿着鞋面1的内部设定，而中介鞋底9又是缝入一单件中，成为覆盖住脚的形状，这就易于在模压成形时将其临时地接附于模具中心件7上。
任何能提供缓冲与通风作用的片状材料，都可用作接附到鞋面基层1B内的衬里6。在本发明人所进行的实验中，发现用连续起泡式的轻质氨基甲酸乙酯泡沫塑料，再加以织物布作衬里附着到它的两个表面上时，结果最佳。已采用厚1至2.5mm的氨基甲酸乙酯泡沫塑料来提供充分的减震作用，而将难以撕裂且有长寿命的较耐用的布用作接触脚的内表上的衬里，同时用较大的薄的织物布作为接触鞋面1的衬里。
这种两侧接附有布衬里的聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料衬里6具有以下特点用来形成鞋面基层1B的合成树脂不会堵塞此种多孔性聚氨基甲酸乙酯泡沫中的孔，而当模具闭合准备进行注射成型时，大的织物布可让针状突起件4平滑地穿透这种用作可靠的支承件的衬里。
图4所示的鞋是按下述方式制成。在将衬里6附着到模具中心件7上之后闭合模具，将合成树脂注入闭合的模具8内，以形成作为一合成树脂单件的具有透气孔3的鞋面基层1B和中介鞋底9，随后打开模具并取出这一单件，将鞋面盖1A与环绕脚口的布缝合到鞋面基层1B上，最后将鞋底2接合上以完成整个的鞋。
此外，必要时可将一薄的涂层敷到外表面上，为了防止这种涂层堵塞那种小的透气孔3，敷上的涂层是很薄的。
权利要求
1.一种鞋，其中鞋面(1)的包括在脚前方之鞋面部分在内的主要部分是由合成树脂形成，此鞋面(1)在脚前方的部分中沿其底部边缘设有许多透气孔(3)，此外，当鞋面(1)在开有上述透气孔的区域中之鞋面(1)的厚度为W(mm)，而在透气孔(3)上方鞋面中鞋口最低部分的高度为H(mm)时，这种鞋的特征在于透气孔(3)的直径D(mm)满足以下条件(a)D＜30.2/H，(b)D≤W，与(c)D≤1.5。
全文摘要
一种具有合成树脂鞋面，能容易和廉价地进行大规模生产，且兼具防水与透气性能的鞋。鞋面上透气孔的大小设计成可使表面张力能防止水经透气孔进入鞋内。
文档编号A43B7/06GK1050314SQ8910753
公开日1991年4月3日 申请日期1989年9月21日 优先权日1989年9月21日
发明者福岡辰雄 申请人:福岡辰雄