专利名称：吸收性制鞋材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种浸入到非织物内的具有锁液性、可模塑、非溶胀的聚氨酯泡沫。它尤其涉及一种耐用、吸液、非溶胀、可压缩模塑的复合材料，该材料受压时能锁住液体。
鞋、靴和其它鞋类制品中的吸湿问题长期以来就是制鞋领域的难题。脚排出的潮气，若不能被吸掉，会引起不适、温度改变、起水泡和真菌滋生。
解决潮湿问题一般是在鞋类产品中引入吸湿衬垫。该衬垫经常是由织物及非织物材料或二者结合制成的。
泡沫鞋制品内底已为本领域所熟知，一般包括含衬垫材料作为顶层的层压物、泡沫或其它垫层材料以及在泡沫和衬垫层下面的刚性体。泡沫一般为聚氨酯或聚乙烯泡沫。目前的鞋制品内底泡沫是弹性的并使内底具有防震组分，现有技术没能提供从脚上吸走潮气并随后将潮气锁住的内底。
用亲水性聚合物制得的泡沫用作鞋制品的垫层和吸收性内底是上述问题的一个可能的解决办法。然而，由亲水性聚合物制得的泡沫组成的鞋制品内底具有显著的缺点。几乎所有的由亲水性聚合物制得的聚合泡沫组合物在吸液的情况下会发生溶胀。在这些泡沫中，即用亲水性聚合物的那些，在聚合物内发生吸收作用，因此发生溶胀。溶胀使得产品厚度变形，这在鞋腔的有限容积中就成了问题。另外，泡沫尺寸的改变会导致泡沫与制鞋材料的其它部分连结时产生应力，增加磨损。有一种仅在施压时才吸收液体的材料是很有利的，它限制了鞋类产品在没有穿过时从例如潮湿的环境中吸收潮气。这样，就需要一种能保存液体、可压缩模塑的复合泡沫材料，它不溶胀并且仅在施压时才吸收水分，可用作鞋制品内底和/或作为鞋或靴的衬垫。
在本发明之前，没有已知的聚氨酯材料在与潮气接触时能在对材料施压时从表面吸走潮气并将其锁住。本发明的非溶胀吸收能力是本发明的新型组合物的另一令人惊奇和未想到的结果，它所提供的结果优于现有技术的吸收性材料。
本发明的新型聚氨酯泡沫组合物也是令人惊奇且未料想到的。亚甲基二苯基二异氰酸酯是一种非亲水性预聚物，当被掺入泡沫中时，有望阻挡住潮气进入任何掺入过的超吸收性聚合物，这样就有望产生一种没有锁液能力的泡沫。在本发明之前，基于亚甲基二苯基二异氰酸酯的吸收性泡沫导入超吸收性聚合物并不为本技术领域所知，因此，它独特的性能也就未被本领域所认识到。
本发明的目的之一在于提供一种基于非亲水性预聚物亚甲基二苯基二异氰酸酯的亲水性聚氨酯泡沫，该泡沫包含一超吸收性聚合物并能在施压下吸收液体。
本发明的另一目的在于提供一种吸收性垫层的鞋类制品，含有一非亲水性的聚氨酯泡沫，当用作鞋袜类的内底或衬垫时，能吸收脚产生的潮气并由此从该鞋的穿着者脚部驱走潮气。
本发明的另一目的在于提供一种具有吸收性的、可呼吸的垫层鞋类制品，它只有在将压力施于该吸收性鞋类制品的表面时才吸收潮气，并且通过蒸发(即无论是否施压)连接不断地释放吸收的潮气。
本发明涉及一种耐用、可呼吸、吸液、锁液、可模塑的复合材料，包括一基体和一种浸入到基体内或涂敷于其上的聚氨酯泡沫，该聚氨酯泡沫由多元醇、非亲水性预聚物、超吸收性的聚合物和一种或多种表面活性剂制成。
该复合材料还可含有一种丙烯酸类聚合物以赋予此材料可模塑和可压缩的特性。
这里引用的所有专利和出版物引入作为参考。术语有冲突的情况下，以本发明公开的为准。
本发明的复合材料含有一种开孔的浸入织物或非织物基体内或涂敷于其上的聚氨酯泡沫。该聚氨酯泡沫是亚甲基二苯基二异氰酸酯预聚物和一种多元醇、表面活性剂及任选的丙烯酸类聚合物的反应产物。丙烯酸类聚合物(若加入)要加入足够量以赋予泡沫可模塑特性。该复合材料还含有或机械附着在非织物上或掺入到聚氨酯泡沫内的一种或多种超吸收性聚合物。在一个优选的实施方案中，超吸收性的聚合物被掺入到聚氨酯泡沫中。复合材料也可任选含有针刺状纤维涂饰剂，它用来使液体分解到泡沫内部并使复合材料具有表面结构。
本发明的含超吸收性聚合物的聚氨酯泡沫，其制备如下将1份亚甲基二苯基二异氰酸酯预聚物和2到6份多元醇组份混合到一起。多元醇组分包含聚醚型多元醇，表面活性剂，例如1,2-环氧丙烷/环氧乙烷嵌段共聚物如Pluronic L-62(大约2-15％重量的多元醇组分，优选大约10％重量)、1,2-环氧丙烷/环氧乙烷嵌段共聚物10％的水溶液如Pluronic F-88(大约0.25-3％重量的多元醇组分，优选大约2％重量)、一种或多种超吸收性聚合物(0.25-2％重量的多元醇组分，优选大约2％重量)和任选的一种丙烯酸类聚合物(0.25-10％重量的多元醇组分，优选大约3％重量)。丙烯酸类聚合物(若加入)可使产品具有可模塑性。
预聚物和多元醇组分以适当量结合并充分混合。混合方法优选使用本领域所熟悉类型的发泡机，混合头转速为2500-4000转/分(rpm)。将混合物排入基体，优选为梳理气流成网非织物材料，基体已放置于平坦的隔离材料上，诸如硅氧烷涂敷的隔离纸(如92#Stay Flat L-3 liner,Technicote/siltech,Inc.,Miamisburg,OH)。泡沫被另一块平坦的隔离材料夹在上面。非织物基体可以是的材料诸如2.5盎司/平方英尺的BetterBlend(Carlee Corporation,Rockleigh,NJ)。载着基体的纸以一定的速度水平行进以便沉积的异氰酸酯/多元醇混合物的量足以生产出所需厚度的产品。
使聚合物与多元醇反应，产生二氧化碳和聚氨酯，形成浸入非织物的泡沫。析出的气体封入反应混合物中形成泡孔。由于更多二氧化碳气体产生，泡孔变大且反应物质成比例膨胀，从而导致泡沫增长。在某一点，有限的反应物(异氰酸酯官能的预聚物)被耗尽，气体产生停止，一般是在4-6分钟内。大约6分钟后，顶部和底部的隔离纸被连续移走，暴露出复合材料。然后将复合材料移入一温度保持在220°F-275°F的强制空气对流炉中以完成材料的固化。诸如链延长和交联的副反应的发生使得产生“固化的”三维网状的非亲水性聚合物泡沫。固化时，产品一般厚度为但不并局限于1/8英寸到1/2英寸。固化后，将材料用模具切割成所需的形状并进行模塑。所得的材料一般能够吸收其重量的大约5-20倍的水。
聚氨酯泡沫制造过程中发生的化学反应以及其连续和不连续的制造方法更详细地公开于“聚氨酯手册，第二版”，Günter Oertel编著，Hanser Publishers,Munich(pp.11-244)1993，在此引为参考。
优选的异氰酸酯预聚物是由亚甲基二苯基二异氰酸酯衍生的Flexible Produces异氰酸酯FP 100-A聚氨酯预聚物。用于多元醇组分中的优选多元醇为FP 100-B。还优选FP 365-6(Flexible Products,Marietta,GA)。优选的表面活性剂为Pluronic L-62和Pluronic F-88(BASF Corp.Charlotte,NC)。用于本发明的优选的丙烯酸类聚合物为Rhoplex TR407乳液(Rohm & Haas Co.Philadelphia,PA)。优选的超吸收性聚合物特征在于它能够吸收大约1000-5000％重量的水溶液并在高达大约80psi的压力下保持住该液体而不脱水。该超吸收性聚合物包括交联的聚丙烯酸酯聚合物、淀粉接枝的聚丙烯酸酯聚合物、交联的聚丙烯酯钾/聚丙烯酰胺、交联的聚丙烯酸聚醇接枝共聚物的钠盐、交联的聚丙烯酸的部分钠盐、交联的聚乙烯基吡咯烷酮、交联的磺化聚苯乙烯、交联的聚(甲基)丙烯酸磺乙基酯、交联的聚丙烯酸2-乙基己基酯和交联的氢化聚丙烯腈。本发明的材料中所用的优选的超吸收性聚合物为AP80HS超吸收性聚合物(Stockhausen,Inc.Greensboro,NC)。
在一个实施方案中，超吸收性聚合物通过机械粘附掺入本发明材料中，聚合物通常使用压敏性水泥或接触粘合剂粘附于非织物上。粘合剂可以是水质的，溶剂质的，或热熔性的。粘合剂的用量将取决于将被粘附的超吸收性聚合物的量，并可被本领域普通技术人员容易地确定。这样的粘合剂的非限制性例子为Super 77喷雾粘合剂(3M Corporation,St.Paul,MN)。该实施方案中所用泡沫不含超吸收性聚合物。该泡沫可由与含超吸收聚合物的泡沫相同的方法制备，区别是用水代替多元醇组分中的超吸收性聚合物。
本发明的复合材料可进一步使用针刺方法进行改性，该方法是将整理材料纤维埋入或打入泡沫材料中。该针刺法能增强产品的性能和给产品以整饰表面，这对美观和功能原因是有益的。当存在时，纤维整理材料有助于将待吸收流体送到下层泡沫体中。整理纤维或者是亲水性的或者是疏水性的，并用于引导或将流体吸入泡沫体中，得到软的干表面。可用于本发明整理中的纤维的非限制性例子是丙烯酸类、聚丙烯、或聚酯纤维、或它们的共混物。
实施例聚氨酯泡沫由以下方法制备将1份异氰酸酯FP 100-A预聚物与4份多元醇组分混合在一起。多元醇组分包括多元醇FP100-B,Pluronic L-62(10重量％)，Pluronic F-88(2重量％)10％的水溶液，Rhoplex TR407(3重量％)和超吸收性聚合物AP 80HS(2重量％)。将两种组分以约4000转/分在混合头中混合在一起。混合物排入梳理气流成网非织物中，顶部有硅氧烷涂覆的隔离纸并被另一层硅氧烷涂覆的隔离纸在顶部夹住。纸张以每分钟4英尺速度水平行进，得到厚1/4英寸的产品。
在接着的4-6分钟内，聚合物与多元醇反应，形成泡沫浸入的非织物。6分钟后，顶部和底部隔离纸连续从顶面除去，露出材料。将产品用移动带送到保持在220°F的强制空气对流炉中进行最终固化。所得材料为开孔泡沫，浸有非织物，白色，1/4英寸厚，当与潮气接触对表面施压时可润湿。
权利要求
1．一种耐用、可呼吸、吸液、锁液、可模塑的复合材料，包括一种基体；一种浸入该基体或涂于其上的聚氨酯泡沫，其中所述的聚氨酯泡沫包括一多元醇、一非亲水性预聚物、一超吸收性聚合物和一种或多种表面活性剂。
2．权利要求1的材料，其中聚氨酯泡沫由非亲水性异氰酸酯聚合物和多元醇以比例1∶1-约6∶1反应形成。
3．权利要求3的材料，其中聚氨酯泡沫包括Flexible Products FP100-A异氰酸酯和一选自Flexible Products FP 100-B多元醇和Flexible Products FP365-6多元醇的物质。
4．权利要求1的材料，其中聚氨酯泡沫进一步包括足量的丙烯酸类聚合物以赋予该材料模塑性。
5．权利要求1的材料，其中该材料能吸收其重量5-20倍的水。
6．权利要求5的材料，其中该材料可使用标准设备进行压缩模塑。
7．权利要求1的材料，其中该材料是使用疏水或亲水的丙烯酸类、聚酯或聚丙烯纤维共混物进行纤维针刺的。
8．权利要求1的材料，其中超吸收性聚合物浸入所述的非织物梳理材料中。
9．权利要求1的材料，其中超吸收性聚合物是聚氨酯泡沫中的一种组分。
全文摘要
浸入非织物中或涂于其上的开孔聚氨酯非溶胀泡沫,包括超吸收性成分颗粒。所公开的材料是超吸收性锁液的、可模塑的鞋制品,可将体液从表面带走,甚至在压力下能胶凝或锁住流体。该材料可呼吸和通过蒸发释放出流体。
文档编号B05D1/12GK1224372SQ97196062
公开日1999年7月28日 申请日期1997年5月30日 优先权日1997年5月30日
发明者W·E·鲁瑟尔, H·B·斯普拉格 申请人:穆尔公司